作物種植中的“個(gè)體空間”問題研究

1、作物種植中的“個(gè)體空間”問題研究伴隨著人類文明和科技進(jìn)步，加上人類長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)各種作物有了更多更深的了解，逐漸形成了各種作物各自不同的較科學(xué)的栽培技術(shù)和栽培模式。比如近代中國(guó)就有農(nóng)業(yè)八字憲法;:土、肥、水、種、密、保、管、工。其中的密;指的就是作物個(gè)體空間;,雖然各時(shí)代的農(nóng)業(yè)科技工作者都注意到了這個(gè)問題并用種植密度;這個(gè)尺寸來加以考量其個(gè)體空間;,但還沒有把它列為一個(gè)主題元素來應(yīng)對(duì)?；诋?dāng)今世界的自然環(huán)境現(xiàn)狀，作物生長(zhǎng)發(fā)育受到越來越多的逆境因子更強(qiáng)的脅迫，同時(shí)，人們又對(duì)各種作物的產(chǎn)量和品質(zhì)提出了更高的要求，比如我們目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)倡導(dǎo)的3H+2S;的要求 :高產(chǎn)（highyielding）、

2、優(yōu)質(zhì)（highquality）、高效（highefficiency）、安全（safe）、可持續(xù)發(fā)展（sustainable）。綠色農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)、無公害農(nóng)業(yè)的呼聲日益高漲。為滿足或達(dá)到這樣的要求，人們?cè)谧魑锏纳a(chǎn)栽培中必須拿出新的舉措來應(yīng)對(duì)。通過對(duì)目前作物的生產(chǎn)現(xiàn)狀分析比較，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單而重要但又容易被忽略的事實(shí)，那就是作物栽培中的個(gè)體空間;,特別是在稻、麥等糧食作物的生產(chǎn)中體現(xiàn)得最明顯。生產(chǎn)實(shí)踐充分表明 :它的變數(shù)對(duì)作物的性狀（數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀）表達(dá)的影響是系統(tǒng)的、顯著的。所以，在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)重新審視作物的個(gè)體空間;.1 作物個(gè)體空間的概念與內(nèi)涵凡是存在的生物必定有其存在的空間，沒

3、有空間就不存在生物。所以，作物的個(gè)體空間也可稱之為生存空間，不同種類的作物有其不同的個(gè)體空間;需求，而且其需求的范圍有下限而沒有上限，意指作物如要自然而充分地表達(dá)其存在形態(tài)，它的個(gè)體空間必須要達(dá)到某個(gè)值。生物界的各成員以獨(dú)占或共享一定的空間等方式組成了一個(gè)紛繁復(fù)雜的生物世界。作物個(gè)體正常生存空間的大小由其遺傳特質(zhì)和生活習(xí)性來決定。作物的個(gè)體空間是地點(diǎn)固定的空間;,而動(dòng)物個(gè)體空間則是地點(diǎn)變動(dòng)的空間;.國(guó)外學(xué)者 Grinnell 在 1917 年就注意到生物個(gè)體空間的概念，他首先應(yīng)用了生態(tài)位;（niche）一詞來表示對(duì)棲息地再劃分的空間單位，他當(dāng)時(shí)強(qiáng)調(diào)的是生態(tài)位的空間概念.而后，Hutchinso

4、n 稱某特定生物生存和生殖的全部最適條件為該種生物的基礎(chǔ)生態(tài)位，它是一個(gè)假設(shè)的理想生態(tài)位。但是，生物生存實(shí)際遇到的全部條件總不會(huì)像基礎(chǔ)生態(tài)位那么理想，所以被稱為現(xiàn)實(shí)生態(tài)位，它包括了所有限制生物的各種作用力，如競(jìng)爭(zhēng)、捕食和不利氣候等.農(nóng)作物基本上生長(zhǎng)在土壤中，其個(gè)體空間可分為地上和地下空間。地上空間的主體是作物的莖、枝、葉、籽（或果）；而地下空間則多為根，少部分還有果或塊根。對(duì)作物個(gè)體空間的理解習(xí)慣上容易產(chǎn)生誤解的是 :作物的個(gè)體空間僅僅為空空如也;的空間，或者為虛無的體積空間。其實(shí)個(gè)體空間是儲(chǔ)備有豐富物和能的空間，且稱之為物質(zhì)能量庫(kù)，空間越大，其物質(zhì)能量庫(kù)儲(chǔ)存越多。該庫(kù)間儲(chǔ)存為何物呢？現(xiàn)在大家

