作物学概述.docx

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作物学概述

第一章作物学概述

一、作物学

研究粮、棉、油等各类大田作物生产管理和遗传改良的科学理论和技术体系。

二、作物生产的特点

1.严格的地域性

2.明显的季节性

3.生长的规律性

4.技术的实用性

5.生产的连续性

6.系统的复杂性

三、粮食安全的技术途径

农业生产的发展依赖于完善农业政策、加大农业投入和发展农业科技三条主线。

我国解决粮食危机的主要途径具体有以下几个方面。

1、保护和合理利用农业资源

2、提高单位面积产量

3、改善作物品质

4、强化产后加工与利用

5、调整粮食发展战略

6、开发新的食物源

7、立足自给，适当进口

第二章作物的分类、起源与分布

一、作物的概念

作物指由野生植物经人类不断选择、驯化、利用、演化而来的具有经济价值的栽培植物。

也可经人工合成（应用生物技术合成新物种）

二、分类

（一）根据作物用途和植物学系统相结合分类

1、粮食作物（foodcrops）

（1）禾谷类作物（cerealcrops）

（2）豆类作物（legumecrops）或称菽谷类作物

（3）薯类作物（tuberouscrops）或称为根茎类作物

2、经济作物（economiccrops）或称工业原料作物

（1）纤维作物（fibrecrops）

（2）油料作物（oilcrops）

（3）糖料作物（sugarcrops）

（4）嗜好类作物（stimulantcrops）

3、饲料及绿肥作物（forageandgreenmanurecrops）

4、药用作物（medicinalcrops）

第三章作物品种选育与良种繁殖

第一节作物品种及种质资源

一、品种的概念

指经过人工选育或者发现并经过改良、形态特征和生物学特性一致、遗传性状相对稳定的植物群体。

二、种质资源

选育新品种的基础材料。

包括各种植物的栽培种、野生种的繁殖材料以及利用上述繁殖材料人工创造的各种植物的遗传材料。

品种、类型、近缘种和野生种的植株、种子、无性繁殖器官、花粉甚至单个细胞。

只要具有种质并能繁殖的生物体，都能归入种质资源之内。

三、遗传、变异和选择

遗传（heredity）指生物的亲代和子代的相似现象。

变异（variation）指生物不同个体间性状的差异。

选择（selection）指改变不同个体的生存机会或留下后代的机会。

四、主要遗传学名词

（1）基因（gene）基因是特定的DNA功能片断，携带有特定的遗传信息，是遗传和变异的基本单位。

（2）相对性状相对性状（comparativetraits）指同一性状上差别明显的相对差异。

（3）等位基因控制相对性状的基因互为等位基因（allele），等位基因位于同一个基因位点（locus）上。

（4）显性和隐性具有相对性状的两个纯合亲本杂交，F1代个体表现的性状为显性（dominance），不表现的性状为隐性（recessive）。

控制显性性状的是显性基因，控制隐性性状的是隐性基因。

（5）基因型和表现型个体的遗传组成为基因型（genotype），个体的表现特征为表现型（phenotype）。

表现型是基因型和环境共同作用的结果。

（6）群体群体（population）是具有一定亲缘关系、享有共同的基因库（genepool）的生物个体的集合。

第二节作物的育种方法

一、引种

指通过搜集、引进种质资源，在人类的选择培育下，使野生植物成为栽培植物，使外地或外国的作物品种成为本地的作物品种的措施和过程。

（适应过程）

二、选择育种（系统育种）

三、杂交育种

1、杂交育种的概念

通过不同亲本间的杂交，在后代中创造变异并从中选育新品种的方法

2、亲本选配原则

1）杂交的双亲必须具有较多的优点、较少的缺点，而且其优缺点尽可能达到互补

2）亲本之一最好为当地优良品种

3）杂交亲本在生态型和系统来源上应有所不同

4）杂交亲本应具有较好的配合力

四、杂种优势利用

1、概念

