小议“Rubisco酶”

农作物光能利用率低一直是限制作物高产的“瓶颈”。从理论上推算,在无明显逆境的条件下田间光能利用率可以达到5％．但即便是666．7m^2产0．5t的高产田光能利用率也不过1％。因此人们一直试图找出限制光能利用率提高的因素,从而提高农作物产量。终于人们研究发现了光合作用中的一种酶——Ruhisco酶．正是这种酶限制了光能利用率的提高。     

水稻黄绿叶基因的克隆及应用

进一步提高水稻产量，最大限度满足国家对食物安全的需求是水稻遗传育种的重大任务。水稻干物质产量的90％-95％来自光合作用。目前高产水稻光能利用率也仅1．5％-2．0％。理论上，植物光能利用率可达13．0％-14．0％，水稻理想的光能利用率应达3．0％-5．0％。因此，培育高光效的超高产品种是提高产量的主要途径之一。长期以来，水稻光合作用的相关研究大多停留在生理水平上，同时，传统的杂交育种手段在改良水稻光能利用方面至今尚未取得令人满意的结果，而叶色突变体是开展光合作用研究的理想材料。     

黄土高原南部旱作水分产量潜势计算模型及其参数修正

建立了旱作水分产量潜势计算模型 ,并对模型中的主要参数 (光能利用率、作物产量反应系数和作物系数等 )进行了修正 ,同时提出作物耗水量和水分订正系数等的估算方法 .冬小麦水分产量潜势为 530 0～ 630 0 kg· hm- 2 ,春玉米为 770 0～ 90 0 0 kg·hm- 2 .此外 ,本文还对农田水分条件进行了评价 ,指出黄土高原南部的东部地区水分条件较差 ,有较大的灌溉增产潜力 .     

小麦叶型遗传的初步研究

引言 近代作物育种学从群体光能利用的观点出发,研究作物的各个性状在产量形成过程中的生理作用,考虑有关性状的改良问题,从而引进了“生理育种”的新概念。在这个观点指导下,许多研究者从生理学的角度,阐明了叶片的不同形态在提高光能利用率上的作用,证明了在高产栽培条件下,直立的叶片比平伸的叶片更为有利。这样,在小麦高产育种中叶片形态成了育种目标之一。但是,迄今为止,关于叶型遗     

论提高光能利用率的途径与种植改革

提高作物光能利用率的潜力很大,其途径不外乎三条,即:提高单位面积的光合效率,增加光合面积,加长光合时间。此外,作物的经济产量还要决定于光合产物在植物中的转移分配与贮藏能力(库);除了作物本身遗传特性外,这种转移分配与贮藏能力(库)的大小在很大程度上也受制于上述的光能利用率的三个要素及其环境条件。许多世纪以来,人们曾设想通过提高单位叶面积的光合速率来增加产量。事实证明,     

施用硫肥对几种作物与牧草产量和硫素含量的影响

为了研究不同作物的需S状况。对我国北方3种主要农作物(小麦、玉米、油菜)和牧草(苜蓿)进行了5个施硫水平(0、5、10、20和40mg·kg^-1)的盆栽试验．结果表明。增施一定量的硫肥可以提高作物生物量和产量．4种作物生物量增加5％～32％．小麦和油菜籽粒产量增加3％～20％．同时。增施硫肥可以使作物体内S素增加,但不同作物含硫量明显不同,油菜含硫量最高(0．479％～1．228％)。玉米含硫量最低(0．043％～0．091％)．同一作物不同部位含硫量不同。但同一作物不同部位含硫量呈显著的线性正相关．如油菜I、油菜Ⅱ和小麦植株与其种子含硫量的相关性都达极显著水平,R2值分别为0．399、0．654和0．547(n=15)．作物生物量、产量与施硫量相关性除苜蓿外．都达显著或极显著水平;作物生物量、产量与作物体内硫素含量除苜蓿外也显著或极显著相关;作物从土壤中吸收的S开始时随土壤的有效硫增加而增加,但达到一定程度时。随着有效硫的增加吸收的S略有下降．     

