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作物学概论整理

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第一章

1.作物生产与环境保护之间的关系。

现代作物生产与环境问题-相互矛盾,作物生产与环境问题-相互促进

2作物产量与营养价值之间的关系。

3有人讲,作物生产的最终目的就是餐桌上的饭菜,你是如何理解的,对你有何启示。

大田作物的数量和质量关系到吃饭穿衣的大问题,与人们物质生活水平的提高息息相关。1.是人民生活资料的重要来源;2.工业原料的重要来源;3.出口创汇的重要物质;4.种植业地位显要;5.农业现代化的主要内容;

4分析本世纪上半叶我国粮食安全的形势及对策。

我国的粮食安全问题不容乐观,我国未来粮食供求关系的“四个不会变”的总趋势:1.人口增长的趋势不会;2.变耕地数量特别是人均耕地面积缩减的趋势不会变;3.粮食需求总量不断增加的趋势不会变;4.立足国内为主解决粮食问题的原则不会变;

提高粮食综合生产能力的“四个难”问题:种粮农民难致富;土地零散难规模;强占耕地难补偿;优质品种和技术难推广;

解决我国粮食安全问题的根本出路只有一条,即提高我国粮食的综合生产能力,增加粮食有效供给。

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提高粮食的综合生产能力,一靠增加粮食播种面积,二靠提高粮食单位面积产量。

前者必须有一定数量的耕地数量为基础,后者则必须有较好的耕地质量为保障,同时还必须注意耕地资源利用的生态安全问题。

因此,在一定程度上可以说,耕地资源安全问题是实现我国粮食安全的基础和保障。解决我国粮食安全问题的核心之一是如何保证耕地资源安全,实现耕地资源的可持续利用,提高粮食的综合生产能力,增加粮食有效供给。

5论述作物的营养特点和贡献。

人类的食物营养都直接或间接来源于植物产品。作物的营养成分:水、碳水化合物、蛋白质、脂类、矿物质等。目前世界上正在通过遗传改良和栽培相结合,研究开发优质专用的作物产品及功能性食品,以满足人们较高的生活质量和健康营养。高油玉米、高蛋白玉米、双低油菜等。

6 作物学基本概念与范畴、性质和特点

作物学范畴 主要指大田作物(field crops)生产管理和遗传改良的科学理论与技术。

植物生产或种植业是指以栽培作物取得产品的生产部门。

粮食作物、经济作物、饲料作物、绿肥作物、药用作物、蔬菜、果树和花卉。

粮、棉、油、糖、麻、烟-大田作物。茶、桑、果、菜、药-园艺作物。

两个二级学科:作物栽培学与耕作学(crop cultivation and farming system)

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作物遗传育种学(crop genetics and breeding)

7作物学在国计民生中的地位与作用

1)农业是国民经济的基础。目前,我国农业的整体水平仍比较落后,但农业的发展对整个国民经济的发展和社会的稳定均起着十分重要的作用。

2)大田作物的数量和质量关系到吃饭穿衣的大问题,与人们物质生活水平的提高息息相关。3)人民生活资料的重要来源 4)工业原料的重要来源 5)出口创汇的重要物质

6)种植业地位显要 7)农业现代化的主要内容

8作物学的发展进程及特点

9作物生产发展概况及其与人类营养和食物安全的关系。

第二章

起源于我国的作物有哪些?选择或填空。

起源于我国的本土作物有:稻?小麦?裸燕麦、六棱大麦、粟(谷子)、稷、黍、穇子、高梁、荞麦、大豆、赤小豆、苦荠、山药、芋、紫芋、麻芋、紫苏、油菜、大麻、苎麻、红麻、中国甘蔗、紫云英、草木樨等

粳稻到底起源于日本还是中国?请检索相关文献,列出主要理由。

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按作物用途和植物学系统相结合的方法分类作物,举例说明。

主要分为粮食作物、工业原料作物和饲料及绿肥作物。

① 粮食作物(食用作物,food crops)a、禾谷类作物(cereal crops)禾本科的稻、麦(小麦、大麦、燕麦、黑麦)。b、豆菽类作物(legume crops)豆科的大豆、扁豆、绿豆、蚕豆、豌豆、红豆(赤豆、小豆)等。c、薯类作物(tuberous crops)旋花科的甘薯、茄科的马铃薯、大戟科的木薯、豆科的豆薯、天南星科的芋等。

