事业单位考试农学知识点汇总

事业单位考试农学知识点汇总事业单位考试农学知识点汇总179/179事业单位考试农学知识点汇总1.农学定义（广义）的农学仅指农业生产科学，这里的农业生产是指种植业、畜牧业、林业和渔业，它所涉及的学科包括作物学、园艺学、农业资源利用学、植物保护学、畜牧学、兽医学、林学、水产学等。（狭义）的农学是指研究农作物生产的一门科学，它所涉及的学科包括作物学、土壤学、植物营养学和植物保护学等。3.农学的性质及特点性质：①农学是以自然科学和社会经济科学为基础的一门应用科学②农学是服务于种植业的一门综合学科③农学是以可持续发展为目标的一门应用生态学科特点：①系统的复杂性②技术的实用性③生产的连续性④生长的规律性⑤明显的季节性⑥严格的地域性二、作物生产的地位及作用农业是国民经济的基础，这是由于农产品具有特殊的使用价值，是人类生存最基本、最必需的生活资料。作物生产又是农业生产的基础，这是由于作物生产不但直接供给人类所需的生活资料，而且还要供给农业中的畜牧业、渔业等所需的饲料。农学和作物生产的地位和作用主要表现在以下几个方面。1.人类生活资料的重要来源2.工业原料的重要来源农产品为工业生产提供了重要的原材料。目前，我国约40％工业原料、70％的轻工业原料来源于农业生产。3.出口的重要物资我国工业及世界先进水平还有相当大的差距，在世界市场上的竞争力还较弱，而农副产晶及其加工产品在国家总出口额中占有较大的比重。4.农业的基础产业农业是由种植业、畜牧业、林业和渔业组成。畜牧业和渔业的发展极大程度上依赖于种植业即作物生产的发展。5.农业现代化的组成部分实现农业现代化是我国社会主义现代化的重要内容和标志，是体现一个国家社会经济发展水平和综合国力的重要指标。作物生产业是农业的基础，没有现代化的作物生产，就没有现代化的农业和现代化的农村。因此，随着社会的发展和科技的进步，作物生产业也会得到现代科技的武装和改造，从而实现作物生产的现代化、科学化和产业化。农业发展历史：原始农业、传统农业、现代农业第三节作物生产概况及发展趋势一、作物生产概况1.世界作物生产概况作物总产的增加主要得益于单产的提高，而单产的提高主要依赖于现代农业科学技术的进步和农业生产条件的改善，特别是下列6个方面的因素起了决定性的作用。①品种改良②增施肥料及施肥技术③节水技术④设施栽培⑤作物病虫草害的防治⑥高新技术的推广应用2.我国作物生产概况①作物品种的改良②间作、套作多熟制种植技术③作物栽培技术④病虫草鼠防治技术⑤作物生产条件的改善二、作物生产的发展趋势1.作物生产发展的目标生产率目标、可持续性目标、营养安全目标、经济高效目标2.作物生产发展的途径①建设高产农田②改革种植制度③普及优良品种④发展先进适用技术第二章作物的起源、分类及分布1.研究作物起源的意义研究作物起源，可使人类了解众多的植物遗传资源并建立基因库，利用有用的基因改造现有的作物并选育新品种。其次，作物的特性及起源地气候生态条件密切相关，具有特定的气候生态适应性。通过了解作物起源地的生态地理条件，达到人为控制作物生长的目的。此外，研究作物的起源还有助于研究人类的农耕文化。“文化”的含义又有“栽培”的含义。2、作物的传播小麦发源于近东，大豆原产于中国，马铃薯原产于南美，玉米、甘薯起源中美洲，水稻起源印度斯坦中心。3、根据作物的生物学特性分类1.按作物感温特性可分为喜温作物，耐寒作物2.按作物对光周期反应特性可分为长日照作物、短日照作物、中日照作物和定日照作物。3.按作物对二氧化碳同化途径可分为C3作物、C4作物和（景天科酸代谢）作物。4、根据作物用途和植物学系统相结合分类（一）粮食作物1.禾谷类作物2.豆类作物3.薯芋类作物（根茎类作物）（二）经济作物(工业原料作物)1.纤维作物2.油料作物3.糖料作物4.嗜好类作物5.其他作物主要有桑、橡胶、香料作物(如薄荷、留兰香等)、编织原料作物(如席草、芦苇)等。（三）饲料及绿肥作物饲料是发展畜牧业生产的物质基础。饲料作物种类很多，包括禾谷类、豆类、块根块茎类、饲用叶菜类和瓜类。我国人多地少，在农业区单纯种饲料的面积并不大。作为绿肥而栽培的作物大多为豆科，许多豆科作物既可肥田又可做饲料，如苕子、黄花苜蓿、紫云英等。（四）药用及调味品作物药用作物主要有三七、天麻、人参、黄连、贝母、枸杞、白术、白芍、甘草、半夏、红花、百合、何首乌、五味子、板蓝根、灵芝等。调料作物有花椒、胡椒、八角、小茴香、辣椒、葱、蒜、生姜等。有些作物可以有几种用途，例如玉米可食用，又可做优质饲料，也是油料作物；大豆可食用，又可榨油；马铃薯可作为粮食，又是蔬菜和食品加工原料；亚麻既是纤维，种子又是油料；红花种子是油料，其花是药材。因此上述分类不是绝对的，同一作物，根据需要可划分为不同的类型。5，作物分布及环境条件的关系。作物通过扩散，在不同地理区域位置上种植后形成了不同的空间配置情况，称为作物的分布。作物的分布及作物的生物学特性、气候条件、土壤条件、社会经济条件、生产技术水平、人们的习惯和社会需求状况等各种因素有关。同一作物不同品种长期生长在不同的环境条件或人工选择条件下，形成不同的生态型，包括气候生态型、水分生态型、土壤生态型等。例如，大豆是短日照作物，由于长期分布生长在地理纬度不同的地区，形成一些对日照反应不同的类型。在长日照的北方形成了短日性弱的品种，而日照短的南方，形成了短日性强的品种。6，我国几种主要优势农产品(农作物)区域布局规划1.专用小麦重点发展优质强筋小麦和弱筋小麦，稳定发展中筋小麦。2.专用玉米以提高玉米的商品质量和专用性能为突破口，大力发展饲用玉米和加工专用玉米，优化玉米品种结构。3.高油大豆以提高单产和含油率为重点。4.棉花以提高棉花强度为中心，重点发展目前市场短缺的陆地长绒棉和中短绒棉生产，大幅度减少“三丝”含量，提高棉花质量。5.“双低”油菜以提高“双低”油菜的含油率和单产水平、降低芥酸和硫苷含量为重点。6.“双高”甘蔗以引进、培育和推广高产、高糖甘蔗良种为重点，大力提高甘蔗单产和含糖率。第三章作物的生长发育及产量、品质作物的温度反应特性：作物生长发育过程中需要一定的温度和光周期诱导，才能从营养生长转为生殖生长的特性。作物温光反应特性对栽培实践的意义：①长日照作物的小麦北种南移，生育期变常长；短日照作物的水稻北种南移，生育期变短。②小麦品种的温光特性及分蘖数、成穗数、穗粒数有很大关系，若要精播高产，应选用适于早播的冬性偏强、分蘖成穗偏高的品种。营养生长和生殖生长之间的关系两者之间既相互依赖又相互制约。绝大部分作物都是先进行营养器官的生长，后进行生殖器官的生长。生殖器官的生长需要消耗营养，营养器官生长越健壮，生殖器官的分化及生长也就愈好。种子休眠：有些作物的种子在适宜的环境条件下仍不能正常萌发，这一现象称为种子的休眠。种子休眠的原因有：①种皮厚，透气差。②胚未发育完全。③后熟作用未完成。④抑制物质的存在。③为适期播种，促进种子提早萌发，应采取相应措施解除休眠。对于种皮厚、透性差的种子，可采取机械摩擦、加温或强酸等处理的方法。因胚发育不完全和后熟作用引起休眠的种子，常采用层积法、变温处理和激素处理等方法解除其休眠。层积法是将处理的种子及湿沙分层堆积，温度保持在o～5℃，堆放1～3个月，主要用于林、果种子。农作物常采用晒种或化学药荆处理等方法，促进种子后熟完成。对于因抑制物质的存在而引起休眠的种子，可采用水浸泡、冲洗、低温等方法解除其休眠。当作物因过早发芽而造成损失时，可采取措施适当延长休眠期。如马铃薯、洋葱在储藏期，常用2％～5％萘乙酸甲酯抑制发芽。2．种子萌发的环境条件(1)温度(2)水分(3)氧气3．种子萌发的过程(1)吸水膨胀(2)萌动(3)发芽(二)作物根，茎，叶的功能根的主要功能是吸收、输导、支持、合成和储藏。根从土壤中吸收水、二氧化碳和无机盐类，通过维管组织输送到茎和叶；而叶制造的有机物经过茎输送到根。根系固着在土壤中，使茎叶得以伸展，并能经受风雨和其他机械力量的袭击，大多数作物根群主要分布在耕层o～30范围内。茎的主要功能是支持和运输，其次也有储藏和繁殖的功能。