华中农业大学通识课《农学概论》

10/19第一章本书涉及的农学是狭义的农学，它是争论农作物高产、优质、高效和可持续进展的理论和技术的科学。19世纪后期的事，它与施旺〔T.Schwann〕的细胞学说、李比希〔J.F.VonLiebig〕的矿质养分学说、达尔文〔C.R.Darwin〕的进化论和孟德尔〔G.J.Mendel〕觉察的遗传规律等分不开。农学的争论对象是以作物为主的种植业，因此农学的性质很大程度上取决于种植业。农学的性质：农学是以自然科学和社会经济科学为根底的一门应用科学，农学是效劳于种植业的一门综合学科，农学是以可持续进展为目标的一门应用生态学科。作物生产的地位与作用：人民生活资料的重要来源；工业原料的重要来源；出口创汇的重要物资；农业的根底产业；农业现代化的组成局部世界作物总产的增加主要得益于单产的提高，其缘由有：品种改进；增施肥料与施肥技术；扩大浇灌与节水技术；设施栽培；作物病虫草害的防治；高技术的推广应用目前，我国栽培面积最大的作物是水稻和小麦，其次是玉米和油料作物；3S〔GIS、GPS、RS，地理信息系统、全球定位系统和遥感系统〕为核心的准确农业已成为兴旺国家高技术集成应用于农业生产的热门领域，必将对我国农作物生产产生重大的影响。其次章栽培作物与野生植物祖先相比，其人类利用的器官变得巨大和快速生长；产品有用成分大大改进和提高；成熟期全都，生长整齐；传播手段退化以及休眠性减弱或缩短，栽培作物的自我保护机能减弱等。植物学分类一般用双名法对植物进展命名，称为学名。例如小麦属禾本TriticumaestivumL.,第一个字为属名，其次个字为种名，第三个字为命名者的姓氏缩写。按作物感温特性分类，可分为喜温作物和耐寒作物。按作物对光周期反响特性分类，可分为长日照作物、短日照作物、中日照作物和定日照作物按作物对二氧化碳同化途径分类，可分为C作物、CCAM〔景天酸代谢〕作物。不同作物生长在一样的环境条件下，形成具有相像特征的构造和生物学特性，称为生活型，如水生植物、陆生作物等。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、土壤生态型等等。谷物中又以小麦、水稻和玉米为最多，号称世界三大作物；大豆是人类主要的植物蛋白来源，其养分丰富，用途广泛。起源于中国，但在美洲有较大进展。我国地域宽广、地形地貌简单。在地理上明显呈现出纬度地带性、经度地带性和垂直地带性三大特点，引起温度、降水、光照等的巨大变化。80年月初，由中国农业科学院等单位在此根底上，依据进展种植业的自然条件和社会经济条件；作物构造、布局和种植制度；种植业进展方向和关键措施等的相对全都性，并保持县级行政区界的完整性，将全国种植业划分为10个31个二级区。一级区是以地理位置、农业地貌类型和在全国所占地位命名，二级区则仅以地理位置及地貌类型命名。第三章作物的生长是指植物细胞的增大与增多，是植物体或某一器官体积和重量增加的量变过程。发育是指作物从养分器官阶段转到生殖生长的质变过程。作物完成从播种到收获的整个生长发育所需的时间称为作物的生育期，以天数表示。禾谷类主要的生育时期有：出苗期，分蘖期，拨节期，孕穗期，抽穗期，开花期，成熟期作物生长发育对温度凹凸和日照长短的反响特性，称为作物的温光反响特性。依据作物温光反响所需温度和日长，可将作物温光反响归为典型的两大类，即以小麦为代表的低温长日型和以水稻为代表的高温短日型。例如，冬小麦植株只有挨次地通过低温顺长日照处理才能诱导生殖器官的分化，作物某一器官的上下两端，在形态和生理上都有明显的差异，通常是上端生芽下端生根，这种现象叫做极性当作物体失去某一局部后，在适宜的环境条件下，仍能渐渐恢复所失去的局部，再形成一个完整的个体，这种现象叫再生。