作物栽培學的現(xiàn)狀與展望

1、作物栽培學的現(xiàn)狀與展望第1頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日1.前言 如何解決我國十多億人口優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的安全供給問題，始終是我國國計民生中的頭等大事農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收是三農(nóng)的核心和關(guān)鍵我國農(nóng)業(yè)取得了舉世矚目的成就 作物栽培學作為農(nóng)業(yè)科學的前沿學科之一，發(fā)揮了其它學科不能替代的重要作用在新世紀新階段，作物栽培學如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上大力創(chuàng)新，加快發(fā)展，無疑將會對我國未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生重要的影響 第2頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日2. 20世紀作物栽培學的成就 2.1作物栽培學的概念 研究作物生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)形成規(guī)律及其與環(huán)境條件的關(guān)系，探索通過優(yōu)化

2、決策、生長調(diào)控、栽培管理等途徑，實現(xiàn)作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、安全及其可持續(xù)發(fā)展的理論與技術(shù)的科學。農(nóng)學領(lǐng)域的任何研究新成果、新品種、新技術(shù)，都必須通過它的檢驗評定和組裝配套，才能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中顯示其功效和價值，因此它是反映一個國家、一個地區(qū)農(nóng)業(yè)科技水平和生產(chǎn)水平的重要標志之一。第3頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日2.2 作物栽培學的內(nèi)容體系 當今的作物栽培學包涵了作物生理學、作物生態(tài)學、作物管理學3個相互聯(lián)系的學科領(lǐng)域以及農(nóng)業(yè)機械學等學科領(lǐng)域的優(yōu)秀成果，但只把這些學科理論進行機械組合永遠也不會形成作物栽培學的理論體系，更不可能形成作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)理論體系。我國栽培學家們經(jīng)過幾

3、十年的探索研究，分別以作物產(chǎn)量品質(zhì)生理、環(huán)境生態(tài)、技術(shù)原理為理論基礎(chǔ)，以技術(shù)一環(huán)境一產(chǎn)量與品質(zhì)形成的動態(tài)關(guān)系為生長調(diào)控主線，以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效的作物生產(chǎn)為主要目標，明確了作物栽培區(qū)別于其他學科最本質(zhì)的、具有普遍指導意義的作物栽培理論體系。 第4頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日作物栽培理論體系由三大部分組成 (1)作物生育進程中各部器官建成和產(chǎn)量及品質(zhì)形成規(guī)律，以及作物高產(chǎn)群體形成過程中分階段的形態(tài)、生理性狀特征和質(zhì)量指標 第5頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日(2)高產(chǎn)高效群體形成過程中作物和外界環(huán)境之間(包括對溫、光、水、肥、氣的要求，生育進程與

4、季節(jié)進程的同步性，以及對氣候因素、土壤因素、生物因素的適應(yīng)性等)、群體內(nèi)各個體之間、個體內(nèi)各器官之間等三個方面的矛盾綜合分析，各種矛盾表象特征及其診斷，確定影響群體正常發(fā)展的主要矛盾和調(diào)節(jié)措施的主攻方面第6頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日(3)各種栽培措施和調(diào)控技術(shù)的作用原理，以及在不同群體生態(tài)條件下的正負效應(yīng)和應(yīng)用原則，并向科學定時、定量方向發(fā)展，逐步形成栽培調(diào)控技術(shù)的模式化、定量化、標準化第7頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日2.3作物栽培學的特點 (1)綜合性 多學科、多因素、一門系統(tǒng)科學(2)區(qū)域性(3)應(yīng)用性(4)可持續(xù)性第8頁，共3

5、6頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日2.4作物栽培學與育種學的關(guān)系 (1)基因環(huán)境表現(xiàn)型(2)良種良法，是一架馬車的兩個輪子,缺一不可(3)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效是作物生產(chǎn)發(fā)展的方向，三優(yōu)主要決定于品種、生產(chǎn)條件和栽培技術(shù)三者的優(yōu)劣及其配合狀況 (4)品種是內(nèi)因,栽培技術(shù)是外因第9頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日2.5 主要的栽培理論和技術(shù)成就 基本研究方法 形成了把作物、環(huán)境、措施視為一體理論聯(lián)系實際的研究方法，能把栽培技術(shù)經(jīng)驗上升為具有普通指導意義的理論，成為作物栽培規(guī)律研究的基本方法，為中國首創(chuàng)。 將分子生物學手段和信息技術(shù)與栽培學的常規(guī)研究方法相結(jié)合，