叶的主要功能是光合作用、蒸腾作用及一定的吸收作用，少数作物的叶还具有繁殖功能。花的组成及基本结构双子叶植物的花多为典型花，由花柄、花托、花被、雄蕊群和雌蕊群5部分组成生物产量作物在整个生育期间生产和积累有机物的总量，即整个植株(一般不包括根系)的干物质重量称为生物产量。经济产量是指单位面积上所获得的有经济价值的主产品数量，也就是生产上所说的产量。经济系数在一定的生物产量中，获得经济产量的多少，要看生物产量转化为经济产量的效率，这种转化效率称为经济系数或收获指数，即经济产量及生物产量的比率。产量构成因素作物产量是指单位土地面积上的作物群体的产量。作物产量可以分解为几个构成因素，并依作物种类而异(表33)。田问测产时，只要测得各构成因素的平均值，便可计算出理论产量。产量构成因素间的相互关系1．相互制约2．相互补偿源、库、流理论源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。库是光合产物储存库和代谢库，是指储藏，利用或消耗有机物的器官如子粒，花果幼叶根系等。流则指光合产物的转运和分配，它及作物体内输导系统的发育状况及其转运速率有关。源、流、库之间的关系研究表明，库、源的大小及其活性对流的方向、速率、数量都有明显影响，起着“拉力”和“推力”的作用。凌启鸿等(1982)研究，采用剪叶、疏茎、整穗处理所造成的不同粒叶比，对稻株光合产物分配状况有明显影响。相对于叶片的库容量越大，即粒叶比越高，叶片光合产物输向穗部的越多，而滞留在叶片和茎鞘中的较少；当粒叶比减小时，光合产物分配到穗部相对减少，滞留在茎鞘中的增多。另据(1965)试验，摘除小麦穗子的2／3子粒时，标记的同化产物在剑叶的运输速度和运输量都不变，但当同化产物到达茎以后，在茎中向上运输到穗的速度至少比完整穗存在时减慢l／3，同时发现标记的同化产物在根中积累增加。可见库的多少对流量、流速及流向都有明显的作用。新生的幼嫩器官和代谢旺盛的器官，一般来说竞争力较强，分配同化物较多。库离源的距离越近，同化物也分配得越多。棉花、大豆等腋生花序作物，主要是靠各侧叶供应其相应叶腋间花序所需的同化物。但如果对向棉桃供应的那片叶遮光，该棉桃就会从另一片受光的幼叶中夺取养分，从而导致该幼叶叶腋里的幼铃脱落。可见，库的吸力大小或库的优劣，是决定同化物分配的关键。根据这些规律，在栽培上即可设法调节和改善同化物分配方向和数量。例如，水稻、小麦等作物分蘖的促控，拔节孕穗肥的施用；棉花整枝、打权、摘心；矮壮素等生长调节剂在多种作物上的应用等，都能影响作物生长中心和代谢方式的转移，控制茎、叶徒长，促进同化产物向收获储藏器官的分配，从而提高作物产量和品质。综上所述，源、库、流在植物代谢活动和产量形成中是不可分割的统一整体，三者的发展水平及其平衡状况决定着作物产量的高低，源小库大、源大库小或源库皆小均难以获得高产。在生产上力争“源大、库足、流畅”，获得高产。四、提高作物产量的途径(一)作物产量现状和潜力提高作物对太阳能的利用率是农业生产上各种增产措施的主要目的。国内外学者从不同角度，根据光能利用的基本理论，均提出作物增产的潜力还是很大的，理论光能利用率的最大值为5％左右。据资料，1988—1990年世界谷物单产平均为2638／h群，光能利用率为o．3％左右。目前我国的光能利用率o．5％左右。高亮之(1984)按水稻生育期光合辐射，计算我国各主要地区单季水稻的潜在生产力、现实生产力及其光能利用率，指出把光能利用率由1．5％～2％提高到2．7％～3．8％，理论产量均在15／2以上。而我国目前耕地的全年太阳能平均利用率为有效辐射能的o．4％～o．5％，远低于潜在光能利用率。全国各地区之间亦有较大的差异。这不仅及不同地区农业技术水平有关，而且也受各地气候条件、太阳辐射的总能量不同的影响。光能利用率不高的原因主要有：①漏光损失，作物从播种到出苗期间全部太阳辐射不能都被利用，苗期也由于很大一部分光照射在地面上而浪费，成熟期及以后，一部分光也要被浪费掉；②反射和透射损失，植物体包括叶片要将一部分光反射掉，透射损失较少；③光饱和现象，光照度超过光饱和点的那部分光，植物不能利用；④环境条件不适宜，如干旱、缺肥、温度过高或过低、涝害、二氧化碳浓度过低等，都降低光能利用率。(二)提高光能利用率的途径1．选育高光合效率的品种从提高光合效率的角度培育超高产品种，选择目标很复杂。因为具有高光合效率的作物群体，不仅整株的碳素同化能力强，更重要的是群体水平上的碳素同化能力强。这些光合性状的表现，涉及形态、解剖结构、生理生化代谢以及酶系统等各个层次。研究表明，提高作物生产力，应从能提高群体光合生产力的性状来考虑，特别是根据植株形态特征、空间排列及各性状组合及产景形成的关系进行遗传改良，创造具有理想株型的新品种，对于提高作物产量潜力当有显著效果。如水稻半矮秆直立叶型、直立穗型品种，玉米紧凑型杂交种等，群体叶片反射损失明显减少，单位叶面积接受的太阳辐射量有所降低，量子效率提高，同时适宜密植，增加光合面积。已选育出玉米紧凑株型品种单产达到15000／2以上，单季稻直立叶型品种单产达到13200／左右。目前在生理水平上提高光合效率的遗传改良重点正在向以下方向努力：改变光合色素的组成及数量，改造叶片的吸光特性，提高光饱和点，缓解光抑光合；改变二氧化碳固定酶，提高酶活性及对二氧化碳的亲和力。从研究现状看，在解剖结构和形态学水平上，育种者主要对叶色、叶形、叶片厚度、叶片伸展角度等形态特征相当重视。2·提高作物群体的光能截获量提高作物群体的光能截获量主要是提高群体叶面积指数()和叶面积持续时间()。作物群体叶面积一生中需保持最适宜的叶面积指数，低于最适宜值，即光能未充分利用；高于最适宜值，群体过大，郁闭加重，导致减产。一般要求前期叶面积增长速度要快而稳，最大叶面积指数要适宜，高峰期限持续的时间较长，叶面积衰退缓慢。如高产优质棉花群体中叶面积指数的消长动态大致是：现蕾期为o．2，初花期为2左右，盛花期达高峰3．5左右，不宜超过4，并持续一个月左右的时间，吐絮期2．5左右。3·降低呼吸消耗通过抑制光呼吸来提高净光合生产率，如3％的低氧条件下种植水稻，光呼吸受到抑制，干物重增加了54％。硫代硫酸钠、羟基甲烷磺酸、a一羟基一2吡啶甲磺酸等化学药剂有抑制光呼吸的作用，但采用这些药剂喷洒，在大面积生产中尚未发现明显增产效果。总之，通过环境调控，防止逆境引起的呼吸过旺，减少光合产物损耗，是提高光合生产力的途径之一。4·改善栽培环境和栽培技术作物的环境有两种，一是自然环境，包括气候、地形、土壤、生物、水文等因子，难以大规模加以控制；另一种是栽培环境，指不同程度人工控制和调节而发生改变的环境，即作物生长的小环境。作物产量潜力是由自身的遗传特性、生物学特性、生理生化过程等内在因素决定的，产量的表现受外部环境物质能量输入和作用效率所制约。(1)复种及问作、套种通过改一熟制为多熟制或采用再生稻等种植方式，采用问作套种的复合群体，既可以相对延长光合时间，有效地利用全年的太阳能，又能使得单位时间和单位面积上增加对太阳能的吸收量，减少反射、透射和漏射的损失。(2)合理密植使生长前期叶面积迅速扩大，生长中后期达到最适叶面积指数，且持续时间长，后期叶面积指数缓慢下降，增大叶面积，保持较高的光合速率，可提高大田光合产物总量。(3)培育优良株型的群体通过合理栽培，特别是延缓型或抑制型植物生长调节剂的使用，能在某种程度上改善作物株型和叶型，形成田间作物群体的最佳多层立体配置，造成群体上层和下层都有较好的光照条件。如棉花在旺盛生长期使用缩节胺对于调控株型、协调营养生长及生殖生长的矛盾十分有效。(4)改善水肥条件改善农田水肥条件，培育健壮的作物群体，可增强植株的光合能力。(5)增加田问C02浓度在大田生产中要注意合理密植及适宜的行向和行距，改善通风透光条件，促使空气中c02不断补充到群体内部，有利于增强光合作用。另外，在土壤中适当增施有机肥，有机肥分解时可放出。。在温室和塑料大棚中施用c02(如干冰)可提高产量。