作物学专业介绍

一级学科简介

（一）学科概况

作物学是现代农业生产的支柱学科，为世界粮食安全做出了重要贡献。公元前386-534年，农艺巨著《齐民要术》及历代古农书都对耕作技术、农作物品种及种植方法等进行过详细描述。作物学作为一门系统的学科，是经过几千年农耕文明积淀并与现代科学融合后，于19世纪后期逐步形成的。早期的作物学称为农艺学，以作物栽培和育种为主体。20世纪50年代以来，随着作物生长发育规律、遗传变异规律、农田生态系统结构与功能的逐步揭示，作物生产技术研究逐步由定性观察向定量分析发展，建立了作物栽培学与耕作学理论与技术体系；作物品种改良从实践经验为主转向以阐明作物遗传规律指导下的新品种选育，形成了作物遗传育种理论与方法体系；在现代种业发展的促进下，形成了种子科学与技术新方向，并逐步建立了种业工程体系。近几十年来，随着生物技术和信息技术的快速发展，作物学的研究内容不断扩展，智慧农作关键技术与应用体系、作物生产系统优化调控与可持续发展技术等，也已成为本学科的重点研究方向和学术前沿。

（二）学科内涵

1.研究对象

作物学是关于作物品种改良与生产管理的理论与应用并重的学科，旨在从基因型、环境、栽培管理及其互作关系上构建作物高产、优质、高效、生态、安全的理论、方法和技术。作物生产方式已经从人力为主的分散型生产模式，发展到机械化、自动化、规模化为主的集约型模式，并逐步向网络化、标准化、智能化为主的少人型或无人型模式发展；作物品种改良方法也从经验性、表现型、分散式向定向性、基因型、模块化的方向升级。

传统的作物学主要是围绕作物本身的产前和产中开展研究，随着技术进步和环境变化，要求作物系统不仅是一个农产品生产系统，同时也是环境友好的生态净化系统。因此，用系统的、综合的、全面的观点来研究和发展作物学非常紧迫而必要。作物学研究的实体对象也由以作物自身为主拓展到大田作物系统、农田生态系统及与作物生产密切相关的农业系统。

2.理论体系

作物学的理论体系主要涵盖作物生理学、作物生态学、作物栽培学、耕作学、农田生态学、作物信息学、作物种质资源学、作物遗传学、作物育种学、作物基因工程学和作物种子工程学等领域，涉及作物基因、细胞、组织、器官、个体、群体和系统多个层面。

作物学的核心理论包括作物生长发育与逆境抗性的协同规律及其对环境变化的生理生态响应与适应机制，作物产量与品质形成规律及其协同机制，作物产量与资源利用效率的基本规律及其协同机制，农田生态系统对环境变化的响应与适应机制，作物周年高产优质与资源高效利用协同机制，区域资源高效利用与耕作制度优化布局，作物种质资源收集、鉴定、挖掘与创制，作物产量、品质、抗性、资源利用效率等重要性状形成的分子机制、遗传规律及其调控机制，作物基因组、蛋白组、代谢组及表型组等控制作物重要性状及其环境适应性的作用机理，作物分子设计和杂种优势利用理论及新品种培育原理，作物种子种苗繁育理论和质量控制工程原理，作物种子生产、加工与储藏技术原理，作物基因、细胞、组织、器官、个体、群体和系统等多尺度信息感知、挖掘、模拟、控制和利用原理，作物生产系统的结构、功能及其调控原理，作物养分与水分循环规律、生态工程可持续发展原理等。

3.知识基础

作物学知识基础包括作物学理论知识、技术知识、工程知识和方法论。作物学理论知识主要是关于作物生长发育、遗传变异和农田生态系统演替等基本特征、过程和规律的知识，包括作物生理学、作物生态学、作物遗传学、作物信息学、生物信息学、生物化学、细胞生物学等。

作物学技术知识主要是关于作物栽培、品种改良、耕作制度、作物布局、种子生产等相关知识，包括作物高产优质高效栽培、保护性耕作、农田生态健康、高产优质多抗品种选育、杂种优势利用、分子设计育种、良种繁育、农田感知与智慧管理等。

