作物栽培学课件13总论.ppt

作物栽培学总论,四川农业大学农学院杨文钰,第一章 绪 论 第一节 作物栽培学的性质、任务和研究法,1.作物栽培学的性质和任务 作物栽培学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，并在此基础上采取栽培技术措施以达到作物高产、稳产、优质、高效目的门应用科学。,措施品种、整地、播种、密度、施肥、灌排水、施药、田间管理和收获,环境 光、温、水、气、营养和生物,作物器官发育产量形成品质形成,2.作物栽培学的特点 综合性、季节性、区域性、变动性、可持续性 3.作物栽培学的研究法 生物观察法、生长分析法、发育研究法、生长发育研究法,第二节 作物的起源和起源地,农业的发生 公元前5000-7000年 采集野生植物到种植植物 渔猎野生动物到饲养动物,世界各地最早种植的作物 公元前5000年土耳其西南部居民已栽培大麦和小麦 黄河流域在新石器时代已开始种植黍(糜子)和粟（谷子）我国长江流域的先民早在60007000年前已经普遍种植水稻 公元前4000年以后，南美的阿亚库乔人已经较多地依赖食物生产，已种植马铃薯、玉米、南瓜、豆类等。大 约在公元前5500年至公元前3000年，随着非洲撒哈拉各民族的南迁，他们在那里栽培了高粱等作物。,中国是独立发展起来的古老农业中心之一，又是世界栽培植物起源中心和多样性中心之一。起源于我国的作物：水 稻、小麦、裸燕麦、六棱大麦、粟(谷子)、高粱、大豆、荞麦、苦荞、山药、油菜、大麻、苎麻、苘麻、红麻、中国甘蔗、紫云英等。,从他国引入的作物 从中亚和印度一带引入 蚕豆(胡豆)、豌豆、绿豆、黑绿豆、芝麻、红花(红蓝花)、苜蓿等。公元后从亚、非、欧各洲引入 燕麦、黑麦、硬粒小麦、圆锥小麦、非洲高粱、魔芋、饭豆、蓖麻、草棉、三叶草等。从美洲引入 玉米、甘薯、马铃薯、粒用菜豆、花生、向日葵、陆地棉(美棉)、海岛棉、剑麻、烟草等。,第三节 作物的多样性和 作物分类,作物的多样性及其保护 植物多样性(diversity)、作物的多样性、多样性面临的威胁多样性的保护作物的驯化作物的创造,作物的分类1.根据作物的生理生态特性分类(1)按作物对温度条件的要求，可分为:喜温作物（10）耐寒作物（13）(2)按作物对光周期的反应，可分为长日照作物（日照变长时开花）短日照作物（日照变短时开花）中性作物（对日照长短没有严格要求）定日照作物（只能在某一日照长度开花）,(3)根据作物对CO2同化途径的特点，分为 三碳(C3)作物 四碳(C4)作物(4)根据播种期，分为 春播作物 水稻、棉花、花生、玉米、甘薯 夏播作物 玉米、大豆 秋播作物 马铃薯、油菜、小麦 冬播作物 马铃薯、小麦,2.按作物用途和植物学系统相结合分类(1)粮食作物(或称食用作物)谷类作物(也叫禾谷类作物)豆类作物(或称菽谷类作物)薯芋类作物(或称根茎类作物)(2)经济作物(或称工业原料作物)纤维作物 油料作物 糖料作物 其他作物(有些是嗜好作物),(3)饲料和绿肥作物 豆科中常见的有苜蓿、苕子、紫云英、草木樨、田菁柽麻、三叶草、沙打旺等 禾本科中常见的有苏丹草、黑麦草、雀麦草等 其他如红萍、水葫芦、水浮莲、水花生等 有些作物既可作饲料，又可作绿肥（4）药用植物 红花、贝母、泽泻、川芎等上述分类中有些作物可能有几种用途，例如大豆、玉米、马铃薯、红花。,第二章 作物的生长发育第一节 作物生长与发育的特点,作物生长与发育的概念 生长是指作物个体、器官、组织和细胞在体积、重量和数量上的增加，是一个不可逆的量变过程。营养器官根、茎、叶的生长等，通常可以用大小、轻重和多少来度量，则是生长。发育是指作物细胞、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。,作物生长的一般进程为s形生长过程，分为以下四个阶段：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对数增大，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,1缓慢增长期 2快速增长期 3减速增长期 4缓慢下降期,S形生长进程的应用 在作物生育过程中应密切注视苗情，使之达到该期应有的长势长相，向高产方向发展,S形曲线也可作为检验作物生长发育进程是否正常的依据之一。各种促进或抑制作物生长的措施，都应该在作物生长发育最快速度到来之前应用。同一作物的不同器官，通过S形生长周期的步伐不同，生育速度各异，在控制某一器官生育的同时，应注意这项措施对其他器官的影响。