(6)使用植物生长调节剂矮壮素、缩节胺、多效唑等植物生长延缓剂不仅可有效防止植株徒长，在培育壮苗、提高植株光合能力等方面也具有很好的作用。萘乙酸等植物生长促进剂，在水稻、小麦等作物的开花末期或灌浆初期喷施，可显著调节光合产物的分配方向，达到增加粒数、千粒重和产量的作用。第三节作物品质及其形成一、作物品质及其评价指标长期以来，由于我国人均耕地较少，为了解决温饱问题，人们重视产品数量，对质量重视不够。随着我国市场经济的发展、人们生活水平的提高和加入后国际市场的冲击，人们逐渐认识到农产品质量的重要性，农产品质量已成为影响我国种植业持续发展的重要因素。(一)作物品质的概念作物品质是指收获目标产品达到某种用途要求的适合度。作物种类和用途不同，人们对它们的品质要求也各异。一般而言，根据人类栽培作物的目的，可大致将作物分为两大类：一类是为人类及动物提供食物的作物，如各种粮食作物和饲料作物等；另一类是为轻工业提供原料的作物，即各种经济作物。对提供食物的作物，其品质主要包括食用品质和营养品质等方面；对经济作物而言，其品质主要包括工艺品质和加工品质等。同一作物也会因产品用途不同，对品质的要求也不同。如大麦作为饲料作物栽培时，要求蛋白质含量高，淀粉含量低；而作为啤酒大麦栽培时，则要求淀粉含量高，蛋白质含量低。又如，大豆子粒用于榨油时，要求脂肪含量高；用于制作豆腐时要求蛋白质含量高。再如，油菜子油作为工业用油时，要求芥酸含量高；但作为食用油时，要求芥酸含量必须低。随着市场经济的发展，有时人们根据各自的经济利益，也会制定不同的质量标准。例如，同样是小麦子粒，种植者追求的是子粒饱满，整齐度好，容重大等外观品质；面粉厂家则要求的是子粒出粉率高、易磨等物理品质；而消费者则希望口感好等食用品质和营养丰富等营养品质。再如，同样是大豆子粒，农户追求的是子粒光亮、饱满、淡脐等外观品质；豆腐作坊要求的是出豆腐率高，榨油厂要求的是出油率高等加工品质。实际上。作物品质的优劣是相对的，它随着人类的需要、科学技术的进步和社会的发展等而发生变化。例如，小麦的品质及加工产品有关，在不考虑加工产品时，其品质主要根据子粒的容重划分，但要加工制作面包时，要求用强筋小麦(角质率不低于70％)；制作蛋糕和酥性饼干等食品时则要求用弱筋小麦(粉质率不低于70％)。随着人们生活水平的提高，作物产品的保健作用将会引起重视。因此作物品质的评价标准也是相对的，不可能用统一的标准去衡量种类繁多、用途各异的各种作物。(二)作物品质的评价指标尽管对作物品质的评价不可能有统一的标准，但随着人们对作物品质研究的深入，逐渐建立了一些评价作物品质优劣的指标。当前，用于评价各种作物品质的指标归结起来主要有两类：形态指标和理化指标。1．形态指标形态指标是指根据作物产品的外观形态来评价品质优劣的指标，包括形状、大小、长短、粗细、厚薄、色泽、整齐度等，如大豆子粒的大小、棉花种子纤维的长度、烤烟的色泽等。2．理化指标理化指标是指根据作物产品的生理生化分析结果评价品质优劣的指标，包括各种营养成分(如蛋白质、氨基酸、淀粉、糖分、纤维素、矿物质等)的含量、各种有害物质(如残留农药、有毒重金属)的含量等。对于某一作物而言，通常以一二种物质的含量为准。例如，小麦子粒的蛋白质含量、大豆子粒的蛋白质和油分含量、玉米子粒的赖氨酸含量、甘蔗和甜菜的含糖量、油菜子的芥酸含量、特用作物的特定物质含量等。在评价作物品质时，一般需要对形态指标和理化指标加以综合评价，才能确定其优劣。作物的形态指标及理化指标不是彼此独立的，某些理化指标常及形态指标密切相关。例如，优质啤酒大麦的特点为：发芽率和发芽势高，机械损伤的破粒少，谷壳密度小，蛋白质含量低，淀粉含量高。对大多数粮食作物及饲料作物来说，除了其产品需要有良好的外观形态品质以外，判断其品质优劣的主要指标是理化性状，具体体现在食用品质和营养品质两个方面。而对大多数经济作物而言，评价品质优劣的标准通常为工艺品质和加工品质。(三)作物品质的主要类型1．食用品质作物的食用品质是指蒸煮、口感和食昧等的特性。例如，稻谷加工后的精米，大约90％的内含物是淀粉，因此大米的食用品质很大程度上决定于淀粉的理化性状，如直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度、胀性和香味等。又如，小麦子粒中含有的面筋是谷蛋白和醇溶蛋白吸水膨胀后形成的凝胶体，小麦面团因有面筋而能拉长延伸，发酵后加热又变得多孔柔软。为此，小麦的食用品质很大程度上取决于面筋的特性，如谷蛋白和醇溶蛋白的含量及其比例等。2．营养品质作物的营养品质主要是指蛋白质含量、氨基酸组成、维生素含量和微量元素含量等。一般来说，有益于人类健康的成分丰富，如蛋白质、必需氨基酸、维生素和矿物质等的含量越高，则产品的营养品质就越好。例如，高赖氨酸玉米植株外观上及普通玉米没有什么不同，主要特点是营养价值高，生物效价比普通玉米高。胚乳赖氨酸含量一般在o．4％以上，是普通玉米的2倍多。胚乳中蛋白质总含量及普通玉米相同，但优质蛋白质(非醇溶性蛋白)的含量是普通玉米的1．5倍左右。再如，小麦子粒的蛋白质含量是小麦营养品质中最重要的指标，一等优质强筋小麦子粒的蛋白质含量必须高于15％(干基)。3．工艺品质作物的工艺品质是指影响产品质量的原材料特性，例如，棉花纤维的长度、细度、整齐度、成熟度、强度等。烟叶的色泽、油分、成熟度等外观品质也属于工艺品质。工艺品质不同可以加工成不同质量的产品，为了保证产品质量的稳定性，必须根据工艺品质对原材料进行分级。不同等级的原材料用于生产不同的产品，做到物尽其用。例如，棉花纤维长度及成纱指标有密切的关系，在其他品质指标相同时，纤维越长，其纺纱指数越高，强度越大。优质棉要求纤维长度在29～31。棉花纤维成熟度差时，纱布棉结多，染色性能较差，纺织价值较小。4．加工品质加工品质是指不明显影响加工产品质量，但又对加工过程有影响的原材料特性。例如，糖料作物的含糖率、油料作物的含油率、棉花的衣分、向日葵和花生的出仁率、稻谷的出糙率和小麦的出粉率等，均属于加工品质性状。作物的加工品质会直接影响企业的效益，例如，大豆子粒的脂肪含量不同，加工后单位重量的产油量也不同，尽管产出的油质量没有大的差异，但生产同样量的产品，加工费用会明显增加，使效益降低。又如，甜菜的含糖量低于规定要求，生产成本会大幅上升，甚至因企业无利可图而拒绝收购。二、作物品质的形成(一)糖类的形成及积累作物产量器官中储藏的糖类主要是蔗糖和淀粉。蔗糖以液体的形态、淀粉以固体(淀粉粒)的形态积累于薄壁细胞内。作物产量器官中累积的糖类，有的以蔗糖为主，例如甘蔗和甜菜中主要是蔗糖，其含量分别可达12％和20％左右；有的以淀粉为主，例如禾谷类作物种子中淀粉含量高达70％左右，薯芋类作物也可达20％左右。蔗糖的积累过程比较简单，即通过叶片等器官形成的光合产物，以蔗糖的形态经维管束输送到储藏组织后，先在细胞壁部位被分解成葡萄糖和果糖，然后进入细胞质合成蔗糖，最后转移到液泡中被储存起来。淀粉的积累过程及蔗糖有相似之处，光合产物以蔗糖的形式经维管束输送，并分解成葡萄糖和果糖后，进入细胞质，在细胞质内果糖转变成葡萄糖，然后葡萄糖以累加的方式合成直链淀粉或支链淀粉，形成淀粉粒。通常禾谷类作物在开花几天后，就开始积累淀粉。另外，由非产量器官内暂时储存的一部分蔗糖(如麦类作物的茎、叶鞘)或淀粉(如水稻的叶鞘)，也能以蔗糖的形态(淀粉需预先降解)通过维管束输送到产量器官后被储存起来。油菜、花生、大豆等油料作物尽管成熟种子内积累大量的脂肪，但在种子形成初期却以积累糖类为主，到种子形成后期糖类才转化为脂肪。(二)蛋白质的形成及积累豆类作物种子内含有特别丰富的蛋白质，如大豆种子的蛋白质含量一般可达40％左右。蛋白质是由氨基酸合成而来。在子粒形成过程中，氨基酸等可溶性含氮化含物从植株的各个部位转移到子粒中，然后在子粒中转变为蛋白质，以不溶性蛋白质体的形态储藏于细胞内。在豆类子粒成熟过程中，荚壳常常能起暂时储藏的作用。