第1章-作物栽培學緒論

第一章緒論第一節(jié)作物及作物栽培學的概念作物的概念作物的分類作物栽培學的定義和任務

作物的概念作物(crop)的概念分廣義和狹義兩種。廣義：由野生植物經過人類不斷的選擇、馴化、利用，演化而來的具有經濟價值的被人們所栽培的一切植株。狹義：田間大面積栽培的農作物，即糧、棉、油、麻、茶、糖、煙和飼料等作物，又稱大田作物(fieldcrop)

、農作物等。作物的分類我國栽培的農作物品種材料20多萬份，常見的農作物約為60-70種。植物學系統(tǒng)分類：屬名+種名+命名者

水稻OryzasativaL.玉米ZeamaysL.用途和植物學系統(tǒng)相結合分類：

三大部分，八大類作物的分類糧食作物(foodcrop)禾谷類(cerealcrop)、豆類(legumecrop)、薯類(tuberouscrop)經濟作物(cashcrop)

纖維作物(fibercrop)、油料作物(oilcrop)、糖料作物(sugarcrop)、嗜好作物(stimulantcrop)飼料及綠肥作物(forageandmanurecrop)苜蓿、三葉草等

藥用作物(medicinalcrop)、香料作物(spicecrop)、色素作物(pigmentcrop)……作物的分類按生物學性狀分類作物感溫特性分類：喜溫作物(temperatecrop)、耐寒作物(chillyresistantcrop)作物感光周期反應特性分類：長日作物(longdaycrop)、短日作物(shortday)、中性作物(dayneutralcrop)、定日作物(dayfixedcrop)對CO2同化途徑分類：C3、C4、CAM(景天酸代謝)作物的分類其他分類作物播種季節(jié)：春播、夏播、秋播、冬播作物收獲季節(jié)：夏熟作物、秋熟作物作物栽培學的定義和任務作物栽培學的定義作物栽培學(cropcultivationscience)是研究作物生長發(fā)育、產量和品質形成規(guī)律及其與環(huán)境條件的關系，探索通過栽培管理、生長調控和優(yōu)化決策等途徑，實現(xiàn)作物高產、優(yōu)質、高效及可持續(xù)發(fā)展的理論、方法與技術的科學。作物生長發(fā)育、產量與品質形成規(guī)律(Cropphysiology)

作物與環(huán)境關系(Cropecology)作物栽培管理技術(Cropmanagement)Agronomyisthescienceandtechnologyofproducingplantsforfood,fuel,feed,andfiber.Agronomyincludesworkintheareasofplantgenetics,plantphysiology,meteorology,andsoilscience.Agronomistsareinvolvedwithmanyissuesincludingproducingfood,creatinghealthierfood,managingenvironmentalimpactofagriculture,andcreatingenergyfromplants.Agronomistsoftenspecializeinareassuchascroprotation,irrigationanddrainage,plantbreeding,plantphysiology,soilclassification,soilfertility,weedcontrol,andpestcontrol.AgronomyCropscienceisadiversedisciplinethatencompassesresearch,extensionandteachingrelatedtothegeneticimprovement,productionandutilizationofagronomicandturfgrasscrops.CropscienceCropproductionisacomplexbusiness,requiringmanyskills(suchasbiology,agronomy,mechanics,andmarketing)andcoveringavarietyofoperationsthroughouttheyear.SoilpreparationPlantingNutrientmanagementPestmanagementCropproductionIrrigationDrainageHarvestStorageoffuel&chemicals作物栽培學的定義和任務作物栽培學的任務(P5)圍繞高產、優(yōu)質、高效、生態(tài)和安全的目標，深入研究作物的生長發(fā)育、產量和品質形成規(guī)律及其與環(huán)境條件的關系和控制措施，探索如何充分利用自然資源、合理使用生產資料，注意保護生態(tài)環(huán)境，保持作物生產可持續(xù)發(fā)展，發(fā)揮作物最大生產潛力，實現(xiàn)作物生產和產品優(yōu)質、高產、低耗、無公害，并獲得最大的經濟效益、社會效益、生態(tài)效益的生產技術體系及其系統(tǒng)理論。作物栽培學的定義和任務作物栽培學與相關學科的關系傳統(tǒng)作物栽培學與植物生理學和遺傳學關系最為密切。

作物栽培學是一門理論基礎較為復雜與高度應用的綜合性學科。第二節(jié)作物生產的特點及重要性作物生產的特點作物生產的重要性

作物生產的特點作物種植的地域性作物種植的季節(jié)性作物生長的周期性作物生產的持續(xù)性作物生產的綜合性作物生產的重要性人民生活資料的主要來源工業(yè)生產的重要原料出口創(chuàng)匯的重要物資重要的生物質能源第三節(jié)作物生產概況世界作物生產概況中國作物生產概況

