第一章 概论.ppt

1、作 物 栽 培 学 第一章 概 论,第一章 概论,作物栽培学,目 录 一、作物栽培学的概念、地位和特点 二、作物栽培学的历史与现状 三、农作物的分类 四、作物栽培学的发展趋势 五、作物产量 六、作物的生长发育及群体调控,第一章 概论,作物栽培学,一、作物栽培学的概念、地位和特点 （一）作物、种植业和作物栽培的概念 作物是指野生植物经过人类不断的选择、驯化、利用、演化而来的具有经济价值的栽培植物。 分广义作物和狭义作物两类。 粮、棉、油、糖、麻、烟、茶、桑、果、菜、药等，这些人工栽培种植的植物统称为广义作物。 对广义作物进行栽培与管理称为种植业。,第一章 概论,作物栽培学,（一）作物、种植业和作

2、物栽培的概念 狭义的作物概念主要指农作物。 例如粮、棉、油、麻、糖、烟等大田作物，北方称为“庄稼”，这是作物栽培学研究的主要对象。 对狭义作物进行栽培与管理称为作物栽培。,第一章 概论,作物栽培学,（二）作物栽培学的概念和地位 1. 概念：作物栽培学是一门直接为农业生产服务的综合性应用科学。它的主要任务是研究作物生长发育、产量和品质形成规律及其与环境条件的关系，探索研究制订实现作物高产、优质、高效及可持续发展的技术措施，促进作物生产，为国民经济发展和农业现代化服务。 栽培作物的实践活动过程，概括起来包括作物、环境、措施三大方面，其三者之辩证关系贯穿在整个作物栽培过程中。,第一章 概论,作物栽培

3、学,（二）作物栽培学的概念和地位 2. 地位： 作物生产创造有机物质，其产物是人类生命活动的物质基础，也是一切以植物为食用的动物和微生物生命活动的能量来源，因此，作物生产称为第一性生产。 动物性生产是建立在植物性生产基础上而进行的再生产过程，是能量的再次转化过程，被称为第二性生产，这一生产过程以第一性生产为前提的，离开了第一性生产，动物饲养也就不复存在。,第一章 概论,作物栽培学,（三）作物生产的特点 1严格的地域性 不同地区纬度、地形、地势、气候、土壤、水利等自然条件不同，再加上社会经济、生产条件、技术水平的差异构成了作物生产的地域性。,第一章 概论,作物栽培学,2. 明显的季节性 农作物生

4、产是露天的开放性生产，一年四季气候有不同的变化规律，作物在其各个生长发育时期需要的光、热条件不同，所以作物生产不可避免地受季节差异的强烈影响。,第一章 概论,作物栽培学,3生产的连续性 作物生产是连续的生产过程。上一个周期和下一个周期、上茬和下茬作物都是紧密相连，互相制约的。 对土地只用不养，会导致地力下降，农作物减产。,第一章 概论,作物栽培学,4系统的综合性 作物生产的复杂性要求用整体观点和系统分析方法研究，要求有多学科协作，采取综合措施，有效地处理和协调各种因子的相互关系，以达到高产、稳产、优质、高效，发挥作物生产的总体效益。,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章

5、概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,（二）作物栽培学的建立 新中国成立之前，我国只有作物学，其内容综合了农业各门学科，包括育种、栽培、植病、昆虫、肥料、土壤、气象、及贮藏技术，而无独立的作物栽培学。 20世纪50年代末我国出版第一部作物栽培学。此后，各地区根据作物生产的发展和当地特点，陆续出版了不同类型的作物栽培学教科书和专著。,第一章 概论,作物栽培学,（三）作物栽培学的成就 1. 成就 研究与参加编制了各种主要作物的生态适应区划； 研究了作物高产、稳产、

6、优质、高效的综合栽培技术体系； 研究了作物栽培技术改革的新途径和新方法，如无土栽培、保护地栽培、覆盖栽培、膜下滴灌技术、化学调控技术等； 研究了提高作物产量和品质的生物学理论等。,第一章 概论,作物栽培学,（三）作物栽培学的成就 2. 代表性理论 作物产量源库理论 作物叶龄模式理论 作物群体质量理论 作物化学调控理论,第一章 概论,作物栽培学,三、农作物的分类 （一）按用途和植物学系统相结合分类 禾谷类作物 豆类作物 薯类作物 纤维作物 油料作物 糖料作物 嗜好作物,1.粮食作物,2.经济作物,3.绿肥及饲料作物,4.特种经济作物,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概

