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（food crops）

（1） 禾谷类作物（cereal crops）

（2）豆类作物（legume crops）或称菽谷类作物

（3）薯类作物（tuberous crops）或称为根茎类作物

2、经济作物（economic crops）或称工业原料作物

（1）纤维作物（fibre crops）

（2）油料作物（oil crops）

（3）糖料作物（sugar crops）

（4）嗜好类作物（stimulant crops）

3、饲料及绿肥作物（forage and green manure crops）

4、药用作物（medicinal crops）

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（comparative traits）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（gene pool）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(ecological factor) 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(ecological adaptation)：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：是在不同生物条件下分化形成的不同生态类型。抗病品种与感病品种

3. 生活型（life form）：不同种的生物（作物）长期生活在相同的自然和人工培育环境条件下，会发生趋同适应，在自然和人工选择条件下，形成具有类似形态、生理和生态特性的生物（作物）类群。生活型分类是在种以上的分类，这种分类方法在作物学中经常使用。如喜温作物－耐寒作物，长日作物－短日作物

第二节，作物与光照

一、概念

1)光补偿点:叶片光合速率与呼吸速率相等，净光合速率为零时的光强。

2)光饱和点:开始达到光合速率最大值时的光强。在某一光强时，光合速率就不再随光强而增加，呈现光饱和现象。

二、光周期现象

光周期(photoperiod)： 一昼夜间的光暗交替。

光周期现象：作物在发育的某一阶段，要求一定长短的昼夜交替，才能开花，这种现象叫作物的光周期现象。

三、光周期理论在生产中的应用

（1）引种

引种前首先要了解这种作物、品种开花对光周期的要求，同时要了解这个品种原育成地区的生态条件。一般在同纬度地区，只要肥水条件相似，引种容易成功。

短日作物（水稻、大豆、玉米、烟草、黄麻）

从北方（长日、低温）引种到南方（短日、高温），营养生长期缩短，提前开花。可适当引进生育期长的品种。从南方向北方引种时，由于日照变长，开花会相应延迟，生育期会拉长。要选择生育期短的品种。

长日作物（麦类）

从北方（长日、低温）引种到南方（短日、高温），营养生长期变长，延迟开花。可引进生育期短的品种。从南方向北方引种时，由于日照变长，开花会相应提前，生育期会缩短。要选择生育期长的品种。

(2) 育种 控制温度和光照可以提早或延迟作物的开花期，使原来开花期相差很久的两个亲本花期相遇，互相杂交。我国北方红薯不能开花结实，为进行杂交育种，可以进行短日照处理，人为缩短光照时间，使其正常开花结实。

南繁北育：短日作物如水稻、玉米可到海南岛；长日作物如小麦，夏季在黑龙江、冬季在云南满足其对光、温的要求，一年内可繁殖2～3代，加速育种进程。

(3) 控制花期 在花卉栽培中，已广泛应用人工控制光周期的办法，提前或推迟花卉植物的开花期。如短日植物菊花。

(4) 调节营养生长和生殖生长 以营养器官为主要收获物的作物，适当推迟开花能够提高产品的产量和品质。例如“南麻北种”就是把我国华南生产的大麻、黄麻及红麻在北方种植，不仅提高了产量，麻纤维的质量也相应提高。此外，利用暗期的光间断处理，可以抑制甘蔗开花，从而 提高产量。

第三节 作物与温度

一、三基点温度 （温度的三基点）

在作物的生长、发育过程中，每一生理过程都有其相应的最适、最低和最高温度，这被称为三基点温度。

二、积温

1、概念

积温：是指某一生育时期或某一时段内，逐日平均气温累积之和。分为活动积温和有效积温。

生物学零度：作物不同发育时期有效生长的温度下限为生物学下限温度

活动温度：在某一发育时期或全生育期中高于或等于生物学零度的温度

有效温度：活动温度与生物学零度之差为有效温度。

如：冬小麦幼苗期生物学零度为3.0℃ ，某天的平均温度为8.5℃ ；

所以8.5为活动温度，而8.5-3.0=5.5 ℃为有效温度

活动积温：它是将活动温度逐日累加起来。

生物学零度一般指作物三基点温度的最低温度，在生产实践中常把喜温作物的生物学零度定为10℃，耐寒作物定为0℃。

2、积温在农业生产上的应用

（1）估计作物的生育速度和各生育期到来的时间，并可确定作物安全播种期。

（2）预测一个地区某年产量，确定是属于丰收年还是歉收年。

（3）一个地区的积温代表了此地区的热量资源，为正确制定农业区划，合理安排作物，确定种植制度提供了依据。如≥10℃的积温在3600℃以下的地区只适于一年一熟，3600～5000℃可以一年两熟，5000℃以上可以一年三熟

