农学概论全册配套教学课件

农学概论全册配套教学课件农学概论考核方法考试方式：闭卷总成绩：平时和期末成绩各占50%平时成绩评定标准1、课堂考勤：随机点名5次，1分/次，共5分2、随堂测验：小型测验3次，8分/次，共24分3、课堂作业：课后作业3次，7分/次，共21分唐湘如主编：作物栽培学。广东高等教育出版社，2014年8月官春云主编：现代作物栽培学。高等教育出版社，2011年8月主要教材主要参考资料官春云主编：现代作物栽培学。高等教育出版社，2011年8月曹卫星主编：作物栽培学总论。科学出版社，2006年8月杨文钰等编：作物栽培学各论（南方本）。中国农业出版社，2003年4月苏广达主编：作物学。广东高等教育出版社，2001年8月刁操铨主编：作物栽培学各论(南方本)。中国农业出版社，1994年10月第一章绪论第二章作物分类与分布第三章作物生长与发育第四章作物与生态环境第五章水稻栽培第六章花生栽培第七章玉米栽培第八章甘蔗栽培主要内容第一章绪论了解农学的概念学习农学的性质了解农学的特点了解作物生产的地位与作用熟悉粮食危机的解决途径了解作物生产发展的目标学习目标一、农学的概念广义的农学：即农业科学是研究农业生产理论和实践的一门科学。包括农业基础科学、农业工程科学、农业经济科学、农业生产科学和农业管理科学等。第一节农学的概念和性质农经：通过农业开发社会资源农产：通过农业开发自然资源动产植产农学林业种植业中义的农学：仅指广义农学范畴中的农业生产科学。这里的农业生产指种植业、畜牧业、林业和渔业。它所涉及的学科包括作物学、园艺学、农业资源利用学、植物保护学、畜牧学、兽医学、林学、水产学等。狭义的农学：即研究农作物生产的一门科学，它所涉及的学科包括作物学、园艺学、土壤学、植物营养学和植物保护学等。研究作物形态、生理、遗传与育种、栽培技术、病虫害防治、生产经济等。具体指研究农作物生长发育规律、产量形成规律、品质形成规律及其对环境条件的要求，并采取科学的技术措施实现作物的高产、优质、高效和可持续发展。本课程涉及的农学是狭义的农学，重点是作物学，其基本任务是：1、探讨作物的分类与分布；2、研究作物的特征特性，阐明其生长发育规律；3、了解生态因子及其与产量、品质形成的相互关系；4、介绍南方主要栽培作物及其相关的栽培技术。二、农学的性质农学的研究对象以作物为主的种植业。因此农学的性质很大程度上决定于种植业。概括起来有三个方面。1、农学是以自然科学和经济社会科学为基础的一门应用学科。作物生产是人类利用植物有机体的生命活动来取得产品的产业。作物生长发育所需，不仅取决于劳动的社会条件：如劳动工具、经济收入等；更取决于自然条件，如光、温、水、气、土壤等。因此，是自然再生产和经济再生产相结合的过程。2、农学是服务于种植业的一门综合学科。作物生产系统是一个作物——环境——社会相互交织的复杂系统。作物生产的高产、优质和高效通常又是矛盾的和难于协调统一的，而且高产、优质和高效三者的主次关系也随着社会经济的发展水平而变化。农学学科涉及诸多学科，因此必须以系统学的观点来认识农学和作物生产体系。3、农学是以可持续发展为目标的一门生态科学。人口、粮食、能源和环境是人类发展中面临的世界性难题。生态失衡环境污染作物生产保证粮食安全保护人类环境粮食丰收秸秆焚烧1、人民生活资料的重要来源人类为了生存和发展，首先必须解决吃穿问题，而解决吃穿问题主要靠农作物生产。古人云：“一日不再食则饥，终岁不制衣则寒”，“人之情不能无衣食，衣食之道必始于耕织”。可见，农业生产是人类生存之本、衣食之源。人民生活中所消费的粮食、水果、蔬菜几乎全部由作物生产提供。目前，我国服装原料的80%来自作物生产，合成纤维仅占20%左右。第二节作物生产的作用、特点及发展趋势一、作物生产的地位和作用2、工业原料的重要来源40%工业原料、70%轻工业原料来源于农业生产3、出口创汇的重要物资目前，我国工业与世界先进水平还有相当大的差距，在世界市场上的竞争力还较弱，而农副产品及其加工产品在国家总出口额中占有较大的比重，是出口物资的重要来源之一。可见，作物生产在农业增效和农民增收方面起着主要作用。目前，出口的主要农产品有：大米、小麦、玉米、棉花，洋葱、葱类加工品，大蒜、蒜类加工品，辣椒、辣椒加工品，芋头、西兰花、花生、花生加工品、谷籽加工品等。主要针对亚洲国家，日本较多。进口包括蔬菜、食糖、植物油等。4、农业的基础产业农业由种植业、畜牧业、林业和渔业组成。而畜牧业和渔业的发展极大程度上依赖于种植业（即作物生产）的发展。我国种植业占的比重最大，是农业的基础。虽然近年来由于养殖业（畜牧业和渔业）的发展，种植业在农业中的比重有所下降，但是由于我国人口压力大、口粮任务重，加上养殖业的发展在很大程度上依赖于作物生产业提供的饲料，因此我国种植业在农业中的比重及其基础地位是不会动摇的。5、农业现代化的组成部分实现农业现代化是我国社会主义现代化的重要内容和标志，是体现一个国家社会经济发展水平和综合国力的重要指标。作物生产业是农业的基础，没有现代化的作物生产，就没有现代化的农业和现代化的农村。作物生产的现代化、科学化和产业化是农业现代化的核心内容和重要标志。二、作物生产的特点作物生产以土地为基本生产资料，受自然条件的影响较大，生产周期长，与其他社会物质生长相比，具有以下鲜明的特点：作物生产系统：由“作物—环境—技术”子系统构成的多层次开放性农田生态系统。1、系统的复杂性2、技术的实用性农学是把自然科学及农业科学的基础理论转化为实际生产技术和生产力的科学。它主要研究解决作物生产中的实际生产问题，所研究形成的技术必须具有适用性和可操作性，力争做到简便易行、省时省工、经济安全。3、生产的连续性农业生产是一个长期的周年性社会产业。上一茬作物与下一茬作物，上一年生产与下一年生产，上一个生产周期与下一个生产周期，都是紧密相连和互相制约的。4、生长的规律性不同作物种类具有不同的个体生命周期，如水稻、玉米和棉花等一年生，冬小麦、油菜为二年生作物；作物个体的生命周期有一定的阶段性变化，是一个有序的生长发育过程，需要特定的环境条件，如水稻的短日高温特性就是一个典型的例子；作物的生长发育的各个阶段是紧密衔接的过程，既不能停顿中断，又不能颠倒重来，因而具有不可逆性。5、明显的季节性一年四季的光、热、水等自然资源的状况是不同的，所以作物生产不可避免地受到季节的强烈影响。由于作物的季节性很强，生产上误了农时，轻则减产，重则颗粒无收。因此，必须合理掌握农时季节，使作物的高效生长期与最佳环境条件同步。6、严格的地域性地区不同，其纬度、地形、地貌、气候、土壤、水利等自然条件不同，其社会经济、生产条件、技术水平等亦不同，从而构成了作物生产的地域性。橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。三、作物生产的发展趋势1、生产率目标作物生产的中心任务仍是提高耕地的生产力。农作物产量的提高可来自两个途径：一是通过改善和提高作物的管理水平以及选用抗虫、抗病和抗各种不良环境的品种，从而缩小现实产量与潜在产量的差距二是通过遗传改良提高作物的产量潜力。利用常规育种、株型改良、杂种优势利用、生物技术等方法可提高产量潜力。（一）作物生产发展的目标今后的农作物生产必须建立在可持续发展的基础上，在提高生产率的同时，要保护、改善和合理利用农业环境和资源。要继续发展良种、化肥、灌溉和农药等行之有效的技术，但这些技术必须根据持续性目标进行改进，并开发出新的高产、优质、高效综合技术。2、可持续性目标20世纪90年代初，一些营养学家发现，在以往作物品种改良中没有同步改善营养价值，致使许多品种产量很高，但微量元素含量很低，这些高产作物品种的推广，取代或减少了那些富含铁和其他微量营养的传统作物或品种，致使世界上40%以上的人口已受到微量元素缺乏的影响。今后农作物生产应全面实现产品安全、环境安全和营养安全。3、营养安全目标像其他经济活动一样，作物生产必须服从本身内在的经济规律和市场规律，做到生态、技术、经济上的统一，形成效益型的生产结构。在稳定粮食的基础上，通过调整农业结构，发展多元化生产，推广应用简化轻型栽培技术等提高作物生产的效益。4、经济高效目标1、建设高产农田（二）作物生产发展的途径低产田约占总耕地面积的21.5%。中产田约占总耕地面积的57.0%。高产田约占总耕地面积的21.5%。提高复种指数。提高复种指数的潜力主要在自然条件较好的南方。具体途径为：开发晚秋及冬季农业，发展冬闲田的种植业，在南方丘陵地区，发展旱地多熟制种植及再生稻。2、改革耕作制度增加间套作面积。间、套作是提高复种指数、增产稳产的有效方法。近几年，北方冬小麦与玉米、花生、大豆等的套作发展迅速，在一年一熟麦区和一年一熟玉米区，实行小麦间作玉米也已获得成功。育种技术高新化。第一，杂种优势利用。第二，杂交育种。第三，生物技术育种。