作物学工程知识主要是关于良种-良法-系统-集成等一体化工程相关的知识，包括作物细胞工程、作物基因工程、作物种子工程、作物系统工程、农田生态工程、农艺农机信息融合工程等。作物学方法论主要是关于作物学理论与技术研究方法的创新，主要包括科学问题提出、科学假设构建、科学思路形成、研究方法创新和技术路线设计等，包括科学方法论、田间试验设计、数理统计分析、数据处理与挖掘、系统模拟与设计、科技论文阅读与写作等其他相关学科知识。

4.研究方法

作物学在科学发展过程中，形成了本学科专门的方法体系，包括作物系统的综合分析、作物系统的优化控制、作物系统的模拟决策、作物系统的集成示范等。

作物系统综合分析。作物生产系统是一个生物、环境和社会的综合体，是一个物能开放、动态变化、层次多样的复杂系统。在对作物基因、细胞、器官、组织、个体、群体和系统等特征、过程与规律及其对环境的响应与适应进行定性描述和定量分析的同时，还应对整个系统的互作关系及其关键过程进行综合性描述与量化，形成对作物生长发育、遗传变异和系统演变的整体认识，从而不断完善和丰富作物学的理论体系。

作物系统优化控制。在阐明作物基本特征与规律及其与环境关系的基础上，作物学需要对作物系统进行人为控制，包括基因重组、群体调控、空间重组和系统重构等多种方法与手段，以构建不同基因型和表现型及多样性的作物新系统。通过系统控制和人为调控，来阐明作物系统在不同层次上对人类行为和环境变化的响应特征与机制。

作物系统感知与模拟。在室内实验测定、田间试验监测和综合分析方法的基础上，将作物科学与系统科学、信息科学、工程技术相结合，形成一系列的信息感知、模拟分析、智能决策与精确作业等综合方法。这些方法包括作物信息立体感知、作物系统定量模拟、作物生产智能决策、作物管理精确作业等，不仅提高了对作物系统的认识深度，而且提高了对作物系统的调控能力和管理水平。随着作物生产现代化进程的加快，作物系统的实时监测、定量模拟、智能决策、自动控制、精确作业等方法的应用将与日俱增。

作物系统集成示范。作物生产不仅是一个生物、环境、技术的综合体，也是一个社会、经济、生态三大效益的动态平衡过程，区域性特征突出，需要多种理论与技术的集成。为了验证作物科学理论与技术的可行性和合理性，作物学专家在取得单项技术突破后，还应进行区域性理论与技术的集成示范，并进行推广应用。该方法一般以作物生产的生态经济区为边界，以一项或几项关键技术为基础，进行多项配套技术的综合试验，以完成对技术的集成与验证，实现技术模式的集成创新。

（三）学科范围

作物学一级学科包含五个二级学科。

1.作物栽培学与耕作学：是研究作物生产理论、方法与技术的科学。该二级学科以植物生理学、农业生态学为理论基础，以区域布局、资源配置、精准设计、个体培育、群体优化、系统调控、集成示范等为技术手段，进行作物生产理论创新与技术研发，并进行技术模式的区域集成示范与推广应用。

2.作物遗传育种：是研究作物遗传改良理论、方法与技术的科学。该二级学科以遗传学和基因组学为主要理论基础，以优异遗传资源发掘与利用、基因重组、人工诱变、杂种优势利用、分子标记和基因工程技术、细胞与分子生物学、生物信息学、田间试验与测试等技术为手段，进行作物遗传理论创新和育种技术研发，并开展新材料创制和新品种培育。

3.种子科学与技术：是研究作物种子生产理论、方法与技术的科学。该二级学科以植物遗传学、作物育种学、作物栽培学与耕作学、种子学等学科的基本知识和理论为基础，以传统种子繁育和现代分子生物学等技术为手段，研究作物种子发育生理与化学调控、种子生产、加工及贮藏、种子质量控制与检验、种质检疫、种子管理与贸易等理论与技术。

