作物的光合产量由哪些部分组成
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光能利用率(efficiency for solar energy
utilization)是指植物光合产物中所贮存的能量占照射到地面上日光能量的百分率。一般是以单位土地面积在单位时间内所接受的太阳辐射能，除同时间内该土地面积上植物增加干重所折合成的热量。我国幅员辽阔、各地辐射资源不大一样。大体上自兰州以西部分年辐射量较强在627.9kj/cm2（辐射能以地面每平方厘米上每分钟所受到的太阳垂直平面照射的能量计算）以上，这是由于空气干燥，云量少造成的。我国东半部辐射量较少，约在627.9kj/cm2以下，其中华北平原和内蒙古自治区较高，在585.2kj/cm2以下；长江中下游和华南广大地区年辐射量约为502.32kj/cm2。四川、贵州高原潮湿多雾、多雨，年辐射量为376.74kj/cm2左右。如以在华中或华南栽种一季水稻为例，年总辐射量502.32kj/cm2相当每公顷502.32×108kj,估计一季水稻连秧田在内，其总辐射量约占全年的40%（即200.93kj/cm2，或每公顷200.93×108kj），如光能利用率按2%计算，并假定稻谷干重占全部植株总干重50%，在水稻全生育期呼吸作用消耗40%，由于稻谷的干物质大部分是淀粉，其燃烧热每千克升为17304kj，从这些数字推算，则水稻每公顷产量应为：6856.5kg，以上是以干物质计算，实际上稻谷尚有14%左右的水分，故实际大田稻谷产量为7716.4kg/ha。
田间作物光能利用率不高的原因主要有以下几方面：
1．光合作用对光谱的选择性在太阳辐射能中，植物光合作用只能利用波长为400～700nm的可见光，约占太阳光总量的50%。而在被吸收的光中，又以400～500nm和600～700nm的光波对光合最有效，500～600nm的光波效率低，由于光合作用对光谱的吸收有选择性，因而降低了叶片的光能利用率。
2．漏光损失作物生长初期植株较小，或由于单位面积上苗数不足，或肥水等条件较差，造成叶面积指数过小，漏光严重，使得大量投落到地面的光能未被利用，据调查在一般稀植缺肥的稻麦田中，平均漏光率高达50%。
3．反射和透射的损失与群体密度、作物株型、叶片厚薄和叶片着生角度等有关。例如，水稻密植合理，作物株型较紧凑，叶片较直立，其反向光的损失则较小。至于透射光的损失，更与叶片厚薄有关，杂交水稻的叶片比一般品种厚且叶色较深，故透光损失较少。
4．光饱和现象的限制群体上层叶片虽处于良好的光照条件下，但这些叶片不能利用超过饱和点的光能来提高光合速率，稻、麦等c3作物的光饱和点约为全日照（100，000lx）的1/3～1/2，由于光饱和现象而影响群体光能利用率是明显的。
5．其他因素如温度过高或过低，水分不足，某些矿质元素缺乏，二氧化碳供应不足及病虫为害等外因，都限制光合速率。此外，某些作物或品种叶绿体的光能转化效率和羧化效率均低，对光合产物的运转、分配和贮藏能力较差等，都会降低群体光能利用率。
二、光合作用与作物产量的关系
光合作用为农作物产量的形成提供了主要的物质基础，但作物躯体各部分的经济价值是不同的，例如种植稻、麦、油菜和大豆等主要是为了收获籽粒；种马铃薯、甘薯、甜菜等主要为了收获块茎、块根等。为此，在收获中经济价值较高部分称为经济产量，而作物的总重量就是生物产量，经济产量与生物产量的比值称为经济系数，即：
经济系数=经济产量/生物产量
或：
经济产量=生物产量×经济系数
各种作物的经济系数差异较大，一般禾谷类作物经济系数为0.3～0.4，水稻为0.5左右，棉花按籽棉计算可达0.35～0.4，大豆为0.2，薯类为0.7～0.85，叶菜类接近于1。当然，各种作物，不同器官含水量大不相同，例如稻谷含水量只有15%左右，而甘薯含水量则达80%。为了更精确的比较也有用干重来表示的。
