解放军文职招聘考试提高作物产量的途径

 提高作物产量的途径

(一)作物产量现状和潜力

提高作物对太阳能的利用率是农业生产上各种增产措施的主要目的。国内外学者从不同角度，根据光能利用的基本理论，均提出作物增产的潜力还是很大的，理论光能利用率的最大值为5％左右。据FAO资料，1988—1990年世界谷物单产平均为2 638 kg／h群，光能利用率为o．3％左右。目前我国的光能利用率o．5％左右。高亮之(1984)按水稻生育期光合辐射，计算我国各主要地区单季水稻的潜在生产力、现实生产力及其光能利用率，指出把光能利用率由1．5％～2％提高到2．7％～3．8％，理论产量均在15 oOo kg／hm2以上。而我国目前耕地的全年太阳能平均利用率为

有效辐射能的o．4％～o．5％，远低于潜在光能利用率。全国各地区之间亦有较大的差异。这不仅与不同地区农业技术水平有关，而且也受各地气候条件、太阳辐射的总能量不同的影响。光能利用率不高的原因主要有：①漏光损失，作物从播种到出苗期间全部太阳辐射不能都被利用，苗期也由于很大一部分光照射在地面上而浪费，成熟期及以后，一部分光也要被浪费掉；②反射和透射损失，植物体包括叶片要将一部分光反射掉，透射损失较少；③光饱和现象，光照度超过光饱和点的那部分光，植物不能利用；④环境条件不适宜，如干旱、缺肥、温度过高或过低、涝害、二氧化碳浓度过低等，都降低光能利用率。

(二)提高光能利用率的途径

1．选育高光合效率的品种从提高光合效率的角度培育超高产品种，选择目标很复杂。因为具有高光合效率的作物群体，不仅整株的碳素同化能力强，更重要的是群体水平上的碳素同化能力强。这些光合性状的表现，涉及形态、解剖结构、生理生化代谢以及酶系统等各个层次。 研究表明，提高作物生产力，应从能提高群体光合生产力的性状来考虑，特别是根据植株形态特征、空间排列及各性状组合与产景形成的关系进行遗传改良，创造具有理想株型的新品种，对于提高作物产量潜力当有显著效果。如水稻半矮秆直立叶型、直立穗型品种，玉米紧凑型杂交种等，群体叶片反射损失明显减少，单位叶面积接受的太阳辐射量有所降低，量子效率提高，同时适宜密植，增加光合面积。已选育出玉米紧凑株型品种单产达到15 000 kg／hm2以上，单季稻直立叶型品种单产达到13 200 kg／hmz左右。目前在生理水平上提高光合效率的遗传改良重点正在向以下方向努力：改变光合色素的组成与数量，改造叶片的吸光特性，提高光饱和点，缓解光抑光合；改变二氧化碳固定酶，提高酶活性及对二氧化碳的亲和力。从研究现状看，在解剖结构和形态学水平上，育种者主要对叶色、叶形、叶片厚度、叶片伸展角度等形态特征相当重视。

2·提高作物群体的光能截获量 提高作物群体的光能截获量主要是提高群体叶面积指数(LAI)和叶面积持续时间(LAD)。作物群体叶面积一生中需保持最适宜的叶面积指数，低于最适宜值，即光能未充分利用；高于最适宜值，群体过大，郁闭加重，导致减产。一般要求前期叶面积增长速度要快而稳，最大叶面积指数要适宜，高峰期限持续的时间较长，叶面积衰退缓慢。如高产优质棉花群体中叶面积指数的消长动态大致是：现蕾期为o．2，初花期为2左右，盛花期达高峰3．5左右，不宜超过4，并持续一个月左右的时间，吐絮期2．5左右。

3·降低呼吸消耗通过抑制光呼吸来提高净光合生产率，如3％的低氧条件下种植水稻，光呼吸受到抑制，干物重增加了54％。硫代硫酸钠、羟基甲烷磺酸、a一羟基一2吡啶甲磺酸等化学药剂有抑制光呼吸的作用，但采用这些药剂喷洒，在大面积生产中尚未发现明显增产效果。总之，通过环境调控，防

止逆境引起的呼吸过旺，减少光合产物损耗，是提高光合生产力的途径之一。

4·改善栽培环境和栽培技术 作物的环境有两种，一是自然环境，包括气候、地形、土壤、生物、水文等因子，难以大规模加以控制；另一种是栽培环境，指不同程度人工控制和调节而发生改变的环境，即作物生长的小环境。作物产量潜力是由自身的遗传特性、生物学特性、 4生理生化过程等内在因素决定的，产量的表现受外部环境物质能量输入和作用效率所制约

