自然生产力原理2

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1、研究生产潜力的步骤和方法思想具备了上述概念框架以后，如何研究和计算生产力或生产潜力，要有一定的步骤和方法。首先要注意的问题：产量数据。这可以是干物质产量，或经济产量，或地上部分产量。最好能测定CO2通量，由此可以确切地知道自然因素如何影响作物生长与发育。原则：由于自然因素很多，应区分主次。以下举例说明在原则上如何对待各种因素：如:在太阳辐射中，光合有效辐射强度是应当先考虑的因素，对形态发育有作用的辐射便可以放在以后去探讨。——光合有效辐射应以光量子为计算单位，在分析中，应注意分别地面覆盖度(需要测定叶面积指数)及不同发育阶段，还应注意光合有效辐射周日变化。（在其他因素

2、都适宜的条件下，光合有效辐射所能形成的产量称之为光合潜力。）其次考虑温度。第一，要知道由温度条件决定的生长期。第二，要根据温度与作物光合酶活性的关系。第三，要以作物体温来衡量温度与作物的关系，气温与叶温差值有时很大。第四，有时短暂的低温或高温会有很大影响。（假定其他条件是适宜的，由光合有效辐射与温度决定的产量或生产力称之为光温生产潜力。）下一步考虑的因素是土壤水分。它决定于降水、土壤水分性质和蒸腾蒸发。问题较复杂，主要用农田水分平衡方法作计算。但关于产量与土壤水分及蒸腾蒸发之间的关系有很多不了解之处，也只可作近似的计算。计算结果可依据两种作物制度。其一，是选择能得到适

3、宜水分供应的作物制度。其二是选择得不到适宜水分供应的作物制度。如有灌溉条件，还可另作计算。土壤养分可给性比较复杂，它不但同它的数量和存在形态有关，而且随季节不同而变化。作物对养分要求因生长发育阶段而异。土壤水分性质和土壤养分含量及其可给性都可以在一定限度内有长期变化，应着眼于其可能改良的程度。盐渍化、沼泽化、强酸性土壤，如不能改良，应另订估计生产力的方法。从当前的工作出发，对于作物的环境因素和遗传因素可作如下考虑。作物环境包含许多互相制约的因素，经合理简化可分为阳光、温度、湿度、土壤条件和养分条件。其中，阳光和温度都被看作是不可改变的。有关耕地的土壤水分条件，局部降水

4、与土壤的潜在蒸发和水文性质同时考虑。可引进理想土壤的概念。中国很大一部分耕地土壤在经过长期耕作后经历了深刻的变化，在每一个主要的农业耕作区都有反映最好土壤条件的小块耕地。这些土壤是通过采取良好的管理措施，采取适应于本地区的自然和社会环境的方式利用土地的结果。这就是理想土壤。对理想土壤预测土壤水分的变化，以估算生产潜力，这是一种简化。至于养分状况，考虑理想土壤也很有帮助。即使很小一块耕地其土壤变化也很大，缺乏这方面的详细资料将是很难克服的困难。集约农业的持续高产必须有充分的养分供给做保证，对于一定的理想土壤来说，对养分平衡进行粗略的估算是可能的。对达到作物最大产量而言，

5、这就可以给出肥料需要情况的一般概念。由于水分、土壤性质和养分供应比阳光和温度容易处理得多，因此通过改善环境来提高粮食产量的工作也就集中在这些因素上。在以上三个因素不限制作物生长的情况下，阳光和温度对下列方面几乎起决定性的作用，①最有效的耕作系统；②对本地区最适合的作物类型；③它的产量。虽然改变温度与阳光的余地很小。但采用最合适的作物，创造最有效的轮作方式以更好地充分利用阳光、温度很重要。当温度与其他三个易于处理的因素处于最佳的范围时，作物生长和产量主要依赖于阳光。在这种情况下，阳光与作物的产量关系是最简单的，亦很容易确定。然后对温度、水分、土壤性质和养分供应依次加以研

6、究，每一个都联系作物环境因素和其他研究过的因素进行研究。这样就把这五个主要因素与作物和作物系统联系起来了。根据从每个因素得出的潜力与限制性，可确定可能的粮食产量。遗传因素包括作物光合作用的类型，可区分为碳三作物、碳四作物。碳三循环是植物进行光合作用时二氧化碳固定反应的最初产物为碳三化合物，二氧化碳从大气通过气孔到达叶肉细胞内叶绿体，与具有五个碳原子骨架(C5)的1，5-二磷酸核酮糖(RuDp)反应，到两分子的3-磷酸甘油酸(PGA)的碳三化合物。碳四循环，即在固定二氧化碳时的最初产物为碳四二羧酸。碳四植物光合作用速度高于碳三植物，且没有光呼吸，在CO2浓度低时，碳四植

7、物光合作用比碳三植物高。碳三植物多分布于温带，碳四植物则主要分布于热带、亚热带的干燥地区和盐渍化地区。