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1、1 .農(nóng)學(xué)定義(廣義)的農(nóng)學(xué)僅指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科學(xué),這里的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是指種植業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)和漁業(yè),它所涉及的學(xué)科包括作物學(xué)、園藝學(xué)、農(nóng)業(yè)資源利用學(xué)、植物保護(hù)學(xué)、畜牧學(xué)、獸醫(yī)學(xué)、林學(xué)、水產(chǎn)學(xué)等。(狹義)的農(nóng)學(xué)是指研究農(nóng)作物生產(chǎn)的一門科學(xué),它所涉及的學(xué)科包括作物學(xué)、土壤學(xué)、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)和植物保護(hù)學(xué)等。3。農(nóng)學(xué)的性質(zhì)與特點(diǎn)性質(zhì):農(nóng)學(xué)是以自然科學(xué)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)科學(xué)為基礎(chǔ)的一門應(yīng)用科學(xué)農(nóng)學(xué)是服務(wù)于種植業(yè)的一門綜合學(xué)科農(nóng)學(xué)是以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的一門應(yīng)用生態(tài)學(xué)科特點(diǎn):系統(tǒng)的復(fù)雜性技術(shù)的實(shí)用性生產(chǎn)的連續(xù)性生長(zhǎng)的規(guī)律性明顯的季節(jié)性嚴(yán)格的地域性二、作物生產(chǎn)的地位與作用農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),這是由于農(nóng)產(chǎn)品具有特殊的使用價(jià)值,是

2、人類生存最基本、最必需的生活資料。作物生產(chǎn)又是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ),這是由于作物生產(chǎn)不但直接供給人類所需的生活資料,而且還要供給農(nóng)業(yè)中的畜牧業(yè)、漁業(yè)等所需的飼料。農(nóng)學(xué)和作物生產(chǎn)的地位和作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1。 人類生活資料的重要來(lái)源2.工業(yè)原料的重要來(lái)源農(nóng)產(chǎn)品為工業(yè)生產(chǎn)提供了重要的原材料。目前,我國(guó)約40%工業(yè)原料、70%的輕工業(yè)原料來(lái)源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn).3。出口的重要物資我國(guó)工業(yè)與世界先進(jìn)水平還有相當(dāng)大的差距,在世界市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力還較弱,而農(nóng)副產(chǎn)晶及其加工產(chǎn)品在國(guó)家總出口額中占有較大的比重。4.農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)農(nóng)業(yè)是由種植業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)組成。畜牧業(yè)和漁業(yè)的發(fā)展極大程度上依賴于種植業(yè)即作物生

3、產(chǎn)的發(fā)展。5。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的組成部分實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化的重要內(nèi)容和標(biāo)志,是體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要指標(biāo)。作物生產(chǎn)業(yè)是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ),沒有現(xiàn)代化的作物生產(chǎn),就沒有現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代化的農(nóng)村。因此,隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,作物生產(chǎn)業(yè)也會(huì)得到現(xiàn)代科技的武裝和改造,從而實(shí)現(xiàn)作物生產(chǎn)的現(xiàn)代化、科學(xué)化和產(chǎn)業(yè)化。農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史:原始農(nóng)業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)第三節(jié)作物生產(chǎn)概況及發(fā)展趨勢(shì)一、作物生產(chǎn)概況1。世界作物生產(chǎn)概況作物總產(chǎn)的增加主要得益于單產(chǎn)的提高,而單產(chǎn)的提高主要依賴于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的改善,特別是下列6個(gè)方面的因素起了決定性的作用。品種改良增施肥料

4、與施肥技術(shù)節(jié)水技術(shù)設(shè)施栽培作物病蟲草害的防治高新技術(shù)的推廣應(yīng)用2.我國(guó)作物生產(chǎn)概況作物品種的改良間作、套作多熟制種植技術(shù)作物栽培技術(shù)病蟲草鼠防治技術(shù)作物生產(chǎn)條件的改善二、作物生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)1。作物生產(chǎn)發(fā)展的目標(biāo)生產(chǎn)率目標(biāo)、可持續(xù)性目標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)安全目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)高效目標(biāo)2。作物生產(chǎn)發(fā)展的途徑建設(shè)高產(chǎn)農(nóng)田改革種植制度普及優(yōu)良品種發(fā)展先進(jìn)適用技術(shù)第二章作物的起源、分類與分布1.研究作物起源的意義研究作物起源,可使人類了解眾多的植物遺傳資源并建立基因庫(kù),利用有用的基因改造現(xiàn)有的作物并選育新品種.其次,作物的特性與起源地氣候生態(tài)條件密切相關(guān),具有特定的氣候生態(tài)適應(yīng)性。通過(guò)了解作物起源地的生態(tài)地理?xiàng)l件,達(dá)到人為

5、控制作物生長(zhǎng)的目的.此外,研究作物的起源還有助于研究人類的農(nóng)耕文化?!拔幕钡暮x又有“栽培”的含義。2、作物的傳播小麥發(fā)源于近東,大豆原產(chǎn)于中國(guó),馬鈴薯原產(chǎn)于南美,玉米、甘薯起源中美洲,水稻起源印度斯坦中心。3、根據(jù)作物的生物學(xué)特性分類1.按作物感溫特性可分為喜溫作物,耐寒作物2。按作物對(duì)光周期反應(yīng)特性可分為長(zhǎng)日照作物、短日照作物、中日照作物和定日照作物。3。按作物對(duì)二氧化碳同化途徑可分為C3作物、C4作物和CAM(景天科酸代謝)作物.4、根據(jù)作物用途和植物學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合分類(一)糧食作物1。禾谷類作物2.豆類作物3.薯芋類作物(根莖類作物)(二)經(jīng)濟(jì)作物(工業(yè)原料作物)1。纖維作物2.油料作

6、物3.糖料作物4。嗜好類作物5。其他作物主要有桑、橡膠、香料作物(如薄荷、留蘭香等)、編織原料作物(如席草、蘆葦)等。(三)飼料及綠肥作物飼料是發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。飼料作物種類很多,包括禾谷類、豆類、塊根塊莖類、飼用葉菜類和瓜類。我國(guó)人多地少,在農(nóng)業(yè)區(qū)單純種飼料的面積并不大.作為綠肥而栽培的作物大多為豆科,許多豆科作物既可肥田又可做飼料,如苕子、黃花苜蓿、紫云英等。(四)藥用及調(diào)味品作物藥用作物主要有三七、天麻、人參、黃連、貝母、枸杞、白術(shù)、白芍、甘草、半夏、紅花、百合、何首烏、五味子、板藍(lán)根、靈芝等。調(diào)料作物有花椒、胡椒、八角、小茴香、辣椒、蔥、蒜、生姜等有些作物可以有幾種用途,例如玉

7、米可食用,又可做優(yōu)質(zhì)飼料,也是油料作物;大豆可食用,又可榨油;馬鈴薯可作為糧食,又是蔬菜和食品加工原料;亞麻既是纖維,種子又是油料;紅花種子是油料,其花是藥材。因此上述分類不是絕對(duì)的,同一作物根據(jù)需要可劃分為不同的類型。5,作物分布與環(huán)境條件的關(guān)系。作物通過(guò)擴(kuò)散,在不同地理區(qū)域位置上種植后形成了不同的空間配置情況,稱為作物的分布。作物的分布與作物的生物學(xué)特性、氣候條件、土壤條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、生產(chǎn)技術(shù)水平、人們的習(xí)慣和社會(huì)需求狀況等各種因素有關(guān)。同一作物不同品種長(zhǎng)期生長(zhǎng)在不同的環(huán)境條件或人工選擇條件下,形成不同的生態(tài)型,包括氣候生態(tài)型、水分生態(tài)型、土壤生態(tài)型等。例如,大豆是短日照作物,由于長(zhǎng)期

