作物进化与遗传改良课件

§0绪

论§0.1作物进化与遗传改良§0.2作物育种学的意义与发展§0.3作物品种及其在作物生产中的作用§0.4国内外作物育种的成就与展望

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0.1.1含义：作物育种：是指选育作物新品种和改良现有品种的一项工作。良种繁育：是指保持新品种和改善恢复生产上应用品种的优良种性，繁殖推广优良种子的一项工作。作物育种和良种繁育学：就是研究选育和繁育优良品种的理论和方法的一门学科。

0.1.2任务研究育种规律，创造优良品种，生产又多又好的种子，实现品种良种化、种子标准化，充分发挥良种的增产作用。§0.1作物进化与遗传改良0.1.3方法利用现有的引种系统育种驯化品种间杂交远缘杂交杂种优势利用染色体工程理化因素诱变基因工程体细胞杂交高光效育种人工创造的

0.1.4与其它学科的关系

作物育种学是作物人工进化的科学，是一门以遗传学、进化论为主要基础的综合性应用科学，它涉及植物学、植物生态学、植物生理学、生物化学、植物病理学、农业昆虫学、农业气象学、生物统计与试验设计、生物技术、农产品加工学等领域的知识与研究方法。作物育种学与作物栽培学有着密切的联系，是作物生产科学的两个不可偏缺的主科。返回§0.2作物育种学的意义与发展

良种包括优良品种和优良种子两种含义0.2.1品种的概念与品种的合理利用。品种的概念：品种是某一栽培作用适应于一定的自然条件和栽培条件的群体。这个群体中的各个体具有相对一致的，稳定的生物学特性和形态特征，并且在一定的生态环境和栽培条件下，能够表现出品种所特有的优良性状。除此之外，我们还应该明确：①品种是人类劳动的产物；②品种是农业生产中具有一定价值的生产资料；③品种具有一定的地区性；④品种的利用有时间性。

作物品种（Cultivar）是人工进化的、人工选择的，即育种的产物，是重要的农业生产资料。作物品种也有其在植物分类学的地位，属于一定的种及亚种，但不同于分类学上的变种。变种（Variety）是自然选择、自然进化的产物，一般不具上述特性和作用。每个作物品种都有其所适应的地区范围和耕作栽培条件，而且都只在一定历史时期起作用，所以优良品种一般都具有地区性和时间性。随着耕作栽培条件及其他生态条件的改变，经济的发展，生活水平的提高，对品种的要求也会提高，所以必须不断地选育新品种以更替原有的品种。作物品种除了纯系品种外，还有其他不同类型，如多系品种、异交群体品种、综合品种、无性系品种等，所有类型的品种都应具有上述的基本性能和作用。0.2.2品种的分类：①农家品种；②改良品种。0.2.3优良品种应具备的条件①适应性强，表现丰产性；②抗逆性强，表现稳产；③品质优良，营养价值高；④栽培管理容易，成本低。0.2.4品种的合理利用：①使良种良法在适应地推广种植；②在适应地区还应因地制宜；③要注意品种搭配；④要注意防杂保纯。0.2.5品种的特征特性（1）特征：植物体各部分或器官所表现出来的外部形态上的症状叫特征。（2）特性：植物体在生理生物化学和加工上表现出来的特点叫特性。特征特性总称为性状。性状从遗传角度分为：质量性状和数量性状；从栽培角度分为；生物学性状和经济性状。返回

0.3.1提高产量：从1950—1984我国小麦、玉米、稻的平均单产分别增长170%（252—680）。337%（85.6—37.4）；202%（164—483）161%（158—412）。

0.3.2改进产品品质：如从建国初1963年。纤维长由21mm上升为27mm以上，个别达30mm。

0.3.3增强抗逆性，保持稳产。

0.3.4扩大栽培区域。

0.3.5适应先进的农业生产技术。

0.3.6利于复种面积。§0.3作物品种及其在作物生产中的作用返回0.4.1我国作物育种和良种繁育工作的重要成就。0.4.1.1广泛开展了品种资源的征集，保存、研究和利用工作。0.4.1.2我过矮化育利成绩突出；小麦从120—100cm下为70—90cm；玉米从2—2.3m下为1.2—1.5m；由2.5m下为1.2—1.6m；水稻从125—130下为85—95cm.0.4.1.3水稻杂种优势利于居于领先地位。0.4.1.4远缘杂交育成了生产上有用的物种。0.4.1.5良种繁育的成就。§0.4国内外作物育种的成就与展望