我国陆地生态系统的植物太阳能利用率

本文计算分析了我国陆生植物在各种情况下的净初级生产力及其太阳能利用率。 计算表明,每年进入我国960万平方公里国土上的太阳总辐射Q和光合有效辐射PAR分别为13×10~(18)千卡和6.4×10~(18)千卡,其所含能量约合标准煤20,000亿吨和10,000亿吨。在充分利用我国光、温、水气候资源,而其他条件都处于最适状况时每年净初级气候潜力Y_(ptw)的全国总量为250亿吨(植物质干重,下同)。由植被产量的实际资料与气候因子的经验关系估算的自然植被产量Y_n的全国总量为每年70亿吨。 就全国加权平均单产而言,净初级光能潜力Y_p=87吨/公顷·年;净初级光温潜力Y_(pt)=50吨/公顷·年;净初级气候潜力Y_(ptw)=30吨/公顷·年;自然植被生产力Y_(?)=8吨/公顷·年;现阶段主要农作物的净初级实际生产力Y_α=8.7吨/公顷·年。各省区情况见表1。 太阳能利用率:就全国加权平均而言,如果把总辐射Q计为100％,则光合有效辐射PAR约占49％;具有最佳叶冠层的高产植物在生长盛期对Q的利用率上限为7％;相应于Y_p、Y_(pt),Y_(ptw)和Y_n的太阳能利用率R_p、R_(pt)、R_(ptw)和R_n分别为2.5％,1.4％、0.82％和0.22％,我国当前主要农作物的净初级产量对我国农田上Q的利用率R_α为0.28％。各省区情况见表2。     

主要农作物高产高效抗逆的生理基础研究

本项目是通过对我国主要农作物在现有高、中、低产的各个水平上的产量形成生理学研究,建立以最少的资源投入而获得最大增产效益的理论体系,并提出适合我国特点的高产高效抗逆的作物生产和调控原则。主要研究内容如下。 1 提高作物对光、肥、水的利用效率的研究 1.1 作物高产的光合生理基础与提高光合作用效率的研究。其目标在于确定个体与群体光合在产量建成中的作用和地位,寻找进一步挖掘光合潜力、减少已同化的碳量损失的途径。 1.1.1 同一种碳同化类型(C_3或C_4)的不同作物种间、品种间光合速率的差异及其内在原因     

黄土丘陵区坡耕地水土流失与土地生产力的关系

在黄土丘陵区坡耕地水土流失特征分析的基础上．对坡耕地水土流失与土地生产力的关系进行了研究。采用不同的试验方法．以单位面积坡耕地生产某种生物产品的数量为土地生产力指标．以生产周期短的农作物为指示植物．具体探讨了地表径流损失和土壤流失分别所造成的土地生产力下降幅度。表土人工堆积处理的径流小区试验结果表明．坡耕地每损失1mm径流．供试作物产量平均下降5．0％～9．7％;小区铲土覆土模拟土壤流失的小区试验结果显示,每减少1cm表土,作物产量下降1．0％～3．1％．每增加1cm表层熟化土．产量增加0．8％～1．7％。在干旱年份．半干旱黄土丘陵区坡耕地由于水土流失导致的作物减产每年平均为21．9％～80．0％．其中径流损失的比重占95．8％～98．2％,而土壤流失仅占1．8％～4．2％。作物品种不同．水土流失对作物产量的影响各异。     

小麦叶型遗传的初步研究

近代作物育种学从群体光能利用的观点出 发,研究作物的各个性状在产量形成过程中的 生理作用,考虑有关性状的改良间题,从而引进 了“生理育种”的新概念。在这个观点指导下, 许多研究者从生理学的角度,阐明了叶片的不 同形态在提高光能利用率上的作用,证明了在 高产栽培条件下,直立的叶片比平伸的叶片更 为有利。这样,在小麦高产育种中叶片形态成 了育种目标之一。但是,迄今为止,关于叶型遗 传的研究资料很少。为了给株型育种提供遗传 学的实验依据,作者自1973年以来,研究了小 麦株叶型遗传问题。本文将报告有关叶片的开 张角、长度、宽度和叶面积等性状遗传的实验结 果。     

下垫面性状对农林系统微生态环境的影响

在实地观测的基础上,分析了不同下垫面性状对农林系统微生态环境的影响,结果表明,冬季覆盖有利于提高农林系统的土壤温度,减轻冻害,春季桃园套种黑麦草可减缓土壤和近地气层的温度波动;新垦桔园套种有利于减少土壤流失,如黑麦草套种区平均土壤侵蚀量是自然裸露区的１４．７％,并提高光能利用率０．８２％￣１．０２％,成龄桔园合理套种不仅提高光能利用率,改善土壤肥力,而且使柑桔产量提高了４６．８８％。     

