作物生产与粮食安全.ppt

作 物 栽 培 学,第一章 绪论,第一节 作物栽培学的性质、地位和特点第二节 作物的起源和分类第三节 作物的产量和品质第四节 作物生产与粮食安全第五节 我国作物栽培学主要成就与展望,第一节 作物栽培学的性质、地位和特点,一、性质与任务 是研究作物生长发育和产量、品质形成规律及其与环境条件的关系，探索通过优化决策、栽培管理等途径，实现作物高产、优质、高效及其可持续发展的理论与技术的科学。是一门综合性应用科学，与之相关的学科很多。作物科学研究领域每一新成果、新品种、新技术，都必须通过检验评定与组装配套，在作物栽培过程中应用推广，才能在农业生产中显示其功效和价值。作物栽培学是一个国家、一个地区农业科技水平和生产水平的重要标志之一。,第一节 作物栽培学的性质、地位和特点,其任务与作物、环境和措施有关。作物本身。研究对象是活的有机群体。个体有自身的生长发育、器官建成、产量和品质形成规律；群体也有它结构和发展规律，必须探讨如何协调群体与个体的矛盾。环境条件。作物生长发育离不开外界环境条件。不同作物、品种及生育时期和器官要求不同。必须通过选择和改造环境来满足它。技术措施。作物对环境要求，如自然条件满足不了，采取相应人工措施。如施肥、灌溉、防治病虫尽量满足作物的要求，以达高产优质目的。同时还要考虑成本和效益以及可持续发展。,第一节 作物栽培学的性质、地位和特点,二、地位与作用 农业是基础。作物栽培学的研究对象大田作物，在国民经济的发展中具有特殊重要的作用。1、人民生活资料的重要来源。2、重要的工业原料。目前，我国约40%的工业原料如纺织、医药，70%的轻工业原料如卷烟、食品、造纸、制糖等来源于作物生产。3、出口创汇的重要物资。从今后的发展趋势看，农副产品及其加工制品的出口比重将会下降，但仍是重要出口物资之一。,第一节 作物栽培学的性质、地位和特点,4、稳定”三农”。作物种植业比重大，对农民的增收、农村的稳定和农业发展起重要作用。5、农业现代化的重要内容。随着社会的进步，大田作物生产必将会得到现代科技的武装和改造，从而展现出现代化、科学化、产业化的新景象。,第一节 作物栽培学的性质、地位和特点,三、特点 农作物是有生命的有机体，又属露天生产，受自然条件的影响大。（1）严格的地域性。因不同地区的纬度、地形、气候、土壤、水利等自然条件不同，再加上社会经济、生产条件、技术水平等差异，就构成了作物生产的地域性。（2）明显的季节性。因作物生长周期长，又是露天生长，而一年四季的光、热、水等自然资源状况不同，必须根据作物的需求，合理掌握农时季节。如河南省的夏棉过了6月10日，浙江省的晚稻过了“立秋”再播种高产就没有保证。,第一节 作物栽培学的性质、地位和特点,（3）生长的规律性。农作物是有生命的有机体，其生长发育具有规律性。首先，不同作物种类具有不同的生命周期。如冬小麦二年生。其次作物在一个生命周期内有一定的阶段变化。（4）生产的连续性。农业生产是一个连续的过程。一个生产周期与下一个周期，上一茬作物与下一茬是互相制约的。要求要有全面和长远的观点。（5）系统的复杂性。作物及品种有自身特点，生产受多种因子的影响，不同的措施对作物生产也会带来影响。加上作物栽培的目标也是多样的。它要求用整体的观点和系统的方法，进行综合性研究，协调各种因子的相互关系，发挥最大效益。,第一章 概述,第一节 作物栽培学的性质、任务和特点第二节 作物的起源和分类第三节 作物产量、品质和效益第四节 作物生产与粮食安全第五节 我国作物栽培学的成就与展望,第二节 作物的起源和分类,一、作物的分类 作物是指由野生植物经过人类不断的选择、驯化和利用而演化的具有经济价值的栽培植物。目前世界上栽培种植的植物约1500种，其中粮、棉、油、糖、麻、烟、茶、桑、果、菜、药、杂等这些人工栽培的植物统称为作物（广义概念）。一般所说的作物主要是指粮、棉、油、糖、烟、麻等大田作物。另外一部分茶、桑、果、菜、药、杂等则称园艺作物。,一、作物的分类,常见的农作物有50多种。分类如下：（一）根据作物用途和植物学分类，将作物分为4大类10小类。1粮食作物（1）禾谷类作物 属禾本科，主要有稻、小麦、大麦、燕麦、黑麦、玉米、高梁、青稞等。蓼科的荞麦因其籽实可供食用，习惯上也列入此类。一般将稻谷、小麦称为细粮，其它的禾谷类作物称为粗粮。