例如扦插生殖、分根生殖等都是利用作物体的再生力量。当作物体失去某一局部后，在适宜的环境条件下，仍能渐渐恢复所失去的局部，再形成一个完整的个体，这种现象叫再生。例如扦插生殖、分根生殖等都是利用作物体的再生力量。“根深叶茂”、“本固枝荣”就充分反映地下局部与地上局部协调的关系作物的顶芽生长占优势的现象叫顶端优势。作物养分器官根、茎、叶的生长称为养分生长；生殖器官花、果实、种子的生长称为生殖生长。两者之间既相互依靠，又相互制约。作物一般是先进展养分器官的生长，然后进展生殖器官的生长。生殖器官的生长一般是消耗养分的，养分器官生长得越强健，生殖器官的分化与生长也就愈好。有些作物的种子即使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。休眠是作物对不良环境的一种适应。休眠的种子对不良环境尤其是严寒和干旱的抵抗力较强。xx的缘由有：①种皮厚，透气差；②胚未发育完全；③后熟作用未完成；④抑制物质的存在种子萌发需要适宜的温度、水分及氧气。种子萌动后胚根和胚芽连续生长，当胚根的长度与种子长度相等，胚芽长度约为种子长度的时，叫种子发芽。假设种子贮藏的有机物质多，则出苗快，而且苗壮、苗齐。因此，播种时要选用粒大饱满的种子。根的主要功能是吸取、输导、支持、合成和贮藏。根从土壤中吸取水、二氧化碳和无机盐类，通过维管组织输送到茎和叶；而叶所制造的有机物经过茎输送到根的各部。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气的攻击。根还有合成功能，制造某些氨基酸、植物激素和生物碱等，0～30cm范围内。大多数双子叶作物如棉花、麻类、豆类、油菜等的根系有明显的主根和侧根之分，称为直根系。而水稻、小麦等禾谷类作物的根系为须根系。茎的主要功能是支持和运输，其次也有贮藏和生殖功能。在农业生产上，小麦和水稻的分蘖和产量有直接关系，假设分蘖数目过少，则产量低；假设分蘖数目过多，则后期分蘖为无效分蘖，收获时穗成熟较迟，常易引起病害，影响品质。按芽在茎上发生的位置不同可以分为顶芽和腋芽。顶芽生于主干或侧枝的顶端，腋芽生于叶腋处，也称侧芽。顶芽和腋芽则称为定芽。生长在茎的节间、老茎、根或叶上的没有固定位置的芽，称为不定芽，可用来进展养分繁殖。按芽所形成的器官不同可分为叶芽、花芽和混合芽。叶芽形成茎、枝和叶；花芽形成花或花序。按芽的生理状态又可分为活动芽和休眠芽。食用马铃薯、芋头器官是变态茎，而甘薯则是块根。仙人掌类作物肉质局部器官是茎，其上的刺是变态叶。茎卷须，如黄瓜、南瓜、葡萄。枝刺，如皂荚、山楂。肉质茎，如莴苣。作物叶的主要功能是光合作用、蒸腾作用，还有肯定的吸取作用，少数作物的叶还具有生殖功能。具有叶片、叶柄和托叶三局部的叶，叫完全叶。禾本科作物等单子叶作物的叶，从外形上仅能区分为叶片和叶鞘两局部，为无柄叶。一个叶柄上只生一个叶片的叶称单叶，如棉花、苎麻、油菜、甘薯等。一个叶柄上生有两个以上叶片的叶称复叶，依据复叶中小叶的数量和排列方式不同，将复叶分为三出复叶如大豆、掌状复叶如大麻和羽状复叶如豌豆、花生。叶卷须，如豌豆羽状复叶先端的一些小叶片变成卷须。xxxx的特征。双子叶植物的花多为典型花，由花柄、花托、花被、雄蕊群和雌蕊群五局部组成。由花粉囊散出的花粉借助于肯定的媒介力气被传送到同一花或另一花的柱头，这一过程称为授粉。受精后胚珠发育成种子，子房发育成果实。果实由果皮和种子组成，果皮内包藏种子。如桃，食用局部是中果皮，桃仁则是种子。小麦产量构成因素是：穗数、每穗实粒数、粒重作物在整个生育期间生产和积存有机物的总量，即整个植株(一般不包括根系)的干物质全量称为生物产量。