,作物的生育期 作物生育期的概念 作物从播种到收获的整个生长发育所需时间为作物的大田生育期，以天数表示。其准确计算方法应当是从籽实出苗到作物成熟或收获的天数。作物生育期的长短 作物生育期长短主要是由作物的遗传性和所处的环境条件决定的。作物生育期与产量 早熟品种单株生产力低，晚熟品种单株生产力高。,作物的生育时期在作物的一生中，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，或称若干个生育阶段 稻、麦类 出苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期 玉米 出苗期、拔节期、大喇叭口期、抽穗期、吐丝期、成熟期 豆类 出苗期、分枝期、开花期、结荚期、鼓粒期、成熟期 棉花 出苗期、现蕾期、花钤期、吐絮期。油莱 出苗期、现蕾抽薹期、开花期、成热期,水稻的一生及产量的形成,作物的物候期 作物生育时期是根据其起止的物候期确定的。所谓物候期是指作物生长发育在一定外界条件下所表现出的形态特征，人为制定的一个具体标准。,水稻 出苗：不完全叶突破芽鞘，叶色转绿。分蘖：第一个分蘖露出叶鞘lcm。拔节：植株基部第一节间伸长，早稻达lcm，晚稻达2cm。孕穗：剑叶叶枕全部露出下一叶叶枕。抽穗：稻穗穗顶露出剑叶叶鞘lcm。乳熟：稻穗中部籽粒内容物充满颖壳，呈乳浆状，手压开始有硬物感觉。蜡熟：稻穗中部籽粒内容物浓黏，手压有坚硬感，无乳状物出现。成熟：谷粒变黄，米粒变硬。,棉花出苗：子叶展开。现蕾：第一个花蕾的苞叶达3cm。开花：第一果枝第一蕾开花。吐絮：有一铃露絮。大豆出苗：子叶出土。分枝：第一个分枝出现。开花：第一朵花开放。结荚：幼荚长度2cm以上。鼓粒：豆荚放扁，籽粒较明显凸起。成熟：豆荚呈固有颜色，用手压有裂荚，或摇动植株有响声。,第二节 作物的器官建成,一、种子萌发 作物的种子 植物学上的种子是指由胚珠受精后发育而成的有性繁殖器官。作物生产上所说的种子则是泛指用于播种繁殖下一代的播种材料，它包括植物学上的3种器官。第一类即由胚珠受精后发育而成的种子，如豆类、麻类、棉花、油菜、烟草等作物的种子 第二类为由子房发育而成的果实，如稻、麦、玉米、高粱、谷子等的颖果，荞麦和向日葵的瘦果，甜菜的聚合果等 第三类为进行无性繁殖用的根或茎，如甘薯的块根，马铃薯的块茎，甘蔗的茎节等,种子萌发过程 种子的萌发分3个阶段。吸胀 种子吸收水分膨胀达饱和，贮藏物质通过酶的活动，水解为可溶性糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等。萌动 这些物质运运输到胚的各个部分，转化合成胚的结构物质，从而促使胚的生长。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，露出白嫩的根尖，即完成萌动阶段。发芽 萌动之后，胚继续生长，禾谷类作物当胚根长至与种子等长，胚芽长达到种子长度一半时，即达到发芽阶段。,种子发芽的条件 种子能否发芽，首先决定于自身是否具有发芽能力，其次决定于水分、温度和空气等。水分 吸水是种子萌发的第一步。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150160，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220一240。温度 种子发芽是在一系列酶的参与下进行的，而酶的催化与温度有密切关系。不同作物种子发芽所需最低、最适、最高温度不同，即使同一种作物，也因生态型、品种或品系不同而有差异。小麦24,1522,3035；玉米1012,2226，3235。空气 种子发芽过程中，旺盛的物质代谢和物质运输等需要强烈的有氧呼吸作用来保证，因此氧气对种子发芽极为重要。各种作物种子萌发需氧程度不同，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。有些作物种子发芽还需要光,种子的寿命 指种子从采收到失去发芽力的时间。多数种子的寿命较短，一般为13年，例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611年。种子寿命长短与贮存条件有密切关系。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。休眠是作物对不良环境的一种适应，在野生植物中比较普遍，在栽培作物上表现较差。