農(nóng)作物生產(chǎn)技術(shù)：作物栽培學(xué)總論4

1作物栽培學(xué)總論

第五章作物的產(chǎn)量、品質(zhì)和生產(chǎn)潛力2各種作物的產(chǎn)量和品質(zhì)形成過程各有特點，將在有關(guān)作物中詳細(xì)敘述。本節(jié)只簡要介紹與產(chǎn)量和品質(zhì)形成有關(guān)的概念。第五章

作物的產(chǎn)量、品質(zhì)和生產(chǎn)潛力3第一節(jié)作物的產(chǎn)量和產(chǎn)量形成第二節(jié)作物產(chǎn)量構(gòu)成因素第三節(jié)作物產(chǎn)量的源庫關(guān)系第四節(jié)作物的群體和群體結(jié)構(gòu)第五節(jié)作物的產(chǎn)量潛力與增產(chǎn)途徑第五章

作物的產(chǎn)量、品質(zhì)和生產(chǎn)潛力4第一節(jié)作物的產(chǎn)量和產(chǎn)量形成一、作物的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量二、作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)5一、作物的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量作物栽培的目的是獲得較多的有經(jīng)濟(jì)價值的農(nóng)產(chǎn)品。因此，為了區(qū)分光合產(chǎn)物是否有經(jīng)濟(jì)價值，常把作物的產(chǎn)量分為生物（學(xué)）產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。作物形成的干物質(zhì)的總重量，叫做生物產(chǎn)量或生物學(xué)產(chǎn)量（biologicalyield）。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（economicyield）是指栽培目的所需要的有經(jīng)濟(jì)價值的主產(chǎn)品的數(shù)量。6一、作物的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量由于栽培目的不同，不同作物主產(chǎn)品的器官也不相同，即經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量也不相同。禾谷類和油料作物是籽粒；薯類作物是塊根或塊莖；棉花是種皮纖維；黃、紅麻是莖稈韌皮纖維；甘蔗為莖；煙草和茶是葉；綠肥是全部莖葉。同一作物栽培目的不同時，產(chǎn)量概念也隨之變化。如：纖維用亞麻產(chǎn)量是麻皮，油用亞麻的產(chǎn)量是種子。粒用玉米產(chǎn)量是籽粒，飼用時產(chǎn)量指地上部全部。7二、作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)在一定的生物產(chǎn)量中，究竟能取得多高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，就要看生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的效率。作物的生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的效率就叫做經(jīng)濟(jì)系數(shù)，也就是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的比值。即：經(jīng)濟(jì)系數(shù)=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生物產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)系數(shù)是前蘇聯(lián)作物學(xué)學(xué)者尼奇波羅維奇（A.A.Nichiporovich）提出的。在西方國家，同樣含義的概念叫做收獲指數(shù)（HarvestIndex），是由Donald提出的。8二、作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)經(jīng)濟(jì)系數(shù)只表明光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運到產(chǎn)品器官中去的能力，而不表明經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的高低。在正常情況下，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的高低與生物產(chǎn)量成正比，要提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，只有在提高生物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)，才能達(dá)到目的。9經(jīng)過數(shù)千年的選擇和培育，作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平。例如：禾谷類作物中的水稻和小麥為0.35~0.5，玉米為0.3~0.4；薯類作物為0.7~0.85,甜菜為0.6;油菜為0.28,大豆0.25~0.35;棉花籽棉為0.35~0.4,皮棉為.13~0.16;煙草為0.6~0.7,葉菜類和牧草可接近1。二、作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)10由這些例證可見，不同作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)差異很大，這與人們所需要的器官及其化學(xué)成分有關(guān)。一般說，凡以營養(yǎng)器官為主產(chǎn)品的作物，形成主產(chǎn)品的過程比較簡單，經(jīng)濟(jì)系數(shù)較高。以生殖器官為主產(chǎn)品的作物，其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的形成要經(jīng)過生殖器官的分化發(fā)育直到結(jié)實成熟，同化產(chǎn)物要經(jīng)過復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程，因而經(jīng)濟(jì)系數(shù)較低。二、作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)11主產(chǎn)品的化學(xué)成分不同，經(jīng)濟(jì)系數(shù)也不一樣。產(chǎn)品以碳水化合物為主的，在形成過程中需要的能量較少，因此經(jīng)濟(jì)系數(shù)較高；而含蛋白質(zhì)和脂肪較多的產(chǎn)品，在形成過程中需要的能量較多，因此經(jīng)濟(jì)系數(shù)較低。因此，大豆、花生和油菜籽的經(jīng)濟(jì)系數(shù)都較禾谷類作物的低，但它們的單位重量產(chǎn)量所含有的能量卻較多。二、作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)12第二節(jié)作物產(chǎn)量構(gòu)成因素影響作物產(chǎn)量的直接函數(shù)，叫做作物產(chǎn)量構(gòu)成因素（CropYieldComponent