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。经济系数是经济产量与生物产量的比率。作物高产群体的特点主要有：①产量构成因素协调进展，有利于保穗(果)增粒增重。②主茎和分枝〔蘖〕间协调进展，有利于塑造良好的株型，削减无效枝〔蘖〕的消耗。③群体与个体、个体与个体、个体内部器官之间协调进展。④生育进程与生长中心转移、生产中心〔光合器官〕更替、叶面积指数〔LAI〕、茎蘖枝消长动态等诸进程合理全都。⑤叶层受光态势好，功能期稳定，光合效能大，物质积存多，转运效率高。作物的品质是指收获目标产品到达某种用途要求的适合度。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根底。光照，温度，水分，大气污染，土壤栽培技术对作物品质的影响种植密度和播种期，施肥，浇灌，生长调整剂，第四章光对作物生产发育的影响是通过其光照强度、日照长度和光谱成分的影响而到达的。对于一个作物群体来说，上层叶片承受到的光照强度往往会超过光饱和点，而中下层叶片特别是下层叶片，由于上层叶片的遮荫，其承受的光照强度远远还达不到光饱和点，密植群体下部叶片的光强往往是在光补偿点上下。因此，通过各种措施改善作物群体叶层的受光态势，增加中下层叶片的受光量是猎取作物高产的重要途径。依据植物对光照强度要求的不同，可把植物分为阳生植物和阴生植物。作物发育对日照长度的这种反响称为光周期现象。依据作物发育对光周期的反响不同，可把作物分为长日照作物、短日照作物、中日照作物、定日照作物。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。依据不同程度的低温又可分为霜冻害和冷害。通常把作物整个生育期或某一生长发育阶段内高于肯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顺活动积温。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。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。温度变化与干物质积存作物是变温植物，其体内温度受四周环境的温度所影响，作物生长发育与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。很多争论说明，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，可削减呼吸作用的消耗，有利于干物质的积存，因而产量较高。干旱可分为大气干旱和土壤干旱两种。涝害是指长期持续阴雨，或地表水泛滥，漂浮农田，或地势低洼田间积水，水分过剩，土壤缺乏氧气，根系呼吸减弱，久而久之引起作物窒息、死亡的现象。水资源的合理利用水资源在我国是格外贵重的自然资源，合理利用和保护水资源，节约用水是我国长期坚持的一项根本国策。因此合理地利用和保护水资源是我国农业能否持续进展的关键。合理浇灌，进展节水型农业和旱作农业实行经济用水，充分有效地利用自然降水；改革耕作制度；选用耐旱作物；推广“节水栽培法”。改善水质，扩大水源北方干旱、半干旱地区可通过科学处理污水，再供农业利用，这种用污水浇灌农田的方法是缓解水资源紧急状况的有效途径之一。兴修水利工程增加蓄水力量的有力措施。土壤是指地球陆地上能够生长植物的疏松表层。土壤肥力是指土壤能够同时而且不断地供给和协调作物生长发育所必需的水分、养分、空气、热量和其他生活必需条件的力量。土壤是由固体〔相〕、液体〔相〕和气体〔相〕三相物质组成的复合物土壤质地是指土壤中不同大小直径的矿物颗粒的组合状况。