三、温度逆境（低温或高温）对作物的危害及防御措施

1. 低温对作物的危害

（1）冷害或寒害：作物在零度以上低温受到损伤或死亡的现象。主要是喜温植物

水分平衡失调：根系吸水、蒸腾降低（低温、昼夜温差大、土壤干燥），出现芽枯、顶枯、或茎枯等伤害，导致死亡。

蛋白质合成受阻：破坏酶促反映的平衡，蛋白质分解大于合成

碳水化合物减少：呼吸作用加强、碳水化合物分解大于合成

代谢紊乱：原生质变性、透性增加、氧化磷酸化解偶联、能量损失加剧，

（2）冻害：当温度下降到冰点以下，作物组织内部发生冰冻而引起的伤害或死亡。

原生质失水危害：当温度降至冰点以下时，就会在细胞间隙结冰，从而使原生质和液泡中的水被吸出，原生质失水而受害。温度愈低，原生质中转变为冰的水愈多，原生质本身也就愈干燥，凝固的可能性也愈大。作物冻害是由于温度的降低超过了原生质所能忍耐的干燥限度

冰融速度：

蛋白质沉淀

原生质的机械损伤：在结冰时，冰晶对原生质也有压缩的机械伤害；当冰对脱水的原生质体发生机械穿刺时，原生质体的表面发生局部崩裂；快速解冻引起细胞壁和原生质吸水速度不一，原生质受细胞壁撕裂死亡；强降温引起细胞内结冰。

2. 高温对作物的危害

（1）高温对作物的伤害，可以分为间接伤害和直接伤害。

间接伤害

蛋白质的合成受阻：

有毒物质的生成：NH4

饥饿：碳水化合物分解加快

高温引起的旱害：蒸腾加剧

直接伤害

蛋白质变性：高温使蛋白质分子的空间结构破坏，首先是2级和3级结构中起重要作用的氢键因高温而断裂。其次有些疏水键的键能减弱，蛋白质分子展开，空间结构受到破坏，失去原有的生物学特性。

脂溶：高温裂解生物膜脂类和蛋白质之间的疏水键，破坏生物膜；线粒体和叶绿体正常结构发生显著破坏

第四节 作物与水分

一、 作物对水分的需求特点

1、生理需水：作物直接用于植株正常生理活动和保持体内水分平衡所需的水分。

2、生态需水：利用水作为生态因子，造成一个适于作物生长发育的良好环境所需要的水分。（水稻）

增加大气湿度，改善土壤及土壤表面大气的温度，提高肥料效率等。

二、作物的需水量

作物的需水量通常用蒸腾系数表示。蒸腾系数是指作物每形成1g干物质所消耗的水分的克数。

三、干旱对作物的影响和作物的抗旱性

干旱是一种严重缺水现象，干旱可分为土壤干旱和大气干旱两种。

大气干旱的特征是温度高而空气的相对湿度低(10%～20%)，它使作物的蒸腾大于水分的吸收，从而破坏了作物的水分平衡。

土壤干旱是指土壤中缺乏作物能吸收的水分，此时作物生长困难甚至停止，受害程度比大气干旱严重。大气干旱如果长期存在，便会引起土壤干旱。

1、旱害对作物的影响

1）降低作物的各种生理过程：气孔关闭，蒸腾降低，一定程度上暂时延缓干旱的危害；长时间导致植株体温升高，原生质凝聚变性死亡。无效呼吸增强，光合减弱，物质合成减少；酶促反应协调破坏

2）引起作物体内各部分水分的重新分配

3)水分不足影响作物产品的品质

三、水涝对作物的危害

主要是缺氧。缺氧对作物形态与生长造成损害：植株生长矮小，抑制种子萌发，叶片黄化，根尖变黑。水稻根细胞缺氧时线粒体发育不良。缺氧对代谢造成损害：抑制光合，限制有氧呼吸。

水涝造成营养失调：降低根对离子吸收活性。产生大量还原性物质，H2S、Fe2＋、Mn2+以及有机酸（如丁酸）

水涝影响品质：烟叶中尼古丁和柠檬酸含量下降。

第五节　作物与空气

一、田间CO2浓度的变化和作物群体内CO2平衡

（1）CO2浓度的时间变化

午夜与凌晨，高：中午，低

（2）CO2浓度的空间变化

作物群体内部，近地面，CO2浓度高；中上部，CO2浓度较小。

主要原因是CO2来源差异。群体上部空间，空气流动性强。群体下部主要由土壤表面枯枝落叶的分解、土壤中活着的根和微生物呼吸、已死的根和有机质腐烂等所释放出来的CO2。群体下部供应的CO2约占供应总量的20%