即从植株其他部位运输而来的含氮化合物及其他物质先储存在荚壳内，到子粒形成后期才转移到子粒中去。所以，在豆荚发育早期，荚壳内的蛋白质含量增加；到发育后期，荚壳内的蛋白质则开始降解、转移，含量也就随着下降。大豆在开花后10～30d内种子中氨基酸增加最快，此后氨基酸含量迅速下降，说明后期氨基酸向蛋白质转化的过程加快。蛋白质的合成和积累，通常在整个种子形成过程中都可以进行，但后期蛋白质的增长量可占成熟种子蛋白质含量的一半以上。谷类作物种子中的储藏性蛋白质，在开花后不久便开始积累。在成熟过程中，每粒种子所含的蛋白质总量持续增加，但蛋白质的相对含量则由于子粒不断积累淀粉而逐渐下降。(三)脂类的形成及积累作物种子中储藏的脂类(脂肪或油分)主要为甘油三酯，它是由甘油及各种脂肪酸在脂肪酶作用下形成的产物，它们以小油滴的状态存在于细胞内。油料作物种子富含脂肪，例如向日葵可达56％左右，花生为50％左右，油菜为40％左右，大豆为20％左右。在种子发育初期，光合产物和植株体内储藏的同化物是以蔗糖的形态被输送至种子后，以糖类的形态积累起来，以后随着种子的成熟，糖类转化为脂肪，脂肪含量逐渐增加。油料作物种子在形成脂肪的过程中，先形成的是饱和脂肪酸，然后转变成不饱和脂肪酸，所以脂肪的碘价(每100g植物油可吸收的碘的克数)随种子成熟而增大。同时，在种子成熟时，先形成脂肪酸，以后才逐渐形成甘油三酯，因而酸值(中和1g植物油中的游离脂肪酸所需的的毫克数)随种子的成熟而下降。所以，种子只有达到充分成熟时，才能完成这些转化过程。如果油料作物的种子未完全成熟时收获，会因为脂肪的合成、转化过程尚未完成，造成种子的含油量低且油质较差。在玉米子粒发育的全过程中，普通玉米子粒含油量随着子粒的发育只有缓慢增长。而高油玉米在授粉后14～28d，尤其14～21d之间含油量迅速增长，在这个阶段以前和以后增长较缓慢，在子粒成熟的最后几天里甚至还有所减少。从脂肪酸组成的变化过程来看，授粉后7～14d脂肪酸的组成变化最大，油酸占的比例迅速增加，而软脂酸和亚麻酸所占的比例迅速下降，此后的比例分布变化不大。(四)纤维素的形成及积累纤维素是植物体内广泛分布的一种多糖，但一般作为植株的结构成分存在。纤维素的积累过程及淀粉的积累过程基本相似。但纤维素不属于储藏物质，一般也不能为人类作为食物利用，而是重要的轻工业原料。作为纤维作物被人类利用的主要是棉花和麻类，棉花利用的是种子表皮纤维，麻类作物利用的是韧皮部纤维。棉花种子的初纤维比例为20％左右，棉纤维中纤维素的含量可达93％～95％；在麻类作物中，苎麻的纤维素和半纤维素含量可占到原麻的85％，黄麻也可达70％以上。棉纤维的发育要经过纤维细胞伸长、胞壁淀积加厚和纤维脱水形成转曲3个阶段。胞壁淀积加厚阶段是纤维素积累的关键阶段，历时25～35d。在开花5～10d后，于初生胞壁内一层层向内淀积纤维素，使细胞壁逐渐加厚。纤维素在气温较高时淀积较致密，气温较低时则淀积疏松多孔。由于昼夜温差的关系，纤维素淀积在纤维断面上表现出明显的层次结构。麻类作物属于不同的科、属，其纤维形成过程也有所不同。由于麻类作物主要利用茎韧皮部纤维，因此从出苗到现蕾开花期(植株快速伸长期)是纤维形成的重要时期，此后则对纤维的厚度等工艺品质有一定的影响。然而，除留种用植株外，麻类作物在果实发育盛期开始前就应收获，这样可以避免积累于茎秆内的营养物质向果实转移，影响纤维的品质。生产上常采用一些抑制生殖生长的措施来保证麻类纤维的品质。(五)一些特殊物质的形成及积累1.烟碱烟碱是衡量烟草质量的重要指标。烟草中植物碱含量较多，烟株中已鉴定出的植物碱有45种，其中主要的有烟碱(又称为尼古丁)、去甲基烟碱、新烟碱等。在烤烟中，烟碱占总植物碱的90％以上。烟碱在烤烟中的含量为1．5％～3．5％，雪茄烟中为3％～6％。烟草种子中不含烟碱，随着种子萌发，幼苗中烟碱越来越多。随着烟株生长，烟碱含量不断增加，打顶之后，烟叶成熟期叶片中烟碱含量达到高峰。就不同器官而言，叶片含烟碱最多，根次之，茎最少；就叶位而言，上部叶含烟碱量高于中部和下部叶；烟碱在同一张叶片上分布也不均衡，自基部向叶尖渐次增加，自中脉向边缘渐次增加；在整个叶片中，叶肉积累烟碱最多，细脉次之，中脉最少。2.硫苷菜子饼粕中的硫苷对菜子饼粕的利用影响较大。不同类型油菜种子的脱脂饼粕中，硫苷含量差异较大，白菜型油菜硫苷含量最高，甘蓝型最低，芥菜型居中。油菜角果开始形成时，果壳中已含有较多的硫苷，以后逐渐增加。油菜种子中的硫苷含量，初期增长缓慢，至果龄20～30d时迅速增长，以后又趋缓慢。果壳和种子中硫苷含量的消长，在高硫苷和低硫苷品种之间存在极显著差异。5d果龄时高硫苷品种种子及果壳中硫苷含量之比为0.14；l，低硫苷品种为0.13：1，成熟时高硫苷品种为1.12：l，低硫苷品种则为0.61：1。3.单宁许多作物的子粒在其外层和胚乳中累积有多酚物质，其中有一种特殊的多酚物质——单宁。单宁是及蛋白质互作并使之沉淀的多酚物质。在植物中有两种单宁，即可水解的单宁和凝聚的单宁。所谓的抗鸟害高粱，就含有相当数量的凝聚性单宁。这种高粱的凝聚性单宁含量及皮层中的褐色素含量有关，皮色越深，含单宁越多。在油菜种子的种皮中也含有单宁，菜子饼粕中的平均含量为3.65％。这种单宁溶于水，并易及铁离子作用产生沉淀，使菜子饼粕变黑，具有苦涩味。4.维生素禾谷类作物的维生素是在营养器官，特别是在叶片中合成，当这些器官衰老时转运至子粒。维生素E在禾谷类作物子粒中约含1／100g，仅有些豆类作物和绿叶植物超过此含量。在由禾谷类作物子粒的胚提取的油中维生素E含量特别高，如小麦胚油中含0.26％～0.27％，玉米胚油中含0.23％。三、影响作物品质的因素及产量性状一样，作物的品质既受遗传因素的制约，也受环境条件和栽培技术等因素的影响。(一)遗传因素1．常规育种及作物品质的改良业已证明，作物品质的诸多性状(例如形状、大小、色泽、厚薄等形态品质，蛋白质、糖分、维生素、矿物质含量及氨基酸组成等理化品质)都受到遗传因素的控制。因此，可以采用育种方法来有效地改良作物品质。但值得注意的是，大多数品质性状受许多具有累加效应的微效基因或基因群控制，遗传规律比较复杂，因而在作物品质改良时，有时见效甚微。例如，小麦的蛋白质含量在F1代有各种类型的遗传表现，但多数情况下为中间型，一般倾向于低值亲本。作物品质改良的主要障碍是品质及产量存在相互制约关系，如禾谷类作物的蛋白质含量及产量、油料作物的含油量及产量、棉花纤维强度及皮棉产量之间常呈负相关关系。虽然这种关系并不是绝对的，但无疑会加大品质改良的难度。既高产又优质的农作物新品种是作物品质改良的重点发展方向。另外，作物品质内部成分问也会出现相互制约现象，例如大豆的含油量及蛋白质含量之间呈负相关关系。由于油分含量和蛋白质含量均是大豆品质的重要指标，因此在确立大豆育种目标时必须根据实际需要协调二者关系，或者有所取舍，即培育专用的高油大豆或高蛋白大豆。再如，水稻子粒的蛋白质含量及食用口感之间常呈负相关，蛋白质含量越高，往往口感越差，有“食味及营养不可兼得”之说。因此在品质改良时要协调大米营养及食用口感之间的矛盾。2．利用生物技术改良作物品质生物技术可将一些用传统育种方法无法培育出的性状通过基因工程的手段引入作物。如将单子叶作物中的性状导入双子叶作物中，或将双子叶作物中的性状导入单子叶作物中，以提高作物的营养价值；改进食用和非食用油料作物的脂肪酸成分；引入甜味蛋白质改善水果及蔬菜的口味等。人类和多数动物都不具有合成某些氨基酸如赖氨酸等的能力，因此必须从食物中获取这些必需氨基酸。谷物和豆类是人类食物的主要来源，但种子所储存的蛋白质中所含的氨基酸种类有限，特别是赖氨酸等必需氨基酸含量偏低，严重影响作物产品的品质。科学家们正在如下方面开展品质改良工作：①将某作物的特定基因转到另一作物中，以提高相应作物中特定物质的含量。例如通过分析发现，玉米的B菜豆蛋白富含蛋氨酸，将此蛋白基因转入豆科植物中，就可以大大提高豆科植物种子储存蛋白的蛋氨酸含量，而蛋氨酸正是豆科植物种子储存蛋白所缺少的成分。