华中农业大学通识课《农学概论》介绍

第一章
本书涉及的农学是狭义的农学，它是研究农作物高产、优质、高效和可持续发展的理论和技术的科学。

农学正式形成一门科学是19世纪后期的事，它与施旺（T.Schwann）的细胞学说、李比希（J.F.Von Liebig ）的矿质营养学说、达尔文（C.R.Darwin）的进化论和孟德尔（ G.J.Mendel）发现的遗传规律等分不开。

农学的研究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基础的一门应用科学，农学是服务于种植业的一门综合学科，农学是以可持续发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；农业的基础产业；农业现代化的组成部分
世界作物总产的增加主要得益于单产的提高，其原因有：品种改良；增施肥料与施肥技术；扩大灌溉与节水技术；设施栽培；作物病虫草害的防治；高新技术的推广应用
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；
在作物信息技术中，以3S（GIS、GPS、RS，地理信息系统、全球定位系统和遥感系统）为核心的精确农业已成为发达国家高新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。

第二章
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迅速生长；产品有用成分大大改进和提高；成熟期一致，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行命名，称为学名。

例如小麦属禾本科，其学名为Triticum aestivum L.,第一个字为属名，第二个字为种名，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。

按作物对光周期反应特性分类，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C3作物、C4作物和CAM（景天酸代谢）作物。

不同作物生长在相同的环境条件下，形成具有相似特征的结构和生物学特性，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，其营养丰富，用途广泛。

起源于中国，但在美洲有较大发展。

我国地域辽阔、地形地貌复杂。

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年代初，由中国农业科学院等单位在此基础上，依据发展种植业的自然条件和社会经济条件；作物结构、布局和种植制度；种植业发展方向和关键措施等的相对一致性，并保持县级行政区界的完整性，将全国种植业划分为10个一级区和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。

发育是指作物从营养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高低和日照长短的反应特性，称为作物的温光反应特性。

根据作物温光反应所需温度和日长，可将作物温光反应归为典型的两大类，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，冬小麦植株只有顺序地通过低温和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
当作物体失去某一部分后，在适宜的环境条件下，仍能逐渐恢复所失去的部分，再形成一个完整的新个体，这种现象叫再生。

例如扦插繁殖、分根繁殖等都是利用作物体的再生能力。

当作物体失去某一部分后，在适宜的环境条件下，仍能逐渐恢复所失去的部分，再形成一个完整的新个体，这种现象叫再生。

例如扦插繁殖、分根繁殖等都是利用作物体的再生能力。

“根深叶茂”、“本固枝荣”就充分反映地下部分与地上部分协调的关系
作物的顶芽生长占优势的现象叫顶端优势。

作物营养器官根、茎、叶的生长称为营养生长；生殖器官花、果实、种子的生长称为生殖生长。

两者之间既相互依赖，又相互制约。

作物一般是先进行营养器官的生长，然后进行生殖器官的生长。

生殖器官的生长一般是消耗营养的，营养器官生长得越健壮，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寒冷和干旱的抵抗力较强。

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继续生长，当胚根的长度与种子长度相等，胚芽长度约为种子长度的1/2时，叫种子发芽。

如果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。

根的主要功能是吸收、输导、支持、合成和贮藏。

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量的袭击。

根还有合成功能，制造某些氨基酸、植物激素和生物碱等，此外还有分泌有机酸的作用。

大多数作物的根群主要分布在耕层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，其次也有贮藏和繁殖功能。

在农业生产上，小麦和水稻的分蘖和产量有直接关系，如果分蘖数目过少，则产量低；若分蘖数目过多，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，可用来进行营养繁殖。

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。

仙人掌类作物肉质部分器官是茎，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，还有一定的吸收作用，少数作物的叶还具有繁殖功能。

具有叶片、叶柄和托叶三部分的叶，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部分，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，根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。

平行脉序是单子叶作物叶脉的特征。

双子叶植物的花多为典型花，由花柄、花托、花被、雄蕊群和雌蕊群五部分组成。

由花粉囊散出的花粉借助于一定的媒介力量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，食用部分是中果皮，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累有机物的总量，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作物高产群体的特点主要有：①产量构成因素协调发展，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，减少无效枝（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发展。

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一致。

⑤叶层受光态势好，功能期稳定，光合效能大，物质积累多，转运效率高。

作物的品质是指收获目标产品达到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基础。

1．光照，2．温度，3．水分，4．大气污染，5．土壤
栽培技术对作物品质的影响
1．种植密度和播种期，2．施肥，3．灌溉，4．生长调节剂，5．收获
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达到的。

对于一个作物群体来说，上层叶片接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，其接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获取作物高产的重要途径。

根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、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。

根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。

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。

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，淹没农田，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
水资源在我国是十分珍贵的自然资源，合理利用和保护水资源，节约用水是我国长期坚持的一项基本国策。