在群体中上部光照强而CO2供应不足，在下部光照弱而CO2充足，光照和CO2的不协调性限制产量提高。因此，高产栽培中注意塑造合理群体结构，保证通风透光。

第六节 作物与营养

一、几个概念

1、营养临界期。作物在生长发育过程中，有一个时期对某种元素的要求绝对量虽不多但很迫切，如缺乏该营养元素，生长发育就会受到很大的影响，以后很难纠正或弥补损失，这个时期叫做营养临界期。

2、营养最大效率期。在作物一生中，对养分需求量和吸收速度都很大的时期。这时的施肥作用最明显，增产效果也往往最好。这一时期称为作物营养的最大效率期。作物营养最大效率期往往都在作物生长最旺盛的中期

第七节　作物与土壤

一、土壤肥力：土壤肥力，是指土壤不断提供满足作物扎根条件及对水、肥、气、热的需求的能力。

自然肥力：土壤形成过程中所具有的肥力

人工肥力：在自然肥力的基础上经过土壤耕作、熟化、开发、改造而形成的和产生的肥力。

二、 土壤水分利用

土壤含水量：土壤水分占干土重的百分比

田间持水量：土壤能保持最大数量毛管悬着水的含水量（上限）

凋萎系数：作物表现萎蔫时的土壤含水量（下限）

墒情：土壤含水量及土壤水分的可利用性

三、土壤有机质的作用

土壤有机物质经过腐烂分解，转化成为黑褐色较难分解的凝胶物质，为腐殖质。保肥保水能力强。

腐殖质含有较多的养分，在一定条件下能缓慢分解，是作物营养物质的贮存库，如土壤态机态氮、磷在一定的耕作栽培条件下，经土壤微生物的矿化作用，可以转化为无机态供作物吸收。

腐殖质分解后放出的CO2，能补充地面大气中CO2的浓度，以促进作物的光合作用。

腐殖质还是异养微生物的重要养料和能源，能活化土壤微生物，土壤微生物的旺盛活动对干作物营养是十分重要的。

有的腐殖质如胡敏酸还是一种植物生长刺激物质，可促进种子发芽、根系生长，也可促进作物对矿质养料的吸收和增收和增强作物的代谢活动。

土壤有机质还能改善土壤的理化性质，对于土壤团粒结构的形成和土壤保水、供水、通气、稳温也有重要作用。

第六章 作物生产技术

第一节 土壤耕作技术

一、 少免耕

1、概念

2、优缺点

优点:

●覆盖减轻水蚀、风蚀，减少了水分蒸发，保持土壤水分

●有利于有益微生物群落繁殖，增加表土层中有机质

●节约机械投资、燃料和动力，降低生产成本

●减少农耗时间，不误农时，适时播种，扩大复种面积，提高复种指数

缺点：

●覆盖导致地温下降，杂草、虫害增多，需增加除草剂农药支出

●影响底肥、化肥、残茬的翻埋，肥料利用率低，氮素损失加重。

●长期使用少免耕土壤有变紧实的趋势，土壤表层养分富化而下层养分贫化，不利作物生长发育，出现早发早衰的现象，需要进一步研究解决。

第二节播种技术

一、播种期的确定

适期播种保证作物发芽所需的各种条件，并且能使作物各生育时间处于最佳的生育环境，避开低温、阴雨、干旱、霜冻和病虫害等不利因素，达到生育良好、稳产高产。

播种期的确定，根据品种特性、种植制度、气候条件、病虫害发生情况、种植方式、市场因素等综合考虑，合理安排，不违农时。

(1) 品种特性 （温光反应特性）

(2) 种植制度

播期安排的一般原则：根据前作收获期决定后作移栽期（播期）；根据移栽期和后作适宜苗龄决定适宜的播种期，做到播期、苗龄、移栽期三对口。播种过早过迟都难以达到壮苗标准，影响产量。过迟播种，延迟成熟，影响下一季作物，造成一季被动，季季被动的局面。

(3) 气候条件 温度、日照、降水等要素及灾害性天气

气温和土温是影响播种期的主要因素。通常以当地气温或土温能满足作物发芽要求时，作为最早播种期。

如水稻以日平均气温稳定通过10℃和12℃的日期，作为粳稻和籼稻的播种期，玉米以10cm土温稳定在10～12℃为适宜播种期，棉花在日平均气温稳定在14℃时即可开始播种。

