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Agronomy
简介
是关于农作物生产和农田管理的原理与技术的科学。其核心内容是研究大田作物的栽培耕作、品种选育、用地养地制度的理论、方法与生产措施。在生产运作条件下，还涉及施肥、灌溉、病虫害防治、农业机具、农产品初加工和储藏以及生产组织管理和市场营销等环节的综合应用问题。农学通常被认为是农艺学的简称，但两者在对象与概念的宽窄上仍然有一定的区别。广义的农学常被理解为农业科学的泛称，可包括农艺、园艺、植物保护、土壤肥料、农田水利、农产品储藏加工、农业工程、农业经济、乃至畜牧兽医、蚕桑、林业、渔业生产等诸多分支学科，可以说涵盖了关于整个农业生产的理论与实践的全部学科领域。狭义的农学则仅指农业科学的一个分支，是农艺学的同义语，是研究大田作物及其生产过程的一门应用科学。在农艺学的研究对象中，农作物本身显然占有中心地位，因此，农艺学在许多情况下被理解为并称之为作物学或作物科学，在学科发展和研究分工越来越细的情况下，这一趋势正在加强。但是，农作物生产的复杂性决定了农艺学研究对象的非单一性，这又反映在农艺学研究中农田土壤和农业技术所占的重要地位上。这可能是农艺学和作物学(或作物科学)这两种提法或趋势在学术界始终并存的原因。可以认为，作物学着重于或集中于研究农作物本身，而农艺学则包容了从农田耕作到作物种植到措施运用的更广泛的综合生产内涵。两种提法在研究对象及侧重面的宽窄上并不完全重合，也难以完全相互取代。
——农艺学是以农作物的植物学、生理学、遗传学、分类学等研究为基础，并立足于对作物生产环境的土壤学、农业化学、气象学、水利学、植物病理学及昆虫学等的实验与观察，运用耕作的、栽培的、育种的及工程的等等研究方法和技术手段，以改善作物本身及其环境，控制作物生育及产量形成，合理利用时空资源，实现持续稳定地优质、高产、高效、增收目标的一门应用科学。农艺学对农作物生产的研究，是在三个主要分支领域中展开的，即作物遗传育种学、作物栽培学和耕作学。由于农作物种类繁多、性质各异，及其种植地区和生产技术的巨大差别，在农艺学的学科体系特别是研究体系中又形成了麦作学、稻作学、棉作学等以作物为主线，横跨育种、栽培、耕作三大领域的纵向学科或研究分支。此外，由于各地作物品种资源、栽培技术、耕作制度等的强烈地域特点，中国农艺学的学科体系还围绕不同地区农作物生产的特点和问题，形成了若干区域性农作物生产研究方向。这一切都反映了农艺学研究对象的高度异质性和多变性，及其理论、方法、技术的强烈综合性和应用性。
(一)近代农艺学在中国的建立 20世纪历史学、农史和考古学研究表明，中国种植农作物的历史可上溯到七八千年以前。古代农书中有大量关于农作物生产的记述，其中如《吕氏春秋》“上农”、“任地”、“辨土”、“审时”四篇(公元前239年)、《汜胜之书》(公元前1世纪)、《齐民要术》(公元6世纪)、陈旉《农书》(公元1149年)、《王祯农书》(1313年)、《农政全书》(1639年)、《授时通考》(1742年)、《齐民四术》(1844年)等，均系统地反映了中国传统农业以精耕细作、用地养地为特色的历史成就和古典农艺学的原理、经验和技术。在工业革命和近代农业科学产生之前，“中国的农业于18世纪达到了其发展的最高水平。由于农业技术、农作物品种的多样化和单位面积的产量，其农业看来是近代农业科学出现之前历史上最科学和最发达者”(谢和耐，1972)。