3、普及优良品种育种目标多样化。第一，高产育种。第二，品质育种。第三，抗性育种。第四，抗逆育种。

种子产业化。种子产业化工程是种子科研、生产、加工、销售、使用各个环节有机联系、相互促进、共同发展的一项系统工程。

（1）作物信息技术20世纪90年代以来，作物信息技术快速发展和应用，显著提高了作物生产的综合效益和生产水平。作物生产受土地、气候、技术和作物等多方面的影响，表现为时空变异大、经验性和地域性强，定量化和规范化程度低。计算机和信息技术可对复杂的作物生产成分进行系统的分析和综合，实现作物生产的科学决策。因此作物信息技术必将有助于实现作物生产的模型化、知识化和科学化。在作物信息技术中，以3S（GIS、GPS、RS）为核心的精确农业已成为发达国家高新技术集成应用于农业生产的热门领域，必将对我国农作物生产产生重大的影响。

4、发展先进适用技术目前，我国的作物生产已由产量型向产量、质量、效益并重型发展。作物生产除继续发展高产栽培技术外，还应加强优质、高效栽培技术的研究与应用。主要包括优化施肥技术、简化轻型栽培技术、设施栽培技术、机械化配套栽培技术、优质专用农产品的生产技术，化学调控技术，这些技术将逐步走向标准化、机械化、安全化和智能化。（2）优质高产高效技术未来的作物生产日益注重人类、生物、环境的协调发展，以较少的投入得到最大的产出以及质和量的统一，以获取最大的社会效益、经济效益和生态效益。可持续生产技术要求对作物的病、虫、杂草进行综合管理，并通过生物农药进而替代化学农药，或推广低毒高效农药，避免农药污染；通过有机肥与无机肥的最佳配合，减少化肥污染，生产清洁安全的食品。还包括节水灌溉技术、安全施肥及用药技术、秸秆还田技术等。（3）可持续生产技术四、我国作物生产发展的成就与面临的问题1、扭转了粮、棉、油等主要农产品供给长期短缺的局面2000～2007年与1949～1953年相比，小麦和玉米分别增加了6.3倍和5.9倍，棉花增加了3.9倍，油料作物增加了4.8倍，糖类和烤烟作物增加了10倍以上。但同期的作物播种面积仅增加了4%。其中小麦单产增加了3.9倍，玉米增加了2.6倍，稻谷增加了1.6倍，大豆和薯类增加了1倍左右。棉花增产2.6倍，油料增加1.2倍。解放以来，作物生产的迅速发展，与农业科技的进步和作物生产条件的改善有密切关系。主要是作物品种的改良、间套作多熟制种植技术、作物栽培技术的发展、病虫害防治技术和作物生产条件的改善等。（一）作物发展的主要成就据研究，人均粮食占有量300kg/年为温饱水平的低限，400kg/年可算是温饱略有剩余，500kg/年以上才算是充足富裕的水平。我国人均粮食占有量的变化情况大致可分为四个阶段：第一阶段是1949～1958年快速增长期，1949年209kg，1958年超过300kg。第二阶段是1959～1977年滑坡恢复期，1959～1969年，人均粮食占有量直线下降，1960年仅为217kg，以后逐年增加，但速度缓慢，到1974年才将近1958年水平。第三阶段是1977～1984年快速增长期，从1977年297kg增加到1984年390kg。第四阶段是维持徘徊期，1984年至今，一直徘徊在350～400kg之间。进入新世纪后，基本稳定在375kg以上。发达国家人均粮食占有量为750kg，发展中国家为250kg。2、粮食增长快于人口增长，温饱问题基本得到解决虽然与世界水平相比，中国农业大部分指标值处于中下水平，但少数指标已达到世界先进水平。例如，化肥施用量10.2kg/亩、农机动力20HP/100亩、粮食单产240.5kg/亩，均比世界平均水平（7.8、11、152.3）高。3、现代工业技术和生物技术武装农业取得显著成绩（1）我国耕地逐年减少，开发难度大。建国初期，我国人均耕地2.7亩，1989年为1.3亩，2005年为1.176亩。远远低于世界平均水平（4.2亩）。全国宜农荒地5.7亿亩，主要分布于新疆、黑龙江等边远地区，开发难度大。（二）作物生产发展面临的问题1、人多耕地少，人口压力大不考虑人均消费量增长，单就满足人均400kg的基本温饱需求，到本世纪中叶也将达到6.4亿吨。通过对饮食结构基本一致的大陆和台湾消费结构进行比较发现，目前大陆人均粮食直接消费量比台湾高136kg，而动物性食品消费量要低50kg。而要生产50kg的动物性食物，至少需要消耗饲料粮250kg，因此，如果到21世纪中页大陆人均食物消费水平达到台湾现在水平时，每人每年就需要多114kg粮食，届时我国的粮食总需求量就将达到8.2亿吨以上，也就是说未来40～50年间粮食的增长速度要基本达到1949～1958年的增长速度。显然，没有可靠的有效措施，很难实现这一目标。（2）人口压力最突出的问题是造成粮食需求危机主要表现在：（1）小农经营（一家一户为主）；（2）粮食商品率低（仅35%）；（3）农用动力中，人畜力占2/3。2、农业经营规模小，设备差，农业经济落后东部沿海地区经济发达，农民收入相对较高；中部为主要商品粮基地，但经济不发达；西部自然条件差，农村经济落后。3、农村经济地区差异大全国每年受灾面积达2亿亩。华北西北缺水，西南光照较差，长城以北热量不足。4、资源分布不均匀，自然灾害频繁美国世界观察研究所LesterR.Brown1994年提出：“由谁养活中国”？据他预测，中国到2030年人口达到16亿高峰的时候，需进口粮食2亿～4亿t，超过世界粮食的贸易量，届时中国不仅自己挨饿，还将使世界挨饿。第三节作物生产与粮食危机背景基础设施条件较差；抗御自然灾害的能力比较薄弱；农户生产规模小而且经营分散；容易加剧粮食供应的波动；生产成本迅速上升；资源分配上存在不利于粮食生产的倾向。一、中国粮食安全前景1、中国粮食发展面临的困难到2030年，中国的粮食需求总量不会超过6.4亿t，人均粮食消费量不会超过400kg。主要理由：（1）不能简单地将西方的食物结构套用于中国。（2）不能认为未来中国的人均粮食消费量会随着人均收人的提高和城市化的发展而增加。（3）中国在今后相当长时期内，畜产品的供给仍将主要依赖农户散养，这种生产方式比工厂化生产能更多地使用劳动力和其他饲料，因此，饲料粮消耗比通常估计的要少。2、中国人必须也能够养活自已耕地资源。FAO称，人均耕地的危险点是0.795亩/人。目前我国已有1/3省份不足1亩，上海、福建、浙江和广东接近或低于联合国规定的危险点。二、粮食危机的解决途径1、保护和合理利用农业资源我国是一个淡水资源紧缺的国家，人均占有量为2627m3，亩耕地水资源1378m3，分别为世界平均水平的1/5和1/3。据统计，我国每年有7亿亩农田受到旱灾，北方旱灾面积每年都有2～4亿亩，其中成灾面积1亿亩左右。水资源2、提高单位面积产量提高复种指数。复种指数指某一地区耕地在一年内被反复利用的频度。即耕地复种指数（%）=（全年作物收获总面积/耕地面积）×100%。目前，复种指数为156%左右，理论值198%，潜力42%，浙江省复种指数最高达254%。复种指数每提高1%，播种面积可增加10万hm2。提高复种指数的途径是多熟种植，如开发冬季农业，发展冬闲田的种植业；发展多熟种植；增加间套作面积等。提高作物单产增加作物单产的途径主要包括以下几方面（1）建设高产农田包括分期改造低产田、改良中产田、建设高产田。（2）培育高产品种，提高土地光能利用率实现途径：杂交育种、生物技术育种、种子产业化。（3）提高作物栽培技术如节水灌溉技术、优化施肥技术、设施栽培技术等。3、减少产后损失国家粮食局最新统计，每年粮食产后损失（储粮、储藏、运输、加工等环节）浪费超过1000亿斤，占粮食总产量的9%以上，相当于1.5亿亩良田的产量。4、调整粮食发展战略由“粮食——经济作物”二元结构转向“粮食——经济作物——饲料作物”三元结构，建立新型的作物种植制度，发展高产、优质的饲料作物，变“人畜共粮”为“人畜分粮”，提高粮食作物的综合利用效益。利用微生物发酵工业生产单细胞蛋白5、开发新的食物源这已是国际科技界公认的解决蛋白质匮乏途径。据测算，用世界石油年产量的2%，就能生产出20亿人口一年所需的单细胞蛋白质。我国每年有农作物秸秆5亿吨左右，如果20%的秸秆通过微生物发酵变为饲料，则可获得相当于4000万吨的饲料。开发海洋食物资源