春季作物如果播种过早，易受低温或晚霜危害，不易全苗；播种过迟，气温较高，生长发育加速，营养体生长不足或延误最佳生长季节，不易高产。

决定播种期还应考虑作物的温度敏感期，如水稻抽穗期对温度反应敏感，35℃以上和20℃以下都会导致空壳率增加；棉花吐絮期遇连阴雨，棉铃迟熟，僵黄花增多，纤维品质下降；

小麦、油菜以越冬前形成壮苗为决定播种期原则，过早、过迟播种均不利安全越冬，影响来春早发。

不利气候因素如高温、霜冻、干旱、台风等灾害性天气，也是确定播期的重要依据。栽培技术的改进，如利用温床育苗、地膜覆盖等技术措施，可提高土壤温度，使作物提早播种。

（4）土壤水分状况

土壤过湿，影响整地播种质量，应适当推迟播种，避免烂耕烂种；如已过适期播种范围，应抢早播种，争取季节，播后加强管理，加以弥补。北方干旱缺乏灌溉条件的地区，抢墒适时早播，以免土壤失墒影响出苗。

(5) 病虫害

二、播种量的确定方法

确定播种量，先要确定目标产量，根据要达到的目标产量，通过田间试验或根据经验确定适宜的基本苗数，再根据种子质量和田间出苗率等计算播种量。计算公式如下：

播种量(kg/亩) =（千粒重（g）×基本苗数）/发芽率×种子净度×出苗率×106

第三节 育苗移栽技术

一、 育苗移栽的作用

1. 育苗移栽能缓和季节矛盾，充分利用土地、光、温等自然资源

2. 延长作物生育期，增加复种指数，促进当季增产及全年增产

3. 苗床面积小，便于集中精细管理，有利于培育壮苗；

4. 减少种子、水、肥料、农药等用量,节约成本；

5. 育苗可按预期的规格移栽，可以保证大田适宜的密度。

二、育苗移栽的缺点

育苗移栽根系受到损伤，特别是直根系作物，主根损伤，入土较浅，不利于吸收土壤深层养分和水分，抗旱、抗倒伏能力较差，移栽时费工较多。

第五节 施肥技术

一、施肥原则

1. 用养结合原则：有机、无机肥结合，培肥地力。

2. 需要原则：作物对营养吸收的选择性与阶段性，要考虑作物和土壤；作物营养临界期与最大效率期。

3. 经济原则：根据养分的报酬递减率、最小养分律合理施肥，提高肥料利用率。

二、影响肥效的因素

施肥时考虑到气候因素、土壤条件、作物的营养特性以及肥料的配合、性质和施肥方法等的影响，做到合理施肥。

1、气候因素 （温度、光照、水分）

(1) 温度 温度升高能促进肥料的分解、加快作物代谢过程，增加作物的呼吸作用，提高作物根系对养分的吸收。温度下降，作物呼吸作用减弱，水分和养分吸收减少。

(2) 光照 光照强弱直接影响光合作用，进而影响呼吸和根系活动，从而影响作物对养分的吸收；光照不足作物蒸腾减弱，养分吸收也随之减少。光照不足影响最大的是氮，其次是磷、钾，对钙、镁的影响较小。

(3) 水分 溶液状态下的养分才能在土壤中移动和被作物吸收。水分还关系到土壤微生物活动和有机物的矿化等。干旱、雨水过多均对作物养分吸收不利，使肥效下降。

2、土壤条件

(1) 土壤pH值 直接影响土壤养分的有效性和作物根系生长发育，影响作物根系对养分的吸收。大多数作物适宜于中性或弱酸性土壤，过酸过碱的土壤肥料利用率低。

(2) 土壤供肥、保肥性能 除黑土和暗栗钙土含氮较多外，其它多数土壤都不同程度缺氮；除东北黑土和四川紫色土含磷较高外，多数土壤缺磷；除黄、红壤显著缺钾外，其它土壤只有局部地区有缺钾现象。

沙土保肥性差，施肥应少量多次，增施有机肥，改善土壤理化性质，增加保肥性；粘土保肥性好，每次施肥量可适量增加，次数可相应减少。

(3) 土壤有害物质 如水田硫化氢、有机酸、盐分、重金属等都会毒害根系，影响对养分的吸收，除采取改良措施外，应补给有机肥料和磷、钾肥，以缓解毒害和增加养分吸收

3、作物的营养特性

（1）养分吸收选择性。谷类作物需要较多的氮、磷营养，糖料作物和薯类作物需要较多的磷、钾营养；豆科作物因与根瘤菌共生，不需大量施用氮肥。

（2）阶段性。作物不同生育时期所需营养元素的种类、数量、比例都是不一样的。一般生长前期吸收营养的数量、强度均较低，但存在营养临界期。营养最大效率期是作物生长的旺盛期，生长量大，需养分多。