8、分布生長(zhǎng)在地理緯度不同的地區(qū),形成一些對(duì)日照反應(yīng)不同的類型。在長(zhǎng)日照的北方形成了短日性弱的品種,而日照短的南方,形成了短日性強(qiáng)的品種.6,我國(guó)幾種主要優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品(農(nóng)作物)區(qū)域布局規(guī)劃1。專用小麥重點(diǎn)發(fā)展優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥和弱筋小麥,穩(wěn)定發(fā)展中筋小麥。2。專用玉米以提高玉米的商品質(zhì)量和專用性能為突破口,大力發(fā)展飼用玉米和加工專用玉米,優(yōu)化玉米品種結(jié)構(gòu)。3 .高油大豆以提高單產(chǎn)和含油率為重點(diǎn)。4 .棉花以提高棉花強(qiáng)度為中心,重點(diǎn)發(fā)展目前市場(chǎng)短缺的陸地長(zhǎng)絨棉和中短絨棉生產(chǎn),大幅度減少“三絲”含量,提高棉花質(zhì)量。5 .“雙低”油菜以提高“雙低”油菜的含油率和單產(chǎn)水平、降低芥酸和硫音含量為重點(diǎn)6 。“雙高”甘

9、蔗以引進(jìn)、培育和推廣高產(chǎn)、高糖甘蔗良種為重點(diǎn),大力提高甘蔗單產(chǎn)和含糖率第三章作物的生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量、品質(zhì)作物的溫度反應(yīng)特性:作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中需要一定的溫度和光周期誘導(dǎo),才能從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)為生殖生長(zhǎng)的特性作物溫光反應(yīng)特性對(duì)栽培實(shí)踐的意義:2長(zhǎng)日照作物的小麥北種南移,生育期變常長(zhǎng);短日照作物的水稻北種南移,生育期變短。小麥品種的溫光特性與分廉?dāng)?shù)、成穗數(shù)、穗粒數(shù)有很大關(guān)系,若要精播高產(chǎn),應(yīng)選用適于早播的冬性偏強(qiáng)、分槃成穗偏高的品種營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)之間的關(guān)系兩者之間既相互依賴又相互制約。絕大部分作物都是先進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng),后進(jìn)行生殖器官的生長(zhǎng)。生殖器官的生長(zhǎng)需要消耗營(yíng)養(yǎng),營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)越健壯,生殖器官

10、的分化與生長(zhǎng)也就愈好。種子休眠:有些作物的種子在適宜的環(huán)境條件下仍不能正常萌發(fā),這一現(xiàn)象稱為種子的休眠。種子休眠的原因有:種皮厚,透氣差。胚未發(fā)育完全。后熟作用未完成。抑制物質(zhì)的存在。為適期播種,促進(jìn)種子提早萌發(fā),應(yīng)采取相應(yīng)措施解除休眠.對(duì)于種皮厚、透性差的種子,可采取機(jī)械摩擦、加溫或強(qiáng)酸等處理的方法。因胚發(fā)育不完全和后熟作用引起休眠的種子,常采用層積法、變溫處理和激素處理等方法解除其休眠。層積法是將處理的種子與濕沙分層堆積,溫度保持在o5C,堆放13個(gè)月,主要用于林、果種子。農(nóng)作物常采用曬種或化學(xué)藥荊處理等方法,促進(jìn)種子后熟完成。對(duì)于因抑制物質(zhì)的存在而引起休眠的種子,可采用水浸泡、沖洗、低溫

11、等方法解除其休眠.當(dāng)作物因過(guò)早發(fā)芽而造成損失時(shí),可采取措施適當(dāng)延長(zhǎng)休眠期。如馬鈴薯、洋蔥在儲(chǔ)藏期,常用2%5%蔡乙酸甲酯抑制發(fā)芽。2 .種子萌發(fā)的環(huán)境條件(1)溫度(2)水分(3)氧氣3 .種子萌發(fā)的過(guò)程(1)吸水膨脹(2)萌動(dòng)(3)發(fā)芽(二)作物根,莖,葉的功能根的主要功能是吸收、輸導(dǎo)、支持、合成和儲(chǔ)藏.根從土壤中吸收水、二氧化碳和無(wú)機(jī)鹽類,通過(guò)維管組織輸送到莖和葉;而葉制造的有機(jī)物經(jīng)過(guò)莖輸送到根。根系固著在土壤中,使莖葉得以伸展,并能經(jīng)受風(fēng)雨和其他機(jī)械力量的襲擊,大多數(shù)作物根群主要分布在耕層。30CII1范圍內(nèi).莖的主要功能是支持和運(yùn)輸,其次也有儲(chǔ)藏和繁殖的功能。葉的主要功能是光合作用、蒸

12、騰作用及一定的吸收作用,少數(shù)作物的葉還具有繁殖功能。花的組成與基本結(jié)構(gòu)雙子葉植物的花多為典型花,由花柄、花托、花被、雄蕊群和雌蕊群5部分組成生物產(chǎn)量作物在整個(gè)生育期間生產(chǎn)和積累有機(jī)物的總量,即整個(gè)植株(一般不包括根系)的干物質(zhì)重量稱為生物產(chǎn)量。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量是指單位面積上所獲得的有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的主產(chǎn)品數(shù)量,也就是生產(chǎn)上所說(shuō)的產(chǎn)量。經(jīng)濟(jì)系數(shù)在一定的生物產(chǎn)量中,獲得經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的多少,要看生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的效率,這種轉(zhuǎn)化效率稱為經(jīng)濟(jì)系數(shù)或收獲指數(shù),即經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的比率。產(chǎn)量構(gòu)成因素作物產(chǎn)量是指單位土地面積上的作物群體的產(chǎn)量。作物產(chǎn)量可以分解為幾個(gè)構(gòu)成因素,并依作物種類而異(表33)。田問測(cè)產(chǎn)時(shí),只要

13、測(cè)得各構(gòu)成因素的平均值,便可計(jì)算出理論產(chǎn)量。產(chǎn)量構(gòu)成因素間的相互關(guān)系1.相互制約2.相互補(bǔ)償源、庫(kù)、流理論源是指光合產(chǎn)物供給源或代謝源,是制造和提供養(yǎng)料的器官,主要指作物莖葉為主體的全部營(yíng)養(yǎng)器官。庫(kù)是光合產(chǎn)物儲(chǔ)存庫(kù)和代謝庫(kù),是指儲(chǔ)藏,利用或消耗有機(jī)物的器官如子粒,花果幼葉根系等。流則指光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)和分配,它與作物體內(nèi)輸導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)育狀況及其轉(zhuǎn)運(yùn)速率有關(guān)。源、流、庫(kù)之間的關(guān)系研究表明,庫(kù)、源的大小及其活性對(duì)流的方向、速率、數(shù)量都有明顯影響,起著“拉力”和“推力”的作用。凌啟鴻等(1982)研究,采用剪葉、疏莖、整穗處理所造成的不同粒葉比,對(duì)稻株光合產(chǎn)物分配狀況有明顯影響。相對(duì)于葉片的庫(kù)容量越大,

14、即粒葉比越高,葉片光合產(chǎn)物輸向穗部的越多,而滯留在葉片和莖鞘中的較少;當(dāng)粒葉比減小時(shí),光合產(chǎn)物分配到穗部相對(duì)減少,滯留在莖鞘中的增多。另?yè)?jù)ward1aw(1965)試驗(yàn),摘除小麥穗子的2/3子粒時(shí),標(biāo)記的同化產(chǎn)物在劍葉的運(yùn)輸速度和運(yùn)輸量都不變,但當(dāng)同化產(chǎn)物到達(dá)莖以后,在莖中向上運(yùn)輸?shù)剿氲乃俣戎辽俦韧暾氪嬖跁r(shí)減慢1/3,同時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)記的同化產(chǎn)物在根中積累增加。可見庫(kù)的多少對(duì)流量、流速及流向都有明顯的作用。新生的幼嫩器官和代謝旺盛的器官,一般來(lái)說(shuō)競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng),分配同化物較多.庫(kù)離源的距離越近,同化物也分配得越多。棉花、大豆等腋生花序作物,主要是靠各側(cè)葉供應(yīng)其相應(yīng)葉腋間花序所需的同化物。但如果對(duì)向棉桃