一般说来，经济系数是品种比较稳定的一个性状，但栽培条件与管理措施也有很大影响。例如，合理密植、适当肥水措施和管理措施（如合理修剪、整枝、药剂处理等）都可促进同化产物向经济器官输送，抑制营养器官生长，增加经济器官重量。相反，如栽培或管理不当，植株生长瘦弱或旺长，即使品种再好也会减产。
生物产量是作物一生中的全部光合产量减去所消耗的有机物（主要是呼吸消耗）。而光合产量又是由光合面积（即叶面积）、光合强度和光合时间三因素所组成，即
生物产量=光合面积×光合强度×光合时间-光合产物
经济产量=（光合面积×光合强度×光合时间
― 光合产物
消耗）×经济系数
三、提高光能利用率的途径
（一）延长光合时间
光合时间由作物生育期和日照时间长短决定。延长作物光合时间可明显提高经济产量。延长光合时间的措施有：
1．提高复种指数
复种指数是全年内农作物收获面积与耕地面积之比。可以采取间作、套种、巧妙地搭配作物以达到此目的。
2．延长光合期
作物生长前期应促进其早生快发，后期应使功能叶保持较长的光合时间，防止叶片早衰。
（二）增加光合面积
1．合理密植光合面积通常用叶面积系数(leaf
area
index)表示，它是指作物面积和土地面积的比值。叶面积系数（又称叶面积指数）的大小取决于植株的密度、个体生长发育进程和时期以及栽培条件等，不同作物或作物不同生育期的最适叶面积系数不同。合理密植的主要原则在于处理好个体与群体之间的关系，使群体在各个生育时期具有较理想的叶面积系数，最充分地利用光能和地力。
2．选育理想株型品种在密植条件下，株型与群体光能利用率有极大关系，如果叶面积系数相同而株型不同，其光能利用率也会有很大差异。以稻、麦为例，在肥、水条件充足的条件下，高产株型的特征应该是：矮秆、分蘖力中等、叶着生角度小、较直立、叶片短小而厚密、籽粒/稿秆比值较高。凡具有以上特征，群体内光能分布较均匀，光能利用充分，经济产量则较高。
（三）改善光合作用条件
光、温、水、肥和二氧化碳等因素，都能影响群体的光合作用。其中，合理排灌和施肥，能有效地促进和控制群体结构发展，因而可提高群体光能利用率。在有条件的地方，补充人工光照、增加二氧化碳浓度，也是改善光合条件的一种手段，但大田应用还有困难。
utilization)是指植物光合产物中所贮存的能量占照射到地面上日光能量的百分率。一般是以单位土地面积在单位时间内所接受的太阳辐射能，除同时间内该土地面积上植物增加干重所折合成的热量。我国幅员辽阔、各地辐射资源不大一样。大体上自兰州以西部分年辐射量较强在627.9kj/cm2（辐射能以地面每平方厘米上每分钟所受到的太阳垂直平面照射的能量计算）以上，这是由于空气干燥，云量少造成的。我国东半部辐射量较少，约在627.9kj/cm2以下，其中华北平原和内蒙古自治区较高，在585.2kj/cm2以下；长江中下游和华南广大地区年辐射量约为502.32kj/cm2。四川、贵州高原潮湿多雾、多雨，年辐射量为376.74kj/cm2左右。如以在华中或华南栽种一季水稻为例，年总辐射量502.32kj/cm2相当每公顷502.32×108kj,估计一季水稻连秧田在内，其总辐射量约占全年的40%（即200.93kj/cm2，或每公顷200.93×108kj），如光能利用率按2%计算，并假定稻谷干重占全部植株总干重50%，在水稻全生育期呼吸作用消耗40%，由于稻谷的干物质大部分是淀粉，其燃烧热每千克升为17304kj，从这些数字推算，则水稻每公顷产量应为：6856.5kg，以上是以干物质计算，实际上稻谷尚有14%左右的水分，故实际大田稻谷产量为7716.4kg/ha。
田间作物光能利用率不高的原因主要有以下几方面：
1．光合作用对光谱的选择性在太阳辐射能中，植物光合作用只能利用波长为400～700nm的可见光，约占太阳光总量的50%。而在被吸收的光中，又以400～500nm和600～700nm的光波对光合最有效，500～600nm的光波效率低，由于光合作用对光谱的吸收有选择性，因而降低了叶片的光能利用率。
2．漏光损失作物生长初期植株较小，或由于单位面积上苗数不足，或肥水等条件较差，造成叶面积指数过小，漏光严重，使得大量投落到地面的光能未被利用，据调查在一般稀植缺肥的稻麦田中，平均漏光率高达50%。
