高级作物栽培学课程讲稿(第一讲)_作物栽培学讲稿
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第一讲 作物栽培学的发展方向
一、作物栽培学的发展历程
作物栽培学是我国劳动人民在作物栽培的漫长历史中，由经验记载、农艺探索到对作物栽培理论与技术的深入研究而逐渐演进形成的。
据在浙江姚河姆渡村和陕西西安半坡村对原始社会遗址的考古资料证明，距今六、七千年前，我们祖先已经在长江流域开田种稻，在黄河流域辟地植粟了。距今三千多年前的殷代甲骨文中已有黍、稷、禾（特指粟）、粟、耒、麦、菽、稻等作物名称，甲骨文中还有畴（田地）、疆（边界）、井（一种土地制度，因将土地划作井字形而得名）、圳（田边水沟）、圃等有关农业生产整治土地的文字记载，说明那时我国农业已经发展到相当水平。
在长期的农业生产中，我国劳动人民积累了丰富的经验，并予以记载和论述。在距今2000多年前我国已有农业文献。距不完全统计，现存的和已经散失的古农书共有500多种，《中国农学书录》中收编的有376种，至今保存着的有310多部。其中比较著名的如：
战国时期的《吕氏春秋》（约公元前214年）中的《上农》篇提出重农理论和政策；《任地》篇提出利用土地的原则；《辨土》篇强调根据土壤性质进行耕作；《审时》篇讨论耕作及时与否对作物的影响。这4篇是我国现存的最古老的农学论文。
汉代的《氾胜之书》（公元前1世纪）是我国最早的作物栽培专著，也是世界上最古老的农学著作之一。它论述了西汉时代粟、黍、麦、稻、稗、大豆、小豆、大麻、瓜、桑等农作物从种到收整个生产过程的农业技术，并提出了农业生产的总原则，即掌握农时、耕好土壤、施用肥料、灌溉保墒，适时中耕和及时收获等，这些技术要点至今在农业生产中应用。
后魏贾思勰的《齐民要书》（公元534年）是我国和世界现存的最古老最完整的1部农书。该书总结了西汉末年至北宋时期500多年间黄河领域农业生产经验。其主要技术经验有：耕耙耱抗旱保墒、绿肥轮作用地养地、良种选择和繁殖、林木的育苗和嫁接等等。对种植作物强调“顺天时，量地力，则用力少而成功多”，否则“任情返道，劳而无获”的按客观规律办事的基本原则。
南宋的陈旉《农书》（公元1149年）是一部总结南方农业生产经验的农书。书中记述了南方稻麦、稻豆、稻菜等一年两熟的复种经验，讨论了水稻培育壮秧的技术。
元代的王祯《农书》（公元1313年）是综合了黄河流域旱作区和江南水稻区农业生产经验而写成的。
明代徐光启的《农政全书》（公元1639年）是一部70多万字的农学巨著，该书重点论述了农业生产技术知识，内容丰富，堪称我国近古农业生产的一部百科全书。系统总结了棉花、甘薯的栽培经验，如“精拣核，早下种，深根短秆，稀棵肥壅”等14字诀的棉花栽培经验。
清代的《授时通考》（公元18世纪）是乾隆年间由官府组织编写的一部大型农书，内容是前代农书的节录和汇集，共90余万字，是汇总了古代农书的大成。
但解放前我国只有《作物学》, 如 本世纪20 年代，原颂周参照英美各国的作物学教材，编著了《中国作物论》（1923）。该书论述了30种普通作物和特用作物的性状、来历、用途、耕种法，这是我国近代最早的作为栽培学各论，黄绍绪采用美国农学会专家所拟定的作物学教学大纲，根据我国国情编写了《作物学通论》（1925）,内容包括作物起源、分类、作物与气候、作物与土壤、种植制度、整地、施肥、播种、播后管理、杂草、作物病虫害、收获及收后处理等，共计21章，该书奠定了后来的作为栽培学总论的基础。
30年代至50年代初，我国有陆续出版了一系列大学丛书。各论有：《实用小麦论》（金善宝，1934）、《稻作学》（彭先泽，1935）、《中国实用作物》（孙醒东，1936）、《棉作学》（孙逢吉,1948）、《普通作物学》（张金相，1951）等；总论有：《作物学概论》（翁德齐，1937，1947）、《作物学通论》（周长信，1950）、《作物生产通论》（陈鸿佑，1954）等。而没有《作物栽培学》。解放后随着生产力的发展, 要求学科分工越来越细, 内容越来越深, 原有的《作物学》已不能适应生产的需要, 从中相继独立出了《作物栽培学》和《作物育种学》。