（3）连续性：在施肥实践中，应施足基肥、重视种肥和适时追肥，才能为作物丰产创造良好的营养条件。

三、施肥量的确定

目标产量施肥法：根据单产水平对养分的需要量、土壤养分的供给量、所施肥料的养分含量及其利用率等因素进行估测。

肥料需要量(kg/hm2) =（一季作物总吸收量-土壤养分供应量）/（肥料中该养分含量×肥料利用率）

一季作物的总吸收量=目标产量×每kg产量养分需要量

核心是根据土壤、作物状况，产前定肥、定量。测土配方施肥技术中，施肥量的计算主要采用养分平衡原理，由目标产量、单位产量需肥量、土壤供肥量、肥料利用率、肥料中有效养分含量5大参数构成的平衡法计算施肥量。

第七章 种植制度

第一节 种植制度与作物布局

一、种植制度的概念

种植制度（cropping system）指一个地区或生产单位的作物组成、配置、熟制与种植方式的综合

二、作物布局

作物布局（crop composition and distribution）是指一个地区或生产单位作物组成与配置的总称。作物组成：作物种类、品种、面积与比例等；配置是指作物在区域或田地上的分布。

第二节 复种与间套作

一、复种及其有关概念

（1）复种（sequential cropping）：是指在同一年内于同一块田地上收获两季或多季作物的种植方式。复种方法有多种，在上茬作物收获后，直接播种下茬作物－接茬种植；在上茬作物收获前，将下茬作物套种在其株、行间（套作）－套种；用移栽、上茬再生作物等方法实现复种－移栽

复种指数：全年总收获面积占耕地面积的百分比。

作物总收获面积包括绿肥、青饲料作物的收获面积在内。根据上式，也可计算粮田的复种指数以及其他类型耕地的复种指数等。国际上通用的种植指数其含义与复种指数相同。套作是复种的一种方式，计入复种指数，而间作、混作则不计。

二、间、套作

1．间、套作的概念

（2）间作。指在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。

间作时，不论间作的作物有几种，皆不增计复种面积。间作的作物播种期、收获期相同或不同，但作物共生期长，其中至少有一种作物的共生期超过其全生育期的一半。

（2）套作。指在前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物的种植方式，也称为套种、串种。

套作和间作都有作物共生期，所不同的是，套作共生期短，每种作物的共生期都不超过其全生育期的一半

第三节 轮作和连作

一、概念

轮作是在同一田地上不同年度间按照一定的顺序轮换种植不同作物或采取不同的复种形式的种植方式。

连作是在同一田地上连年种植相同作物或采取相同的复种方式的种植方式。而在同一田地上采用同一种复种方式连年种植的称为复种连作。

二、轮作的作用

(1) 减轻农作物的病虫草害

(2) 协调、改善和合理利用茬口。不同的作物需要水分的数量、时期和能力也不相同，各种作物根系深度和发育程度不同。轮作可以均衡地利用土壤养分水分。轮作改善土壤理化性状，调节土壤肥力，还具有调节改善耕层物理状况的作用。

(3) 合理利用农业资源，经济有效地提高作物产量

三、连作的危害

作物连作受害的原因有生物的、化学的、物理的三个方面。

(1) 生物因素。生物学连作障碍主要是伴生性和寄生性杂草危害加重、某些专一性病虫害蔓延加剧以及土壤微生物种群、土壤酶活性的变化等。

农田杂草危害作物主要是与作物争夺养分、水分，争夺空间，恶化生态环境，与作物共生期间更为突出。作物连作使伴生性和寄生性杂草对作物的危害累加效应突出，产量锐减，品质下降。

病虫害的蔓延加剧是连作减产的另一个生物因素。小麦根腐病、玉米黑粉病、西瓜枯萎病等，在连作情况下都将显著加重，使作物严重减产。长期连作下土壤微生物的种群数量和土壤酶活性的强烈变化所引起的。

(2) 化学原因。指连作造成土壤化学性质发生改变而对作物生长不利，主要是营养物质的偏耗和有毒物质的积累。

(3) 物理因素。某些作物连作或复种连作，会导致土壤物理性状显著恶化，不利于同种作物的继续生长。如南方在长期推行双季连作稻的情况下，因为土壤淹水时间长，加上年年水耕，土壤大孔隙显著减少，容重增加，通气不良，土壤次生潜育化明显，严重影响了连作稻的正常生长

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