历史资料记载，1708到1808的一百年间，中国人口从10 378万增至35 029万，到1841年又增至41 345万，也证明清朝前期帝国主义入侵中国之前的康、雍、乾盛世农业之发达局面。中国传统农业以有限的耕地养活了众多人口，历经数千年而不衰，迄今受到世界各国的高度评价和重视。但是，近两个世纪以来特别是到19世纪后期，在工业革命向纵深发展、近代农业科学技术应用日广、帝国主义侵略加剧的背景下，传统农业及其相应的古典农艺学的弱点和落后面日渐显现。在实践上，它受到生产规模小、手工操作方式、劳动生产率低、封闭式生产和自给型经济等特点的限制;在理论上，它多偏重于经验性论述以及抽象的哲理思考，缺乏现代科学以实验、观察、分析、综合为基础的知识与方法内涵，以及运用现代技术手段提高作物产量、品质、生产效率和效益的能力。在帝国主义入侵和封建专制统治的双重压迫下，致使农业生产力呈现停滞不前，直到农业出口萎缩、市场粮食匮乏、粮价飞涨的局面。至此，古典农艺学在科学知识基础、研究方法和农业技术革新等方面，已不能满足中国农业生产发展的客观需要。借鉴欧美、日本等先进国家的经验，建立中国的近代农艺学，推动中国农业的发展，已大势所趋。
1840年鸦片战争以后，西方科学与文化大量传入，近代农艺学知识体系、研究方法和生产技术也陆续被介绍进来。1898年“戊戌变法”在改革农业方面提出了“劝谕绅民兼采中西各法”，编印“外洋农学诸书”，“设立农务学堂”，“广开农会、刊农报、购农器”等引进推广西方近代农学的建议，这集中反映了当时“参仿西法”改良中国农业的历史转折。当时罗振玉在上海创办了中国第一份农学杂志《农学报》，在1897至1901年的十年间发表近代农学论文主要篇目430篇。同时，罗还编辑出版了《农学丛书》152种，带动了包括农艺学在内的近代农业科学知识在中国的系统传播。1902至1906年，长沙、保定、济南、太原、福州、沈阳等地先后建立起综合农事试验场，在北京还建立了农工商部农事试验场，开始从事作物、土壤、品种、肥料、农器、农法等试验。1898年，张之洞在武汉创办中国最早的湖北农务学堂，1905年清政府批准建立京师大学堂农科大学，至1910年全国已设立的高、中、初等级别的农业学堂有95所。此后，中国农业科学特别是近代农艺学开始了一个新的历史发展时期。
(二)从近代农艺学到现代农艺学的百年发展历程 20世纪农艺学科在中国的发展，可大致划分为三个阶段，即20世纪前半叶的初创期、中华人民共和国建立至70年代的缓慢建设期和20世纪后20年的加速发展期。第一阶段可看做是中国近代农艺学的初创或奠基期，经过辛亥革命、北伐战争、抗日战争、解放战争直到中华人民共和国建立之前。在这50年期间，虽历经战乱，但随着西方近代农学及其技术、方法的引进，废除科举制后近代农业学堂的兴办，以及农事试验场在各地的建立，以科学实验为基础的西方近代农艺学被系统地移植到我国并逐渐结合中国条件获得应用，推动了中国当时的农业改良特别是粮食和经济作物的增产。初创阶段以30、40年代发展较快，全国重要农业区初步形成了一些试验研究网点，但主要工作多围绕品种引进及选育进行，特别是集中于水稻、小麦、棉花等当时三大主要作物及大豆、高粱、玉米、粟、薯类等重要粮豆作物的引种、品种检定、品种比较、系统选育，以及相关的作物品种分类、区划、生物学及生态学研究等方面。这一阶段原颂周著《中国作物论》(1923)、金善宝著《实用小麦论》(1934)、王绶著《中国作物育种学》(1936)、孙醒东著《中国食用作物》(1937)、胡竞良著《中国棉产改进史》(1945)、孙逢吉著《棉作学》(1948)、周拾录著《三十年来中国稻作之改进》(1948)等，都是代表学科初创期的重要著述。