新生的作物栽培学一开始并没有统一的内容和研究方向,50 年代曾将苏联雅库什金的《作物栽培学》翻译成中文, 并向全国农业院校推荐作教材,1956 年我国集中了高等农业院校的一些著名专家和教授的教学和研究成果, 由李竞雄等主编, 于 1958 年出版了我国第一部《作物栽培学》通用教材。1959 年相继出版了《中国棉花栽培学》、《中国水稻栽培学》、《中国小麦栽培学》、《中国玉米栽培学》等, 大大地促进了我国农业生产和作物栽培学科的发展。也就是说，从50年代开始我国的作物栽培学才开始逐渐走向正规，从此时开始到现在，我国作物栽培科学的发展大体经历了这样几个阶段：
年代作物栽培科学研究的重点是作物生育的各个环境因子及其变化规律，试验研究的目的是探索如何通过肥水运筹和其它措施来造就一个最理想的生育环境，使作物能够实现合理的生育进程而取得高产。代表这一时期作物栽培科学的主流方向是总结和推广劳模经验，主要是总结我国传统的种植经验、施肥技术, 当时提出的口号是“看天、看地、看庄稼”。对提高产量曾起过一定作用，但由于大多是经验性的模糊概念，推广应用范围一般都不大，2 所谓“高产田”的标准大致为亩产350±50kg。
年代初至70年代初，在研究总结劳模高产经验的同时, 各地农业科学工作者从分析高产田长相模式入手, 开展 了土、肥、水、光、气、热等生态因素的综合研究和生理生化内部机理的研究, 揭示了作物高产的内在规律, 明确了在不同条件下作物高产形成过程中看苗诊断技术, 以及积极促进、适当控制的理论依据及运用原则。也就是说，作物栽培界的注意力由环境因子转移到了对作物本身外部形态指标的研究，重点是株高、分蘖、叶面积、叶色变化规律及其与栽培措施的关系，目的是协调田间苗、株、穗、粒和粒重的关系，培育结构合理的群体而取得高产。代表这一时期作物栽培科学主流和方向的是全国性的群体结构研究热和关于合理群体结构的大论战。通过群体结构研究成果的推广应用，使高产田单产提高到了每亩450±100kg的水平，但群体结构理论有它的局限性。
输入 处理 输出
可控因素 正输出（农产品）（技术、能量、物质）作物生长发育过程
不可控因素 负输出
（天气、地力）形态建成、物质生产、产量形成（水土流失、地力下降）
作物生产系统包括输入、处理和输出三大部分，其中输入包括可控因素和不可控因素，由于不可控因素的存在和影响，作物生产系统内各种关系多呈强非线性关系，如施肥与株高、施肥与分蘖、施肥与穗数、叶龄与叶面积、叶龄与群体大小、施肥与产量等等，所以说，合理的群体结构受空间和时间的严格限制，并不反映普遍规律。因此，这类研究成果不能使大面积生产达到高产和超高产效果。
70年代中至80年代末又兴起了生育规律、指标化栽培、高产数学模型以及模式化栽培研究热潮，研究深度和单产水平都有较明显的提高，但并未摆脱经验模式。研究成果在推广应用时，只要不是田间试验所具有的特定的时间和空间，就不能取得良好的效果。以当时作物栽培科学中最热门的模式化栽培为例，其基本途径是通过大量的田间试验取得不同处理的产量数据，然后用数理统计方法建立作物产量与多种相关因素的经验关系式，再用电子计算机对多种因素的不同组合进行筛选，确定高产模式，并用于大田生产。但是数理统计常识告诉我们，所谓高产模式受到经验公式不能外推规则的严格制约，所以成果覆盖面必然不大，重 3 现性自然也很差。国外在数学模型方面的研究是这样的，原苏联农学家热衷于从大范围天气土壤带来研究和解释作物产量的形成和变化规律，欧美学者则偏重从作物生育模拟和环境模拟角度出发，采用模拟模型来解释高产栽培问题。作物生长模拟是今后作物栽培应用方面的一个发展方向。（七八十年代不仅开展了多种作物高产规律的研究 , 而且进行了稳产、优质、低 成本、高经济效益的研究 , 有效地促进了作物生产的发展。此外 , 还针对干旱、盐碱、渍害、冷害、冻害等产量障碍因素进行抗逆栽培研究 , 提出保温栽培、地膜覆盖栽培、节水栽培等有效技术措施。）
八十年代以来, 主要开展了作物高产综合栽培技术及其机理的研究, 明确了农作物生长发育规律、农作物产量形成规律与源、库、流的关系, 研究了农作物群体结构及提高光能利用率的方法, 农作物需水需肥规律。近几年, 对作物高产和超高产群体结构调控机制的研究进一步深入, 提出了农作物优质高产栽培的技术组合；农作物节水技术有明显突破；设施栽培理论与技术的研究不断深入。农作物高产水平下生长发育和产量、品质形成规律的研究取得较大进展, 配套的优质高产栽培技术对提高农作物产品品质有较大的促进作用。作物栽培学不断吸收其它学科新思想、新技术成果, 使其技术水平不断提高。
