作物产量的形成,主要通过绿色植物叶片的光合作用。据分析,农作物全部干重的增长,95%一9 5%直接来自绿叶的光合作用,只有5%~10%来自根系吸收的无机勺质(水和盐类)。据估计 ,地球上每年通过光合作用固定的CO:约7xlo”吨,折合成有机物则为5x101‘吨。通 过光合作用植物直接为人类提供大量的粮、棉、油、茶、果、蔬、药、麻及木材等粮食、日用品和 工业原料。由此可见,光合作用是农作物丰产的一个中心问题。光合作用的强弱不仅反映出作物本 身的生长发育水平,而且直接关系到农产品的产量与品质。但是,生长在自然界的农作物,由于所 处的生态条件不同,栽培管理措施不一,反映在产量上的差异十分悬殊。例如,高产水稻已接近1 0。。kg/亩,高产小麦已达80okg/亩,低产田却只有20。一3ookg/亩。据分析,其根本原因在于,是否有效利用光能的问题。一、光能利用率的概念 光能利用率(effieieney fo:solar energy ut,11:at;on)是指一定面积上的植物光合作用积累有机物质所含能量与照射在同一面积上日光能量之比率,可用下式计算。光能利用率(%)-单位面积作物总干物质折算的热能 同面积入射的太阳总辐射能义100 在太阳辐射中,波长为400一7。。nm的可见光约占有43%,这部分称为光合有效辐射光(P AR)。在光能利用率计算时,一般以PAR这部分光为基础。如果按总辐射计算,光能利用率则 大约减少一半左右。但是,对作物来说,就是PAR这部分光也不能全部波利用。j孟常,只有被 叶绿体内尤合包素所吸收的光能,才能在光合过程中将其转化为化学能。因此,即使是一个非常茂 盛的作物群体,也不能将照射在它上面的太阳光全部吸收。这是因为,太阳辐射到作物表面后,有 的被反射,有的被透过,一部分被吸收。叶片吸收的部分的光能,又大量用于蒸腾和辐射所损失, 可见光合作用仅利用了照射到单位土地面积上总辐射能的。.5一1%,辐射能的散失和利用情况为图3一39所示。溅0%今产一气甘红约太阳辐射能(100%)反射5%透过2.5% 「蒸腾损失约40%吸收42·5%长辐射损失1.5一2% {光合作用。.5一1%%︸﹄d2.O山反射15%透过12.5%吸收22.5%蒸腾损失辐射 损失由于生态环境不适和栽培管理不善,实际上低产田的光能利用率只有0.1一0.2%。条件 好的高产田也不过3%左右。根据光合作用量子需要量推算。光能利用率可达10%左右,除去呼 吸消耗约占有三分之一外,实际保留在作物体内的有机物质,占总辐射能量的6%左右。现在世界 上一些地区的作物光能利用率已达3.8%(甘蔗)和3.4%(玉米),甚至高达4.2%(紫 狼尾草)。说明进一步提高光能利用率是可能的。如果通过育种和栽培措施,将光能利用率提高到5%水平,作物产量就可翻番。因此,如何提高农作物的光能利用率,正是农业工作者面临的一项艰巨任务。二、田间作物光能利用率低下的原因 当前,田间作物光能利用率不高的原因,主要有下列几个方面: 1.漏光损失作物生长初期叶面积小,种植过稀.或单位面积上苗数不足,叶面积指数过小,致使部 分日光漏射到地面上损失掉。生产水平较低的大田.一生不封行,直到后期漏光仍很多。在一般稀 植缺肥的稻麦普通大田.平均漏光达50%以上.这是光能利用率低而产量不高的根本原因,有人认为,从生理角度考虑.地球上只要有一寸土地未被绿色植物覆盖,都是人类的损失。2.光饱和浪费已知稻麦的光饱和点约为全日照的l/3一l/2.再提高光强光合强度不能再提高 ,从而形成浪费.虽然群体的光饱和点较高.甚至在全日下仍未饱和.但上部叶层仍因光饱和而有 浪费.可能达吸收量的50%左右。光能利用率随光强的增加而下降,当光强达到全日照时(夏天中午可达10万LX),利用率已很低。3.反射和透射的损失反射和透射损失的大小与田间作物株型及叶片厚薄关系密切。在合理密植、株 型紧凑、叶片较直立的情况下,反射光的损失较小,较薄的叶片透射光较多,一般约透过太阳辐射的10一20%.极薄叶片可达40%以上‘4.环境条件不适凡影响光合速率的外界环境条件直接或间接影响光能利用。例如:温度过低或过高 ,水分过多或不足,施肥量或缺乏.CO:浓度太低.以及有害气体污染或病虫为害等,都可使光能利用率大大降低。作物和抗逆能力对光能利用率也有很大影响。.由此可见,光能利用率低的原因是多方面的.即使作物具备高产的内因,但缺乏向高产转化的外部条 件,要获得高产仍然是不可能的。要解决载培作物光能利用率低,产量不高这一矛盾,要变低产为 高产,使农业更上新台阶.就必须进一步深入了解影响作物产量形成的各种因素及其相互关系,进 而找出改善光合性能,提高作物产量的措施。作物产量与光合作用的相关分析——作物产量与光能利用率的关系@赵春华$农安县农业技术推广中心
@马光泉$抚松县农业技术推广总站
@刘美良$抚松县农业技术推广总站
@冷贵君$农安县农业技术推广中心<正> 作物产量的形成,主要通过绿色植物叶片的光合作用。据分析,农作物全部干重的增长,95%～9 5%直接来自绿叶的光合作用,只有5%～10%来自根系吸收的无饥物质(水和盐类)。据估计 ,地球上每年通过光合作用固定的CO_2约7×10~(11)吨,折合成有机物则为5×10~(11)吨。通过光合作用植物直接为人类提供大量的粮、棉、油、茶、果、蔬、药、麻及<1>潘瑞等:植物生理学(上册).人民教育出版社.1979年.117～122页
<2> 高煜珠等:植物生理学.农业出版社.1986年.60～63页
<3> 白宝璋等:植物生理学,中国科学技术出版.1995年.92～94页⒂汀⒉琛⒐⑹摺⒁⒙榧癧1> 潘瑞等:植物生理学(上册).人民教育出版社.1979年.117～122页
<2> 高煜珠等:植物生理学.农业出版社.1986年.60～63页
<3> 白宝璋等:植物生理学,中国科学技术出版.1995年.92～94页
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