第一章绪论 第一节作物栽培学的对象、性质、任务及研究法 、作物栽培学的对象、性质与任务 (一)作物栽培学的定义 作物栽培学是一门综合性、实践性、应用性的农业自然科学。它研究作物生长 发育规律、产量及品质形成规律及其与环境条件的关系,探讨作物髙产、优质、髙 效的栽培理论和技术措施。 该定义已经指出了作物栽培学的研究对象、性质、特点及任务。具体 可从以下几方面分析这一定义的涵义 1.该定义揭示了作物栽培学的研究对象 (1)2个规律一作物生长发育规律、产量及品质形成规律。 作物栽培的对象包括粮、棉、油、糖等各种作物,作物是有机体,有机体有其 自身生长发育、器官建成、产量和产品形成的规律。为了种好庄稼,就必须了解和 掌握这些规律,就必须“摸透庄稼的脾气”,即掌握作物的特征特性。在农田作物 栽培系统中,作物生产是以无数个体而组成的群体生产,因此,作物栽培学不仅要 研究作物个体的生长发育规律和器官建成规律,还要研究作物群体的结构和动态发 展规律,探讨如何协调群体与个体矛盾的理论与方法。 (2)1个关系一作物生长发育规律、产量及品质形成规律及其与环境条件的 关系 作物生长发育离不开外界环境条件—一光、热、水、二氧化碳、矿质元素等。 不同的作物、不同的品种以至于不同的生育阶段、不同器官的形成过程,对外界环 境有着不同的要求,因此,作物与外界环境条件之间的关系也是作物栽培学必须研 究的。在农田作物栽培系统中,作物所处的环境包括了气候因素(光、温、水、气 等),土壤因素(土壤类型与结构、土壤养分及水分等)和生物因素(杂草、有益及有 害昆虫、微生物等)。作物生长发育需要有适宜的综合环境条件。作物栽培学必须 研究清楚作物生长发育过程中对这些环境条件的具体要求以及这些条件对作物器官 建成和产量品质形成的影响 (3)1个探讨一作物高产、优质、高效的栽培理论和技术措施。 了解了作物的特征特性,懂得了作物要求什么样的条件,还要相应地采用整 地、施肥、播种、灌溉、中耕除草、防病治虫等各种栽培技术和措施去满足作物的 要求,促进作物的生长发育,使之产量高且品质好。在农田作物栽培系统中,措施 是人为施加的因素,有的是使作物适应环境(如播期调节、密度控制、株型控制
第一章 绪论 第一节 作物栽培学的对象、性质、任务及研究法 一、作物栽培学的对象、性质与任务 （一）作物栽培学的定义 作物栽培学是一门综合性、实践性、应用性的农业自然科学。它研究作物生长 发育规律、产量及品质形成规律及其与环境条件的关系，探讨作物高产、优质、高 效的栽培理论和技术措施。 该定义已经指出了作物栽培学的研究对象、性质、特点及任务。具体 可从以下几方面分析这一定义的涵义。 1. 该定义揭示了作物栽培学的研究对象 （1）２个规律—作物生长发育规律、产量及品质形成规律。 作物栽培的对象包括粮、棉、油、糖等各种作物，作物是有机体，有机体有其 自身生长发育、器官建成、产量和产品形成的规律。为了种好庄稼，就必须了解和 掌握这些规律，就必须“摸透庄稼的脾气”，即掌握作物的特征特性。在农田作物 栽培系统中，作物生产是以无数个体而组成的群体生产，因此，作物栽培学不仅要 研究作物个体的生长发育规律和器官建成规律，还要研究作物群体的结构和动态发 展规律，探讨如何协调群体与个体矛盾的理论与方法。 （2）１个关系—作物生长发育规律、产量及品质形成规律及其与环境条件的 关系。 作物生长发育离不开外界环境条件——光、热、水、二氧化碳、矿质元素等。 不同的作物、不同的品种以至于不同的生育阶段、不同器官的形成过程，对外界环 境有着不同的要求，因此，作物与外界环境条件之间的关系也是作物栽培学必须研 究的。在农田作物栽培系统中，作物所处的环境包括了气候因素(光、温、水、气 等)，土壤因素(土壤类型与结构、土壤养分及水分等)和生物因素(杂草、有益及有 害昆虫、微生物等)。