6、提高研究的精確性和效率。 第10頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日理論成就 (1)生長發(fā)育規(guī)律的研究。研究在高產(chǎn)條件下作物的生長發(fā)育進程、葉面積動態(tài)、干物質(zhì)積累和分配以及器官建成的同伸關(guān)系。有水稻葉齡模式調(diào)控、小麥葉齡指標促控法、玉米按葉齡促控管理技術(shù)等。(2)產(chǎn)量和品質(zhì)形成規(guī)律與源、庫、流關(guān)系的研究。第11頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日（3）需水需肥規(guī)律的研究。研究農(nóng)作物高產(chǎn)需水特點，對主要營養(yǎng)元素的吸收、積累和動態(tài)分配規(guī)律，農(nóng)作物高產(chǎn)需肥指標和比例，作物品種耐肥性研究以及高產(chǎn)栽培的營養(yǎng)診斷技術(shù)。 （4）研究農(nóng)作物落花、落鈴、落果的機理和調(diào)

7、控技術(shù)。（5）化學調(diào)控機理。（6）單項與復合農(nóng)藝措施效應(yīng)規(guī)律第12頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日技術(shù)成就（1）精量播種與育苗移栽技術(shù)（2）施肥技術(shù)（3）節(jié)水灌溉技術(shù) ：小畦溝灌、間歇水流灌溉、膜側(cè)灌溉 、微灌技術(shù) （4）旱地農(nóng)作技術(shù)：修筑梯田、深層耙壓 、節(jié)水播種、合理輪作、應(yīng)用化學抗旱制劑第13頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日（5）覆膜栽培和設(shè)施栽培技術(shù)（6）化控技術(shù)（7）農(nóng)作物規(guī)范化和模擬技術(shù)（8）輕簡栽培技術(shù)（9）間套復種制度的改進與發(fā)展（10）中低產(chǎn)地區(qū)綜合增產(chǎn)技術(shù)體系 第14頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期

8、日2.6 作物栽培學的研究特點 第一，緊緊圍繞產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，順應(yīng)科技發(fā)展潮流，研究領(lǐng)域上得到了很大拓展。第二，栽培學研究已從單純注重產(chǎn)量，轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)量、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全相統(tǒng)一的研究。 第三，不斷吸納其它學科新思想、新技術(shù)成果，使作物栽培學的科技水平不斷提升。 第15頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日第四，作物栽培已由過去定性為主，全面走向定量化、標難化。 第五，作物栽培學注意宏觀控制與微觀相結(jié)合。 第六，作物栽培更加注重環(huán)境改善，重視資源的高效利用與環(huán)境保護，走可持續(xù)發(fā)展道路。 第七，作物栽培以往只注重社會效益，已不適應(yīng)商品經(jīng)濟的快速發(fā)展，嚴重約束了自身的發(fā)展。 第

9、16頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日3. 發(fā)展的趨勢與創(chuàng)新方向 作物栽培學存在的局限性 作物栽培學面前有兩大現(xiàn)實 作物栽培學的發(fā)展方向作物栽培科學現(xiàn)代化的標志 作物栽培學的未來任務(wù) 作物栽培學研究的發(fā)展趨勢 作物栽培學的創(chuàng)新方向 作物栽培學的主要研究領(lǐng)域 第17頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日3.1 作物栽培學存在的局限性 (1)作物栽培屬于軟件技術(shù)（文字性描述），一般不具備商品性，不是農(nóng)民進行生產(chǎn)的必備條件。(2)栽培技術(shù)的綜合性強，區(qū)域性強，靈活性大，經(jīng)驗性強，措施之間配套好壞影響實際效果，增產(chǎn)效益波動大。(3)栽培技術(shù)多為定性描述，無法