,一、作物的分类,（2）豆类作物 属豆科，主要作物有大豆、蚕豆、豌豆、绿豆、小豆、饭豆等，除大豆外，其它豆类又称杂豆。（3）薯类作物或称根茎类作物 植物学上科属不一。主要有甘薯、马铃薯、木薯、山药等。,一、作物的分类,2经济作物或工业原料作物（1）纤维作物 主要有棉花、黄麻、红麻、苎麻、亚麻、大麻、蕉麻等。（2）油料作物 主要有油菜、花生、芝麻、向日葵、油茶等食用油料作物和蓖麻、油桐等工业油料作物。此外，大豆也可列为油料作物。,2经济作物或工业原料作物,（3）糖料作物 主要有甘蔗、甜菜、甜叶菊等。（4）嗜好类作物 主要有烟草、茶叶、咖啡、可可等。（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）。,一、作物的分类,3饲料及绿肥作物 主要有苜蓿、苕子、草木樨、田菁、三叶草、紫云英、水葫芦、红萍、水浮莲等。4 药用作物 主要有金银花、丹参、田七、天麻、人参、黄连、贝母、枸杞、甘草、半夏、红花、百合、何首乌、灵芝、五味子、茯苓等。上述分类是相对的。,一、作物的分类,（二）根据作物的生物学特性分类 1按作物感温特性 可分为喜温作物和耐寒作物。2按作物感光周期反应特性 可分为长日照作物、短日照作物、中性作物（荞麦、豌豆）和定日作物。3按作物对CO2同化途径 可分C3、C4作物和CAM（景天酸代谢）作物。,一、作物的分类,（三）按植物科、属、种分类 一般用双名法对植物进行命名，称为学名，为国际上所通用。如玉米属禾本科，其学名为Zea mays L.，一般一个学名由三个拉丁文字组成，第一个为属名，第二个为种名，第三个为命名者的姓氏缩写。此外，还有按播种季节分为春播（夏播）作物和秋播（冬播）作物。按收获季节分夏熟和秋熟作物。,二、作物的起源与传播,一万多年前，人类开始驯养野生动植物和发端了农业，使人类从渔猎采集和穴居，走到丰美的平原，过上耕耘养殖，丰衣足食的田园生活，开创了五千年辉煌的农业文明。作物的起源地。12个基因中心。中国的中部和西部山区及其毗邻低地是世界最大的农业发源地和栽培作物起源中心。黍、稷、粟、大豆（菽）、大麦、荞麦、裸燕麦等作物，中国是初生基因中心，普通小麦和高粱等是次生中心，栽培稻是起源中心之一。作物的驯化绝大部分在公元前。栽培作物通过传播、交流，有些作物在新的地区比原产地生长更好，发展更快。,浙江余姚河姆渡遗址出土的稻谷（7000 B.C.）,半坡遗址出土的粟子陶罐（4000 B.C.）,新疆孔雀河出土的小麦-2000 B.C.,第一章 概述,第一节 作物栽培学的性质、任务和特点第二节 作物的起源和分类第三节 作物产量、品质第四节 作物生产与粮食安全第五节 我国作物栽培学的成就与展望,第三节 作物产量和产品品质,一、作物的产量（一）产量的概念 生物产量是指作物在生育过程中生产并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。其中光合产物占9095%，从土壤中吸收的矿物质仅占510%。包括主、副产品。,一、作物的产量,经济产量是作物品种改良及生产管理中所提到的产量，是指栽培目的所需要的产品的收获量。由于栽培目的不同，产量器官也不同。如禾谷类、豆类作物的产品为籽实，薯类作物为块根、块茎，棉花为种子纤维，甘蔗为茎秆，烟和茶叶为叶片，金银花和黄花菜为花，绿肥作物是整株鲜草。一般情况下，经济产量是生物产量的一部分，生物产量转化为经济产量的效率称为经济系数，经济系数=经济产量/生物产量。,一、作物的产量,经济系数高，说明作物对有机物质利用越经济，栽培技术措施应用得当。与作物种类有关。一般薯类作物经济系数为7085%，水稻为50%左右，大豆为30%左右。凡以营养器官为主要收获产品的经济系数较高；凡以生殖器官作为收获对象的作物，经济系数较低。凡是以淀粉为主要成分作物经济系数也较高，而以蛋白质和油脂类为主要成分的作物经济系数则较低。,一、作物的产量,（二）作物的产量构成因素 作物产量构成因素是单位面积上的株数和单株产量，即：单位面积产量=单位面积上的株数单株产量 作物不同，产量构成因素有差异，主要表现在单株产量的组成上。如禾谷类为每穗粒数和（千）粒重；棉花为每株铃数和单铃重。作物估产主要是估测产量构成因素。