总之 , 建国以来经过几代人的辛勤努力 , 作物栽培学已经建立了能反映自身本质内容特征的科学理论体系和技术体系, 已从经验为主走向了科学, 从定性研究转向了定性与定量相结合, 从只注重农产品生产转向了商品生产, 从仅注意产中转到了注意产前、产中、产后一体化, 从只注重作物产量转向了质量、品质、效益和环保的统筹兼顾, 使作物栽培学发展到一个崭新的历史阶段。
二、作物栽培取得的技术成就
1.土壤耕作技术的演变
我国地域辽阔, 物种多样, 耕作方式迥异, 经过研究、改进、提高, 各地基本上形成比较稳定的农田耕作技术体系。①水田耕作。南方稻田采用冬炕田和冬泡田两种耕作方式。冬炕田是晚稻收获后干耕晒垡, 使翻转垡片架空，经干湿冻融交替, 耕层土壤松疏细碎。冬泡田是蓄水防旱的丘陵山区, 收稻后干耕干耙, 翻茬入士后浸泡半月,临冬再耙一次。两种方式均在春季施入基肥后灌水浅耕, 粗肥沤田, 插稻前, 再犁浅耙。②旱地耕作。东北地区采用垄耕法为防旱抗涝； 长江流域雨水较多地区采用自主作耕法为排水散埔； 西北旱地采用砂田耕作, 渗透雨雪, 增埔保温。③深松耕法。东北地区在垄作耕法基础上发展起来的机械耕作法。其特点是分层深松 , 不乱土层 , 耕种结合 , 上虚下实 , 起到抗旱防涝、增温保埔之效。其他农田耕作法还有少耕法、免耕法等, 但仅在少部分 地区采用。确定土壤耕作所依据的基本原则: 一是根据作物特性、前后作关系和农耗时间, 合理安排耕作方式、深度、时间、次数以及相应的表土耕作措施。二是根据气候、地形和土壤特点, 有针对性采用不同耕作方式。三是在满足作物适宜的土壤环境条件下, 尽量减轻农机对土壤的破坏, 减少消耗 , 降低成本, 提高效率。
2.育秧(苗)移栽技术的发展 农作物育苗移栽可以集中育苗, 适时移栽, 合理安排作物在口, 调节劳力 , 提早播种 , 充分利用农时季节 , 是获取高产的一项重要技术。水稻、棉花、玉米以及经济作物育秧(苗)有很大发 展。例如 ,50 年代水稻育秧实行 “ 三改” 技术 , 即改大秧板为盒式秧田 , 改落谷密为落谷稀 , 改水育秧为湿润育秧 , 有效地防止烂秧 , 培育壮秧。60 年代随着双季稻的发展 , 开始推广薄膜育秧等多种保温育秧技术 , 争取积温 , 防止烂秧 , 早育早插。70 年代采用两段育秧以及温室育秧、工厂育秧等 , 对培育壮秧、延长生长期、增产稻谷起重要作用。棉花育苗移栽 50 年代始于长江流域棉区 , 随着塑料薄膜的发展应用,80 年代棉花育苗移栽面积扩大到 2000 多万亩 , 约占棉田总面积的 1/4, 使棉花增产 20%以上。玉米育苗移栽 70 年代开始在东北冷凉地区推广 , 有效地减轻低温冷害 , 延长生 长季节。80 年代玉米育苗移栽在高寒冷凉地区、丘陵干旱地区推广面积达 1700 多万亩 , 增产达 30%～50%。蔬菜作物采用育苗移栽技术更为普遍, 是解决蔬菜多茬种植、周年供应的重要措施之一。
3.施肥技术的改进
农作物科学施肥是保证作物不同生育阶段对营养需求、培肥得力、提高产量和改进品质的重要措施。50 年代农作物以施用厩肥、堆肥、饼肥等有机肥料为主 , 总结了 “ 以有机肥为主 , 无机肥为辅结合深耕改土, 不断提高肥力” 的施肥原理；60 年代化肥用量逐步增加；70 年代以后, 在化肥供应较充足的条件下, 在旱地上总结了重施底化肥的“ 一炮轰 ” 经验；80 年代痛薄地上提出 “ 化肥起步 , 增加投入 , 氮磷协调 , 以无机促有机 , 有机无机相结合” 的快速增产和培肥地力的经验。80 年代增施化肥和改进施肥方法在农作物增产诸因素中起 20%～40% 的作用。经济合理的施肥管理有助 于增强肥效、提高肥料利用率。80 年代以来开展了配方施肥 ,1990 年全国农作物采用配方施肥面积达 4.8 亿亩 , 一般增产 8%～15%, 高的在 20% 以上。
4.节水技术节水技术主要是节水灌溉技术和农艺节水技术。节水灌溉技术主要是在研究查明作物吸收水分机理和需水规律的基础上, 研究如何充分利用各种水资源, 减少水分的田间渗漏和蒸发损失 , 提高土壤水分利用率。节水灌溉技术包括丰产灌溉技术、节水灌溉制度、限量灌水原则以及节水措施的综合配套应用。