10、準確定量，重演性不強。(4)栽培技術(shù)的推廣需要增加一定投入，改變生產(chǎn)習慣，推廣難度較大，容易產(chǎn)生“回潮”。 第18頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日3.2 作物栽培學面臨的形勢 一是作物生產(chǎn)增收增效極其困難二是栽培成果的產(chǎn)出跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需求三是農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展，離不開栽培科學。1.我國人地矛盾在不斷加劇，最終的出路還在提高農(nóng)產(chǎn)品的單產(chǎn)和品質(zhì)，必須依靠栽培科學2.優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種潛力的發(fā)揮，離不開栽培第19頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日3.農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和創(chuàng)名牌生產(chǎn)，必須由栽培配合4.農(nóng)業(yè)資源合理利用，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，要通過栽

11、培改進來實現(xiàn)為適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展新形勢，作物栽培要拓展研究領(lǐng)域，擴大服務(wù)范圍，加強研究深度，提高成果水平第20頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日四是作物栽培學的困難與機遇共存，國家農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)和安全的需要仍必將把作物栽培學推到生產(chǎn)前沿，歷史的使命要求作物栽培專家們克服現(xiàn)有的困難，負重前進，在困難中求發(fā)展，爭空間，依靠自身不懈的努力去爭得尊重，以創(chuàng)新思想、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新實績，在新的歷史時期賦予作物栽培學新的內(nèi)涵與新的活力，鑄就新的輝煌。第21頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日3.3 作物栽培學的發(fā)展方向 作物栽培學的現(xiàn)代化的本質(zhì)就是科學化，從經(jīng)驗為基礎(chǔ)過渡

12、到以科學為基礎(chǔ)，使作物栽培學向著可操作的、可重演的精準農(nóng)業(yè)方向發(fā)展，實現(xiàn)植物生產(chǎn)的高效化。 作物栽培科學現(xiàn)代化必須完成“從現(xiàn)象到本質(zhì)”、“從定性到定量”和“數(shù)學化”三方面的過渡。 第22頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日3.4 作物栽培科學現(xiàn)代化的標志 (1)全部技術(shù)整體綜合化、標準化、模型化、精確化 (2)手段現(xiàn)代化、自動化 (3)技術(shù)成果商品化第23頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日3.5 作物栽培學的未來任務(wù) (1)最充分地發(fā)揮植物資源（野生植物、優(yōu)良品種）的遺傳潛力 (2)科學投入，減少污染，保護人類賴以生存的環(huán)境，生產(chǎn)無公害產(chǎn)品，滿足市

13、場需求，保證其可持續(xù)發(fā)展 (3)大幅度提高水、肥等資源的利用率 (4)大幅度提高勞動生產(chǎn)率 (5)大幅度提高土地生產(chǎn)率第24頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日3.6 作物栽培學研究的發(fā)展趨勢 擴大研究對象向宏觀發(fā)展拓寬研究領(lǐng)域向微觀深入與多學科結(jié)合，特別是新興學科如信息科學、材料科學等的結(jié)合，形成新的交叉學科第25頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日3.7 作物栽培學的創(chuàng)新方向 主題 根據(jù)資源、環(huán)境、市場三方面約束加劇的形勢，瞄準國際學科發(fā)展前沿，掌握國內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品市場發(fā)展動向，緊緊抓住我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重大實際問題，超前攻關(guān)研究，不

14、斷創(chuàng)造與推出適應(yīng)不同農(nóng)區(qū)多樣性優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品持續(xù)增產(chǎn)的適用栽培新技術(shù)、高技術(shù)及其理論，源源不斷地為農(nóng)民增收、企業(yè)創(chuàng)造農(nóng)產(chǎn)品品牌名牌提供必需的技術(shù)支撐。第26頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日方法和手段 分子生物學的發(fā)展、新的化學物質(zhì)的合成、新型生產(chǎn)資料的發(fā)明和利用、計算機和信息技術(shù)的普及應(yīng)用等為作物栽培學提供了 新的方法和手段，因此這些也將成為作物栽培學研究中十分活躍的領(lǐng)域。 第27頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日主要方向 (1) 運用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，可以對復雜的作物栽培生產(chǎn)過程進行系統(tǒng)的分析和綜合，建立動態(tài)的模擬模型和管理決策系統(tǒng)，實現(xiàn)作物生產(chǎn)管理