,种子休眠的原因及处理办法 胚的后熟 是种子休眠的主要原因，胚组织在生理上尚未成熟，因而不具备发芽能力。这类种子可通过低温和水分处理，促进后熟，使之发芽。硬实 引起休眠，硬实种皮不透水，不透气，故不能发芽，如豆类作物在干燥、高温、氮肥多的环境下种植常易产生硬实。一般采用机械磨伤种皮或用酒精、浓硫酸等化学物质处理使种皮溶解，增强其透性。抑制发芽的物质 如因脱落酸、酚类化合物、有机酸等。在这种情况下，可通过改变光、温、水、气等条件，或采用植物激素如赤霉素、细胞分裂素、乙烯和过氧化氢、硝酸盐等化学物质予以处理，使休眠解除。,二、根的生长,作物的根系 作物的根系由初生根、次生根和不定根生长演变而成。作物的根系可分为两类。,单子叶作物 属于须根系。由种子根(或胚根)和茎节上发生的次生根组成。种子萌发时，先长出1条初生根，然后有的可长出37条侧根，随着幼苗的生长，基部茎节上长出次生的不定根，数量不等。,双子叶作物 属直根系。由1条发达的主根和各级侧根构成。主根由胚根不断伸长形成，并逐步分化长出侧根、支根和细根等，主根较发达，侧根、支根等逐级变细，形成直根系。,根的生长 禾谷类作物根系随着分蘖的增加根量不断增加，并且横向生长显著，拔节以后转向纵深伸展，到孕穗或抽穗期根量达最大值，以后逐步下降。双子叶作物棉花、大豆等的根系也是逐步形成的，苗期生长较慢，现蕾后逐渐加快，至开花期根量达最大值，以后又变慢。90的根分布在20cm土层中。影响根生长的条件 土壤阻力、土壤水分、土壤温度、土壤养分、土壤氧气。,三、茎的生长,作物的茎单子叶作物的茎 多数为圆形，大多中空，也有些禾谷类作物的茎为髓所充满而成实心。茎秆由许多节和节间组成，节上着生叶片。禾谷类作物基部茎节的节间极短，密集于土内靠近地表处，称为分蘖节，分蘖节上着生的腋芽在适宜的条件下能长成为新茎，即分蘖。从主茎叶腋长出的分蘖称为第一级分孽，从第一级分蘖上长出的分蘖叫第二级分蘖，依此类推。禾谷类作物地上的节一般不分枝。,双子叶作物的茎 一般接近圆形，实心，由节和节间组成。其主茎每一个叶腋有一个腋芽，可长成分枝。从主茎上长成的分枝为第一级分枝，从第一级分枝上长出的分枝为第二级分枝，依此类推。棉花主茎每一个真叶叶腋内有两枚芽，正中的为正芽，旁边的为副芽，正芽长成叶枝，为单轴枝，副芽长成果枝，为多轴枝。棉花主茎下部几个节长出的枝一般为叶枝，主茎中上部节长出的枝一般为果枝。,作物茎的生长 从整个植株看，茎的增高进程表现为形。禾谷类作物的茎，主要靠每个节间基部的居间分生组织的细胞进行分裂和伸长，使每个节间伸长而逐渐长高，其节间伸长长的方式为居间生长。双子叶作物的茎，主要靠茎尖顶端分生组织的细胞分裂和伸长，使节数增加，节间伸长，植株逐渐长高，其节间伸长的方式。,影响茎、枝(分蘖)生长的因素种植密度 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。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(分蘖)的生长。如氮磷钾施用比例得当，则更有利于主茎和分枝(分蘖)的生长。品种 选用分蘖力强、矮秆和茎杆机械组织发达的品种。,四、叶的生长,作物的叶 作物的叶可分为子叶和真叶。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)的各节上。,单子叶作物 禾谷类作物有一片子叶形成包被胚芽的胚芽鞘；另一片子叶形如盾状，称为盾片，在发芽和幼苗生长时，起消化、吸收和运输养分的作用。禾谷类作物的叶(真叶)为单叶，一般包括叶片、叶鞘、叶耳和叶舌4部分，具有叶片和叶鞘的为完全叶，缺少叶片的为不完全叶，如水稻的第一叶为鞘叶。,双子叶作物 双子叶作物有两片子叶，内含丰富的营养物质，供种子发芽和幼苗生长之用。其真叶多数由叶片、叶柄和托叶3部分组成，称为完全叶，如棉花、大豆、花生等；但有些双子叶作物缺少托叶，如甘薯、油菜等；有些缺少叶柄，如烟草等。,作物叶的生长 叶(真叶)起源于茎尖基部的叶原基。在茎尖分化成生殖器官之前，可不断地分化出叶原基，因此茎尖周围通常包围着大小不同、发育程度不同的多个叶原基和幼叶。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；双子叶作物则为叶平展至全叶1/2变黄所持续的天数。叶片功能期的长短因作物种类、叶位及栽培条件而有不同。叶的分化、出现和伸展受温、光、水、矿质营养等多种因素的影响。