② 工业原料作物(industrial crops,经济作物economic crops)a、纤维作物(fiber crops)锦葵科的棉花、红麻、茼麻,椴树科的黄麻,荨麻科的苎麻,亚麻科的亚麻、龙舌兰科的剑麻。b、油料作物(oil crops)十字花科的油菜,豆科的花生,菊科的向日葵,胡麻科的芝麻,红花等。c、糖料作物(sugar crops)禾本科的甘蔗,藜科的甜菜,菊科的甜菊。d、嗜好类作物(stimulant crops)茶科的茶,茄科的烟草,茜草科的咖啡。e、其他专用作物(other especial crops)香料:薄荷、留兰香、熏衣草;染料:番红花、蓝靛;编织材料:席草、芦苇、蒲草;药料:三七、天麻、人参、黄莲、甘草、枸杞、麻黄、百合、何首乌、五味子、茯苓、半夏等

③ 饲料及绿肥作物(forage and green manure crops)豆科的苕子、紫云英、苜蓿、田菁、草木犀雨久花科的水葫芦,天南星科的水浮莲

简述水稻、小麦、玉米和大豆等我国四种主要作物的分布。

稻谷主产区:南方雨量充沛平整水田地区,占总面积83%,包括:

珠江流域的广东、广西、福建和少部云贵(籼稻)

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长江流域(淮河流域)的浙江、江苏、安徽、江西、湖北、湖南、四川(粳稻、籼稻)

以上产稻省份面积都在150万公顷以上。

其它产区:海河流域的天津、北京;河套地区的甘肃、宁夏;三江平原的黑龙江(粳稻)

最大生产省: 湖南省

米质优良区:京、津及三江平原

麦类主产区:黄淮河流域,占总面积72%,产麦省面积在100万公顷以上包括(以冬小麦为主):江淮流域的河南、江苏、安徽、湖北、四川;黄河流域的河北、山东、山西、陕西、甘肃

其它产区:黑龙江、内蒙古、浙江

最大生产省:河南省、山东省(面积400万公顷以上) 单产最高省:山东省

强筋优质小麦产区:黄河流域 弱筋优质小麦产区:江淮流域

我国玉米面积和产量占全世界六分之一。

三大集中主产区,占总面积86%。包括:黄河流域集中产区的山东、河北、河南、陕西、山西,占40%;东北集中产区的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古,占30%;西南丘陵集中产区的四川、云南、贵州、广西,占16%。

其它产区:江苏、安徽

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最大产区省:山东、黑龙江、吉林、河北,面积都在240万公顷以上

单产最高省:北京、吉林、(7200kg/ha)

大豆主产区:东北产区的黑龙江、内蒙古(春大豆)、吉林、辽宁;黄淮海产区的河南、山东、河北、安徽(夏大豆)

最大生产省:黑龙江 单产最高省:江苏、北京(2500kg/ha)

其它产区:江苏、北京

作物:人工定向选择、驯化改良并用适当方法种植管理的植物。

作物学(crop science)一般指大田作物生产管理和遗传改良的科学理论与技术体系。

第四章

1、重要种质资源在育种上的作用。

种质资源工作的重要性与迫切性一、种质资源是现代育种的物质基础:原材料—各种技术和手段进行加工---优良新品种;原材料数量的多少、类型的丰富状况是育种成败的关键

育种工作重大突破的关键与种质资源;矮化育种成为第一次绿色; 二、种质资源是人类开发新作物的物质基础 全球有记载的植物20万种,其中陆生植物8万种 栽培植物只有150多种,粮食作物20种

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三、种质资源可以保护遗传多样性、避免遗传脆弱性:野生种、近缘种、地方品种数量和面积减少;现代品种的大面积应用导致地方品种丢失;新品种的单一性导致作物遗传脆弱性

四、种质资源是基础理论研究的重要材料:人类生存和发展,需要不断认识自然,包括植物。作物起源、演变、分类、形态、生态、遗传、生理等方面的研究

五、种质资源保护与知识产权:第三世界资源的被掠夺;种中国豆、侵美国权…..

