作物产量和光能利用漫谈,该文是作物方面有关本科毕业论文范文与光能利用漫谈和作物产量和光能方面本科毕业论文范文.
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不管是哪类农产品,其主要化学成分基本上都是由淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素及半纤维素等有机物组成,它们几乎占了农产品干重的90%—95%.有机物是富含能量的物质,那蕴藏在有机物中的能量从何而来？答案是主要来自太阳能,绿色植物通过它特有的光合作用,就可以把太阳能转变成化学能贮藏在有机物中.因此,农产品的生产过程,本质上就是光能利用的过程.在此过程中,有机物（常以干物质计）所含的化学能,与同时期单位土地面积上太阳所投射的光合作用有效辐射能的百分比,叫作“作物的光能利用率”.显然,作物的光能利用率高,则产量也必然会高.据研究,我国水稻的光能利用率大多在1%一1.5%；亩产千斤水稻,光能利用率也只有2%左右.从理论和高产事例计算,作物的光能利用率有可能达到5%左右或更高,那么水稻一季亩产便可达2500斤之多.由此可见,从提高作物的光能利用率角度出发来提高产量,大有潜力可挖.
那么,如何提高作物的光能利用率以提高产量呢？从目前已知的的情况来看,一是选育形态上和生理特征上均有利于光能利用率提高的农作物新品种.拿水稻来说,这些特征应该是：株形紧凑,叶片直立而厚,分蘖中等,生育期长,叶色较浓绿,光合生产率高,光呼吸代谢水平低,根系活力和抗逆性强等.二是综合运用各种农业措施.良种必须良法栽培才能获得高产,如合理施用肥料和管水（氮、磷、配合,适时适量等）,就可使作物前期早生快发,中期稳得住,后期不早衰,一生保持旺盛的生命力,有效地利用太阳能；因地制宜,合理密植,提高复种指数（如间种、套种等）,就可以充分地利用空气、阳光和地力；增施有机肥和深施含碳酸根的化肥（如碳铵）,可以获得一部分进行光合作用的重要原料二氧化碳等,这对加强光合作用有机物的生产是十分重要的.因为,空气中所含二氧化碳仅为0.033%左右,而水稻等许多农作物进行光合作用最适宜的二氧化碳浓度是0.1%左右,远远不能满足作物光合作用对二氧化碳的需求.日本有人做过试验,在塑料薄膜温室中,使空气中二氧化碳的浓度增高至0.24%,水稻产量差不多增加了一倍.此外,作物的栽植行向及密度,棉花的整枝打老叶,果树枝的修剪等,都能增加透光透气性能,目的都是试图提高植物光能利用率,大幅度提高作物的单位面积产量.
绿色植物必须有太阳光才能生长,绿色植物干物质量的90%_95%来自光合作用.因此,要提高农作物的产量必须提高光合作用.一般来说,光合作用越强,产量也就越高.据统计,早稻丰收年份太阳光照时间偏多,歉收年份偏少.如何使农作物获得较多的太阳光,提高农作物产量？可以采用适宜的种植密度和种植形式,加强水肥管理,使农作物长得健壮旺盛等有效措施.太阳光中的紫外光、可见光和红外光,对作物的生长发育起着不同的作用.可见光直接参与农作物的光合作用；紫外光能抑制植物生长和杀死病菌孢子,并能促进种子发芽和果实成熟,还能提高蛋白质和维生素含量；红外光主要是供给植物热量以及影响植物的发育.根据这个原理,人们用有色塑料薄膜覆盖作物来调节光谱成分,使这些光谱适合作物生长.例如,覆盖淡蓝色塑料薄膜培育水稻秧苗,能使秧苗粗壮,插后分蘖多,能增产8%左右；用红色塑料薄膜覆盖,能使水稻秧苗、棉花、烟草生长旺盛,使茶叶、黄瓜增产,使甜菜的含糖量显著提高；高山上的太阳光较富于紫外光,故在高山上种茶有利于提高茶的品质.农作物播种前晒种,利用紫外光可杀灭病菌和促进种子发芽.光照长短与农作物的开花结果有密切的关系,如果不满足作物的光照需要就不能开花结果,停留在生长营养器官阶段.按农作物通过光照阶段新要求的昼长情况,可将作物分为三大类型,即短日照、长日照和中间性.短日照的作物要求较短的白昼,缩短白昼时间可以促进开花,如水稻、大豆等.长日照作物则相反,要求较长白昼,若能延长白昼就能促进作物开花,如大麦、小麦、油菜等.中间性作物对昼长要求不敏感,长些短些都能开花,如黄瓜、番茄等.应该注意的是,同一作物不同类型的品种仍有很大的差异.南方的早稻品种对昼长要求不严格,而晚稻品种则要求较严格,尤以迟熟类型最为严格.因此,早稻用晚稻品种种植,在早稻期间就不能抽穗扬花.了解农作物对昼长要求情况在生产上很重要,如果要作物引种就应该了解作物对昼长要求.一般来说,短日照作物从较高纬度引种到较低纬度的地方,应该选择原产地较迟熟品种；相反,从较低纬度引种到较高纬度的地方,则应选择较早熟品种.对于收获营养器官的作物,则应注意播种期.例如,短日照作物黄麻在南方种植,不宜过早播种,否则就会早花、减产.
