为什么农作物高产（看看作物高产的主要因素吧）

作物想高产，到底哪些因素决定的呢？下面看看， 我国作物高产理论发展历程包括7大理论：产量构成理论、干物质生产理论、源库理论、养分资源管理理论、杂种优势理论、阶段发育理论、因子综合律。

1.作物产量构成理论：

1 9 2 3 年英国育种学家Engledow在其《关于禾谷类产量的研究》论文中首次将作物的产量分解为产量构成三因素，即产量= 穗数X 单穗粒数x 单粒重量。由于该法直接涉及收获产量的几个组成性状，便于直观准确地了解产量结构因子的生长发育过程和分析产量结果，且易于观测，受到了作物栽培者的重视，使其不断的发展和完善，至今仍是作物产量研究中常用的基本方法。其主要研究内容包括了四个方面： ①三因素的动态形成过程； ②三因素间的相互关系及最佳配置；③环境条件和人工措施对三因素的影响； ④三因素的潜力分析和形成机理。至今这四个方面的内容还在不断深人地被研究。产量三因素间常呈负相关，协调矛盾，乘积最大，一般经历了三个发展阶段：①增穗增产到增穗增粒增产；②依靠主穗到依靠分蘖；③促大穗提粒重到数量质量并重。

2.作物光合性能理论：

这一理论的发展是长期以来由多种概念结合与深化而成。1917年人们开始探讨用生长分析法来研究光合作用。首先， 生长分析法的创始人Blackman（1919）提出了作物干物质的增长恰似银行存款的“复利法则”， 同期Gregory根据这种看法，导入了净同化物（NAR）这一概念。此后Watson（1947，1958）提出了叶面积指数（LAI）的概念，并用巧妙的实验方法研究了LAI与N A R及干物质增长量的关系。而将光合作用与作物产量相紧密结合起来的是Nichiporovich，他于1954年提出了生物学产量和经济产量的概念，并将两者表示为：经济产量=k X生物学产量，其中k 为系数，用它表示由生物学产量形成经济产量过程中的效率， 其与Donald （1962）所推论的收获指数具有相同的意义。在这些研究基础上，我国学者于1966年概括了光合性能五因素及与经济产量的关系，将其表示为： 经济产量=（光合面积x 光合能力x 光合时间一消耗）x 经济系数。至此光合性能理论已基本形成，并在以后指导栽培实践方面日益受到广泛的重视。研究重点包括了三个方面：① 确定适宜叶面积大小及出现时间；② 产量因素与适宜叶面积关系；③群体叶面积功能持续期及效率。

3.源库流理论

1928年，Mason和Maskell通过碳水化合物在棉株内分配方式的研究，提出了作物产量库源理论（source-sink theory）来描述作物的产量形成。但大量的关于作物源库对籽粒产量作用的研究成果是自60年代以后在植物生理学就物质运输机理研究的基础上不断地涌现出来的。但是研究的结果却不尽相同，有的认为源是限制产量的主要因子，有的认为库是限制产量的主要因子，而有的认为流才是限制产量的主要因子，但是到目前为止对源、库、流到底那个是主要的产量限制因子还不清楚。在玉米一生中起主要源作用的叶片是玉米光合产物的主要输出部位，在产量形成过程中起着举足轻重的作用。光合源在籽粒形成过程中具有十分重要的意义，“库”性能的发挥高度依赖于“源”的强度。库是储存光合产物的部位"是产量形成的最主要因素。它在籽粒产量形成中的主要作用表现在以下几个方面：①库决定干物质的分配；②库影响干物质的生产；③库控制灌浆速度。流是把光合作用产生的碳水化合物运送到消耗和储藏部位的过程。它包括韧皮部的装载、筛管中的运输、和库细胞中的卸出。现今在源，库，流理论上出现了三种观点：源限制观点，库限制观点和流限制观点。持源限制观点的认为，源是籽粒发育的物质基础，源的不足限制产量的主要因子，要作物高产就必须提高适当的光合源；而持库观点的认为，库是产量的直接构成者，并且产量库容对源的生产具有反馈作用；而持流观点的认为当运输光合产物的维管束达到饱和时或者不发达时，则可以限制光合产物的运输。源是库形成和充实的物质基础，库是源发展的最终结果，而流则是库与源关系的纽带，三者缺一不可，任何一个受到限制都将成为高产的障碍。玉米产量最终能否得以发挥，取决于源、库、流三者的相互调节程度。