美国孟山都,大豆种质的编号是PI407305

2、种质资源的定义和分类。

种质资源:具有特定种质或基因、可供育种或相关研究利用的各种生物类型的总称。

种质:亲代传给子代的遗传物质,是控制生物本身遗传和变异的内在因子。(遗传资源)

包括:地方品种、改良品种、引进品种、推广品种、野生种、近缘种、人工创造的中间材料(品系)和突变体等生物类 型、组织、细胞、染色体、基因和DNA片段……

育种原始材料 (上世纪60年代以前)

品种资源 (上世纪60年代以后)

基因资源

种质资源分类

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按育种价值分类

主栽品种:经现代育种技术改良过的品种

地方品种:局部地区栽培的未经现代育种技术改良的品种

原始栽培种:栽培种的原始种,以杂草或伴生形式保留

野生近缘种:现代作物的近缘种、近缘杂草,亲和性差。

人工创造种质:杂交、诱变后代、远缘杂种

按亲缘关系分类:初级基因库 次级基因库 三级基因库

3、自交系品种和杂交系品种的区别。

自交系品种(纯系品种)及育种特点

概念: 突变或杂合基因型连续自交和选择育成的基因型同质纯合群体;

理论亲本系数达到或超过0.87 (亲本纯合基因型的后代植株数占群体总植株数的比例);生产上使用的自花授粉作物常规品种、(常)异花授粉作物的杂交种亲本的自交系。代表类型:小麦;常规粳稻、籼稻;大豆

育种特点:自交系或自交系品种在生产上使用时,必须基因型高度纯合、性状优良、整齐一致;育种上采取连续多代自花授粉(异花授粉作物的强制自交)和单株选择;创造丰富的遗传变

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异,在基因和性状分离的大群体中进行单株选择,优中选优,可以获得产量、抗性、品质等性状超过原有品种群体的个体(创造变异的途径);

杂交种品种及育种特点:

概念:在严格选择亲本(自交系)和控制授粉的条件下生产的杂交组合的F1植株群体。

个体基因型高度杂合、群体内同质(单交种)、生产力高。通常只利用F1。异花授粉作物(玉米)、常异花授粉作物(棉花、甘蓝型油菜、高粱)、自花授粉作物(水稻)等。

代表类型:玉米;棉花;杂交粳稻和籼稻;杂交小麦

杂交种品种育种特点

(1)杂交种育种的两个基本程序 自交系育种;杂交组合的育种 配合力测定

(2)获得低成本、高质量、大量的杂交种

4、作物品种的定义及三个基本特性。

作物品种:人类在一定的生态条件和经济条件下,根据人类的需要所选育的某种作物的一定群体。具有三性(DUS): 特异性(Distinctness) 一致性(Uniformity)稳定性(Stability)

5、作物育种目标有哪些?

1)提高作物产量,维系国家粮食安全,社会稳定 2)改善品质 3)保护环境,注

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重自然环境与人类社会协调发展 4)维系健康,改善营养状况,提高身体素质 5)面向未来,全球变化

6种质资源保存

(1)种植保存

原生境保存:自然保护区、天然公园 保护野生种和近缘野生物种

迁地种植保存:植物园、种植园 按不同生态地区分点种植 避免天然杂交和人为混杂

储藏保存 主要的保存方式,减少人为差错、天然杂交、自然选择导致变异减少工作量

长期库:-10℃,RH 30-40%,50年以上 国家长期库 青海复份长期库

中期库:0-5℃,RH50%,10-30年 各地及各专业院所

短期库

(3)离体保存:愈伤组织、悬浮细胞、花粉花药….液氮-196℃ 组织培养

(4)基因文库技术

第五章

生态适应性(ecological adaptation)是指作物生存对生态环境条件的要求与实际生态环境

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节律的吻合程度。

生态型(ecotype),即经自然和人工选择分化形成不同基因型类群。

生活型(life type),即经自然和人工选择形成的适应于相近环境条件的作物类群。

例如:喜温作物、耐旱作物、耐盐作物、耐湿作物

光补偿点(light compensation point):指光合作用过程吸收CO2量和呼吸作用释放CO2量相等时的光照强度。

光饱和点(light saturation point):指光合作用开始达到最大光合速率(photosynthetic rate)值时的光照强度。

光周期现象:为作物对白天和黑夜的相对长度的反应。

夏至 冬至:昼长(夜短) 昼短(夜长)

冬至 夏至:昼短(夜长) 昼长(夜短)

北方 南方:昼长(夜短) 昼短(夜长)

南方 北方:昼短(夜长) 昼长(夜短)

高海拔 低海拔:昼长(夜短) 昼短(夜长)