5、都知道，地上空間里有陽(yáng)光、雨水（水氣）、空氣（二氧化碳、氧氣等氣體），地下空間里有水、空氣、礦質(zhì)成分以及綜合的墑值;.我們?cè)陂L(zhǎng)期的作物生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)作物個(gè)體的地表面積的大小有了深刻的認(rèn)識(shí)，基本上也體現(xiàn)了對(duì)作物個(gè)體空間的關(guān)注，但還沒有從根本上認(rèn)識(shí)到個(gè)體空間對(duì)作物個(gè)體系統(tǒng)的、顯著的影響，更重要的是因個(gè)體空間的不足而衍生的群體小環(huán)境溫濕狀況的變化對(duì)作物造成的不利影響。有的研究者這樣認(rèn)為 :一個(gè)種的分布和一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力都取決于個(gè)體的成功或失敗.可以斷言，如把作物（特別是在稻、麥等糧食作物）個(gè)體空間在生產(chǎn)栽培中處理得好，就可以完善解決許多糧食生產(chǎn)中迫在眉睫的質(zhì)和量的問題 ;反之，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)

6、展受到很大的挑戰(zhàn)和威脅，人們將為此付出更大的代價(jià)。2 個(gè)體空間對(duì)作物的影響2.1 對(duì)作物生長(zhǎng)、發(fā)育、品質(zhì)的影響前文已述及生物個(gè)體空間的存在內(nèi)涵，而作物生長(zhǎng)、發(fā)育的機(jī)制就是依據(jù)作物自身的遺傳構(gòu)造特質(zhì)，不斷地吸附其個(gè)體空間里組成自身的物質(zhì)元素,再通過各種生化作用轉(zhuǎn)化作物體的不同的生物質(zhì)，使得作物經(jīng)歷一系列的形態(tài)及生物質(zhì)組成的變化。簡(jiǎn)而言之，物源;決定庫(kù)存;的狀態(tài)。所以，作物個(gè)體空間就是一個(gè)營(yíng)養(yǎng)組分;的源頭，作物個(gè)體空間的大小、好壞，直接關(guān)系到作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況 ;如個(gè)體空間好，空間里除了有作物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)口的組成元素外，而且數(shù)量也很充裕 ;同時(shí)空間里應(yīng)不含有或少含有對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育有破壞性的成分，那么作

7、物營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)健康壯大，其籽粒則飽滿美觀可口。反之，植株弱小，籽粒不飽滿，瘦癟粒多，口感不佳。個(gè)體空間對(duì)作物某些性狀的影響范圍可以達(dá)到從零到某個(gè)值限，如水稻的分蘗力，個(gè)體空間太小時(shí)，母本就沒有一個(gè)分蘗 ;而個(gè)體空間較大時(shí)，母本則有多達(dá)幾十個(gè)甚至上百個(gè)分蘗。因此，個(gè)體空間不但對(duì)作物產(chǎn)量有決定性的影響，而且對(duì)其食味品質(zhì)同樣有很大的影響。中國(guó)水稻生產(chǎn)中一些地方推行的寬窄行栽培、強(qiáng)化栽培正是基于強(qiáng)化個(gè)體空間這一元素而采用的模式。2.2 對(duì)作物遺傳變異的影響長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，作物的高密度種植，使作物個(gè)體生長(zhǎng)缺乏足夠的生命表達(dá)空間，其性狀表達(dá)受抑制，再加上一些其它逆境因素，外界環(huán)境的脅迫，作物的遺傳組