第二阶段从中华人民共和国成立算起直到70年代末的30年左右，正值中国进入社会主义改造和建设的初期阶段。这30年中国农艺学科发展的特点，是在批判地吸收和借鉴欧美40、50年代农艺学教学、研究、生产实践进展为我所用的基础上，系统地引进了作为当时社会主义盟国苏联的农艺学精华和学科体系，并重视对中国几千年农作经验和农艺学理论遗产的继承和升华，初步建成了比较符合中国农业多样性特点和农业发展现实需要的农艺学新框架。但是，由于国际、国内政治形势起伏变化的历史原因，这30年中国农艺学科发展建设的步伐仍然是缓慢的，不能适应国内人口及粮食需求急剧增长以及世界农业科学和“绿色革命”迅速发展的形势。尽管如此，相对于初创期，进展仍是巨大的。农艺学(农学)被列为各级农业教育的核心学科，作物学研究成为遍布各地农业科研机构的主要研究方向。在国外学科新发展和国内生产实践的推动下，作物栽培学和耕作学作为中国农艺学的两个新的主要分支学科在中国建立起来，这就使中国农业的精耕细作和多样性特点在两门新分支学科独特的理论、方法体系中得到恰当的反映，农艺学科对农作物生产的指导与服务作用也因而得到进一步加强。作物遗传育种学在国内外学术进展和科研生产实践中不断更新完善，一直是农艺学科中最活跃的课程和专业方向。从1949年到1979年全国共育成并用于生产的粮棉油等25种大田作物品种达2700多个，各种主要作物在全国范围内实现了良种化，对单产的提高起了决定的作用。在此期间，初步形成了适合中国国情的农艺学科教学和研究体系，促进了大量农业人才的培养和农作物生产的稳步提高。这一时期集中编写了一批农艺学教材，如李竞雄等主编的《作物栽培学》(1958)、北京农业大学等六院校合编的《作物栽培学》(1961)、沈学年等主编的南方《作物栽培学》(1961)、孙渠主编的《耕作学》(1961)、蔡旭主编的《作物育种及良种繁育学》(1961)和《植物遗传育种学》(1976)等。还出版了一批以主要作物为对象的专著，其中重要的有中国农科院棉花所主编的《中国棉花栽培学》(1959)、丁颖主编的《中国水稻栽培学》(1961)、金善宝主编的《中国小麦栽培学》(1961)、山东省农业科学院主编的《中国玉米栽培》(1962)、袁隆平著《杂交水稻》(1976)等。在台湾，汪呈因编著的《食用作物学》(1966)、汤文通编著的《作物育种之原理与实施》(1967)等也得到了学术界的好评。
20世纪80年代以后的20年，中国农艺学科在改革开放方针和全球化形势的大气候下，进入了一个加速发展的新阶段。其主要标志是通过扩大交流、引进、合作等使中国农艺学界走出国门，从国际学术活动及其最新发展中大量吸取了营养。农艺学科教学与研究开始接近或进入国际前沿领域，中国农作物生产的成就特别是如杂交水稻的研究应用、多熟制的发展、吨粮田技术等，也受到国际上的高度评价。在此阶段，农艺学为应用最新科技和物质投入促进作物生产提高方面做出了重大贡献。同时，生物技术的研究开发，计算机及信息技术的应用普及，以及生态意识和可持续发展概念的确立，为推动中国农艺学科及农作物生产走上现代化轨道创造了条件。农艺学科在与生物学、生理学、生态学、气象学、地学、经济学、系统科学以及农业科学其他分支的进一步交融中，提高了为农作物生产现代化服务的理论、方法和技术水平。