作物栽培学
Crop Cultivation Sciense
黑龙江八一农垦大学植物科技学院
学习作物栽培学的意义
? 作物产品是人类生命活动的物质基础
作物产品
口 粮 饲料 工业原料
人类生活
生存
健康
生活水平
学习作物栽培学的意义
粮食安全成为全世界共同关注问题。
农产品贸易是国际内贸易的重要组成部分，对国民经济影响巨大。
农产品是农民增收的主要来源。
因此：需要增加产量、提高品质、提高竞争力。
增加农产品的产量主要靠提高单产，增产提质要靠育种和栽培两个
途径来实现。
作物栽培是提高作物产量和品质的最终途径。
因此：要提高栽培技术水平。
首先要认识高产优质规律、进而开发先进和栽培技术并推广应
用。需要研究、推广者、应用者。
作物专业就是培养这类专们人材的，作物栽培学是其专业课之一。
第一章 作物栽培学总论
第一节 作物及其起源、分类及我国种植业分区
第二节 作物栽培学的性质、任务和研究方法
第三节 作物生长发育
第四节 作物群体结构与物质生产
第五节 作物的产量和产量潜力
第六节 作物产品的品质及形成
第一节 作物及其起源及分类和分布
一、作物的概念
地球上约有 39万种植物，其中被人类所利用的植物大致在
2500～ 3000种以上，为人类所栽培的作物约有 2300余种，
其中食用作物约 900余种，经济作物约 1000余种，饲料绿
肥作物约 400余种。
作物从广义的概念来讲，它包括对人类有利用价值，为人
类所栽培的各种植物。
狭义的作物概念，主要是指农作物，即粮、棉、油、麻、
糖、烟等，北方又常统称之谓“庄稼”，是作物栽培学的
主要研究对象。
世界栽培植物中最主要的有 90多种。在我国常见的有 50
多种（不包括果树、蔬菜和药用植物）。
第一节 作物其及分类、起源和分布
二、作物分类的依据和方法
植物学分类即按植物科、属、种进行分类 。（如,Z ea
maxs L,）
根据作物生物学性状分类
1．按作物对温度条件的要求，分为喜温作物和耐寒作物。
2．按作物对光周期的反应，可分为长日作物、短日作物、
中性作物和定日作物，
3．根据作物对二氧化碳同化途径的特点，可分为三碳作
物、四碳作物和景天科作物。
按农业生产特点分类
按播种期，分为春播作物、夏播作物、秋播作物、冬播作
物。按播种密度和田间管理等分为密植作物和中耕作物。
第一节 作物其及分类、起源和分布
二、作物分类的依据和方法
? 按用途和植物学系统相结合的分类
（一）粮食作物
1．谷类作物：禾谷类作物。荞麦属蓼科，习惯上也将其列入此
类。
2．豆类作物,属豆科 主要提供植物性蛋白质。
3．薯芋类作物
（三）经济作物（工业原料作物）
4．纤维作物,种子纤维作物、韧皮纤维作物、叶纤维作物等。
5．油料作物,
6．糖料作物,
7．其他作物：有些是嗜好作物，还有挥发性油料作物
（三）饲料及绿肥作物
8．饲料及绿肥作物
（四）药用作物
9．药用作物
第一节 作物及其起源及分类和分布
三、作物的起源和起源中心
1、人类所栽培的作物是人类从野生植物中经
过长期选择培育而来，是人类劳动的产物
和成果。
2、作物起源中心
恩 ·依 ·瓦维洛夫等八大起源中心说。
(1)．中国起源中心
(2)．印度起源中心
(3)．中亚起源中心
(4)．近东起源中心
(5)．地中海起源中心
(6)．埃塞俄比亚起源中心
(7)．墨西哥南部和中美洲起源中
(8)．南美起源中心
第一节 作物及其起源及分类和分布
三、作物的起源和起源中心
2、作物起源中心
哈伦（ J,R,HarIlln ）, 农业的起源，中心与无中心,
中心 无中心
A 近东 A 非洲
B 中国 B 东南业
C 中美 C 南美
我国学者的工作：丁颖教授证明了籼、粳稻都起源于我
国，籼稻定名为 Oryza sativa subsp hsien ting，粳稻定
名为 Oryza sativa subsp king ting。
第一节 作物及其起源及分类和分布
三、作物的起源和起源中心
3、栽培作物与其野生祖先之间的差别
? 栽培作物各器官，特别是那些被人类利用的器官变得巨
大和迅速生长。
? 栽培作物产品有用成分的改进。
? 栽培作物一般成熟期较一致，而野生植物成熟期不一致，
而且拖得很长。
? 栽培作物自然传播手段退化，野生植物有其固有的自然
传播方式。
? 栽培作物种子休眠性减弱或缩短，而野生植物种干休眠
期长。
? 栽培作物防护机能减退，而野生植物机械保护组织发达。
第一节 作物及其起源及分类和分布
四、作物分布及我国种植业分区
1、作物的分布
? 决定作物分布的因素：
（ 1）作物种类和品种的生物学特性。
（ 2）生长期、光照、温度、降水等气候条件。
（ 3）纬度、海拔高度、地势、地貌、土壤、环境、矿质营养
等环境条件。
（ 4）生态平衡、轮作换茬和培肥地力的需要。
（ 5）经济、技术、习惯、生活需求、消费水平和投入水平等
社会条件。
（ 6）国内外市场的销售量和价格。
（ 7）与畜牧业、农产品加工和现代工业、国防上的联系。
2、我国种植业分区
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
一、作物栽培学的性质和任务
（一）作物栽培学的定义
作物栽培学是研究作物生长发育规律及其与外界环境条件的关系，
以及探讨作物高产、优质、高效率、低成本生产的理论和措施的一
门技术科学。
（二）作物栽培学研究的对象和任务
1.对象,作物栽培学的研究对象，从狭义上讲，只限于大田农作物，
并不包括所有的栽培植物，但目前已将饲料作物和药用作物纳入作
物栽培学。
2.任务,研究作物生长发育规律及其与环境条件的相互关系，并探
讨解决作物实现高产、稳产、优质、低成本的栽培技术措施和理论
依据。
物个体生长发育的规律，作物群体结构和发展动态规律，产量形成
规律等等。这些规律只有在一定的环境条件下或生态条件下才能表
达出来。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
? 一、作物栽培学的性质和任务
? （三）作物栽培学的性质
? 作物栽培学是为农业生产服务的一门综合
性应用科学。
? 有其针对性和实用性。
? 综合性很强。
? 是一门独立的科学。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
（一）生物观察法
观察都必须注意以下几点
对作物的观察必须与对外界环境条件的观察相结合。从作物与环境
的相互联系及相互作用中进行考察、分析、判断、推理。
观察作物生长发育过程时，要静态观察和动态观察相结合。
观察作物的形态、结构时要联系其机能，观察局部时要联系整体。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
（二）产量对比法
安排两个或两个以上的相似组群，以试验对象作为试验组，另外设
一个常规对照组作为比较的标准，通过某种试验步骤，看其对产量
的影响，以确定某一栽培措施的优劣。例如不同耕作深度，不同密
度，不同播种期、不同施肥期或灌水期等对产量的影响，以确定适
宜的耕深、种植密度、播种期、施肥期和灌水期等。但产量是多种
因素综合作用的最终结果，单纯从最后产量不易确定这些措施对产
量哪些因素起作用，但在目前却常被人们采用。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
(三 )生长分析法
生长分析法是由 Greyory（ 1917）和 Blackmen（ 1919）所提出的，
以后 Watson（ 1952）等人将其发展。
生长分析法的根本观点是作物产量都以干物质重量来衡量，作物生
育过程也以植株干物质增长过程为中心进行研究。在测量干物质增
长的同时，还测定进行光合作用的叶面积。这种方法对不同种类的
作物，或同一作物不同品种，或同一品种不同栽培条件的生育差异，
可以从叶面积或单位叶面积的光合效率来比较，也就是从干物质增
长和叶面积消长来看生育进程。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
(四 )发育研究法
发育研究法又称生育调查法。此法是英国育种学家 Engledow
（ 19 23）集各方面之大成而提出的，以后不少学者如日本的片山
（ 1951）、松岛（ 1957）等人在此基础上作了补充和发展。