海洋是巨大的生物宝库，例如，可加工成人类食物的近海领域自然生长藻类植物，年产量相当于目前世界小麦总产量的16倍以上。另外，利用浅海，发展海水养殖业，也具有广阔的前景。6、立足自给，适当进口【复习思考题】1、什么是农学？农学的性质和特点是什么？2、试述作物生产的地位和作用。3、了解世界和我国作物生产的概况。4、粮食危机的解决途径有哪些。农学概论沈雪峰副教授华南农业大学农学院shenxuefeng@第二章作物的分类与分布掌握作物的概念学习作物的分类能够区分不同种类的作物了解作物的分布学习目标第一节作物的概念广义地讲，凡对人类有应用价值、为人类所栽培的各种植物都叫作物（Crop），也就是栽培植物。如粮食作物、经济作物、蔬菜、牧草、花卉、林木以及药材等等。狭义的作物则是指在田间大面积栽培的农艺作物，即粮、棉、油、麻、烟、糖、茶、桑、蔬、果、药和其他杂粮，又称大田作物（FieldCrops）、农作物等，俗称庄稼。一、按作物用途和植物学系统相结合分类，可分为5种类型二、按植物学系统分类，可分为4级，即科、属、种、亚种三、按生物学状况和生理生态特性分类，有6种分类形式四、按农业生产特点分类，有3种分类形式第二节作物的分类1、粮食作物（Foodcrops，又称食用作物）一、按作物用途和植物学系统相结合分类（1）禾谷类作物（Cerealcrops）属禾本科。水稻、小麦、大麦、黑麦、燕麦、玉米、高粱、谷子、黍（稷）、薏苡等。蓼科的荞麦习惯上也列入此类。稻谷、小麦以外的禾谷类作物称为粗粮。李振声与小麦袁隆平与杂交稻大麦黑麦燕麦玉米高粱谷子黍（稷）北方称糜子高粱荞麦薏苡属豆科。主要提供植物性蛋白。如大豆、蚕豆、豌豆、绿豆、小豆、豇豆、羽扇豆、鹰嘴豆、四棱豆等。（2）豆类作物（Legumecrops）或称菽谷类作物大豆以外的豆类又称杂豆类作物。最大的特点是根部生有根瘤菌。大豆蚕豆豌豆绿豆鹰嘴豆植物学上的科属不一，主要生产淀粉类食物。常见的作物有甘薯、马铃薯、薯芋、豆薯、木薯、魔芋、山药、菊芋、莲藕等。除木薯属于木本植物外，其余为草本植物，需钾量大。（3）薯类作物（Tuberouscrops）或称根茎类作物甘薯马铃薯木薯（1）纤维作物（Fibercrops）2、经济作物或工业原料作物（Economic/Industrialcrops）种子纤维：棉花韧皮纤维：大麻、亚麻、黄麻、红麻、苎麻、苘麻等叶纤维：龙舌兰麻、蕉麻、剑麻、菠萝麻等纤维品质根据纤维细胞的长度、拉力、强度、弹性、色泽、纤维素和木质素含量等来衡量。棉花黄麻红麻粗纤维，一般用来制麻绳、麻袋亚麻苘麻剑麻食用油料作物：如油菜、花生、芝麻、向日葵、苏子油茶、油橄榄、油棕、油椰等；工业用油料作物：蓖麻、油桐等。此外，大豆也可列为油料作物。属于草本的有花生、油菜、芝麻、向日葵等属于木本的有油茶、核桃、油棕、油椰、油桐等。（2）油料作物（Oilcrops）油菜花生向日葵芝麻蓖麻油桐花油桐棕榈主要有甘蔗、甜菜等。近年来，低热高甜的糖料作物如甜叶菊以及芦粟。（3）糖料作物（Sugarcrops）甜叶菊甘蔗甜菜主要有茶叶、烟草、薄荷、咖啡、啤酒花等。（4）嗜好性作物（Stimulantcrops）茶叶豆科牧草绿肥作物：如苜蓿、三叶草、苕子、紫云英、草木樨、田菁、柽麻、沙打旺等；禾本科牧草：如苏丹草、黑麦草等；菊科牧草：如菊苣、苦荬菜等，水生绿肥：如红萍、水浮莲、水花生等；青饲作物：饲用甜菜、青饲冬黑麦、青饲及青贮玉米等。3、饲料及绿肥作物（Forageandgreenmanurecrops）苜蓿紫云英苕子田菁三叶草黑麦草细绿萍细绿萍水葫芦苦荬菜药用作物，人参、当参、枸杞、黄芪、板蓝根、灵芝、五味子、甘草等。调味品作物，葱、姜、蒜、花椒、胡椒、八角、小茴香等。4、药用及调味作物人参灵芝八角小茴香生产上替代化石能源的再生植物能源，主要是一些产量高、以碳水化合物为主要成分，如荻、甜高粱、胡柳、油菜等。5、再生能源作物禾本科：水稻、小麦、大麦、黑麦、燕麦、玉米、高粱、黍、粟、薏苡、甘蔗、苏丹草、大米草等；蓼科：荞麦；豆科：大豆、花生、蚕豆、豌豆、豇豆、饭豆、绿豆、赤豆、菜豆、小扁豆、扁豆、鹰嘴豆、紫云英、紫花苜蓿、苕子、田箐、草木樨、豆薯等；百合科：洋葱、韭菜等；