作物生长发育需要有适宜的综合环境条件。作物栽培学必须 研究清楚作物生长发育过程中对这些环境条件的具体要求以及这些条件对作物器官 建成和产量品质形成的影响。 （3）１个探讨—作物高产、优质、高效的栽培理论和技术措施。 了解了作物的特征特性，懂得了作物要求什么样的条件，还要相应地采用整 地、施肥、播种、灌溉、中耕除草、防病治虫等各种栽培技术和措施去满足作物的 要求，促进作物的生长发育，使之产量高且品质好。在农田作物栽培系统中，措施 是人为施加的因素，有的是使作物适应环境(如播期调节、密度控制、株型控制
等),有的是使环境满足作物的要求(如补充营养、灌排水、保护地栽培等)。作物 栽培措施是多种多样的,而且各种措施之间有着错综复杂的互作效应共同影响作物 生长发育。因此,作物高产栽培需要发挥综合技术措施的作用,最大限度地发挥它 们的整体功能效应 (4)研究对象一以农田作物栽培系统为研究对象。 作物栽培学的三核心要素,一个是作物本身,第二是作物所处的外界环境,第 三是人为的措施。农田栽培的作物一方面生长于自然环境中,通过叶面光合与根系 吸收不断同化环境资源——光、温、水、气、养以建成自身,最终形成作物产品。 另一方面又受到周围环境的种种制约,而作物所处的周围环境则经常发生动态变 化,每时每刻无不影响作物的生长发育过程,进而影响到作物自身遗传潜力的表达 以致最终影响到作物的产量和品质。在作物生产过程中,栽培管理者通过栽培技术 措施干预作物与环境,协调作物与环境的关系,使作物向着人们所需要的方向发 展。因此,作物栽培的实践活动,包括作物、环境、措施三个方面。作物产量与品 质的形成,是作物——环境——措施三者共同作用的结果。从现代系统论的观点分 析,作物——环境—措施三者互相联系,互相作用,共同构成了农田作物栽培系 统。因此,作物栽培学是以农田作物栽培系统为硏究对象,研究环境、作物及措施 三者关系的一门科学。 2.性质 农业自然科学 3.特点 (1)综合性。综合运用植物学、植物生理学、农业气象学、生态学、土壤肥 料学、耕作学、植物病虫害防治学等多学科的研究成果,不断形成和丰富自身的理 论,即作物个体生长发育及其对环境、措施反应的规律和群体发展规律、产量及产 品品质形成规律等。 (2)实践性。作物栽培的理论需要作物生产实践来检验;作物栽培的理论的 目的是为了如何指导作物生产实践。 3)应用性。作物栽培学不是基础研究学科,而是应用研究学科。也就是 说,其研究目的是为了应用,而不是为研究而研究。 4.任务 探讨作物高产、优质、髙效的栽培理论和技术措施。具体地说,作物栽培学的 任务在于根据作物品种的要求,为其提供适宜的环境条件,采取与之相配套的栽培 技术措施,使作物品种的基因型得以表达,使其遗传潜力得以发挥。换句话说,作 物栽培是通过良种良法相配套,充分发挥作物品种的潜力
等)，有的是使环境满足作物的要求(如补充营养、灌排水、保护地栽培等)。作物 栽培措施是多种多样的，而且各种措施之间有着错综复杂的互作效应共同影响作物 生长发育。因此，作物高产栽培需要发挥综合技术措施的作用，最大限度地发挥它 们的整体功能效应。 （4）研究对象—以农田作物栽培系统为研究对象。 作物栽培学的三核心要素，一个是作物本身，第二是作物所处的外界环境，第 三是人为的措施。农田栽培的作物一方面生长于自然环境中，通过叶面光合与根系 吸收不断同化环境资源——光、温、水、气、养以建成自身，最终形成作物产品。 另一方面又受到周围环境的种种制约，而作物所处的周围环境则经常发生动态变 化，每时每刻无不影响作物的生长发育过程，进而影响到作物自身遗传潜力的表达 以致最终影响到作物的产量和品质。