3类，即砂土类(粗砂土、细砂土)、壤土类(砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土)、粘土类(轻粘土、中粘土、重粘土)。土壤构造是指土壤固相颗粒的排列形式、孔隙度以及团聚体的大小、多少及其稳定度。团粒构造是各种构造中最为抱负的一种。土壤胶体一般带有净负电荷。中国南方分布有大面积的酸性红黄壤，而北方和内陆有大面积的碱性、石灰性土壤微生物包括细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物5大类群。矿化作用：在土壤微生物作用下，土壤中有机态化合物转化为无机态化合物过程的总称。腐殖化作用：动植物残体在微生物的作用下转变为腐殖质的过程。作物必需的养分元素所谓作物必需的养分元素，是指作物正常生长所必需的，缺乏它作物就不能正常生长，而其功能又不能为其它元素所替代的元素。作物体内的元素到底是否是必需养分元素，有三条推断标准：①由于该元素的缺乏，作物生育发生障碍，不能完成生活史；②除去该元素，则表现出专一的缺乏病症，而且这种缺乏病症是可以预防和恢复的；③该元素在作物养分生理上应表现出直接的效果，不是因土壤或培育基的物理、化学、微生物条件的转变，产生的间接效果。作物对氮、磷、钾需要量较多，而土壤又往往不能满足作物的需要，需要以肥料的形式加以补充。故称它们为“肥料三要素”。此外，合理地开发利用地下水资源，提高水资源的重复利用率，跨流域调水等，都是扩大水资源利用作物养分的临界期作物在生长发育的某一时期，对养分的要求虽然在确定数量上并不肯定多，但要求很迫切。假设这时缺乏某种养分，就会明显抑制作物的生长发育，产量受到严峻影响。此时造成的损失，即使以后补施该种养分，也很难弥补。这个时期称为作物养分临界期。作物养分最大效率期在作物生长发育的过程中的某一时期，作物对养分的要求，不管是在确定数量上，还是吸取速率上都是最高的。此时使用肥料所起的作用最大，增产效果也最为显著。这个时期就是作物养分最大效率期。第五章种植制度是指一个地区或生产单位的作物组成、配置、熟制与种植方式总称。作物布局是指一个地区或生产单位作物组成与配置的总称。复种是指同一年内在同一块田地上种植或收获两季或两季以上作物的种植方式。复种指数即全年作物收获总面积占耕地面积的百分比。复种的意义扩大播种面积和提高单位面积年产量调整土壤肥力保持水土缓解作物争地、争时、争肥冲突有利于稳产复种的条件影响复种的自然条件主要是热量和降水量，生产条件主要是劳畜力、机械、水利设施、肥料等。套作是复种的一种方式，计入复种指数，而间作、混作则不计。一年一熟100%200%，一年三熟的复种指数为300%150%。符号“→”表示年间作物接茬种植，“—”表示年内接茬种植，“∕”表示套种。一个地区能否复种或复种程度的凹凸，当地的热量条件是打算因素。一个地区具备了增加复种的热量条件，能否复种就要看水分条件。单作指在同一块田地上种植一种作物的种植方式，也称为纯种、清种、净种。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作物的种植方式，也称为混种。×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。∕间、混、套作的意义增产，增效稳产保收,协调作物争地冲突轮作是在同一田地上不同年度间依据肯定的挨次轮换种植不同作物或不同的复种形式的种植方式。一年一熟条件下的大豆→小麦→玉米三年轮作，这是在年间进展的单一作物的轮作。在一年多熟条件下既有年间的轮作，也有年内的换茬，如南方的绿肥-水稻—水稻→油菜—水稻—水稻→小麦—水稻—水稻轮作，这种轮作由不同的复种方式组成，称为复种轮作。绿肥—水稻→油菜—水稻→麦类—水稻，复种轮作，轮作周期是三年，一年两熟。