②对种子储存蛋白的编码基因进行改造，使其氨基酸组成发生改变。③用基因工程的方法提高种子中某种氨基酸的合成能力，从而提高相应的氨基酸在储存蛋白中的含量。例如，可以对赖氨酸代谢途径中的各种酶进行修饰或加工，从而使细胞积累更大量的赖氨酸。油脂是人类希望从植物中获得的另一大类物质。油菜是世界较大的油料作物之一，也是最早成功进行了基因转化的植物之一，其转化技术相对来说较为成熟。迄今为止，在世界范围种植的良种油菜有许多是转基因品种，如用于生产人造黄油、可可奶油的含40％硬脂酸的品种；用于生产去污剂的含60％月桂酸的品种等。3．品质优异的作物种质资源的利用随着市场经济的发展，人们越来越重视对品质优异的作物种质资源的利用。例如，高油玉米新品种选育的材料主要来源于普通玉米，除了含油量高以外，高油玉米的其他生物学特性及普通玉米差别很小。籼稻的直链淀粉含量通常明显高于粳稻，但当高直链淀粉含量品种及低含量品种杂交时，F1代的直链淀粉含量表现为中等含量，且不能固定遗传下去，因此在水稻淀粉性质改良时一定需要一个直链淀粉含量中等的品种做亲本。大量的测定结果证明，糯稻的直链淀粉含量通常在0～2％间，粳稻含量在20％以下，籼稻的含量大多在25％以上。随着人们对稻米品质需求的提高，香味也就逐渐受到育种家的重视。在稻种资源中有不少香味品种，如我国地方品种的“香粳晚”(太湖流域地区)、“香米”(陕西域固)、“香紫糯”(云南)和“有芒香糯”(广西)等。利用这些种质资源，育种家们已育成了大量香型品种供市场需要。大豆蛋白中的胰蛋白酶抑制剂会妨碍人体和动物对大豆蛋白的消化利用，甚至会引起胰脏肥大和含硫氨基酸短缺，在国外大豆资源中已发现了不含蛋白酶抑制剂的种质(P1157440、L83—4387和L81—4590)。在大豆成熟种子中，脂氧酶占蛋白质含量的1％～2％，脂氧酶的存在会使大豆蛋白制品产生豆腥味，降低豆制品的可食性和营养价值，因此需要尽可能地将其降低或除去。消除脂氧酶活性，去除豆腥味的主要手段是加热处理。但培育无脂氧酶的大豆则是消除豆腥味的根本方法。美国、日本和我国的大豆专家已从大豆资源中筛选鉴定出了脂氧酶缺失材料，并利用这些材料育成了高产优质新品种。(二)环境因素实践证明，很多品质性状都受环境条件的影响，这是利用栽培技术改善作物品质的理论基础。1．光照由于光合作用是形成作物产量和品质的基础，因此光照不足会严重影响作物的品质。例如，南方麦区的小麦品质差。其原因之一就是春季多阴雨，光照不足引起的子粒不饱满，子粒容重低。日照长度也会对作物品质造成影响。韩天富等(1997)的研究证明，长日照下大豆蛋白质含量下降，脂肪含量上升。在脂肪中，棕榈酸和油酸所占比例下降，亚油酸和亚麻酸所占比例有所升高。春小麦蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值和降落值及抽穗至成熟期间的平均日照时数均呈正相关(曹广才等，2004)。甘蔗的含糖量也及日照时数有关2．温度对禾谷类作物来说，灌浆结实期温度过高或过低均会降低粒重，影响品质。例如，水稻遇到15℃以下的低温，会降低子粒灌浆速度；超过35℃的高温，又会造成高温逼熟，影响品质。曹广才等(2004)的研究表明，春小麦子粒蛋白质含量及抽穗至成熟期的平均气温呈极显著正相关，及平均昼夜温差呈负相关。湿面筋含量及同期平均日均温呈正相关，日平均气温在30℃以下，随着温度升高，面团强度增强，面包烘烤品质得到改良。气候冷凉和温差较大的地区有利于大豆油分的积累；亚麻和油菜子的含油量则在较低温度(10℃)时最高(分别为46．6％和51．8％)，并随着温度的升高而降低；向日葵和蓖麻对温度呈曲线反应，在21℃含油量最高(40．4％和51.2％)，而在较高和较低温度下的含油量较低。棉纤维的发育需要较高的温度，日平均温度低于15℃，纤维就不能伸长，低于21℃，还原糖不能转化为纤维素。棉花的秋桃一般品质较差，主要及温度下降有关。烟草是喜温作物，特别是烟叶成熟时要求的温度较高，以昼夜平均温度24～25℃，并能持续30d左右最佳。若温度低于20℃，则叶薄，尼古丁含量低，味淡不成熟，不宜做卷烟的原料；温度过高，再加干旱，蛋白质和尼古丁含量过高，品质也不良。据国际烟草品质标准，以施木克值(总糖／蛋白质)为2～2．5，糖／碱10～15，总氮／烟碱1左右为最好。温度对甘蔗糖分的积累会产生较大影响。据研究，在9～10月份温度日较差为3．1～6．2℃时，含糖量为10．％～11．76％；温度日较差为6．56～7．53℃时，含糖量为10_84％～13．66％；温度日较差为11．6℃时，含糖量为14．22％。3．水分作物品质的形成期大多处于作物生长发育旺盛期，因此需水量多，耗水量大。如果此时遭遇水分胁迫，一般都会明显降低品质。我国北方小麦灌浆后期常遇干热风天气，如果供水不足，就会严重影响粒重。相反，水分过多，则会抑制根系的生理功能，从而影响地上部分的物质积累和代谢，降低品质。研究认为，小麦子粒蛋白质含量一般及降水量或土壤水分含量呈负相关。成熟期过多的降水会降低面筋的弹性，以至降低面包的烘烤品质。黄淮海地区的玉米，常因降水过于集中，造成根系发育不良，导致子粒不饱满。在土壤湿度过大(饱和湿度的90％)的土中，烟叶的产量大受抑制，尼古丁和柠檬酸含量也降低，土壤水分不足(饱和湿度的30％)将降低烟叶产量，但叶中尼古丁含量则大大增加。干旱对大豆子粒品质的影响包括外观品质和内在品质的影响，大豆鼓粒期受旱，子粒重量降低，体积缩小，种皮增厚，硬实比率增加；同时会使子粒蛋白质含量增加，油分含量下降。4．大气污染随着工业的发展，大气污染问题日益严重。大气污染不仅会对作物产量造成巨大损失，对作物品质也会造成极大的影响。等(1998)研究了臭氧和二氧化碳对大豆品质的影响，证明提高臭氧浓度会降低种子中油酸的含量，而提高二氧化碳浓度则会增加油酸的含量；种子蛋白质含量不受臭氧和二氧化碳浓度的影响。大气中二氧化碳浓度的升高虽然能提高作物的光合作用速率，增加作物产量，但使作物体内碳水化合物向氨基酸和蛋白质转换的速率下降，使作物体内氨基酸和蛋白质的含量下降(郭建平等，2001)。2浓度增加使小麦子粒的蛋白质、赖氨酸、脂肪含量增高，淀粉含量下降，品质得到提高；玉米则相反，其蛋白质、赖氨酸、脂肪含量随C02浓度升高而减少，淀粉含量略有增高，品质有所下降(王春乙等，2000)。5．土壤通常肥力高的土壤和有利于作物吸收矿质营养的土壤，常能使作物形成优良品质的产品。如酸性土壤施用石灰改土，可起到明显提高作物蛋白质含量的作用。在壤土、沙土上种植的花生总糖和蔗糖含量明显地比黏土上种植的花生高些；种植在沙土上的花生油酸／亚油酸比率(O／L)最高，黏土上的次之，壤土上的最低。施用农家肥和氮磷钾三元复合肥有利于提高花生的总糖、蔗糖含量；不论施用何种肥料，对花生脂肪酸成分和o／I，无大影响(张威等，2003)。赵淑章等(2004)对河南省8种不同类型土壤及强筋小麦品质和产量的关系进行了研究，结果表明，在同一自然气候条件下，小麦子粒产量和品质及土壤类型本身属性关系不大，土壤基础肥力和全氮含量对小麦子粒产量影响较大，速效氮和全氮含量及小麦品质呈显著的正相关。土壤的盐碱含量不但会影响作物产量，而且还会影响作物的品质。常汝镇等(1994)对盐胁迫下大豆子粒品质的变化进行了研究，结果表明，盐胁迫会影响子粒蛋白质含量，对大豆子粒的脂肪含量影响不大，但对脂肪酸的组成有一定影响，盐胁迫使亚油酸和亚麻酸含量增加，油酸含量减少。(三)栽培技术合理的栽培技术能起到提高产量和改善品质的作用，但过于偏重高产的和不合理的栽培技术也会导致作物品质的下降。1．种植密度和播种期对于大多数作物而言，适当稀植可以改善个体营养，从而在一定程度上提高作物品质。当前，生产上常常出现因种植密度过大、群体过于繁茂，引起后期倒伏，导致品质严重下降的现象。但是，对于收获韧皮部纤维的麻类作物而言，在不造成倒伏的前提下，适当密植可以抑制分枝生长、促进主茎伸长，从而起到改善品质的效果。