4.1 水田灌溉 50 多年来研究建立了四种节水型稻作 ①水层湿润与晒田结合灌溉型。此技术 60 年代研究推广 ,80 年代在杂交稻推广后获得广泛应用的水稻高产灌溉技术。②长期水层与晒田相结合的灌溉型。把长期水层管理同晒田技术相结合 ,使水层深浅变动符合水稻生态生理要求。③长期水层灌溉型 , 使水稻在整个生育期中处在水层覆盖之下 , 根据不同生育阶段适当调整 , 形成长期浅水、先浅后深和浅深浅几种灌溉方式。此法适宜在 水源不足的丘陵地和盐碱土稻田中采用。④干干湿湿灌溉型。在水稻返青后间歇供水 , 使稻田长期处于干干湿湿状态。
4.2 旱田作物。
地面灌溉占旱田作物灌溉面积的 90% 以上。研究推广的新型节水灌溉技术有: ①小畦沟灌。实行 “ 四改” 灌水技术 , 即改漫灌为沟灌 , 改深灌为浅灌 , 改长旺为短旺 , 改宽旺为 窄旺。据测定 , 春耕地灌水定额可减少 25%～50%F 作物生长季灌水定额可减少 15%～30%。②间歇水流灌溉。又称涌流(或波涌)灌溉。据试验测定 , 涌流灌水比普通灌水节水 20%～30%。③膜侧灌溉。农作物覆膜田间在膜上轧沟开渗透水孔 , 利用管道行水 , 膜孔渗透水。此法比沟灌节 水 70%。④微灌技术。包括喷灌、滴灌、雾灌技术。采用管道系统输水 , 通过喷嘴或滴头把水均匀 送往田间 , 省水省工 , 保水保肥 , 增产增收 , 是 80 年代开发的一种新型节水灌溉技术。
在改进灌溉技术基础上, 把工程节水、农艺节水有效集成 , 形成不同区域、不同作物配套 的节水高产技术体系, 尤其在优化灌溉制度和提高农艺节水效率方面进展显著。如华北平原小麦节水高产技术 , 以提高土壤水分利用效率为突破口 , 把2m土体当成一个地下水库 , 通过播前灌底埔水调整土壤贮水及应用喧土保埔技术减少无效降水 , 增大实效耗水比例;小麦生长期间减少灌水次 数和总灌水量 , 迫使小麦利用消耗土壤水 , 最大限度腾出土壤库容 , 以接纳雨期降水 , 减少径流和 向深层入渗损失。在减少灌水的前提下 , 通过品种、播期、密度、施肥技术的组合效应 , 确保小麦 产量潜力发挥 , 该项技术使两米土体的有效贮水利用率提高了 483%, 比常规麦田节省灌溉用水 150Om/hm , 水分生产率达 15kg/hm以上。
322 6 5.旱地农作技术
我国无灌溉条件的旱作面积约占耕地的一半 , 年降雨量仅 250-500 毫米。蓄住天上水 , 保住土中摘 , 最大限度地蓄水保埔和提高水分利用率 , 是早作农艺增产的关键。围绕旱作栽培的蓄水和用 水过程 , 采用工程措施与生物措施相结合 , 研究形成了以蓄纳雨水为主的耕作技术。主要早作农业 技术措施有: ①修筑梯田。在坡大水土流失严重地区 , 用里切外垫法修筑梯田, 接纳雨水 , 减轻径流 , 起到保土、保水、保肥的作用。②深层来巴压。在麦收后浅耕灭茬 , 伏前抢时深耕纳雨蓄摘。雨后浅犁粗犁 , 立秋前细犁带来巴 , 播种前只耕不犁。③节水播种。通常采用的有深播浅盖法、沟播法、造墒播种法。④合理轮作。禾本科作物与豆科或牧草作物轮作。改善土壤结构 , 增加根系营养。⑤ 应用化学抗旱剂。如抗旱剂、保水剂 , 增温剂等 , 抑制地表水分蒸发和叶片蒸腾 , 改善植株体内水 分状况 , 增加地温 , 并缓慢释放水分供给种子萌发和幼苗生长的需要。其他旱作方法如砂田、淹子 田、丰产沟、蓄水聚肥改土耕作法以及耕祀盖升德整地保埔技术和旱作综合栽培技术。6.农作物覆膜栽培和设施栽培
农膜覆盖栽培 70 年代引入我国 , 首先在园艺作物上应用 , 使果菜产量倍增 , 并为冷凉地区和 大城市缓解了瓜菜周年供应。80 年代覆膜栽培扩大到粮食和经济作物 , 有明显的增温保士商、防虫灭 革以及充分利用自然资源、增产增收的效果。据农业部统计 ,1990 年全国农作物覆膜栽培面积 5000 多万亩 , 成为现代农业中将传统技术与现代技术综合运用的典范 , 其发展从高寒丘陵发展到沿海平 原 , 从北方向南方推进。特别是在无霜期较短的西北和南方丘陵地区 , 农作物覆膜栽培增产在 1 倍 以上。被国家列为实施脱贫致富“ 温饱工程” 的重要措施。
设施栽培包括温室栽培、无土栽培和工厂化栽培等 , 它是人工控制自然条件创造作物良好生长环境的一种集约化程度很高的栽培形式 , 能显著增加光热资源和合理利用季节 , 提高单位面积作物产量。设施栽培有以下三个特点：一是资金、资源、技术、智力、劳力高度密集型的产业，一次性投入和经常性投入均比较高。二是要求技术的严格性、复杂性和综合性，是脱离了自然环境而进行的“反季节栽培”，实行产期调节和周年供应。三是在人工控制下对作物的抑制和促进，使产品精致、品质优良、无公害，实现农作物高产和优质，提高商品率。设施栽培已成为当今衡量一个地区经济发展水平和科技进步程度的重要指标之一。自90年代以来设施栽培在我国发展迅速，已从城市郊区发展日光温室和塑料大棚为主的设施园艺向工厂化农业发展。