(1)复种与问作、套种 通过改一熟制为多熟制或采用再生稻等种植方式，采用问作套种的复合群体，既可以相对延长光合时间，有效地利用全年的太阳能，又能使得单位时间和单位面积上增加对太阳能的吸收量，减少反射、透射和漏射的损失。 (2)合理密植使生长前期叶面积迅速扩大，生长中后期达到最适叶面积指数，且持续时间长，后期叶面积指数缓慢下降，增大叶面积，保持较高的光合速率，可提高大田光合产物总量。(3)培育优良株型的群体通过合理栽培，特别是延缓型或抑制型植物生长调节剂的使用，能在某种程度上改善作物株型和叶型，形成田间作物群体的最佳多层立体配置，造成群体上层和下层都有较好的光照条件。如棉花在旺盛生长期使用缩节胺对于调控株型、协调营养生长与生殖生长的矛盾十分有效。 (4)改善水肥条件改善农田水肥条件，培育健壮的作物群体，可增强植株的光合能力。 (5)增加田问C02浓度在大田生产中要注意合理密植及适宜的行向和行距，改善通风透光条件，促使空气中c02不断补充到群体内部，有利于增强光合作用。另外，在土壤中适当增施有机肥，有机肥分解时可放出co。。在温室和塑料大棚中施用c02(如干冰)可提高产量。 (6)使用植物生长调节剂矮壮素、缩节胺、多效唑等植物生长延缓剂不仅可有效防止植株徒长，在培育壮苗、提高植株光合能力等方面也具有很好的作用。萘乙酸等植物生长促进剂，在水稻、小麦等作物的开花末期或灌浆初期喷施，可显著调节光合产物的分配方向，达到增加粒数、千粒重和产量的作用。

                 等(2004)对河南省8种不同类型土壤与强筋小麦品质和产量的关系进行了研究，结果表明，在同一自然气候条件下，小麦子粒产量和品质与土壤类型本身属性关系不大，土壤基础肥力和全氮含量对小麦子粒产量影响较大，速效氮和全氮含量与小麦品质呈显著的正相关。 10

土壤的盐碱含量不但会影响作物产量，而且还会影响作物的品质。常汝镇等(1994)对盐胁迫下大豆子粒品质的变化进行了研究，结果表明，盐胁迫会影响子粒蛋白质含量，对大豆子粒的脂肪含量影响不大，但对脂肪酸的组成有一定影响，盐胁迫使亚油酸和亚麻酸含量增加，油酸含量减少。

(三)栽培技术

合理的栽培技术能起到提高产量和改善品质的作用，但过于偏重高产的和不合理的栽培技术也会导致作物品质的下降。

1．种植密度和播种期

对于大多数作物而言，适当稀植可以改善个体营养，从而在一定程度上提高作物品质。当前，生产上常常出现因种植密度过大、群体过于繁茂，引起后期倒伏，导致品质严重下降的现象。但是，对于收获韧皮部纤维的麻类作物而言，在不造成倒伏的前提下，适当密植可以抑制分枝生长、促进主茎伸长，从而起到改善品质的效果。

种植密度对烟叶品质的影响也很显著。由于烟草植株中部叶片多为优质烟叶，叶片大，单位叶面积重量大，组织细致，厚薄适中，干物质含量高，糖分高，有弹性，烟碱含量适宜，香味好。因此，种植过密，则品质降低；过稀，虽叶大而重，但含蛋白质和烟碱较多，品质也不良。

播种期不同，植株生育和物质形成所遇到的温、光、水等条件也不同，这些条件的变化会对作物的品质产生很大的影响。例如，有研究表明，播种越早，大豆子粒的蛋白质含量越高，油分含量越低，碘价也越低。播种期不仅影响大豆油分的含量，而且影响脂肪酸的组成。与夏播相比，春播棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸含量较低，油酸含量却与之相反，春播高于夏播。又如，红麻推迟播种，主要表现是红麻茎秆中髓的比重随播种期的推迟而明显增加，细浆得率明显降低。再如，随着小麦播期的推迟，子粒蛋白质含量逐渐增加，面筋拉力逐渐增大，但不是越晚越好。

2．施肥

   有机肥及配施无机肥：从肥料种类来看，适量施用有机肥或化肥都能在不同程度上影响作物品质。高产优质的地块应强调有机肥与化肥配合施用。实践证明，大豆单施有机肥可使子粒的含油量下降，而在施有机肥基础上再施磷肥、磷氮肥、磷钾肥，均可提高大豆子粒的含油量。在所有的肥料中，一般氮肥对改善品质的作用最大。特别是在地力较差的中低产田，适当增施氮肥和增加追肥比例通常能提高禾谷类作物子粒的蛋白质含量，起到改善品质的作用。譬如，小麦子粒蛋白质含量和赖氨酸含量均随施氮量增加而提高。

肥料施用过少，作物生长发育不良，干物质积累少，产量低，品质也差。同样，肥料施用过量，尤其是化肥施用过多，容易引起物质转运不畅和倒伏等问题，反而导致品质下降，甚至会因有毒物质残留超标而影响消费者健康。

氮肥、磷肥施用量：

孙慧敏等(2006)研究表明，适量施磷能显著提高小麦子粒蛋白质含量，延长面团形成时间和稳定时间，改善加工品质。但在施磷过量时，小麦子粒加工品质会下降。

赵会杰等(2004)的研究也证实，随着施氮量的增加，小麦子粒蛋白质、赖氨酸含量提高；随着磷和钾的用量增加，也可使蛋白质、赖氨酸含量提高。适当增加氮、磷、钾的用量均可明显改善小麦的加工品质，使其容重、沉降值、湿面筋、吸水量、形成时间、稳定时间提高，弱化度降低。但当磷、钾用量过大时，加工品质不能得到进一步改善，甚至有所下降。