连作是在同一田地上连年种植一样作物或一样的复种方式的种植方式。而在同一田地上承受同一种复种方式连年种植的称为复种连作。(二)轮作在农业生产上的意义1．经济有效地提高作物产量改善土壤理化性状削减病虫危害去除土壤有毒物质削减田间杂草导致作物连作受害的根本缘由有生物的、化学的、物理的三个方面。生物因素土壤生物学方面造成的作物连作障碍主要是伴生性和寄生性杂草危害加重、某些专一性病虫害集中加剧以及土壤微生物种群、土壤酶活性的变化等。化学缘由指连作造成土壤化学性质发生转变而对作物生长不利，主要是养分物质的偏耗和有毒物质的积存。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，不利于同种作物的连续生长。如南方在长期推行双季连作稻的状况下，由于土壤淹水时间长，加上年年水耕，土壤大孔隙显著削减，容重增加，通气不良，土壤次生潜育化明显，严峻影响了连作稻的正常生长。但是，连作运作得当，也有较好效益。首先，可多种适宜当地气候土壤的作物，如棉花适于亚热带的肥沃土壤种植，甘蔗适于热带种植；其次，连作的作物单一，专业化程度高，本钱较低，技术简洁把握，能获得较高产量。第六章作物育种是指人类以改进现有作物品种，选育及生殖作物的优良品种为目标，以满足人类对农产品的要求所进展的有意识的工作。种子产业就是将种子从品种选育到种子扩繁、加工、推广、销售、售后效劳等形成的一体化产业。良种在农业生产中的作用提高产量；改进品质；增加抗逆性；适应性广；改进耕作制度，提高复种指数。育种目标就是对所要育成品种的要求，也就是在肯定的自然、耕作栽培和经济条件下所育成品种应具备的一系列优良性状指标。高产、稳产、优质、多抗和适应性强是目前国内外育种的总目标。引种是指从外地或外国引进品种〔或品系〕，经过适应性试验后，在本地区直接推广种植的生产实践。xx法，优中选优。杂交育种是通过两个遗传性不同的生物体进展杂交获得的杂种，继而对杂种后代加以培育选择，制造品种的方法。两个遗传性不同的亲本杂交产生的杂种第一代〔F1〕，其生长势、生活力、抗逆性、产量、品质等方面都比双亲优越，这种现象叫杂种优势。〔二〕杂种优势的表现生长势强产量高xx三系法杂种优势的三系指：不育系，保持系，恢复系转基因技术在育种上的应用利用基因工程技术，可以将作物中不具备的外源基因导入作物，弥补某些遗传资源的缺乏，丰富基因库，有力促进作物育种的进展。近年来在提高作物的抗虫、抗病、抗逆性，改进品质等多方面呈现出良好的进展前景。依据《中华人民共和国种子法》和《主要农作物品种审定方法》的规定，主要农作物品种审定实行国家和省〔自治区、直辖市〕两级审定制度。种子质量包括品种质量和播种质量两方面。品种质量是指与遗传特性有关的品质，可用真、纯两个字概括。播种质量是指种子播种后与田间出苗有关的质量，可用净、壮、饱、健、干、强六个字概括。因此，种子质量总共可用８个字概括。种子经营是引导种子商品从供种者到最终种子用户的种子生产经营单位的整体活动过程。种子市场由种子供给者、种子用户、种子市场的交换对象—种子三个要素构成。加代生殖一年多代生殖的主要方式是异地生殖和异季生殖。选择光、热条件可以满足作物生长、发育所需要的某些地区，进展冬繁或夏繁加代。第七章高产土壤具备的根本特征是土地平坦，排水浇灌条件良好，适合机械化作业；良好的土体构造，上虚下实；有机质和速效养分含量高；土壤水分特性好，渗水快，保水力量强；土性温和，稳温性强；土壤微生物多，活性大；适耕期长，耕性好。土壤耕作分为根本耕作和表土耕作。少免耕的特点是不翻耕或削减翻耕，加之残茬物的掩盖，削减水蚀、风蚀和水分蒸发，保蓄土壤水分，增加土壤有机质。同季节约能耗，适时播种。