在作物生产过程中，栽培管理者通过栽培技术 措施干预作物与环境，协调作物与环境的关系，使作物向着人们所需要的方向发 展。因此，作物栽培的实践活动，包括作物、环境、措施三个方面。作物产量与品 质的形成，是作物——环境——措施三者共同作用的结果。从现代系统论的观点分 析，作物——环境——措施三者互相联系，互相作用，共同构成了农田作物栽培系 统。因此，作物栽培学是以农田作物栽培系统为研究对象，研究环境、作物及措施 三者关系的一门科学。 2. 性质 农业自然科学。 3. 特点 （１）综合性。综合运用植物学、植物生理学、农业气象学、生态学、土壤肥 料学、耕作学、植物病虫害防治学等多学科的研究成果，不断形成和丰富自身的理 论，即作物个体生长发育及其对环境、措施反应的规律和群体发展规律、产量及产 品品质形成规律等。 （2）实践性。作物栽培的理论需要作物生产实践来检验；作物栽培的理论的 目的是为了如何指导作物生产实践。 （3）应用性。作物栽培学不是基础研究学科，而是应用研究学科。也就是 说，其研究目的是为了应用，而不是为研究而研究。 4. 任务 探讨作物高产、优质、高效的栽培理论和技术措施。具体地说，作物栽培学的 任务在于根据作物品种的要求，为其提供适宜的环境条件，采取与之相配套的栽培 技术措施，使作物品种的基因型得以表达，使其遗传潜力得以发挥。换句话说，作 物栽培是通过良种良法相配套，充分发挥作物品种的潜力
(二)作物栽培系统的总体目标 作物栽培系统的总体目标是生产和输出丰富、优质的作物产品,实现高产、优 质、高效。这里指的高效不仅指作物生产的经济效益高(净收入高,劳动生产率高 等),而且还指作物生产对自然资源(光、温、水、气、养等)的同化效率高,以及对 所投入的劳动(物化劳动和活劳动的转化效率高。还有,作物生产是长期、永久的 生产活动,不仅要获得一年或一季的高产、优质、高效,而且要做到长期持续的高 产、优质、高效。 二、作物栽培学的理论来源和组成部分 (一)理论来源和理论基础(三大理论来源和三个组成部分) 作物栽培学吸收运用了诸多相关学科成果,丰富自己的理论。在这些学科中尤 以作物生理学和作物生态学两大学科对作物栽培学理论的发展贡献最大,近年来, 随着高产栽培生理研究如高产群体生理、高光效生理研究等的不断发展,逐渐形成 了作物栽培生理这一新兴边缘学科,为作物栽培学提供了大量高产生理基础;与此 同时,围绕农田群体生态研究,获得了一大批研究成果,农田生态学也应运而生, 对作物个体、群体与环境的关系方面提供了很多理论依据。可以认为,作物栽培生 理学、农田生态学以及长期以来作物栽培研究的理论精华是作物栽培学的重要理论 来源和理论基础。 作物栽培学理论来源的发展轨迹: 最初的理论来源 植物生理学 植物生态 历史上的生产经验总结 学学学 直接的理论来源 作物生理学 作物生态 现代生产经验总结 理论基础 作物栽培生理学 农田生态 作物栽培研究的理论精华 形成 作物栽培学理论与技术 (二)组成部分 当今的作物栽培学体系主要涵盖作物生理学、作物生态学、作物管理学三个相 互联系的学科领域,形成了作物栽培学的三个基本组成部分,具体为:第一,作物 生育进程中各器官建成和产量与品质形成规律及相应的形态、生理指标;第二,作 物与外界环境之间的关系,群体与个体之间的关系;第三,各种栽培措施和调控技 术的作用原理 作物栽培的特点与目标