,五、花的发育,禾谷类作物的幼穗分化 禾谷类作物的花序通称为穗。小麦、大麦、黑麦为穗状花序；稻、高粱、玉米的雄花序为圆锥花序，粟的穗也属圆锥花序，只是由于小穗轴短缩，看上去其外形像穗状花序。穗的结构穗的分化,双子叶作物的花芽分化 棉花的花是单生的，豆类、花生、油菜属总状花序，烟草为圆锥或总状花序，甜菜为复总状花序。这些作物的花均由花梗、花托、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊组成。花的分化,开花、授粉和受精 开花 开花是指花朵张开，已成熟的雄蕊和雌蕊(或两者之一)暴露出来的现象。授粉 成熟的花粉粒借助外力的作用从雄蕊花药传到雌蕊柱头上的过程，称为授粉。受精 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。影响花器官分化、开花授粉受精的外界条件 营养条件 温度 水分 天气（风、雨、温度、光照等）,六、种子和果实发育,种子由胚珠发育而成，受精卵发育成胚，初生胚乳核发育成胚乳，包被胚珠的珠被发育成种皮。受精卵依次分化出子叶、胚芽、胚根和胚轴，形成新的生命。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；而水稻、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。,果实由子房发育而来，果实的发育与子房受到受精和种子发育的刺激有关。种子以外的果实部分，实际上由外果皮、中果皮、内果皮三层组成，中果皮和内果皮的结构特点(如肉质化、膜质化等)决定了果实的特点。种子和果实在发育过程中，有外部形态、颜色变化和内部化学成分变化。内部变化包括可溶性的低分子有机物(如葡萄糖、蔗糖、氨基酸等)转化为不溶性的高分子有机物(如蛋白质、脂肪和淀粉等)及含水量的逐渐降低。影响种子和果实发育的因素 首先要求植株体内有充足的有机养料，并源源不断地运往种子和果实。温度、光照、土壤水分和矿质营养等要影响有机养料的多少和运输。,第三节 作物的温光反应特性,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。主要原因是作物品种的温光反应特性不同。具体说来，是由于作物品种的感温性和感光性不同所致。,作物的温光反应特性 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。基本营养生长性 由于作物的感温和感光特性是在作物经过一定的营养生长后才发生的，这一定的营养生长时期称为基本营养生长期，作物的这一特性也称为基本营养生长性。,一、作物的感温性 一些二年生作物，如冬小麦、冬黑麦、冬油菜等，在其营养生长期必须经过一段较低温度诱导，或一些一年生作物如水稻等必须经过一段较高温度诱导，才能转为生殖生长。二、作物的感光性 作物花器分化和形成除需要一定温度诱导外，还必需一定的光周期诱导，不同作物品种需要一定光周期诱导的特性称为感光性。一般分为3种类型：短日照作物、长日照作物、中性作物和定日照作物。,三、作物的基本营养生长性 作物的生殖生长是在营养生长的基础上进行的，即使作物处在适于发育的温度和光周期条什下，也必须有最低限度的营养生长，才能进行幼穗(花芽)分化。这种在作物进入生殖生长前，不受温度和光周期诱导影响而缩短的营养生长期，称为基本营养生长期。如不同水稻品种基本营养生长期的变化幅度为1560天。不同春播甘蓝型油菜品种基本营养生长期的变化幅度为2427天。,五、作物温光反应特性的应用,在引种上的应用 不同地区的温光生态条件不同，在相互引种时必须考虑品种的温光反应特性。在栽培上的应用 品种选用 播种期 密度 施肥,在育种上的应用 在制定作物育种目标时，要根据当地自然气候条件，提出明确的温光反应特性。在杂交育种(或制种)时，为了使两亲本花期相遇，可根据亲本的温光反应特性调节播种期。为了缩短育种进程或加速种子繁殖，可根据育种材料的温光反应特性决定其是否进行冬繁或夏繁。此外，在我国春小麦和春油菜区若需以冬性小麦和冬性冬油菜为杂交亲本时，则首先应对冬性亲本进行春化处理，使其在春小麦和春油莱区能正常开花，进行杂交。,第四节 作物生长的相关性,营养生长与生殖生长的关系 营养生长是生殖生长的基础；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；在生殖生长期，作物营养生长还在进行，要掌握得当，协调好两者的关系。