7、论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论

8、,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,贝母,党参,甘草,雪莲,蘑菇,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,四、作物栽培学的发展趋势 (一) 优质高产栽培 （二）省工、省力、节本、持续高效栽培 1.抗旱节水栽培 2.保护性耕作栽培技术 3.化学调控技术 4.定量施肥技术 5.作物机械化高产栽培技术,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,

9、(四) 设施农业,第一章 概论,作物栽培学,(五) 规范化、标准化栽培技术体系 1.种子质量的标准化 2.栽培技术的标准化 3.产品品质的标准化,第一章 概论,作物栽培学,(六) 信息化栽培 1.作物生产数据库及信息系统 2.作物生长预测及监测系统 3.作物管理决策支持系统 4.精准农业及机械装备系统 5.虚拟农业 6.网络服务系统,全球卫星定位系统GPS,遥感系统RS,地理信息系统GIS,围绕“精细农业”实践的GPS、GIS、RS 技 术农业应用研究正在开展,精细变量农作示意图,杂草,产量,土壤,变量作业,根据小区空间差异性，实施定位处方农作,第一章 概论,作物栽培学,精细管理决策支持系统技

10、术,鱼病诊断系统,第一章 概论,作物栽培学,第一章 概论,作物栽培学,五、作物产量 (一)作物产量的概念 栽培作物的目的是获得较多的有经济价值的产品。作物产量是指单位土地面积上作物产品的重量。通常把作物的产量分为生物产量和经济产量。 1.生物产量 作物生育期间生产和积累有机物质的总量（根、茎、叶、花、果实和种子）。计算生物产量时通常不包括地下部分。块根、块茎类作物要把地下部分有机物质计算在内。,第一章 概论,作物栽培学,（一）作物产量的概念 2.经济产量 是栽培目的所需要的主产品量。 由于人们栽培目的所需要的主产品不同，其产品器官也不同。 如小麦、水稻、大豆等作物以籽粒干重表示，棉花为种子纤维

11、，黄麻是茎秆的韧皮纤维，烟草以叶片干重表示，苜蓿则以地上部分干重来表示，甜菜、马铃薯等习惯分别以块根、块茎的鲜重表示产量（根据需要亦可以折算为干重表示）。,第一章 概论,作物栽培学,（一）作物产量的概念 3.经济系数（收获指数） 是生物产量转化为经济产量的比率。 它不表示经济产量的形成过程，只表示同化物形成最终主产品的效率。 追求较高的经济系数是在作物生产过程中实现高产、高效目标的一个重要途径。,第一章 概论,作物栽培学,不同作物的经济系数大体数值如下：水稻0.5，小麦0.40.5，玉米0.30.4，甜菜（根重）0.6，油菜0.28，大豆0.250.35，棉花(籽棉)0.350.4，皮棉0.1

12、30.16。 不同作物其经济系数差异较大，这与人们所需要的器官及其化学成分有关。,第一章 概论,作物栽培学,一般说来，凡是以营养器官为主产品的作物（如薯类、烟草等），形成主产品的过程比较简单，经济系数较高。 凡是以生殖器官为主产品的作物（如禾谷类、豆类、油菜籽等），其经济产量的形成要经历生殖器官的分化发育直到结实成熟，同化产物转化过程复杂，经济系数较低。,第一章 概论,作物栽培学,主产品的化学成分不同，其经济系数也不一样。 产品以碳水化合物为主的，形成过程中需要的能量较少，而产品以蛋白质和脂肪为主的作物，在形成过程中需要的能量较多。因而大豆、油菜的经济系数都较禾谷类作物为低。,第一章 概论,作

13、物栽培学,同一作物不同品种之间经济系数有一定的差异，例如，禾谷类作物矮秆、株型紧凑的品种有较高的经济系数； 同一作物品种因施用栽培技术措施的不同，其经济系数也会有差异，如稻麦类作物因中、后期氮肥施用过多徒长倒伏或贪青，棉花、大豆茎叶发生徒长时，经济系数明显降低。,第一章 概论,作物栽培学,4.三者的关系： 经济产量=生物产量*经济系数 上式仅反映了产量形成的最终结果，而不能反映经济产量和经济系数的实际形成过程。 因为经济产量的绝大部分不是由先形成的非经济产量转化而来的，而是在经济产量形成期直接形成的。,第一章 概论,作物栽培学,如稻、麦类、玉米等作物，经济系数的生理实质是群体花前和花后两个时期

