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平衡条件下的养分与作物栽培 |
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在漫长的地球进化过程中，植物逐渐地、不断地适应自然环境的演变，形成了今天地球上多种多样的植物群落，它们和环境融为一体。农业的演化正是遵循着使植物更好地适应环境这一总的原则逐步发展成今天的样子。
植物生长需要内因和外因两方面条件：内因指基因潜力，就是说选择优良品种，产量才有保证；外因是植物与外界交换物质和能量，植物还要有适当的生存空间。很多因素影响植物的生长发育，它们可大致分为两类：产量形成因素和产量保护因素。
产量形成因素分为六大类：养分、水分、大气、温度、光照和空间。每个因素单独都会对产量的提高做出贡献，而且它们往往是在相互配合的基础上提高生物产量的。
产量保护因素主要指对病、虫和杂草的防除和控制，它们保护已经形成的产量不会遭受损失而降低。
六大产量形成因素在相互配合的基础上提高生物产量时需要保持相互之间的平衡。某一因素的过量或不足都会影响作物的产量和品质。
要获得高产和优质农产品，首先要选择优良品种，提高基因潜力。其次要考虑如何使上述各种产量因素协调平衡，使这些优良品种的基因潜力得到最大限度的发挥。
植物正常生长需要各种养分元素，其中有16种植物必需元素，包括6种大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、钾；3种中量元素：钙、镁、硫和7种微量元素：铁、锌、锰、铜、硼、钼、氯。植物必需元素是任何作物在任何生长发育阶段都不可或缺的养分元素。除植物必需元素外，还有硅、钠、镍、钴、钒等一些有益元素，它们对某些作物在某些条件下是必不可少的。植物养分短缺和过量对植物生长都是不利的。一种植物必需元素短缺，就会影响植物正常生长；一种植物必需元素过量，就会造成其它植物必需元素的短缺，因此各种植物必需元素之间的比例平衡和一种植物必需元素的数量充足同样重要。这一概念在实践上的应用就是平衡施肥方法。各种植物必需元素都要在植株体和土壤矿物质和土壤有机质之间循环。氮和硫的循环还涉及到大气。植物必需元素的供应量应与需求量和消耗量保持平衡。施用各种肥料就是为了保持养分平衡。
水的主要功能是保证作物所需的蒸腾量，维持植物细胞的膨压。细胞膨压使植株挺立、叶片展开，保持一定的空间构型以接触更多的光照和空气。一定数量的蒸腾水流对植物至关重要，一方面维持植株体温在正常范围内，另一方面将土壤中的有效养分带入植株体内，供作物生长时利用。灌溉施肥方法就是这一概念在实践上的应用，包括水培、滴灌施肥、沟灌施肥等措施。叶面施肥方法是土壤施肥方法以外的补充方式。一般情况下植物所需水分的95%以上用于蒸腾。水的另一个重要作用是为植物提供进行光合作用所需的水分子，即16种植物必需元素中的全部氢和部分氧元素，水和二氧化碳在有光照的条件下生成碳水化合物，这是植物生长的基础物质。水在土壤、植株和大气之间循环，因此应使灌溉量和蒸腾量保持平衡。
大气为植物生长时进行的光合作用过程提供二氧化碳，也为植物的呼吸作用过程提供所需的氧气。它提供植物生长所需的全部碳元素和部分氧元素。碳在土壤、植株和大气之间循环，补充二氧化碳气体可使作物高产，但要达到新的平衡则应保证对其它各种植物必需元素的充足供应。氮和硫养分的循环过程都要涉及到大气中的氮气及含氮化合物、含硫化合物等气体。植物正常生长，除地上部需要充足气体外，地下部根系也要有充足的氧气进行呼吸作用。
养分、水分和大气可认为是植物生长的物质基础。当然水同时又是养分输送的载体和调节体温的介质，可被认为是植物生长的条件。
温度、光照和空间可认为是植物生长的外部条件。
温度过低时植物停止生长，温度过高时细胞遭到破坏，所以温度应保持平衡状态。增加温度可来自太阳光的热辐射光波，也可来源于燃烧各种燃料释放出的热辐射波。
充足的光照保证植物光合作用的正常进行。阳光是植物生长的能源和动力，也是一切生命的源泉。光照过强会灼伤植物细胞，影响作物的产量和品质，这时应采取遮阳措施。
植物生长需要适当的地上部和地下部空间。土壤是植物最重要的地下部空间机械支撑介质之一，它支撑着植物根系，保证植株牢固地向上伸展而不倒伏，充分接受光照和空气，正常进行光合作用。无土栽培也采用蛭石、草炭、石英砂、岩棉等其它根系支撑介质。藤本攀缘植物靠其它植物枝干或岩壁支撑向上挺立。人工栽培时也用搭架或吊绳的方法来加强机械支撑。合理密植就是使栽培植物享有适当的生长空间。
土壤由固体、液体和气体三相组成，它不但是植物机械支撑介质，而且是水分、养分和根系呼吸所需气体和排出气体的载体。绝大多数作物都是在土壤上栽培。土壤是生物圈、岩石圈、大气圈和水圈的交汇点，是整个生态链条的重要一环。
土壤、空气和水中存在着大量微生物，包括细菌、真菌、放线菌和病毒。它们都是生物链的重要环节。大多数微生物都是有益的。很多土壤微生物有助于从岩石矿物中释放出植物生长所需的矿质养分，有些微生物还能抑制有害微生物的生长和繁殖。一些致病微生物在六大产量形成因素处于不平衡状态的情况下会造成严重病害，但只要将这些因素调整到平衡水平不使植物发生病害，即使是致病微生物也对保持生态平衡做出贡献。杂草和所谓害虫也是生态链中的重要成员，对待它们的态度也应同对待致病微生物一样，将它们控制在不影响植物正常生长的平衡水平。这是我们对病虫草害的正确态度。
平衡栽培技术体系综合考虑水分、养分、通风换气、光照调节、热量平衡、地上地下部生长空间合理利用等各项农业生产必需因素，从根本上控制病虫害的经济规模发生。平衡栽培技术体系将整地、选用良种、施肥、灌溉、日常管理以及温室设施等各个环节的农艺措施全面配套，可根据不同水平的农业生产的条件将当地可利用的资源合理地、因地制宜地灵活配置，最大限度地适合植物生长的客观需求，因此能够节水、节能、节约资金、节省劳力、节约时间和节省土地，同时使资源利用效率最大化，实现高产、优质、无公害的目标，使生产和环境双受益。
采用平衡栽培技术是避免污染、保护环境的有效措施。
适合当地条件的种植制度可以将当地的养分、水分、大气、温度、光照和空间六大类资源在时间上合理地搭配组合，使之充分地利用起来。
在选用各种农业措施时，应符合平衡栽培技术体系。
全世界的农业科学家正在致力于农业科技的研究和创新。许多中外科学家几十年来在最高产量研究方面已取得丰硕成果。
现在发达国家正在利用卫星全球定位系统等手段来研究精准农业技术。精准农业可以使农业投入更低、效益更高，更好地保护环境。中国在此方面也已投入一定的技术力量，努力追赶世界先进水平。
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