地上部生长与地下部生长的关系 地上部分生长与地下部分生长有密切关系，即“根深才能叶茂、“壮苗必先壮根”。地上部与地下部物质的相互交换；地上部与地下部重量保持一定比例；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。个体与群体的关系 个体和群体之间互相联系又互相制约；合理的种植密度有利于个体与群体的协调发展；作物群体具有自动调节作用。,作物器官的同伸关系 植株各个器官的建成呈一定的对应关系。在同一时间内某些器官呈有规律的生长或伸长，叫做作物器官的同伸关系，这些同时生长(或伸长)的器官就是同伸器官。禾谷类作物营养器官间的同伸关系 母茎和分蘖的关系 主茎叶与分蘖呈N-3的同伸关系。叶片、叶鞘和节间的关系 在异名器官间，第N叶叶片，第(N一1)叶叶鞘和第(N-2)叶至(N-3)叶节间为同伸器官。地上部器官与根的关系 水稻、小麦在分蘖出现时，同一节位上同时形成不定根，因此出叶与出根的同伸关系也是N-3。,禾谷类作物幼穗与叶片的同伸关系 利用器官间的同伸关系则可推定幼穗发育进程。叶龄法 即直接以叶片数为指标。大多数麦类作物在幼穗分化开始后，基本上是每出1叶，幼穗分化推进1期。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。如将水稻幼穗发育过程简化为：苞分化，枝梗分化，颖花分化，花粉母细胞形成和减数分裂，花粉粒充实。则幼穗发育与叶片生长的同伸关系为：从倒4叶抽出的后半期开始，每出1叶或每经历1个出叶周期，穗分化进程就推进1期。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。叶龄指数（主茎展开叶片数/主茎总叶片数）100,第三章 作物产量和产品品质的形成第一节 作物产量及其构成因素,作物产量 作物产量是作物一生所生产的产品数量。作物产量通常分为生物产量和经济产量。生物产量 指作物一生中，即全生育期内通过光合作用和吸收作用，即通过物质和能量的转化所生产和累积的各种有机物的总量，计算生物产量时通常不包括根系(块根作物除外)。经济产量 栽培作物的目的是获得较多的有经济价值的产品。经济产量是指栽培目的所需要的产品收获量，即一般所指的产量。,经济系数或收获指数 经济产量占生物产量的比例，即生物产量转化为经济产量的效率，叫做经济系数或收获指数。经济系数的高低仅表明生物产量转运到经济产品器官中的比例，并不表明经济产量的高低。通常，经济产量的高低与生物产量高低成正比。生物产量、经济产量和经济系数的关系 经济产量=生物产量经济系数。,产量构成因素 作物产量是指单位土地面积上的作物群体的经济产品产量，即由个体产量或产品器官数量所构成。作物产量可以分解为以下几个构成因素。作物产量=株数单株有效穗（分枝）数每穗（分枝）粒（果荚）数（每果粒数）粒重,禾谷类作物的产量构成：穗数单穗粒敷粒重 或穗数单穗颖花数结实率粒重豆类作物为产量：株数单株有效分枝数每分枝荚数单荚实粒数粒重薯类作物产量：株数单株薯块数单薯重棉花的产量：株数单株有效铃数单铃籽棉重衣分油菜的产量：株数每株有效分枝数每分枝角果数每果粒数粒重,产量构成因素间的关系 产量构成因素之间为乘积关系产量构成因素相互间很难同步增长，往往彼此之间存在着负相关关系株数(密度)与单株产品器官数量间的负相关关系较明显在产量构成因素中，前者是后者的基础，后者对前者有一定的补偿作用,产量因素形成的特点 产量因素的形成是在作物整个生育期内不同时期依次而重叠进行的；产量因素在其形成过程中具有自动调节现象，这种调节主要反映在对群体产量的补偿效应上。,干物质的积累与分配 作物产量形成的全过程包括光合器官、吸收器官及产品器官的建成，离不开干物质的形成、运输、分配和积累。从物质生产的角度分析，作物产量实质上是通过光合作用直接或间接形成的，取决于光合产物的生产、运输、分配与积累。,作物光合生产的能力与光合面积、光合时间及光合效率密切相关光合面积，即包括叶片、茎、叶鞘及结实器官能够进行光合作用的绿色表面积，其中绿叶面积是构成光合面积的主体光合时间是指光合作用进行的时间光合效率指的是在单位时间内单位叶面积同化CO2的毫克数或积累干物质的克数一般说来，在适宜范围内，光合面积愈大，光合时间愈长，光合效率又较高，光合产物非生产性消耗少，运输畅，分配利用较合理，就能获得较高的经济产量,作物的干物质积累动态遵循Logistic曲线(S形曲线)模式，即经历缓慢增长期、指数增长期、直线增长期和减慢停止期。干物质的生产、运输、分配和积累随作物、作物的品种、生育时期及栽培条件而异。