十字花科：油菜；茄科：马铃薯、烟草；锦葵科：棉花、红麻、苘麻等；亚麻科：亚麻。二、按植物学系统分类可明确所有作物所属科、属、种、亚种。1、按作物对温度的要求划分三、按作物生物学状况和生理生态特性分类喜温作物：生长发育的最低温度约为10oC，全生育期需要的积温较高，如玉米、水稻、大豆、棉花、甘薯、花生、谷子、高粱等，该类作物一般在4月前后播种，10月前后收获；耐寒作物：全生育期需要的温度和积温比较低，其生长发育的最低温度约为5oC左右，如小麦、大麦、燕麦、油菜、豌豆、蚕豆、黑麦等，该类作物一般在秋末冬初播种，翌年夏季收获，也有早春播种，夏季收获。2、按作物对光周期的反应划分长日照作物：日照长于一定的临界日长时，才能开花。如果延长光照、缩短黑暗可提早开花。如小麦、大麦、黑麦、油菜等。短日照作物：日照短于一定的临界日长时，才能开花。如果延长黑暗、缩短光照可提早开花。如大豆、晚稻、黄麻、大麻、烟草等。中间型日照作物：开花之前并不要求一定的昼夜长短，只需达到一定的基本营养生长期，在自然条件下四季均可开花。如豌豆、荞麦等。C3作物：光合作用最先形成的中间产物是磷酸甘油酸。CO2补偿点高，光呼吸较强，如小麦、水稻、棉花、大豆、烟草等。C4作物：光合作用最先形成的中间产物是草酰乙酸等。CO2补偿点低，光呼吸也低，物质生产能力强，如玉米、高粱、甘蔗等。CAM作物：具有特殊的CO2同化方式，晚上气孔开放，形成草酰乙酸，进一步还原成苹果酸，积累于液泡中。白天气孔关闭，苹果酸被运至叶绿体内，氧化脱羧放出CO2，参与卡尔文循环。如景天、剑麻、菠萝、兰花等。3、根据作物对二氧化碳同化途径喜光作物、耐阴作物、喜阴作物。4、根据作物对光照强度的反应5、根据作物对水分的反应水生作物，如菱角、水葫芦、水花生等；水田作物，如水稻、莲藕等；耐涝作物，如高粱等；而旱作物，如谷子、黍子等。6、根据作物根系形态直根系、须根系、块根作物、深根作物、浅根作物等。1、按播种季节划分四、按农业生产特点分类春播作物、夏播作物、秋播作物、冬播作物2、按播种密度和管理情况划分密植作物、中耕作物3、按种植方式目的划分套播作物、填闲作物、覆盖作物第三节作物的分布本章结束农学概论沈雪峰副教授华南农业大学农学院shenxuefeng@第三章作物生长与发育理解作物生长与发育掌握作物器官的分化与生长掌握“三性”及其应用作物个体与群体的关系如何学习目标一、作物生长和发育的概念第一节作物生长与发育特点生长（Growth）是指作物个体、器官、组织和细胞在体积、重量或数量上的增加，是一个不可逆的量变过程。如根、茎、叶的生长。发育（Development）是指作物细胞、组织和器官的分化形成过程，也就是作物发生形态、结构和功能上的质的变化，有时这种过程是可逆的。如幼穗分化、花芽分化、维管束发育、分蘖芽的产生、气孔发育等。作物一生的分化从形态和生理上可分为二个阶段，即营养器官发生和生殖器官发生。营养器官发生阶段主要是分化根、茎、叶等营养器官，其分化比较简单。而生殖器官发生阶段虽然还有营养器官的生长，但主要以生殖器官的分化占优势，分化也较前一个段复杂。由营养器官发生阶段转到生殖器官发生阶段，这一质变过程称为作物的发育。作物的生长和发育是交织在一起进行的。分化、发育是生长的前提。没有根、茎、叶的分化，就不会有根、茎、叶的生长；没有花芽的分化，就没有开花结实。生长又是分化、发育的基础。没有相伴的生长，分化、发育就不能正常地进行下去。作物的生长和分化、发育协调发展，就能全面发挥品种潜力，达到高产优质、低耗的效果。同一作物不同品种其生育期长短不同。同一作物品种在不同季节、不同纬度和不同海拔地区种植，其生长期的长短也不同，有的甚至影响正常开花和成熟。作物的温光反应特性：是指作物必须经历一定的温度和光周期诱导后，才能从营养生长转为生殖生长，进行花芽分化或幼穗分化，进而才能开花结实。作物对温度和光周期诱导反应的特性，称为作物的温光反应特性。二、作物的生长发育特性水稻原产热带低纬度地区，在系统的发育过程中，同化了高温短日照条件，从而形成了感光性、感温性、基本营养生长性的遗传时性。1、感光性在适于水稻生存的范围内，短日照可使生育期缩短，长日照可使生育期延长，这种因日照长短使生育期发生变化的特性称为水稻品种的感光性。在适于水稻生长发育的温度范围内，高温可使生育期缩短，低温可使生育期延长，这种因温度的高低而使生育期发生改变其的特性，称为水稻品种的感温性。2、感温性例如，早稻早熟品种“二九青”（长沙）在3月25日播种，短日照（11h/d）处理15d后，从播种至抽穗的天数为86d，而在6月15日播种同样短日处理，从播种到抽穗的天数仅47d，两者相差39d，显而易见这种生育期的差异是由温度不同而引起的。在最适的短日、高温条件下，水稻品种仍需经一个最短的营养生长期，才能转入生殖生长，这个最短的营养生长期，称为基本营养生长期。反映基本营养生长期长短的差异的品种特性称为基本营养生长性。在营养生长期中受短日高温缩短的那部分生长期称为可变营养生长期。如鄂晚三号（武汉华农）在自然光照下早季播种，播种至穗分化为82d，在10h的光照下，晚季播种，播种至穗分化为19d，两者相差63d，这63d为可变营养生长期，19d是基本营养生长期。3、基本营养生长性4、“三性”在生产上的应用（1）在育种方面的应用①根据育种目标选择亲本的依据。例如，根据已有研究结果，感光性强对感光性弱为显性，由1-2对基因控制。短日高温生育期短的对长的为显性，由2-3对效力不等有积累作用的基因控制等。②使生育期不同的水稻品种花期相遇。如目前推广的杂交水稻，其种子来源靠年年制种，而用来制种的不育系和恢复系，两者的生育期不相同，若同时播种，抽穗开花就不在同一时期。③增加杂交世代和加速杂交后代的选育、繁殖。在杂交育种中，为了加速育种的进程，如增进杂交世代或加速种子繁殖，就可根据其光、温特性，利用海南岛南部冬季短日高温的条件进行“南繁”，做到一年种三代，缩短了育种年限。（2）在引种方面的应用①纬度和海拔相近的地区，东西方向相互引种：因日长和温度条件相近，易于成功。②北种南引：因生育期间的日长变短，温度提高，品种的生育期缩短，通常减产。③南种北引：因生育期间的日长变长，温度降低，品种的生育期延长，只要种植制度允许，能安全齐穗，通常增产。④高海拔品种引至低海拔：生育期的变化与北种南引相似。⑤低海拔品种引至高海拔：与南种北引相似。（3）在栽培方面的应用水稻品种的生育期长短及其对光、温反应的特性，是搞好品种搭配、播期安排及栽培措施制定的重要依据。晚稻因对短日照要求严格，早播也不能在早季抽穗，所以只能作晚稻栽培，不能作早稻栽培。在播期安排上，感温性强的品种，要适当早播，不宜过晚播种。在栽培措施上，生育期短而感温性强的早稻品种，要培育适龄嫩壮秧，加强生育前期的田间管理，促进营养生长良好，特别是在播插季节较迟的三熟田或翻秋作连晚栽培时，更要注意控制秧龄，加强前期肥水管理，以防止在高温季节过度缩短营养生长期而降低产量。三、作物的生育期和生育时期作物从播种到成熟之间的总天数，即作物的一生作物生育期（Growthanddevelopmentperiodofcrops）。一般以籽实为播种材料又以新的籽实为收获对象的作物，其生育期是指籽实出苗至新籽粒成熟所持续的总天数；对于以营养体为收获对象的作物如麻类、薯类、牧草、绿肥、甘蔗、甜菜等，则是指播种材料出苗到主产品收获适期的天数。需要育苗（秧）移栽的作物如水稻、甘薯、烟草等，通常还将生育期分为秧田（苗床）生育期和田间生育期。秧田（苗床）生育期是从出苗到移栽的天数，田间生育期是指移栽到成熟的天数。（一）作物的生育期1、遗传性状同一作物的生育期长短因品种而异有早、中、晚熟之分。早熟品种生长发育快，主茎节数少，叶片少，成熟早，生育期较短；晚熟品种生长发育缓慢，主茎节数多，叶片多，成熟迟，生育期较长；中熟品种在各种性状上均介于二者之间。在相同的环境条件下，各个品种的生育期长短是相当稳定的。2、环境条件光照、温度对作物生育期影响最大。例如，同一大豆品种春播的生育期为130d，而夏播缩短为1OOd左右。栽培措施对生育期也有很大的影响。施氮较多，土壤碳氮比低，茎叶生长过旺，成熟延迟，生育期延长。土壤缺少氮素，碳氮比高，生育期缩短。影响作物生育期的条件作物生育时期（growth-developmentstagesofcrops）是指作物一生中其外部形态呈现显著变化的若干时期。