4.养分资源管理理论

我国农业生产的历史悠久，在施用 肥料促进促进植物生长方面积累了非常丰富的经验，但对植物营养科学理论的探索，最早是从西欧开始的。尼古拉斯（Nicholas，1401-1446）是第一个从事植物学营养研究的人，他认为植物从 土壤中吸收养分与吸收水分的某些过程有关，200年后，海尔蒙特（Van Helmont，1577-1644）于1640年在布鲁塞尔进行了著名的柳条试验，得出柳树的增重来自水而不是来自大气和土壤的结论。虽然这个结论是错误的，但他成功的把科学的试验方法引入了植物营养的领域。19世纪初期，德国学者泰伊尔（Von Thaer，1752-1828）提出 腐殖质营养学说.他认为，土壤肥力取决于腐殖质的含量，腐殖质是土壤中唯一的植物 营养物质；而矿物质只是起间接作用。李比希（Justus von Liebig，1803-1873）提出了 植物矿质营养学说，养分 归还学说和 最小养分律。植物矿质营养学说指出：植物的原始 养分只能是矿物质。否定了当时非常流行的 腐殖质营养学说.植物矿质营养学说也是植物营养学新旧时代分界线和转折点。养分归还学说提出：植物以不同的方式从 土壤中吸取 矿质养分，使土壤中的养分逐渐减少，连续种植会使土壤贫瘠，甚至寸草不生；为了维持养分平衡，就必须把从土壤中带走的矿质养分和氮素以施肥的方式归还给土壤。最小养分律理论：作物的产量受 土壤中相对含量小的养分所控制，作物产量的高低则随最小养分补充量的多少而变化；最小养分律还指出了作物的产量与养分供应上的矛盾，表明施肥应有针对性。后人在上述学说的基础上不断探索，“报酬递减律”、“米氏学说”和“因子综合作用律”等原理的形成进一步丰富和发展了施肥科学理论。

养分资源综合管理（IPNM或INM）是由联合国粮农组织（FAO）、国际水稻所（IRRI）和一些西方国家于20世纪90年代提出的，它的目标是综合施用各种植物养分，使产量的维持或增长建立在养分资源高效利用与环境友好，同时又没有牺牲后代土壤生产力的基础上。张福锁等将养分资源综合管理概括为：养分资源综合管理是从农业生态系统论的观点出发，协调农业生态系统中养分投入与产出平衡、调节养分循环与利用强度，实现养分资源高效利用，使生产、生态、环境和经济得到协调发展 。养分资源综合管理是传统的施肥理念在概念、内涵和目标等方面的拓展。在概念上，其核心特征是“养分资源”和“综合管理”；在内涵上它不仅强调肥料的重要性，也注重各种养分资源的综合利用，在调控理念上由传统施肥的肥料均衡施用向农田生态系统养分循环的动态管理转变；在目标上，养分资源综合管理的目标是协调高产、资源高效和环境保护，而不是单纯的追求高产。养分资源综合管理既是养分管理的理论，也是养分管理的技术。

我国从1995年提出养分资源的概念至今，其理论与技术的研究在不断深入，并在水稻、小麦和玉米 等作物中已取得了较大的成果。我国从2002年开始，在全国范围内开展了养分资源综合管理的研究与应用工作，涉及小麦、玉米、水稻、水旱轮作、间套作、蔬菜等12个主要的作物体系。研究的主要内容是在理解作物体系的养分输入、输出平衡和养分循环过程的基础上，建立基于作物需求，挖掘作物生物学潜力的综合管理技术体系。随着日趋普及与应用，养分资源综合管理的理论和技术将在其中发挥越来越大的作用，并使自身得到不断发展。