15、供應(yīng)的那片葉遮光該棉桃就會(huì)從另一片受光的幼葉中奪取養(yǎng)分,從而導(dǎo)致該幼葉葉腋里的幼鈴脫落??梢姡瑤?kù)的吸力大小或庫(kù)的優(yōu)劣,是決定同化物分配的關(guān)鍵.根據(jù)這些規(guī)律,在栽培上即可設(shè)法調(diào)節(jié)和改善同化物分配方向和數(shù)量。例如,水稻、小麥等作物分槃的促控,拔節(jié)孕穗肥的施用;棉花整枝、打權(quán)、摘心;矮壯素等生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在多種作物上的應(yīng)用等,都能影響作物生長(zhǎng)中心和代謝方式的轉(zhuǎn)移,控制莖、葉徒長(zhǎng),促進(jìn)同化產(chǎn)物向收獲儲(chǔ)藏器官的分配,從而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。綜上所述,源、庫(kù)、流在植物代謝活動(dòng)和產(chǎn)量形成中是不可分割的統(tǒng)一整體,三者的發(fā)展水平及其平衡狀況決定著作物產(chǎn)量的高低,源小庫(kù)大、源大庫(kù)小或源庫(kù)皆小均難以獲得高產(chǎn)。在生產(chǎn)上力

16、爭(zhēng)“源大、庫(kù)足、流暢",獲得高產(chǎn).四、提高作物產(chǎn)量的途徑(一)作物產(chǎn)量現(xiàn)狀和潛力提高作物對(duì)太陽(yáng)能的利用率是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上各種增產(chǎn)措施的主要目的。國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同角度,根據(jù)光能利用的基本理論,均提出作物增產(chǎn)的潛力還是很大的,理論光能利用率的最大值為5%左右.據(jù)FAO資料,1988-1990年世界谷物單產(chǎn)平均為2638kg/h群,光能利用率為0.3%左右。目前我國(guó)的光能利用率0.5%左右。高亮之(1984)按水稻生育期光合輻射,計(jì)算我國(guó)各主要地區(qū)單季水稻的潛在生產(chǎn)力、現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力及其光能利用率,指出把光能利用率由1.5%2%提高到2.7%3.8%,理論產(chǎn)量均在15oOokg/hm2以上。而我國(guó)

17、目前耕地的全年太陽(yáng)能平均利用率為有效輻射能的o.4%o.5%,遠(yuǎn)低于潛在光能利用率。全國(guó)各地區(qū)之間亦有較大的差異.這不僅與不同地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平有關(guān),而且也受各地氣候條件、太陽(yáng)輻射的總能量不同的影響.光能利用率不高的原因主要有:漏光損失,作物從播種到出苗期間全部太陽(yáng)輻射不能都被利用,苗期也由于很大一部分光照射在地面上而浪費(fèi),成熟期及以后,一部分光也要被浪費(fèi)掉;反射和透射損失,植物體包括葉片要將一部分光反射掉,透射損失較少;光飽和現(xiàn)象,光照度超過(guò)光飽和點(diǎn)的那部分光,植物不能利用;環(huán)境條件不適宜,如干旱、缺肥、溫度過(guò)高或過(guò)低、澇害、二氧化碳濃度過(guò)低等,都降低光能利用率。(二)提高光能利用率的途徑1

18、.選育高光合效率的品種從提高光合效率的角度培育超高產(chǎn)品種,選擇目標(biāo)很復(fù)雜。因?yàn)榫哂懈吖夂闲实淖魑锶后w,不僅整株的碳素同化能力強(qiáng),更重要的是群體水平上的碳素同化能力強(qiáng)。這些光合性狀的表現(xiàn),涉及形態(tài)、解剖結(jié)構(gòu)、生理生化代謝以及酶系統(tǒng)等各個(gè)層次.研究表明,提高作物生產(chǎn)力,應(yīng)從能提高群體光合生產(chǎn)力的性狀來(lái)考慮,特別是根據(jù)植株形態(tài)特征、空間排列及各性狀組合與產(chǎn)景形成的關(guān)系進(jìn)行遺傳改良,創(chuàng)造具有理想株型的新品種,對(duì)于提高作物產(chǎn)量潛力當(dāng)有顯著效果。如水稻半矮稈直立葉型、直立穗型品種,玉米緊湊型雜交種等,群體葉片反射損失明顯減少,單位葉面積接受的太陽(yáng)輻射量有所降低,量子效率提高,同時(shí)適宜密植,增加光合面積。

19、已選育出玉米緊湊株型品種單產(chǎn)達(dá)到15000kg/hm2以上,單季稻直立葉型品種單產(chǎn)達(dá)到13200kg/hmz左右。目前在生理水平上提高光合效率的遺傳改良重點(diǎn)正在向以下方向努力:改變光合色素的組成與數(shù)量,改造葉片的吸光特性,提高光飽和點(diǎn),緩解光抑光合;改變二氧化碳固定酶,提高酶活性及對(duì)二氧化碳的親和力。從研究現(xiàn)狀看,在解剖結(jié)構(gòu)和形態(tài)學(xué)水平上,育種者主要對(duì)葉色、葉形、葉片厚度、葉片伸展角度等形態(tài)特征相當(dāng)重視。2 提高作物群體的光能截獲量提高作物群體的光能截獲量主要是提高群體葉面積指數(shù)(LAI)和葉面積持續(xù)時(shí)間(LAD)o作物群體葉面積一生中需保持最適宜的葉面積指數(shù),低于最適宜值,即光能未充分利用;

20、高于最適宜值,群體過(guò)大,郁閉加重,導(dǎo)致減產(chǎn)。一般要求前期葉面積增長(zhǎng)速度要快而穩(wěn),最大葉面積指數(shù)要適宜,高峰期限持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng),葉面積衰退緩慢。如高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)棉花群體中葉面積指數(shù)的消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)大致是:現(xiàn)蕾期為o.2,初花期為2左右,盛花期達(dá)高峰3.5左右,不宜超過(guò)4,并持續(xù)一個(gè)月左右的時(shí)間,吐絮期2.5左右。3 降低呼吸消耗通過(guò)抑制光呼吸來(lái)提高凈光合生產(chǎn)率,如3%的低氧條件下種植水稻,光呼吸受到抑制,干物重增加了54%。硫代硫酸鈉、羥基甲烷磺酸、a一羥基一2叱咤甲磺酸等化學(xué)藥劑有抑制光呼吸的作用,但采用這些藥劑噴灑,在大面積生產(chǎn)中尚未發(fā)現(xiàn)明顯增產(chǎn)效果??傊?,通過(guò)環(huán)境調(diào)控,防止逆境引起的呼吸過(guò)旺,減少光合

21、產(chǎn)物損耗,是提高光合生產(chǎn)力的途徑之一。4 改善栽培環(huán)境和栽培技術(shù)作物的環(huán)境有兩種,一是自然環(huán)境,包括氣候、地形、土壤、生物、水文等因子,難以大規(guī)模加以控制;另一種是栽培環(huán)境,指不同程度人工控制和調(diào)節(jié)而發(fā)生改變的環(huán)境,即作物生長(zhǎng)的小環(huán)境。作物產(chǎn)量潛力是由自身的遺傳特性、生物學(xué)特性、生理生化過(guò)程等內(nèi)在因素決定的,產(chǎn)量的表現(xiàn)受外部環(huán)境物質(zhì)能量輸入和作用效率所制約。(1)復(fù)種與問作、套種通過(guò)改一熟制為多熟制或采用再生稻等種植方式,采用問作套種的復(fù)合群體,既可以相對(duì)延長(zhǎng)光合時(shí)間,有效地利用全年的太陽(yáng)能,又能使得單位時(shí)間和單位面積上增加對(duì)太陽(yáng)能的吸收量,減少反射、透射和漏射的損失.(2)合理密植使生長(zhǎng)前期

22、葉面積迅速擴(kuò)大,生長(zhǎng)中后期達(dá)到最適葉面積指數(shù),且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),后期葉面積指數(shù)緩慢下降,增大葉面積,保持較高的光合速率,可提高大田光合產(chǎn)物總量。(3)培育優(yōu)良株型的群體通過(guò)合理栽培,特別是延緩型或抑制型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的使用,能在某種程度上改善作物株型和葉型,形成田間作物群體的最佳多層立體配置,造成群體上層和下層都有較好的光照條件。如棉花在旺盛生長(zhǎng)期使用縮節(jié)胺對(duì)于調(diào)控株型、協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的矛盾十分有效.(4)改善水肥條件改善農(nóng)田水肥條件,培育健壯的作物群體,可增強(qiáng)植株的光合能力。(5)增加田問C02濃度在大田生產(chǎn)中要注意合理密植及適宜的行向和行距,改善通風(fēng)透光條件,促使空氣中C02不斷補(bǔ)充到

