云南农业大学作物栽培学教案.pdf
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1、云南农业大学作物栽培学第 一 部 分 总 论第 一 章 绪 论第一节农业生产概述一、农业的概念及内涵农业是最古老、最根本的产业,它是人类一切社会活动和生产发展的基础。农业的定义和范围是随着农业生产的发展而不断扩大和深化的。早期的农业实际上就是粮食作物栽培,后来随着经济作物的出现,农业即包括粮食作物和经济作物的种植业。当动物生产发展后,农业则包括种植业和畜牧业两个部门。今天,种植业和畜牧业仍然是农业的主体。所以就世界范围来看,一般认为农业就是包拈种植业和畜牧业。而在中国狭义的农业是指作物种植业。广义的农业则包括种植业、畜牧业、林业、渔业和农村副业。但它仍局限于农村、农场、农户所经营的农、也。随着
2、生产的发展,人们也将农产品和农业生产资料的加工、流通看作农业的延伸或者农业产业链的延长。因此,人们对农业的概念和内涵的认识也很不一致。在1993时高亮之提出的农业概念可分为三个层次即:广义农业:大农业即农业产业再加上为农业服务的其它部门如农业行政管理、农业科研、农业教育、农村建设、农村金融等。中义农业:农业产业包括种植业、养殖业、农产品加工业、农产品及其加工产品的商业。狭义农业:农业生产业即种植业和养殖业.总之,农业是人类通过社会生产劳动,利用自然环境提供的条件,促进和控制生物体(包括植物、动物和微生物)的生命活动过程来取得人类社会所需的产品的生产部门。二、农业生产的本质与基本特征()农业生产
3、的本质农业所包含的具体内容和范围,在不同国家和不同时期不尽相同,但就其本质而言,农业都是人类利用生物有机体的生命活动,将外界环境中的物质和能量转化为各种动植物产品的生产活动。因此农业生产过程是自然再生产和经济再生产的交织过程。(-)农业生产的基本特征1.土地的特殊重要性土地是农业生产中不可杵代的最基本的生产资料。在其它部门的生产过程中,土地仅仅是劳动的场所。在农业生产中,土地不仅是劳动的场所,更是提供动植物生长发育所必需的水分和养料的主要来源,是植物生长发育的重要的环境条件。因此,土地的数量、质量和位置是农业生产的重要制约因素。2.自然环境的强大影响农业生产主要在广阔的田野上进行,同时,由于农
4、业生产乂是动植物的自然再生产过程,因而必然受自然环境的强大影响。自然环境的强大影响使农业生产具有严格的地域性和生产的波动性。3.农业生产的周期性和季节性农业生产的周期长,生产时间和劳动时间不一致,同时具有比较强的季节性。农业生产周期取决于动植物生长发育周期,通常长达数月以至数年。由于动植物的生长发育的周期受光、温、水、气等自然条件的影响,各种农业生产的适宜时间通常固定在一定的月份,劳动时间也集中在这些月份中的某些日期。三、农业的功能1.农业的社会功能从古至今,农业是人类社会最重要的社会经济部门,它推动人类社会的进步。农业是人类生存和发展的基础,是人类社会进步的阶梯,是人类社会政治、文化的根基所
5、在。2.农业的经济功能农业是国民经济的基础。农业的发展,不仅是人类社会发展的根本前提,而且直接导致更多社会部门的建立和扩张。随着经济的发展,尽管农业在国民生产总值中所占的比值不断下降,但是,“民以食为天”,农业仍然是基础,仍然是现代社会中主要的经济部门之一,具有不可替代的作用。农业的经济作用归纳起来主要表现在产品、市场、要素、外汇等方面的特殊贡献。3.农、业的生态功能随着人类社会的发展,生态环境方面的问题日益突出。农业是人类与大自然联系最密切的一个生产部门,因而在保护生态环境和治理污染方面具有其它部门无法替代的作用.主要是合理的农业生产措施的实施过程就是对环境的保护过程。第二节作物生产概况一、