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低海拔 高海拔:昼短(夜长) 昼长(夜短)

短日照作物(short-day crop):凡缩短日照能提早开花的作物称为短日照作物。代表作物:大豆、水稻、棉花、烟草、草莓等。短日照作物从低纬度地区向高纬度地区引种,或延迟开花或不开花结实,相反提早开花,但可能减产。

温度三基点 最适温度:作物生长发育最快要求的温度;最低温度:作物生长发育要求的起点温度(低限);最高温度:作物生长发育所能承受的高限温度

温度临界期:对外界温度最敏感的时期(减数 —开花)

积温(accumulated temperature)作物一生或某一生育阶段内所要求的热量总量(一般以逐日平均温度之和计)。积温一般以生物学零度(三基点最低温度)为起点温度。

喜温作物 10℃ 喜凉作物 0℃

活动积温(active accumulated temperature)生育期或某一生育阶段内大于或等于生物学零度的逐日平均温度之和。

有效积温(effective accumulated temperature)生育期或某一生育阶段内逐日平均温度大于生物学零度部分之和,即(逐日平均温度—生物学零度)累积之和。

如:早熟棉花全生育期要求≥10℃有效积温1000~1300℃。

寒害(chilling injury):亦称冷害,零度以上低对作物造成的伤害。如水稻的烂秧、空秕粒,油菜的荫角等。

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冻害(freezing injury):零度以下低温对作物造成的伤害。如油菜、小麦越冬期冻害、棉花晚桃遭霜冻。

春化作用(vernalization)经过低温诱导促使作物开花的作用。不同作物通过春化作用要求的低温和低温经历的时间不同。冬麦、冬油菜较春麦、春油菜要求较低较长时间的低温通过春化阶段,冬性品种要求较春性品种更低更长时间低温。

水对作物的重要意义

水是作物体重要的组分;水是光合作用生产有机物质的原料;水是作物原生质体生命代谢活动的基质;水是连结土壤、作物、大气生态链的介质.

作物的需水临界期(critical period of water)作物一生中对水分最敏感的时期。

麦类作物 孕穗——抽穗;水稻 抽穗——扬花;油菜、花生 开花期;高粱、玉米 抽穗——乳熟;棉花 花铃期

CO2补偿点:一定光强和温度条件下,作物光合作用同化消耗CO2的量与呼吸作用释放CO2的量相等时空气中的CO2浓度。

大量元素(macroelement):C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S九种元素,一般占干物质含量0.1%以上;

微量元素(microelement):Fe、Mn、B、Zn、Cl、Mo、Cu七种元素,一般占干物质含量0.1%以下。

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作物生长发育一生中,常有一个对某种营养元素需要量虽不多但又很迫切的时期,称为作物的营养临界期。

作物营养最大效率期:作物生长发育一生中,有一个养分需求量很大、施肥增产效率最好的时期为作物营养最大效率期。

作物必需的13种矿质元素中,对氮、磷、钾需求量最大,一般称之为三要素。

土壤质地:为组成土壤的固相矿物质粒的比例。土壤质地影响土壤肥力和土壤耕性。

砂土类;粘土类;壤土类

土壤肥力(soil fertility):是指作物生长期间,土壤能经常不断地、适量地给作物提供调节生长所需要的扎根条件、水分、养分、空气和热量的能力。

第六章

生长(growth)——作物体细胞数目增加()和体积、重量增加(伸长和物质积累)的量变过程(不可逆)。

发育(development)——作物体细胞、组织器官分化的质变过程。

种子(seed),由种子植物经过有性生殖形成的胚珠(ovule)发育成的繁殖器官。

休眠(dormancy):种子成熟后必须经过一段内部发生进一步变化的时期才能发芽的现象。

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种子的寿命(longevity):是指种子从采收到失去发芽力的时间。

根系的功能(function)支撑地上部作物体;吸收、输导水分和养分(矿质养分);合成某些生物物质,如氨基酸、生长物质、生物碱(豆科作物具有生物固氮能力);分泌有机酸,维持根际土壤pH值平衡;合成激素;贮存产品器官,如甘薯、甜菜、胡萝卜等;

