作物学加强版.doc

作物的概念与分类一、概念作物源自日本语（crop），我国古代称做稼、禾、谷、粟、稷等等；泛指人类栽培利用的一切植物，具有一定的经济价值。广义上指农作物、园艺作物和林木；狭义上仅指农作物（field crop），也称庄稼，大田作物。作物主要由野生植物经人类不断选择、驯化、利用、演化而来，也可经人工合成（应用生物技术合成新物种）。根据作物的生物学特性分类1、按作物感温特性，可分为喜温作物和耐寒作物 喜温作物：在全生育期中需要的积温都较高，生长发育的最低温度为10左右。 如水稻、玉米、高粱、棉花、烟草、甘蔗、花生、粟等。 耐寒作物：全生育期需要的积温比较低，生长发育的最低温度在13左右。 如麦类作物、油菜、蚕豆等。2、按作物对光周期的反应特性分类:长日照作物：凡适宜在日长变长时开花的作物。 如麦类作物、油菜等。短日照作物：凡适宜在日长变短时开花的作物。 如水稻、玉米、棉花、烟草等。中性作物：开花与日长没有关系的作物。如荞麦、豌豆等。定日作物：要求有一定时间的日长才能完成其生育周期。 如甘蔗的某些品种只有在12小时45分的日长条件下才能开花，长于或短于这个日长都不开花。3、按作物对CO2同化途径，可分为C3作物和C4作物 C3作物：光合作用最先形成的中间产物是带三个碳原子的磷酸甘油酸。 光合作用的CO2补偿点高，有较强的光呼吸，如水稻、麦类、大豆、棉花等。 C4作物：光合作用最先形成的中间产物是带四个碳原子的草酰乙酸等双羧酸。 光合作用的光照强度、CO2补偿点低，光呼吸作用也低，在强光高温下光合作用能力比C3作物高，如玉米、高粱、甘蔗等。有性繁殖 1）自花授粉 一朵花的花粉传播到同一朵花的雌蕊柱头上，或同株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上都称为自花授粉。 由同株或同花的雌雄配子相结合的过程称为自花受精。 通过自花授粉繁殖后代的称为是自花授粉（或自交）作物如水稻、小麦、大麦、燕麦、大豆、豌豆、绿豆、花生、芝麻、马铃薯、亚麻、烟草等。而大麦、豌豆等在花冠未张开时就已受精，称闭花受精。自花授粉作物的自然异交率一般低于1%，高的可达1%4%。异花授粉异交率95%以上常异花授粉异交率可达50%。杂交育种亲本选配（1）亲本的优点多缺点少，且优缺点互补（2）亲本之一最好为当地优良品种（3）亲本的遗传差异较大（生态类型、地理起源和亲缘关系）（4）亲本应具有较好的配合力作物生长、发育的概念1、生长(growth) 作物在数量上的不可逆增长叫生长。如体积增加（器官、组织、细胞）、重（数）量增加（鲜重、干重）。是量变过程，通过细胞分裂和伸长来完成的，包含营养体和生殖体的生长。2、发育(development) 在生长的基础上，作物体内发生的一系列质的变化 （即植株内部生理状态的转变，器官分化发育，终至开花结实）。 如叶长、宽、厚的增加是生长，叶脉、气孔的分化形成是发育。影响生育期长短的条件作物生育期的长短，主要由作物的遗传性和所处的环境条件所决定。同一作物的生育期长短因品种而异，有早、中、晚熟之分。相似的环境条件下，各个品种的生育期长短是相对稳定的。不同的环境条件下，作物生育期会有所变化。由于温度、光照的差异，生育期也发生变化。例如：水稻、小麦。栽培措施对生育期也有影响。作物生长在肥沃的土地上或施氮较多，成熟延迟，生育期拖长。土壤若缺少氮素，则生育期缩短。不同种类禾本科作物的分蘖特性不同。 稻、麦类多蘖性作物分蘖力强； 玉米、高粱、粟少蘖性作物分蘖力弱。 同一种作物的不同类型和品种之间的分蘖力强弱也有很大差异。 