农学概论.docx

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农学概论

1.农学与作物生产

1.1农学的概念、地位和特点

1.1.1农学的概念和范畴

†农学：

研究作物生产理论、提高作物生产技术的一门综合性学科。

是农业科学的一个分支学科。

†农学与农业科学：

农学是最古老的农业科学学科；早期的农业科学知识（1815年前）集中体现在农学。

现代农学是农业科学的一个分支（由整体变成部分）。

1.1.2农学的地位与作用

†农业是国民经济的基础：

（1）农业是人民生活资料的重要来源；

（2）农业是工业原料的重要来源；（3）农产品及其加工品是出口换汇的重要物资。

†农业的含义：

广义的概念：

指农、林、牧、副、渔业总称。

狭义的概念：

指作物种植业。

†农业生产结构：

农业内部各业的组成及其比重。

†种植业结构：

种植业内部各业的组成及其比重。

†农学的地位与作用：

农学的研究对象主要是大田作物;大田作物是种植业的主体;种植业是农业生产的基础;农学对种植业乃至农业与国民经济的发展有积极的推动作用。

1.1.3农学的性质和特点

†农学的性质：

农学是介于自然科学与经济社会科学间的为发展种植业服务的兼顾作物生产和环境安全的一门综合交叉的应用生态学科。

†农业的经济再生产过程：

构成一定生产关系的人，利用一定的劳动工具，生产人类生活所需产品的过程。

†农业的自然再生产过程：

植物生产、动物生产和微生物分解周而复始的循环过程。

†农学的特点：

除具有探索性、创造性、精确性外，还具有生物性、复杂性和实用性等特点。

农业的自然再生产过程

植物生产

肥料饲料养分养料

养料

动物生产微生物分解

饲料

1.2人口增长的历史与趋势

†人口再生产类型：

（1）高出生率、高死亡率、低自然增长率（高高低）；

（2）高出生率、低死亡率、高自然增长率（高低高）；

（3）低出生率、低死亡率、低自然增长率（低低低）

†我国人口的增长过程

解放前：

高出生率、高死亡率、低自然增长率解放后－1974：

高出生率、低死亡率、高自然增长率

1974年后：

低出生率、低死亡率、低自然增长率

†人口高峰期：

21世纪30年代，总量将达16亿。

1.3作物生产与粮食危机

1.3.1作物生产的发展概况

†总产大幅度增加：

面积略增，单产成倍增加

†农业技术进步：

作物品种改良，间套作多熟种植技术发展，作物栽培技术发展，病虫草害防治技术发展，作物生产条件改善。

1.3.2粮食需求与危机

†人均粮食需求

温饱低限：

人均粮食300kg

温饱有余：

人均粮食400kg：

21`S中叶，需6.4亿t

充足富裕：

人均粮食500kg：

21`S中叶，需8.2亿t

†我国人均粮食占有量变化阶段：

1949~1958：

快速增长：

209-300kg

1959~1977：

滑坡恢复：

1960：

217kg，1974：

300kg

1978~1984：

再次飞跃：

1977：

297kg，1984：

390kg

1985~现今：

维持徘徊：

350~400kg，90年代：

375kg

（1984-2003的20年中，6年超400kg，14年330-390kg

1996：

414；2002：

357；2003：

334；2007：

381）

我国历代人均粮食占有量

时期

人均粮食（市斤）

汉代

456

盛唐

1256

北宋

1333

晚明

1741

清初盛世

1705

晚清

705

目前南北美洲每年共生产粮食5亿吨左右，人均粮食625公斤；欧洲年产粮食4亿吨左右，人均570公斤；大洋洲年产粮食3000多万吨，人均粮食超过1000公斤；亚洲生产粮食10亿多吨，人均粮食330公斤，与世界人均粮食持平；非洲是人多粮少的地区，人均粮食不到200公斤。

中国粮食生产与消费

我国历年人均占有粮食与肉类走势

我国历年人均占有粮食与禽蛋走势

1.3.3粮食危机的解决途径

†保护和合理利用农业资源

耕地危险点0.795亩/人；

人均与亩均水资源仅为世界平均水平的1/5和1/3

†提高单位面积产量

提高复种指数：

尚有42%潜力

提高作物单产：

亩单产距先进国家差距：

水稻60~80kg；小麦：

100~200kg；玉米：

200~300kg

†减少产后损失：

一般20%左右。

减少收获至消费过程损失；提高酿造技术；采用精量播种。

†调整粮食发展战略：

“粮-经”二元结构转向“粮-经-饲”三元结构，“人畜共粮”为“人畜分粮”