15、的定量決策，從而促進作物栽培的規(guī)范化、信息化、科學化，使傳統(tǒng)作物栽培學成為作物智能栽培學，實現(xiàn)現(xiàn)代計算機技術(shù)和信息科學與作物栽培學交叉結(jié)合。 第28頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日 作物智能栽培學研究內(nèi)容：作物生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫及信息系統(tǒng)、作物生長預(yù)測和監(jiān)測系統(tǒng)、作物管理決策支持系統(tǒng)、作物空間信息系統(tǒng)(3S技術(shù)等)、精確農(nóng)業(yè)支持系統(tǒng)、作物智能教學和苗情診斷系統(tǒng)、虛擬作物以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)等幾個方面。作物智能栽培學應(yīng)以作物生理生態(tài)的研究成果和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以實驗研究與模擬研究相結(jié)合，注重建立基于生理生態(tài)過程的作物生長模型、基于作物生長模型的作物生產(chǎn)系統(tǒng)。第29頁，共36頁，20

16、22年，5月20日，23點40分，星期日（2）化學調(diào)控 化學控制原理和技術(shù)是直接控制作物本身，有效地達到控制作物生長的目的，使作物的生長朝著人們預(yù)期的方向和程度發(fā)生變化，從而更好地利用作物的增產(chǎn)潛力。 化控技術(shù)還應(yīng)在“定向控制誘導”、生產(chǎn)效應(yīng)和經(jīng)濟效益的穩(wěn)定性、理想性和生態(tài)效益的顯著性以及減少對作物的負效上加以重點研究，使之與傳統(tǒng)的栽培學真正相互融合成為化控栽培技術(shù)新體系，使農(nóng)作物的栽培過程愈來愈接近于有目標設(shè)計、可控制生產(chǎn)流程的工程。 第30頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日（3）節(jié)水 如何通過農(nóng)業(yè)的、化學的、水利的措施，減少農(nóng)田灌溉水到作物產(chǎn)量形成過程中的損失，這是

17、農(nóng)業(yè)節(jié)水的總?cè)蝿?wù)。 農(nóng)業(yè)上的節(jié)水主要是要研究查明作物體吸收水分的機理和需水規(guī)律，使有限的水分使用于作物最需要水份的時期，減少滲漏和蒸發(fā)的損失，充分利用水資源，提高土壤水分和灌溉水的利用率。 第31頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日（4）高效安全施肥技術(shù) 當前研究的難點之一，如何提高肥料的利用率和肥料的生產(chǎn)率，減少肥料的用量和次數(shù)及其對生態(tài)環(huán)境的污染等，需要做的研究工作很多，如研究不同土壤肥力下作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的需肥規(guī)律和動態(tài)，不但研制新型的肥料(如根據(jù)作物一生中需肥特點可以定時緩慢釋放的緩效肥以及長效肥、菌肥、藥肥)，同時改革施肥的方式方法、實現(xiàn)精確施肥等。第32頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日（5）保護性栽培無公害栽培，當前農(nóng)業(yè)污染已成為生態(tài)環(huán)境污染的一個重要因素，研究如何利用栽培措施減輕有害物質(zhì)的污染程度，對保護農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和人類社會的可持續(xù)發(fā)展有很大益處。同時開展公害綠色食品(有機食品)生產(chǎn)技術(shù)的綜合研究與開發(fā)秸稈還田和少免耕兩者互有聯(lián)系，都涉及環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展 第33頁，共36頁，2022年，5月20日，23點40分，星期日3.8 作物栽培學的主要研究領(lǐng)域 優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培 安全高產(chǎn)栽培 精確栽培研究 抗旱節(jié)水栽培秸稈還田