繁殖器官,如甘薯、苎麻。

茎或分蘖的基部茎节不伸长密集于地表处称为分蘖节(tillering node) 。

分蘖规律:主茎上发生的分蘖为第一次分蘖,一次分蘖上发生的分蘖为第二次分蘖……。

——叶蘖同伸规律:主茎(蘖)第N 叶出生时,N-3叶的腋芽发育出生分蘖(N-3),即:N叶出生≈ (n- 3)节位发生分蘖

分蘖期:全田有50%植株出现第一分蘖的时间称为分蘖期 (tillering stage)。

有效分蘖(effective tiller)早期发生的低位(低次)分蘖能正常抽穗结实(单穗结实5粒以上)称为有效分蘖。

无效分蘖(ineffective tiller)

主茎或分蘖基部第一伸长节间伸长达1~3(2)㎝时称为拔节(elongating)。

作物的茎,可划分为地上茎、地下茎两种类型。

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禾本科(单子叶)作物出生的第一片叶(子叶)(cotyledon)为不完全叶,称为胚芽鞘(不含叶绿素)(coleoptile)。

叶龄余数(FAR)总叶数与当前叶龄的差数。叶龄指数(FAI):当前叶龄与总叶数的比值。

叶面积指数(LAI):单位土地面积上总叶面积与土地面积的比率。

禾谷类作物的花序称为“穗”(ear)。圆锥花序(cone):水稻、高粱、燕麦、栗及玉米的雄穗。穗状花序(spica):小麦、大麦、黑麦。肉穗花序(spadix):玉米雌穗。

根冠比:指根系干物重与地上部茎、叶、花、果实干物重的比值

作物顶芽生长抑制侧芽(分枝)发育或生长的现象称为顶端优势

作物从播种材料出苗到收获产品成熟所持续的天数称为生育期(亦称全生育期)。

首先感应一定时间的温度诱导,即作物体必须感应一定时间的温度后开始花芽分化称为感温阶段,又称春化阶段(vernalization)。

生物产量:作物在生长发育过程中生产和积累的有机物质总量(包括矿物质)。

经济产量:作物栽培目的所需要的产品收获量

经济系数亦称收获指数(harvest index)。系指生物产量转化为经济产量的转化效率。即: 收获指数=经济产量 / 生物产量

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源(source):产量形成过程光合产物供应源和代谢源。一类是能进行光合作用并输出光合产物的绿色器官,如叶、茎、果皮等;一类是暂时贮存光合产物、继而向产品器官转运有机养分的非产品器官,如茎、果皮、种皮等。

库(sink):产量形成过程光合产物贮藏库或代谢库。一类是最终接纳和贮藏有机养分的产品器官;如籽粒、果实、花一类是接纳有机养分进行代谢活动的器官;如幼芽、幼叶、根系等一类是暂时接纳有机养分,继而转运有机养分给产品器官的非产品器官。如茎、果皮、种皮等

流(flow):产量形成过程产量内容物(光合产物)由“源”向“库”转运和分配的能力(潜力)

作物的产量形成(yield formation):贯穿于作物各器官的建成过程和各产量构成因素形成的过程,贯穿于群体光合生产和光合产物输送和分配的过程。

作物产品品质:是指产品的利用质量和经济价值。

作物产品的品质指标实用性指标;生化指标:指产品中生物化学物质含量。如淀粉(支链/直链)、蛋白质与氨基酸组成、脂肪、维生素、有机酸、糖、纤维素、生物碱、矿物质等;物理指标:指产品利用的直感、工艺、加工的性状。如出糙率、出粉率、出糖率、衣分、出油率、垩白度、透明度、胶稠度、胀性、面筋量、香味、纤维长度、纤维强度、纤维成熟度、果实成熟度、燃烧性、紧密度等。生物学指标:指用做种子(苗)的生命活动性状。如含水率、发芽率、纯净度、抗逆力等

目前大面积作物品质的品种选育方向:

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✓ 水稻:选育支链淀粉/直链淀粉值较高、垩白度低、胶稠度适宜、透明的优质品种、香型品种、专型营养品种;

✓ 小麦:选育强筋高蛋白型品种、弱筋适量蛋白型品种;

✓ 玉米:高蛋白、高赖氨酸含量;

✓ 棉花:中长度、高强度细绒棉品种、抗虫棉品种、抗枯黄萎病品种;✓ 油菜:低芥酸、低硫代葡萄糖苷(双低品种)品种;

✓ 大豆:高出油率品种、高蛋白品种;

✓ 花生:高出油率品种、高蛋白品种。

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