这个方法的特点，在于侧重发育器官的观察研究。发育研究法是在
作物生育期间每隔一定天数测量株高、统计根条数、叶片数、分蘖
数等，特别是分蘖的消长以及穗粒的形成是调查重点。此外，对干
物质和氮素含量等也进行调查，收获时统计单位面积上的穗数、每
穗粒数和粒重，最后把收获物分解为产量构成因素。
第二节 作物栽培学的性质任务和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
(五 )生长发育研究法
生长发育研究法是综合生长分析法和发育研究法而发展起来的方法。
生长发育研究法是根据作物生长的外部形态表现，并结合内部穗粒发育进
程，从而为制定相应的栽培措施提供依据。其做法是根据器官建成规律调
查各营养器官的分化、发展和衰亡时期及其持续时间，观察穗分化（禾谷
类作物）和花芽分化进程，追踪小穗、小花（或花芽）分化数、退化数
（或 脱落 数）和成粒数及其临界期，测定不同时期有效叶面积及各器官的
干物重、碳素及氮素含量及碳氮比等；最后分析查明产量构成的各个因素。
从外部器官的表现推断内部器官的发育进程；从营养器官特别是叶片分化
和分蘖消长，分析穗数的形成过程；从穗分化过程中小穗小花的形成和退
化时期来阐明单穗粒数的形成过程；从碳氮比分析器官兴衰和干物质的消
长关系；从营养器官和结实器官干物质分配比例等分析经济产量的形成过
程以及分析穗数、粒数和粒重之间相互制约的关系等等。
通过生育状况的分析，评价某种栽培技术措施的作用和优劣，从而制定出
相应的栽培技术措施。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
(六 )模拟模型研究法
生物数学兴起后，采用数学方法解释和推论作物生育和产量形
成过程越来越多，由此产生了模拟模型等方法，还可利用电子计算
机预测作物的生长量和产量。生物观察法所获研究结果只能是定性
的，产量对比研究法对某项因素和措施有定量功能，但对整体来讲
仍是定性的。从发育研究法、生长分析法到模拟模型栽培法，动态
地进行定量研究的成分越来越多，而定量化和动态化的研究是各学
科现代化水平的重要标志。
第三节 作物生长发育
一、生长和发育的概念
（一）生长和发育
1、生长 作物在数量上的不可逆增长叫生长，它包括作
物体积（长、宽、厚等）的由小到大，重量（鲜重、于
物重）由轻到重，这些量的不可逆增长都属于生长。是
通过细胞分裂和伸长完成的，它包括营养体的生长和生
殖体的生长。
2、发育是指作物一生中其结构和机能的质变过程，其表
现是细胞、组织和器官的分化和形成。
(二 )生长与发育的关系
1、生长是发育的基础，发育是生长的前提，生长和发育
相互交织。
2、作物的高产优质要求良好而协调的生长、发育。
第三节 作物生长发育
二、作物的生育期和生育时期
(一 )生育期
1、生育期在作物栽培实践中，把从作物出苗到成熟之间的总天数，
即作物的一生，称为作物的生育期。
2、生育期的确定：因种植目的和收获器官不同而不同。
3、影响生育期的因素：
品种的影响：生育期因品种而异，有早、中、晚熟之分。
受环境条件的影响：气候条件中以光照、温度所起的作用最大 ；
栽培措施中土壤肥沃程度、施氮量、水分、密度等，对生育的影响
较大。
4、生育期与产量的关系：在环境条件充分满足的情况下，生育期
长产量高，但作物生产往往受环境尤其是温度等的限制。因此不是
生育期越长产量越高。
第三节 作物生长发育
二、作物的生育期和生育时期
(二 )生育时期
1、生育时期：指作物一生中其外部形态和生长发育内容上呈现显
著变化的若干阶段，或达到某种状态的点。
2、生育时期的划分：在作物的一生中，其外部形态特征总是呈现
若干次显著的变化，根据这些变化，可以划分为若干个生育时期。
禾谷类 出苗期、分蘖期、拨节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期
豆 类 出苗期、开花期、结荚期、成熟期
棉 花 出苗期、真叶期、现蕾期、开花期、吐絮期
油 菜 出苗期，现蕾期、抽苔期、开花期、成熟期
甘 薯 出苗期、采苗期、栽插期、还苗期、分枝期、封垄期、落黄期、收获期
马铃薯 出苗期、现蕾期、开花期、结薯期、薯块发育最速期、成熟期、收获期
甘 蔗 发芽期、分蘖期、蔗茎伸长期、工艺成熟期
黄、红麻 出苗期、真叶期、现蕾期、开花期、结果期、工艺成熟期、种子成熟
期
第三节 作物生长发育
三、作物生育的一般进程和器官同伸关系
（一）,S”形生长过程
1.“S”形生长曲线
作物的个别器官、整个植株的生育以及作
物群体的建成和产量的积累均经历前期较
缓慢、中期加快、后期又减缓以至停滞衰
落的过程。
王天铎等（ 1961）对水稻群体所
做的研究
水稻群体的干物质积累过程可
划分为三个阶段，即指数增长期、
直线增长期和减缓停滞期。
指数增长期
直线增长期
W２ ＝ W１＋ P（ t２－ t１ ）
减缓停滞期
)(ln 01
0
1 ttK
W
W w ??
2.生育进程理论的应用
第一，各种促进或抑制生长的措施，都应在生
育最快速度到来之前应用。
第二，同一作物的不同器官通过生育周期的步
伐不同，生育速度各异，在控制某一器官生育
的同时，应注意到这项措施对其他器官的影响。
第三，作物生育是不可逆的,任何器官一经形成
（如穗一定型），便无法补救了。在作物出苗
至成熟的整个过程中，应当密切注视苗情，注
意各个同步生育的器官，协调它们之间的关系，
达到该期应有的长势和长相。
第三节 作物生长发育
三、作物生育的一般进程和器官同伸关系
在同一时间内某些器官间呈有规律的对应关系进行生长和发育或同
时生长，叫做器官同伸关系。
同伸关系既表现在同名器官之间，如不同叶位叶的生长。
也表现在异名器官之间，如叶与分蘖、叶与根、叶与结实器官的生
育。
依据作物器官相关的外在表相判断各部位的生育进程，在禾谷类作
物栽培上已广泛应用。例如，以叶龄系数或叶龄余数鉴定穗分化和
同伸器官生长发育进程的外部形态指标，在稻麦高产栽培上应用，
收到了增产效果。同样，以叶龄为指标，也可以指导生产过程中技
术措施的适宜时期,
第四节 作物的群体结构
一、作物群体
1、作物群体：单位土地面积上所有单株的总和或者同一地块上的
作物个体群即群体（ population） 。
2、作物群体的类型：一种作物组成的个体群是单作群体，如水稻
田、玉米田。两种或两种以上作物组成的个体群是复合群体，如玉
米、大豆间作，马铃薯、玉米套种等。
3、作物群体的特点,作物单株单独生长的长势长相与群体中生长
的长势长相是截然不同的；作物个体组成了群体，同时也就形成了
群体内部的环境；作物群体不是静止的，它是由许许多多生长着的
个体组成的，是经常在变化和发展的；群体的变化导致群体内部环
境的变化，变化 的环境反过来又影响个体生长发育,如此反复的过
程叫做“反馈”（ Feed－ back）；作物群体可以通过反馈作用进
行自动调整，但这种调整是有限的。
第四节 作物的群体结构
二、作物群体结构
(一 )作物群体结构的概念
1、作物群体的结构：是指组成这一群体的各个单株以及总叶面积、总茎数、总
根重在空间的分布和排列的动态情况。
2、作物群体的层次结构,很多学者为研究群体结构的功能及其与环境条件的关
系，把整个群体分为三个层次：光合层、支架层和吸收层。
光合层（叶、穗层），包括所有绿色叶片、穗和茎的一部分。它的主要功能是吸
收日光能和 CO2，进行光合作用，并进行水分的蒸腾。
支架层（茎层），在光合层之下，主要功能是支持光合层，并行使地上部和地下
部之间水分和养分的运输传导作用。
吸收层（根层），在地面以下，主要功能为吸收水分和养分，并进行一些代
谢与合成作用。
3、不同层次结的关系,群体各层之间存在着有机的联系，不论在作物体内或体
外都有物质转运与相互影响；各层由于其所处空间的位置不同，它们的影响因子
也各异；群体常在发生发展之中，不同生育时期，各层的结构和关系也不相同，
对环境条件的反应也不同。
4、优良的群体结构的特点：群体内植株地上部各个器官（主要指叶片）的数量
及其空间配置有利于最有效地利用太阳辐射能，地下部根系的数量和分布有利于
最有效地吸收土壤中的水分和养分，最终有利于同化物的积累和经济产量的形成。
第四节 作物的群体结构
(一 )作物群体结构的概念