）。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作物產(chǎn)量，是按單位土地面積上有經(jīng)濟(jì)價值的產(chǎn)品數(shù)量來計算的。把單位土地面積上的作物產(chǎn)量分解為幾個構(gòu)成因素的方法，是Engledow（1923）提出的，至今在作物學(xué)研究中仍盛行不衰。作物種類不同，其產(chǎn)量構(gòu)成因素也不同（表）。13各類作物的產(chǎn)量構(gòu)成因素注：在我國，粒重常用千粒重、百粒重等表示。14各個產(chǎn)量構(gòu)成因素的數(shù)值越大，產(chǎn)量也就越高。但是，在生產(chǎn)上各產(chǎn)量構(gòu)成因素很難同步增長。它們之間有一定的相互制約關(guān)系。例如：增加禾谷類作物的穗數(shù)，單穗粒數(shù)或粒重就有降低的趨勢。第二節(jié)作物產(chǎn)量構(gòu)成因素15但是，不同作物在特定地區(qū)和特定栽培條件下，有其獲得高產(chǎn)的產(chǎn)量構(gòu)成因素的最佳組合。這就說明，了解作物產(chǎn)量構(gòu)成因素的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律和物質(zhì)分配與積累關(guān)系的協(xié)調(diào)關(guān)系，采用適宜的技術(shù)以獲得高產(chǎn)是可能的。第二節(jié)作物產(chǎn)量構(gòu)成因素16第三節(jié)作物產(chǎn)量的源庫關(guān)系作物產(chǎn)量的形成首先要有制造光合產(chǎn)物的器官——葉其次要有產(chǎn)量容器——種子、果實或塊根、塊莖等因此，就作物體中某物質(zhì)的供求關(guān)系看，可以分為供給的“源”（source）、負(fù)責(zé)貯存的“庫”（sink）和進(jìn)行運轉(zhuǎn)的“流”（transpotation）。17第三節(jié)作物產(chǎn)量的源庫關(guān)系不同生育階段這三類器官的種類可以有所轉(zhuǎn)換。但強源大庫通暢流是高產(chǎn)所必需的。源、庫、流之間的平衡對取得高產(chǎn)也是十分重要的。18第四節(jié)作物的群體和群體結(jié)構(gòu)一、作物群體二、作物的群體結(jié)構(gòu)三、作物的合理群體結(jié)構(gòu)（三）作物的合理群體結(jié)構(gòu)19一、作物群體作物生產(chǎn)的目的在于大面積豐收。因此，在生產(chǎn)上最有實際意義的不是作物的單株（plant，即個體），而是單位土地面積上所有單株的總和即群體（crop，community，population）。作物群體是指密集于同一田塊上的相互作用相互影響的作物個體群。20一、作物群體個體是群體的組成單位，群體是許多個體組成的整體。一種作物組成的群體是單作群體，兩種或兩種以上作物組成的群體是復(fù)合群體，如間、套作的情況。群體有不同于個體的性能和發(fā)展變化規(guī)律。21二、作物的群體結(jié)構(gòu)作物的群體結(jié)構(gòu)（canopyarchitecture，architectureofcommunity），是指組成群體的各個單株以及總?cè)~面積、總莖數(shù)、總根重等在平面和空間的分布和排列的動態(tài)情況。22二、作物的群體結(jié)構(gòu)作物的群體結(jié)構(gòu)可分為三個層次：光合層（葉、穗層），包括所有綠色葉片及穗和莖的一部分。主要功能是光合作用和蒸騰作用。支架層（莖層），在光合層之下。