种植密度对烟叶品质的影响也很显著。由于烟草植株中部叶片多为优质烟叶，叶片大，单位叶面积重量大，组织细致，厚薄适中，干物质含量高，糖分高，有弹性，烟碱含量适宜，香味好。因此，种植过密，则品质降低；过稀，虽叶大而重，但含蛋白质和烟碱较多，品质也不良。播种期不同，植株生育和物质形成所遇到的温、光、水等条件也不同，这些条件的变化会对作物的品质产生很大的影响。例如，有研究表明，播种越早，大豆子粒的蛋白质含量越高，油分含量越低，碘价也越低。播种期不仅影响大豆油分的含量，而且影响脂肪酸的组成。及夏播相比，春播棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸含量较低，油酸含量却及之相反，春播高于夏播。又如，红麻推迟播种，主要表现是红麻茎秆中髓的比重随播种期的推迟而明显增加，细浆得率明显降低。再如，随着小麦播期的推迟，子粒蛋白质含量逐渐增加，面筋拉力逐渐增大，但不是越晚越好。2．施肥一般认为施用较多有机肥时，作物品质较好，过量施用化肥使作物使品质变差，而且会因化肥中有毒物质的残留影响人们的健康。有机肥及配施无机肥：从肥料种类来看，适量施用有机肥或化肥都能在不同程度上影响作物品质。高产优质的地块应强调有机肥及化肥配合施用。实践证明，大豆单施有机肥可使子粒的含油量下降，而在施有机肥基础上再施磷肥、磷氮肥、磷钾肥，均可提高大豆子粒的含油量。在所有的肥料中，一般氮肥对改善品质的作用最大。特别是在地力较差的中低产田，适当增施氮肥和增加追肥比例通常能提高禾谷类作物子粒的蛋白质含量，起到改善品质的作用。譬如，小麦子粒蛋白质含量和赖氨酸含量均随施氮量增加而提高。肥料施用过少，作物生长发育不良，干物质积累少，产量低，品质也差。同样，肥料施用过量，尤其是化肥施用过多，容易引起物质转运不畅和倒伏等问题，反而导致品质下降，甚至会因有毒物质残留超标而影响消费者健康。氮肥、磷肥施用量：孙慧敏等(2006)研究表明，适量施磷能显著提高小麦子粒蛋白质含量，延长面团形成时间和稳定时间，改善加工品质。但在施磷过量时，小麦子粒加工品质会下降。赵会杰等(2004)的研究也证实，随着施氮量的增加，小麦子粒蛋白质、赖氨酸含量提高；随着磷和钾的用量增加，也可使蛋白质、赖氨酸含量提高。适当增加氮、磷、钾的用量均可明显改善小麦的加工品质，使其容重、沉降值、湿面筋、吸水量、形成时间、稳定时间提高，弱化度降低。但当磷、钾用量过大时，加工品质不能得到进一步改善，甚至有所下降。樊虎玲等(2005)的研究也证明，施氮能提高小麦营养品质，增强面团强度和筋力，提高子粒氨基酸含量；氮磷钾配施和氮磷配施对小麦营养品质改良作用明显，均有利于提高面团的耐揉性、强度和筋力，降低面团的延展性。随着氮肥用量的提高，水稻直链淀粉含量和蛋白质含量增高，但氮肥施用过多会使蛋白质含量下降，氮肥用量及垩白米率和垩白度分别呈显著正相关和极显著正相关(柳金来等，2005)。施肥时期：追肥时期对不同筋型小麦子粒蛋白质含量的影响较大，对其他品质性状的影响较小。随着追氮时期后移，不同筋型冬小麦品种蛋白质含量总体呈上升趋势。张军等(2005)的研究表明，氮肥施用时期对子粒蛋白质含量、蛋白质产量、蛋白质组分、磨粉品质、面粉及面团品质和淀粉糊化特性均有显著的调节作用，抽穗期和开花期追施氮肥处理的小麦子粒接近或达到强筋小麦品质标准，开花期追施氮肥处理的品质最优，但高产和优质较难协调。肥料形态：不同的肥料形态也会对作物品质产生影响。例如，硝态氮和硫酸钾对烟叶的产量和品质有良好作用，铵态氮和氯化钾有提高烟叶中蛋白质含量和降低燃烧性的不利影响。氮肥形态对春小麦淀粉及其组分积累的调节效应因品种而异，且对支链淀粉的调节效应高于直链淀粉(尹静等，2006)。微量元素：微量元素也会对作物的品质产生影响。作物对微量元素的反应，取决于土壤中的丰缺程度、各种元素的互作和氮、磷、钾大量元素的供应状况。试验表明，在稻田中施锌、硼、钼、锰和铜对稻谷产量和稻米品质有明显效果。施钼或硼能促使大豆子粒的蛋白质含量提高，降低了大豆子粒中钙和脂肪的含量，使大豆子粒总氨基酸含量和必需氨基酸含量较对照明显增加。研究还证明，氮、锌配合施用可提高大豆子粒的含油量。在增施氮肥的同时，适当配合施用磷、钾肥和其他微量元素，也是进一步提高棉花产量和改善纤维品质的关键措施之一。龚玉琴等(2004)探讨了水稻在常规施用氮、磷肥基础上，配施硅、硫、锌、锰肥对其品质和产量的影响，结果表明，配施硅、硫、锌、锰肥对大米碾磨品质、外观品质有一定的改善，并有一定的增产效果。3．灌溉根据作物需水规律，适当地进行补充性灌溉，通常能改善植株代谢，促进光合产物的积累，因而能改善作物的品质。对于大多数旱田作物来说，追肥后进行灌溉，能起到促进肥料吸收、增加蛋白质含量的作用。特别是当干旱已经影响到作物正常的生长发育时，进行灌溉补水，不仅有利于高产，而且有利于保证品质。例如，有研究表明，大豆花期灌水能提高子粒含油量0.39％～o．53％；结荚期灌水能提高0.03％～1.6％，鼓粒期灌水能提高0.01％～0.45％。一般认为，水浇地小麦常比旱地小麦品质差。随着灌水量的增大和浇水时间的推迟，子粒蛋白质含量和赖氨酸含量有下降趋势。据报道，灌水对品质的影响及降雨量有很大关系，欠水年灌水可提高品质，丰水年灌水过多则对品质不利。灌水只有在施肥量较多时才能明显地影响子粒蛋白质含量，在缺肥条件下，灌水对蛋白质含量基本无影响。4．生长调节剂在作物的生育过程中，喷施生长调节剂一方面可以提高产量，另一方面可以改善品质。例如，利用乙烯利的催熟作用，对早熟棉花和一年两熟地区棉花每公顷采用40％的乙烯利1500～2250g，加水600～750于盛花后30～40d进行喷雾，可以加速棉铃早熟吐絮，减少烂铃和霜后花，提高部分棉铃的铃重和品质，增加霜前花的产量。在接近采收时，用乙烯利对烟叶进行喷洒，也可提早采收，并减少尼古丁含量。5．收获适时收获是获得高产优质的重要保证。禾谷类作物大多数在蜡熟或黄熟期收获产量最高、品质最优。例如，小麦不同收获时期蛋白质含量的变化趋势为蜡熟中期>黄熟期>迟收5d>迟收10d>迟收15d，干面筋和湿面筋含量也表现相同的变化趋势。棉花收花过早，棉纤维成熟度不够、转曲减少；收花过晚，则由于光氧化作用，不仅会使转曲减少，而且纤维强度降低、长度变短。其他经济作物也大多有类似的问题。如延迟收获，红麻纤维细胞的平均宽度减小，长宽比增大；韧皮部的纤维细胞壁厚度和壁腔比随收获期的推迟而减小。(四)病虫害对作物品质的影响1．病害在受到病害危害时，作物的品质会降低。例如，有研究表明，感染褐斑病的大豆子粒含油量下降3．52％，蛋白质含量增加1．59％；如果大豆灰斑病病斑率达50％，子粒含油量下降1．71％，蛋白质含量提高0.62％。陆京杰等(1991)证明，花叶病毒的侵染会显著地抑制大豆的碳代谢，但会明显刺激氮代谢，因而子粒中可溶性蛋白质大大增加。玉米的大斑病和小斑病是叶部病害，发生时，轻者产量损失10％～20％，重则减产50％以上。但对爆裂玉米来说，大斑病和小斑病不仅会影响产量，更会影响原料的质量。2．虫害在受到虫害危害时，作物的品质也会降低。例如，大豆子粒受到食心虫危害后，油分含量下降2．26％，而蛋白质则会提高1．70％。再如玉米螟虫危害特种玉米时，会降低甜玉米果穗的可用性，严重时根本不能用于加工；爆裂玉米果穗受害会降低等级．甚至成为不合格产品；玉米笋被蛀后会失去利用价值；高赖氨酸玉米的果穗虫蛀后易引起果穗腐烂，降低品质。品质优良的作物更加容易受到害虫的危害。例如，高赖氨酸玉米在田问易受玉米螟、金龟子等害虫的危害，造成果穗腐烂，影响品质。在仓储过程中，高赖氨酸玉米因其松软的胚乳和高赖氨酸含量有利于害虫的繁殖，易受虫蛀，应注意仓储害虫的防治。在病虫害防治过程中，因施药不当，造成作物产品污染的事件时有发生，严重威胁食品卫生品质安全。因此，在作物病虫害防治过程中，一定要选用高效、广谱、低毒、低残留农药品种，并注意施药的时间和浓度。