5.杂种优势理论

杂种优势是指两个遗传组成不同的亲本产生的杂种一代在生活力、生长势、抗逆性、产量等方面优于亲本的现象。当欧洲人早期到北美开始殖民时，他们带着印第安人培育的“北方硬粒种”玉米向内地迁移，在中西部一带与另一个“南部马齿种”相串粉，经过选择，产生了玉米带现代的马齿品种，其生长势和生产力都比亲本种显著提高。达尔文（1876）曾以自己的实验结果，首先报道了自交和异交对玉米生长的显著差别。1880年W.J. Beal最早用隔离区和摘除雄穗的方法产生了玉米品种间杂交的种子，观察到一代杂交种的产量有比亲本品种高出51%的情况，但始终没有在生产上得到应用。1896年C.G. Hopkins采用穗行选择法来提高玉米籽粒的蛋白质和含油量。G.H. Shull在先后于1908年和1909年发表了两篇文章，揭示了玉米自交系导致衰退、杂交产生生长优势的现象，从而奠定了近代玉米育种方法的基础，并提出超显性学说。而显性学说的首创人是A.B. Bruce（1910）和D.F. Jones（1917），在生产上改用了双交种种子，把玉米杂种优势利用引向蓬勃发展的道路。到20世纪30年代初，第一批商用杂交种开始问世；到了1960年，玉米杂交种几乎在全美普及了。

解放初期，我国受遗传学争论的干扰，搞过一段时期的玉米品种间杂交。仅少数农业院校在艰苦条件下从事自交系的选育。50年代末，自选的第一批双交种在山西、山东、北京、河北等地试验，表现出生长整齐，抗倒增产，远比农家种金黄后、白马牙优越，受到农民的普遍欢迎。一批苏制双交种同时引入新疆和华北推广，也有良好表现。到了60年代末，由于自交系产量有所提高，生产上应用的玉米双交种逐渐改成单交种。此后，随着研究工作的加强，全国玉米杂交种的种植面积不断扩大。

杂交种替代了原有的农家品种后，玉米生产面貌发生了惊人的变化，无论哪个国家都是如此。我国无法精确估算玉米杂交种的遗传增益，只有它的产量增益数据，通常者则以30－40%作为诸种增产因素中杂交种所占的比重。从经济效益考虑，玉米杂交种的产出与投入之比是高于其他农业科学技术的，特别是在它的发展初期。玉米杂交优势的成功应用，不仅需要育种本身的技术进步，而且必须得到其他学科的配合支持，如抗病育种、雄花不育性的应用、群体改良等。

杂种优势是一个复杂的生物学现象，由生理、生化和分子机制共同决定。在群体水平上，作物产量取决于个体与环境、个体与群体、个体各个器官之间的协调，因此，杂交育种追求的不是植株的个别性状优势和个体优势，而是群体优势。在个体水平上追求的是在特定群体条件下有利于单株产量形成的性状集合，该集合由优势性状、零优势性状和负优势性状组成。杂种优势的利用非常复杂，是一个通过基因重组过程形成协调基因表达谱的过程，涉及到显性基因和隐性基因的利用，上位性效应和杂合效应的利用，超显性、共显性基因等的协调等。具有高特殊配合力的亲本自交系之间在基因组成上具有一定的一致性和互补性，其中亲本自交系一方会出现较多的隐性纯合基因。亲本自交系的选育过程就是一个不断累积和发展在基因组成上的一致性和互补性的过程。