5、作物的生产结构
(1)生产结构概念的产生：群体是层次的，其中，
光合系统（叶）和非光合系统（茎）的空间配置
和与这种配置有关的小气候环境条件对物质生产
的影响，长期以来受到很多研究者的重视，门司
和佐伯对这种群体层次结构称为“生产结构”。
(2)生产结构的定量研究方法：分层割取法（或称
大田切片法）。
(3)生产结构的类型：作物群体的生产结构，大体
上可分为宽叶型 (阔叶型 )和窄叶型 (禾本科型 )两大
类。
(4)在不同类型的群体生产结构中，存在着一个具
有最大的物质生产力时的最适光合系统量。窄叶
型与宽叶型结构相比，前者的光照能很好透入下
层，故最适光合系统量一般要比后者为大。在强
光照条件下，窄叶型群体比宽叶型群体具有较高
的物质生产力；但在弱光照条件下，则相反 。
二、作物群体结构
第四节 作物的群体结构
(一 )作物群体结构的概念
6、叶层结构与物质生产 群体光合产物
的积累，决定于群体的光合面积，净同
化率和光合作用的持续期等因素。因此，
群体光合层（即叶面积指数）的大小及
其配置，关系到有机物质的生产和积累。
(1)最适叶面积指数：在干物质积速率
达最大值时的叶面积就是最适叶面积。
佐伯指出，群体最下层叶片恰好处于光
补偿点的叶面积指数时，该群体的物质
生产便达到最大值，这个时候的叶面积
指数，就是最适叶面积指数，同时也是
群体能够达到的最大叶面积指数。
Donald认为，最高限度叶面积指数与
最适叶面积指数是生育阶段上不同时期
出现的，前者比后者的出现时期要迟些。
二、作物群体结构
不同作物在不同生育时期都有相应的最适
叶面积，这叫做群体最适叶面积的动态变化。
较理想的群体叶面积动态图式，是在生育前
期群体较快达到一定的叶面积指数，高峰期
的最大叶面积维持时间较长，在曲线上表现
出上升与下降的程度比较缓慢，即所谓“高
原”（ Plateau）曲线，然后逐渐下降，并
保持一定的绿色叶面积直到成熟。
第四节 作物的群体结构
(一 )作物群体结构的概念
7．群体的叶层配置与消光系数
(1)群体的叶层配置：群体的叶层配置大致可分为平面配置和倾斜配置两种形式。
叶层配置不同，对光能利用的情况也不同。作物群体由于叶层的重复遮光，越是
群体的深层，光线削弱越严重，倾斜配置的作物群体，光照削弱轻；水平配置的
群体，光照削弱重。例如，大豆在结荚期，若以冠层顶部的光照为 100%，株高
2/3处为 4%。株高 1/3处为 0.4%，地表则只有 0.06%。
门司等（ 1953）发现，群体内相对光强度与叶量之间的关系，因群体而有差异，
但在任何群体中，相对光照度均自群体上层向群体下层是指数函数减低。将
Beer－ Lambert定律，以群体消光系数表示：
I=I0e－ KF 或 ln(I/I0)＝ － KF
I：测定层水平光强度； I0—群体冠层表面的入射光照度； K：消光系数； F：叶
面积指数；ｅ：自然对数的底。
相对光强度的对数与 F之间呈直线关系，－ K为斜率。这个消光系数是由叶面积
指数、阔叶或窄叶、叶的配置等因素决定的群体固有系数。 K值越小，光线透入
群体内层的性能就越好。
二、作物群体结构
第四节 作物的群体结构
(二 ) 作物群体的光能利用
1．田间的太阳辐射特性
大气上界的太阳辐射能为 1.98Ly／ min（ 1Ly＝
4.18J／ cm2），这个数值称为太阳常数。
太阳辐射通过大气层时，受到大气的散射、吸收和
反射而减弱。到达地面的太阳辐射由直射辐射和散
射辐射组成。
导致太阳辐射变化的因素：大气污浊程度、云量；
纬度、海拔、季节和每日时刻等,
二、作物群体结构
图 1－ 4 纬度与太阳辐射量
图 1－ 5 水稻群体的光反射、透射和吸收
（ a－反射率,t－透射率 d－吸收率）
2.作物群体的能量吸收与利用
投射到植物群体的太阳辐射，一部分为植物体
所反射，一部分透过群体而达到地面，剩下的
一部分则为植物所吸收而用于光合作用。
第四节 作物的群体结构
三、作物群体结构及物质生产的影响因素
（一）株型
株型是指植物体在空间的存在样式。 株型不仅包括作物植株的形态特征，而且
也包括生理特性。
作物生产是群体的生产 。 良好的株型不仅应考虑个体的茎, 叶配置合理, 而更
应考虑构成群体后的生产结构具有丰产性能 —群体的光合作用系统怎样在空间和
时间的动态存在为最好的问题 。 杨守仁 （ 1982） 认为, 水稻的理想株型应当具
有三大特点：即耐肥抗倒；生长量大；谷草比大 。
（ 二 ） 环境因子
1.光 田间的光因子就是光环境, 其强度, 成分和在空间的分布, 都对群体的光
合作用有很大的影响 。
2.CO2 CO2 是光合作用制造碳水化合物的原料 。
3.温度
4,水分
5,风速
（三）种植密度和种植方式
1．种植密度
2．种植方式
（四）肥料
第五节 作物的产量和产量潜力
? 一、作物的产量及产量的形成
? （一）作物的产量概念
? 1．作物的三种产量
? （ 1）光合产量 系指作物在其生育中，通过光合作用积累的碳水
化合物以及由碳水化合物或结合矿质营养衍生的各种有机物质的
总量及所含总能量，包括在整个生育过程中的呼吸消耗量和其他
损耗量在内。
? （ 2）生物产量 也称生物学产量系指收获时作物有机体的总重量。
从理论上讲，应该包括地上、地下部分重量的总和，但实际上因
根系无法全部回收，故除产品在地下的作物外，通常只算地上部
分的重量：从理论上讲，作物在其整个生育过程中枯落的枝、叶、
蕾、花、果实、种子，以及因技术要求被摘掉的部分也应计算在
生物产量中，但因难以收集，通常被忽略不计。
? （ 3）经济产量 系指对人类最有经济价值的那一部分产品的重量，
即人类栽培该作物的主要目的物的重量。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 一、作物的产量及产量的形成
? （一）作物的产量概念
? 2．三种产量的计算方法
? 光合产量 =光合面积 × 光合时间／光合强度
? 生物产量 =光合产量十矿质元素一消耗量和损耗量
? 经济产量＝生物产量 × 经济系数
? ＝（光合产量＋矿质元素一消耗量或损耗量） × 经济系数
? ＝（光合面积 × 光合强度 × 光合时间十矿质元素一消耗量或损耗
量） × 经济系数。
? 3．三种产量的相互关系
? （ 1）光合产量与生物产量的关系 生物产量以光合产量为基础,
光合产量不可能全部转化为生物产量。
? （ 2）生物产量与经济产量的关系 经济产量以生物产量为基础,
生物产量不可能全部转化为经济产量。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 一、作物的产量及产量的形成
? （二）产量构成因素及其相互关系
? 1,产量的构成因素：作物的产量用若干因素乘积的形式
表达，其中的各因素就是产量构成因素。
2.产量构成因素的相互关系
（ 1）各因素乘积就是产量
（ 2）各因素相互影响、相互制约、相互补偿
（ 3）在一定条件下，某一个或某几个可能成为限制因素
（ 4）在一定条件下，各因素有理想的或最佳的组合
（ 5）各因素都有主要的决定时期
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 1.作物生长模式,
? 作物的个体和群体的生长（干物质积累）和繁殖（个
体的增加）过程均按逻辑斯蒂曲线的生长模式进行。一
般说作物干物质积累过程，大体上可划分为三个阶段，
即：缓慢增长期、指数增长期、直线增长期和减缓停滞
期。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 2.作物的生长分析
? （ 1）相对生长率（ Relative srowth rate,RGR） 植物
的生长是呈指数函数式生长的，亦即植物在生长过程中，
株体越大，而且生产效能越高，则所形成的干物质也越
多 — 生长的复利法则 。
单位一般是以克／克 ·日或克／克 ·周表示。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 2.作物的生长分析
? （ 2）净同化率（ Net assimilation rate,NAR）：指单
位叶面积的干物质增长速度。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 2.作物的生长分析