14、物质生产积累量的比例的反映。 生物产量高是经济产量高的基础，对稻、麦类等以籽粒为经济产量的作物，生物产量与经济系数可能出现负相关。 因此，如果片面地追求高的生物产量来提高经济产量，反而会因经济系数的降低，不能实现目标。 经济产量由生物产量和经济系数两者共同决定，两者乘积最大产量最高。,第一章 概论,作物栽培学,对于以籽实为收获主产品的作物经济产量也可表示为： 经济产量=花后光合积累量+花前贮藏物质R R为花前贮藏物质的再分配率。此式更明确地指出花前适量的物质积累和在各器官中的合理分配，是提高花后群体光合生产累积能力的基础；而花后才是真正的经济产量生产期，光合产物才真正直接构成经济产量，根本上制

15、约产量的高低。,第一章 概论,作物栽培学,（二）产量构成因素及相互关系 1.产量构成因素 作物名称 产量构成因素 禾谷类 有效穗数、每穗结实粒数、粒重 棉花 株数、每株有效铃数、每铃子棉重、衣分 豆类 株数、每株有效荚数、每荚实粒数、粒重 油菜 株数、每株有效分枝数、每分枝角果数、每角果粒数、粒重 甜菜 有效根数、每根重、含糖率 烟草 株数、每株叶数、单叶重 绿肥作物 株数、单株重,第一章 概论,作物栽培学,2.产量构成因素及相互关系 产量构成因素在生育过程中先后形成，其间存在补偿和相互制约的关系。例如，如果增多禾谷类作物的穗数，则穗粒数或粒重就会降低。 在作物一生中，各产量构成因素形成和决定

16、的时间不同，并具有一定的顺序性。 产量构成因素不仅仅决定作物的产量，而且也对一些作物的品质产生很大的影响。例如，糖甜菜稀植平均单根重量剧增，会导致块根的含糖率显著降低。,第一章 概论,作物栽培学,（三）作物产量的形成过程 产量形成过程是指作物产量构成因素形成和物质积累的过程，也就是作物各器官的建成过程及群体的物质生产和分配过程。,第一章 概论,作物栽培学,（四）作物产量的潜力及增产途径 1.作物产量的潜力 在充分理想的条件下所能形成的产量称为作物生产潜力或理论生产力；在具体的生产条件下所形成的产量，称为现实生产力。 作物产量的形成主要是通过绿色叶片的光合作用。 生物产量=（光合面积光合速率光合

17、时间） 呼吸消耗 在农作物全部干物质中，约95%来自光合作用，只有大约5%来自根系吸收的矿物质。所以，提高作物对光能的利用率是增加作物产量的最主要手段。,第一章 概论,作物栽培学,2.作物光能利用及提高作物产量的途径 作物光能利用率 目前一般认为作物光能利用率可达5%6%左右。实际上，大田作物的产量水平还远远低于理论产量，作物的光能利用率还很低，仅为1%2%，充分说明作物生产还蕴藏着巨大的增产潜力。,第一章 概论,作物栽培学,作物光能利用率低的原因 漏光损失 反射及透射光损失 光饱和浪费 环境条件不适,第一章 概论,作物栽培学,提高作物产量潜力的途径 选育高光效的优良品种 改革耕作制度 采用合

18、理的栽培技术措施 提高光合效率 控制逆境,第一章 概论,作物栽培学,六、 作物的生长发育及群体调控 （一）作物的生长发育特点 1.生长和发育的概念 生长是作物体积和重量的量变过程，它是通过细胞分裂和伸长来完成的，它既包括营养体(根、茎、叶)的生长，也包括生殖体(花、果实、种子)的生长。,第一章 概论,作物栽培学,发育是指作物一生中，其结构和机能的质变过程，它的表现是细胞、组织和器官的分化，最终导致植株花、果实、种子的形成。 目前的研究已经明确，温度的高低（春化现象）和日照的长短（光周期现象）是影响作物发育起始的最主要外界环境因素。,第一章 概论,作物栽培学,2.作物生长的一般进程 作物器官、个

19、体、群体的生长通常是以大小、数量、重量来度量的。这种生长随时间的延长而变化的关系呈“S”形曲线。 “S”形曲线若按作物种子萌发至收获来划分，则可分为4个时期： 1缓慢增长期 种子内细胞处于分裂时期和原生质积累时期，生长比较缓慢。 2快速增长期 细胞体积随时间而呈指数增大，因为细胞合成的物质可以再合成更多的物质，细胞越多，生长越快。 3减速增长期 生长继续以恒定速率（通常是最高速率）增加。 4缓慢下降期 生长速率下降，因为细胞成熟并开始衰老。,第一章 概论,作物栽培学,生育进程理论的应用： 第一，各种促进和抑制生长的措施，都应在生育最快速度到来之前应用。 第二,在控制某一器官的同时，注意该措施对