这一阶段农艺学方面的学术著作也呈现百花齐放、百家争鸣之势，其中较重要的有：杨守仁等主编的《作物栽培学概论》(1989)、王树安主编的《作物栽培学各论 ·北方本》(1995)、刁操铨主编的《作物栽培学各论 ·南方本》(1995)、刘巽浩主编的《耕作学》(1994)、北京农业大学作物育种教研室编的《植物育种学》(1989)、中国农科院主编的《中国稻作学》(1986)、金善宝主编的《中国小麦学》(1996)、刘纪麟主编的《玉米育种学》(1991)、顾本康主编的《中国棉花抗病育种》(1996)、闵绍楷等主编的《水稻育种学》(1996)、《中国农业百科全书 ·农作物卷》(1991)、金善宝主编的《中国小麦品种及其系谱》(1983)、林世成等主编的《中国水稻品种及其系谱》(1991)、黄滋康主编的《中国棉花品种及其系谱》(1996)、应存山主编的《中 国稻种资源》(1993)、中国农学会遗传资源学会编的《中国作物遗传资源》(1994)、刘巽浩等主编的《中国耕作制度》(1993)等。
(三)20世纪农艺学主要成就 中国农艺学近百年来的发展，在起步较晚、历经周折、投入不足的情况下，其进步与成就是农业历史上前所未有的，在当代世界农业特别是发展中国家中也是独特的。这可以从几方面来说明。
1. 生产的提高 一个世纪以来近代和现代农艺学在中国的兴起，首先推动了中国作为世界上地少人多的大国粮食生产的迅速提高。上一世纪末叶在中国开始出现的粮食危机，经过整整一个世纪的努力，到20世纪结束时已基本上得到扭转，并在全国范围内初步形成了粮食自给有余的态势。以解放前产量最高的1936年为基数，在耕地总面积呈缩减趋势的情况下，全国粮食总产到世纪末增加两倍有余，其中水稻、小麦、玉米三大主要粮食作物总产量分别增长了2倍、3倍和9倍。与此同时，主要经济作物棉花总产增加4倍，油菜籽总产增加3倍。由此形成了世纪之交我国城乡食品供应充足、花色多样、市场繁荣的局面。在粮食生产大幅度提高的同时，经济作物的发展更快，其占总播种面积的比重，由9%(1949)上升到16%(1994)，构成了农民收入的重要来源。在全国复种指数达到156的情况下，粮食播种面积平均单产达到4 275kg/hm2(1996)。我国农艺学科在提高农作物生产方面的贡献与成就，对我国农业在20世纪末登上新台阶发挥了重要作用。
2. 技术进步与科研成就 农作物性状的改善和产量的提高，是广泛应用现代技术和研究成果的结果。一个世纪以来，中国农艺学科通过大量引进、试验示范和推广工作，成功地将近代与现代工业提供的机械化、化学化、工程化等物质技术手段应用于各类农田、作物及其主要生产过程，推动了农作物生产的现代化进程，使土地产出率和劳动生产率大幅度提高。在作物遗传育种研究方面，20世纪20年代以来先后推出适于不同地区和条件种植的各类农作物良种4000多个，全国普遍实现了大田作物的良种化和多次的品种更新换代。中国稻、麦、棉、玉米、油菜、大豆等新品种的培育，在解决抗病、抗倒伏、高产、早熟等重大生产问题上起了关键的作用。与此同时，全国对主要农作物的种质资源进行了广泛的收集、整理和研究，保存作物种质30余万份，为中国作物育种以及作物起源、进化、分类、遗传等研究提供了丰富的基本材料。其中对中国野生稻、野生大豆、云南和西藏作物种质资源等的系统考察、收集与研究，其科学意义和深远影响远超出了中国之外。20世纪中国在作物育种研究中广泛采用了各种不同的育种途径和新技术，在杂交育种、杂种优势利用、诱变育种、单倍体育种等方面都取得了大量成果，其中在杂种优势利用方面成果尤其突出。中国杂交水稻的研究、开发、应用居世界领先地位，杂交玉米的普及推广对改变中国粗粮低产面貌和全国粮食供求平衡作出了重大贡献。20世纪还对中国主要农作物及品种的起源、分类、分布、生长发育、产量形成、生理生态特性、经济性状等进行了大量的基础性研究，为作物品种选育、布局和耕作栽培技术的制定提供了依据。