如冬性小麦比春性小麦分蘖力强，杂交水稻比常规水稻分蘖力强。 分蘖力强的作物有较强的自我调节能力，有利于产量的稳定。 营养器官间的相互关系1、叶与芽之间的生长相关性 稻、麦一般在第4片叶时分蘖开始发生，即当主茎n叶出生时，在n-3叶的叶腋内出现分蘖。所有的分蘖与主茎上叶的出生都同步。按叶蘖同伸规律，水稻主茎8叶时，应有8个分蘖杂交籼稻分蘖鞘也发分蘖，主茎8叶时应有12个分蘖。提高产量的途径 低产：源不足是主导因素；单位面积穗数少，库容小也是低产的原因。增产途径：增源与扩库同步进行，重点放在增加叶面积和穗数上。当叶面积达到一定水平，继续增穗会使叶面积超出适宜范围。增源的重点应及时转向提高光合速率或适当延长光合时间，扩库的的重点则应由增穗转向增加穗粒数和粒重。 水稻超高产：主要是库限制型而不是源，在增库的基础上扩源。 高产更高产：源库协调。既有高的最适LAI（通过改良株型实现），又有高的粒叶比（改良光合特性）。作物增产的途径四个条件：具有充分利用光能的高光效作物品种； 空气中CO2浓度正常； 其他环境因素都处于最适状态； 具备最适宜于接受和分配阳光的群体结构。 由此可知，要通过提高光能利用率来提高单产，需要从改进作物和环境因素两个方面着手。 （1）培育高光效的品种 如叶面积适当，叶片、株型等都有利于最大限度利用光能的特点，高光合力、低呼吸消耗、长光合时间等。 （2）合理安排茬口 充分利用生长季节，采用间、套作和育苗移栽等措施，提高复种指数。 （3）采用合理的栽培技术措施 合理的种植密度，适宜的作物群体；正确运用肥水措施。 （4）提高光合效率 如补施CO2，人工补给光照，抑制光呼吸消耗等。报酬递减律 从一定的土地上所得到的报酬随着向该土地投入的劳动和资本量的增大而有所增加，但随着投入的单位劳动和资本量的增加，报酬增加的幅度却在逐渐减少。报酬递减律 从一定的土地上所得到的报酬随着向该土地投入的劳动和资本量的增大而有所增加，但随着投入的单位劳动和资本量的增加，报酬增加的幅度却在逐渐减少。光周期现象和作物光周期类型 光周期现象：作物在发育的某一阶段，要求一定长短的昼夜交替，才能开花，这种现象叫作物的光周期现象。（1）长日照作物：24h昼夜周期中，日照长度长于某一个临界日长才能成花。小麦、黑麦、大麦、油菜、甜菜、菠菜、萝卜（2）短日照作物：24h昼夜周期中，日照长度短于某一个临界日长才能成花。水稻、玉米、大豆、高粱、烟草、大麻、黄麻（3）日中性作物：对日照长度不敏感，在任何长度的日照下均能开花。 棉花、黄瓜、茄子、辣椒、番茄等。（4）定日照作物：甘蔗11.5-12.5h光周期理论的应用（1）引种：一般在同纬度地区，只要肥水条件相似，引种容易成功。不同纬度的地区引种时，一定要进行试验，忌盲目引进。 （2）育种：促进花期相遇。 南繁北育，加代繁殖。 如北方红薯不能开花结实，短日处理后，正常开花结实。 水稻、玉米海南岛，小麦夏季黑龙江、冬季云南。 （3）控制花期（花卉）： 菊花是短日照作物，一般秋季开花，遮光处理后，缩短了光照时间，可提前至夏季开花。 再如杜鹃、山茶花是长日照作物，延长光照处理，也可提前开花（4）调节营养和生殖生长 营养器官为收获物：适当推迟开花能够提高产量和品质。 “南麻北种”，即华南生产的大麻、黄麻及红麻的种子，运到北方种植，既提高产量，麻纤维的质量也相应提高。 利用暗期的光间断处理，可以抑制甘蔗开花，从而提高产量。积温 指某一生育时期或某一时段内，逐日平均气温累积之和。 通常用0及10期间的积温值来表示。 活动积温：是指生物学零度的日平均温度的累积值。 生物学零度一般指最低温度，喜温作物多用10，耐寒作物常用0。 