0.4.2.1存在问题

1、新品种的选育远不能满足生产的需要。

2、品种混杂退化严重。

3、良种繁育体系不健全，种子基地少。0.4.2.2今后的任务

1、要重视和加强对适应山川、干旱、脊薄地种植的新品种的选育。

2、加强对杂粮品种的选育

3、加强对早熟品种的选育以及对抗旱病虫优质品种的选育和研究。

4、搞好现有品种的提纯复壮。

5、建立健全良种繁育推广体系。加强种子基地建设。0.4.2当前我省我区种子工作中存在的问题和今后的任务。

复习思考题

1、作物育种和良种繁育的任务是那些？两者的关系如何？

2、什么叫品种？试说明优良品种应具备的条件。

3、品种应怎样合理利用。

4、简述良种在农业生产中的地位和作用。

返回第六章土壤养分土壤氮素土壤磷素土壤钾素高等植物所必需的营养元素，除C，H，O主要来自大气之外，其余元素主要靠土壤供应，包括：大量元素：N，P，K，Ca，Mg，S

微量元素：Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，B

所谓土壤养分，就是指这些主要靠土壤提供的植物必需营养元素。土壤养分的存在形态水溶态：溶解于土壤溶液中的养分，有效性很高，很容易被作物吸收。交换态：被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效性高。缓效态：存在于某些矿物中，如固定于矿物中的K，有效性较低。难溶态：存在于土壤矿物中的养分，难溶解，难被利用，基本无效。有机态：主要存在于有机质和微生物中的养分，经过转化以后，才能被吸收。第一节、土壤氮素一、土壤氮素的形态和含量（一）形态1、有机态2、无机态有机态氮是土壤氮素的主要形态，约占土壤全氮量的95%以上；按溶解度和水解的难易程度有可以分为三种：（1）水溶性有机态N：〈5%，易水解称为速效N；（2）水解性有机N：50-70%，可以被酸、碱、酶水解成为可溶性或无机态N。（3）非水解性有机N：〉30%，不溶于水，也不能被酸、碱、酶水解。无机态N一般只占土壤全N的1-2%，最多不超过5-8%。主要是NH4+，NO3-，可以直接被作物吸收利用（二）含量土壤全N量与土壤有机质有显著的相关性，全N一般占有机质含量的5%左右。除少数土壤外，我国大部分土壤全N含量大都在0.2%以下。二、土壤氮素的转化三种主要转化过程：--有机N的矿化作用；--脱N作用；--氮素的固定作用。（一）土壤有机N的矿化作用包括氨基化、氨化和硝化等三个步骤。以蛋白质为例：（1）氨基化作用：蛋白质水解成为肽，最后变为氨基酸的过程。（2）氨化作用：氨基酸进一步分解成为NH3的过程。（3）硝化作用：氨在亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用下，氧化成为硝酸的过程。（二）土壤的脱N作用指土壤氮素从土壤中损失的过程，包括反硝化作用、硝酸盐的淋失、氨的挥发等过程。1、反硝化作用指土壤中的硝酸盐，在反硝化细菌的作用下，最后还原成为氧化二氮等气体逸失的过程2HNO32HNO2N2ON2

2NO反硝化作用是土壤氮素损失的主要途径，应设法加以控制。影响反硝化作用的主要土壤条件有：（1）氧的供应：通气性越差，反硝化作用越强烈。（2）土壤反应：强烈影响反硝化作用的速率，最佳：7.5-8（3）温度：最适30-35°C（4）有机质：含量高，反硝化作用强。2、硝酸盐淋失NO3-易溶于水，又难以被土壤胶体吸附，所以容易随渗漏水淋失这是土壤氮素引起地下水硝酸盐污染的主要途径。3、氨的挥发土壤中的NH3，NH4+与土壤中的碱性物质作用形成的NH3的挥发；挥发性铵肥（氨水、碳酸氢铵等）自身分解产生NH3挥发；质地粘重、腐植质含量高、含水量高、石灰和碱性物质含量少的土壤，氨的挥发少。(三)氮素的固定作用通过矿物的、生物的或化学的作用将土壤氮素固定为暂时不能被植物利用的状态的过程，称为氮素的固定过程。包括微生物对氮素的同化作用、2：1型矿物对NH4+的晶格固定作用、以及土壤某些有机质与亚硝酸反应而产生的化学固定作用。这种作用是暂时的，在适合的条件下，可以重新释放。三、影响土壤有效N的因素有机质含量和全氮含量质地温度湿度酸度施肥1、有机质含量和全氮含量