? （ 3）叶面积比率（ Leaf area ratio,LAR） 叶面积对
植株干物重之比（ L／ W）称为叶面积比率，即作物单
位干重的叶面积。
相对生长率（ RGR）可用净同化率（ NAR）和叶面积比率（ L AR）的乘积表示
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 2.作物的生长分析
? （ 4）比叶面积．（ Specific leaf area,SLA）比叶面
积为叶面积与叶重之比，用以表示叶的厚度。
式中,L／ LW=比叶面积,LW=叶的干重
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 2.作物的生长分析
? （ 5）作物生长率（ Crop growth ratb。 CGR）作物生
长率又叫做群体生长率。它表示在单位时间、单位土地
面积上所增加的干物重量。
由于 LAI随生长进程不断变化，所以对作物有直接意义的是整个生
育期间的平均值或积分值。
? )(dtF
称为叶面积持续期
（ LAD）
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （二）作物产量的源库关系
? 从 Blackman（ 1919）提出作物产量的限制因子后,Mason等
（ 1928）提出了“源库”学说。原意是指制造光合产物和接纳
光合产物的组织和器官。后来这一概念被 Evans所发展，用以从
生理学角度分析作物产量的形成。
? 1、源、库、流的概念
? 源 （ source）是指制造或输出有机物质的组织或器官。
? 库 （ Sink）是指贮存、利用或消耗有机物质的器官。
? 流 （ Transportation）是指联结源库两者之间的有机物质的输
导系统，也可以认为是光合产物由源向库的运输能力。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （二）作物产量的源库关系
? 2、源、库、流功能的表现
? 供给能力 要提高作物产量，就要以增大叶面积和提高光合作用
功能为主要目标。这就要求作物个体要有理想的株型，群体要有
较大的叶面积指数且要维持较长的时间，尤其是后期的叶面积持
续期（ LAD）的长短与稻麦产量有密切关系，同时叶的净同化率
要高。 其实质是光能利用问题。
? 贮积能力 作物的贮积能力决定于单位面积上产量容器的大小，
以及灌浆速度和灌浆持续期。
? 运输作用 凡能影响细胞内能量积累和释放过程的因素，都能影
响同化物的运输速度。茎秆粗壮、维管束多而发达，无病虫和其
他生理障碍是具有良好运输能力的条件。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （二）作物产量的源库关系
? 3、源、库、流的相互关系
? 源是贮藏器官和输导组织形成及其功能发挥的物质基础。
? 库对源和流的反馈作用,库对源之间具有明显的反馈作用，
摘除贮积器官后，同化物积聚在叶片中不能输出，从而使光
合作从下降。库对同化物的需要增加，能导致同化物从源到
库转运速度的提高。运输受阻，同化物大量积聚在叶片中，
也会降低叶片的同化能力。
? 流对源和库的影响,流影响了库的充实，因病、虫等到因素
的危害，导至物质运输受阻，不但使库器官充实不良，而且
使叶片因光合产物的遮蔽效应，而使光合能力降低。
? 源库之间存在着竞争关系
? 源库流器官的相对性
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （二）作物产量的源库关系
? 4、源库关系的类型
? 源限制型,这是一种源小库大的类型，叶片产生的同
化物满足不了库的需求，限制产量形成的主要因素是
源的供应能力。
? 库限制型,这是一种源大库小的类型，限制产量形成
的主要因素是库的接纳能力。
? 源库互作型,这是一种过渡态的中间类型，定源增库
或定库增源都可增产，产量是源库协同调节的。其特
点是源库自身的调节能力强，可塑性大，在制定栽培
措施时，有较大的回旋余地。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （二）作物产量的源库关系
? 5、高产群体的源库关系
? 源足
? 库大
? 流畅
第五节 作物的产量和产量潜力
? 三、作物的产量潜力
? （一）辐射资源与作物生产潜力
? 植物所能利用的一部分可见光只占太阳总辐射能量的
45％～ 50%，投射到叶层被反射、漏射等损失约占
30%；叶层吸收利用转化为化学能的转换率为 20%；
呼吸作用消耗 30%。
? 太阳辐射的最大可能利用率为 5%左右
? 目前作物对太阳辐射的利用率为 1%左右，高产水平
为 2%左右。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 三、作物的产量潜力
? （一）辐射资源与作物生产潜力
表 1 — 6 我国主要地区单季稻的产量潜力及光能利用
潜在生产力 现实生产
地 名 理论产量（ k g /k m
2
） 光能利用率（ % ）
理论产量
（ k g /k m
2
）
光能利用率（ % ）
成都 1 0 0 0 6,5 2,9 7 1 2 9 6, 2 5 1,5 9
南昌 2 1 0 1 5 2,9 3 1 1 2 2 2,2 5 1,5 7
武汉 1 8 3 7 2 2,6 2 9 8 1 0, 7 5 1,4 0
南京 1 8 1 4 5,5 2,7 7 9 6 9 0 1,4 8
昆明 2 0 9 6 4 3,8 4 1 1 1 9 5, 2 5 2,0 5
遵义 1 6 3 4 4 2,7 3 8 7 2 8, 5 1,4 6
西安 2 1 5 6 1 3,1 4 1 1 0 8 8 1,6 2
北京 2 5 6 6 3,5 3,3 0 1 3 1 6 4,7 5 1,6 9
沈阳 2 2 0 5 0 3,6 7 1 1 7 7 7,2 5 1,9 8
哈尔滨 2 0 3 8 9,5 3,7 3 1 0 8 9 0,7 5 1,9 9
兰州 2 3 7 5 5,5 3,4 6 1 2 6 9 0 1,8 5
第五节 作物的产量和产量潜力
? 三、作物的产量潜力
? （二）提高产量潜力的前景
? 从理论上说，要达到光合潜力理论高限，须同时具备
如下条件：
? 具有充分利用光能的高光合效能的作物品种；
? 空气中 CO2浓度正常；
? 环境因素均处于最适状态；
? 具备最适于接受和分配阳光的群体结构。
第六节 作物产品的品质及形成
? 一、作物产品的品质
? （一）作物产品品质的重要性
? 随着人民生活水平的不断提高，人们对农产品的质量
要求越来越高；市场经济条件下，尤其是全球经济一
体化的大趋势下，产品的质量对竞争力和效益的影响
日显突出。
? 粮食的品质与人类身体健康关系极为密切
? （二）评价作物产品品质的指标
? 1．作物产品品质的生化指标
? 2．作物产品品质的物理指标
第六节 作物产品的品质及形成
? 一、作物产品的品质
? （三）作物产品的营养品质和食用品质
? 1．作物产品的营养品质 所谓作物产品的营养品质,
主要是指作物产品中的蛋白质含量、可溶性氨基酸组
分以及微量元素和维生素含量等等。
? （ 1）作物产品营养物质的含量
? （ 2）作物产品中的蛋白质及氨基酸
? （ 3）作物产品中的糖类
? （ 4）作物产品中的脂肪
? （ 5）作物产品的维生素、矿物质和水
第六节 作物产品的品质及形成
? 一、作物产品的品质
? （三）作物产品的营养品质和食用品质
? 1．作物产品的营养品质 所谓作物产品的营养品质,
主要是指作物产品中的蛋白质含量、可溶性氨基酸组
分以及微量元素和维生素含量等等。
? 2．主要谷类作物产品食用品质 所谓食用品质是指
蒸煮与食味品质
第六节 作物产品的品质及形成
? 二、影响作物产品品质的因素
? （一）遗传因素的影响
? （二）气候生态因素的影响
? 作物产品品质因地理、季节、温光等因素的影响，
而有很大的差异。
? 三、提高作物产品品质的途径
? （一）重视作物品质育种
? （二）改善栽培技术措施
? 1．合理轮作
? 2．合理采用栽培技术