有效积温或生长度日(GDD)：它指日均温与生物学零度的差值的累加值。准确性较高。（2）积温在农业生产上的应用1）确定作物安全播种期，估计作物的生育速度和各生育期到来的时间。2）预测产量。可确定是属于丰收年还是歉收年。3）制定种植制度。一个地区的积温代表了此地区的热量资源，根据积温确定农业区划，安排作物布局。如10的积温在3600以下的地区只适于一年一熟，36005000可以一年两熟，5000以上可以一年三熟。作物对水分的需求特点、水对作物的生理、生态作用生理需水：直接用于作物正常生理活动和保持体内水分平衡所需的水分。生态需水：利用水作为生态因子，造成一个适于作物生长发育的良好环境所需要的水分。（如水稻）生理生态作用：原生质的主要成分； 光合作用的基本原料；代谢过程的反应物质； 物质吸收、运输的溶剂；保持作物固有姿态； 改善土壤温度，提高肥料效率2、土壤作物大气系统中水分传输 主要来源：大气降水。 主要散失:径流、渗漏、蒸腾、作物吸收。平原地区主要是作物吸收。3、水对作物生长及产量的影响 影响叶的伸展和生长，影响叶绿素的合成和气孔的开度，从而影响光合作用。通风透光的原因：群体上层光照充足，但CO2浓度相对较低，下层CO2浓度较大，光照却又较弱。 翻耕深度：稻、麦等禾谷类和薯类作物80%90%的根系集中在2025cm，直根系作物根系在30cm以内。适宜的耕深：旱地最大深度25cm左右，水田以1623cm为宜。(2) 深松耕(subsoiling) 以无壁犁、深松铲、凿形铲对耕层进行全面或间隔的深位松土。耕深一般为2530cm，最深可达50cm。(3) 旋耕(rotary tillage) 采用旋耕机进行切割、破碎、搀和土壤，既能松土，又能碎土。水田、旱田整地都可用旋耕。耕深可达1618cm，但实际运用中常只有1012cm。育苗移栽的作用1.缓和季节矛盾，充分利用自然资源；2.延长作物生育期，增加复种指数；3.苗床面积小，便于集中精细管理，培育壮苗；4.减少种子、水、肥料、农药等用量,节约成本；5.保证大田适宜的密度。缺点 育苗移栽根系受到损伤，特别是直根系作物，主根损伤，入土较浅，不利于吸收土壤深层养分和水分，抗旱、抗倒伏能力较差，移栽时费工较多。 作物生态适应性 土壤、气候特点、作物特点（1）土壤因素1）土壤质地适砂土型：质地疏松，总孔隙度小，大孔隙多，蓄水量小，蒸发量大。保水肥性差，肥力较低，土壤升温快，昼夜温差大，适宜花生、甘薯、马铃薯等作物生长，瓜类也很适宜，且品质优良。适壤土型：质地较松，通透性好，土壤肥力较高，适宜大部分作物生长。包括棉花、小麦、大麦、油菜、玉米、豆类、麻类、烟草等。其中，小麦、玉米适宜偏粘的壤土。适粘土型：粘土一般有机质含量较高，潜在肥高，但供肥缓慢，不发苗，适宜水稻种植。小麦、玉米、高粱、大豆等也适宜在偏粘的土壤中生长。2）酸碱度（pH）和盐度 我国南方多酸性土壤（红黄壤），华北、西北多石灰性土壤与盐渍化土壤，东北多黑土。宜中性作物：大多数作物适于在pH6-7的中性（稍偏酸性）土壤中生长，如：水稻、小麦、棉花、玉米、油菜、大豆、亚麻、高粱、大麦等。宜酸性作物：适于在pH5-6的酸性土壤中生长，在酸性土壤生长更好或品质更好，如：越橘、茶、油茶、杜鹃属、荞麦、烟草、花生等。耐酸性作物：对pH6-6.5的酸性土壤有一定适应性，如：紫云英、马铃薯、燕麦、甘薯、黑麦、油菜等。耐碱性作物：在pH7.5-8.5的碱性土壤也能够生长 紫花苜蓿、蚕豆、豌豆、高粱、棉花、甜菜、向日葵。耐盐性：对盐土有一定适应性，在中性土壤生长更好。 耐盐性较强：甜菜、大麦、向日葵、棉花、苜蓿等。 中等耐盐：水稻、油菜、黑麦、蚕豆、大豆、小豆等。 