4.作物信息科学与技术：是一个交叉融合的二级学科，以作物生长发育和产量品质形成理论为基础，以作物生产活动信息为对象，以系统科学、数据科学、信息科学、计算机科学与技术、遥感科学与技术、传感器技术、工程技术等为支撑，进行作物信息的采集、处理、分析、存储、传输、利用及其变化规律的研究。

5.作物生产系统与生态工程：是一个交叉融合的二级学科，以作物生理学、作物生态学和系统科学的基本理论为基础，以作物生产系统为对象，以作物生产技术、系统工程技术、农田生态技术、信息技术等为支撑，围绕作物生产系统和全产业链条，进行作物生产系统的结构、功能及其优化调控原理、产品循环规律及其可持续发展研究的理论与应用结合的科学。

（四）培养目标

1.全日制学术型硕士学位培养目标

具有正确的政治方向和理想信念，拥护中国共产党的领导，热爱祖国，具有“三农”情怀，勇担强农兴农和民族复兴大任，愿为中国式现代化建设服务，遵纪守法，品行端正，德、智、体、美、劳全面发展，具有严谨求实的科学态度和作风。具有丰富的作物科学知识，扎实的专业知识，规范的学术训练，熟悉作物生产、科研与管理实践。具备发现问题、分析问题和解决问题的基本能力，具备学术研究的基本能力和从事现代作物生产的能力。

作物栽培学与耕作学：作物生理学、作物生态学、作物栽培学、耕作学等理论知识较扎实，熟悉作物生产技术发展的基本趋势，具备较强的生产技术集成示范、新技术推广服务、作物生产技术管理等综合技能。

作物遗传育种：遗传学、作物育种学和基因组学等理论基础较扎实，了解作物品种改良的基本趋势，具备较强的作物遗传育种实验室操作、田间试验与管理、新品种鉴定与选育等技能。种子科学与技术：种子生物学、种子生产、加工及贮藏、种子质量控制与检验等理论基础较扎实，熟悉种子政策法规，具备较强的从事种子生产技术服务、种子市场管理及新品种推广示范的综合能力。

作物信息科学与技术：作物信息获取与挖掘、作物系统模拟与决策、农田精确作业与装备等理论基础较扎实，了解智能设计育种、智慧农作技术发展的趋势，具备从事作物信息技术集成示范、产品推广服务的能力。

作物生产系统与生态工程：作物生产、农田系统理论基础较扎实，对作物系统结构与功能、作物生产系统优化调控、作物生态工程、循环农业、生物质工程等方面的知识有相对系统的了解，具备从事作物生产系统工程技术服务与产品推广的能力。

2.全日制学术型博士学位培养目标

具有正确的政治方向和理想信念，拥护中国共产党的领导，热爱祖国，具有“三农”情怀，勇担强农兴农和民族复兴大任，愿为中国式现代化建设服务，遵纪守法，品行端正，德、智、体、美、劳全面发展。具有严谨求实的科学态度和作风，以及投身农业科学的精神。具有厚实的作物科学知识，熟悉作物学学科发展的历史、现状和未来趋势，具有敏锐的科学思辨和分析能力，能跟踪学科学术前沿，进行理论、知识和方法的创新，在作物学研究相关领域有系统的研究经历和独特的理解，通过论文反映在本学科理论或专业技术上取得创新性研究成果；能熟练阅读和翻译外文资料，并具备良好的外文写作和听说能力；具备胜任本学科有关的教学、科研、社会服务及管理等高层次工作的能力。

作物栽培学与耕作学：作物栽培学、耕作学、作物生理学、作物生态学等基础理论知识扎实、专业知识系统全面，能独立从事作物生产新理论、新方法与新技术等领域的高水平研究并应用于生产实践。

作物遗传育种：遗传学、作物育种学、基因组学和分子生物学等理论基础知识扎实、专业知识系统全面，能独立从事作物遗传改良新理论、新方法与新技术等领域的高水平研究并应用于育种实践。

种子科学与技术：种子生物学、种子生产学、种子加工学、种子管理等理论基础扎实、专业知识系统全面，能独立从事种子生物学、种子生产与繁育新理论、新技术和新方法等领域的高水平研究并应用于种子产业。