? （三）主要作物成品品质的改进
Crop Cultivation Sciense
黑龙江八一农垦大学植物科技学院
学习作物栽培学的意义
? 作物产品是人类生命活动的物质基础
作物产品
口 粮 饲料 工业原料
人类生活
生存
健康
生活水平
学习作物栽培学的意义
粮食安全成为全世界共同关注问题。
农产品贸易是国际内贸易的重要组成部分，对国民经济影响巨大。
农产品是农民增收的主要来源。
因此：需要增加产量、提高品质、提高竞争力。
增加农产品的产量主要靠提高单产，增产提质要靠育种和栽培两个
途径来实现。
作物栽培是提高作物产量和品质的最终途径。
因此：要提高栽培技术水平。
首先要认识高产优质规律、进而开发先进和栽培技术并推广应
用。需要研究、推广者、应用者。
作物专业就是培养这类专们人材的，作物栽培学是其专业课之一。
第一章 作物栽培学总论
第一节 作物及其起源、分类及我国种植业分区
第二节 作物栽培学的性质、任务和研究方法
第三节 作物生长发育
第四节 作物群体结构与物质生产
第五节 作物的产量和产量潜力
第六节 作物产品的品质及形成
第一节 作物及其起源及分类和分布
一、作物的概念
地球上约有 39万种植物，其中被人类所利用的植物大致在
2500～ 3000种以上，为人类所栽培的作物约有 2300余种，
其中食用作物约 900余种，经济作物约 1000余种，饲料绿
肥作物约 400余种。
作物从广义的概念来讲，它包括对人类有利用价值，为人
类所栽培的各种植物。
狭义的作物概念，主要是指农作物，即粮、棉、油、麻、
糖、烟等，北方又常统称之谓“庄稼”，是作物栽培学的
主要研究对象。
世界栽培植物中最主要的有 90多种。在我国常见的有 50
多种（不包括果树、蔬菜和药用植物）。
第一节 作物其及分类、起源和分布
二、作物分类的依据和方法
植物学分类即按植物科、属、种进行分类 。（如,Z ea
maxs L,）
根据作物生物学性状分类
1．按作物对温度条件的要求，分为喜温作物和耐寒作物。
2．按作物对光周期的反应，可分为长日作物、短日作物、
中性作物和定日作物，
3．根据作物对二氧化碳同化途径的特点，可分为三碳作
物、四碳作物和景天科作物。
按农业生产特点分类
按播种期，分为春播作物、夏播作物、秋播作物、冬播作
物。按播种密度和田间管理等分为密植作物和中耕作物。
第一节 作物其及分类、起源和分布
二、作物分类的依据和方法
? 按用途和植物学系统相结合的分类
（一）粮食作物
1．谷类作物：禾谷类作物。荞麦属蓼科，习惯上也将其列入此
类。
2．豆类作物,属豆科 主要提供植物性蛋白质。
3．薯芋类作物
（三）经济作物（工业原料作物）
4．纤维作物,种子纤维作物、韧皮纤维作物、叶纤维作物等。
5．油料作物,
6．糖料作物,
7．其他作物：有些是嗜好作物，还有挥发性油料作物
（三）饲料及绿肥作物
8．饲料及绿肥作物
（四）药用作物
9．药用作物
第一节 作物及其起源及分类和分布
三、作物的起源和起源中心
1、人类所栽培的作物是人类从野生植物中经
过长期选择培育而来，是人类劳动的产物
和成果。
2、作物起源中心
恩 ·依 ·瓦维洛夫等八大起源中心说。
(1)．中国起源中心
(2)．印度起源中心
(3)．中亚起源中心
(4)．近东起源中心
(5)．地中海起源中心
(6)．埃塞俄比亚起源中心
(7)．墨西哥南部和中美洲起源中
(8)．南美起源中心
第一节 作物及其起源及分类和分布
三、作物的起源和起源中心
2、作物起源中心
哈伦（ J,R,HarIlln ）, 农业的起源，中心与无中心,
中心 无中心
A 近东 A 非洲
B 中国 B 东南业
C 中美 C 南美
我国学者的工作：丁颖教授证明了籼、粳稻都起源于我
国，籼稻定名为 Oryza sativa subsp hsien ting，粳稻定
名为 Oryza sativa subsp king ting。
第一节 作物及其起源及分类和分布
三、作物的起源和起源中心
3、栽培作物与其野生祖先之间的差别
? 栽培作物各器官，特别是那些被人类利用的器官变得巨
大和迅速生长。
? 栽培作物产品有用成分的改进。
? 栽培作物一般成熟期较一致，而野生植物成熟期不一致，
而且拖得很长。
? 栽培作物自然传播手段退化，野生植物有其固有的自然
传播方式。
? 栽培作物种子休眠性减弱或缩短，而野生植物种干休眠
期长。
? 栽培作物防护机能减退，而野生植物机械保护组织发达。
第一节 作物及其起源及分类和分布
四、作物分布及我国种植业分区
1、作物的分布
? 决定作物分布的因素：
（ 1）作物种类和品种的生物学特性。
（ 2）生长期、光照、温度、降水等气候条件。
（ 3）纬度、海拔高度、地势、地貌、土壤、环境、矿质营养
等环境条件。
（ 4）生态平衡、轮作换茬和培肥地力的需要。
（ 5）经济、技术、习惯、生活需求、消费水平和投入水平等
社会条件。
（ 6）国内外市场的销售量和价格。
（ 7）与畜牧业、农产品加工和现代工业、国防上的联系。
2、我国种植业分区
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
一、作物栽培学的性质和任务
（一）作物栽培学的定义
作物栽培学是研究作物生长发育规律及其与外界环境条件的关系，
以及探讨作物高产、优质、高效率、低成本生产的理论和措施的一
门技术科学。
（二）作物栽培学研究的对象和任务
1.对象,作物栽培学的研究对象，从狭义上讲，只限于大田农作物，
并不包括所有的栽培植物，但目前已将饲料作物和药用作物纳入作
物栽培学。
2.任务,研究作物生长发育规律及其与环境条件的相互关系，并探
讨解决作物实现高产、稳产、优质、低成本的栽培技术措施和理论
依据。
物个体生长发育的规律，作物群体结构和发展动态规律，产量形成
规律等等。这些规律只有在一定的环境条件下或生态条件下才能表
达出来。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
? 一、作物栽培学的性质和任务
? （三）作物栽培学的性质
? 作物栽培学是为农业生产服务的一门综合
性应用科学。
? 有其针对性和实用性。
? 综合性很强。
? 是一门独立的科学。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
（一）生物观察法
观察都必须注意以下几点
对作物的观察必须与对外界环境条件的观察相结合。从作物与环境
的相互联系及相互作用中进行考察、分析、判断、推理。
观察作物生长发育过程时，要静态观察和动态观察相结合。
观察作物的形态、结构时要联系其机能，观察局部时要联系整体。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
（二）产量对比法
安排两个或两个以上的相似组群，以试验对象作为试验组，另外设
一个常规对照组作为比较的标准，通过某种试验步骤，看其对产量
的影响，以确定某一栽培措施的优劣。例如不同耕作深度，不同密
度，不同播种期、不同施肥期或灌水期等对产量的影响，以确定适
宜的耕深、种植密度、播种期、施肥期和灌水期等。但产量是多种
因素综合作用的最终结果，单纯从最后产量不易确定这些措施对产
量哪些因素起作用，但在目前却常被人们采用。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
(三 )生长分析法
生长分析法是由 Greyory（ 1917）和 Blackmen（ 1919）所提出的，
以后 Watson（ 1952）等人将其发展。
生长分析法的根本观点是作物产量都以干物质重量来衡量，作物生
育过程也以植株干物质增长过程为中心进行研究。在测量干物质增
长的同时，还测定进行光合作用的叶面积。这种方法对不同种类的
作物，或同一作物不同品种，或同一品种不同栽培条件的生育差异，
可以从叶面积或单位叶面积的光合效率来比较，也就是从干物质增
长和叶面积消长来看生育进程。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
(四 )发育研究法
发育研究法又称生育调查法。此法是英国育种学家 Engledow
（ 19 23）集各方面之大成而提出的，以后不少学者如日本的片山