第四章作物生产及环境条件第一节光一、光对作物生产的重要性作物生产所需要的能量主要来自太阳光，其次是各种不同的人工光源。光是作物生产的基本条件之一。光在作物生产中的重要性包括间接作用和直接作用两个方面。间接作用就是作物利用光提供的能量进行光合作用，合成有机物质，为作物的生长发育提供物质基础。据估计，作物体中90％～95％的干物质是作物光合作用的产物。光对作物的直接作用是指光影响作物形态器官建成，如光可以促进需光种子的萌发和幼叶的展开、影响叶芽及花芽的分化以及分枝及分蘖的发生等。此外，光还会影响作物的某些生理代谢过程而影响作物产品的品质。二、光对作物生长发育的影响光对作物生产发育的影响是通过光照度、日照长度和光谱成分的影响而达到的。(一)光照度光照度通过影响作物器官的形成和发育以及光合作用的强度而影响作物的生长发育。1．光照度及形态器官建成和生长发育充足的光照对于器官的建成和发育是不可缺少的。作物的细胞增大和分化、组织和器官分化、作物体积增大和重量增加等都及光照度有密切的关系，作物体各器官和组织在生长和发育上的正常比例也及光照度有关。例如，作物种植过密，群体内光照不足，植株会过分伸长，一方面使分枝或分蘖数量减少，改变分枝或分蘖的位置而影响作物的产量和质量，另一方面使茎秆细弱而容易导致倒伏，造成减产。作物花芽的分化、形成和果实的发育也受光照度的制约。如作物群体内部光照不足。有机物质生产过少，在花芽形成期，花芽的数量减少，即使已形成的花芽也会由于养分供应不足而发育不良或在早期夭折。开花期光照不足，会造成授粉受精受阻，导致落花。果实充实期光照不足，会引起结实不良或果实停止发育，甚至落果。例如，水稻在幼穗形成和发育期遇上多雨且光照不足，稻穗变小，造成较多的空粒和秕粒。2.光照度及光合作用作物光合作用的能量来源于太阳光。由于作物群体的茂密程度不同、高矮不同和叶片的挺直状况不同，也由于作物种类不同而叶片的形状及大小以及叶层的构成及分布不一致，使群体内的光分布不同，即群体内不同位置(特别是不同高度)的光照度不一样，也导致叶片的受光态势不同。在正常自然条件下，上层叶片的光强一般会超过光合作用的需要，但中下部叶片常会处于光照不足的状态，会影响光合作用强度而减少物质的生产，削弱个体的健壮生长，这时光成为限制光合作用的主导因子。根据植物对光照度要求的不同，可把植物分为阳生植物和阴生植物。虽然作物没有阳生及阴生之分，大多数为喜光类型，一般要求较充足的光照，但不同作物类型需光量也有差别，C4作物(甘蔗、玉米等)的光饱和点高于c3作物(水稻、小麦等)，而前者的光补偿点一般又低于后者。故C4作物又称为高光效作物，一般不表现午休现象。综上所述，在了解作物光合作用及光照度关系的基础上，根据作物对光照度的反应，采用适当的措施，可以提高作物的产量和品质。在种植茎用纤维的麻类作物时，可适当密植，使群体较为荫蔽，从而促进植株长高，抑制或减少分枝，或提高分枝节位，有利于提高纤维的产量和品质。棉花周身结铃，要求群体内有充足的光照，过度密植导致群体荫蔽，产量低且品质劣。充足的光照及较长的光照长度(16h)均有利于烟叶中烟碱的合成，随密度和留叶数的增加烟叶中的烟碱和多酚含量降低，含糖量有所提高，品质降低。(二)日照长度1．日照长度及作物发育自然界一昼夜间的光暗交替称为光周期。从植物生理的角度而言，作物的发育，即从营养生长向生殖生长转变，受到日照长度的影响，或者说受昼夜相对长度的控制，作物发育对日照长度的这种反应称为光周期现象。根据作物发育对光周期的反应不同，可把作物分为长日照作物、短日照作物、中日照作物和定日照作物。在理解作物光周期现象时，有两点应当加以注意：①作物在达到一定的生理年龄时才能接受光周期诱导，且接受光周期诱导的只是生育期中的一小段时间，并非整个生育期都要求这样的日照长度；②对长日照作物来说，日照长度不一定是越长越好，对短日照作物来说，日照也不一定是越短越好。2．日照长度及作物干物质生产作物积累干物质，在很大程度上依赖于作物光合速率的高低和光合时间的长短。一般情况下，日照长度增加，作物进行光合作用的时间延长，就能增加干物质的生产或积累。因此在温室栽培作物，如进行补充光照，人工延长光照时间，能使作物增产。(三)光谱成分太阳光的波长可分为紫外线区(λ<390)、可见光区(λ=390～770，从波长由短至长，可分为紫、蓝、青、绿、黄、橙和红光)和红外线区(λ>770)。光谱中的不同成分对作物生长发育和生理功能的影响并不是一样的作物主要是利用400～700的可见光进行光合作用，其中红光和橙光利用最多，其次是蓝光和紫光。太阳辐射中的这部分波长的光波称为光合有效辐射。光合有效辐射占太阳总辐射量的40％～50％。很多研究都已证明：红光有利于碳水化合物的合成；蓝光有利于蛋白质的合成；紫外光对果实成熟和含糖量有良好作用，但对作物的生长有抑制作用；增加红光比例对烟草叶面积的增大和内含物的增加有一定的促进作用；蓝光处理会降低水稻幼苗的光合速率。人工栽培的作物群体中，冠层顶部接收的是完全光谱，而中下层吸收远红光和绿光较多，这是由于太阳辐射被上层有选择性吸收后，透射或反射到中下层的是远红光和绿光偏多，所以各层次叶片的光合效率和产品质量是有差异的。在高山、高原上栽培的作物，一般接受青、蓝、紫等短波光和紫外线较多，因而一般较矮，茎叶富含花青素，色泽也较深。三、我国光能资源的特点及利用光能资源通常以太阳总辐射、光合有效辐射的年(季、生长季或月)总量及日照时数表示。我国西部高于东部，高原高于平原，干旱区高于湿润区。青藏高原为最高值区，川黔地区为最低值区。在作物生长季节(4～月份)内的太阳辐射占全年总辐射量的40％～60％，水热同季，对作物生产十分有利。长江以南地区的太阳辐射在年内分配较均衡，作物可以周年生长。从日照时数的特点看，我国各地呈西多东少的趋势，在1400～3400h之间，总辐射高值区日照时数多在3000h以上。光资源的特点以及光对作物生长发育的影响，对农业生产有重要的作用。例如，作物的光周期现象，对不同地区问的引种极为重要。作物的需光特性和光照在群体内的分布状况，对考虑不同地区作物布局、间套种的作物搭配、通过种植密度的调节而改善某些作物的品质等方面都有重要意义。另外，提高作物光能利用率的各种措施也必须考虑光能资源的特点。第二节温度一、温度在作物生产中的意义作物的生长和发育要求一定的温度。在作物生产中，温度的昼夜变化和季节性变化影响作物的干物质积累甚至产品的质量，而且也影响作物正常的生长及发育。作物的正常生长发育及其过程必须在一定的温度范围内才能完成，而且各个生长发育阶段所需的最适温度范围不一致。超出作物生长发育所能忍耐的温度范围的极端温度，就会使作物受到伤害，生长发育不能完成，甚至死亡。其原因是温度影响作物的生理、生化过程。此外，温度的地域性差异，也造成不同起源地的作物对温度要求的差异，因而存在作物分布的地区性差异。这些差异，及作物的物种起源和进化过程中对环境的适应性有关。了解温度对作物生长发育的重要作用，在作物生产中有重要意义。二、温度对作物生长发育及产品的影响(一)作物的基本温度各种作物对温度的要求有最低点、最适点和最高点之分，称为作物对温度要求的三基点。在最适温度范围内，作物生长发育良好，生长发育速度最快；随着温度的升高或降低，生长发育速度减慢；当温度处于最高点和最低点时，作物尚能忍受，但只能维持其生命活动；当温度超出最高或最低点时，作物开始出现伤害，甚至死亡(图4—2)。一般情况下，不同类型作物生长的温度三基点不同(表4—2)，这种差异是由于不同作物在各自的原产地的系统发育过程中所形成的。一般情况下，原产热带或亚热带的作物，温度三基点较高；而原产温带的作物，温度三基点稍低；原产寒带的作物，温度三基点更低。同一作物不同品种的温度三基点也是不同的；同一作物的不同生育期、不同器官的温度三基点也有差异。一般情况下，种子萌发的温度三基点常低于营养器官生长的温度三基点，营养器官生长的温度三基点比生殖器官的低，根系生长所要求的温度比地上部分生长的低，作物在开花期对温度最为敏感。