,一、作物的产量,作物生产的对象是作物群体。在一定栽培条件下，产量诸构成因素存在着一定程度的矛盾。单位面积上株数增加，各个体所占的空间相应减少，个体发育会削弱，单株的产量一般会下降。但密度增加，个体变小，不等于最后产量就低。因为作物生产的目的是单位面积上的产量，如禾谷类是要求单位面积上穗数、穗粒数和粒重三者的乘积达到最大值。只有当一个因素的增加不能弥补另外两个因子的减少时才表现减产。,一、作物的产量,（三）作物产量的形成过程 作物的生长发育可分为生育前期、中期和后期三个阶段。如以子实为产品器官的作物，生产前期为营养生长阶段，生育中期为生殖器官分化形成和营养器官旺盛生长并进阶段；生育后期是结实成熟阶段，光合产物大量运往子粒，营养器官停止生长，营养器官中的养分也向子粒运输，直至子粒成熟。一般说来，前一个时期的生长有决定后一个时期生长的作用，营养器官与生殖器官的生长相互影响，只有营养器官生长良好，才能保证生殖器官的形成和发育。但营养生长过旺，生殖生长受抑。,一、作物的产量,（四）作物产量潜力及增产途径1、作物的产量潜力 作物产量的形成主要是通过绿色叶片的光合作用。农作物的干物质约有95%来自光合作用，约5%来自根系吸收的矿物质。提高光能的利用是增加作物产量的最主要手段。据估算，在自然条件下，作物可能达到的最高太阳能利用率为可见光的12%左右，但目前我国耕地全年太阳能的平均利用率仅0.4%。即使亩产千斤的农田，其光能利用率也只达2%左右。因此，作物的增产潜力巨大。光能的损失主要包括土地空闲或作物很小，光能透射到地面，或光能被叶片反射和吸收发热，或作物叶片老熟、黄枯，作物生长的其它条件不适等，导致光能利用率极低。,2、作物增产的主要途径（1）培育选用高光效品种。选育株型紧凑，抗倒，叶片光合效率高，光合机能保持时间长，低呼吸消耗的高光效品种。（2）改革耕作制度，合理安排茬口。通过采用间、套作和育苗移栽等措施，提高复种指数，使一年中在耕地上有尽可能多的时间生长作物，尤其是在阳光最强的时期具有较大的绿色叶面积。,（四）作物产量潜力及增产途径,（四）作物产量潜力及增产途径,（3）采用合理栽培措施。如确定合理密度，最大限度利用光能。正确运用肥水等管理，为作物光合作用创造适宜条件，使较大的叶面积维持较长的光合时间。通过先进的栽培技术，合理调控作物的生长发育，促进光合产物及时向产品器官运输和积累。还可以人为干预光合作用，如补施二氧化碳、补给光照、人工造风、人工抑制光呼吸。,二、作物产品的品质,（一）概念 作物的产品品质是指其利用质量和经济价值。据对人类的用途作物可分为两大类。一类是食用类，包括人类的粮食、油料和动物的饲料等。另一类是工业原料类，即纤维类、糖类、嗜好类、药材类。食用类作物的品质除要有良好的外观品质和加工品质外，其主要品质指标为食用品质和营养品质。食用品质主要指口感和食味等。营养品质主要指蛋白质、油脂、淀粉、维生素、微量元素含量，氨基酸组成，有害物残留等。,二、作物产品的品质,对大多数工业原料类作物，评价品质的标准通常为工艺品质和加工品质。工艺品质指直接影响产品质量的原材料特性，如棉纤维长度、强度，烟叶的色泽和油分等。加工品质一般指不明显影响产品质量，但对加工过程有影响的原材料特性。如小麦的出粉率，油料作物的含油率，棉花的衣分。,二、作物产品的品质,评价作物品质一般采用两类指标：一是生化指标。是指用化学分析测定的内在养分指标，如淀粉、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、糖分等一些营养成分，也包括棉酚、硫代葡萄糖甙、硝酸盐含量以及农药残留等有害物质含量。二是物理指标。是指产品的色泽、大小、形状及比例这些可用肉眼观察、嗅觉感知、手感触摸或用仪器测量的一些外在指标。如大米的透明度、形状、香气等，棉花纤维的长度、强度。烟草的色泽。,二、作物产品的品质,作物产品品质通常是用生化指标和物理指标来综合评价的。生化指标和物理指标并不是彼此独立的，一般都有较为密切的关系。如棉花如果手感发粘，说明含糖较高；玉米和大米如果透明度高，说明角质淀粉含量高。在农产品交易时，也常常使用物理指标，并由此来推断生化指标。