（ 1951）、松岛（ 1957）等人在此基础上作了补充和发展。
这个方法的特点，在于侧重发育器官的观察研究。发育研究法是在
作物生育期间每隔一定天数测量株高、统计根条数、叶片数、分蘖
数等，特别是分蘖的消长以及穗粒的形成是调查重点。此外，对干
物质和氮素含量等也进行调查，收获时统计单位面积上的穗数、每
穗粒数和粒重，最后把收获物分解为产量构成因素。
第二节 作物栽培学的性质任务和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
(五 )生长发育研究法
生长发育研究法是综合生长分析法和发育研究法而发展起来的方法。
生长发育研究法是根据作物生长的外部形态表现，并结合内部穗粒发育进
程，从而为制定相应的栽培措施提供依据。其做法是根据器官建成规律调
查各营养器官的分化、发展和衰亡时期及其持续时间，观察穗分化（禾谷
类作物）和花芽分化进程，追踪小穗、小花（或花芽）分化数、退化数
（或 脱落 数）和成粒数及其临界期，测定不同时期有效叶面积及各器官的
干物重、碳素及氮素含量及碳氮比等；最后分析查明产量构成的各个因素。
从外部器官的表现推断内部器官的发育进程；从营养器官特别是叶片分化
和分蘖消长，分析穗数的形成过程；从穗分化过程中小穗小花的形成和退
化时期来阐明单穗粒数的形成过程；从碳氮比分析器官兴衰和干物质的消
长关系；从营养器官和结实器官干物质分配比例等分析经济产量的形成过
程以及分析穗数、粒数和粒重之间相互制约的关系等等。
通过生育状况的分析，评价某种栽培技术措施的作用和优劣，从而制定出
相应的栽培技术措施。
第二节 作物栽培学的性质任务
和研究方法
二、作物栽培学的研究方法
(六 )模拟模型研究法
生物数学兴起后，采用数学方法解释和推论作物生育和产量形
成过程越来越多，由此产生了模拟模型等方法，还可利用电子计算
机预测作物的生长量和产量。生物观察法所获研究结果只能是定性
的，产量对比研究法对某项因素和措施有定量功能，但对整体来讲
仍是定性的。从发育研究法、生长分析法到模拟模型栽培法，动态
地进行定量研究的成分越来越多，而定量化和动态化的研究是各学
科现代化水平的重要标志。
第三节 作物生长发育
一、生长和发育的概念
（一）生长和发育
1、生长 作物在数量上的不可逆增长叫生长，它包括作
物体积（长、宽、厚等）的由小到大，重量（鲜重、于
物重）由轻到重，这些量的不可逆增长都属于生长。是
通过细胞分裂和伸长完成的，它包括营养体的生长和生
殖体的生长。
2、发育是指作物一生中其结构和机能的质变过程，其表
现是细胞、组织和器官的分化和形成。
(二 )生长与发育的关系
1、生长是发育的基础，发育是生长的前提，生长和发育
相互交织。
2、作物的高产优质要求良好而协调的生长、发育。
第三节 作物生长发育
二、作物的生育期和生育时期
(一 )生育期
1、生育期在作物栽培实践中，把从作物出苗到成熟之间的总天数，
即作物的一生，称为作物的生育期。
2、生育期的确定：因种植目的和收获器官不同而不同。
3、影响生育期的因素：
品种的影响：生育期因品种而异，有早、中、晚熟之分。
受环境条件的影响：气候条件中以光照、温度所起的作用最大 ；
栽培措施中土壤肥沃程度、施氮量、水分、密度等，对生育的影响
较大。
4、生育期与产量的关系：在环境条件充分满足的情况下，生育期
长产量高，但作物生产往往受环境尤其是温度等的限制。因此不是
生育期越长产量越高。
第三节 作物生长发育
二、作物的生育期和生育时期
(二 )生育时期
1、生育时期：指作物一生中其外部形态和生长发育内容上呈现显
著变化的若干阶段，或达到某种状态的点。
2、生育时期的划分：在作物的一生中，其外部形态特征总是呈现
若干次显著的变化，根据这些变化，可以划分为若干个生育时期。
禾谷类 出苗期、分蘖期、拨节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期
豆 类 出苗期、开花期、结荚期、成熟期
棉 花 出苗期、真叶期、现蕾期、开花期、吐絮期
油 菜 出苗期，现蕾期、抽苔期、开花期、成熟期
甘 薯 出苗期、采苗期、栽插期、还苗期、分枝期、封垄期、落黄期、收获期
马铃薯 出苗期、现蕾期、开花期、结薯期、薯块发育最速期、成熟期、收获期
甘 蔗 发芽期、分蘖期、蔗茎伸长期、工艺成熟期
黄、红麻 出苗期、真叶期、现蕾期、开花期、结果期、工艺成熟期、种子成熟
期
第三节 作物生长发育
三、作物生育的一般进程和器官同伸关系
（一）,S”形生长过程
1.“S”形生长曲线
作物的个别器官、整个植株的生育以及作
物群体的建成和产量的积累均经历前期较
缓慢、中期加快、后期又减缓以至停滞衰
落的过程。
王天铎等（ 1961）对水稻群体所
做的研究
水稻群体的干物质积累过程可
划分为三个阶段，即指数增长期、
直线增长期和减缓停滞期。
指数增长期
直线增长期
W２ ＝ W１＋ P（ t２－ t１ ）
减缓停滞期
)(ln 01
0
1 ttK
W
W w ??
2.生育进程理论的应用
第一，各种促进或抑制生长的措施，都应在生
育最快速度到来之前应用。
第二，同一作物的不同器官通过生育周期的步
伐不同，生育速度各异，在控制某一器官生育
的同时，应注意到这项措施对其他器官的影响。
第三，作物生育是不可逆的,任何器官一经形成
（如穗一定型），便无法补救了。在作物出苗
至成熟的整个过程中，应当密切注视苗情，注
意各个同步生育的器官，协调它们之间的关系，
达到该期应有的长势和长相。
第三节 作物生长发育
三、作物生育的一般进程和器官同伸关系
在同一时间内某些器官间呈有规律的对应关系进行生长和发育或同
时生长，叫做器官同伸关系。
同伸关系既表现在同名器官之间，如不同叶位叶的生长。
也表现在异名器官之间，如叶与分蘖、叶与根、叶与结实器官的生
育。
依据作物器官相关的外在表相判断各部位的生育进程，在禾谷类作
物栽培上已广泛应用。例如，以叶龄系数或叶龄余数鉴定穗分化和
同伸器官生长发育进程的外部形态指标，在稻麦高产栽培上应用，
收到了增产效果。同样，以叶龄为指标，也可以指导生产过程中技
术措施的适宜时期,
第四节 作物的群体结构
一、作物群体
1、作物群体：单位土地面积上所有单株的总和或者同一地块上的
作物个体群即群体（ population） 。
2、作物群体的类型：一种作物组成的个体群是单作群体，如水稻
田、玉米田。两种或两种以上作物组成的个体群是复合群体，如玉
米、大豆间作，马铃薯、玉米套种等。
3、作物群体的特点,作物单株单独生长的长势长相与群体中生长
的长势长相是截然不同的；作物个体组成了群体，同时也就形成了
群体内部的环境；作物群体不是静止的，它是由许许多多生长着的
个体组成的，是经常在变化和发展的；群体的变化导致群体内部环
境的变化，变化 的环境反过来又影响个体生长发育,如此反复的过
程叫做“反馈”（ Feed－ back）；作物群体可以通过反馈作用进
行自动调整，但这种调整是有限的。
第四节 作物的群体结构
二、作物群体结构
(一 )作物群体结构的概念
1、作物群体的结构：是指组成这一群体的各个单株以及总叶面积、总茎数、总
根重在空间的分布和排列的动态情况。
2、作物群体的层次结构,很多学者为研究群体结构的功能及其与环境条件的关
系，把整个群体分为三个层次：光合层、支架层和吸收层。
光合层（叶、穗层），包括所有绿色叶片、穗和茎的一部分。它的主要功能是吸
收日光能和 CO2，进行光合作用，并进行水分的蒸腾。
支架层（茎层），在光合层之下，主要功能是支持光合层，并行使地上部和地下
部之间水分和养分的运输传导作用。
吸收层（根层），在地面以下，主要功能为吸收水分和养分，并进行一些代
谢与合成作用。
3、不同层次结的关系,群体各层之间存在着有机的联系，不论在作物体内或体
外都有物质转运与相互影响；各层由于其所处空间的位置不同，它们的影响因子
也各异；群体常在发生发展之中，不同生育时期，各层的结构和关系也不相同，
对环境条件的反应也不同。
4、优良的群体结构的特点：群体内植株地上部各个器官（主要指叶片）的数量
及其空间配置有利于最有效地利用太阳辐射能，地下部根系的数量和分布有利于
最有效地吸收土壤中的水分和养分，最终有利于同化物的积累和经济产量的形成。
第四节 作物的群体结构
(一 )作物群体结构的概念
5、作物的生产结构