（二）作物栽培系统的总体目标 作物栽培系统的总体目标是生产和输出丰富、优质的作物产品，实现高产、优 质、高效。这里指的高效不仅指作物生产的经济效益高(净收入高，劳动生产率高 等)，而且还指作物生产对自然资源(光、温、水、气、养等)的同化效率高,以及对 所投入的劳动(物化劳动和活劳动)的转化效率高。还有，作物生产是长期、永久的 生产活动，不仅要获得一年或一季的高产、优质、高效，而且要做到长期持续的高 产、优质、高效。 二、作物栽培学的理论来源和组成部分 （一）理论来源和理论基础（三大理论来源和三个组成部分） 作物栽培学吸收运用了诸多相关学科成果，丰富自己的理论。在这些学科中尤 以作物生理学和作物生态学两大学科对作物栽培学理论的发展贡献最大，近年来， 随着高产栽培生理研究如高产群体生理、高光效生理研究等的不断发展，逐渐形成 了作物栽培生理这一新兴边缘学科，为作物栽培学提供了大量高产生理基础；与此 同时，围绕农田群体生态研究，获得了一大批研究成果，农田生态学也应运而生， 对作物个体、群体与环境的关系方面提供了很多理论依据。可以认为，作物栽培生 理学、农田生态学以及长期以来作物栽培研究的理论精华是作物栽培学的重要理论 来源和理论基础。 作物栽培学理论来源的发展轨迹： 最初的理论来源 植物生理学 植物生态 学 历史上的生产经验总结 直接的理论来源 作物生理学 作物生态 学 现代生产经验总结 理论基础 作物栽培生理学 农田生态 学 作物栽培研究的理论精华 形成 作物栽培学理论与技术 （二）组成部分 当今的作物栽培学体系主要涵盖作物生理学、作物生态学、作物管理学三个相 互联系的学科领域，形成了作物栽培学的三个基本组成部分，具体为：第一，作物 生育进程中各器官建成和产量与品质形成规律及相应的形态、生理指标；第二，作 物与外界环境之间的关系，群体与个体之间的关系；第三，各种栽培措施和调控技 术的作用原理。 三、作物栽培的特点与目标
(一)作物栽培的特点 作物栽培是使用优良的作物品种,科学地利用土地、种子、肥料、水利、耕 畜、农机具和其他生产资料,促进作物生长发育,将无机物质和太阳能转化为有机 物质和化学能的生产实践过程,受自然条件(光、温、水、土、肥等)和其他生产条 件的影响,又受科学技术和社会经济发展水平的制约。因此,作物栽培具有以下特 点 1.严格的地域性 不同地区的纬度、地形、地貌、气候、土壤、水利等自然条件不同,以及社会 经济、生产条件、作物种类和技术水平的差异,构成了作物生产的地域性。如干旱 地区应选用抗旱品种,低洼潮湿地区要选择耐湿品种;高温地区选择耐热作物,髙 寒地区要利用耐寒作物。根据这一特点,作物栽培一定要注意调查研究,反复科学 实验,因地制宜,既要适应自然,利用自然,又要充分发挥人的主观能动作用。如 果忽视作物栽培的地域性,用“一刀切”的方法推广农业技术,往往会遭到失败。 例如北方冬小麦产量高,蛋白质含量高,如果弓Ⅰ到南方地区栽培则表现成熟延 迟,产量低,蛋白质含量低。 2.明显的季节性 由于作物的生长周期较长,不同作物在其各个生长发育时期需要的光、热条件 不同,所以作物生产不可避免地受季节差异的强烈影响。要季季丰收,全年增产, 必须合理掌握农时季节,使作物的高效生长期与最佳环境同步,误了农时,轻则减 产,重则颗粒无收。如北方夏玉米栽培中、晚熟品种,产量潜力髙,但热量不足, 则常采用麦田套种玉米的方法,延长生育期,使其开花期和灌浆期处于光、热资源 充足的季节。 3.技术的适用性 作物栽培学是一门应用性强的技术科学,着重将自然科学和农业科学的基础理 论转化为实际的生产技术和生产力。虽然作物栽培学也包含应用基础理论方面的内 容,如作物生长发育和同化物生产等生理生态规律,但所采用的生产技术措施必须 能解决实际生产问题,必须具有适用性和可操作性,力争做到简便易行、省时、省 工、经济安全。小麦玉米吨粮栽培技术、棉花化控技术之所以能大面积推广,就在 于它们的实用性 4.生产的连续性 农作物生产是连续的生产过程。一个生产周期与下一个生产周期,上一茬作物 与下一茬作物都是紧密相连、互相制约的。土地是农业的生产资料,既是人们劳动 的场所,又是作物生长发育的地方,合理地使用土地,用地、养地相结合,地力不