†开发新的食物资源：

微生物发酵生产，海洋生物

†立足自给，适当进口：

进口量占粮食总产量5~10%

十七届三中全会提出：

确保国家粮食安全，加快构建供给稳定、储备充足、调控有力、运转高效的粮食安全保障体系。

†稳定播种面积，优化品种结构，提高单产水平，不断增强综合生产能力。

†明确和落实粮食发展目标，强化扶持政策，落实储备任务，分担国家粮食安全责任。

†抓紧实施粮食战略工程，推进国家粮食核心产区和后备产区建设。

†加快实现粮食增产、农民增收、财力增强相协调，充分调动农民种粮、地方抓粮的积极性。

†产销平衡区和主销区要加强产粮大县建设，确保区域内粮田面积不减少、粮食自给水平不下降。

2.作物起源与分布

2.1作物起源与传播

2.1.1作物起源与农耕文化农耕文化类型：

地中海农耕文化：

（中东）起源作物有小麦、大麦、豌豆等

热带深草原农耕文化：

（非洲）起源作物有豇豆、葫芦、芝麻

根栽农耕文化：

（东南亚、马来半岛）起源作物有芋头、山芋、香蕉、甘蔗

新大陆农耕文化：

（南、中美洲）起源作物有马铃薯、菜豆、南瓜；玉米、甘薯

2.1.2作物的起源中心

瓦维洛夫8大起源中心（3个副中心）学说

„中国起源中心：

中国中部与西部山区，最大的起源中心

„印度起源中心：

（印度-马来亚中心）

„中亚起源中心

„近东起源中心

„地中海起源中心

„埃塞俄比亚起源中心

„中美起源中心

„南美起源中心（智利起源中心、巴西-巴拦圭起源中心）

2.2作物的分类

2.2.1按作物的亲疏关系分类

„按界、门、纲、目、科、属、种次序分类。

种是分类上的最基本单位。

„学名由属名、种名及定名人姓氏或缩写组成（如OryzastativaL.）。

2.2.2按作物的生理生态特性分类

（一）根据对温度条件的要求：

„喜温作物：

生长发育最低温度一般要求10℃以上的作物。

„喜凉作物（耐寒作物）：

生长发育最低温度一般要求1－3℃以上的作物。

（二）根据对光周期的反应：

„长日照作物：

在生长发育的某一阶段需要日照长度超过临界日长，才能开花结实，且随日照时间的延长，生长期缩短的作物。

小麦、大麦、油菜、蚕豆、亚麻等。

„短日照作物：

在生长发育的某一阶段需要日照长度短于临界日长，才能开花结实，且随日照时间的缩短，生长期缩短的作物。

水稻、玉米、大豆、红麻、黄麻等。

„中日照作物（定日照作物）：

在某一特定日长下才能开花的作物。

长于或短于这个日长都不能开花。

甘蔗的某些品种（12.75hr）。

„中性作物：

对光周期不敏感的作物。

荞麦、豌豆、四季豆。

（三）按同化CO2途径：

„C3作物：

光合作用过程中最先形成的有机物为含三个碳原子（3－磷酸甘油酸：

PGA）的作物。

水稻、小麦、大豆、棉花等。

„C4作物：

光合作用过程中最先形成的有机物为含四个碳原子（草酰乙酸：

OAA）的作物。

玉米、高梁、甘蔗、苋菜。

2.2.3按作物用途和植物学系统相结合的分类

禾谷类作物：

稻、麦、玉米、高梁等

粮食作物：

豆类作物：

大豆、绿豆、蚕豆、豌豆等

薯类作物：

甘薯、马铃薯、木薯、山药等

油料作物：

油菜、花生、向日葵、芝麻等

纤维作物：

棉花、麻类

经济作物：

糖料作物：

甘蔗、甜菜、甜叶菊

特用作物：

烟草、茶叶、咖啡、可可等

药用作物：

人参、白术、贝母、杜仲等

绿肥与饲料作物：

黑麦草、苏丹草、“两萍三水”等

3.作物生长发育规律

3.1作物的生长发育

3.1.1作物的生育期过程

生长：

指由于原生质的增加而引起的植物体积或重量的不可逆增加。

即生物有机体个体、器官、组织或细胞在体积、重量、和数量上的增加。

通过细胞数目的增多和细胞体积的扩大，实现量的变化。

