提高作物产量的途径

提高作物产量的途径

摘要对如何提高作物生产潜力进行了研究，提出了作物产量的“系统潜力”理念，将提高作物产量潜力的途径归纳为育种手段、栽培措施、优化投入、控制逆境和改善环境等几个方面。

关键词作物；产量；潜力

文献标识码 A

如何提高作物的产量潜力，国内外不少学者已作了长期的研究，得出了许多重要的结论，但有一个共同点，即几乎都是针对改善作物的某一个限制因子做出的，很少有从作物的整个内外环境考虑。根据前人的研究成果，从系统论的角度出发，应努力提高作物产量的“系统潜力”。人口在增加，耕地在减少，农业生态环境也在恶化，农业必须实现可持续发展，进一步研究如何提高作物的产量潜力，其意义不言而喻。

1作物产量潜力

作物产量潜力是指作物在通过人为措施克服某一个或几个限制因子或者所有限制因子后可能达到的最高产量；如作物产量的光合潜力是指作物在通过人为措施最大限度地提高光能利用(光照强度、光照时间和光合效率)条件下可能达到的最高产量；光温潜力是指作物在追求光合生产潜力的同时，通过人为措施最大限度地改善温度条件，可以达到的最高产量，光温水潜力是指作物在同时克服光、温、水3个方面的限制因子时可能达到的最高产量等。

2提高作物产量潜力的途径

提高作物产量和产量潜力的途径较多，改进作物任一方面的代谢机制都可能提高作物的产量，如提高作物水分利用率可在干旱条件下获得较高产量。笔者认为作物的产量潜力可分为2种：一是内在潜力，二是外在潜力。作物产量的内在潜力指通过改变内部遗传基因或遗传机制可能获得的最高产量，外在潜力指克服生长环境中的障碍因子下可能获得的作物最高产量。通过育种手段、基因工程可显著提高作物产量，认为是迄今为止提高作物产量潜力的最主要途径。需要指出的是：通过育种措施提高作物产量潜力不是无限的，如不可能培育籽粒与黄豆粒一样大的油菜品种，这是由整个生态系统的运动机制决定的。根据生态系统原理，作物产量增加遵循“s”曲线规律，因为生态系统内存在一种机制，用来约束系统内各成员的行为，以便维持系统的稳定。如果作物的产量能够无限增加达到很高，势必会影响其他植物的生存，扰乱系统机制，在一定程度上破坏生态系统。作物的低产与优质常常是连锁遗传的，是一对难以调和的矛盾，因为如果某一作物如水稻既高产又优质，就没多少人愿意种植其他粮食作物，这些作物生存机会就会大大减少，而它们的存在对于整个生态系统的稳定是必需的。从消耗能量方面也

可以理解作物低产与优质的“对立统一”。如优质作物大豆，含蛋白质和脂肪较高，合成这些大分子物质需要较多的能量，因而限制了产量的提高，质量在一定程度上是产量的制约因子；反之亦然。由水稻带来的2次“绿色革命”表明，主要作物产量已经分别越过“s”曲线的第一个拐点和最大收益值点，再增加产量越来越困难，并且日益接近“极限”。

提高作物产量的外在潜力包括很多方面，如干旱条件下灌溉、贫瘠时施肥、病虫草害时防治等。美国学者Cynthia AGrant等研究得出：种植制度的多样性和集约化对土壤养分动力学有重要影响，每年从土壤中通过作物带走的养分必须用作物秸秆等补充，以避免地力耗尽，这种做法可提高土壤有机质含量和促进土壤养分循环，这种效果随着时间的推移递增；作物所需营养因子的同步供应是获得高产优质的关键。归纳起来，提高作物产量和产量潜力有如下途径：

2.1育种手段提高作物产量的内在潜力通过育种手段提高作物的产量潜力，长期以来在农业生产上占据决定性地位，为增加粮食产量、解决人类温饱问题做出了重大贡献，如高产、优质育种，抗病虫育种，抗旱、抗寒育种等。随着农业科技的发展，传统的田间系统选育手段逐渐退出在育种领域上的主导地位，被现代基因工程所取代。基因工程的确在作物育种方面发挥了巨大威力，如转基因的抗虫棉，节省了大量农药，节省了生产成本，显著地提高了作物产量。需要指出的是，通过基因工程育出的作物品种，同样存在与环境生物的协同进化问题，特别是抗病虫作物品种，经过一定年代后，新的作物病虫变种产生，原来的作物品种失去抗病能力，如果种植的是某一抗病虫作物品种，很可能会带来毁灭性的作物病虫害，这在历史上曾有发生，作物育种家、农业工作者和农民都应该引起重视。