松嫩平原农牧交错区牧草资源特点及畜牧业发展

以长岭县为例,对松嫩平原农牧交错区的牧草资源分布格局、牧草资源承载力和利用现状等进行分析。结果表明：放牧系统（草地-林地-农田组成）提供的牧草资源已不能满足当地畜牧业对牧草资源的需求。草地承载力仅占当前实际载畜量的16．6％,草地-林地-农田放牧系统承载力为实际载畜量的47．3％;作物秸秆转化为牧草资源的潜力巨大。经估算,作物秸秆占总牧草资源的78．3％,是当前畜牧业对牧草资源需求量的2．4倍。当前,农牧交错区牧草资源的粗蛋白含量普遍偏低,不能完全满足动物生长的需要,制约了当地畜牧业发展。根据当地畜牧业现状、牧草资源潜力,提出：应合理利用草地-林地-农田3个放牧子系统所提供的牧草资源,充分利用其它牧草资源,如作物秸秆;有汁划地建立高产优质、富含粗蛋白的人工牧草基地,增加牧草粗蛋白含量,提高牲畜对牧草资源的利用效率（吸收率）;充分有效地利用各种牧草资源,减轻草地放牧压力,实现畜牧业可持续发展与生态保护的协调统一。     

水稻氮,磷,钾营养和合理施肥

肥料是作物的“粮食”,高产必须施肥。现以水稻为例,阐述各生育期的营养生理特点,提出合理施肥原则。1水稻各生育期对氮、磷、钾的需求水稻苗期和分美盛期是水稻吸收氮、磷、钾的营养高峰期。在此期间叶片含氮量为3％～5％;含磷量（P2P2）为0．2％;含钾量（K2O）为2％～3．5％,甚至达5.5％以上。叶片含氮量在2．5％以下,则不发生分蘖。含磷量少于0．1％时长出来的分蘖也会死亡。叶片含钾（K2O）在1．4％～1．8％以下（有的认为是1．0％～1．5％以下）则为分蘖期钾的临界值。可见苗期和分荣盛期前充分施氮、磷、钾三要素对促进植株…     

作物群体受光结构与作物生产力研究

植物体内的干物质中,９０％～９５％直接或间接地来自光合作用,作物群体进行光合作用的能源是太阳辐射能,从获得太阳能的观点出发,农业就是“通过高等植物发展光能利用效率的产业”［８］。叶子作为光合作用的主要器官,其光环境的优劣对光能利用效率和作物生产力起着...     

五种攀缘植物光合作用与光因子关系的初步研究

城市垂直绿化常用的攀缘植物爬山虎、美国爬山虎、紫藤、常春藤、洋常春藤的净光合速率、呼吸速率、光能利用率及光补偿点等指标进行了测定和分析．结果表明,5种攀缘植物的净光合速率日变化显示出“双峰”。第一峰值出现在10：00～12：00,第二峰值出现在14：00～16：00,“午休”现象明显;呼吸速率的日变化也表现出“双峰”,第一峰值出现在11：00～13：00,第二峰值出现在14：00～17：00;常春藤、洋常春藤、爬山虎、美国爬山虎及紫藤的光补偿点分别为5．73、5．07、9．96、6．40和18．93μmol·m^-2·s^-1;紫藤在强光下的光能利用率较高,其次为美国爬山虎,而在弱光下洋常春藤光能利用率较高,可以认为,紫藤为典型的阳性植物,爬山虎、美国爬山虎为中性植物,常春藤、洋常春藤为阴性植物。     

种植方式对夏玉米光合生产特征和光温资源利用的影响

为研究套种与直播两种种植方式对夏玉米光合生产特征和光温资源利用的影响,选取郑单958和登海661为研究对象,设置3个播期,密度为67500株·hm^-2,以地上干物质积累量和作物生长速率、叶面积指数、穗位叶的单叶光合速率来评价夏玉米的光合生产特征;以Richards模型拟合籽粒灌浆过程;结合气象数据计算夏玉米光能利用率.结果表明：直播处理比套种处理籽粒产量增加1.17%～3.33%（P<0.05）,但千粒重显著降低;生育期随播期提前而延长;直播条件下叶面积指数和单叶光合速率在灌浆前期显著高于套种,但灌浆后期下降较快;与套种相比,直播开花前和开花后具有较高的干物质积累量和较快的作物生长速率.Richards模型解析表明,直播处理达到最大灌浆速率的时间明显早于套种,起始势较套种高,但灌浆期、活跃灌浆期和灌浆速率最大时的生长量均低于套种;与套种相比,直播处理生育期间总积温和总辐射量分别减少150～350 ℃·d和200～400 MJ·m^-2,但籽粒光能利用率较套种提高10.5%～24.7%.因此,直播较套种有优势,在夏玉米大田生产条件下,重视叶片的光合生产特征,延缓叶片衰老,有利于提高夏玉米的光能利用率,进一步挖掘增产潜力.     