20、其他器官的影响。 第三,作物生育是不可逆的。,第一章 概论,作物栽培学,（二）作物生长的一些相关关系 1.营养生长和生殖生长 （1）概念 作物营养器官、茎、叶的生长称营养生长；生殖器官花、果实、种子的生长称生殖生长。 通常以花芽分化（穗分化）为界限，生长过程大致分为两个阶段，花芽分化（穗分化）之前属营养生长期，之后属生殖生长期。 （2）营养生长与生殖生长的关系,第一章 概论,作物栽培学,2.地上部与地下部生长的关系 （1）地上部与地下部物质的相互交换 根部吸收的水分与矿质营养不断输送到地上部去，叶片制造的碳水化合物不断地送至根系，供应根系生理活动的需要； 叶内合成的维生素、生长素是根系所需要的

21、； 根又是细胞分裂素、赤霉素、脱落酸合成的部位，这些激素沿木质部导管运到地上器官，对地上部器官的生长发育发生影响。,第一章 概论,作物栽培学,（ 2）地上部与地下部重量保持一定的比率 根系重与冠部重之比值叫做根冠比。在作物生产上可作为控制和协调根系重与冠部生长的一种参数。 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同。 作物苗期根系生长相对较快，根冠比较大，随着冠部生长发育加快，根冠比越来越小。,第一章 概论,作物栽培学,（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也不一致 俗话说“干长根，水长苗”。土壤水分过多，根系的呼吸作用受到抑制，根系不发达

22、；相反，土壤水分较少，通气良好，根系延伸，向纵深发展。 在矿质营养中，氮素对地上茎叶生长有利，磷素对根系生长有利，钾素对块根、块茎作物的地下器官生长起促进作用。,第一章 概论,作物栽培学,3.作物器官的同伸关系 在同一时间内某些器官呈有规律的生长和伸长，叫做作物器官的同伸关系。这些同时生长（或伸长）的器官互称为同伸器官。同伸关系既表现在同名器官之间，也表现在异名器官之间。 一般说来，环境条件和栽培措施对同伸器官有同时促进或抑制的作用。,第一章 概论,作物栽培学,3.作物器官的同伸关系 （1）叶龄 叶龄就是主茎上的叶片数，主茎上完全展开几片叶就叫几个叶龄，叶龄是作为外部形态指标。 （2）叶龄余数

23、 作物某一品种一生中主茎上出现的总叶片数减去已完全展开的叶片数，剩下未展开的叶片数为叶龄余数。 （3）叶龄指数 作物某一时期主茎上已展开的叶片数占总叶数的百分数，即为叶龄指数。,第一章 概论,作物栽培学,4.个体与群体的关系 作物的一个单株称为个体，而单位土地面积上所有单株的总体称为群体。 （1）作物个体和群体之间相互联系又相互制约 （2）合理的种植密度有利于个体与群体的协调发展 （3）栽培措施调控,第一章 概论,作物栽培学,（四）作物群体结构与群体质量 1.群体结构与群体自动调节 （1）群体结构 群体结构主要指群体组成、大小、分布、长相及动态变化等。,第一章 概论,作物栽培学,A、群体组成

24、指组成群体的作物种类。 B、群体大小 以禾谷类作物为例，包括基本苗数、分蘖数、穗数、叶面积系数和根系发达程度等。 基本苗数是群体发展的起点， 分蘖是群体发展的主要调控因子， 穗数是群体发展后期的重要表现，也是反映群体大小的重要指标。,第一章 概论,作物栽培学,叶面积大小对群体特性、群体内部环境条件和产量等影响很大。叶面积系数太小，难以高产；叶面积系数过大，叶片相互遮荫，群体内光照强度随叶层和叶面积增多而急剧下降，使下层叶片光照不足，成为影响群体下部叶片光合能力的主要限制因素。 根系的发达与否与群体大小密切相关，群体越大，行内株间光照条件越差，植株有机营养不足，根系生长受到抑制，不仅影响叶片的寿命和功能，还影响产品器官的形成和发育。,第一章 概论,作物栽培学,C、群体的分布 指组成群体的作物植株在垂直和水平方向的分布。垂直分布主要指叶层分布和叶层结构，包括叶片大小、角度、层次分布和植株高度等。水平分布指作物植株分布的均匀度和株、行距的配置。 D、群体长相 是群体结构的外观表现。包括叶片姿态、叶色、生长整齐度和封垄早晚等。,第一章 概论,作物栽培学,E、群体的动态变化 包括基本苗数、总茎数、穗数、叶面积指数变化、群体高度和整齐度的动态变化、干物质积累的动态变化。这些群体指标只有在一定的变化规律的基础上才能形成高产。,第一章 概论,作物栽培学,禾谷类作物群体分为