,二、作物产品的品质,（二）提高作物品质的途径1选用优质品种 作物产品的主要经济性状，包括蛋白质、淀粉、脂肪、维生素的含量、食味和蒸煮等品质都受遗传基因的控制，因此，作物的产品品质保持相对的稳定性。培育选用品质优良的品种是提高产品品质最根本的途径。随着经济发展，对作物的品质要求越来越高。目前，粮食作物品质育种主要是提高蛋白质含量及改善氨基酸组成，特别是增加赖氨酸、色氨酸等必须氨基酸的含量，棉花主要是要提高纤维的强度。,（二）提高作物品质的途径,2调整作物布局 同一作物产品品质的优劣，因种植的地理环境条件不同有很大差异，这样就形成了一些优质种植区。如小麦的蛋白质含量随地理位置的南移而逐渐降低。而且由于种植与成熟季节不同，产品品质差异很大。如在河南一般春棉品质优于夏棉，在南京，一般早稻的米质比晚稻差。根据生态条件调整作物布局是改善作物品质的重要途径。把作物调整到它最适宜生长的地区，可有效提高品质。,（二）提高作物品质的途径,3改进栽培技术作物生长发育过程中采取的种种栽培措施，几乎都能影响品质的形成。其中成以轮作、密度、施肥、灌溉和排水、收获时期影响较大。（1）开展轮作。减轻土壤中有毒物质、病虫草的危害；减少农药用量、残留，提高地力。（2）合理密植。如超过一定限度，群体变劣，产品品质降低。适当稀植或疏果，能改善个体营养，提高品质。但对麻类作物和烟草，适当密植可以减少分枝，促进主茎生长，改善品质。,3改进栽培技术,（3）改进施肥。有机肥可改善作物品质。氮肥在中低产田可改善作物品质，而在高产田容易造成倒伏和有机物运转不畅，使品质下降。施用磷钾肥和微量元素一般能改善品质。（4）合理灌排。水分过多过少均影响植株正常代谢，尽而影响品质。但收获含糖类的瓜果作物，水分过多导致糖分含量高而降低品质。（5）适时收获。如禾谷类作物在蜡熟后期收获，产量高，品质好。棉花收获早，纤维成熟不够。收花过晚，色泽差，强度低。有些瓜果、蔬菜为了长途运输，赶季节提前采摘而影响品质。,第一章 概述,第一节 作物栽培学的性质、任务和特点第二节 作物的起源和分类第三节 作物产量、品质第四节 作物生产与粮食安全第五节 我国作物栽培学的成就与展望,第四节 作物生产与粮食安全,一、作物产品的营养特点 人类必需营养成分包括糖类、脂类、蛋白质、维生素、矿物质和水六类。食物是否充足，主要用其摄入的热量和蛋白质量来衡量。成年人每天需60-80克蛋白质和10500-12000KJ的热量，即每420KJ热量需含有2.8克左右的蛋白质，主食小麦、大米中含有3-3.5克,只要主食吃足,蛋白质一般也足够。食物提供的热量和蛋白质足够的话，只要配以蔬菜，维生素和矿物质也足够。但蛋白质的质量取决于8种氨基酸。不同作物这8种AA的含量有差异,因此,食物必须要互相搭配.,一、作物产品的营养特点,人类的食物来源可分为植物性和动物性食物两大类，前者包括粮、油、糖、菜、瓜果和酒类等，后者包括肉、蛋、奶和动物油等。动物性食物是以消耗植物性产品为基础的，人类的食物营养都直接或间接地来自于作物的生产。作物的收获产品中一般含有大量的水分、糖类、脂类、维生素、矿物质等营养成分。但各种作物所含营养成分差异较大。水分含量较高的作物产品有马铃薯和甘薯，达到70%；糖类含量较高的作物产品有水稻、小麦、玉米等主要粮食作物，含量达72-75%，称主食。脂类含量较高的作物产品有油菜、花生等油料作物,含油分别达40%和50%。豆类蛋白质含量较高，近40%。,一、作物产品的营养特点,与西方发达国家相比,我国居民的食物营养来自于动物性的食物比较低,但略高于亚洲和其它发展中国家的水平。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,我国居民糖类、蛋白质的消耗来源于植物的比重逐渐下降,脂类来源于植物的比例不断上升。,第四节 作物生产与粮食安全,二、粮食需求的现状与预测(1)世界的状况。一般人年均粮食达300公斤能满足温饱；400公斤可算是温饱有余，500公斤以上算是充足富裕，有足够的粮食向以畜产品为主的食物结构过渡。目前，世界人均粮食已突破400公斤，基本可以满足人类的粮食需求，但各洲或各国之间的不平衡。北美洲、欧洲和大洋洲为人均600-1000公斤，南美洲和亚洲为300-400公斤，非洲还不足200公斤。当今世界仍有8亿多人缺粮，其中有7.8亿在发展中国家,非洲由于人口增长速度过快,自然灾害和战乱等，人均粮食仍呈下降趋势。