（一）作物栽培的特点 作物栽培是使用优良的作物品种，科学地利用土地、种子、肥料、水利、耕 畜、农机具和其他生产资料，促进作物生长发育，将无机物质和太阳能转化为有机 物质和化学能的生产实践过程，受自然条件(光、温、水、土、肥等)和其他生产条 件的影响，又受科学技术和社会经济发展水平的制约。因此，作物栽培具有以下特 点： 1．严格的地域性 不同地区的纬度、地形、地貌、气候、土壤、水利等自然条件不同，以及社会 经济、生产条件、作物种类和技术水平的差异，构成了作物生产的地域性。如干旱 地区应选用抗旱品种，低洼潮湿地区要选择耐湿品种；高温地区选择耐热作物，高 寒地区要利用耐寒作物。根据这一特点，作物栽培一定要注意调查研究，反复科学 实验，因地制宜，既要适应自然，利用自然，又要充分发挥人的主观能动作用。如 果忽视作物栽培的地域性，用“一刀切”的方法推广农业技术，往往会遭到失败。 例如北方冬小麦产量高，蛋白质含量高，如果弓 I 到南方地区栽培则表现成熟延 迟，产量低，蛋白质含量低。 2．明显的季节性 由于作物的生长周期较长，不同作物在其各个生长发育时期需要的光、热条件 不同，所以作物生产不可避免地受季节差异的强烈影响。要季季丰收，全年增产， 必须合理掌握农时季节，使作物的高效生长期与最佳环境同步，误了农时，轻则减 产，重则颗粒无收。如北方夏玉米栽培中、晚熟品种，产量潜力高，但热量不足， 则常采用麦田套种玉米的方法，延长生育期，使其开花期和灌浆期处于光、热资源 充足的季节。 3．技术的适用性 作物栽培学是一门应用性强的技术科学，着重将自然科学和农业科学的基础理 论转化为实际的生产技术和生产力。虽然作物栽培学也包含应用基础理论方面的内 容，如作物生长发育和同化物生产等生理生态规律，但所采用的生产技术措施必须 能解决实际生产问题，必须具有适用性和可操作性，力争做到简便易行、省时、省 工、经济安全。小麦玉米吨粮栽培技术、棉花化控技术之所以能大面积推广，就在 于它们的实用性。 4．生产的连续性 农作物生产是连续的生产过程。一个生产周期与下一个生产周期，上一茬作物 与下一茬作物都是紧密相连、互相制约的。土地是农业的生产资料，既是人们劳动 的场所，又是作物生长发育的地方，合理地使用土地，用地、养地相结合，地力不
但不会下降,反而会提高。对土地只用不养,会导致地力下降,农作物减产。生产 的连续性要求农业工作者要有长远的观点,做到前季为后季,季季为全年,今年为 明年,年年持续增产。 5.系统的复杂性 作物生产是农作物、外界环境和人为措施综合作用的复杂系统,受多种因子影 响和制约。作物生产的复杂性要求用整体观点和系统分析方法研究,要求有多学科 协作,采取综合措施,有效地处理和协调各种因子的相互关系,以达到高产、稳 产、优质、高效,发挥作物生产的总体效益。 根据以上论述,在进行作物栽培过程中要尽量做到“因地制宜、不违农时、技 术适用、持续发展、灵活协调”。 (二)作物栽培的目标 1.满足粮食需求 据研究,人体每Ikg体重每天需要消耗167kJ热量。一个成年人平均体重以 60kg计算,每天需要消耗热量10000kJ。人体每氧化lg糖、脂肪和蛋白质分别可 得热量17kJ、38kJ、17kJ。人们每天膳食中脂肪的比例较小,为了计算方便,按 1g固体食物(包括糖、脂肪和蛋白质)产生17kJ热量计算,那么一个成年人每天需 要600g,每年需要219}kg的固体食物。如果换算成粮食(原粮),由于其含有10% 13%的水分和糠、麸、谷壳等不能食用的部分(20%左右),因此一个成年人每年要 消耗粮食300kg左右。随着生活水平的提高,肉、蛋、奶等动物性食品消耗量增 加,这些食品多是粮食转化而来的。每生产1kg猪肉需要3.2k8粮食,给粮食需 求造成越来越大的压力。