2、质地

3、温度

4、湿度

5、酸度

6、施肥1、有机质含量与全氮量有机N是土壤全N的主要来源，有效N随土壤全N和有机质含量的升高而升高；2、质地粘质土壤有机质含量高，但有机质的分解较慢，所产生的有效N也较少。砂质土壤有机含量较低，但有机质的分解较快，所产生的有效N较多。3、温度有机质矿化率随温度的升高而升高。冬季土温低，有机质矿化率较低，土壤有效N较少。春季和初夏，矿化率迅速上升，土壤有效N显著升高。4、湿度湿度太高，有机质嫌气分解；在通气良好而适度适当的情况下，有机质矿化作用较强，产生的有效N较多。湿度太高会引起反硝化作用，导致N的损失。5、酸度在中性或微酸性的土壤中，有机N的矿化最强。酸性土壤施用石灰，能明显增加有机N的矿化。6、施肥施用化肥会促进有机质的分解，有利于有机N的释放，还能提高土壤N的利用率。施用新鲜有机肥料，会促进难分解有机N的矿化。第二节、土壤磷素一、形态与含量（一）形态1、有机磷2、无机磷1、有机磷土壤有机磷占全磷的比例变异很大，从<10%到80%。有机磷主要包括核酸类、植素类、和磷脂类。有机磷经过水解后可以被植物吸收利用。2、无机磷可以分为三类：---磷酸钙（镁）化合物---磷酸铁（铝）化合物---闭蓄态磷（1）磷酸钙（镁）化合物（Ca-P）主要存在于石灰性、中性或微酸性的土壤中；这些化合物是（依溶解度大小）：氟磷灰石羟基磷灰石磷酸八钙磷酸三钙磷酸二钙：弱酸溶性，可利用磷酸一钙：水溶性，可利用（2）磷酸铁、铝化合物

（Fe-P，Al-P）存在于酸性和强酸性的土壤中磷酸铁多于磷酸铝（3）闭蓄态磷（O-P）被氧化铁胶膜包被的磷酸盐，称为闭蓄态磷。在氧化铁胶膜未去除之前，磷酸盐难以被利用；在淹水还原的条件下，氧化铁胶膜因还原而溶解，其中的磷有效性提高。闭蓄态磷在红壤中居多，有的可占无机磷的90%以上。南方水稻土中的闭蓄态磷约占无机磷的40-70%。（二）含量我国土壤全磷含量一般在0.02-0.11%（P）之间。我国土壤全磷含量从南到北逐渐增高，砖红壤的全磷量小于0.004%。全磷含量与磷的有效性之间没有必然联系。全磷含量高，不等于有效磷含量也高。二、土壤的固磷作用及其机制目前我国一般作物对化学磷肥的利用率不到30%，最重要的原因是因为土壤对磷具有强大的固磷能力。将土壤可溶性或速效磷转变成为不溶或缓效态磷的过程，称为磷的固定作用。土壤对磷的固定作用主要有四种：化学沉淀机制、表面反应机制、闭蓄机制、生物固定机制。1、化学沉淀机制游离磷酸根与Fe2+、Al3+、Ca2+等离子及其氧化物和氢氧化物形成磷酸铁、铝、钙等沉淀的过程。

如：Fe3++H2PO4-+2H2O=2H++Fe(OH)2H2PO42、表面反应机制在酸性条件下，H2PO4-与土壤固相表面的OH发生配位体交换反应而被吸附。但与这种方式而被吸附的磷酸根在碱性条件下仍然是有效的。3、闭蓄机制指土壤磷酸盐被不溶性的铁（铝）质或钙质胶膜包被而失去有效性的过程。胶膜的溶解度低于磷酸盐。4、生物固定机制指土壤中的有效磷被微生物吸收利用，暂时失去有效性的过程。当有机质分解后，磷又可以重新释放出来。三、影响磷素有效性的因素固磷强度低，有效性高。主要影响因素：pH值有机质Eh值土壤温度土壤矿质胶体性质1、pH在酸性或碱性条件下，磷都遭受强烈的固定。pH6-7之间，土壤磷有效性最高。2、有机质有机质分解产物可以络合铁、铝等金属，使被固定的P溶解出来有机质含量高，土壤磷有效性也高3、土壤Eh淹水种稻，Eh降低，磷的有效性高；但淹水对磷酸钙的溶解度的影响不明显。4、土壤温度温度升高，有机P分解加快，有效P升高5、土壤矿质胶体的性质无定形氧化物>结晶氧化物>1:1型粘土矿物>2:1型粘土矿物第三节、土壤K素一、形态和含量（一）含量土壤K的含量比N，P高。我国多数土壤全K含量变化在15-20g/kg。最低的为广西的砖红壤，仅3.6g/kg，最高的为吉林的风沙土，达26.1g/kg。（二）形态可以分为三种形态：1、矿物态K：指存在于矿物晶格中的K，约占全K的90%以上。只有在矿物被风化后才有效，属于无效态K。2、缓效态K：指被固定在粘粒矿物晶层中的K和存在于部分黑云母中的K。它们一般不被作物直接吸收利用，但通过适当的