可以说目前非洲已经存在严重的粮食危机,只是国际援助而未造成严重后果而已.,二、粮食需求的现状与预测,如果不考虑农业资源减少和退化对粮食生产的不利影响以及饮食结构的变化引起的粮食消耗膨胀,仅考虑人口增长对粮食的需求,2050年人口突破100亿时,需求比2000年增加粮食近70%。大多专家预测,在目前单产水平已经较高的情况下,单产增加的难度将越来越大,预计今后粮食的供求与人口增长之间的矛盾将越来越尖锐。但人类还是完全有能力解决自己的吃饭问题。现在不必为后人担扰,江山代有才人出,当代人总能解决当代的事。古代人口很少,仍不时有饥荒。生物技术将很快产生突破,作物的产量和质量将会有大的飞跃。真正的问题可能还是各洲或各国的粮食不平衡,贫富差距拉大造成部分国家粮食危机。,世界人口快速增长，人粮供求矛盾日益突出,二、粮食需求的现状与预测,（2）中国粮食状况。目前，我国粮食人均380公斤左右。正在向小康过渡。美国世界观察研究所所长莱斯特布朗先后两次抛出“中国粮食威胁论”。94年提出“谁来养活中国？”的质疑。98年又发表“中国的水资源短缺将震撼世界的食物安全”的文章。虽然布氏的这些观点带有浓厚的悲观色彩，但他提醒我们不能一直陶醉在“用占世界不到10%的土地养活了世界上22%的人口”。可以养活自己，但压力更大。,全国粮食总产变化,2003 2004,第四节 作物生产与粮食安全,三、粮食安全的内涵 FAO定义:所有人在任何时候都能够在物质上和经济上获得足够的、富有营养和安全的食物。粮食安全包含买得到、买得起和吃得好三方面含义，可以分为粮食的数量安全、经济安全和营养安全三级目标。,三、粮食安全的内涵,数量安全指一个国家或地区通过粮食生产与市场贸易，保障全体人口粮食消费的数量需求。反映的是总体粮食供给能力，是粮食安全的初级目标。经济安全是指居民家庭购买所需粮食的经济支付能力，反映的是家庭这一社会基本单元保障粮食安全的能力，是粮食安全的中级目标。营养安全是指保障居民个人身体健康所需卫生安全和营养均衡食物的能力，反映了粮食安全的质量特征，是粮食安全的高级目标。,不同阶段粮食安全“倒金子塔”式的演变,消费水平,经济发展,第四节 作物生产与粮食安全,四、我国粮食安全的对策 总的来说，农业生产的发展是：一靠政策；二靠科技；三靠投入 从我国的国情出发，解决粮食安全也必须从这三方面入手。,1、确保粮食安全的制度创新(政策),(1)实施”多与少取”的扶农反哺政策。农业生产不仅要承受比其他产业大得多的市场风险和自然风险。而且农业(特别是粮食种植业)是个社会效益很大、自身经济效益很低的弱势产业，在市场经济条件下，往往处于不利的地位，需要加以特殊保护。随着我国工业化水平提高,国力增强,在不违背WTO规则的前提下,推行反哺政策。如实行农资限价,粮食保护价、直补、种子补贴，取消农业税等。更重要的是加强农业科研水平,解决技术棚架;加强农田基本建设,改造中低产田等。,1、确保粮食安全的制度创新(政策),(2)推进农村土地制度改革，扩大粮食经营规模。我国以包产到户为特征的超微型农业经营规模，虽然有利于实现农民口粮的自给自足，但不利于农民种粮增收。在市场经济条件下，粮食生产经营规模小和种粮经济收益低下，已经成为威胁我国粮食持续安全的重大因素。实行的土地股份合作制是实现土地适度集中和规模化经营的有效方法，是一种与当前生产力发展和市场经济相适应的新型土地经营管理制度。,1、确保粮食安全的制度创新(政策),(3)强化土地管理，遏制粮田锐减势头 耕地是保障我国粮食安全的根本所在。19962003年期间我国耕地净减少1亿亩，年均减少耕地1250万亩。虽然耕地减少趋势不可逆转，但近乎失控的大肆圈地卖地势必导致我国人地矛盾激化。应当采取了最严厉的耕地保护措施，建立一套适应市场经济体制的土地管理制度：一是明确农村土地所有权归属；二是借鉴发达国家农用土地评审管理经验，建立耕地质量分级与价格评估机制。国务院及时作出了国务院关于深化改革严格土地管理的决定，贯彻“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策，要求土地总量不能减少。要保住全国现有的近16亿亩基本农田，保持一定的粮食种植面积。