7．农作物化控技术 该技术是指利用植物生长调节剂调节农作物的生长发育，从而达到增加产量，改善品质的一项技术。例如使植株矮健，控制徒长，防止倒伏，去叶疏花，抑制衰老，减少花荚脱落以及贮藏保解等。植物生长调节剂作为一项常规措施纳入种植业，已与良田、良种、良制、良法等诸多因素组成新的农业技术体系。
农作物化控栽培有三个特点：一是措施的可调控性，可根据施用时间和剂量实现促进或控制的目的。二是技术的综合性，化控并不是作物增产的灵丹妙药，必须同其他耕作栽培技术密切结合起来。三是使农业更接近目标设计可控程序的工程。通过化控栽培弥补传统栽培方法的不足，塑造植物的理想个体造型和群体发育过程。例如高杆变矮杆，晚熟变早熟，促进花芽分化，疏花疏果等，从而突破速生、密植、多熟的极限。近年来，各种化学及生物调节剂在水稻、小麦、玉米等主要作物高产栽培中的应用愈来愈广泛，如水稻生产中应用的各种生长调节剂已多达十余种，小麦、棉花高产的“全程化控”技术得到应用，成为质量群体控制栽培的重要途径。
8．农作物规范化栽培和模拟技术
农作物规范化栽培是指运用系统工程原理和微机模拟技术，组装配套最佳栽培技术措施，按程序设计实现作物最佳形态生理指标，以获取预期产量和经济效益。农作物规范化栽培是试验、示范推广完整的技术体系，把新品种、新技术以及科研成果组装在一个栽培系统之中。它标志着我国作物栽培从以经验指导转向以科学指导为主；从侧重单项技术转向运用综合栽培技术；从以定性研究为主转向定性与定量研究相结合，注意宏观控制与微观调节结合，从而使作物栽培研究发展到一个新阶段。
农作物规范化栽培有三种形式：①指标化栽培。在总结多年大面积丰产经验的基础上，根据作物生育进程优选出不同产量水平的植株形态和生理指标，采取有效措施，实现各项指标以获取预期产量。②规程化栽培。根据预产指标将优选栽培技术组装配套，在大面积上应用。如内蒙哲里木盟农业局局推行“六统一分”规程化栽培。即统一畦式、品种、机播、灌溉施肥、治虫和分区责任管理，全盟300万亩玉米亩产达500公斤。近几年，为迎接入世挑战，提高农产品品质，对主要农作物的优质专用品种的配套栽培管理技术进行了关键技术攻关与技术集成，实现了大面积示范和开发应用，并为产业化开发奠定良好基础。通过对食用稻品种的生长发育规律、产量构成因子、吸肥特性、稻米形成发育和干物质积累与分配特点以及生态环境对优质食用稻产量与米质的研究，提出了优质稻“三高一少”调优保优高产栽培技术。饲用稻提出了“三壮三高”超高产综合栽培技术，即“壮秧、壮秆、壮籽”和“高 8 产、高蛋白质、高出糙率”的综合配套技术。优质专用小麦和玉米、大豆等同样在筛选品种基础上，形成了适合基地化、规模化的配套栽培技术体系。③模式化栽培。综合作物生长发育指标和单项技术，运用系统工程和电算技术，建立农作物生育轨道和高产栽培模型，为指导大面积作物高产咨询服务。如江苏省农科院研究建立的水稻栽培计算机模拟优化决策系统，甘肃省农科院建立的春小麦综合农艺教学模型等。其他在棉花、大豆、油料等作物也建立了模拟模型。
自60年代开始，科学家们建立农作物生长动力学模型，模拟作物光合作用、呼吸作用、物质运输等过程，解释农作物生长与环境的数量关系，接着开展了农作物生长发育模拟模型的研究。90年代以来，全国已有20多个省(市、区)开展农作物栽培技术信息系统的示范应用。其中的“小麦栽培专家管理系统”、“玉米栽培专家管理系统”、“棉花栽培专家管理系统”和“病虫害诊断与防治专家系统”等的开发与应用已达到国际先进水平。栽培管理信息系统的智能化程度不断提高，地理信息系统技术(GIS)、全球定位技术(GPS)和遥感技术(RS)也开始在农业生产中应用，推进了农作物生产管理的“精确”程度。
三、作物栽培技术研究取得的主要成果
1．育秧(苗)移栽的研究成果
育秧(苗)移栽是农作物栽培重点研究内容之一，取得了以下四方面的研究成果：①水稻培育壮秧机理及防止烂秧的措施；②农作物工厂化育秧(苗)生态因子的调控；③玉米、棉花营养钵育苗形态生理指标及移栽技术；④育苗和移栽机械的研究。我国农作物育苗移栽技术及其研究成果在世界农业科技领域具有较高的水平。