23、群體內(nèi)部,有利于增強(qiáng)光合作用。另外,在土壤中適當(dāng)增施有機(jī)肥,有機(jī)肥分解時(shí)可放出co.在溫室和塑料大棚中施用C02(如干冰)可提高產(chǎn)量。(6)使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑矮壯素、縮節(jié)胺、多效晚等植物生長(zhǎng)延緩劑不僅可有效防止植株徒長(zhǎng),在培育壯苗、提高植株光合能力等方面也具有很好的作用。茶乙酸等植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑,在水稻、小麥等作物的開花末期或灌漿初期噴施,可顯著調(diào)節(jié)光合產(chǎn)物的分配方向,達(dá)到增加粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量的作用。第三節(jié)作物品質(zhì)及其形成一、作物品質(zhì)及其評(píng)價(jià)指標(biāo)長(zhǎng)期以來(lái),由于我國(guó)人均耕地較少,為了解決溫飽問題,人們重視產(chǎn)品數(shù)量,對(duì)質(zhì)量重視不夠。隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們生活水平的提高和加入WTO后國(guó)際市場(chǎng)的

24、沖擊,人們逐漸認(rèn)識(shí)到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的重要性,農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量已成為影響我國(guó)種植業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要因素。(一)作物品質(zhì)的概念作物品質(zhì)是指收獲目標(biāo)產(chǎn)品達(dá)到某種用途要求的適合度。作物種類和用途不同,人們對(duì)它們的品質(zhì)要求也各異。一般而言,根據(jù)人類栽培作物的目的,可大致將作物分為兩大類:一類是為人類及動(dòng)物提供食物的作物,如各種糧食作物和飼料作物等;1另一類是為輕工業(yè)提供原料的作物,即各種經(jīng)濟(jì)作物。對(duì)提供食物的作物,其品質(zhì)主要包括食用品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等方面;J對(duì)經(jīng)濟(jì)作物而言,其品質(zhì)主要包括工藝品質(zhì)和加工品質(zhì)等。同一作物也會(huì)因產(chǎn)品用途不同,對(duì)品質(zhì)的要求也不同。如大麥作為飼料作物栽培時(shí),要求蛋白質(zhì)含量高,淀粉含量低;而作為

25、啤酒大麥栽培時(shí),則要求淀粉含量高,蛋白質(zhì)含量低。又如,大豆子粒用于榨油時(shí),要求脂肪含量高;用于制作豆腐時(shí)要求蛋白質(zhì)含量高。再如,油菜子油作為工業(yè)用油時(shí),要求芥酸含量高;但作為食用油時(shí),要求芥酸含量必須低。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,有時(shí)人們根據(jù)各自的經(jīng)濟(jì)利益,也會(huì)制定不同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).例如,同樣是小麥子粒,種植者追求的是子粒飽滿,整齊度好,容重大等外觀品質(zhì);面粉廠家則要求的是子粒出粉率高、易磨等物理品質(zhì);而消費(fèi)者則希望口感好等食用品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)豐富等營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。再如,同樣是大豆子粒,農(nóng)戶追求的是子粒光亮、飽滿、淡臍等外觀品質(zhì);豆腐作坊要求的是出豆腐率高,榨油廠要求的是出油率高等加工品質(zhì)。實(shí)際上。作物品質(zhì)的優(yōu)劣

26、是相對(duì)的,它隨著人類的需要、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展等而發(fā)生變化。例如,小麥的品質(zhì)與加工產(chǎn)品有關(guān),在不考慮加工產(chǎn)品時(shí),其品質(zhì)主要根據(jù)子粒的容重劃分,但要加工制作面包時(shí),要求用強(qiáng)筋小麥(角質(zhì)率不低于70%);制作蛋糕和酥性餅干等食品時(shí)則要求用弱筋小麥(粉質(zhì)率不低于70%)。隨著人們生活水平的提高,作物產(chǎn)品的保健作用將會(huì)引起重視。因此作物品質(zhì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也是相對(duì)的,不可能用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去衡量種類繁多、用途各異的各種作物。(二)作物品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)盡管對(duì)作物品質(zhì)的評(píng)價(jià)不可能有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),但隨著人們對(duì)作物品質(zhì)研究的深入,逐漸建立了一些評(píng)價(jià)作物品質(zhì)優(yōu)劣的指標(biāo).當(dāng)前,用于評(píng)價(jià)各種作物品質(zhì)的指標(biāo)歸結(jié)起來(lái)主要有兩

27、類:形態(tài)指標(biāo)和理化指標(biāo)。1 .形態(tài)指標(biāo)形態(tài)指標(biāo)是指根據(jù)作物產(chǎn)品的外觀形態(tài)來(lái)評(píng)價(jià)品質(zhì)優(yōu)劣的指標(biāo),包括形狀、大小、長(zhǎng)短、粗細(xì)、厚薄、色澤、整齊度等,如大豆子粒的大小、棉花種子纖維的長(zhǎng)度、烤煙的色澤等。52 .理化指標(biāo)理化指標(biāo)是指根據(jù)作物產(chǎn)品的生理生化分析結(jié)果評(píng)價(jià)品質(zhì)優(yōu)劣的指標(biāo),包括各種營(yíng)養(yǎng)成分(如蛋白質(zhì)、氨基酸、淀粉、糖分、纖維素、礦物質(zhì)等)的含量、各種有害物質(zhì)(如殘留農(nóng)藥、有毒重金屬)的含量等。對(duì)于某一作物而言,通常以一二種物質(zhì)的含量為準(zhǔn).例如,小麥子粒的蛋白質(zhì)含量、大豆子粒的蛋白質(zhì)和油分含量、玉米子粒的賴氨酸含量、甘蔗和甜菜的含糖量、油菜子的芥酸含量、特用作物的特定物質(zhì)含量等.在評(píng)價(jià)作物品質(zhì)時(shí)

28、,一般需要對(duì)形態(tài)指標(biāo)和理化指標(biāo)加以綜合評(píng)價(jià),才能確定其優(yōu)劣.作物的形態(tài)指標(biāo)與理化指標(biāo)不是彼此獨(dú)立的,某些理化指標(biāo)常與形態(tài)指標(biāo)密切相關(guān)。例如,優(yōu)質(zhì)啤酒大麥的特點(diǎn)為:發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)高,機(jī)械損傷的破粒少,谷殼密度小,蛋白質(zhì)含量低,淀粉含量高。對(duì)大多數(shù)糧食作物及飼料作物來(lái)說(shuō),除了其產(chǎn)品需要有良好的外觀形態(tài)品質(zhì)以外,判斷其品質(zhì)優(yōu)劣的主要指標(biāo)是理化性狀,具體體現(xiàn)在食用品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)兩個(gè)方面。而對(duì)大多數(shù)經(jīng)濟(jì)作物而言,評(píng)價(jià)品質(zhì)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)通常為工藝品質(zhì)和加工品質(zhì)。(三)作物品質(zhì)的主要類型3 .食用品質(zhì)作物的食用品質(zhì)是指蒸煮、口感和食味等的特性。例如,稻谷加工后的精米,大2勺90%的內(nèi)含物是淀粉,因此大米的食用品

29、質(zhì)很大程度上決定于淀粉的理化性狀,如直鏈淀粉含量、糊化溫度、膠稠度、脹性和香味等。又如,小麥子粒中含有的面筋是谷蛋白和醇溶蛋白吸水膨脹后形成的凝膠體,小麥面團(tuán)因有面筋而能拉長(zhǎng)延伸,發(fā)酵后加熱又變得多孔柔軟。為此,小麥的食用品質(zhì)很大程度上取決于面筋的特性,如谷蛋白和醇溶蛋白的含量及其比例等。4 .營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)作物的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)主要是指蛋白質(zhì)含量、氨基酸組成、維生素含量和微量元素含量等。一般來(lái)說(shuō),有益于人類健康的成分豐富,如蛋白質(zhì)、必需氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等的含量越高,則產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)就越好。例如,高賴氨酸玉米植株外觀上與普通玉米沒有什么不同,主要特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,生物效價(jià)比普通玉米高.胚乳賴氨酸含量一