分化：

指来自同一合子或遗传上同质的细胞转为形态、机能和化学构成上异质的过程。

是由一般变为特殊的现象，可在细胞水平、组织水平和器官水平上表现出来。

发育：

指个体生命周期中植物体的构造和机能从简单到复杂的质变过程。

即生物有机体通过细胞、组织或器官的分化形成，引起有机体发生形态、结构和功能上的质的变化。

是植物体各部分、各器官相互作用的结果，只能在整体水平上表现出来。

†生长分化发育三者关系：

生长是量变，是基础；分化是局部的质变；发育则是整体的内在质变，是在生长和分化的基础上进行的更高层次的变化。

生长和分化又受发育的制约，某些部分的生长和分化必须通过一定的发育质变后才能开始，不同的发育阶段有不同的数量和

分化类型，因此生长和分化是发育的特性。

†营养生长：

指作物以分化、形成营养器官为主的生长。

†生殖生长：

指作物以分化、形成生殖器官为主的生长。

3.1.2作物各器官的生长发育

3.1.2.1种子与种子发芽

†种子：

作物生产中的种子，是指用来繁殖下一代作物的播种材料。

一般包括植物学上的种子、果实及营养器官三类。

†发芽：

指胚根伸出种皮形成种子根或营养器官的生殖芽开始生长的现象。

†发芽率：

发芽的种子数占供试种子总数的百分率。

†发芽势：

在某一特定时间内的发芽率。

„种子发芽三过程：

吸水膨胀、萌动、发芽

„影响种子发芽三因素：

水分、温度、空气

3.1.2.2根的种类和根系生长

根的作用：

固定植株；吸收水分、养分；生物合成；贮藏与繁殖

根的种类：

初生根、次生根、不定根

„初生根：

由种子内胚根突破种皮直接发育生长而成的根。

„次生根：

着生于主根上的侧根或基部茎节上的节根。

„不定根：

由茎、叶和较老的根上（甘薯块根）等处随时发生没有固定位置的根。

根系类型

„直根系：

由明显而发达的主根和大量侧根组成的根系。

„须根系：

没有明显主根而由大小、粗细大体相似的根

（不定根为主）组成的根系。

3.1.2.3茎的种类、形态和茎的生长

†茎的种类：

直立茎、匍匐茎、攀援茎、缠绕茎、变态茎

†分蘖节：

禾谷类作物中位于地下部或接近地面的能产生分蘖的密集的茎节。

†单双子叶植物茎伸长的差异

„双子叶作物：

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，引起茎的伸长。

生长方式为顶端生长。

„单子叶作物：

每个节间基部的居间分生组织的细胞分裂和伸长，使各个节间伸长，引起茎的伸长。

生长方式为居间生长。

3.1.2.4叶的形态与生长

†子叶：

着生于胚轴上的叶片，是胚的组成部分。

†真叶：

着生于主茎或分枝（分蘖）的节上的叶片。

„双子叶作物叶由叶片、叶柄和托叶（有些双子叶作物缺乏叶柄或叶托）三部分组成。

„单子叶作物的叶由叶片和叶鞘组成。

3.1.2.5产量器官的形成和成熟

†产量器官类型：

营养器官与生殖器官

†营养器官的形成与成熟

一般的营养器官：

与普通营养器官生长相似。

但往往具有定向积累某些物质的能力。

变态的营养器官：

顶端分生组织停止细胞分裂，薄壁细胞恢复分裂能力，使不定根或葡匐茎膨大增粗。

†生殖器官的形成与成熟

历经花芽分化、开花受精、种子果实发育三个阶段

受精卵--------胚

胚珠初生胚乳核---胚乳种子

珠皮---------种皮果实

子房壁------------------------------------------果皮

3.2作物产量及其形成

3.2.1作物产量

作物经济产量＝生物学产量×经济系数

†经济产量：

单位面积上收获的具有经济价值的主产品的数量。

†生物产量：