在作物一生中，受遗传因素和环境因素的影响，在外部的形态特征和内部的生理特性上，都会发生一系列变化，根据这些变化，特别是形态特征上的显著变化，可将作物的整个生育期划分为若干个生育时期，或称若干生育阶段。（二）作物的生育时期生育时期的划分禾谷类：出苗期，分蘖期，拔节期，孕穗期，抽穗期，成熟期豆类：出苗期，开花期，结荚期，成熟期棉花：出苗期，真叶期，现蕾期，开花期，吐絮期油菜：出苗期，现蕾期，抽苔期，开花期，成熟期黄红麻：出苗期，真叶期，现蕾期，开花期，结果期，工艺成熟期，种子成熟期甘薯：出苗期，采苗期，栽插期，还苗期，分枝期，封垄期，落黄期，收获期马铃薯：出苗期，现蕾期，开花期，结薯期，薯块发育最速期，成熟期，收获期甘蔗：发芽期，分蘖期，蔗茎伸长期，工艺成熟期1-51-6一、种子萌发（1）由胚珠受精后发育而成的种子：如豆类、麻类、棉花、油菜、花生、烟草等作物的种子；（2）由子房发育而成的果实：如稻、麦、玉米、高粱、谷子等的颖果，向日葵的瘦果；（3）无性繁殖的根、茎等，如甘薯的块根、马铃薯的块茎、甘蔗的茎节等。第二节作物器官的分化与生长（一）作物的种子1、植物学上的种子--指由胚珠受精后发育而成的有性繁殖器官2、作物生产上的种子--泛指用于播种繁殖下一代的播种材料

种子的萌发分为吸胀、萌动、发芽等三个阶段（二）作物种子萌发过程1、吸胀种子吸收水分膨胀达饱和，贮藏物质中的淀粉、蛋白质和脂肪通过酶的活动，分别水解为可溶性糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等。这些物质运输到胚的各个部分，经过转化合成胚的结构物质，从而促使胚的生长。2、萌动生长最早的部位是胚根。当胚根生长到一定程度时，突破种皮，露出自嫩的根尖，完成萌动阶段。

禾谷类作物当胚根长与种子等长，胚芽长为种子长一半时，即为发芽阶段。判断发芽标准的依据。胚根长成幼苗的种子根或主根，胚芽生长发育成茎、叶。此外、以块根繁殖的甘薯，依靠块根薄壁细胞分化形成的不定芽原基的生长发育，突破周皮而发芽。马铃薯、甘蔗、苎麻等，由茎节上的休眠芽在适宜条件下伸长并长出幼叶。

3、发芽1、水分水可以使种皮膨胀软化，氧容易透过种皮，增强胚的呼吸，也使胚易于突破种皮。在酶的作用下，贮藏物质转化为可溶性物质，促进幼芽、幼根的生长发育。不同作物种子吸水量不同，含淀粉多的种子吸水量较少，如小麦为种子的150%-160%，玉米为137%；含蛋白质、脂肪较多的种子则吸水量较多，如大豆为220%-240%。

2、温度原产北方的作物需要温度较低，如小麦种子发芽的最低温度为3-5OC，最适温度为15-31OC，最高漫度为30-43OC；原产南方的作物所需温度较高，如水稻种子萌发的最低温度为10-12OC，最适温度为30-37OC，最高温度为40-42OC。（三）种子发芽的条件水分、温度和空气三个基本条件花生、大豆、棉花等种子含油较多，萌发时较其他种子要求更多的氧。而水稻种子与一般作物的种子不同，水稻正常发芽也需要充足的氧气，但在缺氧情况下，水稻种子具有一定限度忍受缺氧的能力，可以进行无氧呼吸，但缺氧时间不能过久，否则影响幼根、幼叶生长，并且导致酒精中毒。

4、光照需要光照才能萌发或萌发受光照促进的种子称为喜光性种子，如烟草和莴苣种子；萌发因光照而受抑制的种子称嫌光性种子，如番茄、茄子、瓜类、苋菜种子。大多数田间作物种子的萌发不受光照影响。光质对发芽的影响，红光可破除休眠，而蓝光尤其是远红外光可抑制种子萌发。3、氧气（四）种子的寿命和种子休眠1、种子的寿命种子的寿命是指种子从采收到失去发芽力的时间。在一般贮存条件下，多数种子的寿命较短，一般为1-3年，如花生种子的寿命仅有1年，小麦、水稻、玉米、大豆等种子为2年。也有少数作物种子寿命较长，如蚕豆、绿豆能达6-11年。种子寿命长短与贮存条件有密切关系，如低温贮存可以延长种子的寿命，保持种子密封干燥也可延长种子寿命，如小麦混生石灰贮存在玻璃瓶内，在第十五年时，仍有48.6%种子具有生活力。不过作为生产用种总是以新鲜种子为好。2、种子的休眠在适宜萌发的条件下，作物种子和供繁殖的营养器官暂时停止萌发的现象，称为种子的休眠。如水稻、小麦、大麦、高粱、玉米、棉花、豆类、油菜等作物的种子和马铃薯的块茎有休眠特性。Ⅰ种子休眠的原因：胚的后熟；硬实（种子透性不良）；发芽的抑制物质。Ⅱ破除休眠的方法：机械处理；高温、干燥处理；药剂处理；物理处理。（一）作物的根1、单子叶作物的根系二、根的生长2、双子叶作物的根系1．吸收矿质营养2．吸收水分3.固定作用4．分泌作用5．合成激素作用

（二）根系的功能1、土壤阻力根生长受阻力后，其长度和延长区减小，变粗，根的构造也发生变化，如维管束变小，表皮细胞数目和大小也改变，皮层细胞增大，数目增多。土壤耕作层比较疏松，因此有利于根系生长。2、土壤水分土壤水分过少时，根生长慢，同时使根木栓化，降低吸水能力；水分过多时，因通气不良，导致根短且侧根增多。为使作物后期生长健壮，常常需在苗期控制肥水供应，实行蹲苗，促使根系向纵深伸展。（三）影响根系生长的条件3、土壤肥力和酸碱度（pH）作物根系有趋肥性，在肥料集中的土层中，一般根系比较密集；磷钾肥利于根系生长。根系适宜的pH为5-8；高于8阻碍根系生长；低于5造成毒害。4、土壤温度根生长的土壤最适温度一般是20一30OC，温度过高或过低吸水都少，生长缓慢甚至停止。5、土壤氧气土壤通气性良好、氧气供应充足是根系生长的必要条件。水稻之所以能够生活在水中，是由于连结叶、茎、根的通气组织比较发达的缘故。维管束能有效地将氧气运输到根部，使之进行正常呼吸。（一）作物的茎1、单子叶作物的茎中空茎和实心茎。节，节间，居间生长。分蘖节，分蘖。拔节。在某种意义上分蘖决定水稻、小麦产量。三、茎的生长2、双子叶作物的茎

缩茎段伸长茎段薹茎段分枝性强作物，如棉花、油菜、花生和豆类，分枝多对产量形成有利；分枝性弱作物，如烟草、麻、向日葵等，分枝多，对产量和品质反而不利。双子叶作物的茎节间伸长的方式为顶端生长。