主要功能是支持光合層，并行使地上與地下部之間的運輸傳導(dǎo)功能。吸收層（根層），在地面以下。主要功能是吸收，也進(jìn)行部分合成和代謝。一般來說，群體結(jié)構(gòu)主要指光合層的葉面積、孔隙的數(shù)量、比例和配置形式。23三、作物的合理群體結(jié)構(gòu)作物的合理群體結(jié)構(gòu)，指群體內(nèi)植株地上部的各個器官（尤其是葉片）的數(shù)量及空間配置有利于光在群體中的“均勻”、“合理”分布。所謂“均勻”是指，上部葉片不超過光飽和點，下部葉片不超過光補償點；所謂“合理”是指，光集中于正在行使光合功能的主要葉片。24第五節(jié)作物的產(chǎn)量潛力和增產(chǎn)途徑一、輻射資源與作物產(chǎn)量潛力二、提高產(chǎn)量潛力的途徑25一、輻射資源與作物產(chǎn)量潛力作物產(chǎn)量潛力是人們關(guān)心的問題。作物產(chǎn)量來源的構(gòu)成公式：經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量＝[（光合面積×光合能力×光合時間）－呼吸消耗]×經(jīng)濟(jì)系數(shù)式中()中的3個參數(shù)是影響光合總量的3個方面，減去呼吸消耗就是生物產(chǎn)量。經(jīng)濟(jì)系數(shù)表示光合產(chǎn)物的分配情況。也就是說，光合面積大，能力高，時間長，消耗少，光合產(chǎn)物分配合理，產(chǎn)量就高。26一、輻射資源與作物產(chǎn)量潛力可見，生物產(chǎn)量主要來自光合作用。要提高產(chǎn)量，就要考慮太陽輻射資源及其中可為光合作用利用的能量有多少。其次要考慮作物對光能的截獲能力和利用效率。27地球上全年輻射能的分布，通常是由低緯度到高緯度逐漸減少。赤道地區(qū)全年輻射分布較均勻，但也受天氣影響有很大變化，高緯度則變化更大。一、輻射資源與作物產(chǎn)量潛力28我國各地年總輻射量變化于85~200千卡/cm2之間。一般說西北部高于東南部，高原多于平原。華北平原一般在120~140千卡/cm2之間。這種差異，主要是由日照時數(shù)和日照百分率的高低決定的。一、輻射資源與作物產(chǎn)量潛力29輻射能分布與作物生育有密切關(guān)系。由于各種作物在不同地區(qū)的生育期有限，并受溫度、降水等因素的影響，所以各種作物只能利用其生育期中的一部分輻射資源。例如，北京水稻生育期內(nèi)的輻射資源為63千卡/cm2

，若產(chǎn)量為6000kg/hm2稻谷，光能利用率為0.81%；銀川春小麥生育期中的輻射能為54.7，產(chǎn)量為6577.5kg/hm2時，光能利用率為1.72%；一、輻射資源與作物產(chǎn)量潛力30作物并不能利用投射到地面的全部輻射能。只能利用可見光部分，約占太陽總輻射能的45%~50%；投射到葉層被反射、漏射等損失約占30%；葉層吸收后轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的轉(zhuǎn)換率為20%；呼吸消耗30%；形成1g干物質(zhì)需4000~4250卡能量。一、輻射資源與作物產(chǎn)量潛力31就目前看，各地區(qū)的實際產(chǎn)量與潛在生產(chǎn)力的差距還比較大，而高產(chǎn)地區(qū)與現(xiàn)實生產(chǎn)力已比較接近。一、輻射資源與作物產(chǎn)量潛力32迄今為止，我國見諸報道的糧食作物最高產(chǎn)量為：湖南666.7m2水稻，13372.5kg/hm2

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