单位面积上作物在整个生育期所生产的有机物质的总量。

†经济系数：

由生物学产量转化为经济产量的效率系数。

经济系数＝经济产量／生物学产量

†产量构成因素：

决定作物产量高低的直接参数。

相互间存在一定的制约与补偿关系。

3.2.2作物产量的形成

3.2.2.1禾谷类作物产量的形成

†产量构成因子：

有效穗数、每穗实粒数、粒重

†有效穗数的形成：

取决于种植密度与分蘖穗数。

密度由产量目标、资源条件、品种类型决定；分蘖穗数取决于分蘖总量及分蘖成穗率，分蘖成穗率受分蘖时间、分蘖位置等影响。

分蘖期是决定穗数的关键期。

†每穗实粒数：

由分化总颖数、退化颖花数及结实率决定。

总颖数、退化颖花数主要由幼穗分化期的条件决定；结实率主要由开花授粉及灌浆结实期的条件。

孕穗期是决定每穗粒数的关键期。

†粒重：

主要决定于籽粒体积大小及内含物多少。

籽粒体积大小决定于幼穗分化期，而内含物多少主要受灌浆期光合作用能力的影响。

灌浆结实期是影响粒重的关键期。

3.2.2.2双子叶作物产量的形成

棉花：

株数、每株铃数、单铃重、（衣分）

产量构成因子

大豆、油菜：

株数、每株荚数、单荚粒数、粒重

†株数：

取决于密度；

†每株铃（荚）数：

取决于分枝数及每分枝数分化的花芽数。

分化的花芽数能否成铃（荚），取决于花芽形成时间及发育过程中因营养、激素、病虫害等原因引起的中途脱落率。

蕾花期是决定单株铃（荚）数和关键时期。

†单荚粒数：

决定于子房内的胚珠数（遗传控制）及空瘪粒率（受开花授粉期环境条件、营养状况的影响）。

开花授粉期是决定每荚粒数的关键期。

†单铃重（粒重）：

决定于结初期长度及结实期的增重速度。

结实期是决定粒重的关键期。

†衣分：

主要取决于品种。

3.3作物品质与评价标准

3.3.1作物的品质作物品质：

作物目标产品的质量。

3.3.2作物品质的评价指标

形态指标：

根据作物产品的外观形态来评价品质优劣的指标

理化指标：

根据作物产品的生理生化分析结果评价品质优劣的指标

食用品质：

指蒸煮口感和食味等的特性。

（淀粉含量、种类；面筋特性）

营养品质：

主要指蛋白质、氨基酸组成、维生素含量和微量元素含量等

工艺品质：

指影响产品质量的原材料特性

加工品质：

指不明显影响产品质量但对加工过程有影响的原材料特性

4.作物品种改良

4.1优良品种及其特点

4.1.1品种概念

†品种是符合生产需要的具有遗传稳定性和形态一致性的人类长期劳动的产物。

4.1.2优良品种的特点：

丰产性，稳定性，优质性，（早熟性），广适性

4.2品种改良的途径和方法

品种改良过程：

种质资源的发掘与利用、优良基因的重组与选择、育成品种的评价与测试

4.2.1引种

†引种是指把外地或国外的新作物、品种或品系，以及研究用的遗传材料引入当地种植。

†引种主要步骤：

引进品种；品种观测；生产推广。

4.2.2选择育种

†选择育种：

是以品种内的自然变异为材料，根据育种目标选择单株，从而获得新品种或改良原有品种的方法。

†选择育种常用的方法：

„混合选择：

将选择到的单株（单穗）混合脱粒，混合种植的方法。

常用于异花授粉作物的改良。

„单株选择（系统育种）：

将选择的单株（单穗）分别脱粒，分别种植，然后对后代株系进行比较、选择，直至选出新的品种的方法。

包括大田选株（穗）、株（穗）行试验和产量比较三个环节。

主要用于自花授粉作物。

4.2.3杂交育种

†杂交育种：

是用基因型不同的个体为亲本，通过有性杂交，经基因分离、重组创造异质后代群体，从中选择优良个体，并进一步育成新品种的方法。

†杂交育种过程：

主要包括组合配置、杂交后代处理和定型品系（种）评比三个环节。