(二)极端温度对作物生长发育的影响作物在生长发育过程中，常会受到低于或高于生长发育下限或上限的温度，即极端温度的影响。1．低温对作物的危害根据低温程度的不同又可分为冻害和冷害。(1)冻害冻害是指作物体内冷却至冰点以下，引起组织结冰而造成的伤害或死亡。作物在O℃以下低温情况下，细胞间隙结冰，冰晶使细胞原生质膜发生破裂和原生质的蛋白质变性而使细胞受到伤害。作物受害的程度及降温的速度及温度回升的速度、冻害的持续时间有关。降温速度慢、温度回升速度慢和低温持续的时间较短时，作物受害较轻。(2)冷害冷害是指在作物遇到o℃以上低温，生命活动受到影响而引起作物体损害或发生死亡的现象。有人认为冷害是由于低温下作物体内水分代谢失调，扰乱了正常的生理代谢，使植株受害。也有人认为是由于酶促反应作用下水解作用增强，新陈代谢破坏，原生质变性，透性加大使作物受害。2.高温对作物的危害当温度超过最适温度范围后，再继续上升，就会对作物造成伤害。高温对作物危害的生理影响是使呼吸作用加强，物质合成及消耗失调，也会增强蒸腾作用，破坏体内水分平衡，植株萎蔫，使作物生长发育受阻；同时，高温使作物局部灼伤。作物在开花结实期最易受高温伤害。如水稻，开花期的高温会对其结实率产生较大的影响(表4—3)。(三)积温及作物生长发育作物生长发育有其最低点温度，这一温度也称为作物生物学最低温度，同时，作物也需要有一定的温度总和才能完成其生命周期。通常把作物整个生育期，或某一生长发育阶段内高于一定温度以上的日平均温度的总和称为某作物整个生育期或某生育阶段的积温。积温可分为有效积温和活动积温。在某一生育期或全生育期中高于生物学最低温度的日平均温度称为当日的活动温度，而日平均温度及生物学最低温度的差数称为当日的有效温度。例如，冬小麦幼苗期的生物学最低温度为3．o℃，而某天的平均温度为8．5℃，这一天的活动温度为8．5℃，而有效温度则为5．5℃。活动积温是作物全生育期或某一生育阶段内活动温度的总和，而有效积温则是作物全生育期或某一生育阶段的有效温度的总和。不同作物甚至同一作物不同品种由于其生物学最低温度的差异以及生育期的长短不同，整个生育期要求的有效积温不同。如小麦需要1～l600℃的有效积温，而向日葵需要1500～2100℃的有效积温。需要强调的是，在作物生产上有效积温一般比活动积温更能反映作物对温度的要求。（四）温度变化及干物质积累作物是变温植物，其体内温度受周围环境的温度所影响，作物生长发育及温度变化的同步现象称为温周期。昼夜变温对作物生长发育有较大的影响。很多研究说明，白天温度较高，有利于光合作用和干物质生产，夜间温度较低，可减少呼吸作用的消耗，有利于干物质的积累，因而产量较高，品质较好。(五)温度对作物产品质量的影响在不同温度条件下，作物所形成的产品的质量不同。有研究表明，小麦子粒的蛋白质含量及抽穗至成熟期间的平均气温呈显著正相关；玉米、水稻、大豆等作物子粒的蛋白质含量也随气温的升高而增加；温度对油菜种子中脂肪酸组成有影响，在15度以上温度下发育成熟的种子，芥酸含量较低，油酸含量较高，而在较低温度下成熟的种子，芥酸含量较高，油酸含量较低；水稻子粒成熟期间的温度及稻米直链淀粉含量呈负相关；薯类作物的淀粉形成也及温度有密切的关系；在较低温度条件下有利于甘蔗的糖分积累；棉花纤维素形成的最适温度为25～30℃，低于15℃时，所形成的纤维素质量较差。三、我国热量资源的特点及利用(一)我国热量资源的特点我国的热量资源丰富，但地域间差异较大，季节变化很大。东部季风区的热量资源随着纬度的增高而减少。如≥0℃积温在海南省的南端达9000℃以上，而黑龙江省的北部不足2000℃，长江中下游地区为5000℃左右，湖南为4400-5300℃。西部受地形的影响，改变了积温随纬度分布的地域性特征，而随着海拔高度的升高而减少。如青藏高原的南部谷地≥10℃积温在3000℃以上，有的地方不足500℃。丰富多样的热量资源成就了不同的作物分布和各地区不同的种植制度。我国热量资源在季节和年际间很不稳定，低温冷(冻)害常有发生。(二)热量资源的合理利用热量资源常以稳定通过各种农业界限温度的初终日期、持续日数和积温、年平均温度、最热月平均温度、无霜冻期或生长期来表示。日平均温度≥o℃出现至终止的日期，为欲耕期，是北方土壤解冻，进行田问耕作的时期；日平均温度≥5℃出现至终止的日期，是耐寒作物的生长期；日平均温度≥10℃是大多数喜温作物播种及生长期；日平均温度≥15℃是对温度反应敏感的喜温作物的安全播种及生长时期。在作物生产上，如果事先了解某一作物或品种所需要的积温，再结合当地的温度条件，特别是无霜冻期的长短，就可以有目的地引种，合理搭配品种，确定当地的熟制，以提高复种指数，也可以根据当地气温情况确定安全播种期。在此基础上，根据植株的长势和气温预报资料，还可估计作物的生育速度和各生育时期到来的时间，也可根据当地长期气温资料，对当年作物产量进行预测，确定是属于丰产年、平产年还是歉产年。第三节水分一、水分对作物生产的重要性水是生命起源的先决条件，没有水就没有生命。植物的一切正常生命活动都必须在细胞含有水分的状况下才能发生。作物生产对水分的依赖性往往超过了任何其他因素。农谚“有收无收在于水，收多收少在于肥”充分说明了水对作物生产的重要性。水是连接土壤作物一大气这一系统的介质，水在吸收、输导和蒸腾过程中把土壤、作物和大气联系在一起。水是通过不同形态、数量和持续时间3方面的变化对作物起作用的。水的不同形态是指水的三态：固态、液态和气态；数量是指降水量的多少和大气湿度的高低；持续时间是指降水、干旱、淹水等的持续日数。上述3个方面对作物的生长、发育和生理生化活动产生重要作用，进而影响作物产品的产量和质量。二、作物对水分的吸收根是作物吸收水分的主要器官。作物通过根系从土壤中吸收大量水分，但只有o．1％～o．2％用于制造有机物，连同组成作物体内的水分在内也不超过所吸收水分的l％，其余绝大部分的水通过蒸腾作用而散失掉。蒸腾作用是指水分以气态通过植物体的表面(主要是叶片)散失到体外的现象。除根系吸水外，植物体的其他部位也能吸收水分。三、水分对作物生长发育及产品的影响(一)水分的生理生态作用1．水是细胞原生质的重要组成成分原生质含水量在70％～80％或以上才能保持代谢活动正常进行。随着含水量的减少，生命活动会逐渐减弱，若失水过多，则会引起其结构破坏，导致作物死亡。一般植物组织含水量占鲜重的75％～90％，水生植物含水量可达95％。细胞中的水可分为两类，一类是及细胞组分紧密结合不能自由移动、不易蒸发散失的水，称为束缚水；另一类是及细胞组分之间吸附力较弱，可以自由移动的水，称为自由水。自由水可直接参及各种代谢活动，因此，当自由水及束缚水比值高时细胞原生质是溶胶状态，植物代谢旺盛，生长较快，抗逆性弱；反之，细胞原生质呈凝胶状态，代谢活性低，生长迟缓，但抗逆性强。2．水是代谢过程的重要物质水是光合作用的原料，在呼吸作用以及许多有机物质的合成和分解过程中都有水分子参及。没有水，这些重要的生化过程都不能进行。3．水是各种生理生化反应和运输物质的介质植物体内的各种生理生化过程，如矿质元素的吸收、运输，气体交换，光合产物的合成、转化和运输以及信号物质的传导等都需以水作为介质。4.水分使作物保持固有的姿态作物细胞吸足了水分，才能维持细胞的紧张度，保持膨胀状态，使作物枝叶挺立，花朵开放，根系得以伸展，从而有利于植物捕获光能、交换气体、传粉受精、吸收养分等。水分不足，作物会出现萎蔫状态，气孔关闭，光合作用受阻，严重缺水会导致作物死亡。5．水分的生态作用由于水所具有的特殊的理化性质，因此水在作物的生态环境中起着特别重要的作用。例如，作物通过蒸腾散热，调节体温，以减轻烈日的伤害；水温变化幅度小，在水稻育秧期遇到寒潮时，可以灌水护秧；高温干旱时，也可通过灌水来调节作物周围的温度和湿度，改善田间小气候。此外，可以通过水分控制肥料的释放速度来调节养分的供应速度。(二)旱、涝对作物的危害1．干旱对作物的影响缺水干旱常对作物造成旱害。旱害是指长期持续无雨，又无灌溉和地下水补充，致使作物需