3．反射和透射的损失与群体密度、作物株型、叶片厚薄和叶片着生角度等有关。例如，水稻密植合理，作物株型较紧凑，叶片较直立，其反向光的损失则较小。至于透射光的损失，更与叶片厚薄有关，杂交水稻的叶片比一般品种厚且叶色较深，故透光损失较少。
4．光饱和现象的限制群体上层叶片虽处于良好的光照条件下，但这些叶片不能利用超过饱和点的光能来提高光合速率，稻、麦等c3作物的光饱和点约为全日照（100，000lx）的1/3～1/2，由于光饱和现象而影响群体光能利用率是明显的。
5．其他因素如温度过高或过低，水分不足，某些矿质元素缺乏，二氧化碳供应不足及病虫为害等外因，都限制光合速率。此外，某些作物或品种叶绿体的光能转化效率和羧化效率均低，对光合产物的运转、分配和贮藏能力较差等，都会降低群体光能利用率。
二、光合作用与作物产量的关系
光合作用为农作物产量的形成提供了主要的物质基础，但作物躯体各部分的经济价值是不同的，例如种植稻、麦、油菜和大豆等主要是为了收获籽粒；种马铃薯、甘薯、甜菜等主要为了收获块茎、块根等。为此，在收获中经济价值较高部分称为经济产量，而作物的总重量就是生物产量，经济产量与生物产量的比值称为经济系数，即：
经济系数=经济产量/生物产量
或：
经济产量=生物产量×经济系数
各种作物的经济系数差异较大，一般禾谷类作物经济系数为0.3～0.4，水稻为0.5左右，棉花按籽棉计算可达0.35～0.4，大豆为0.2，薯类为0.7～0.85，叶菜类接近于1。当然，各种作物，不同器官含水量大不相同，例如稻谷含水量只有15%左右，而甘薯含水量则达80%。为了更精确的比较也有用干重来表示的。
一般说来，经济系数是品种比较稳定的一个性状，但栽培条件与管理措施也有很大影响。例如，合理密植、适当肥水措施和管理措施（如合理修剪、整枝、药剂处理等）都可促进同化产物向经济器官输送，抑制营养器官生长，增加经济器官重量。相反，如栽培或管理不当，植株生长瘦弱或旺长，即使品种再好也会减产。
生物产量是作物一生中的全部光合产量减去所消耗的有机物（主要是呼吸消耗）。而光合产量又是由光合面积（即叶面积）、光合强度和光合时间三因素所组成，即
生物产量=光合面积×光合强度×光合时间-光合产物
经济产量=（光合面积×光合强度×光合时间
― 光合产物
消耗）×经济系数
三、提高光能利用率的途径
（一）延长光合时间
光合时间由作物生育期和日照时间长短决定。延长作物光合时间可明显提高经济产量。延长光合时间的措施有：
1．提高复种指数
复种指数是全年内农作物收获面积与耕地面积之比。可以采取间作、套种、巧妙地搭配作物以达到此目的。
2．延长光合期
作物生长前期应促进其早生快发，后期应使功能叶保持较长的光合时间，防止叶片早衰。
（二）增加光合面积
1．合理密植光合面积通常用叶面积系数(leaf
area
index)表示，它是指作物面积和土地面积的比值。叶面积系数（又称叶面积指数）的大小取决于植株的密度、个体生长发育进程和时期以及栽培条件等，不同作物或作物不同生育期的最适叶面积系数不同。合理密植的主要原则在于处理好个体与群体之间的关系，使群体在各个生育时期具有较理想的叶面积系数，最充分地利用光能和地力。
2．选育理想株型品种在密植条件下，株型与群体光能利用率有极大关系，如果叶面积系数相同而株型不同，其光能利用率也会有很大差异。以稻、麦为例，在肥、水条件充足的条件下，高产株型的特征应该是：矮秆、分蘖力中等、叶着生角度小、较直立、叶片短小而厚密、籽粒/稿秆比值较高。凡具有以上特征，群体内光能分布较均匀，光能利用充分，经济产量则较高。
（三）改善光合作用条件
光、温、水、肥和二氧化碳等因素，都能影响群体的光合作用。其中，合理排灌和施肥，能有效地促进和控制群体结构发展，因而可提高群体光能利用率。在有条件的地方，补充人工光照、增加二氧化碳浓度，也是改善光合条件的一种手段，但大田应用还有困难。
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