6、作物及作物生产1.作物的概念:广义作物概念:为人类所栽培利用的植物都统称为作物。它包括农作物、果树、蔬菜、花卉、茶、桑、药物等。即为大田作物和园艺作物。狭义作物概念:农田大面积栽培的农作物,即大田作物或庄稼。如粮、棉、油、麻、烟、糖等。它是作物栽培学研究的对象。2.作物生产:就是栽培农作物,获得农产品。它是植物生产的主体,最基础的生产。而作物栽培是指以提高农作物产量和改进品质为R的一系列的农事活动。二、作物生产的重要性L作物生产是人民生活资料的主来源。我国是13亿人口大国,而且人I不断增加,据预测到2030年人口在16亿,加之耕地面积减少,因此解决吃饭问题是头等大事。因此,从一个相当长的时期来
7、看,无论是保证全国人民的口粮,还是改善人民的食物质量,都必须依赖于作物生产的发展。除吃饭外,穿衣在人民基本消费方面也占有重要地位。目前,我国服装原料的80%来源了农业生产,合成纤维仅占20%左右,而且人们越来越青睐自然纤维。2.作物生产是工业原料的重要来源。目前,我国约40%工业原料,7 0%轻工业原料来源于农业生产。如制糖、卷烟、造纸、食品工业的发展受制于农业生产,特别是经济作物及优质作物的生产状况。3.作物生产在农业中占有较大比重。197 8年,种植业产值占农业总产值的80机1997年,种植业产值占农业总产值的56机 虽然随着劳动生产率的提高,种植业比重不断下降,逐步改变种植业独撑天下的局
8、面,但是由于我国人口压力大,口粮任务重,因此种植业在农业中的比重及基础地位是不会动摇的。农业的现代化,必须使作物生产的现代化,必须发展作物生产技术。三、世界作物生产概况1.世界人口及耕地情况1950-1999年世界人口变化情况年 代1 9 5 0 年1 9 6 0 年1 9 7 0 年1 9 8 0 年1 9 9 0 年1 9 9 5 年1 9 9 9 年人 口2 5 亿3 0 亿3 7 亿4 5 亿5 3 亿5 7 亿6 0 亿增长速度5 亿/1 0年7 亿0年8 亿/1 0年8 亿/1 0年4 亿/5 年 3 亿/4 年197 5-2000年世界耕地变化情况年代1 9 7 51 9 8 0
9、1 9 9 01 9 9 51 9 9 82 0 0 0耕地面积 1 5.0 7 亿 h m21 3.3 亿 h m21 3.8 亿 h m21 3.7 亿 h m21 3.8 亿 h m21 3.6 亿 h m 可见,世界人口不断增加,耕地面积不可能增加,反而有减少的趋势,因而为了解决人口增加的口粮问题,就必须发展作物生产,主要是通过提高单产和提高复种来增加粮食产量。2.世界粮食物生产情况1990-2001年世界谷物生产情况2001年世界三大粮食作物生产情况年 份播种面积(干公顷)总产量(干吨)单 产(k g/h m2)1 9 9 0 年7 0 8 1 6 51 9 5 3 4 3 82 7
10、 5 91 9 9 5 年6 9 1 9 8 81 9 0 3 3 1 32 7 5 11 9 9 9 年6 7 9 9 8 32 0 6 4 1 7 83 0 3 62 0 0 1 年6 6 9 8 1 12 0 4 4 1 5 53 0 5 2四、我国作物生产概况:1.我国人口及耕地状况作 物收获面的(k h m2)单 产(k g/h m2)总 产(k t)世 界最多国家世界最局国家世 界最图国家小麦2 1 1 0 5 7 2 5 0 0 0(印度)2 6 8 6 7 7 7 7 (德国)5 6 6 8 4 39 3 9 2 0 (中国)稻 谷1 5 2 0 4 2 4 4 5 0 0(印