(1)生产结构概念的产生：群体是层次的，其中，
光合系统（叶）和非光合系统（茎）的空间配置
和与这种配置有关的小气候环境条件对物质生产
的影响，长期以来受到很多研究者的重视，门司
和佐伯对这种群体层次结构称为“生产结构”。
(2)生产结构的定量研究方法：分层割取法（或称
大田切片法）。
(3)生产结构的类型：作物群体的生产结构，大体
上可分为宽叶型 (阔叶型 )和窄叶型 (禾本科型 )两大
类。
(4)在不同类型的群体生产结构中，存在着一个具
有最大的物质生产力时的最适光合系统量。窄叶
型与宽叶型结构相比，前者的光照能很好透入下
层，故最适光合系统量一般要比后者为大。在强
光照条件下，窄叶型群体比宽叶型群体具有较高
的物质生产力；但在弱光照条件下，则相反 。
二、作物群体结构
第四节 作物的群体结构
(一 )作物群体结构的概念
6、叶层结构与物质生产 群体光合产物
的积累，决定于群体的光合面积，净同
化率和光合作用的持续期等因素。因此，
群体光合层（即叶面积指数）的大小及
其配置，关系到有机物质的生产和积累。
(1)最适叶面积指数：在干物质积速率
达最大值时的叶面积就是最适叶面积。
佐伯指出，群体最下层叶片恰好处于光
补偿点的叶面积指数时，该群体的物质
生产便达到最大值，这个时候的叶面积
指数，就是最适叶面积指数，同时也是
群体能够达到的最大叶面积指数。
Donald认为，最高限度叶面积指数与
最适叶面积指数是生育阶段上不同时期
出现的，前者比后者的出现时期要迟些。
二、作物群体结构
不同作物在不同生育时期都有相应的最适
叶面积，这叫做群体最适叶面积的动态变化。
较理想的群体叶面积动态图式，是在生育前
期群体较快达到一定的叶面积指数，高峰期
的最大叶面积维持时间较长，在曲线上表现
出上升与下降的程度比较缓慢，即所谓“高
原”（ Plateau）曲线，然后逐渐下降，并
保持一定的绿色叶面积直到成熟。
第四节 作物的群体结构
(一 )作物群体结构的概念
7．群体的叶层配置与消光系数
(1)群体的叶层配置：群体的叶层配置大致可分为平面配置和倾斜配置两种形式。
叶层配置不同，对光能利用的情况也不同。作物群体由于叶层的重复遮光，越是
群体的深层，光线削弱越严重，倾斜配置的作物群体，光照削弱轻；水平配置的
群体，光照削弱重。例如，大豆在结荚期，若以冠层顶部的光照为 100%，株高
2/3处为 4%。株高 1/3处为 0.4%，地表则只有 0.06%。
门司等（ 1953）发现，群体内相对光强度与叶量之间的关系，因群体而有差异，
但在任何群体中，相对光照度均自群体上层向群体下层是指数函数减低。将
Beer－ Lambert定律，以群体消光系数表示：
I=I0e－ KF 或 ln(I/I0)＝ － KF
I：测定层水平光强度； I0—群体冠层表面的入射光照度； K：消光系数； F：叶
面积指数；ｅ：自然对数的底。
相对光强度的对数与 F之间呈直线关系，－ K为斜率。这个消光系数是由叶面积
指数、阔叶或窄叶、叶的配置等因素决定的群体固有系数。 K值越小，光线透入
群体内层的性能就越好。
二、作物群体结构
第四节 作物的群体结构
(二 ) 作物群体的光能利用
1．田间的太阳辐射特性
大气上界的太阳辐射能为 1.98Ly／ min（ 1Ly＝
4.18J／ cm2），这个数值称为太阳常数。
太阳辐射通过大气层时，受到大气的散射、吸收和
反射而减弱。到达地面的太阳辐射由直射辐射和散
射辐射组成。
导致太阳辐射变化的因素：大气污浊程度、云量；
纬度、海拔、季节和每日时刻等,
二、作物群体结构
图 1－ 4 纬度与太阳辐射量
图 1－ 5 水稻群体的光反射、透射和吸收
（ a－反射率,t－透射率 d－吸收率）
2.作物群体的能量吸收与利用
投射到植物群体的太阳辐射，一部分为植物体
所反射，一部分透过群体而达到地面，剩下的
一部分则为植物所吸收而用于光合作用。
第四节 作物的群体结构
三、作物群体结构及物质生产的影响因素
（一）株型
株型是指植物体在空间的存在样式。 株型不仅包括作物植株的形态特征，而且
也包括生理特性。
作物生产是群体的生产 。 良好的株型不仅应考虑个体的茎, 叶配置合理, 而更
应考虑构成群体后的生产结构具有丰产性能 —群体的光合作用系统怎样在空间和
时间的动态存在为最好的问题 。 杨守仁 （ 1982） 认为, 水稻的理想株型应当具
有三大特点：即耐肥抗倒；生长量大；谷草比大 。
（ 二 ） 环境因子
1.光 田间的光因子就是光环境, 其强度, 成分和在空间的分布, 都对群体的光
合作用有很大的影响 。
2.CO2 CO2 是光合作用制造碳水化合物的原料 。
3.温度
4,水分
5,风速
（三）种植密度和种植方式
1．种植密度
2．种植方式
（四）肥料
第五节 作物的产量和产量潜力
? 一、作物的产量及产量的形成
? （一）作物的产量概念
? 1．作物的三种产量
? （ 1）光合产量 系指作物在其生育中，通过光合作用积累的碳水
化合物以及由碳水化合物或结合矿质营养衍生的各种有机物质的
总量及所含总能量，包括在整个生育过程中的呼吸消耗量和其他
损耗量在内。
? （ 2）生物产量 也称生物学产量系指收获时作物有机体的总重量。
从理论上讲，应该包括地上、地下部分重量的总和，但实际上因
根系无法全部回收，故除产品在地下的作物外，通常只算地上部
分的重量：从理论上讲，作物在其整个生育过程中枯落的枝、叶、
蕾、花、果实、种子，以及因技术要求被摘掉的部分也应计算在
生物产量中，但因难以收集，通常被忽略不计。
? （ 3）经济产量 系指对人类最有经济价值的那一部分产品的重量，
即人类栽培该作物的主要目的物的重量。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 一、作物的产量及产量的形成
? （一）作物的产量概念
? 2．三种产量的计算方法
? 光合产量 =光合面积 × 光合时间／光合强度
? 生物产量 =光合产量十矿质元素一消耗量和损耗量
? 经济产量＝生物产量 × 经济系数
? ＝（光合产量＋矿质元素一消耗量或损耗量） × 经济系数
? ＝（光合面积 × 光合强度 × 光合时间十矿质元素一消耗量或损耗
量） × 经济系数。
? 3．三种产量的相互关系
? （ 1）光合产量与生物产量的关系 生物产量以光合产量为基础,
光合产量不可能全部转化为生物产量。
? （ 2）生物产量与经济产量的关系 经济产量以生物产量为基础,
生物产量不可能全部转化为经济产量。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 一、作物的产量及产量的形成
? （二）产量构成因素及其相互关系
? 1,产量的构成因素：作物的产量用若干因素乘积的形式
表达，其中的各因素就是产量构成因素。
2.产量构成因素的相互关系
（ 1）各因素乘积就是产量
（ 2）各因素相互影响、相互制约、相互补偿
（ 3）在一定条件下，某一个或某几个可能成为限制因素
（ 4）在一定条件下，各因素有理想的或最佳的组合
（ 5）各因素都有主要的决定时期
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 1.作物生长模式,
? 作物的个体和群体的生长（干物质积累）和繁殖（个
体的增加）过程均按逻辑斯蒂曲线的生长模式进行。一
般说作物干物质积累过程，大体上可划分为三个阶段，
即：缓慢增长期、指数增长期、直线增长期和减缓停滞
期。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 2.作物的生长分析
? （ 1）相对生长率（ Relative srowth rate,RGR） 植物
的生长是呈指数函数式生长的，亦即植物在生长过程中，
株体越大，而且生产效能越高，则所形成的干物质也越
多 — 生长的复利法则 。
单位一般是以克／克 ·日或克／克 ·周表示。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 2.作物的生长分析
? （ 2）净同化率（ Net assimilation rate,NAR）：指单
位叶面积的干物质增长速度。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 2.作物的生长分析