,作物的生长分析生长分析法的基本观点是以测定干物质增长为中心，同时也测定叶面积，计算与作物光合作用生理功能相关的参数，比较不同作物、不同品种、不同生态环境下生长和产量形成的差异。相对生长率(RGR)单位时间单位重量植株的重量增加，通常用g/g.d或g/g周表示。净同化率(NAR)表示单位叶面积在单位时间内的干物质增长量,叶面积比率(LAP)叶面积与植株干重之比(LAV)称叶面积比率，即单位干重的叶面积。比叶面积(SLA)比叶面积也称叶面积干重比，为叶面积与叶干重之比，在某种意义上是叶子相对厚度的一种度量。叶干重比（LWR）叶干重比是叶的干重与植株干重之比。作物生长率(CGR)作物生长率又叫做群体生长率，它表示在单位时间、单位土地面积上所增加的干物重。叶面积指数（LAI）光合势（LAD）通常用m2d表示，光合面积与光合时间的乘积。,第二节“源、流、库”理论及其应用,源 作物产量的形成是通过叶片的光合作用进行的。源是指生产和输出光合同化物的叶片。作物群体则是指群体的叶面积及其光合能力。禾谷类作物开花前光合作用生产的物质主要供给穗、小穗和小花等产品器官形成的需要，并在茎、叶、叶鞘中有一定量的贮备供花后所需。开花后的光合产物直接供给产品器官。源的同化产物有就近输送的特性。,库 产品器官的容积和接纳营养物质的能力，库的潜力存在于库的构建中。禾谷类作物籽粒的贮积能力取决于灌浆持续期和灌浆速度。流 指作物植株体内输导系统的发育状况及其运转速率 流的主要器官是叶、鞘、茎中的维管系统，其中穗颈维管束可看作源通向库的总通道，同化物质运输的途径是韧皮部，韧皮部薄壁细胞是运输同化物的主要组织。同化物的运输受多种因素的制约。韧皮部输导组织的发达程度，是影响同化物运输的重要因素。,源、流、库的协调及其应用 源、流、库的形成和功能的发挥不是孤立的，而是相互联系、相互促进的，有时可以相互代替。从源与库的关系看，源是产量库形成和充实的物质基础。源、库器官的功能是相对的，有时同一器官兼有两个因素的双重作用。从库、源与流的关系看，库、源大小对流的方向、速率、数量都有明显影响，起着“拉力”和“推力”的作用。源、流、库在作物代谢活动和产量形成中构成统一的整体，三者的平衡发展状况决定作物产量的高低，是支配产量的关键因素。,源流库对产量的限制分析 在产量水平较低时，源不足是限制产量的主导因素。同时，单位面积穗数少，库容小，也是造成低产的原因。增产的途径是增源与扩库同步进行，重点放在增加叶面积和增加单位面积的穗数上。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，此时，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两方面，扩库的重点则应由增穗转向增加穗粒数和粒重。,第三节 作物产量的潜力,潜在生产力 在充分理想条件下所能形成的产量，即作物产量的潜力得到充分发挥时所能达到的产量，称为潜在生产力或理论生产力现实生产力 在具体的生产条件下所能形成的产量，称为现实生产力。光、温、水资源与作物生产潜力光温产量潜力光温水产量潜力光温水肥产量潜力提高作物产量潜力的措施 生产条件的改善；必须充分利用作物固有的基因型多样性，加以遗传改进，提高其光合效率；提高作物群体的光能截获量；降低呼吸消耗；采用先进的栽培技术措施，改善栽培环境，提高作物群体的光能利用率。,第四节 作物品质及其形成,作物品质的概念 作物产品的品质是指产品的质量，即达到人们某种要求的适合度，直接关系到产品的经济价值。品质的评价标准，即所要求的品质内容因产品用途而异：作为食用的产品，其营养品质和食用品质更重要，作为衣着原料的产品，其纤维品质是人们所重视的。评价作物产品品质，一般采用两类指标，一是理化指标；二是形态指标。每种作物都有一定的品质指标体系。,粮食作物的品质 可概括为营养品质、食用品质、加工品质及商品品质等。营养品质是指产品的营养价值，是产品品质的重要方面，它主要决定于产品的化学成分及其含量。不同产品，其营养品质的要求标准亦不同。食用品质与营养品质、蒸煮食味品质、加工品质及外观品质等有关。加工品质和商品品质的评价指标随作物产品不同而不同。,经济作物的品质 主要包括工艺品质和加工品质。纤维品质由纤维长度、细度和强度决定；油料作物种子的脂肪含量及组分决定其营养品质、贮藏品质和加工品质；烟叶品质由外观品质、化学成分、香吃味和实用性决定。饲料作物的品质 饲用品质主要决定于茎叶中蛋白质含量、氨基酸组分、粗纤维含量等。