光能利用率即植物通过光合作用,储存于体内的太阳能与照射在植物上的太能能数量之比.现有生产水平的光能利用率,除个别高产田块外,一般都未达到5%.如四川盆地是全国光能的低值区,对农作物产品质量有一定的影响,如大米的适口性就不如北方好.但由于水热条件配合较好,产量仍然较高,光能利用的生产潜力因而较大.一般说来,提高光能利用率应增加绿色叶面积,延长作物生长季,做到合理密植,使单株与群体利用日光能得到对立统一.其具体途径是：一是改革耕作制度.在其他条件许可的情况下,尽量用多熟制,改单一种植为间套复种,使土地上植株高矮相间,全年叶面积此伏彼起,交替兴衰,以利承受和利用更多的光能.一些城市郊区的蔬菜生产所采用的高度集约栽培模式,就是一个典型的例子.在间套复种过程中,还可合理配置作物,喜阳与耐阴的相间,如玉米间种大豆等,也可显著提高光能的利用.二是改进种植方式,在同样密度条件下,宽窄行栽培用光较为合理,因为增加了边行优势,受光多.如果种植方式相同,又以东西行向为忧,太阳光从早到晚,由东至西,顺着行间照射,增加了叶片受光的机会.三是加强栽培管理措施.要保证植株稳健生长,有充足而光合效率高的叶子,以利充分利用光能.同时通过调节作物的播栽时期,使作物用光的关键时期与当地光能充足的月份配合,以趋其利.四是选育株型合理,叶型直立,适合高密度种植而又不倒伏的品种.五是采用人工方法调节田间小气候.
在地球上,一切生物赖以生命活动所需的能量,都来自太阳能.为人类提供生活资料的农业生产,其产品干物质的90%—95%是光合作用提供的.如果把作物对光能的利用率,从现在的1%提高到5%或更多,农作物产量将会成倍地增加.但是,如何实现把光能利用率提高到5%呢？完全依靠常规的农业技术,显然有一定的局限性.要充分发挥太阳能的作用,还应开辟新途径,创造出新路子.从甘蔗上发现碳4的途径与光呼吸开拓了人们的思想,引导科学工作者把注意力转移到改造植物的光合机器方面来.即从植物细胞内部的光合机能着眼,来研究提高植物的光合利用率与二氧化碳的同化率.现已证明,高等植物同化二氧化碳至少有两个途径,即碳3和碳4途径.碳3途径是指在光合作用过程中,二氧化碳在叶肉细胞中首先转变成三碳化合物,然后再转变为其他糖类；碳4途径是指二氧化碳进入叶肉细胞后,先形成四碳化合物,然后转移到邻近的维管束鞘细胞中,并在其中脱去一个二氧化碳,再进一步转变为其他糖类.所以有人就把通过三碳途径同化二氧化碳的植物,叫三碳植物,通过四碳途径同化二氧化碳的植物,叫四碳植物.有趣的是,在四碳植物叶片维管束鞘的细胞中含有丰富的细胞器,它们的叶绿体比叶肉细胞还大.并且在这些细胞中,含有三碳途径的酶类,而邻近的叶肉细胞中,只有使二氧化碳转变为四碳化合物的酶类,可在三碳植物中就没有这种特殊的结构.一般认为四碳植物同化二氧化碳的能力,要比三碳植物高,积累的干物质也多,所以有人把四碳植物称为高光效植物,研究人员试图通过遗传工程、体细胞杂交等育种方法,把四碳植物的光合系统移入三碳植物,从而提高三碳作物的产量.这一设想,立即引起世界各国的重视,大家由此乐观地认为,提高农业产量的又一次革命即将到来.当然,要使三碳植物“脱胎换骨”,变为四碳植物,并非易事.但只要勇于探索,坚韧不拔,科学的设想是能够变为现实的.
在一定的光强范围内,植物的光合强度随光照度的上升而增加,当光照度上升到某一数植之后,光合强度不再继续提高,这一光照度值称为“光饱和点”.各种植物的光饱和点不同,深水藻在海平面全光照的十分之一或更低时即达光饱和；喜阳植物,尤其是荒漠植物或高山植物,在中午直射光下还不能达到光饱和.水稻、小麦等碳3植物,光饱和点为3万、8万勒克斯.碳4植物的光饱和点一般比碳3植物高,有的碳4植物在自然光强下甚至测不到光饱和点（如玉米的嫩叶）.作物群体的光饱和点较单叶高,小麦单叶光饱和点为2万~3万勒克斯,而群体在10万勒克斯下尚未达到饱和.这因为光照度增加时,群体的上层叶片虽已饱和,但下层叶片的光合强度仍随光照度的增加而提高,所以群体的总光合强度还在上升.明确了这些关系,人们可以尽量去创造和满足作物对光的需求条件,改善农作物的品质结构和获得理想的产量.
（湖南省沅江市农业局 李翠英）
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