目前,世界上每年用于饲料的粮食占粮食总量的40%左 右,发达国家达到60%~70%。因此,人均粮食300kg只能算温饱的低限水平, 400kg可算是温饱有余的水平,只有500kg以上才能算是充足富裕的水平,才有足 够的粮食增加畜产品食物的比例。 我国现在有13亿人口,按人均粮食300ks计,总产需要达到3900亿kg:按人 均粮食350kg计,总产需要达到4550亿kg:按人均400kg计,总产需要达到5200 亿kg。我国现在已达到粮食供需基本平衡,丰年有余的水平,也有较好的良种、 栽培技术方面的作物增产的科技潜力与贮备。但是,也应该看到,我国人多耕地 少,人均资源紧缺,是我国作物生产的制约因素。随着经济发展和城市建设大量占 用土地,耕地还会继续减少;耕地质量退化是另一个潜在的危机,主要表现在水土 流失、污染、沙化、贫瘠化等方面。气候条件变化无常,旱涝冷害时有发生,特别 是全球变暖引起的干旱对农业生产造成极大的危机。如此看来,我们对保证我国的 粮食需求既要充满信心,又不能盲目乐观,作物栽培科技工作者任重而道远
但不会下降，反而会提高。对土地只用不养，会导致地力下降，农作物减产。生产 的连续性要求农业工作者要有长远的观点，做到前季为后季，季季为全年，今年为 明年，年年持续增产。 5．系统的复杂性 作物生产是农作物、外界环境和人为措施综合作用的复杂系统，受多种因子影 响和制约。作物生产的复杂性要求用整体观点和系统分析方法研究，要求有多学科 协作，采取综合措施，有效地处理和协调各种因子的相互关系，以达到高产、稳 产、优质、高效，发挥作物生产的总体效益。 根据以上论述，在进行作物栽培过程中要尽量做到“因地制宜、不违农时、技 术适用、持续发展、灵活协调”。 （二）作物栽培的目标 1．满足粮食需求 据研究，人体每 1kg 体重每天需要消耗 167kJ 热量。一个成年人平均体重以 60kg 计算，每天需要消耗热量 10000kJ。人体每氧化 1g 糖、脂肪和蛋白质分别可 得热量 17kJ、38kJ、17kJ。人们每天膳食中脂肪的比例较小，为了计算方便，按 1g 固体食物(包括糖、脂肪和蛋白质)产生 17kJ 热量计算，那么一个成年人每天需 要600g，每年需要219kg的固体食物。如果换算成粮食(原粮)，由于其含有10％～ 13％的水分和糠、麸、谷壳等不能食用的部分(20％左右)，因此一个成年人每年要 消耗粮食 300kg 左右。随着生活水平的提高，肉、蛋、奶等动物性食品消耗量增 加，这些食品多是粮食转化而来的。每生产 1kg 猪肉需要 3．2k8 粮食，给粮食需 求造成越来越大的压力。目前，世界上每年用于饲料的粮食占粮食总量的 40％左 右，发达国家达到 60％～70％。因此，人均粮食 300kg 只能算温饱的低限水平， 400kg 可算是温饱有余的水平，只有 500kg 以上才能算是充足富裕的水平，才有足 够的粮食增加畜产品食物的比例。 我国现在有 13 亿人口，按人均粮食 300ks 计，总产需要达到 3900 亿 kg；按人 均粮食 350kg 计，总产需要达到 4550 亿 kg；按人均 400kg 计，总产需要达到 5200 亿 kg。我国现在已达到粮食供需基本平衡，丰年有余的水平，也有较好的良种、 栽培技术方面的作物增产的科技潜力与贮备。但是，也应该看到，我国人多耕地 少，人均资源紧缺，是我国作物生产的制约因素。随着经济发展和城市建设大量占 用土地，耕地还会继续减少；耕地质量退化是另一个潜在的危机，主要表现在水土 流失、污染、沙化、贫瘠化等方面。气候条件变化无常，旱涝冷害时有发生，特别 是全球变暖引起的干旱对农业生产造成极大的危机。如此看来，我们对保证我国的 粮食需求既要充满信心，又不能盲目乐观，作物栽培科技工作者任重而道远