程序上要经过七个过程：

亲本圃，选种圃（F1、F2、F3、……直至纯合度达到要求），产量比较圃（鉴定圃、预试圃、品比圃），区域试验，生产试验，生产应用。

4.2.4杂种优势利用

†杂种优势：

是指杂种一代（F1）在各方面比其双亲都要表现优越的现象。

†杂种优势的利用途径主要决定于去雄的方法。

†杂种制种法：

„人工去雄、授粉制种；（雌雄异花、花器大或繁殖系数高的作物）

„利用雄性不育系制种；

„化学杀雄制种；

„利用自交不亲和性制种；

„利用标记性状（基因）识别杂种。

4.2.5诱变育种

†诱变育种：

是利用物理和化学的方法诱变作物产生变异，然后从变异群体中选择符合育种目标的个体，进而育成新品种的方法。

„辐射育种：

利用射线诱变进行的育种为辐射育种。

„化学诱变育种：

利用化学药剂诱变进行育种的方法为化学诱变育种。

4.2.6生物技术的应用

†组织培养：

在无菌和人工控制的条件下，对植物原生质、细胞、组织和器官进行离体培养，并控制其生长发育的技术。

„主要应用：

克服远缘种、属间的有性杂交不亲和，获得细胞杂种；单元倍体育种；脱毒苗生产

†遗传工程：

对遗传物质进行直接操纵、改组、重建，实现遗传性定向改造的技术。

根据操纵水平不同，有染色体工程、基因工程等。

„基因工程：

是指在分子水平上在生物体外，用人工方法将两种生物的遗传物质重新组成一体，定向产生符合人类需要的新型生物物种、类型的技术。

„应用：

转基因作物抗病基因工程；抗虫基因工程；抗除草剂工程；改良品质基因工程。

4.3良种的繁育与推广

品种区域化鉴定：

通过品种区域试验、生产试验、栽培试验，对品种的利用价值、适用范围，对栽培条件的要求等作出全面的评价，为品种区域化布局提供依据。

†良种繁育：

指对通过审定的作物优良品种按一定程度进行繁殖，使生产的种子保持其优良种性和纯度，以满足生产用种的需要。

†良种繁育的任务：

生产优质种子，实行品种的更换和更新；防止品种混杂退化，保持良种种性。

†良种繁育的程序：

品种繁育按原原种、原种、良种三级程序进行。

†加速良种繁育的方法：

提高繁殖系数；加代繁殖。

5.作物栽培技术

5.1土壤与土壤耕作

†土壤肥力：

土壤能够同时地、不断地供应和调节作物生长发育所需的水分、养分、空气和热量等生态因子的能力。

5.1.1土壤的主要特征

土壤组成：

固相：

由土壤矿物质（总干重的95％以上）与土壤有机质（总干重的1－2％）），组成，体积占50％左右。

液相：

稀薄的水溶液

气相：

土壤质地：

土壤中各粒级土粒配合的比例。

分沙性土、壤性土和粘性土三类。

三类土壤理化性质比较：

土壤类型

粘粒

通透性

耕性

土温变化

养分状况

保畜性

适宜作物

沙土

15%

好

好

变化快、温

含量低

差

耐瘠、耐旱、

壤土

15-40%

较好

良好

较稳定

较高，转化速度较快

较好

粘土

40%

差

差

变化慢、温差小

含量多，转化速度慢

强

耐肥、耐水

5.1.2影响土壤肥力的因素

†土壤水分：

吸附水、毛管水和重力水三种类型。

†土壤养分：

†土壤空气和土壤热量：

5.1.3土壤耕作

†播前耕作：

包括基本耕作（翻耕、旋耕、深松耕、上翻下松）+辅助耕作（耙地、耢地、开沟作畦等辅助耕作）

†播后耕作管理：

镇压、中耕、培土、起垄

5.2作物需水规律与灌溉技术

5.2.1作物的需水规律

†作物需水量指标：

„蒸腾系数：

作物每形成1克干物质所消耗的水分克数。

„作物需水临界期：

一生中对水分最敏感的时期，此期缺水对作物的生长和产量影响很大。

5.2.2灌溉技术

灌溉方法：

地面灌、地下灌、喷灌、滴灌