30、般在o.4%以上,是普通玉米的2倍多。胚乳中蛋白質(zhì)總含量與普通玉米相同,但優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)(非醇溶性蛋白)的含量是普通玉米的1.5倍左右.再如,小麥子粒的蛋白質(zhì)含量是小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)中最重要的指標(biāo),一等優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥子粒的蛋白質(zhì)含量必須高于15%(干基)。5 .工藝品質(zhì)作物的工藝品質(zhì)是指影響產(chǎn)品質(zhì)量的原材料特性,例如,棉花纖維的長(zhǎng)度、細(xì)度、整齊度、成熟度、強(qiáng)度等。煙葉的色澤、油分、成熟度等外觀品質(zhì)也屬于工藝品質(zhì)。工藝品質(zhì)不同可以加工成不同質(zhì)量的產(chǎn)品,為了保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,必須根據(jù)工藝品質(zhì)對(duì)原材料進(jìn)行分級(jí).不同等級(jí)的原材料用于生產(chǎn)不同的產(chǎn)品,做到物盡其用。例如,棉花纖維長(zhǎng)度與成紗指標(biāo)有密切的關(guān)系,在其他

31、品質(zhì)指標(biāo)相同時(shí),纖維越長(zhǎng),其紡紗指數(shù)越高,強(qiáng)度越大。優(yōu)質(zhì)棉要求纖維長(zhǎng)度在2931rnrn。棉花纖維成熟度差時(shí),紗布棉結(jié)多,染色性能較差,紡織價(jià)值較小。6 .加工品質(zhì)加工品質(zhì)是指不明顯影響加工產(chǎn)品質(zhì)量,但又對(duì)加工過(guò)程有影響的原材料特性。例如,糖料作物的含糖率、油料作物的含油率、棉花的衣分、向日葵和花生的出仁率、稻谷的出糙率和小麥的出粉率等,均屬于加工品質(zhì)性狀。作物的加工品質(zhì)會(huì)直接影響企業(yè)的效益,例如,大豆子粒的脂肪含量不同,加工后單位重量的產(chǎn)油量也不同,盡管產(chǎn)出的油質(zhì)量沒有大的差異,但生產(chǎn)同樣量的產(chǎn)品,加工費(fèi)用會(huì)明顯增加,使效益降低。又如,甜菜的含糖量低于規(guī)定要求,生產(chǎn)成本會(huì)大幅上升,甚至因企業(yè)

32、無(wú)利可圖而拒絕收購(gòu)。二、作物品質(zhì)的形成(一)糖類的形成與積累作物產(chǎn)量器官中儲(chǔ)藏的糖類主要是蔗糖和淀粉.蔗糖以液體的形態(tài)、淀粉以固體(淀粉粒)的形態(tài)積累于薄壁細(xì)胞內(nèi)。作物產(chǎn)量器官中累積的糖類,有的以蔗糖為主,例如甘蔗和甜菜中主要是蔗糖,其含量分別可達(dá)12%和20%左右;有的以淀粉為主,例如禾谷類作物種子中淀粉含量高達(dá)70%左右,薯芋類作物也可達(dá)20%左右。蔗糖的積累過(guò)程比較簡(jiǎn)單,即通過(guò)葉片等器官形成的光合產(chǎn)物,以蔗糖的形態(tài)經(jīng)維管束輸送到儲(chǔ)藏組織后,先在細(xì)胞壁部位被分解成葡萄糖和果糖,然后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)合成蔗糖,最后轉(zhuǎn)移到液泡中被儲(chǔ)存起來(lái)。淀粉的積累過(guò)程與蔗糖有相似之處,光合產(chǎn)物以蔗糖的形式經(jīng)維管束輸

33、送,并分解成葡萄糖和果糖后,進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)果糖轉(zhuǎn)變成葡萄糖,然后葡萄糖以累加的方式合成直鏈淀粉或支鏈淀粉,形成淀粉粒。通常禾谷類作物在開花幾天后,就開始積累淀粉。另外,由非產(chǎn)量器官內(nèi)暫時(shí)儲(chǔ)存的一部分蔗糖(如麥類作物的莖、葉鞘)或淀粉(如水稻的葉鞘),也能以蔗糖的形態(tài)(淀粉需預(yù)先降解)通過(guò)維管束輸送到產(chǎn)量器官后被儲(chǔ)存起來(lái).油菜、花生、大豆等油料作物盡管成熟種子內(nèi)積累大量的脂肪,但在種子形成初期卻以積累糖類為主,到種子形成后期糖類才轉(zhuǎn)化為脂肪。(二)蛋白質(zhì)的形成與積累豆類作物種子內(nèi)含有特別豐富的蛋白質(zhì),如大豆種子的蛋白質(zhì)含量一般可達(dá)40%左右。蛋白質(zhì)是由氨基酸合成而來(lái).在子粒形成過(guò)程中,氨

34、基酸等可溶性含氮化含物從植株的各個(gè)部位轉(zhuǎn)移到子粒中,然后在子粒中轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì),以不溶性蛋白質(zhì)體的形態(tài)儲(chǔ)藏于細(xì)胞內(nèi)。在豆類子粒成熟過(guò)程中,莢殼常常能起暫時(shí)儲(chǔ)藏的作用。即從植株其他部位運(yùn)輸而來(lái)的含氮化合物及其他物質(zhì)先儲(chǔ)存在莢殼內(nèi),到子粒形成后期才轉(zhuǎn)移到子粒中去.所以,在豆莢發(fā)育早期,莢殼內(nèi)的蛋白質(zhì)含量增加;到發(fā)育后期,莢殼內(nèi)的蛋白質(zhì)則開始降解、轉(zhuǎn)移,含量也就隨著下降。大豆在開花后1030d內(nèi)種子中氨基酸增加最快,此后氨基酸含量迅速下降,說(shuō)明后期氨基酸向蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化的過(guò)程加快。蛋白質(zhì)的合成和積累,通常在整個(gè)種子形成過(guò)程中都可以進(jìn)行,但后期蛋白質(zhì)的增長(zhǎng)量可占成熟種子蛋白質(zhì)含量的一半以上。谷類作物種子中的

35、儲(chǔ)藏性蛋白質(zhì),在開花后不久便開始積累。在成熟過(guò)程中,每粒種子所含的蛋白質(zhì)總量持續(xù)增加,但蛋白質(zhì)的相對(duì)含量則由于子粒不斷積累淀粉而逐漸下降。(三)脂類的形成與積累作物種子中儲(chǔ)藏的脂類(脂肪或油分)主要為甘油三酯,它是由甘油與各種脂肪酸在脂肪酶作用下形成的產(chǎn)物,它們以小油滴的狀態(tài)存在于細(xì)胞內(nèi)。油料作物種子富含脂肪,例如向日葵可達(dá)56%左右,花生為50%左右,油菜為40%左右,大豆為20%左右。在種子發(fā)育初期,光合產(chǎn)物和植株體內(nèi)儲(chǔ)藏的同化物是以蔗糖的形態(tài)被輸送至種子后,以糖類的形態(tài)積累起來(lái),以后隨著種子的成熟,糖類轉(zhuǎn)化為脂肪,脂肪含量逐漸增加。油料作物種子在形成脂肪的過(guò)程中,先形成的是飽和脂肪酸,然