1、种植密度对于分枝（或分蘖）作物，种植密度影响分枝（或分蘖）的形成。苗稀，单株营养面积大，光照充足，植株分枝（或分蘖）力强；反之，苗密，则分枝力（或分蘖力）弱。2、施肥施足基肥、苗肥，增加土壤中的氮素营养，可以促进主茎和分枝（或分蘖）的生长。氮磷钾施用比例得当，则更有利于主茎和分枝（或分蘖）的生长。但氮肥过多，碳氮比例失调，对茎枝（或分蘖）生长不利。3、品种矮秆品种或茎秆机械组织发达的品种抗倒性好，有利实现丰产丰收。矮秆品种适于密植，经济系数较高，对稻、麦等增产有利。（二）影响茎生长的因素叶是主要的光合作用器官。作物的叶根据其来源和着生部位的不同，可分为子叶和真叶。子叶是胚的组成部分，着生在胚轴上。真叶简称叶，着生在主茎和分枝（分蘖）的各节。

四、叶的生长1、单子叶作物的叶

由叶片、叶鞘、叶耳和叶舌4部分；具有叶片和叶鞘的叶称之为完全叶；缺少叶片的为不完全叶，如水稻的第一叶为鞘叶。（一）作物的叶2、双子叶作物的叶

完全叶指由叶片、叶柄和托叶3部分组成真叶，称为完全叶，如棉花、大豆、花生等；不完全叶指缺少叶柄或托叶的真叶，称为不完全叶。如缺少托叶作物有甘薯、油菜等；缺少叶柄作物，如烟草等。1、叶的分化与生长叶（真叶）起源于茎尖基部的叶原基。从叶原基长成叶，需经过：顶端生长；边缘生长；居间生长。2、叶的功能期叶的功能期——叶从开始输出光合产物到失去输出能力所持续时间的长短，称为叶的功能期。禾谷类作物叶的功能期一般为叶片定长到1/2叶片变黄所持续的天数；双子叶作物叶的功能期则为叶平展至全叶1/2叶片变黄所持续的天数。3、叶面积指数叶面积指数=总绿叶面积/土地面积。（二）作物的叶的生长1、温度较高的气温对叶片长度和面积增长有利，较低的气温则有利于叶片宽度和厚度的利。2、光照光照强，则叶片的宽度和厚度增加；光照弱，则对叶片长度伸长有利。充足的光照有利于叶绿素的形成，叶片光合效率高。3、水分充足的水分促进叶片生长,叶片大而薄；缺水使叶生长受阻，叶片小而厚。4、矿质营养氮能促进叶面积增大，但过量的氮又会造成茎叶徒长，对产量形成不利。磷在生长前期，能增加叶面积，而在后期却又会加速叶片的老化。钾对叶有双重作用，一是可促进叶面积增大，二是能延迟叶片老化。（三）影响叶生长的因素（一）花器官的分化1、禾谷类作物的幼穗分化穗状花序有：小麦、大麦、黑麦为；圆锥花序：稻、高粱、糜子、粟和玉米的雄花序。

五、花的分化2、双子叶作物的花芽分化

由花梗、花托、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊组成。单花：棉花；总状花序：豆类、花生、油菜，烟草为圆锥或总状花序。1、开花开花指花朵张开，已成熟的雄蕊和雌蕊(或两者之一)暴露出来的现象。禾本科作物由于花的构造较为特殊，开花时，浆片(鳞片)吸水膨胀，内、外稃张开，花丝伸长，花药上升，散出花粉。具有分枝(分蘖)习性的作物：主茎花序先开花-→第一次分枝(分蘖)花序-→第二次分枝(分蘖)花序依次开花。同一花序上的花，开放顺序因作物而不同：由下而上的有油菜、花生和无限结荚习性的大豆等;中部先开花，然后向上向下的有小麦、大麦和玉米和有限结荚习性的大豆等；由上而下的有稻、高粱等。

（二）开花、授粉和受精成熟的花粉粒借助外力从雄蕊花药传到雌蕊柱头上的过程，称为授粉。作物自身花的花粉传至柱头上能否发芽和受精，与作物的自交亲和性和自交不亲和性有密切关系：自花授粉作物：具自交亲和性的作物，可进行自花授粉，完成受精过程的这类作物。如水稻、小麦、大麦、大豆、花生等。异花授粉作物：具自交不亲和性，不能进行自花授粉，更不能完成受精过程的这类作物。如白菜型油菜、向日葵等。玉米虽无自交不亲和性，但因为雌雄同株异花，也称异花授粉作物。常异花授粉作物：具有自交亲和性，可以完成授粉受精过程，但异交率通常在5%以上，有的高达40%，这类作物称常异花授粉作物。如甘蓝型油菜、棉花、高粱、蚕豆等。2、授粉作物授粉后，雌雄性细胞即卵细胞和精子相互融合的过程，称为受精。受精过程：

花粉落在柱头上-→

相互“识别”或选择-→

亲和的花粉粒开始在柱头上吸水、萌发-→

长出花粉管-→

穿过柱头经花柱诱导组织向子房生长-→

把两个精子送到位于子房内的胚囊-→

两个精子分别与胚囊中的卵细胞和中央细胞融合-→

形成受精卵和初生胚乳核-→

完成“双受精”过程。3、受精

3、受精

（三）影响叶花器官分化、开花授粉受精的外界条件1、营养条件作物花器分化要有足够营养，否则会引起幼穗和花器退化。但氮肥过多对花器分化也不利，因为幼穗分化或花芽分化期也正是作物营养生长盛期，氮肥过多，使营养器官生长过旺，会影响幼穗或花芽分化。2、温度在幼穗分化或花芽分化期间要求一定温度，如水稻幼穗分化适温为26-30OC，临界低温是15-18OC，温度过低引起枝梗退化和颖花形成，甚至引起不育。作物在开花授粉期间也需要适宜气温，如水稻开花需30-35OC温度，若低于20OC花药不能开裂，高于40OC则花柱干枯。对异花授粉植物来说；若温度低除对开花不利外，还会影响昆虫的传粉活动。（三）影响叶花器官分化、开花授粉受精的外界条件3、水分小麦、水稻在幼穗分化阶段是需水最多时期，若遇干旱缺水将造成颖花败育，空壳率增加。4、天气天气晴朗，有微风，有利于作物开花传粉和受精。这点对异花授粉作物更为重要。如果遇阴雨天，雨水会洗去柱头分泌物，花粉吸水过多会膨胀破裂，对传粉不利。（一）作物的种子1、禾谷类作物的种子1朵颖花只有1个胚珠，开花受精后子房（形成果皮）与胚珠（形成种子）的发育同步进行，故果皮与种皮愈合而成颖果；颖果中果皮所占比例很小，主要为种子部分。2、双子叶作物的种子1朵花可有数个胚珠，开花受精后子房与胚珠的发育过程是相对独立的，一般子房首先开始迅速生长，形成铃或荚等果皮，胚珠发育成种子的过程稍滞后，果实中种皮与果皮分离。

四、种子的发育1、种子由胚珠发育而成2、受精卵发育成胚胚不断长大，依次分化出子叶、胚芽、胚根和胚轴，形成新的生命。3、初生胚乳核发育成胚乳无胚乳种子：在初生胚乳核发育成胚乳、积累贮藏养分过程中，豆类、油菜等作物的胚乳会被发育中的胚所吸收，而把养分贮藏在子叶内，从而形成无胚乳种子。有胚乳种子：水稻、小麦、玉米等作物则形成发达的胚乳组织，胚乳细胞起贮藏养分的作用，从而形成有胚乳种子。