中國種植業(yè)分區(qū)我國優(yōu)勢農產品區(qū)域布局世界作物生產概況世界作物生產概況中國作物生產概況截止2008年底，全國耕地面積1.22×108hm2。人均耕地減少到0.093hm2(1.395畝)，僅為世界平均水平的40%。我國是世界上最大的谷物生產國，占世界的20%，但人均只有350kg，美國和加拿大分別為1000kg和2000kg。我國薯類曾長期以甘薯為主，但2005年馬鈴薯栽培面積和產量躍居第一位，主要分布在東北、內蒙古和西北各地。油料作物中，以大豆為主，主要分布在東北、黃淮海地區(qū)。油菜主要分布在長江流域，油葵是30年來總產量增長最快的三大油料作物之一。中國作物生產概況纖維作物近10年來種植面積變化不大，棉花產量不斷提高，苧麻主要分布在長江流域，亞麻主要分布在東三省。甘蔗主要分布在長江流域以南的兩廣、云南等。煙草主要以烤煙為主，云南省是最大的煙草生產省。1997年達到高峰216.1×104hm2，2005年為120×104hm2。中國種植業(yè)分區(qū)10個一級區(qū)和31個二級區(qū)I.東北大豆、春麥、玉米、甜菜區(qū)III.黃淮海棉、麥、油、煙、果區(qū)III.黃淮海棉、麥、油、煙、果區(qū)IV.長江中下游稻、棉、油、桑、茶區(qū)VIII.云貴高原稻、玉米、煙草區(qū)VIII.云貴高原稻、玉米、煙草區(qū)IX.西北綠洲麥、棉、甜菜、葡萄我國優(yōu)勢農產品區(qū)域布局專用小麥專用玉米高油大豆棉花“雙低油菜”(芥酸、硫代葡萄糖甙)“雙高”甘蔗專用小麥：重點區(qū)域為黃淮海、長江下游和大興安嶺沿麓。專用玉米：東北-內蒙古、黃淮海高油大豆：東北高油大豆棉花：黃河流域、長江流域、西北內陸我國優(yōu)勢農產品區(qū)域布局我國優(yōu)勢農產品區(qū)域布局“雙低”油菜菜籽油中芥酸含量低,菜籽餅中的硫甙含量低，長江上、中、下游“雙高”甘蔗(高糖、高產)畝產由目前的4噸提高到5噸;含糖率由13.3%提高14.5%，桂中南、滇西南、粵西

第四節(jié)作物的起源及作物栽培學的歷史沿革作物的起源作物栽培的歷史沿革

世界作物起源中心1882年，德·康多爾(DeCandoll)，3大栽培植物起源地區(qū)——西南亞、中國和熱帶美洲1935年，，瓦維洛夫，提出栽培作物的8個“基因中心”或起源中心學說(theoryoforigincenterofcultivatedplants)1945年，J.阿瑪爾(J.Ammal)，劃分12個栽培植物起源中心，又叫基因中心。1975年，澤文與茹可夫斯基，編寫《栽培植物及其變異中心檢索》作物的起源我國作物的來源本土作物：水稻、小麥、裸燕麥……引進作物：公元前100年前后從中亞和印度一帶引入的作物蠶豆、豌豆……西漢外交家張騫，絲綢之路作物的起源古代農業(yè)我國農業(yè)歷史悠久，農作文明燦爛輝煌…漢代《氾勝之書》、魏國《齊民要術》、北宋《陳旉農書》、……先秦《呂氏春秋》：“夫稼，為之者人也，生之者地也，養(yǎng)之者天也……”清代《農丹》：“天有時，地有氣，物有情…悉以人事司其柄。”作物栽培的歷史沿革我國作物栽培學的建立與發(fā)展1950年前，無專門的作物栽培學半個世紀以來，在作物栽培基本研究方法和作物栽培學理論體系上，以作物生理生態(tài)研究結果為基礎，形成了以作物高產為主線，作物-環(huán)境-措施三位一體的作物栽培基本研究方法。作物栽培的歷史沿革第五節(jié)未來作物栽培科學與技術的發(fā)展趨勢作物生產發(fā)展的目標作物栽培學的發(fā)展方向