? （ 3）叶面积比率（ Leaf area ratio,LAR） 叶面积对
植株干物重之比（ L／ W）称为叶面积比率，即作物单
位干重的叶面积。
相对生长率（ RGR）可用净同化率（ NAR）和叶面积比率（ L AR）的乘积表示
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 2.作物的生长分析
? （ 4）比叶面积．（ Specific leaf area,SLA）比叶面
积为叶面积与叶重之比，用以表示叶的厚度。
式中,L／ LW=比叶面积,LW=叶的干重
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （一）作物的生育模式和生长分析
? 2.作物的生长分析
? （ 5）作物生长率（ Crop growth ratb。 CGR）作物生
长率又叫做群体生长率。它表示在单位时间、单位土地
面积上所增加的干物重量。
由于 LAI随生长进程不断变化，所以对作物有直接意义的是整个生
育期间的平均值或积分值。
? )(dtF
称为叶面积持续期
（ LAD）
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （二）作物产量的源库关系
? 从 Blackman（ 1919）提出作物产量的限制因子后,Mason等
（ 1928）提出了“源库”学说。原意是指制造光合产物和接纳
光合产物的组织和器官。后来这一概念被 Evans所发展，用以从
生理学角度分析作物产量的形成。
? 1、源、库、流的概念
? 源 （ source）是指制造或输出有机物质的组织或器官。
? 库 （ Sink）是指贮存、利用或消耗有机物质的器官。
? 流 （ Transportation）是指联结源库两者之间的有机物质的输
导系统，也可以认为是光合产物由源向库的运输能力。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （二）作物产量的源库关系
? 2、源、库、流功能的表现
? 供给能力 要提高作物产量，就要以增大叶面积和提高光合作用
功能为主要目标。这就要求作物个体要有理想的株型，群体要有
较大的叶面积指数且要维持较长的时间，尤其是后期的叶面积持
续期（ LAD）的长短与稻麦产量有密切关系，同时叶的净同化率
要高。 其实质是光能利用问题。
? 贮积能力 作物的贮积能力决定于单位面积上产量容器的大小，
以及灌浆速度和灌浆持续期。
? 运输作用 凡能影响细胞内能量积累和释放过程的因素，都能影
响同化物的运输速度。茎秆粗壮、维管束多而发达，无病虫和其
他生理障碍是具有良好运输能力的条件。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （二）作物产量的源库关系
? 3、源、库、流的相互关系
? 源是贮藏器官和输导组织形成及其功能发挥的物质基础。
? 库对源和流的反馈作用,库对源之间具有明显的反馈作用，
摘除贮积器官后，同化物积聚在叶片中不能输出，从而使光
合作从下降。库对同化物的需要增加，能导致同化物从源到
库转运速度的提高。运输受阻，同化物大量积聚在叶片中，
也会降低叶片的同化能力。
? 流对源和库的影响,流影响了库的充实，因病、虫等到因素
的危害，导至物质运输受阻，不但使库器官充实不良，而且
使叶片因光合产物的遮蔽效应，而使光合能力降低。
? 源库之间存在着竞争关系
? 源库流器官的相对性
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （二）作物产量的源库关系
? 4、源库关系的类型
? 源限制型,这是一种源小库大的类型，叶片产生的同
化物满足不了库的需求，限制产量形成的主要因素是
源的供应能力。
? 库限制型,这是一种源大库小的类型，限制产量形成
的主要因素是库的接纳能力。
? 源库互作型,这是一种过渡态的中间类型，定源增库
或定库增源都可增产，产量是源库协同调节的。其特
点是源库自身的调节能力强，可塑性大，在制定栽培
措施时，有较大的回旋余地。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 二、产量形成的生理机理
? （二）作物产量的源库关系
? 5、高产群体的源库关系
? 源足
? 库大
? 流畅
第五节 作物的产量和产量潜力
? 三、作物的产量潜力
? （一）辐射资源与作物生产潜力
? 植物所能利用的一部分可见光只占太阳总辐射能量的
45％～ 50%，投射到叶层被反射、漏射等损失约占
30%；叶层吸收利用转化为化学能的转换率为 20%；
呼吸作用消耗 30%。
? 太阳辐射的最大可能利用率为 5%左右
? 目前作物对太阳辐射的利用率为 1%左右，高产水平
为 2%左右。
第五节 作物的产量和产量潜力
? 三、作物的产量潜力
? （一）辐射资源与作物生产潜力
表 1 — 6 我国主要地区单季稻的产量潜力及光能利用
潜在生产力 现实生产
地 名 理论产量（ k g /k m
2
） 光能利用率（ % ）
理论产量
（ k g /k m
2
）
光能利用率（ % ）
成都 1 0 0 0 6,5 2,9 7 1 2 9 6, 2 5 1,5 9
南昌 2 1 0 1 5 2,9 3 1 1 2 2 2,2 5 1,5 7
武汉 1 8 3 7 2 2,6 2 9 8 1 0, 7 5 1,4 0
南京 1 8 1 4 5,5 2,7 7 9 6 9 0 1,4 8
昆明 2 0 9 6 4 3,8 4 1 1 1 9 5, 2 5 2,0 5
遵义 1 6 3 4 4 2,7 3 8 7 2 8, 5 1,4 6
西安 2 1 5 6 1 3,1 4 1 1 0 8 8 1,6 2
北京 2 5 6 6 3,5 3,3 0 1 3 1 6 4,7 5 1,6 9
沈阳 2 2 0 5 0 3,6 7 1 1 7 7 7,2 5 1,9 8
哈尔滨 2 0 3 8 9,5 3,7 3 1 0 8 9 0,7 5 1,9 9
兰州 2 3 7 5 5,5 3,4 6 1 2 6 9 0 1,8 5
第五节 作物的产量和产量潜力
? 三、作物的产量潜力
? （二）提高产量潜力的前景
? 从理论上说，要达到光合潜力理论高限，须同时具备
如下条件：
? 具有充分利用光能的高光合效能的作物品种；
? 空气中 CO2浓度正常；
? 环境因素均处于最适状态；
? 具备最适于接受和分配阳光的群体结构。
第六节 作物产品的品质及形成
? 一、作物产品的品质
? （一）作物产品品质的重要性
? 随着人民生活水平的不断提高，人们对农产品的质量
要求越来越高；市场经济条件下，尤其是全球经济一
体化的大趋势下，产品的质量对竞争力和效益的影响
日显突出。
? 粮食的品质与人类身体健康关系极为密切
? （二）评价作物产品品质的指标
? 1．作物产品品质的生化指标
? 2．作物产品品质的物理指标
第六节 作物产品的品质及形成
? 一、作物产品的品质
? （三）作物产品的营养品质和食用品质
? 1．作物产品的营养品质 所谓作物产品的营养品质,
主要是指作物产品中的蛋白质含量、可溶性氨基酸组
分以及微量元素和维生素含量等等。
? （ 1）作物产品营养物质的含量
? （ 2）作物产品中的蛋白质及氨基酸
? （ 3）作物产品中的糖类
? （ 4）作物产品中的脂肪
? （ 5）作物产品的维生素、矿物质和水
第六节 作物产品的品质及形成
? 一、作物产品的品质
? （三）作物产品的营养品质和食用品质
? 1．作物产品的营养品质 所谓作物产品的营养品质,
主要是指作物产品中的蛋白质含量、可溶性氨基酸组
分以及微量元素和维生素含量等等。
? 2．主要谷类作物产品食用品质 所谓食用品质是指
蒸煮与食味品质
第六节 作物产品的品质及形成
? 二、影响作物产品品质的因素
? （一）遗传因素的影响
? （二）气候生态因素的影响
? 作物产品品质因地理、季节、温光等因素的影响，
而有很大的差异。
? 三、提高作物产品品质的途径
? （一）重视作物品质育种
? （二）改善栽培技术措施
? 1．合理轮作
? 2．合理采用栽培技术
? （三）主要作物成品品质的改进