2.2栽培、耕作措施提高作物当季产量通过栽培、耕作措施提高当季作物产量最具现实意义。如适时早播，争取季节，相应延长作物生育期，从而提高作物产量；推行作物秸秆还田，补充土壤养分；冷浸田实施半旱式栽培；注重土地的用养结合，实行合理轮作，维护长期地力，实现土地的可持续利用。因地制宜实行间作、套作，发挥不同作物间的共生互补效应，提高单位土地面积上的作物总产量，集约利用土地、集约利用季节，这一具有中国特色的农耕方式，对解决我国人多地少的矛盾发挥了不可替代的作用，应继续发扬光大，并努力用现代技术武装传统做法，如开发相应的间套作农业机械等，因为“农业的根本出路在于机械化”，没有农业的机械化就不可能有农业的现代化。

2.3植物生长调节剂的影响作物栽培的目的是获得较多的有经济价值的农产品。一般可把产量的构成因素分解为单位面积成穗数；穗粒数和千粒重。为作物生长创造适宜的环境条件，协调好三者的关系，使作物获得优质高产，无疑是农业科研工作者追求的目标。运用传统农艺措施如不同肥水、中耕、深锄断根等来调节产量构成因素在成产中的贡献份额，均取得了一定的预期效果。化控技术作为传统农艺的突破和补充，为修饰品种、革新栽培技术等提供了新手段，并且已取得了许多初步的进展。研究结果表明，植物生长调节物质不但对小麦的分蘖能力产生影响，而且对小麦的幼穗发育和生育后期功能叶片的生理活性产生明显的作用。生长调节物质有的促进了分蘖的发生，提高了分蘖成穗率，有的对分

蘖有抑制作用，减少了单位面积穗数。有的提高了生育后期功能叶片的自我保护能力和对有机物的合成和转化能力，提高了穗粒数和千粒重，有的则加速了叶片衰老；有的只影响到成产因素中的某一因子，有的对协调成产因素有综合的作用。总的来说，6-BA和PP333作用效果比较理想，能够较好地协调成产因素间的关系。IBA对提高千粒重有显著的作用。

生长调节物质的使用是一个非常复杂的问题，因为外用生长调节物质必然会影响小麦体内某些激素的含量及激素间的平衡，而这种关系的改变必然引起其生理的甚至形态上的效应。由于每种调节物质都有自己作用的特点，如对成穗数、粒数或粒重有独特的、显著的作用，所以生长调节物质的合理组合使用可能是此领域研究的一个发展方向。另外，化控技术离不开传统农业技术的配合，探讨与化控技术相配套的农业技术体系，建立完整的小麦化控工程体系，实现农业优质高产，将是未来高技术农业研究的一个大的趋势。

2.4优化现有资源配置，改进投入，提高作物产量，降低生产成本，提高种植效益在物化投入不变情况下，如何更科学、合理、充分地利用既定的有限资源，提高产出与投入的比值，提高产量，提高作物种植效益，在我国是一个需要充分重视的问题。如我国施在作物上的化肥，当季利用率只有30％左右，而美国等发达国家在60％～70％，比我国高出约1倍，因为他们是采取计算机等手段实行科学、精准配方施肥，而我国主要还是凭经验如作物长势或常规土壤理化性状分析决定施肥，虽然不可能在短时间内实现发达国家那样计算机精准施肥，但随着我国农业科技的不断发展，应逐步提高农业的科学施肥水平。需要特别指出的是，我国在植物营养和土壤肥力方面的研究，在世界上并不算很落后，有的方面甚至还走在前列，但我国广大农村的施肥技术还普遍落后，肥料浪费严重。这方面应加强应用研究和科学施肥推广力度。农业用水方面，一方面我国是世界上13个严重缺水国之一，人均水资源占有量只有世界平均水平的1／4，尤其北方地区缺水相当严重，水成了我国北方农业生产的第一限制因子，另一方面水资源浪费也十分严重，南方地区生产上还是以雨水灌溉、沟灌、渠灌为主，北方科学灌溉水平相对较高，农业生产上以喷灌为主，但水分利用率还是远不如以色列等的渗灌和滴灌，在科学灌溉时间的掌握上还远不够，作物的灌溉水利用率不高。因此，需要建立严格的农水制度来管理庞大的农业用水大户，以减少有限水资源的浪费。除此之外，农用种子、农药、薄膜等的使用也需要进一步科学、合理化，目前，错用农药等事件在农村时有发生，农村科技服务还很欠缺。总之，种子、灌水、肥料、农药、薄膜等投入的化化配置和组合，可在减少投人成本或成本不变的情况下增加产出，提高作物产量，提高种植效益。随着农业科技的不断发展，利用现代技术如计算机系统将各种投入优化组合，综合措施集成配套运用，达到高产高效的目标，是现代农业生产的发展趋势。

2.5控制逆境。改善作物生长内外环境，提高作物产量和产量潜力在作物正常生长环境下增加投入可使作物高产；逆境下克服障碍因子可使作物变低产为高产。如改良低产田土，改善土壤理化性状，改变作物根系生长环境，改进作物的水分和养分代谢状况，促进地下、地上部生长，提高作物产量；病虫草害防治，尽可能地将作物受害损失减小到最低限度，实现作物高产稳产。此外，还有作物冷害、旱灾、水灾、盐害防治等。