樊虎玲等(2005)的研究也证明，施氮能提高小麦营养品质，增强面团强度和筋力，提高子粒氨基酸含量；氮磷钾配施和氮磷配施对小麦营养品质改良作用明显，均有利于提高面团的耐揉性、强度和筋力，降低面团的延展性。

随着氮肥用量的提高，水稻直链淀粉含量和蛋白质含量增高，但氮肥施用过多会使蛋白质含量下降，氮肥用量与垩白米率和垩白度分别呈显著正相关和极显著正相关(柳金来等，2005)。

施肥时期：追肥时期对不同筋型小麦子粒蛋白质含量的影响较大，对其他品质性状的影响较小。随追氮时期后移，不同筋型冬小麦品种蛋白质含量总体呈上升趋势，氮肥施用时期对子粒蛋白质含量、蛋白质产量、蛋白质组分、磨粉品质、面粉及面团品质 11和淀粉糊化特性均有显著的调节作用，抽穗期和开花期追施氮肥处理的小麦子粒接近或达到强筋小麦品质标准，开花期追施氮肥处理的品质最优，但高产和优质较难协调。

肥料形态： 不同的肥料形态也会对作物品质产生影响。例如，硝态氮和硫酸钾对烟叶的产量和品质有良好作用，铵态氮和氯化钾有提高烟叶中蛋白质含量和降低燃烧性的不利影响。氮肥形态对春小麦淀粉及其组分积累的调节效应因品种而异，且对支链淀粉的调节效应高于直链淀粉

微量元素：会对作物的品质产生影响。作物对微量元素的反应，取决于土壤中的丰缺程度、各种元素的互作和氮、磷、钾大量元素的供应状况。试验表明，在稻田中施锌、硼、钼、锰和铜对稻谷产量和稻米品质有明显效果。施钼或硼能促使大豆子粒的蛋白质含量提高，降低了大豆子粒中钙和脂肪的含量，使大豆子粒总氨基酸含量和必需氨基酸含量较对照明显增加。研究还证明，氮、锌配合施用可提高大豆子粒的含油量。在增施氮肥的同时，适当配合施用磷、钾肥和其他微量元素，也是进一步提高棉花产量和改善纤维品质的关键措施之一。

龚玉琴等(2004)探讨了水稻在常规施用氮、磷肥基础上，配施硅、硫、锌、锰肥对其品质和产量的影响，结果表明，配施硅、硫、锌、锰肥对大米碾磨品质、外观品质有一定的改善，并有一定的增产效果。

3．灌溉作物需水规律，适当地进行补充性灌溉，通常能改善植株代谢，促进光合产物的积累，而能改善作物的品质。大多数旱田作物来说，追肥后进行灌溉，起到促进肥料吸收、增加蛋白质含量的作用。当干旱已经影响到作物正常的生长发育时，进行灌溉补水，不仅有利于高产，而且有利于保证品质。研究表明，大豆花期灌水能提高子粒含油量0.39％～o．53％；结荚期灌水能提高0.03％～1.6％，鼓粒期灌水能提高0.01％～0.45％。

一般认为，水浇地小麦常比旱地小麦品质差。随着灌水量的增大和浇水时间的推迟，子粒蛋白质含量和赖氨酸含量有下降趋势。据报道，灌水对品质的影响与降雨量有很大关系，欠水年灌水可提高品质，丰水年灌水过多则对品质不利。灌水只有在施肥量较多时才能明显地影响子粒蛋白质含量，在缺肥条件下，灌水对蛋白质含量基本无影响。

4．生长调节剂

在作物的生育过程中，喷施生长调节剂一方面可以提高产量，另一方面可以改善品质。例如，利用乙烯利的催熟作用，对早熟棉花和一年两熟地区棉花每公顷采用40％的乙烯利1 500～2 250 g，加水600～750 kg于盛花后30～40 d进行喷雾，可以加速棉铃早熟吐絮，减少烂铃和霜后花，提高部分棉铃的铃重和品质，增加霜前花的产量。在接近采收时，用乙烯利对烟叶进行喷洒，也可提早采收，并减少尼古丁含量。

5．收获适时

收获是获得高产优质的重要保证。禾谷类作物大多数在蜡熟或黄熟期收获产量最高、品质最优。例如，小麦不同收获时期蛋白质含量的变化趋势为蜡熟中期>黄熟期>迟收5 d>迟收10 d>迟收15 d，干面筋和湿面筋含量也表现相同的变化趋势。

棉花收花过早，棉纤维成熟度不够、转曲减少；收花过晚，则由于光氧化作用，不仅会使转曲减少，而且纤维强度降低、长度变短。其他经济作物也大多有类似的问题。如延迟收获，红麻纤维细胞的平均宽度减小，长宽比增大；韧皮部的纤维细胞壁厚度和壁腔比随收获期的推迟而减小。