（二）种子的发育1、有机养料作物前期必须生长发育良好，在种子和果实成熟过程中，根系具有活力、叶片和果实绿色表面能够制造足够多的光合产物至关重要。2、光照3、温度4、土壤水分5、矿质营养（三）影响种子发育的因素营养生长：作物营养器官根、茎、叶的生长；生殖生长：生殖器官花、果实、种子的生长。通常以花芽分化(幼穗分化)为界限，把生长过程大致分为两段，前段为营养生长期，后段为生殖生长期。第三节作物生长的相关性一、营养生长与生殖生长的关系1、营养生长期是生殖生长期的基础营养生长期生长的优劣，直接影响到生殖生长期生长的优劣，最后影响到作物产量的高低。2、营养生长和生殖生长并进阶段两者矛盾大，要促使其协调发展3、在生殖生长期，作物营养生长还在进行，要掌握得当营养生长过旺－－贪青倒伏；营养生长太差－－作物早衰一、营养生长与生殖生长的关系作物的地上部分（也称冠部）包括茎、叶、花、果实、种子；地下部分主要是指根，也包括块茎、鳞茎等。1、地上部与地下部物质的相互交换地下部的根是吸收水分和矿质营养的器官，地上部是作物有机营养物质的主要来源。根与地上部分还进行着微量活性物质的交换。（维生素、生长素；CTK、GA、ABA）。2、地上部与地下部重量保持一定比例根冠比（根/冠）：根系重与冠重之比。不同作物、不同品种的根冠比是不同的，同一作物、同一品种不同生育时期的根冠比也不一致。二、地上部生长与地下部生长的关系3、环境条件和栽培技术措施对地下部和地上部生长的影响不一致（1）水分：“干长根，水长苗”。为培育壮苗，前期土壤水分不宜过多。（2）矿质元素：A氮素对地上茎叶生长有利。B磷素对根系生长是有利的，磷素丰富，根系发达，根冠比增大。C钾素对块根、块茎作物的地下器官生长起促进作用。（3）温度：根系生长所要求的地温条件比地上部分低。二、地上部生长与地下部生长的关系1、禾谷类作物营养器官间的同伸关系（1）主茎和分蘖的关系：N-3（2）叶片、叶鞘和节间的关系：异名器官：N叶叶片≈(N-1)叶叶鞘≈(N-2)叶至(N-3)叶节间同名器官：N叶展开≈(N+1)叶迅速伸长≈(N+2)叶开始伸长≈(N+3)叶等待伸长。（3）地上部器官与根的关系：出叶与出根的同伸关系也是N-3三、营养器官间的相互关系2、禾谷类作物幼穗与营养器官的同伸关系利用器官间的同伸关系则可推定幼穗发育进程。目前常用的方法有：（1）叶龄法即直接以叶片数为指标。（2）叶龄余数法作物某一品种一生的总叶数减去已抽出的叶数，即为叶龄余数。（3）叶龄指数法作物某一时期已抽出(或已展开)叶数占总叶数的百分数，即为叶龄指数。三、营养器官间的相互关系3、双子叶作物器官间的同伸关系双子叶作物的器官的同伸关系没有禾谷类作物那么明显。三、营养器官间的相互关系1、作物个体和群体之间互相联系又互相制约单独生长个体的生长状况和产量高低，绝不与群体中生长的个体相对应。群体的产量虽然取决于每个个体的产量，但也绝不是每个个体产量充分增长的总和。反馈：在群体中个体生长发育的变化，引起了群体内部环境的改变，改变了的环境又反过来影响个体生长发育的反复过程，叫做“反馈”。由于反馈的作用，使作物群体在动态发展过程中普遍存在着“自动调节”现象。自动调节能力是相对的、有一定范围的。四、个体与群体的关系2、合理的种植密度有利于个体与群体的协调发展种植密度的差异除影响个体的生长外，还会影响到群体的透光性和通风性，使作物的光合作用效能受到影响。3、利用作物群体自动调节原理采取栽培技术措施提高作物产量品种的选择：随着施肥水平的提高，一般应选择比较耐肥、中偏矮秆或半矮秆、具有倾斜的叶层配置的品种。肥料的施用：对作物群体影响很大，因此施肥时期和施用量必须适时适量。植物生长调节剂：调节植株高度和叶面积大小，对合理群体的形成十分有利。四、个体与群体的关系本章结束第四章作物与生态环境本章重点：作物生长发育对光、温、水、气、土、肥的生态资源的适应性难点：光补偿点、光饱和点、光周期现象及应用；温度三基点、温周期现象及应用；需水特性；作物营养临界期与最大效率期；土壤肥力要素。学习目标一、生态因子（Ecologicalfactors）1、生态因子的概念与作物相关的所有环境因子，统称生态因子。作物存在的生态系统称为农田生态系统。农田生态系统也是由生物因子和非生物因子所组成。农作物本身是这个系统生物因子中的一个种群。第一节作物的生态因子2、生态因子是作物生产系统的重要组分作物：系统主体。生态因子：系统客体，为作物提供生存空间、能源和物质作物生产系统包括光照、温度、水分、空气资源及活动现象。直接影响作物的生长发育代谢活动和形态变异，决定作物的地理分布。气候因子与其它生态因子密切相关，例如：随地理经、纬度和海拔而变化；随植被类型和人为变化而变化。二、生态因子的分类及作用方式1、气候因子（Climaticelements）包括土壤理化性状、土壤肥力和土壤生物结构及活动现象。直接影响作物的生长发育代谢活动，决定作物的地理分布。2、土壤因子（Soilelements）包括除作物本身外的动物、植物、微生物种类及活动现象。3、生物因子（Livingthings）与作物生长发育和生存竞争生态资源形成有害生物害虫杂草病原物与作物互利共生形成有益生物益虫：如蜜蜂有益微生物：如根瘤菌包括调节作物与生存资源相适应的技术和维持作物生产系统正常运行提供的经济、物质投入。干预作物生产的最活跃条件。4、人为因子（Anthropogenicfactors）第二节作物与光照一、光照强度与作物的生长发育（一）光照强度与作物生长

光是作物进行光合作用的能量来源，光合作用合成的有机物质是作物进行生长的物质基础。细胞的增大和分化，作物体积的增长、重量的增加都与光照强度有密切的关系。光还能促进组织和器官的分化，制约器官的生长发育速度;植物体各器官和组织保持发育上的正常比例，也与一定的光照强度有关。作物种植过密，光照就不足，节间过分拉长，不但影响分蘖或分枝，且影响群体内绿色器官的光合作用，导致茎秆细弱而倒伏，造成减产。（二）光照强度与作物发育

作物花芽的分化和形成即受光照强度的制约。通常作物群体过大，有机营养的同化量少，花芽的形成也减少，己经形成的花芽也由于体内养分供应不足而发育不良或早期死亡。开花期，如果光照减弱会引起结实不良或果实停止发育，甚至落果。棉花在开花、结铃期如遇长期阴雨天气，光照不足，影响碳水化合物的制造与积累，就会造成较多的落花落铃。（三）光照强度与光合作用光补偿点——在一定的光照强度下，实际光合速率和呼吸速率达到平衡，表观光合速率等于零，此时的光照强度即为光补偿点。——光补偿点时的净光合率为零，即光合作用生产的干物质量与呼吸消耗的干物质量相等。——阳生植物光补偿点，为全日照量3~5%阴生植物光补偿点，为全日照量1%以下

作物正常生长要求高于光补偿点的光照强度开花结实光补偿点小麦1.8~2.0千LX玉米0.8千LX豌豆1千LX几种常见作物的需光特性（三）光照强度与光合作用光饱和点——随着光照强度的进一步增强，光合速率也逐渐上升，当达到一定值之后，光合速率便再不受光照强度的影响而趋于稳定，此时的光照强度叫做光饱和点。——阳生作物光饱和点，为全日照量100%

阴生作物光饱和点，为全日照量10~50%——水稻、棉花光饱和点40~50千Lx

小麦、菜豆、玉米光饱和点30千Lx

大豆光饱和点27千Lx作物正常生长发育和产量形成要求不高于光饱和点的光照强度。——作物群体中一般仅顶层叶可能处于光饱和点或以上，顶层叶以下必然低于光饱和点。二、光照时间与作物的生长发育（一）作物对光照时间的反应类型短日照作物长日照作物中间型作物（二）作物的光周期反应及类型分布光周期(Photoperiodism)——自然界一昼夜间的光暗交替称为光周期。光周期现象(Photoperiodiceffect)——植物对昼夜长度发生反应的现象叫做光周期现象。长日作物和短日作物暗期光间断和光期短暂黑暗对花形成的影响（二）作物的光周期反应及类型分布