36、后轉(zhuǎn)變成不飽和脂肪酸,所以脂肪的碘價(jià)(每100g植物油可吸收的碘的克數(shù))隨種子成熟而增大。同時(shí),在種子成熟時(shí),先形成脂肪酸,以后才逐漸形成甘油三酯,因而酸值(中和1g植物油中的游離脂肪酸所需的KOH的毫克數(shù))隨種子的成熟而下降。所以,種子只有達(dá)到充分成熟時(shí),才能完成這些轉(zhuǎn)化過(guò)程。如果油料作物的種子未完全成熟時(shí)收獲,會(huì)因?yàn)橹镜暮铣?、轉(zhuǎn)化過(guò)程尚未完成,造成種子的含油量低且油質(zhì)較差在玉米子粒發(fā)育的全過(guò)程中,普通玉米子粒含油量隨著子粒的發(fā)育只有緩慢增長(zhǎng)。而高油玉米在授粉后1428d,尤其1421d之間含油量迅速增長(zhǎng),在這個(gè)階段以前和以后增長(zhǎng)較緩慢,在子粒成熟的最后幾天里甚至還有所減少。從脂肪酸組成的

37、變化過(guò)程來(lái)看,授粉后714d脂肪酸的組成變化最大,油酸占的比例迅速增加,而軟脂酸和亞麻酸所占的比例迅速下降,此后的比例分布變化不大。(四)纖維素的形成與積累纖維素是植物體內(nèi)廣泛分布的一種多糖,但一般作為植株的結(jié)構(gòu)成分存在.纖維素的積累過(guò)程與淀粉的積累過(guò)程基本相似.但纖維素不屬于儲(chǔ)藏物質(zhì),一般也不能為人類作為食物利用,而是重要的輕工業(yè)原料。作為纖維作物被人類利用的主要是棉花和麻類,棉花利用的是種子表皮纖維,麻類作物利用的是韌皮部纖維。棉花種子的初纖維比例為20%左右棉纖維中纖維素的含量可達(dá)93%95%;在麻類作物中,芝麻的纖維素和半纖維素含量可占到原麻的85%,黃麻也可達(dá)70%以上。棉纖維的發(fā)育

38、要經(jīng)過(guò)纖維細(xì)胞伸長(zhǎng)、胞壁淀積加厚和纖維脫水形成轉(zhuǎn)曲3個(gè)階段。胞壁淀積加厚階段是纖維素積累的關(guān)鍵階段,歷時(shí)2535do在開花510d后,于初生胞壁內(nèi)一層層向內(nèi)淀積纖維素,使細(xì)胞壁逐漸加厚.纖維素在氣溫較高時(shí)淀積較致密,氣溫較低時(shí)則淀積疏松多孔。由于晝夜溫差的關(guān)系,纖維素淀積在纖維斷面上表現(xiàn)出明顯的層次結(jié)構(gòu)。麻類作物屬于不同的科、屬,其纖維形成過(guò)程也有所不同。由于麻類作物主要利用莖韌皮部纖維,因此從出苗到現(xiàn)蕾開花期(植株快速伸長(zhǎng)期)是纖維形成的重要時(shí)期,此后則對(duì)纖維的厚度等工藝品質(zhì)有一定的影響。然而,除留種用植株外,麻類作物在果實(shí)發(fā)育盛期開始前就應(yīng)收獲,這樣可以避免積累于莖稈內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向果實(shí)轉(zhuǎn)移

39、,影響纖維的品質(zhì)。生產(chǎn)上常采用一些抑制生殖生長(zhǎng)的措施來(lái)保證麻類纖維的品質(zhì)(五)一些特殊物質(zhì)的形成與積累1 。煙堿煙堿是衡量煙草質(zhì)量的重要指標(biāo)。煙草中植物堿含量較多,煙株中已鑒定出的植物堿有45種,其中主要的有煙堿(又稱為尼古?。?、去甲基煙堿、新煙堿等。在烤煙中,煙堿占總植物堿的90%以上.煙堿在烤煙中的含量為1.5%3.5%,雪茄煙中為3%6%。煙草種子中不含煙堿,隨著種子萌發(fā),幼苗中煙堿越來(lái)越多。隨著煙株生長(zhǎng),煙堿含量不斷增加,打頂之后,煙葉成熟期葉片中煙堿含量達(dá)到高峰。就不同器官而言,葉片含煙堿最多,根次之,莖最少;就葉位而言,上部葉含煙堿量高于中部和下部葉;煙堿在同一張葉片上分布也不均衡

40、,自基部向葉尖漸次增加,自中脈向邊緣漸次增加;在整個(gè)葉片中,葉肉積累煙堿最多,細(xì)脈次之,中脈最少。2 .硫昔菜子餅粕中的硫甘對(duì)菜子餅粕的利用影響較大。不同類型油菜種子的脫脂餅粕中,硫甘含量差異較大,白菜型油菜硫甘含量最高,甘藍(lán)型最低,芥菜型居中.油菜角果開始形成時(shí),果殼中已含有較多的硫昔,以后逐漸增加。油菜種子中的硫甘含量,初期增長(zhǎng)緩慢,至果齡2030d時(shí)迅速增長(zhǎng),以后又趨緩慢。果殼和種子中硫甘含量的消長(zhǎng),在高硫昔和低硫甘品種之間存在極顯著差異.5d果齡時(shí)高硫甘品種種子與果殼中硫昔含量之比為0。14;1,低硫音品種為0。13:1,成熟時(shí)高硫音品種為1.12:1,低硫昔品種則為0。61:1。3

41、。單寧許多作物的子粒在其外層和胚乳中累積有多酚物質(zhì),其中有一種特殊的多酚物質(zhì)一-單寧。單寧是與蛋白質(zhì)互作并使之沉淀的多酚物質(zhì).這種高粱的凝聚性單寧含量與皮層3。65%.這種單寧溶于水,并易E在禾谷類作物子粒中約含1mg/在植物中有兩種單寧,即可水解的單寧和凝聚的單寧。所謂的抗鳥害高粱,就含有相當(dāng)數(shù)量的凝聚性單寧中的褐色素含量有關(guān),皮色越深,含單寧越多。在油菜種子的種皮中也含有單寧,菜子餅粕中的平均含量為與鐵離子作用產(chǎn)生沉淀,使菜子餅粕變黑,具有苦澀味。4 .維生素禾谷類作物的維生素是在營(yíng)養(yǎng)器官,特別是在葉片中合成,當(dāng)這些器官衰老時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)至子粒。維生素100g,僅有些豆類作物和綠葉植物超過(guò)此含量。

42、在由禾谷類作物子粒的胚提取的油中維生素E含量特別高,如小麥胚油中含0。26%0.27%,玉米胚油中含0。23%三、影響作物品質(zhì)的因素與產(chǎn)量性狀一樣,作物的品質(zhì)既受遺傳因素的制約,也受環(huán)境條件和栽培技術(shù)等因素的影響。(一)遺傳因素1 .常規(guī)育種與作物品質(zhì)的改良業(yè)已證明,作物品質(zhì)的諸多性狀(例如形狀、大小、色澤、厚薄等形態(tài)品質(zhì),蛋白質(zhì)、糖分、維生素、礦物質(zhì)含量及氨基酸組成等理化品質(zhì))都受到遺傳因素的控制。因此,可以采用育種方法來(lái)有效地改良作物品質(zhì)。但值得注意的是,大多數(shù)品質(zhì)性狀受許多具有累加效應(yīng)的微效基因或基因群控制,遺傳規(guī)律比較復(fù)雜,因而在作物品質(zhì)改良時(shí),有時(shí)見效甚微。例如,小麥的蛋白質(zhì)含量在F

43、1代有各種類型的遺傳表現(xiàn),但多數(shù)情況下為中間型,一般傾向于低值親本。作物品質(zhì)改良的主要障礙是品質(zhì)與產(chǎn)量存在相互制約關(guān)系,如禾谷類作物的蛋白質(zhì)含量與產(chǎn)量、油料作物的含油量與產(chǎn)量、棉花纖維強(qiáng)度與皮棉產(chǎn)量之間常呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。雖然這種關(guān)系并不是絕對(duì)的,但無(wú)疑會(huì)加大品質(zhì)改良的難度。既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物新品種是作物品質(zhì)改良的重點(diǎn)發(fā)展方向.另外,作物品質(zhì)內(nèi)部成分問也會(huì)出現(xiàn)相互制約現(xiàn)象,例如大豆的含油量與蛋白質(zhì)含量之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。由于油分含量和蛋白質(zhì)含量均是大豆品質(zhì)的重要指標(biāo),因此在確立大豆育種目標(biāo)時(shí)必須根據(jù)實(shí)際需要協(xié)調(diào)二者關(guān)系,或者有所取舍,即培育專用的高油大豆或高蛋白大豆再如,水稻子粒的蛋白質(zhì)含量與食用