华北平原作物群体结构性状初步研究

生长在农田上的作物往往连成一片,我们称之为作物群体。作物群体结构性状是农田生态系统的重要特征,作物层内的光照、温度、湿度、风和二氧化碳浓度等要素的分布,都与作物群体结构性状紧密相联。合理的群体结构是提高农田光能利用率获得高产的重要条件,在生产中必须研究群体结构的动态变化,如分蘗消长和成穗规律,叶面积增长和消失规律,群体基础结构,群体后期结构和产量的关系等。研究不同群体结构和产量的关系,能使我     

气候变化背景下东北三省主要粮食作物产量潜力及资源利用效率比较

以东北地区喜温作物和喜凉作物的潜在种植区为研究区域,基于研究区域内65个气象台站1961—2010年地面气象观测数据,结合作物生育期资料,应用作物产量潜力逐级订正法,分析不同作物各级产量潜力时空分布特征,明确作物各级产量潜力受气候资源限制程度,比较气候资源利用效率差异.结果表明： 1961—2010年,东北三省6种作物（玉米、水稻、春小麦、高粱、谷子和大豆）的光温产量潜力呈明显的西高东低的空间分布特征,作物气候产量潜力除春小麦外其他作物均呈现南高北低的空间分布规律.6种作物受温度限制的产量潜力损失率呈东高西低的空间分布特征,大豆受温度限制引起的产量潜力损失率最高,平均为51%,其他作物为33%～41%;因降水制约引起的潜力损失率分布有明显的区域性差异,在松嫩平原和长白山区各有一个高值区,春小麦因降水亏缺引起的产量潜力损失率最高,平均为50%,其他4种雨养作物集中在8%～10%.东北三省各作物生长季内光能利用效率在0.9%～2.7%,其中玉米>高粱>水稻>谷子>春小麦>大豆;雨养条件下,玉米、高粱、春小麦、谷子和大豆各作物的降水利用效率在8～35 kg·hm^-2·mm^-1,其中玉米>高粱>春小麦>谷子>大豆.在光能利用效率和降水利用效率均较低的长白山区和小兴安岭南部地区,可采取合理密植、选择适宜品种、适时施肥、蓄水保墒耕作以及优化作物布局等措施提高资源利用效率.     

农业N肥投入与生态经济效益的协调增长

精细养分管理多年的试验结果证明水稻养分投入至少可以比目前减少25％,而产量可上升8％,同时每公顷可以降低淋溶量和气化量近30％。利用TechnoGIH模型计算养分利用效率,其结果表明：目前水稻N的表观吸收利用率仅达到0．2,而采用精细养分管理可提高到0．3,如果采用更先进的技术可以将其提高到0．4,甚至0．5～0．6。而目前对于非稻类作物蔬菜,N的表观吸收利用率仅为0．14。如果改进技术将其提高到0．20,N肥的投入可以减少32％,N的丧失可以减少29％。如果能进一步提高到0．25,至少还可以减少14％的N投入和16％的N丧失。这样淋溶和气化对环境产生的影响可大大降低,从而避免过多的养分通过淋溶渗入土壤和直接挥发到大气中,影响生态环境,影响农业投入产出效益。因此,需要从经济收益、环境效益、社会效益等多方面综合考虑未来农业生态效益协调增长方式。     

土壤-植物下垫面对微生态环境的影响

综述了土壤植物下垫面对辐射平衡、热量条件、土壤侵蚀、土壤肥力、光能利用率等微生态环境的影响．结果表明,有植被下垫面的反射率、有效辐射、土壤热通量的日变幅和感热通量均小于荒坡裸地;坡地植草和减少翻耕次数有利于水土保持;下垫面栽种牧草可提高土壤肥力和光能利用率．这对合理开发和利用土地资源具有一定的参考价值