,1、确保粮食安全的制度创新(政策),(4)制定农产品质量标准体系，确保粮食质量安全 我国农产品质量标准体系还不完善，农产品质量认证与监控力度较弱，造成农产品生产中注重数量而轻视质量，产品中农药和化肥残留超标，食品加工原料以次充好，加工环境卫生状况极差，假冒伪劣商品充斥市场，成为危害粮食营养安全的重大因素 制定完备的、与国际接轨的食物质量标准体系，建立包含生产、流通、加工、销售等各个环节的从田间到餐桌全过程质量标准与监控机制。,2、加强我国粮食安全的技术创新,（1）保护和合理利用农业资源。土地和水是农业最重要的资源。资料显示，从1958-1995共38年间，我国每年平均实际减少耕地469万亩。19962003年期间我国耕地净减少1亿亩，年均减少耕地1250万亩。从人均情况看，由于人口增加和耕地减少，人均耕地由建国初期的2.7亩下降到2002年的1.42亩，相当于世界平均水平的42%。按联合国的规定,人均耕地的危险点为人均0.8亩。目前,我国已有1/3的省份人均耕地不足1亩，上海、福建、浙江、广东的人均耕地已接近或低于联合国规定的危险点。必须保护基本农田，继续开垦宜耕荒地。,资源制约,中国人均占有耕地少，人粮矛盾将会长期存在,中国国土面积大，但耕地面积小，且耕地后备资源十分有限,土地退化加剧,由缺氮、磷向缺钾等转化,土壤养分,中低产田面积大,农田污染扩散,耕地化肥氮用量240kg/hm2以上（国际上限225）瓜果菜地高达570-2000kg/hm2.菜果等农药用量高达100-200kg/hm2,秸秆焚烧 占总量的30,单位：104hm2,农田受灾成灾面积增大,（1）保护和合理利用农业资源,同时，我国是一个淡水资源十分紧缺的国家，人均占有水资源仅有世界平均水平的1/4。我国旱区面积约占国土面积的74%，尤其是三北地区，干旱面积超过各区面积的80%，加上受季风气候的影响，我国北方的降水主要集中在夏季，如华北平原6-8月份的降水量占到年降水量的70%，而冬春两季干旱少雨，进一步加剧了水资源的紧张状态。保护现有水资源，提高水资源的利用率是我国一项长期任务。目前，正在实施的南水北调工程将会把水资源相对富有的南方水分三路调到北方，缓解广大北方贫水地区的供水状况。,总量可观，人均有限，压力重重 水资源总量 2.81万亿m3，世界第六 人均 2220 m3，为世界平均水平的1/3-1/4 以世界6%的水资源支撑22%的人口,水土要素组合南北错位 淮河以南：土地40，水资源85 淮河以北：土地60，水资源15,水资源质量面临挑战 水土流失：356万km2，河水含沙量大 80%河流和半数湖泊不同程度受到污染,2、加强我国粮食安全的技术创新,（2）调整粮食生产区域布局，实现粮食产销区域分工 我国耕地分布和粮食生产区域分布有北上和西移趋势，东部、中部和西部地区粮食生产能力、粮食供给能力和粮食消费水平差异明显。针对我国粮食安全区域性差异特征，应该实施“稳定东部，强化中部，提高西部”的粮食生产区域布局战略。选择东北平原、黄淮海平原、长江中游平原等粮食主产区，实施国家粮食安全保障工程，组建若干优质水稻、小麦、玉米、大豆等粮食生产基地，建设保障我国粮食安全的“天下粮仓”。,2、加强我国粮食安全的技术创新,（3）推行集约多熟超高产种植，强化粮食安全技术保障 我国目前的复种指数为156%，理论值为198%，仍有42%的潜力可挖。复种指数每提高1%，如同增加播种面积1400万亩。进一步发挥科学技术的增产潜力，提高作物单产。目前，全国粮食作物单产虽然高于世界平均水平，但与先进国家相比还有很大差距，水稻平均低60-80公斤，小麦低100-200公斤，玉米低200-300公斤。提高作物单产的潜力还很大。,小麦/土豆/玉米高产高效益种植模式,2、加强我国粮食安全的技术创新,（4）调整种植结构，由“二元”变“三元结构”随着人民生活水平的提高和膳食结构的改变，对植物性食物的消费越来越少，而对动物性的食物的需求越来越多。80年代中期，我国人均口粮为250公斤左右，到2000年已降至210公斤，目前，有约1/3的粮食用作饲料。因此，必须对种植业结构进行调整，由“粮食-经济作物”为主的二元结构转向为“粮食-经济作物-饲料作物”为主体的三元结构，发展高产优质的饲料作物，变“人畜共粮”为“人畜分粮”，提高粮食作物的利用效益。