5.3作物需肥规律与施肥技术

5.3.1作物的需肥规律

†作物营养临界期：

一生中对养分最敏感的时期，此期缺乏养分对作物的生长和产量影响很大。

†作物营养最大效率期：

养分需求量与吸收速度很大，施肥作用最明显，效果最好的时期。

5.3.2施肥技术

†肥料种类：

有机肥、化学肥料、微生物肥料

†施肥量：

依赖于目标产量、单位产量的养分吸收量、土壤养分供应量、肥料中有效养分含量、当季肥料利用率。

†施肥时期：

基肥、种肥和蘸秧肥、追肥

†施肥方法：

全层深施、集中施肥、表层施肥、根外追肥

5.4病虫草害及其防治技术

5.4.1农作物的病虫草害

5.4.2病虫草害的传播媒介

†病虫害传播媒介：

被害植株、种子、土壤、有机肥、杂草

†杂草传播媒介：

„种子繁殖杂草：

风力、水流、调种、引种、施用未腐熟有机肥、播种混有杂草的种子。

„营养器官繁殖的杂草：

地下根茎的延伸

5.4.3病虫草害的防治原则和方法

†原则：

预防为主，综合防治

†预防措施：

植物检疫、预测预报、播前预防

†综合防治方法：

农业防治、生物防治、化学防治

5.5作物收获与贮藏

†收获方法：

刈割法、摘取法、挖掘法

†产后处理：

种子干燥、薯类保鲜、初加工薯类保鲜应注意的环节：

一是收运过程尽量避免损伤；二是入窖前严格选择，剔除病虫伤薯块；三是加强贮藏期间的管理，特别注意调节温度（9~16℃）、湿度（85%~95%）和空气（通气良好）。

†种子贮藏：

„种子寿命：

种子从生理成熟到生命力丧失的生活期限。

„影响种子寿命的因素：

遗传控制；成熟度；饱满度；机械损伤程度；温度与湿度

6.作物种植制度

6.1种植制度的概念与类型

6.1.1种植制度的概念与意义种植制度：

是指一个地区或生产单位的作物布局和种植方式的总称。

合理的种植制度，是指当地生产条件下相对较优的农作物种植方案，它应该是：

„能合理利用当地自然资源与社会经济资源；

„能持续增产稳产并提高经济效益；

„能培肥地力，保护资源，维持农田生态平衡；

„能协调国家、地方和农户间对农产品的需求关系；

„能促进畜牧业以及林、渔、副业等汪的全面发展；

„能协调种植业内部各种作物的关系。

6.1.2种植制度的类型

按作物构成分：

按降水和灌溉程度分：

按农田利用程度分：

撂荒制、休闲制、连年种植制、多熟制

6.1.3我国种植制度的特点

（1）复种指数高，是世界上复种面积最多的国家；

（2）作物组成中以粮食作物为主，经济作物次之，饲料作物、多年生牧草所占比例极低；

（3）种植方式多种多样，单作与间套作、轮作与连作均有分布，连作换茬较灵活

6.2作物布局

6.2.1作物布局的概念和意义作物布局是指一个地区或生产单位的作物种植计划，即安排作物种植的种类、面积、比例和配置地点的一种作物生产部署。

6.2.2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（自给性需求与市场需求）

„社会发展水平

6.2.3作物布局的步骤与内容

„明确对产品的需求

„查明作物生产的环境条件

„选择适宜的作物种类和品种

„作物配置的确定

6.3种植方式

6.3.1复种

†复种：

在同一块田地上一年内接连种植两季或两季以上作物的种植方式。

†复种指数：

全年作物收获总面积／耕地面积×100

†复种增产原因：

增加了作物有效播种面积、缓和作物之间争地矛盾、有利于稳产（前后茬产量互补）

†复种条件：

热量条件、水分条件、肥力条件、劳畜力、机械化条件

†提高复种指数的技术：

培育早熟品种、开发填闲作物；改直播为育苗移栽；运用套作技术；缩短农耗期；发展作物晚播、早熟技术

6.3.2间套作