6.阶段发育学说

阶段发育学说（theory of phasic develop-ment）是前苏联农学家T．Д．李森科提出的学说，试图概括植物的发育规律和阐明植物与环境之间、个体发育与系统发育之间的关系。中国农民早就有用低温处理种子的经验，如“闷麦法”，就是把萌发的冬小麦种子装在罐中，放在冬季的低温下40～50天，以便于春季播种时，获得和秋播同样的收成。1918年德国植物学家G.加斯纳发现黑麦有冬性和春性之分，春黑麦不需要经过低温时期就可以抽穗，因此可以春播。而冬黑麦则需在发芽前后经过一段1～2℃的低温时期才能抽穗，所以必须秋播.1928年苏联农学家T.Д.李森科发现：禾谷类作物的冬性品种如不经低温，则长期处于分蘖阶段而不拔节开花；如将黑麦、小麦和大麦的种子播种在积雪的田间经受一段时间的自然冷冻后，就能拔节开花；把刚刚发芽的冬性禾谷类种子在播种之前用0～5℃冷冻一定天数，则不论何时播种，均能正常拔节。他和他的同事把这种低温处理方法应用于农业生产，并称之为“春化”；解决了禾谷类作物、豌豆、马铃薯和甜菜等在苏联气候条件下的春化处理技术。李森科在探讨了春化作用的原理和植物发育规律之后，于1935年发表了《春化作用的理论基础》一书，系统地提出了阶段发育学说。

从播种到新的种子成熟，叫做玉米的一生。它经过若干个生育阶段和生育时期，才能完成其生活周期。生育阶段 在玉米的一生中，按形态特征、生育特点和生理特性，可分为3个不同的生育阶段，每个阶段有包括不同的生育时期。播种后，种子吸水膨胀，开始萌发，首先胚根突破皮层伸长下扎，随后胚芽向上生长，第一片真叶出土展开，进入出苗期。在穗期阶段，玉米根茎叶等营养器官旺盛生长并基本建成，一般增生节根3～5层，占节根总层数50%左右，而根量增加却占总根量70%以上；节间伸长、加粗、茎秆定型；展开叶数约占总叶数70%。在这阶段，玉米完成了雄穗和雌穗的分化发育过程。从开花期始，玉米进入以开花、吐丝、受精结实为中心的生殖生长阶段，籽粒居该阶段生长和营养物质积累的主要地位。玉米成熟籽粒干物质的85%～90%是绿叶在这阶段合成的，其余部分来自茎叶的贮存性物质。这些不同的阶段与时期既有各自的特点，又有密切的联系。

7.生态因子综合作用

环境是由诸种因子组成的复合体，生态因子综合作用是环境中各种生态因子彼此联系、互相促进、互相制约作用的总体。生态因子不是孤立存在的，任何一个生态单因子的变化，必将引起其他因子不同程度的变化及其反作用。生态因子所发生的作用虽然有直接和间接、主要和次要、重要和不重要之分，但它们在一定条件下又可以互相转化。如光和温度的关系密不可分；温度的变化不仅影响空气的温度和湿度，同时也会影响土壤的温度、湿度的变化。生物对某一个因子的耐受度，会因其他因子的改变而变化，所以生态因子对生物的作用不是单一的而是综合的。

生物在生长发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。例如低温对冬小麦的春化阶段是必不可少的，但在其后的生长阶段则是有害的。那些对生物的生长、发育、繁殖、数量和分布起限制作用的关键性因子叫限制因子。直接参与生物生理过程或参与新陈代谢的因子属于直接因子，如光、温、水、土壤养分等。例如光可以促进种子萌发。而那些通过影响直接因子而对生物作用的因子，属于间接因子，如海拔，坡向，经、纬度等。

就农作物而言，环境因子中就包括气候因子、土壤因子、生物因子、地体因子和人类因子（耕作、机械、化肥、农药、农业工 程以及人类的一切经济活动等） 。环境请因子对学物的牛长发育缺一不可的，它们对生物的作用是综合的，而这种综合作用的各种因子在不同的条件下所处的地位及所起作用的本质各个相同。可见，玉米产量增加不仅受到养分因子制约，还会受其他生态因子的限制，任何—种生态因子不足都会限制产量的提高。