44、口感之間常呈負(fù)相關(guān),蛋白質(zhì)含量越高,往往口感越差,有“食味與營(yíng)養(yǎng)不可兼得”之說(shuō)。因此在品質(zhì)改良時(shí)要協(xié)調(diào)大米營(yíng)養(yǎng)與食用口感之間的矛盾。2 .利用生物技術(shù)改良作物品質(zhì)生物技術(shù)可將一些用傳統(tǒng)育種方法無(wú)法培育出的性狀通過(guò)基因工程的手段引入作物。如將單子葉作物中的性狀導(dǎo)入雙子葉作物中,或?qū)㈦p子葉作物中的性狀導(dǎo)入單子葉作物中,以提高作物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值;改進(jìn)食用和非食用油料作物的脂肪酸成分;引入甜味蛋白質(zhì)改善水果及蔬菜的口味等。人類和多數(shù)動(dòng)物都不具有合成某些氨基酸如賴氨酸等的能力,因此必須從食物中獲取這些必需氨基酸。谷物和豆類是人類食物的主要來(lái)源,但種子所儲(chǔ)存的蛋白質(zhì)中所含的氨基酸種類有限,特別是賴氨酸等必需氨

45、基酸含量偏低,嚴(yán)重影響作物產(chǎn)品的品質(zhì)??茖W(xué)家們正在如下方面開展品質(zhì)改良工作:將某作物的特定基因轉(zhuǎn)到另一作物中,以提高相應(yīng)作物中特定物質(zhì)的含量。例如通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),玉米的B菜豆蛋白富含蛋氨酸,將此蛋白基因轉(zhuǎn)入豆科植物中,就可以大大提高豆科植物種子儲(chǔ)存蛋白的蛋氨酸含量,而蛋氨酸正是豆科植物種子儲(chǔ)存蛋白所缺少的成分.對(duì)種子儲(chǔ)存蛋白的編碼基因進(jìn)行改造,使其氨基酸組成發(fā)生改變。用基因工程的方法提高種子中某種氨基酸的合成能力,從而提高相應(yīng)的氨基酸在儲(chǔ)存蛋白中的含量.例如,可以對(duì)賴氨酸代謝途徑中的各種酶進(jìn)行修飾或加工,從而使細(xì)胞積累更大量的賴氨酸油脂是人類希望從植物中獲得的另一大類物質(zhì)。油菜是世界較大的油料作

46、物之一,也是最早成功進(jìn)行了基因轉(zhuǎn)化的植物之一,其轉(zhuǎn)化技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為成熟。迄今為止,在世界范圍種植的良種油菜有許多是轉(zhuǎn)基因品種,如用于生產(chǎn)人造黃油、可可奶油的含40%硬脂酸的品種;用于生產(chǎn)去污劑的含60%月桂酸的品種等。3.品質(zhì)優(yōu)異的作物種質(zhì)資源的利用隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)品質(zhì)優(yōu)異的作物種質(zhì)資源的利用。例如,高油玉米新品種選育的材料主要來(lái)源于普通玉米,除了含油量高以外,高油玉米的其他生物學(xué)特性與普通玉米差別很小。釉稻的直鏈淀粉含量通常明顯高于粳稻,但當(dāng)高直鏈淀粉含量品種與低含量品種雜交時(shí),F(xiàn)1代的直鏈淀粉含量表現(xiàn)為中等含量,且不能固定遺傳下去,因此在水稻淀粉性質(zhì)改良時(shí)一定需要一個(gè)

47、直鏈淀粉含量中等的品種做親本.大量的測(cè)定結(jié)果證明,糯稻的直鏈淀粉含量通常在02%間,粳稻含量在20%以下,釉稻的含量大多在25%以上。隨著人們對(duì)稻米品質(zhì)需求的提高,香味也就逐漸受到育種家的重視.在稻種資源中有不少香味品種,如我國(guó)地方品種的“香粳晚"(太湖流域地區(qū))、“香米”(陜西域固)、“香紫糯”(云南)和“有芒香糯"(廣西)等。利用這些種質(zhì)資源,育種家們已育成了大量香型品種供市場(chǎng)需要。大豆蛋白中的胰蛋白酶抑制劑會(huì)妨礙人體和動(dòng)物對(duì)大豆蛋白的消化利用,甚至?xí)鹨扰K肥大和含硫氨基酸短缺,在國(guó)外大豆資源中已發(fā)現(xiàn)了不含蛋白酶抑制劑的種質(zhì)(P1157440、L83-4387和L81

48、-4590).在大豆成熟種子中,脂氧酶占蛋白質(zhì)含量的1%2%,脂氧酶的存在會(huì)使大豆蛋白制品產(chǎn)生豆腥味,降低豆制品的可食性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,因此需要盡可能地將其降低或除去。消除脂氧酶活性,去除豆腥味的主要手段是加熱處理。但培育無(wú)脂氧酶的大豆則是消除豆腥味的根本方法。美國(guó)、日本和我國(guó)的大豆專家已從大豆資源中篩選鑒定出了脂氧酶缺失材料,并利用這些材料育成了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種.(二)環(huán)境因素實(shí)踐證明,很多品質(zhì)性狀都受環(huán)境條件的影響,這是利用栽培技術(shù)改善作物品質(zhì)的理論基礎(chǔ)。1 .光照由于光合作用是形成作物產(chǎn)量和品質(zhì)的基礎(chǔ),因此光照不足會(huì)嚴(yán)重影響作物的品質(zhì)。例如,南方麥區(qū)的小麥品質(zhì)差.其原因之一就是春季多陰雨,光照

49、不足引起的子粒不飽滿,子粒容重低。日照長(zhǎng)度也會(huì)對(duì)作物品質(zhì)造成影響.韓天富等(1997)的研究證明,長(zhǎng)日照下大豆蛋白質(zhì)含量下降,脂肪含量上升。在脂肪中,棕桐酸和油酸所占比例下降,亞油酸和亞麻酸所占比例有所升高.春小麥蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值和降落值與抽穗至成熟期間的平均日照時(shí)數(shù)均呈正相關(guān)(曹廣才等,2004).甘蔗的含糖量也與日照時(shí)數(shù)有關(guān)2 .溫度對(duì)禾谷類作物來(lái)說(shuō),灌漿結(jié)實(shí)期溫度過(guò)高或過(guò)低均會(huì)降低粒重,影響品質(zhì)。例如,水稻遇到15c以下的低溫,會(huì)降低子粒灌漿速度;超過(guò)35c的高溫,又會(huì)造成高溫逼熟,影響品質(zhì).曹廣才等(2004)的研究表明,春小麥子粒蛋白質(zhì)含量與抽穗至成熟期的平均氣溫呈極顯

50、著正相關(guān),與平均晝夜溫差呈負(fù)相關(guān)。濕面筋含量與同期平均日均溫呈正相關(guān),日平均氣溫在30c以下,隨著溫度升高,面團(tuán)強(qiáng)度增強(qiáng),面包烘烤品質(zhì)得到改良.氣候冷涼和溫差較大的地區(qū)有利于大豆油分的積累;亞麻和油菜子的含油量則在較低溫度(10C)時(shí)最高(分別為46.6%和51.8%),并隨著溫度的升高而降低;向日葵和菌麻對(duì)溫度呈曲線反應(yīng),在21c含油量最高(40.4%和51o2%),而在較高和較低溫度下的含油量較低。棉纖維的發(fā)育需要較高的溫度,日平均溫度低于15C,纖維就不能伸長(zhǎng),低于21C,還原糖不能轉(zhuǎn)化為纖維素。棉花的秋桃一般品質(zhì)較差,主要與溫度下降有關(guān).煙草是喜溫作物,特別是煙葉成熟時(shí)要求的溫度較高,