,2、加强我国粮食安全的技术创新,（5）强化产后加工与利用 我国专家对粮食在收获、运输、加工、贮藏、销售、消费6个环节的损失进行调查，推算出粮食总损失率为18.1%，如果将收获至消费过程中的损失降至最低点，每年可节约粮食2000万吨。在粮食加工方面，酿酒是消费大户，一年用于白洒酿造消耗的粮食就达1560万吨，如改进工艺，或减少粮食酒,每年减少粮食损耗540万吨。目前，我国全年种子用粮3000万吨，如采用精量播种技术，用种量可减少1/5。,2、加强我国粮食安全的技术创新,(6)开发新的食物源 利用微生物发酵生产单细胞蛋白饲料已是国际科技界公认的解决蛋白质资源匮乏的重要途径。目前，前苏联和美国已经进行大批量的商品化生产。海洋是巨大的生物宝库，如可加工成人类食物的近海领域自然生长的藻类植物，年产量相当于目前世界小麦产量的15倍以上。而且海洋食物营养丰富、味道鲜美，因此发展农牧场化的海水养殖业具有广阔的前景。,2、加强我国粮食安全的技术创新,（7）立足国内，适度进口 我国是人口大国，粮食必须立足自给。在此基础上，适当进口也是为缓和我国粮食短缺的一个途径。据研究，只要我国的粮食进口量维持在粮食总需求量的5%左右，不超过10%，不超过世界贸易量的20%，世界粮食市场波动和政治因素的变化不会构成对我国威胁。从长远讲，我们确实能够自己养活自己,但不应该、也没有必要非用自己种出的粮食养活自己,而是可以用自己的钱买别人种的粮食养活自己!借助粮食国际贸易有效调节国内粮食供求平衡，利用全球范围内的耕地资源实现我国粮食安全就是必然趋势。,3、增加投入,（1）国家投入。（2）各类金融资本投入。目前主要在种子及农资环节,大型土地开发。（3）农民增加投入。卖得出，有效益。,第一章 概述,第一节 作物栽培学的性质、任务和特点第二节 作物的起源和分类第三节 作物产量、品质和效益第四节 作物生产与粮食安全第五节 我国作物栽培学主要成就与展望,第五节 我国作物栽培学主要成就与展望,一、主要科技成就 我国农业历史悠久。中国古代的作物学理论代表了世界农业发展的最高水平。具有两个基本的特征，一是研究内容的综合性。中国共有500多部古农书，均是综合地论述作物形态、土壤、气候等方面的综合经验。如吕氏春秋所肯定的“天才、地才、人才”思想，综合了农业生产中与天、地、人之间的联系。西汉时形成的二十四节气，时至今日仍然沿用。是广大农民耳熟能详、普遍遵守的规则。二是研究方法的经验性。作物生产的技术主要是靠总结老农的经验和自己亲自实践。这些古农书都是对我国古农业中的精耕细作、用地养地、因地制宜，因时制宜等经验的总结，至今仍有指导价值。,一、主要科技成就,新中国成立之前，我国只有作物学，包括育种、栽培、植病、昆虫、肥料、土壤等。无独立的作物栽培学。上世纪50年代，出版了第一部作物栽培学。半个世纪以来，作物栽培研究取得了重大进展。一是参与了各种主要农作物生态区划、种植制度区划和品质生态区划。二是取得一些栽培理论成就。主要有不同作物产量、品质与抗性形成的生态与生理、作物叶龄模式、作物群体质量、化学调控机理、单项与复合农艺措施效应规律等。,一、主要科技成就,三是建立在以上理论基础上的栽培技术成就主要有：精量播种、育苗移栽技术、施肥技术、节水灌溉技术、旱地农作技术、覆膜栽培和设施栽培技术、化控技术。还有农作物规范化栽培技术以及各种轻、简栽培技术与抗逆栽培技术等。如“小麦玉米一体化亩产吨粮栽培技术”，“冬小麦精播高产栽培技术”，“水稻抛秧技术”，“棉花矮、密、早高产栽培技术”等。上述这些理论与技术成果的推广和普及对不同地区农业的增产、增收提供了强有力的理论依据和技术保障，做出了巨大的贡献是研究,第五节 我国作物栽培学主要成就与展望,二、中国与西方发达国家作物栽培技术的异同 目前，发达国家比较先进且适用的农业技术：良种、复合肥料、新农药、除草剂、化学调控剂、农机具、设施农业的配套装置和材料、节水灌溉设施以及农业信息决策技术等。但绝大多数属于物化的成果，已被引入我国。大田作物栽培技术，中外各有千秋。从国外引进直接用于中国的极少。这不仅因为中国的自然生态条件与其它国家截然不同以外，还由于中国的人均土地资源、种植制度和农业生产经营和西方发达国家差异极大的缘故。我国的优势和特点有：,二、中西作物栽培技术的异同,1、逆境栽培。