11、度)3 8 5 29 5 3 1 (澳大利亚)5 8 5 5 9 31 8 1 5 1 5 (中国)玉米1 3 9 6 5 9 2 8 0 4 1(美国)4 2 9 61 3 3 8 5 (以色列)5 9 9 9 7 42 3 5 0 0 0 (美国)据最新统计,我国耕地约为1.25亿hnr、人口 13亿,人均耕地0.0964hm)世界人均耕4.0亩左右,因此我国人均耕地相当于世界平均水平的1/3左右。全国人均耕地大于2亩的仅有12个省。而 近10个省市人均耕地不足1亩,特别是全国有666个县低了联合国粮农组织确定的人均0.8亩的警戒线,其中463个县低于人均0.5亩的危险线。可见,我国人多地
12、少,耕地逐渐减少,耕地质量差,作物生产面临巨大压力。2.我国及我省粮食生产情况2001年中国主要粮食作物生产情况作 物面 积(k hm?)单产(k gnm2)总产(k t)稻 谷2 8 5 8 76 3 5 01 8 1 5 1 5小麦2 4 3 9 93 8 4 99 8 9 2 0玉米2 3 4 7 44 7 0 31 1 0 3 9 0谷 物8 3 1 4 54 8 1 74 0 0 5 3 61996-2000年云南主耍粮食生产情况注:2000年云南省粮食总产达1467 8000吨,(1468万吨)其中,稻谷产量为5362945吨(536万吨),小麦为1511892(151万吨)玉米为
13、446027 6(446万吨)。年 份1 9 9 6 年1 9 9 7 年1 9 9 8 年1 9 9 9 年2 0 0 0 年稻 谷5 3 5 1 5 4 25 3 3 7 6 9 65 4 0 8 6 4 05 3 4 3 4 3 55 3 6 2 9 4 5 吨玉米3 6 5 0 2 5 43 6 5 6 2 9 54 2 0 7 2 2 84 4 5 0 7 5 64 4 6 0 2 7 6 吨小麦1 4 5 3 8 8 81 6 6 1 4 4 21 5 2 2 1 6 01 5 3 4 6 3 91 5 1 1 8 9 2 吨第 三 节 作 物 栽 培 学 的 性 质、任务和研究方
14、法一、作物栽培学的演进与发展:自从农业起源以来,人类从未停止过对作物生产技术的探索和经验的积累。从这个意义:来说,作物生产学科作为农业科学中的个分支,可以说是一门最古老的学科。虽然作物学知识可追溯到农业起源之初,但作物学作为一门较完整的学科诞直至今只有不足200年的历史。而作物栽培学到后期才从作物学中独立出来。解放前我我国只有 作物学,作物学分为概论和各论,包括栽培技术、育种、植病、昆虫、肥料、上壤、气象、贮脸各论中又有“稻作学 “麦作学”等,内容;加工等,十分庞杂。解放后随着生产发展,要求科学分工越来越细,内容越来越深,原 有 的 作物学已不能适应生产的需要,尸是 作物栽培学、作的育种学相继
15、由作物学中独立出来并逐渐发展起来。我国作物栽培科学的发展大致经历了四个阶段:第一阶段:5060年代初期,侧重总结农民劳模的经验。如江苏陈永康的单季晚稻“三黄三黑”的看苗诊断,小麦方面河南刘应祥的因苗(猪耳朵、驴耳朵、马耳朵)管理经验。第二阶段:60年代中期一7 0年代中期,主要围绕单项高产栽培技术开展研究。如育苗移栽技术、合理密植技术、土壤耕作技术、覆盖栽培技术、N肥深施技术等。第三阶段:7 0年代后期一80年代,主要围绕作物规范化、指标化综合栽培技术进行研究。如水稻叶龄指标栽培法、小麦叶龄指标促控法等。第四阶段:80年代末期至今,主要研究作物续增产和优质高效的综合栽培技术以及作物生产管理的计