51、以晝夜平均溫度2425C,并能持續(xù)30d左右最佳。若溫度低于20C,則葉薄,尼古丁含量低,味淡不成熟,不宜做卷煙的原料;溫度過(guò)高,再加干旱,蛋白質(zhì)和尼古丁含量過(guò)高,品質(zhì)也不良。據(jù)國(guó)際煙草品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),以施木克值(總糖/蛋白質(zhì))為22.5,糖/堿1015,總氮/煙堿1左右為最好.溫度對(duì)甘蔗糖分的積累會(huì)產(chǎn)生較大影響。據(jù)研究,在910月份溫度日較差為3.16.2c時(shí),含糖量為10.oo%11.76%;溫度日較差為6.567.53c時(shí),含糖量為10_84%13.66%;溫度日較差為11.6c時(shí),含糖量為14.22%。3 .水分作物品質(zhì)的形成期大多處于作物生長(zhǎng)發(fā)育旺盛期,因此需水量多,耗水量大.如果此時(shí)遭遇

52、水分脅迫,一般都會(huì)明顯降低品質(zhì)。我國(guó)北方小麥灌漿后期常遇干熱風(fēng)天氣,如果供水不足,就會(huì)嚴(yán)重影響粒重。相反,水分過(guò)多,則會(huì)抑制根系的生理功能,從而影響地上部分的物質(zhì)積累和代謝,降低品質(zhì)。研究認(rèn)為,小麥子粒蛋白質(zhì)含量一般與降水量或土壤水分含量呈負(fù)相關(guān)。成熟期過(guò)多的降水會(huì)降低面筋的彈性,以至降低面包的烘烤品質(zhì)。黃淮海地區(qū)的玉米,常因降水過(guò)于集中,造成根系發(fā)育不良,導(dǎo)致子粒不飽滿。在土壤濕度過(guò)大(飽和濕度的90%)的土中,煙葉的產(chǎn)量大受抑制,尼古丁和檸檬酸含量也降低,土壤水分不足(飽和濕度的30%)將降低煙葉產(chǎn)量,但葉中尼古丁含量則大大增加。干旱對(duì)大豆子粒品質(zhì)的影響包括外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)的影響,大豆鼓

53、粒期受旱,子粒重量降低,體積縮小,種皮增厚,硬實(shí)比率增加;同時(shí)會(huì)使子粒蛋白質(zhì)含量增加,油分含量下降。4 .大氣污染隨著工業(yè)的發(fā)展,大氣污染問題日益嚴(yán)重。大氣污染不僅會(huì)對(duì)作物產(chǎn)量造成巨大損失,對(duì)作物品質(zhì)也會(huì)造成極大的影響。Heagle等(1998)研究了臭氧和二氧化碳對(duì)大豆品質(zhì)的影響,證明提高臭氧濃度會(huì)降低種子中油酸的含量,而提高二氧化碳濃度則會(huì)增加油酸的含量;種子蛋白質(zhì)含量不受臭氧和二氧化碳濃度的影響.大氣中二氧化碳濃度的升高雖然能提高作物的光合作用速率,增加作物產(chǎn)量,但使作物體內(nèi)碳水化合物向氨基酸和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換的速率下降,使作物體內(nèi)氨基酸和蛋白質(zhì)的含量下降(郭建平等,2001)。CO2濃度增加

54、使小麥子粒的蛋白質(zhì)、賴氨酸、脂肪含量增高,淀粉含量下降,品質(zhì)得到提高;玉米則相反,其蛋白質(zhì)、賴氨酸、脂肪含量隨C02濃度升高而減少,淀粉含量略有增高,品質(zhì)有所下降(王春乙等,2000)。5 .土壤通常肥力高的土壤和有利于作物吸收礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的土壤,常能使作物形成優(yōu)良品質(zhì)的產(chǎn)品。如酸性土壤施用石灰改土,可起到明顯提高作物蛋白質(zhì)含量的作用。在壤土、沙土上種植的花生總糖和蔗糖含量明顯地比黏土上種植的花生高些;種植在沙土上的花生油酸/亞油酸比率(0/L)最高,黍占土上的次之,壤土上的最低.施用農(nóng)家肥和氮磷鉀三元復(fù)合肥有利于提高花生的總糖、蔗糖含量;不論施用何種肥料,對(duì)花生脂肪酸成分和o/I,無(wú)大影響(張威

55、等,2003)。趙淑章等(2004)對(duì)河南省8種不同類型土壤與強(qiáng)筋小麥品質(zhì)和產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,在同一自然氣候條件下,小麥子粒產(chǎn)量和品質(zhì)與土壤類型本身屬性關(guān)系不大,土壤基礎(chǔ)肥力和全氮含量對(duì)小麥子粒產(chǎn)量影響較大,速效氮和全氮含量與小麥品質(zhì)呈顯著的正相關(guān)。土壤的鹽堿含量不但會(huì)影響作物產(chǎn)量,而且還會(huì)影響彳物的品質(zhì).常汝鎮(zhèn)等(1994)對(duì)鹽脅迫下大豆子粒品質(zhì)的變化進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,鹽脅迫會(huì)影響子粒蛋白質(zhì)含量,對(duì)大豆子粒的脂肪含量影響不大,但對(duì)脂肪酸的組成有一定影響,鹽脅迫使亞油酸和亞麻酸含量增加,油酸含量減少。(三)栽培技術(shù)10合理的栽培技術(shù)能起到提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)的作用,但過(guò)于偏重高

56、產(chǎn)的和不合理的栽培技術(shù)也會(huì)導(dǎo)致作物品質(zhì)的下降1.種植密度和播種期對(duì)于大多數(shù)作物而言,適當(dāng)稀植可以改善個(gè)體營(yíng)養(yǎng),從而在一定程度上提高作物品質(zhì)。當(dāng)前,生產(chǎn)上常常出現(xiàn)因種植密度過(guò)大、群體過(guò)于繁茂,引起后期倒伏,導(dǎo)致品質(zhì)嚴(yán)重下降的現(xiàn)象。但是,對(duì)于收獲韌皮部纖維的麻類作物而言,在不造成倒伏的前提下,適當(dāng)密植可以抑制分枝生長(zhǎng)、促進(jìn)主莖伸長(zhǎng),從而起到改善品質(zhì)的效果。種植密度對(duì)煙葉品質(zhì)的影響也很顯著。由于煙草植株中部葉片多為優(yōu)質(zhì)煙葉,葉片大,單位葉面積重量大,組織細(xì)致,厚薄適中,干物質(zhì)含量高,糖分高,有彈性,煙堿含量適宜,香味好。因此,種植過(guò)密,則品質(zhì)降低;過(guò)稀,雖葉大而重,但含蛋白質(zhì)和煙堿較多,品質(zhì)也不良。

57、播種期不同,植株生育和物質(zhì)形成所遇到的溫、光、水等條件也不同,這些條件的變化會(huì)對(duì)作物的品質(zhì)產(chǎn)生很大的影響.例如,有研究表明,播種越早,大豆子粒的蛋白質(zhì)含量越高,油分含量越低,碘價(jià)也越低。播種期不僅影響大豆油分的含量,而且影響脂肪酸的組成.與夏播相比,春播棕桐酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸含量較低,油酸含量卻與之相反,春播高于夏播。又如,紅麻推遲播種,主要表現(xiàn)是紅麻莖稈中髓的比重隨播種期的推遲而明顯增加,細(xì)漿得率明顯降低。再如,隨著小麥播期的推遲,子粒蛋白質(zhì)含量逐漸增加,面筋拉力逐漸增大,但不是越晚越好。2.施肥一般認(rèn)為施用較多有機(jī)肥時(shí),作物品質(zhì)較好,過(guò)量施用化肥使作物使品質(zhì)變差,而且會(huì)因化肥中有毒物質(zhì)的殘留影響人們的健康。有機(jī)肥及配施無(wú)機(jī)肥:從肥料種類來(lái)看,適量施用有機(jī)肥或化肥都能在不同程度上影響作物品質(zhì)。高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的地塊應(yīng)強(qiáng)調(diào)有機(jī)肥與化肥配合施用。實(shí)踐證明,大豆單施有機(jī)肥可使子粒的含油量下降,而在施有機(jī)肥基礎(chǔ)上再施磷肥、磷氮肥、磷鉀肥,均可提高大豆子粒的含油量。在所有

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