欧美发达国家地多人少，能选择土壤最好、极少自然灾害的地带种植作物，没有在高寒、干旱地带、盐碱地、山地、洼地、砂砾地上栽培作物的实践，因此也没有中国在上述类型广大地区进行农业生产需要的适用栽培技术。2、多熟种植。欧美发达国家一年一熟或多年一熟，且都为纯作，没有中国一年二熟或多熟，间作、套作、混作等极为复杂的种植制度下的栽培实践。我国在这方面有较完整的配套技术。,二、中西作物栽培技术的异同,3、栽培技术针对性更强。西方国家实行大规模的作物带种植制度，在作物带的同一播期区内，可以用长期积累的播后天数作为运用措施的主要依据；称“日历农业”。中国不可能形成集中的单一的作物带。同一作物的生育特性和栽培特点，在地区间差异很大。即使在同一地区的同一作物，因品种、播期不同，其生育和栽培特点也有差异。4、栽培的目标有异。欧美发达国家农业家庭经营规模极大，生产经营着眼于提高劳动生产率，投入产出率和市场竞争力，有时可能并不为了高产，以提高竞争力和经济效益。但中国的栽培技术必须兼顾高产、优质、高效、安全、环保等各方面的要求。,第五节 我国作物栽培学主要成就与展望,三、作物栽培学展望 改革开放以前几十年，中国种植业的主要任务是解决农产品不足的问题；作物栽培学与其他农业科学一样，围绕获取作物高(增)产这一中心任务开展研究，并形成以作物高产为主要内容的作物栽培科学理论体系，是符合当时的时代要求的。跨入21世纪后，我国种植业面临的是高产、优质、高效、安全和环保问题。作物栽培学科将与时俱进，围绕这一新要求开展研究，完成历史赋予它的重任。,三、作物栽培学展望,(一)在高产的同时，更加突出品质和食品安全 高产仍是主旋律，但兼顾品质。一般认为产品品质主要决定于基因。但栽培因素对基因表达的影响也是绝不可忽视的。例如小麦蛋白质含量变动在8-18间；栽培因素对蛋白质含量的影响高达4%。对棉花、烟草等作物品质的影响就更大。食品安全与产品标准化已被高度重视，但达到食品安全标准必须依靠安全的栽培技术体系，要研究既能优质高产又能减轻病虫害和减少农药、化肥等的无公害栽培新技术。2007年7月26国务院总理温家宝日签署国务院令,公布国务院关于加强食品等产品安全监督管理的特别规定。,三、作物栽培学展望,(二)栽培“轻简”化与机械化。是农民的迫切愿望。简化作业程序、减少作业次数、改变作业方式(化除、化控、少免耕、机械化等)、减轻劳动强度、提高作业质量的栽培技术。(三)栽培精确化。将综合运用现代信息技术，利用电脑的模拟和快速运算功能，对优质、高产、高效、安全、防污的栽培技术方案作精确的决策。,三、作物栽培学展望,（四）充分运用生物技术成果 作物产量和品质的潜力不但涉及到作物形态、解剖，应拓展到内在生理生化活动再到分子水平，与基因、酶等有着密切的关系。如在生理水平上，改变光合色素的组成，改良二氧化碳固定酶的活性，均有助于提高光合效率。如稻、麦的品质与淀粉的结构、理化特性及直链/支链淀粉的比例有关，直、支链淀粉的生物合成由不同的酶系统所催化，研究提高支链淀粉生物合成关键酶的技术措施，会改善稻、麦的淀粉品质。,三、作物栽培学展望,(五)注重资源高效利用及生态和环境保护 从单纯追求产量向高产、优质、高效，合理利用资源，保护环境，可持续方向发展。节省用肥，提高肥效，既是农业增产增收的重要措施，也是减少污染、保护农业生态环境的最主要的途径。节约、高效利用水资源，一方面靠水利工程技术的改进，另一方面靠节水栽培技术。减少灌(浇)水次数，节约用量、增强土壤接墒保墒能力，使有限的水资源取得最大的作物增产效果。合理使用农药、农地膜和激素等。,第五节 我国作物栽培学的成就与展望,（六）进一步拓展研究和应用领域 现代作物栽培技术研究对象从单一作物向两作、多作的复合群体，甚至连作、轮作发展；有的还提出开辟第三战场，充分利用生物质，种出“绿金”，向能源领域挺进。淀粉发酵生产的乙醇已成为广受关注的生物能源。乙醇生产可消化陈化粮，也可用再生资源甜高梁进行生产，每公顷甜高梁可生产乙醇5000升。德国已经以植物为燃料兴建了一座发电厂。今后，农作物可能性逐渐取代石油成为燃料的来源，黑金也许被绿金代替。发展景观旅游农业。,思考题,1、根据作物用途和植物学系统相结合的方法，举例说明作物可分成哪几类？2、简述提高作物品质的途径。3、试论作物栽培学发展趋势。,