,作物品质形成的生理生化基础 作物产品的品质取决于所形成的特定物质，如贮藏态蛋白质、脂肪、淀粉、糖、纤维以及特殊的综合产物如单宁、植物碱、萜类等的数量和质量，并随作物品种和环境条件的不同而有很大变化。作物有机体内所形成的物质以碳水化合物、蛋白质、脂肪和灰分在数量上占优势，但不同作物间这些主成分的比例又各不相同。禾谷类作物以碳水化合物为主，油料作物以脂肪和蛋白质为主，豆类作物蛋白质含量与油料作物相近，但脂肪含量却较少。,作物产品的化学成分和品质是在干物质积累的总过程及产品器官或组织的生长、发育和成熟过程中形成的。了解和掌握有关物质的代谢规律和品质特性形成规律，及其调节的关键措施和环境因素，对提高品质有重要的作用。所有物质的基础是光合产物，所以掌握光合产物的形成、积累、分配尤为重要。,第五节 作物品质的改良,作物品质的形成是由遗传因素和非遗传因素两个方面决定的遗传因素是指决定品种特性的遗传方式和遗传特征非遗传因素是指除了遗传因素以外的一切因素，如生态环境条件、栽培措施、矿质养分等,优质品种的选用 环境条件对品质的影响 环境条件对蛋白质含量的影响禾谷类作物籽粒蛋白质含量有明显的地区差异性，其主要影响因素是气候和栽培条件。温度对禾谷类作物籽粒蛋白质含量的影响，主要是指土壤温度和气温。水稻、小麦、玉米、大豆等两者关系是正相关。水分对作物籽粒中蛋白质含量的影响不尽相同。小麦、水稻、豆类及油料作物等籽粒蛋白质含量随降水量增加、土壤水分增多而减少。施肥可以改善作物的营养条件，也影响其产品的化学成分和品质。在各种养分中，氮对提高籽粒蛋白质含量的作用最为明显。施肥可以提高籽粒中蛋白质含量，但蛋白质的生物价值却有所降低。后期施用效果更显著。病、虫危害首先恶化蛋白质的品质，同时使产量和蛋白质含量下降。,环境条件对油分含量的影响 高纬度和高海拔地区气温较低，雨量较少，日照较长，昼夜温差大，有利于油分的合成。油料作物种子中脂肪含量随地区、水分、温度条件的不同而有很大变化。一般说来，油料作物在低温和水分充足条件下，种子中积累脂肪多，碘价(不饱和脂肪酸)也高。温度对油菜种子中脂肪酸组成的影响有所不同，在15以上高温下发育成熟的种子，芥酸含量较低，油酸含量较高，而在低温下成熟的种子，芥酸含量较高，油酸含量较低。肥料对油料作物种子中脂肪含量和质量有明显影响，在氮素营养适中时，施用磷肥和钾肥可提高种子的脂肪含量，降低饱和脂肪酸的含量。病、虫危害使籽粒含油量降低，,环境条件对碳水化合物形成的影响 碳水化合物是禾谷类、糖料、薯芋类等作物产品的重要组成成分。主要的碳水化合物有淀粉、糖、纤维素等。淀粉是葡聚糖的混合物，是种子、块根或块茎的主要贮藏物质。淀粉由两种成分组成，即直链淀粉和支链淀粉。淀粉含量、组成成分及品质均受环境因素的影响。环境条件对纤维品质的影响 棉花纤维是种子纤维，品质主要以等级(纤维色泽、杂质含量)、纤维长度和强度来衡量。棉花结铃期的气候条件及收获期对棉纤维的品质有影响，其中温度、有机营养、矿质营养及水分的影响最大。环境条件对特殊物质含量及品质的影响 充足的光照及较长的光周期(16h)均利于烟叶中烟碱的合成；种植密度对烟叶品质的影响也很显著。,作物产量与品质的关系 作物产量和产品品质是作物栽培、遗传育种学科研究的核心问题，实现高产优质是作物遗传改良及环境和措施等调控的主要目标。作物产量及品质是在光合产物积累与分配的同一过程中形成的，因此，产量与品质间有着不可分割的关系。从世界人类的需求看，作物产品的数量和质量同等重要，而且对品质的要求越来越高。,一般高成分，特别是高蛋白质、脂肪、赖氨酸等含量很难与丰产性相结合。禾谷类作物，如小麦、水稻、玉米，其籽粒蛋白质含量与产量呈负相关。一般认为，不利的环境条件往往会增加蛋白质含量，提高蛋白质含量的多数农艺措施往往导致产量降低。水稻的产量与稻米蛋白质含量呈负相关，但也有二者呈正相关或不相关的情况。一般中产或低产情况下，随着环境和栽培条件的改善，如增施氮肥，籽粒产量与蛋白质含量同时提高，二者呈正相关，至少二者不会呈负相关。当产量达到该品种的最高水平后，随施氮量增加，蛋白质继续增加，稻谷产量下降。,国际水稻研究所(1973)提出了“蛋白质阀值”的概念，即指蛋白质含量的界限值，超过该界限值时，稻谷产量会随蛋白质含量的提高而下降。,第四章 作物与环境的关系第一节 作物的环境,作物的生存要素光照、温度、空气、水分、养分,影响这些要素的环境因素 气候因素、土壤因素、地形因素、生物因素、人为因素,气候因素 光照、温度、空气、水分等。土壤因素 土壤的有机和无机物质的物理、化学性质以及土壤生物和微生物等。