16、算机决策系统。如小麦节水高产栽培、多元高效立体种植模式、作物栽培专家系统等。二.作物栽培学的性质、任务L性质:作物栽培学是研究农作物的栽培理论和栽培技术措施,不断提高作物产量和品质的一门科学。2.任务:作物栽培学的任务是研究作物生长发育规律和作物产量形成规律及其与环境条件的相互关系,并探讨解决作物高产、稳产、优质、低成木的技术措施和理论依据,以促进我国作物生产事业的发展,为整个农业生产和国民经济高速度发展做出贡献。简而言之,作物栽培学是研究作物一环境一措施三者关系的一门科学。如下图所示:措 施作 物环 境生理生化过程产品数量质量总之,作物、环境、措施三者的辩证关系贯穿在整个作物栽培过程中,三者
17、关系处理得好,则高产、优质、高效,反之亦然。三、作物栽培学研究方法作为一门独立的学科应该有自已明确的研究对象、理论基础及白己的研究方法。作物栽培学的研究方法有:1.生物观察法:观察作物的生长发育的各个过程。对作物形态观察必须通过肉眼观察和仪特测量。在对作物观察时要注意:作物观察与环境观察相结合、静态观察与动态观察相结合、局部观察与整体观察相结合。2.产量对比法:3.生长分析法:其根本观点是作物产量都是以干物质产量来衡最,作物生育过程也以干物质增长过程为中心进行研究。生长分析法具体做法是:每隔一定天数进行取样烘干称重,看干物质积累变化情况以及相同时期叶面积情况。4.发育研究法:侧重于发育器官的观
18、察研究。5.生长发育研究法:综合生长分析法和发育研究法而发展起来的方法。第四节作物多样性与作物分类一、作物的多样性地球上共有植物39万余利,其中被人类利用的栽培植物约2300种,其中食用作物900余种,经济作物1000余种,饲料绿肥作物约400余种。而我国目前的栽培作物种类约400种,其中粮食作物30多种,经济作物约7 0种,果树作物约140种,蔬 菜 作 物110多种,牧草约50种,花 卉130余种,绿肥约20种,药用植物50余种,以上主要指的是广义的作物。而为狭义的作物也很多,世界各地栽培的农作物有90余种,我国种植的有60余种,同时每种作物乂有许多品种。据统计,我国已经收集保存的作物品种
19、资源共约30万份,包括粮食作物20万份,经济作物6万份,果树作物1万份,蔬菜作物约2.5万份,牧草0.3万份,众多的作物种类和作物品种资源,是农业资源的主要组成部分。二、作物的分类(-)作物的植物学分类即按植物的科、属、种进行分类。一般用双名法对植物进行命名,称为学名。例如玉米属禾本科,其学名为Z e a m a y s L.,第一个字为属名,第二个字为种名,第三个字为命名者的姓氏缩写。这种分类法的最大优点是能把全世界所有植物按其形态特征进行系统的分类和命名,可以为国际上所通用,但对农业工作者来说有时不太方便,是其缺点。(-)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,可以分为:喜
20、温作物和耐寒作物。喜温作物:作物生育期需要温度和积温都比较高,其生长发育的温度三基点分别为:1 0 左右、2 0 2 5、3 0 3 5 如:水稻、玉米、甘蔗、花生、烟草等。耐寒作物:生育期需要积温相对较低,其生长发育的最低温度为1-3 ,最 适1 2 1 8,最高2 6 3 0。如:大 麦、小麦、油菜、蚕豆等。2.按作物对光周期的反应,可以分为:长日照作物:凡在日照变长时开花的作物称为长日照作物。如麦类作物、油菜等。日照越长越有利于开花,日照短于定极限则不开花,只营养生长。短日照作物:凡在日照变短时开花的作物称之为短日照作物。如水稻、玉米、大豆、烟草、棉花等。中性作物:开花与日长没有关系的作