2．施肥原理的研究成果
①主要农作物的需肥规律，作物对营养吸收的动态和数量；②施肥与环境条件的关系，包括肥料性质、土壤肥力、水分状况以及气候因素等；③施肥时期、次数和方法，确定农作物施肥的基本原则：无机与有机相结合；基肥为主，追肥为辅；化肥为主，有机肥为辅；氮肥为主，磷、钾肥为辅。根据不同作物、地力、品种和密度灵活进行掌握；④从经济学角度看，作物施肥量并不是越多越好。最佳施肥量可能低于最高产量的需要量，但要接近更大的经济利用量，即最佳产量施肥管理技术。⑤配方施肥。即根据作物需肥规律、土壤供肥能力和肥料成份，设计获得预期产量所采用的施肥量和氮、磷、钾最佳配比。3．农作物覆膜栽培技术研究成果
①覆膜栽培的生态效应。包括热效应，覆膜土壤比露地一般增温2～4℃；水效应，覆膜栽培有良好的保墒、提墒以及稳定土壤水分的效果；二氧化碳效应，覆膜栽培地比露地表面二氧化碳含量高1倍以上；养分效应，覆膜栽培促进微生物活动，加速矿质营养转化为速效可给态。②覆膜栽培对作物生长发育和产量的影响。各类作物一般增产300%～50％，高的在1倍以上。③探查不同海拔高度覆膜栽培的适应范围。④铺膜机械的研制，提高覆膜质量，节约用膜数量，减轻劳动强度。4．农作物化控技术的研究成果
①重点研究了化控对植物器官的影响、生理过程的变化、促进和控制的机理以及生长调节剂对作物专属性的筛选；②：将化控调节与作物品种、株行配置、肥水管理等结合起来，纳入农作物高产化质综合栽培技术体系。5．农作物高产栽培及其机理的研究成果
①农作物生长发育规律的研究。研究在高产条件下作物的生长发育进程、叶面积的动态消长、干物质积累和分配以及器官建成的同伸关系。80年代在此项应用研究成果的基础上，先后研究出水稻叶龄模式调控、小麦叶龄指标促控法、玉米按叶龄促控管理技术等。
②农作物产量形成规律与源、库、流关系的研究。研究作物产量形成过程的生态环境条件，群体穗、粒、重决定时期和促控调节。近几年，从作物的光合生理、栽培生理、生态因子调控等角度，探讨了农作物超高产的生态生理机制，提出了相应的高产栽培技术原理。如玉米高产栽培研究中，发现库是高产和超高产的主要限制因子，尤其在高产条件下，籽粒库的增加速率远远小于“源”的增加速率；随密度增加，收获指数下降，源库比例失调是玉米超高产的主要矛盾，提出了以“扩库、限源、增效”为主体的玉米超高产理论，实现了春玉米单产1000kg／667m2以上的目标。
③农作物群体结构及提高光能利用率的研究。重点研究作物群体发育的自动调节和反馈机理，群体冠层结构(株型、叶面积、叶角、叶片空间取向及发展动态等)与光能利用效率，群体整齐度对个体生长和产量的影响，农作物合理群体结构的生理指标及其人工控制，从理论和实践上为农作物合理密植提供了依据。通过合理密植，协调作物生长与环境条件、个体生长与群体生长、营养生长与生殖生长的关系，以充分地利用光能和地力。近年来，围绕农田群体生产力与个体生产力协调、高产群体调控机制的研究进展，主要有：1)针对不同作物在不同生长条件和生态条件的高产与超高产形态指标、生理指标，进行了系统的试验研究与示范。2)针对作物阶段发育和产量形成规律，在协调个体和群体、地上与地下、营养生长与生殖生长的关系方面取得进展。3)群体质量栽培理论得到拓展和深化，并逐步成为重要的作 10 物高产栽培技术原理。4)农作物需水需肥规律的研究。研究农作物高产需水特点和需水规律，作物对主要营养元素的吸收、积累和动态分配规律，作物高产需肥指标和比例研究以及高产栽培的营养诊断技术。5)研究了农作物落花、落果、落铃的机理和调控技术。6．初步提出农作物信息栽培的理论框架
信息栽培包括两个方面：一是从作物生长发育的信息表达与信息调控角度，对农作物生育进程中的各种信息进行控制和处理，实现优质高产目标；另一方面，应用计算机和农作物生产系统信息分析，进行管理决策和技术调控，实现优质高产目标。近几年来，这方面的研究进展迅速。在水稻、小麦、玉米等主要作物高产栽培研究中，各种化学及生物调节剂的应用愈来愈广泛，理论研究也逐步深入。另外，在应用现代信息技术方面，建立了农业生产智能化信息系统和专家系统等，从品种选择、施肥与灌溉、病虫害防治到产量预测与决策优化等方面的技术不断成熟。农作物信息栽培理论的提出，为作物栽培学的发展开拓新的途径。