（三）光周期反应在引种上的应用在作物引种时应特别注意作物开花对光周期的要求。纬度相近地区之间，因光照时间相近，引种成功可能性较大。短日照作物由南方(短日照、高温)向北方(长日照、低温)引种时，由于北方生长季节内日照时数比南方长，气温比南方低，往往出现营养生长期延长，开花结实推迟的现象。短日照作物由北方向南方引种，则往往出现营养生长期缩短、开花结实提前的现象。人们常常利用短日照作物的这种反应，将北方作物品种引到南方，用于夏季播种，争取一茬收成。

三、光质与作物的生长发育（一）作物生长发育可利用的光谱光合有效辐射——即可见光区（400—720nm）的大部分光波能被绿色植物所吸收，用于进行光合生产，这部分辐射称为光合有效辐射。光合有效辐射约占太阳总辐射量的40%一50%。

三、光质与作物的生长发育（一）作物生长发育可利用的光谱

三、光质与作物的生长发育（二）光质对作物生长发育的影响1、作物种子萌发光质诱导种子萌发受光敏色素的调控。光质影响种子的萌发的机制是光敏色素影响赤霉素的合成以及对赤霉素的敏感性，光敏色素的信号传导可以提高种子对赤霉素的敏感性。白光和波长660NM的红光有促进需光种子萌发的作用。（二）光质对作物生长发育的影响1、作物种子萌发2、作物根系生长3、作物茎的生长4、作物叶片生长5、作物花芽分化与开花

红光诱导长日植物开花、抑制短日开花；远红光（红外光）则相反。

红、蓝光可造成玉米雄花穗轴及颖花的全部退化。四、作物的光合生产潜力（一）作物对光能的利用1、光能利用率的理论值光能利用率——是指植物光合作用所累积的有机物所含的能量，占照射在单位地面上的日光能量的比率。一般认为，光能利用率的理论值为5%。超高产玉米667m2产量达到900kg，已接近光能利用率5%。1、光能利用率的理论值

2、光能利用率低的原因

目前，我国农田平均年光能利用率只有0.3-0.4%，高产田为1-2%；世界农田约为0.2%；地球上水陆植物平均只有0.1%。

(1)漏光损失作物生长初期叶面积很小，日光大部分漏射在地面上而损失。生产水平较低的大田，一生不封行，直到后期漏光也很多。(2)光饱和浪费稻麦光饱和点约为全日照的1/3-1/2，更强的光不能提高光合速率，而形成浪费。(3)条件限制温度过高过低，水分过多过少，某些矿质元素缺乏，CO2供应不足，病虫害等等。（二）提高作物光能利用率的途径

1、培育和选择高光效品种优良品种具有合理的株型结构，能充分利用光能资源，积累的有机质多。

高光效品种应具有利于光合作用的叶、分枝（蘖）、茎结构的理想株型。2、改革种植制度，增加光合面积和时间（1）提高复种指数复种指数—指全年内农作物的收获面积与耕地面积之比。提高复种指数就相当于增加收获面积，延长单位土地面积上作物的光合时间。如在前茬作物生长后期，即在行间播种或栽植后茬作物，这样当前茬作物收获时，后茬作物己长大。如麦套棉、豆套薯、粮菜果蔬间混套种等。（2）改变株型近年来国内外培育出的水稻、小麦、玉米等高产新品种，都是杆矮、叶挺而厚的株型。种植此类品种可增加密植程度，提高叶面积系数，并耐肥抗倒，因而能提高光能利用率。

3、合理密植，改善田间小气候合理密植就是使作物群体得到合理发展，使之有最适的光合面积，最高的光能利用率，并获得最高收获量的种植密度。

第三节作物与温度一、温度的变化节律及其对作物的影响气温变化可分为：周期性变化（节律性变温）和非周期性变化（非节律性变温）1、气温的时间变化气温的日较差：日最高温度（午后2时）与日最低温度（日出之前）的差。热带平均为12℃，温带8℃，极地3-4℃。夏季较冬季数值大；晴天较阴天大；低海拔较高海拔大。气温的年较差：最热月均温与最冷月均温之差。在北半球，最热月出现在7月（大陆）和8月（海洋），

最冷月出现在1月（大陆）和2月（海洋）。气温的年较差随纬度增加（海拔升高）而增加（降低）。海洋比陆地小，沿海比内陆小，湿润地比干燥地方小。（1）气温的水平分布（水平地理分布）气温的水平分布与纬度、海陆分布等因素密切相关。一般纬度每增加1°，年平均温度降低0.5℃。全球年平均温度为14.3℃，北半球为15.2℃，南半球为13.3℃。全球平均最高气温在北纬10°附近。温度年较差由赤道向极地增大。2、气温的空间变化（2）气温的垂直分布一般对流层的温度随海拔高度的升高而降低。海拔每升高100米温度降低的数值，称为气温直减率。对流层气温直减率平均为0.65℃/100m。但有时上层空气比接近地面的空气更热。称为“逆温”。形成逆温的原因主要是：①辐射逆温：夜晚（或冬季）由于地面温度显著降低，近地空气层温度随之冷却。导致出现低雾、霜、露等天气现象。②地形逆温：山上冷空气顺坡下沉，谷底暖空气被近上升。发展热带亚热带经济作物，通常要在南坡谷底以上30～50m为宜。二、作物生长发育的基点温度1、温度三基点概念最适温度：作物生长发育最快要求的温度最低温度：作物生长发育要求的起点温度（低限）最高温度：作物生长发育所能承受的高限温度2、作物的三基点温度有如下特征：①不同作物的三基点温度不同。喜温作物适温较高，生长的起点温度＞10℃，主要有水稻、棉花、玉米、大豆、麻类、甘薯等春播作物；耐寒作物适温较低，生长起点温度一般在2～3℃，主要有小麦、大麦、油菜、蚕豆、甜菜等秋播作物。②生育时期不同，三基点不同。如花生苗期＜开花下针期＜结荚期③不同器官三基点也不同。地上部分＞地下部分，种子＜营养器官＜生殖器官温度临界期：对外界温度最敏感的时期（减数分裂—开花）④最适温度比较接近于最高温度，最高温度多在30～40℃之间，生产中往往高温危害少。低温危害多。作物名 最低温度最适温度最高温度油菜小麦

大豆水稻

玉米花生棉花

5101320181618～20

14～182025～2825～3025～2825～2825～3030322940～453838

35作物性细胞进行减数分裂和开花时，对外界温度最敏感，如遇低温或高温都会导致严重减产。这种对外界温度最敏感的时期称为温度临界期。几种作物开花期的温度三基点（℃）3、温度临界期——依据萌发的最适温度确定作物的适宜播期主要应用于春播作物；——依据温度临界期的温度三基点调节生育期错开作物开花期不与最高温度相遇，主要应用于夏收作物；错开作物开花期不与最低温度相遇，主要应用于水稻。温度三基点在作物生产上的应用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：指日均温与生物学零度的差值的累加值。准确性较高。如玉米的生物学零度为10℃，五月中旬日平均温度为12.0℃，10.5℃，8.6℃，4.9℃，7.6℃，12.0℃，15.1℃，18.2℃，16.0℃，计算：活动积温：12.0+10.5+12.0+15.1+18.2+16.0=83.8℃有效积温：(12.0–10)+(10.5–10)+(12.0–10)+(15.1–10)+(18.2–10)+(16.0–10)=23.8℃三、积温积温在作物生产上的应用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，3600～5000℃可以一年两熟，5000℃以上可以一年三熟。标志着某些重要物候现象或农事活动的开始、终止或转折，对农业生产有指示或临界意义的日平均温度，称为农业界限温度。四、农业界限温度0℃：北方土壤冻结或解冻，农事活动终止或开始，为农耕期；5℃：早春作物播种、小麦积极生长，作物的生长期或生长季；