8、成更容易發(fā)生突變，遺傳穩(wěn)定期壽命變短，變異系數(shù)加大。達(dá)爾文這樣表達(dá)過對(duì)生物變異的看法 :生物在若干世代中遭到任何變化時(shí)，不論是處于什么樣生活條件下，都有變異的傾向 ;在大多數(shù)場(chǎng)合中，變異的種類取決于生物的性質(zhì)或體質(zhì)遠(yuǎn)比取決于變化了的生活條件的性質(zhì)在程度上要大得多.而人類采用的作物個(gè)體或群體空間同時(shí)涉及到生物的性質(zhì)或體質(zhì)和變化了的生活條件，這種情況下，生物受到的各種生境因素的脅迫，其變異系數(shù)自然要加大。對(duì)于這種現(xiàn)象，我們?cè)谏磉叺纳钪锌梢钥吹玫?，拿人類家養(yǎng)的動(dòng)物和種植的作物與自然界野生的動(dòng)植物相比，肯定會(huì)發(fā)現(xiàn)前者的物種變異更頻繁，品種更多 ;而后者則相對(duì)而言保守一些，物種穩(wěn)定時(shí)間更長(zhǎng)，變異系數(shù)低

9、一些。主要原因是雙方受到的各種環(huán)境因素脅迫程度不一樣，前者個(gè)體空間小，受的脅迫大，且其個(gè)體體質(zhì)差，而后者活動(dòng)空間大，受到的脅迫小，且其體質(zhì)更好。2.3 作物抗逆性的表現(xiàn)前文中已述及到作物個(gè)體空間的優(yōu)劣直接關(guān)系到作物生存狀態(tài)的好壞?？梢钥隙?，在正常條件下，個(gè)體空間的大小與作物的生物產(chǎn)量成正比。所以，充分優(yōu)質(zhì)的個(gè)體空間能提高作物的抗病、蟲害能力。當(dāng)個(gè)體空間充分時(shí)，生物機(jī)體強(qiáng)旺，生物產(chǎn)量大，莖稈粗壯，葉片繁茂。如水稻在遭遇稻縱卷葉螟、稻飛虱等為害時(shí)，作物完全有資本;經(jīng)受輕量級(jí)的蟲害損失，而且，作物的蟲害引起的生物補(bǔ)償效應(yīng);也更有保證，因?yàn)橄x害后的作物所保存有的生物產(chǎn)量還有實(shí)力，補(bǔ)償生產(chǎn)力強(qiáng)，恢復(fù)健康

10、的時(shí)間更快。在遭受不嚴(yán)重的病害時(shí)，作物的抗擊能力也一樣較強(qiáng)。反之，作物個(gè)體空間較差或很緊張時(shí)，那么，生物體生物產(chǎn)量很弱勢(shì)，遭受病、蟲害時(shí)，容易導(dǎo)致生物死亡或絕收。如果高密度地種植作物，作物個(gè)體空間太小，通風(fēng)透光條件差，作物的生長(zhǎng)環(huán)境濕度大，自然就會(huì)為病原微生物提供了一個(gè)生長(zhǎng)、發(fā)育環(huán)境；反之，生物個(gè)體空間優(yōu)良，通風(fēng)透光，病菌就缺乏滋生繁衍的生境。因此，優(yōu)良的生物生存空間，通風(fēng)透光，可以遏制病菌滋生繁衍，避免或減輕病害如水稻的紋枯病、稻瘟病、細(xì)條斑病等的發(fā)生。2.4 對(duì)可持續(xù)發(fā)展性的影響作物的生產(chǎn)栽培是否具備可持續(xù)發(fā)展前景，決定于兩個(gè)重要因素 :適應(yīng)環(huán)境和人為取舍。一方面，作物的可持續(xù)生存和發(fā)展態(tài)

11、勢(shì)很大程度上取決于它的遺傳組成結(jié)構(gòu)，達(dá)爾文著名的生物生存理論簡(jiǎn)明地說出了其法則 : 物競(jìng)天擇，適者生存。自然界中任何生物或作物都有其特定的遺傳特質(zhì)，根椐生物學(xué)的組成法則 :DNA-RNA- 蛋白質(zhì)，每一作物自然有其相應(yīng)的性狀表現(xiàn)，若它的表現(xiàn)能適應(yīng)自然環(huán)境且生長(zhǎng)狀況好，那么該作物就是可持續(xù)生存和發(fā)展的。另一方面，一種作物的可持續(xù)生存和發(fā)展，還取決于人為的取舍，即人類社會(huì)形成的市場(chǎng)對(duì)它的取舍。這種取舍分兩種：第一，針對(duì)該作物遺傳品質(zhì)；第二，針對(duì)該作物商品品質(zhì)。對(duì)于前者，人類的選擇比較明確，淘汰一種作物顯得容易；而對(duì)于后者，取舍可不是那么明確，商品品質(zhì)是一個(gè)可人為改變的數(shù)量性狀。生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)已表明