在作物栽培学和耕作学研究方面，主要在20世纪的后50年，广泛探索了主要大田作物在不同地区的高产规律、高产途径、配套农业技术和适宜耕作制度。同时，对作物的合理群体动态结构、形态建成、产量构成、作物诊断、作物生产力、理想株型、作物种间关系、用地养地关系、农田生态等理论与方法研究，又为技术体系的制定奠定了必要的基础。在此期间，中国农作物生产中行之有效的水旱作物育苗移栽技术、以叶龄指标为基础的肥水促控技术、不同地区的作物模式化栽培技术、周年作物一体化栽培技术即吨粮田技术，以及高效益多熟种植、立体农业、旱农及节水农业、垄作耕作制、大面积地膜覆盖、水旱田免耕、杂草综合防治等生产技术体系，都是现代农艺学在中国条件下应用的突出技术成就，是世界农艺学进展的重要组成部分。
3. 学科建设 从学科的发展来看，农艺学一直到20世纪中期以前，始终被许多学者看成是一门关于作物生产的技艺而非科学。究其原因，可能是它作为建立在某些基础学科知识之上的一门应用技术学科，未能形成反映该应用领域自身规律性的独立理论及研究体系，长期停留在生产过程和措施操作的经验性描述上。这尤其反映在有关作物栽培和耕作的课程内容方面。这种带有较重经验主义色彩的局面一个世纪以来已有了根本的改观。今天，农艺学在不同作物和品种的种质资源、性状表现、生态适应性、系谱关系、品种演变、生长发育动态、产量形成、措施效应、生产潜力、环境因素消长等方面，都取得了规律性的认识，从而使生产措施的制定得以建立在科学知识的基础之上。除了对各主要作物形成了从生物学基础到农业技术应用的知识体系之外，在三大主要学科分支之下还分化出一些新的课程和研究方向，如属于遗传育种学科分支之下的细胞遗传、群体遗传、分子遗传、遗传工程、生物技术、品种资源、种子学、田间试验法和生物统计;属于栽培与耕作学科分支之下的作物生理学、作物生态学、作物生产系统、作物化学控制、农田生态学、土壤耕作与免耕覆盖、杂草学、旱农学等。整个学科体系与农作物生产的发展由此形成了更为密切的相互依存关系。农艺学科建设的世纪进展，反映了农作物生产由经验型向知识型产业的必然转变，也为未来农业的作物改良、农田高产和可持续发展打下了坚实的基础。
(四)面向21世纪的农艺学 在21世纪，中国农作物生产面临的形势将对农艺学科提出新的挑战，也带来新的机遇。由于人口增长和社会需求增加，要求从有限的农田上年复一年地生产出更加丰足、多样的优质食品，首先要求确保粮食在基本自给条件下的供需平衡。由于市场经济和全球一体化形势下农产品市场竞争加剧，要求农作物产业进一步节本增效、增加品种、提高质量，保持可持续的经济活力;由于集约化程度日益提高使农业环境压力增大、资源消耗加剧，要求加速研制并寻求建立一整套对环境友善的高产农业技术体系。因此，21世纪农艺学的几个发展重点将是：广泛应用现代科技最新成果特别是生物技术、信息技术、生态技术以及新材料、新工艺于农作物生产的研究、开发和产业化过程;通过提高生产集约化程度、科学管理水平和适度经营规模，着重促进中低产地区农田生产力和农作物单产总产的稳步提高;大力采用现代高新技术和多种育种途径，加快种质创新和新品种培育，以满足生产上对多熟、高产、抗逆、节水、多用途的品种需求，并向自然条件较差的中西部“低资源”地区倾斜;综合应用工程措施、生物措施和智能化技术，结合引进新材料新设备，大幅度降低农作物生产的资源消耗特别是水肥消耗，节约资源，降低成本，减少环境损失;在生态条件和发达程度不同的地区建立相应的多功能农作制度，促进高产、优质、高效益农作物产业的建立，提高其可持续性以及适应市场及环境变化的能力。