播种是按打算密度将种子播入肯定深度的土壤中，并加以覆土镇压。优良的种子应具备以下条件：生活力强粒大饱满整齐度高纯度净度高无病虫害依据不同作物发芽出苗条件和种植制度，生产上一般把作物的播种期分为春播、夏播、秋播或冬播。生产上承受的播种方法有以下几种：撒播播种方式简洁，把种子均匀的撒播在地面，然后覆土镇压。条播在田间按作物生长所需行距和播种深度开沟，将种子均匀播于沟内，然后覆土镇压，称为条播。穴播又称点播，是在宽行条播的根底上进展起来的播种方式，在行内按肯定距离，穴播数粒种子，出苗后按打算留苗密度进展间苗。精细播种随着现代农业和精细掌握技术的进展，精细播种机或播种机器人，能按人们的要求按株、行距要求，播种单粒种子，且为播下的每粒种子供给良好的发芽条件，省去了间苗环节，到达苗全、苗壮和节约种子的目的。精细播种的种子质量要有确定保证，以免造成缺苗。精细播种和种子包衣结合是作物现代化生产的措施之一。〔一〕合理密植增产缘由合理密植能使产量构成因素协调合理密植可建立适宜的群体构造合理密植能保证适宜叶面积最少养分律植物生长所需养分种类和数量有肯定的比率，假设其中某种养分元素缺乏时，尽管其他养分元素充分，作物生长仍受此最少养分元素的限制，称为最少养分律。酬劳递减率在低产状况下，产量会随施肥量的增加而成比例增加，当施肥量超过肯定量后，单位施肥量的酬劳会逐步下降，这就是酬劳递减。养分互作两种肥料同时施用对作物的效应要大于每种肥料单独施用时作物效应的总和，称为养分的协同作用；二者共同效应小于二者单施效应之和，称为养分的拮抗作用。氮肥：铵态氮肥、硝态氮肥和酰胺态氮肥。铵态氮肥包括液体氨、碳酸氢铵、硫酸铵和氯化铵等。硝态氮肥包括硝酸铵、硝酸钙和硝酸钠等。酰胺态氮肥主要有尿素。水溶性磷肥包括一般过磷酸钙和重过磷酸钙。钾肥的主要品种是氯化钾和硫酸钾。作物施肥时期确实定要依据作物的养分特性和不同肥料的特性打算，可将施肥时期分为基肥、种肥和追肥。xx又称根外追肥。地面浇灌按其田间工程和潮湿土壤方式又可分为畦灌法、沟灌法和淹灌法。作物的浇灌制度是为了保证作物适时播种、移栽和正常生长发育，实现高产和节约用水而制定的适时、适量的灌水方案。丰产浇灌制度又称充分浇灌制度，是指按作物的需水规律安排浇灌，使作物各生育时期的水分需要都得到最大程度的满足，从而保证作物良好的生长发育，并取得最大产量所制定的浇灌制度。〔一〕地膜掩盖的效应与作用农田地膜掩盖能使土壤充分猎取并蓄积太阳能，抑制土壤水分蒸发，提高地温，从而改善土壤理化性状，优化农田生态环境。1.2.保墒效应保土效应对土壤养分的影响对近地表环境的影响无限花序作物在整个生育期间，只要顶芽不受损，均能不断分化出的枝叶，摘去主茎顶尖，能消退顶端优势，抑制茎叶生长，使养分物质重安排，削减无效果枝和叶片，提高铃〔荚〕数和铃〔籽〕重。打顶一般适用于正常和旺长田块，长势差的田块可不必打顶。用于作物生产促进果实成熟的生长调整剂主要是乙烯利。第八章有害生物指那些危害人类目标植物，并能造成显著损失的生物，包括植物病原微生物、寄生性植物、植物线虫、植食性昆虫、杂草、以及一些鸟类和兽类等。昆虫最显著的特征就是体躯分成明显的头、胸、腹三个体段，具六足，多数还有两对翅.一种是昆虫的一生经过卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段，称全变态昆虫，如水稻螟虫、粘虫、棉铃虫等.末龄幼虫蜕去最终一次皮变为蛹，这种现象叫做化蛹。不全变态昆虫的末龄假设虫蜕去最终一次皮后变为成虫，全变态昆虫的蛹由蛹壳裂开变为成虫，这个过程都称为羽化.昆虫对外界刺激所产生的趋向或背向行为活动称为趋性，如灯光诱杀是以趋光性为依据的，食物饵诱杀是以趋化性为依据的。叶片残缺不全这是咀嚼式口器害