因此合理地利用和保护水资源是我国农业能否持续发展的关键。

1．合理灌溉，发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”。

2．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，这种用污水灌溉农田的方法是缓解水资源紧张状况的有效途径之一。

3．兴修水利工程增加蓄水能力
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应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能力。

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。

按土壤中各粒级的构成情况，可以把土壤质地分为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)。

土壤结构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。

团粒结构是各种结构中最为理想的一种。

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
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。

作物必需的营养元素
所谓作物必需的营养元素，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。

作物体内的元素究竟是否是必需营养元素，有三条判断标准：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症状，而且这种缺乏症状是可以预防和恢复的；③该元素在作物营养生理上应表现出直接的效果，不是因土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的改变，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”。

作物营养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绝对数量上并不一定多，但要求很迫切。

如果这时缺乏某种养分，就会明显抑制作物的生长发育，产量受到严重影响。

此时造成的损失，即使以后补施该种养分，也很难弥补。

这个时期称为作物营养临界期。

作物营养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，不论是在绝对数量上，还是吸收速率上都是最高的。

此时使用肥料所起的作用最大，增产效果也最为显著。

这个时期就是作物营养最大效率期。

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
1．扩大播种面积和提高单位面积年产量
2．调节土壤肥力
3．保持水土
4．缓解作物争地、争时、争肥矛盾
5．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。

一年一熟的复种指数为100%，一年两熟的复种指数为200%，一年三熟的复种指数为300%，两年三熟的复种指数为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高低，当地的热量条件是决定因素。

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上作物的的种植方式。

‖混作指在同一块田地上，同期混合种植两种或两种以上作物的种植方式，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
1.增产，2．增效3．稳产保收, 4．协调作物争地矛盾
轮作是在同一田地上不同年度间按照一定的顺序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，这是在年间进行的单一作物的轮作。

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相同作物或相同的复种方式的种植方式。

而在同一田地上采用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
2．改善土壤理化性状
3．减少病虫危害
4．清除土壤有毒物质
5．减少田间杂草
导致作物连作受害的基本原因有生物的、化学的、物理的三个方面。

1．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
2．化学原因指连作造成土壤化学性质发生改变而对作物生长不利，主要是营养物质的偏耗和有毒物质的积累。

3．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，不利于同种作物的继续生长。

如南方在长期推行双季连作稻的情况下，因为土壤淹水时间长，加上年年水耕，土壤大孔隙显著减少，容重增加，通气不良，土壤次生潜育化明显，严重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，成本较低，技术容易掌握，能获得较高产量。

第六章
作物育种是指人类以改良现有作物品种，选育及繁殖作物新的优良品种为目标，以满足人类对农产品的要求所进行的有意识的工作。

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、售后服务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；增强抗逆性；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，也就是在一定的自然、耕作栽培和经济条件下所育成新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新品种（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。

系统育种就是采用单株选择法，优中选优。

杂交育种是通过两个遗传性不同的生物体进行杂交获得的杂种，继而对杂种后代加以培育选择，创造新品种的方法。

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
1．生长势强
2．产量高
3．抗逆性强，适应范围广
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不足，丰富基因库，有力促进作物育种的发展。

近年来在提高作物的抗虫、抗病、抗逆性，改良品质等多方面展现出良好的发展前景。

依据《中华人民共和国种子法》和《主要农作物品种审定办法》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。

种子市场由种子供应者、种子用户、种子市场的交换对象—种子三个要素构成。

加代繁殖一年多代繁殖的主要方式是异地繁殖和异季繁殖。

选择光、热条件可以满足作物生长、发育所需要的某些地区，进行冬繁或夏繁加代。

第七章
高产土壤具备的基本特征是土地平整，排水灌溉条件良好，适合机械化作业；良好的土体结构，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，保水能力强；土性温暖，稳温性强；土壤微生物多，活性大；适耕期长，耕性好。

土壤耕作分为基本耕作和表土耕作。

少免耕的特点是不翻耕或减少翻耕，加之残茬物的覆盖，减少水蚀、风蚀和水分蒸发，保蓄土壤水分，增加土壤有机质。

同时节省能耗，适时播种。

播种是按计划密度将种子播入一定深度的土壤中，并加以覆土镇压。

优良的种子应具备以下条件：
1．生活力强
2．粒大饱满
3．整齐度高
4．纯度净度高
5．无病虫害
根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。

生产上采用的播种方法有以下几种：
1.撒播播种方式简单，把种子均匀的撒播在地面，然后覆土镇压。

2．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。

3．穴播又称点播，是在宽行条播的基础上发展起来的播种方式，在行内按一定距离，穴播数粒种子，出苗后按计划留苗密度进行间苗。

4．精细播种随着现代农业和精细控制技术的发展，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提供良好的发芽条件，省去了间苗环节，达到苗全、苗壮和节约种子的目的。

精细播种的种子质量要有绝对保证，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）合理密植增产原因。