但是，也有人认为，作物栽培科学发展到今天，由于理论、技术上没有重大突破，国内外高产、超高产的事例年年有（水稻高产记录1097kg/亩（澳）、1089.6kg/亩（美国）、876.6 kg/亩(日本)、900 kg/亩（徐州）；小麦940.5 kg/亩（美国，灌溉小麦）、607.5 kg/亩（美国，旱地小麦）；玉米1554 kg/亩），但真正按照预订方案实施而成功者为数极少，高产经验移植推广成功率很低，大大降低了研究成果的科学价值。所以说，人们认为作物栽培科学的研究出现了危机。危机的根源有二：
（1）研究对象的不可知论阻碍了栽培科学的发展
栽培科学研究成果为什么覆盖面不大？高产记录为什么难以重复？高产经验为什么不能移植？人们往往理直气壮地用农业科学是生物科学、生命科学，农业生产具有地区性和季节性加以解释，这严重地阻碍了栽培科学的发展和进步。
生命科学是不是一定受地区性和季节性的严格限制？同属于生物科学的医学所取得的辉煌成就给出了否定的回答。虽然作物栽培所面对的是植物，而医学所面对的是人，二者有天壤之别。但是二者同属生物科学、生命科学，研究对象在整个生命过程中都始终与环境保持密切联系，而且生长发育都具有连续性、不可逆性和难控制性。相比之下，植物的生命活动和生命过程比人要简单得多，人具有思想、意识、情感，其生理、心理上的难控制性比植物的难度要大得多，但是医学可以做到的，作物栽培学却做不到。比如医学可以超越地域、国度、人种、性别、年龄以及饮食结构的不同，迅速而准确的对人体的病情作出诊断，并提出治疗方案，而作物栽培学却严格地受到时间和空间的限制，地域或天气的变化，甚至品种的 11 不同都可以使“高产栽培技术”成果变成低产。可见，作物栽培学落后并不是研究对象不可知，也不是因为环境因素太复杂，而是由于栽培学家思维方式所致。
(2)作物栽培科学没有形成本学科的方法论
作物生产系统是由“天－地－人－作物”构成的多层次的复杂系统，其内既有生物因素又有非生物因素；既有确定因子，又有很多难以控制的随机因子；系统内的各种关系多呈强非线性关系，作物生产过程牵涉到许多生物学过程，内部结构、机理难以揭示清楚。对于如此复杂的问题，作物栽培学尚未形成一整套研究方法和完整的软、硬件配套技术，大量进行的是简单对比试验和单项研究，或把多学科研究成果简单叠加，停留于现象的描述，无法成为一门精确的科学。
四、未来作物栽培学的特点和栽培科学现代化
1.未来栽培学的目的（1）充分发挥现有良种的遗传潜力，大幅度提高单位面积的产量。
（2）最大限度地克服天气和地域变化的影响，定向控制植物生理代谢过程，实现稳定增产和高产、优质、抗病、抗倒四大目标的有机统一。
（3）彻底克服盲目性，实现栽培管理程序化、自动化和数量化，提供人人都可以掌握的作物增产高新技术。
借鉴医学的思维方式和方法论来改造和提高作物栽培科学的水平，未来栽培学研究的重点和管理的依据是作物本身。因此，未来栽培学是综合运用现代科技最新成就对作物生育状况进行快速、精确的诊断，并按预订的指标定向控制作物生育的一门高新技术。其主要内容，近期是以作物对环境条件所作出的内在反映为依据的栽培技术体系，将来则是以作物生理代谢指标为依据的栽培技术体系。
2.栽培科学现代化要解决的理论技术问题（1）必须以系统工程的原理和方法为指导
作物生产系统是由生物与生物、生物与环境在物质循环和能量变换过程中所建立起来的互相依存、互相制约的一个多层次、多序列、多结构、具有生产功能的有机整体。田间生长的作物是一个十分复杂的物理学－化学－生物学动力系统。在该系统内变量极多，众多变量中又有可控的和不可控的，每个变量本身的变异有的是连续的，有的是不连续的。不同变量之间的因果关系也是若明若暗的。具体地讲，作物生产与天时、地利、人和有关，但最优的天时、恰当的地利、合适的人和并不一定是清晰的、唯一的和单目标的，而往往是灰色的。要弄清作物生育规律和产量形成的机理就离不开天气、土壤、田间生长的其它有关生物学实体（杂草、病虫害等）以及人类所进行的耕作管理。因此，土壤－大气－农作物－管理就构成一个复杂的灰色系统。要实现作物栽培科学现代化，必须以系统工程的原理和方法为指导，重新认识作物生产系统的本质特征，探讨高产栽培研究方法论，实现研究手段现代化。否则作物栽培科学的总体水平将不会有重大突破。
（2）用正确的方法处置不同性质的问题