地形因素 地球表面的起伏、山岳、高原、平原、洼地、坡向、坡度等，这些都是影响作物生长和分布的因素。,生物因素 动物的、植物的、微生物的影响等。人为因素 主要指栽培措施，有一些是直接作用于作物的，如整枝、打枝、喷洒生长调节剂；而更多的则是用于改善作物的环境条件，如耕作、施肥、灌水等。,研究作物与环境因素的关系的过程中，必须掌握两者相互作用的特点,环境因素相互联系的综合作用 主要因素 环境因素的不可代替性和可调性 环境因素作用的阶段性 环境因素的直接作用和间接作用,第二节 作物与光的关系,光照强度的作用光照时间的作用光谱 成分的作用,第三节 作物与温度的关系,作物生长发育过程中，对温度的要求有最低点、最适点和最高点之分，称为温度三基点。作物需要在一定的温度度数以上才能开始生长发育；同时，作物也需要有一定的温度总量，才能完成其生命周期。通常把作物整个生育期或某一发育阶段内高于一定温度度数以上的昼夜温度总和，称为某作物或作物某发育阶段的积温。积温可分为有效积温和活动积温两种。,作物不同发育时期中有效生长的温度下限叫生物学最低温度，在某一发育时期中或全生育期中高于生物学最低温度的温度叫活动温度。活动温度与生物学最低温度之差叫有效温度。活动积温是作物全生长期内或某一发育时期内活动温度的总和。有效积温是作物全生长期或某一发育时期内有效温度之总和。,极端温度对作物的危害及作物的抗性 冻害 是指植物体冷却至冰点以下，引起作物组织结冰而造成伤害或死亡。冻害的发生有两种情况。冷害 作物遇到零上低温，生命活动受到损伤或死亡的现象，称为冷害。霜害 由于霜的出现而使植物受害，称为霜害(又称白霜)。作物对低温的生态适应与抗寒性锻炼 作物长期受低温影响后，能产生种种生态生理适应，其中主要的是原生质特性的改变。秋播作物在冬前气温逐渐下降时，体内发生抗寒的生理生化变化过程称作抗寒锻炼。,抗寒的农业措拖 栽培管理措施 适时播种、适宜的播种深度、施用有机肥、磷钾肥等 改善田间气候 育苗时采用温室、温床、阳畦、塑料薄膜和土壤保温剂等均可克服低温的不利因素，提早播期；设置风屏、覆盖等，可改变作物小气候，避免低温侵害；在寒冷来临时，采用灌水防冻护秧高温对作物的危害及作物的抗性,第四节 作物与水的关系,旱、涝对作物的危害及作物的抗性旱害 环境中水分低到不足以满足作物正常生命活动的需要时，便出现干旱。作物遇到的干旱有大气干旱和土壤干旱两类。大气干旱是空气过度干燥，相对湿度低到20以下；或因大气干旱伴随高温，土壤中虽有一定水分，但因蒸腾强烈，造成体内水分平衡失调，使作物生长近乎停止，产量降低。土壤干旱是指土壤中缺乏作物可利用的有效水分，对作物危害极大。,抗旱锻炼 蹲苗，就是在作物苗期减少水分供应，使之经受适度缺水的锻炼，促使根系发达下扎，根冠比增大，叶绿素含量增多，光合作用旺盛，干物质积累加快。经过锻炼的作物如再次碰上干旱，植株体保水能力增强，抗旱能力显著增加。增加作物抗旱性的其他措施选育抗耐旱品种增施磷、钾肥施用生长调节剂等,涝害 水分过多对作物的不利影响称为涝害。水分过多有两层含义，一是指土壤含水量超过了田间最大持水量，土壤水分处于饱和状态，根系完全生长在沼泽化的泥浆中，这种涝害也叫湿害。另一种含义是指水分不仅充满土壤，而且田间地面积水，作物的局部或整株被淹没，这才是涝害。,第六节 绿色食品的产地环境质量,大气 空气中的污染物不能超过国家规定的标准 SO2 0.15 mg/m3 NOX（氮氧化物）0.10 mg/m3 F（氟化物）7 g/m3 TSP（总悬浮颗粒物）0.3mg/m3,土壤土壤中的污染物不能超过国家规定的标准：水田旱地不同，pH值不同，其镉、汞、砷、铅、铬、铜的限值不同。土壤肥力要求分为3级，1级为优良,土壤中各项污染物的含量限值,水 灌溉水的标准pH值5.58.5 镉0.005 mg/L 汞0.001 mg/L 砷0.05 mg/L 铅0.1 mg/L 六价铬0.1 mg/L 氟化物2.0 mg/L粪大肠菌群10000个/L）。,第五章 作物栽培措施和技术第一节 作物栽培制度,作物栽培制度是一个地区或生产单位的作物构成、配置、热制和种植方式的总称。其内容包括作物布局、轮作(连作)、间作、套作、复种等。作物及其品种布局 作物布局是指一个地区或一个生产单位(或农户)种植作物的种类及其种植地点配置。换言之，作物布局要解决的问题是，在一定的区域或农田上种什么和种在什么地方。决定作物布局的因素 作物的生态适应性、农产品的社会需求和社会发展水平。,作物布局的基本原则 一要坚持以市场为导向；二是坚持发挥区域比较优势，