作物信息科学与技术：作物信息获取与挖掘、作物系统模拟与决策、农田精确作业与装备、智能设计育种与智慧农作技术等理论基础扎实、专业知识系统全面，能独立从事大数据获取与处理、智慧育种、智慧农作等领域的高水平研究并应用于生产实际。

作物生产系统与生态工程：作物生产、农田生态等基础理论扎实、专业知识系统全面，能独立从事作物系统结构与功能、作物生产系统优化调控、作物生态工程、循环农业、生物质工程等领域的高水平研究和应用。

（五）相关学科

生物学、生态学、气象学、化学、统计学、地理学、农业工程、计算机科学与技术、智能科学与技术、遥感科学与技术、植物保护、农业资源与环境和园艺学等。

硕士学位基本要求

（一）获本一级学科硕士学位应掌握的基本知识

作物学硕士生应具有扎实的作物学基础理论和专业知识，熟悉掌握本专业相关的各种实（试）验技术，并能较好地应用于研究；掌握所在研究领域的发展历史、现状和未来趋势；较为熟练地掌握一门外国语。

1.作物栽培学与耕作学：掌握作物栽培学、耕作学、作物生理学、作物生态学等基础理论知识，熟悉作物区域布局、生产管理、资源配置、设施栽培、智慧农作、仪器分析、田间试验与数理统计分析等专门知识和技术手段。

2.作物遗传育种：掌握遗传学、育种学和基因组学等理论基础，熟悉遗传资源发掘、创新与利用、基因重组与编辑、人工诱变、杂种优势利用、细胞与分子生物学、分子标记辅助选择、数理统计分析、田间试验等专门知识和技术。

3.种子科学与技术：掌握种子生物学、种子生产学、种子加工学、种子管理与贸易等理论基础，熟悉种子生产、加工贮藏及种子质量控制与检验等专门知识与技术。

4.作物信息科学与技术：掌握作物科学、系统科学、信息科学、工程技术等多学科交叉新理论与新技术，熟悉作物信息获取与挖掘、作物系统模拟与决策、农田精确作业与装备、智能设计育种、智慧农作技术等。

5.作物生产系统与生态工程：掌握作物生产、农田系统等新理论与新技术，熟悉作物系统结构与功能、作物生产系统优化调控、作物生态工程、循环农业、生物质工程、农业可持续发展等。

（二）获本一级学科硕士学位应具备的基本素质

1.学术素养

具备严谨的治学态度及勇于创新的进取精神，能积极为农业生产和三农建设服务；具有较坚实的作物生产与科学研究的基础理论知识，了解本学科的历史、现状和发展动态，了解本学科科技政策、知识产权和研究伦理等有关法规和知识；以应用基础、应用技术和方法研究及模式验证为主，具有较强的作物学研究能力和解决生产实际问题的能力；具备较强的学术洞察力，以及扎实开展作物生产、田间试验和数据获取与综合分析能力，并具备良好的合作精神和团队意识。

2.学术道德

自觉遵守《中华人民共和国著作权法》、《中华人民共和国专利法》、《中华人民共和国学位条例》和《关于进一步加强科研诚信建设的若干意见》等有关法律法规；讲求学术诚信，恪守学术规范，树立学术自律意识。严禁抄袭、剽窃、侵占和篡改他人学术成果；严禁伪造或者篡改数据、文献；严禁捏造事实和伪造注释等。尊重他人的知识产权和学术成果，遵守规范的引证准则。承担学术著作发表或学位论文写作的相应责任，根据实际参与者的贡献大小署名顺序。成果发表实事求是，不夸大学术价值和经济或社会效益，严禁重复发表。

（三）获本一级学科硕士学位应具备的基本学术能力

1.获取知识的能力

作物学是一门综合性、应用性较强的学科，要求硕士生具备扎实的作物学理论和知识，以及技术的综合应用能力和对多学科知识进行综合集成的能力。应能熟练运用计算机、互联网等现代信息技术，进行相关领域文献资料查询与检索，获取本学科相关理论、方法与技术等知识；能通过阅读文献、参加专题讲座、学术研讨和国内外学术会议等，了解本学科科学研究的国内外发展动态；能够深入生产一线，了解作物生产现状和技术需求，并在生产实践中获取真知。在试验及田间实践操作过程中能善于观察、勤于思考，持续学习先进技术与新知识，以提升作物生产技术与方法。