按处置方法的不同，现代科学问题包括：正问题，即首先建立完整的数学模型，然后输入参数得出相应的输出。信息、机理已弄清楚的问题，可采用此种方法。反问题，在未弄清楚作用机理的情况下，先通过输入和输出的统计数据确定模型和参数，然后就已知的输出反推出与之相应的必须的输入。农业生产问题、作物栽培问题就属反问题，遗憾的是，长期以来农学家却习惯于按照正问题的方式处置该问题。因此，对高产栽培中的同一问题，同一国家，同一国家的不同地区，不同的研究者会得出互相矛盾的结果，其根源就是未弄清问题的属性。
3．作物栽培学的发展趋势
建国以来，虽然作物栽培学取得了显著的成绩。但是，我国作物栽培面临着加入WTO后农产品国际市场竞争加剧的挑战，面临着种植业增效增收的现实困难，面临着资源、环境等多方面约束加剧的形势。这些因素直接关系到本学科的发展走向、生存空间与地位。因此栽培学界应瞄准国际学科发展的前沿，掌握国内外农产品市场发展的动向，紧紧抓住我国农业产业结构调整与农业现代化的重大问题，超前进行攻关研究，不断创造与推进适应不同地区多样化优质农产品持续增产增收的栽培新技术、高技术及其理论，源源不断地为农业增效、农民增收提供必需的技术支撑，这应当成为新世纪作物栽培学创新与发展的基本方向。
当代农业科学面临着新技术革命的挑战，随着生物技术、电子信息技术和系统论、信息论、控制论为主导的宏观系统科学的发展，农业科学进入了向宏观和微观两方面迅速拓展的新时期。一是原有的学科继续分化，新兴的学科不断产生；二是农业科学的一般理论研究和实际应用过程又趋向于交叉和综合。
作物栽培学科必须适应新技术革命发展的新形势，采用整体、系统、宏观、多维的思路，在本学科的研究中密切注视基础自然学科研究进展，采用新的研究方法，引进新理论、新思维；同时，特别要适应我国商品农业发展形势，以市场需求为导向，不断拓宽视野，延伸研究领域，实现高产、优质、高效农业的发展目标。（1）高产栽培技术向节本增效和提高资源效率方向发展。
在近年来作物栽培研究领域取得的大批成果中，大批综合技术成果中的创新点多集中在节本增效上，节水高产栽培与节肥增效技术方面尤其突出。从发展势头看，农作物生产“以高效促持续”的思想逐步得到认可，也成为农作物栽培科技发展的基本趋势和方向。
（2）栽培技术研究由单纯高产向优质栽培发展。
随着市场经济发展和提高农民收入的迫切需求，优质高效栽培技术无论是在大宗农作物，还是一些经济作物上都呈现出强劲的需求趋势和应用前景。尤其加入WTO后，提高农产品品质已迫在雕，发展优质专用产品、有机绿色无公害产品的栽培技术需求强烈。因此，作物栽培技术发展方向需要进行调整和创新，尤其在适应农产品产业化开发方面，农作物品质的定向栽培调控技术已成为发展趋势。
（3）技术创新从单项技术突破向配套技术的集成方向发展。
随着作物栽培科技的发展，单项技术突破贡献份额不断缩小，愈来愈多的是依靠技术的组装配套，实现技术集成创新。在新品种应用基础上，栽培技术多数作为配套技术应用的。因此，在农作物生育与产量形成调控中，综合应用各种新材料、新技术和新方法，实现优质高产目标是现代栽培学发展的基本趋势。
（4）规范化、标准化栽培技术体系变得更为重要
随着农业产业化进程加快，对农作物生产的规范化、标准化技术要求日趋强烈再从加入WTO后提高我国农业竞争力角度出发，进行基地化生产是必然趋势。“统一供种、统一技术服务，统一质量标准”的栽培技术体系已在一些发达地区开始应用，反映出我国农作物生产的基本趋势。农作物栽培理论与技术发展必然要适应现代化农业发展特点，根据市场、农产品加工需求，建立各类作物的规范化、标准化、基地化栽培模式和配套技术体系，这是农作物栽培发展的重要任务。
（5）设施农业栽培技术的需求增加
目前，我国农作物的设施栽培面积已接近200万hm2，设施作物栽培技术的生产需求愈来愈大。然而，与大田作物栽培相比，设施栽培技术研究基础比较薄弱，对设施栽培条件的技术研究与开发显得更重要。包括设施栽培条件下的品种搭配、作物轮作技术、生态因子控制与协调技术及信息管理技术等理论与实践将得到不断深入的发展。
（6）现代生物技术、信息技术等高新技术的应用变得愈来愈广泛。
利用新型生物制剂、生物技术手段及产品提高农作物栽培技术水平，以及广泛应用现代 14 信息技术，开发实用的农业信息技术系统，已呈现出良好的发展势头。从发达国家的农作物栽培趋势看，一方面要广泛应用现代农业技术新成果，如新品种、新制剂、信息技术等；另一方面也要挖掘出传统技术的潜力，如覆盖技术、生物防治技术等。这种发展趋势反映出，作物栽培的传统技术需要现代农业高新技术的提升和改造。