不耐盐或忌盐：小米、小麦、甘薯、马铃薯、燕麦等。3）土壤肥力耐肥型 根系发达，茎叶旺盛，吸肥多 要求土层深厚，土壤供肥力强，一般产量较高。 如小麦、玉米、杂交水稻、粳稻、棉花等。这类作物也是生产上耗肥最多的作物。中间型 需肥幅度宽，适应性广 在较瘠薄的土壤中能生长，在肥沃的土壤中生长更好。 如油菜、籼稻、谷子等。这些作物的高产品种也需要大量肥料供应才能获得高产。耐瘠型 这类作物有三种：一是具有共生固氮的豆科作物，如绿豆、豌豆及豆科绿肥等。二是根系强大、吸肥力强的作物，如高粱、黑麦、向日葵等。三是根系和地上部都不太强，但吸肥力强或需肥较少的作物，如大麦、荞麦等。 这类作物的高产品种同样需要大量肥料供应才能获得高产4）养地与耗地结合耗地作物：禾本科作物。它消耗土壤或肥料中较多的氮素，种植这些作物后，若不施氮肥的话，土壤氮平衡是负的，但有助于维持或增加土壤有机质的水平。养地作物：较显著的是多年生豆科牧草，如苜蓿、紫云英、苕子、田菁等，固氮多，根冠比大，有利于促进土壤有机质的积累。兼养地作物：物质循环过程中返回田地和物质较多，因而也在某种程度上减少了氮磷钾养分的消耗，或增加了土壤碳素。 如豆科作物中的蚕豆、豌豆、大豆，花生和油菜等。（2）气候因素1）温度与作物布局喜凉作物 一般需0以上积温15002000，有的只需9001000，有较强的耐寒能力，一般生长盛期适温为1520。（1）喜凉耐寒型 黑麦、冬小麦、冬大麦、青稞（裸大麦）。（2）喜凉耐霜型 如油菜、豌豆、蚕豆、大麻、向日葵、喜凉作物在种植制度中起着两方面作用：一是在无霜期较短的北方或者南方山区作主导作物用；二是在暖温带或亚热带作复播或填闲作物用； 喜温作物 生长发育盛期的适温为2030，需10积温20003000，不耐霜。分为三种类型：（1）温凉型 如大豆、谷子、甜菜、红麻等，适宜的生长温度2028上下。10积温18002800 。 甜菜喜温凉、温度过高不利糖分积累。大豆要求温度与玉米差不多，但比玉米稍低，所以在东北难于种玉米的地方可种大豆，但当温度下降到15以下时不利生长发育。（2）温暖型 适温为2530，水稻、玉米、棉花、甘薯、芝麻等。温度过低生长慢，生殖生长受阻。例如水稻1820，不能抽穗、开花不实，造成秕粒翘穗。（3）耐热型 高粱、花生、烟草等都是喜温作物，但它们可以忍受更高一点温度，高粱的耐热能力就比玉米强，可耐40高温，烟草的适宜温度为22左右，但可耐3537高温。南瓜、西瓜、甜瓜等可耐35以上高温。喜光作物与耐荫作物 一般耐荫作物光饱和点与补偿点低，而喜光作物则相反。 喜光作物，如水稻、小麦、棉花、大豆、谷子。在大田条件下，光合产物随光强增加而增加。 C4作物的光合强度高，C3作物较低。 相对来说，大豆、马铃薯、豌豆等作物较耐荫，作物布局时可安排在阴坡种植。短日照作物与长日照作物 在改变作物结构时常常引入其他地方的作物或品种，这时就需考虑到作物的光周期特点。间作 在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。（带状：4行棉花间作4行甘薯，5行玉米间作8行大豆）。 间作时不增计复种面积。间作的作物播种期、收获期相同或不同，但作物共处期长，其中至少有一种作物的共处期超过其全生育期的一半。套作：在前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物的种植方式，也称为套种、串种。套作和间作都有共生期，套作共生期短，每种作物的共生期都不超过其全生育期的一半。墒情：土壤含水量及土壤水分的可利用性麦田套作：小麦/玉米，小麦/