12、:充裕的作物個(gè)體生產(chǎn)栽培空間是作物收獲商品優(yōu)質(zhì)重要前提，不但其外觀好看，其內(nèi)在品質(zhì)也優(yōu)質(zhì)，如水稻、小麥的籽粒熟色好，飽滿，千粒重大，其口味更純正，在水果或蔬菜上體現(xiàn)得更充分、顯著。展望未來的作物生產(chǎn)，若單獨(dú)注重品種的選育而沒有匹配相應(yīng)的栽培技術(shù)和模式，難以取得理想的效果。所以，作物生產(chǎn)要得到長(zhǎng)期健康的發(fā)展，使它同時(shí)獲得生態(tài)和市場(chǎng)的支持，必須善待作物個(gè)體的個(gè)體空間。中國(guó)目前水稻生產(chǎn)實(shí)踐中一直使用的寬窄行栽培模式、拋秧栽培模式，近幾年來還推介使用國(guó)外馬達(dá)加斯加采用的強(qiáng)化栽培模式，這三種模式目的就是大作物的生長(zhǎng)個(gè)體空間，從而達(dá)到高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。寬窄行栽培模式一要擴(kuò)般采用這樣的規(guī)格為 :寬行距為 :33

13、 35 cm,窄行距為本 16.5 22 cm,株距為 16.5 cm ;拋秧栽培的實(shí)際規(guī)格為 :（23 26）cm×（23 26）cm ;強(qiáng)化栽培模式的規(guī)格有幾種 :30 cm×30 cm、40 cm×40 cm、50 cm×50 cm,而中國(guó)稻區(qū)傳統(tǒng)上用的規(guī)格為 19.8 cm×16.5 cm、19.8 cm×13.2 cm, 通過比較 , 現(xiàn)代的三種模式單株作物的個(gè)體空間要比傳統(tǒng)的擴(kuò)大 20% 50%,達(dá)到極顯著水平，從根本上認(rèn)識(shí)到個(gè)體空間對(duì)作物生產(chǎn)栽培的重要性。3 未來糧食作物栽培模式展望和討論可以肯定，中國(guó)未來的

14、糧食生產(chǎn)的形勢(shì)面臨很多挑戰(zhàn)和考驗(yàn)，產(chǎn)品的品質(zhì)和安全就是重要的兩個(gè)問題。為此，生產(chǎn)者必須在作物栽培上有所改良和創(chuàng)新。筆者在此對(duì)作物新品種的栽培推廣中提出這樣栽培模式 :針對(duì)作物品種遺傳多樣性，各品種長(zhǎng)勢(shì)、長(zhǎng)相、株葉型不一樣，對(duì)個(gè)體空間的要求不一樣，而且相差懸殊。所以，在把 1 個(gè)品種推廣之前，圍繞個(gè)體空間;對(duì)品種的栽培模式和栽植密度確定一種最優(yōu)化栽培方式。選取標(biāo)準(zhǔn)是這樣 :在目前作物生產(chǎn)中可接受的栽植密度范圍內(nèi)選取 3 4 種規(guī)格大田單株種植（包括寬窄行栽培），同時(shí)，還要對(duì)其采用100% 個(gè)體空間式;（單株生長(zhǎng)的根系和莖、葉基本不受其它同類單株的影響）的單株群體栽培。而后，非 100% 個(gè)體空間栽培的進(jìn)行單株和群體相同面積的測(cè)產(chǎn)，采用 100% 個(gè)體空間栽培的也進(jìn)行單株測(cè)產(chǎn)和群體相同面積的測(cè)產(chǎn)。然后選取群體測(cè)產(chǎn)結(jié)果較好且單株測(cè)產(chǎn)又較接近 100% 個(gè)體空間栽培的為推廣品種的栽培模式，不妨稱之為數(shù)量和質(zhì)量的雙贏栽培模式;.對(duì)這種模式選擇的理念我們可以形象地喻之為民強(qiáng)國(guó)富;,民;指作物個(gè)體，國(guó)