杂种优势是指两个性状不同的亲本杂交产生的杂种F1，表现出的某些性状或综合性状超过其亲本品种的现象。

1）生活力：

表现出苗势旺，植株生长势强，营养体增加，绿期长；

2）产量：

表现出结实器官增大，结实性增强，果实与籽粒产量提高。

3）品质性状：

表现出某些有效成分含量提高、熟期一致、产品外观品质和整齐度提高。

4）生理功能：

表现出适应性增强，抗病虫性增强，对不良环境条件耐性增强合能力提高。

2、亲本选配原则

1）配合力高

2）亲缘关系较远

3）性状良好且互补

4）亲本自身产量高，且双亲花期相遇

3、杂种优势利用的途径

1）人工去雄杂交制种。

采用人工去雄、授粉的方法生产大量杂交种子。

雌雄同株异花的作物如玉米；花器较大的作物如棉花、瓜类；种子繁殖系数大而用种量少的作物如烟草、番茄等。

2）化学杀雄。

选用一些内吸性的化学药剂，在花粉发育前的适当时期，用适当浓度的溶液喷洒植株，可以抑制花粉的正常发育过程，使花粉败育，达到杀雄的目的。

3）利用自交不亲和性。

同一植株上机能正常的雌、雄两性器官和配子，因受自交不亲和基因的控制，不能进行正常交配的特性，称为自交不亲和性。

自交不亲和性广泛存在于十字花科、禾本科、豆科、茄科等许多植物，而在十字花科中自交不亲和性尤为普遍，且已获得成功。

4）利用雄性不育性。

雄性不育性一般分为细胞质不育（质不育）和细胞核不育（核不育）。

第四章作物生长发育与产量形成

第一节作物的发育特性与生育期

一、作物生长、发育的概念

1.生长：

作物在数量上的不可逆增长叫生长（growth），包括体积增加、重量和数量增加，是量变过程。

2.发育：

在生长的基础上，作物体内发生的一系列质的变化（development）。

3.二者的关系

作物生长和发育是交织在一起进行的。

没有生长便没有发育，没有发育也不会有进一步的生长，生长与发育是交替推进的。

1）生长是发育的基础：

停止生长的细胞就不能完成发育，没有足够大小的营养体就不能正常的繁殖后代。

2）发育又促进了新器官的生长：

作物经过内部质变后形成了具备不同生理特性的新器官，继而促进了进一步的生长。

3）生长快而发育慢：

有时营养生长过旺的作物往往影响开花结实，如“贪青”。

4）生长受到抑制时，发育却加速进行。

如在营养条件不良条件下，作物提早开花结实。

二、作物的生育期和生育时期

1.生育期：

作物出苗到成熟期间的总天数，即作物的一生，称为全生育期（播种—收获）。

2.生育时期：

在作物的一生中，根据作物外部形态上呈现的显著变化，将作物一生分为若干阶段，每一个阶段为一个生育时期。

三、作物的生长中心

1.概念

作物的生长中心是指生长势较强、生长绝对量和相对量较大的器官。

生长中心为全株有机养分输入中心和养分分配中心。

2.生长中心与C、N代谢

作物的各个生育时期均有生长中心，且生长中心与体内生理代谢及有机养分分配存在着密切关系。

作物有机营养主要为碳（C）、氮（N）素营养，器官生长及生长中心转移与体内氮、碳代谢盛衰及C/N比关系密切，通过外界条件的改变可改变C、N代谢关系，改变器官生长和生长中心的转移。

1）生育前期：

以N素代谢占优势阶段，需要充足的氮营养，促进蛋白质合成，C/N比小，生长中心为叶、根。

旺盛的氮代谢促进壮苗早发，搭好丰产架子。

氮代谢不活跃会使发根、长叶缓慢，甚至组织老化形成老苗、僵苗。

丰产难实现

2）生育中期：

C、N代谢并重（旺）阶段。

生殖器官分化至开花期。

C、N营养代谢平衡，由氮代谢占优势向C代谢转变，也是作物生长最旺盛、速度最快的时期。

N素代谢过旺，而C素代谢较弱则会导致叶片徒长，茎杆软弱，使棉花、大豆等作物的蕾、荚脱落增多，产品器官的形成与成熟进程受到阻碍。

N代谢弱，生长受阻，减产。

3）生育后期：

C素代谢占优势的阶段。

从N素代谢占优势转为C素代谢占优势，且在碳水化合物中，贮藏态的淀粉、纤维素、半纤维素和木质素等大量积累，全株C/N比达最大值，导致茎叶生长衰枯，而籽实或地下贮藏器官积累大量有机物而充分成熟。