2.科学研究能力

具备从前人研究成果或生产实践中发现有价值的科学问题，提出针对性解决方案，掌握一定的发现问题和解决问题的能力，具备开展应用基础研究的能力。能够在导师指导下，提出研究课题，确定研究内容，形成较为完整的技术路线和研究方案，并能独立实施。能较好地掌握本专业的综合实验技能，具备较强的实际操作能力；能在导师指导下独立完成数据获取与分析，严谨推理论证科学问题，提出科学结论，撰写学术论文；具备一定的科技创新能力，能够不断拓展研究思路。

3.实践能力

具备较强的实践动手能力，能在实践中及时发现问题，并分析和解决问题；能够理论联系实际，将所学知识与实验室、试验田及生产实践密切结合，形成良好的学以致用能力；能在导师或其他专家的指导下，组织协调一定规模的人力和物力，完成一些具体的应用性的科研任务和示范推广工作，达到较好的组织协作和应用推广水平。

4.学术交流能力

积极参加学术会议、专题讲座等学术交流活动，在活动中培养科学的思维，提升理论水平和学术素养；要积极培养良好的学术表达能力，能够熟练掌握并运用各种媒体手段，准确、清晰地表达学术思想和技术效果；要善于通过学术期刊、学术研讨会、技术示范现场等平台展示研究结果，提升文字和语言表达能力。同时，还应该积极增强与政府、企业和农户等的技术交流能力，促进新方法、新技术、新模式、新材料、新品种、新装备等的推广应用。

5.其他能力

要经常与政府机关、社会团体、企业、新型农业经营主体、农户等进行协调合作，应具备多方面的人文素质和建言咨询能力、以及较高的综合素质，包括文字撰写、语言表达、计算机应用及外语的听、说、读、写、译等。

（四）学位论文基本要求

学位论文工作是硕士生培养的重要组成部分，是对硕士生进行科学研究或承担专门技术工作全面训练的重要过程，是培养研究生综合运用所学知识发现问题、分析问题和解决问题能力的关键环节，应具备科学性、系统性和一定的创新性。硕士生应在导师指导下独立完成学位论文。

1.规范性要求

硕士学位论文应当严格遵守学术规范，论文的文献综述和观点评价要准确、典型、客观，数据来源真实可靠，结论科学。作物学硕士学位论文在主体框架及其主要内容、结果表达与数据分析、行文格式等方面的基本要求同本一级学科博士学位论文要求。

硕士学位论文的完成时间一般不得少于1年，完成后应经过本学科3人及以上具有硕士生导师资格的专家审阅。硕士生在导师指导下，根据审阅意见对论文进行认真修改与补充完善，达到要求后，才能提交学科或学院审核，审核通过后再邀请3名及以上本学科的硕士生导师组成委员会，组织对论文进行答辩。对于答辩委员会专家提出的修改意见，研究生应进一步对论文进行修改完善，导师把关后，提交学院学位分委员会和学校学位委员会讨论投票，二级委员会通过后存档，以确保论文质量。

2.质量要求

本学科合格的硕士学位论文，在质量上应该达到以下基本要求：

论文主体应是本人的主要研究结果。硕士学位论文应以硕士生本人从事的试验、观测或调查的数据和相关结论为主，要有具体的内容和核心观点及研究结果，不能仅为问题描述、情况说明、知识综述、工作总结等没有研究论证成分的报告类文字。

研究内容要有一定的理论或较重要的应用价值。硕士学位论文应该针对一个具体的理论或技术或方法问题，展开相应的独立研究，获得一定的结论。研究内容应在科学上有理论基础，或在技术上有标准依据。研究结论应对学科某一方向的理论或技术或方法的发展有一定的促进作用。学位论文的创新性研究成果的体现方式，包括正式发表的学术论文、授权的国内外发明专利、制定发布的各类标准和规范、获批或登记的新品种权、登记的计算机软件著作权等。