21、物(对日照长短没有严格要求的作物)。如养麦、豌豆。定日作物:要求日照长短有一定的时间才能完成其生育周期。例如甘蔗的某些品种,只能在1 2 h 4 5 m in的日照长度下才能开花,长于或短于这个日长都不能开会。3.根据作物对C o 2同化途径特点,可以分为:C 3作物、C 4作物和C A M作物。C 3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,其光合作用的C o?补偿点高。如水稻、小麦、大豆等。C 4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竣酸,其光合作用的C o z补偿点低,在强光高温下其光合作用能力比C 3强。如玉米、高粱、甘蔗等。C A M作物:(景
22、天酸代谢作物)景天科作物晚上气孔开放,吸进C O?,与磷酸稀醇式丙酮酸结合形成草酰乙酸,进一步还原为苹果酸。白天气孔关闭,苹果酸氧化脱酸放出C G ,参与卡尔文循环形成淀粉等。植物在晚上有机酸含量高,碳水化合物含量下降,白天则相反,这种有机酸合成日变化的代谢类型称景天酸代谢(C A M)。如风犁科、龙舌二、菠萝麻等。(:)按用途和植物学系统相结合的分类这是通常采用的最主要的分类方法,按照这一分类方法通常将作物分为四大部分1 0大类别:1 .粮食作物:(1)禾谷类作物:绝大部分属禾本科,主要作物有稻、小麦、大麦、玉米、燕麦、黑麦、高粱等。蓼科的养麦因其籽实籽可供食用,可惯上也例入此类。(2)豆类
23、作物:(或称菽谷类作物)属豆科,主要提供植物性蛋白质,常见的作物有大豆、豌豆、蚕豆、绿豆、豆豆、菜豆、小扁豆等。(3)薯类作物:(或称根茎类作物)植物学的科属不一,主要生产淀粉类食物,常见的有甘薯、马铃薯、薯荔、木薯、芋、菊芋等。2.经济作物:(或称工业原料作物)(4)纤维作物:其中有种子纤维,如棉花;韧皮纤维,如大麻、亚麻、黄麻等;叶纤维,如舌兰麻、蕉麻、菠萝麻等。(5)油料作物:i:要作物有油菜、花生、芝麻、向日葵、胡麻、茄子、红花、油茶、油棕、等食用油料作物和蒐麻,油桐等工业用油作物。(6)糖料作物:i:要有甘蔗和甜菜,甘蔗主要在南方,北主为甜菜,制糖工业原料,提供食用糖。(7)嗜好类作
24、物:(刺激性作物):主要有烟草、茶叶、咖啡、可可等。(8)其他作物:主要有桑、橡胶、香料作物(薄荷、花椒等)及编织原料作物(席草、芦苇等)。3.饲料及绿肥作物:(9)饲料及绿肥作物:豆科中常见的有苜蓿、苕子、紫云英、草木犀、田菁、三叶草、沙打旺等,禾本科中常见的有黑麦草、雀麦草等,其他如红萍、水胡芦,水浮莲等也属此类。这类既可用于家畜的饲料也可以用于改上肥田。4.药用作物:(10)药用作物:药用作物主要提供中草药原料。种类繁多,栽培上常见的有三七、大麻、灯盏花、南药、枸杞、当归、黄莲、人参、甘草、半夏、红花、百合、茯苓、灵芝、板竺根等。(四)按农业生产特点分类1.按播种期可分为:春播作物、夏播
25、作物、秋播作物、冬播作物。2.按收获期可分为:夏熟作物、秋熟作物夏季作物春夏播种、秋冬收获。如水稻、K米等。3按 栽 培 季 节 分 为(大春作物)冬季作物一秋冬播种、次年春夏收获。如小麦,蚕豆等。(小春作物)4.按播种密度和田间管理可分为:密植作物和中耕作物。5.按耕地种类可分为:旱地作物和水田作第二章作物的生长发育第一节作物生长与发育的特点一、作物生长与育的概念作物的生长和发育是作物一生中的两种基本生命现象,它们是相互联系而又有区别的生命现象。1.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,它是通过细胞的分裂和伸长来完成的。作物的生长既包括营养体
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