滿足糧食需求，保證食物安全提高作物產品的質量，增加供給的多樣性提高作物生產效益實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展作物生產發(fā)展的目標作物栽培學科研究的發(fā)展趨勢由傳統(tǒng)的稱量、基本形態(tài)生理分析向細胞、亞細胞、激素、酶學和分子生物學發(fā)展；內容向作物產量、品質、作物生長環(huán)境，以及與農產品安全有關的農藝、生理、生態(tài)和調控技術擴展；層次從群體、個體、組織、器官、細胞，一直延伸到分子；方法從形態(tài)解剖、生理生化延伸到分子生物學和納米技術作物栽培學的發(fā)展方向優(yōu)質高產栽培節(jié)本簡化栽培機械化栽培綠色安全栽培標準化栽培設施栽培信息化栽培作物栽培學的發(fā)展方向注重定量分析及定量的標準化強調氣象數(shù)據(jù)的利用重視作物栽培的應用基礎理論研究從產量構成因子轉向產量形成過程從析因試驗向系統(tǒng)研究邁進改良作物栽培的研究方法科技前沿視點大田研究也要有黃金標準！AcceptableCVParameterCV%Rootlengthanddryweight20Tillernumber15Paniclenumber10Grainyield10Totaldryweight10Leafarea10Spikeletperpanicle5Grainfillingpercentage5Harvestindex5Plantheight5SPADreading5Specificleafweight51000-grainweight2Definitionofyieldpotential

Yieldpotentialisdefinedastheyieldofacultivarwhengrowninenvironmentstowhichitisadapted;withnutrientsandwaternon-limiting;andwithpests,diseases,weeds,lodging,andotherstresseseffectivelycontrolled.Evans,1993Itisusedmainlyformeasuredcomparisonofcultivars.EvansandFischer,1999注重定量分析及定量的標準化強調氣象數(shù)據(jù)的利用重視作物栽培的應用基礎理論研究從產量構成因子轉向產量形成過程從析因試驗向系統(tǒng)研究邁進改良作物栽培的研究方法Weatherstation,Wetlandsite,IRRIDatarecordbeganon1January19799.379.079.309.039.319.589.559.119.008.717.727.068.057.77200119992000200420051996199319971998200319951992200219949.308.867.78Criticalnighttemperatureandradiationforgrainyield,1992-2006dryseason,IRRI?8.282006注重定量分析及定量的標準化強調氣象數(shù)據(jù)的利用重視作物栽培的應用基礎理論研究從產量構成因子轉向產量形成過程從析因試驗向系統(tǒng)研究邁進改良作物栽培的研究方法Feedtheplantneed!InorganicfertilizerN-P-KClimateCropneedfornutrientsManureIndigenousnutrientsupplyIrrigationwaterCropresidues

SoilThesite-specificnutrientmanagement(SSNM)approach

(Buresh,2008)注重定量分析及定量的標準化強調氣象數(shù)據(jù)的利用重視作物栽培的應用基礎理論研究從產量構成因子轉向產量形成過程從析因試驗向系統(tǒng)研究邁進改良作物栽培的研究方法Obtaining12t/hainHubei?Route1Paniclenumberperm2=270Spikeletsperpanicle=190Grainfillingpercentage=85%

Grainweight=28mg(14%MC)

Grainyield=270x190x0.85x28x10-5≈12t/haMeandailyradiation=18MJ/m2

Cropgrowthdurationinmainfield=115daysSolarenergyuseefficiency=1.8%Harvestindex=50%

Grainyield=18x115x0.018/17.5x0.5=1.065kg/m2Grainyield=1.065/0.9x10≈12t/haEnergycontentofbiomass=17.5MJ/kg

Obtaining12t/hainHubei?Route2Meandailyradiation=18MJ/m2

Cropgrowthdurationinmainfield=115daysMeanlightinterception=70%

Radiationuseefficiency=1.5g/MJ

Harvestindex=50%

Grainyield=18x115x0.7x1.5x0.5x10-3=1.087kg/m2Grainyield=1.087/0.9x10≈12t/haObtaining12t/hainHubei?Route3注重定量分析及定量的標準化強調氣象數(shù)據(jù)的利用重視作物栽培的應用基礎理論研究從產量構成因子轉向產量形成過程從析因試驗向系統(tǒng)研究邁進改良作物栽培的研究方法ICM–IntegratedcropmanagementBMP–BestmanagementpracticesGAP–GoodagriculturalpracticesSystemsresearchGoodagriculturalpracticesProducingattainablegrainyieldAchievinggoodgrainqualityMaximizingfarmers’profitsProtectingnaturalresourcesbaseMaintainingecosystemfunction

Minimizingnegativeimpactonenviron