N素代谢过旺，便会发生贪青迟熟，使谷类作物的空秕粒增多，也使块根块茎作物茎叶继续旺盛生长而消耗大量养分，阻碍薯块的正常膨大。

N代谢弱，易导致早衰

第二节作物器官建成

一、种子概念

农业生产：

即凡在农业生产上可利用作为播种材料的任何器官或营养体的部分

植物学：

仅指种子植物由胚珠发育而成的繁殖器官，一般经过有性过程。

农业生产上的种子包括植物学上的三类器官:

①由胚珠发育而成的种子，如豆类、麻类、棉花、油菜、花生的种子；

②由子房发育而成的果实，如禾谷类作物稻、麦、玉米、高粱、谷子、糜子等的颖果及油料作物向日葵的瘦果；

③用作无性繁殖材料的根、茎等营养器官，如甘薯的块根，马铃薯的块茎和甘蔗的茎节等。

二、叶的生长特征

1.出叶速度指作物主茎发生新叶的速度，常用主茎发生一片新叶所需的天数或生长度日（有效积温，GDD）来表达。

2.叶片数目每种作物的主茎叶片数

3.功能期禾本科作物叶片从露尖到定长为成长期（伸展期），自定长至二分之一叶片发黄为功能期。

双子叶作物主茎叶片功能期则自叶片平展开始至全叶二分之一以上变黄为止。

4.叶面积指数（LAI）单位土地面积上所有叶面积（单面）的总和，

三、作物群体的源库流

1、概念

源：

就是指光合产物供给源或代谢源，是制造和提供养料的器官。

主要指作物茎、叶为主体的全部营养器官。

库：

指光合产物贮藏库或代谢库，也就是接纳或最后贮藏养料的器官。

籽粒、花果、幼叶、根系等。

作物接纳养料的库可以不止一个，可区分为主库与次库。

流：

则是指控制养料运输的器官，输导系统。

作物产量形成是源库流综合作用的结果，源强、库大、流畅是高产的基础。

第三节、作物产量的形成

一、生物产量与经济产量

1.生物产量是指作物在生育过程中生产和积累的有机物质的总量，即整个植株（一般不包括根系）总干物质的收获量。

2.经济产量是指栽培目的所需要的产品的收获量。

3.经济系数指生物产量转化为经济产量的效率（或收获指数HI），收获指数=经济产量/生物产量

第五章作物与生态环境

第一节、作物的生态因子

一、作物的生态因子（ecologicalfactor）分类

1.气候因子包括光照、温度、水分、空气等

2.土壤因子它包括土壤的物理性质、化学性质、土壤肥力、土壤生物等。

土壤的物理性质又因土壤水分、土壤空气和土壤结构而异。

土壤的化学性质则可细分为土壤酸碱度、土壤有机质等。

3.生物因子病虫草害。

4.地形因子地形因子是间接因子，其本身对作物没有直接影响，但它通过影响气候和土壤，从而影响作物。

地形因子又可分为高原、山地、平原、低地以及坡度的大小和坡向等。

5.人为因子人为因子是一类特殊的因子，人类栽培农作物是有意识有目的的，它具有无限的支配能力。

人类栽培农作物所采取的各种农业技术措施都属于人为因子的范畴。

二、作物的生态适应性

1.作物的生态适应性（ecologicaladaptation）：

指作物对环境的要求与实际环境的吻合程度，也就是作物生长发育和产量形成的节律与环境节律的吻合程度。

2.生态型（ecotype）：

同一种生物（包括作物）的不同个体群，长期生活在不同的生态环境或人工培育条件下，发生趋异适应，经自然和人工选择分化形成了生态、形态和生理特性不同的基因型类群。

作物的生态型包括：

A气候生态型：

依据作物对光周期、气温和降雨等气候因子的不同适应而形成的。

春性小麦与冬性小麦，早稻、中稻与晚稻对日照长短和温度高低反映不同。

B土壤生态型：

是在不同土壤水分、温度和肥力等土壤条件下形成的不同生态类型。

水稻与旱稻。

C生物生态型：

是在