作物想高産，到底哪些因素決定的呢？下面看看， 我國作物高産理論發展曆程包括7大理論：産量構成理論、幹物質生産理論、源庫理論、養分資源管理理論、雜種優勢理論、階段發育理論、因子綜合律。

1.作物産量構成理論：

1 9 2 3 年英國育種學家Engledow在其《關于禾谷類産量的研究》論文中首次将作物的産量分解為産量構成三因素，即産量= 穗數X 單穗粒數x 單粒重量。由于該法直接涉及收獲産量的幾個組成性狀，便于直觀準确地了解産量結構因子的生長發育過程和分析産量結果，且易于觀測，受到了作物栽培者的重視，使其不斷的發展和完善，至今仍是作物産量研究中常用的基本方法。其主要研究内容包括了四個方面： ①三因素的動态形成過程； ②三因素間的相互關系及最佳配置；③環境條件和人工措施對三因素的影響； ④三因素的潛力分析和形成機理。至今這四個方面的内容還在不斷深人地被研究。産量三因素間常呈負相關，協調矛盾，乘積最大，一般經曆了三個發展階段：①增穗增産到增穗增粒增産；②依靠主穗到依靠分蘖；③促大穗提粒重到數量質量并重。

2.作物光合性能理論：

這一理論的發展是長期以來由多種概念結合與深化而成。1917年人們開始探讨用生長分析法來研究光合作用。首先， 生長分析法的創始人Blackman（1919）提出了作物幹物質的增長恰似銀行存款的“複利法則”， 同期Gregory根據這種看法，導入了淨同化物（NAR）這一概念。此後Watson（1947，1958）提出了葉面積指數（LAI）的概念，并用巧妙的實驗方法研究了LAI與N A R及幹物質增長量的關系。而将光合作用與作物産量相緊密結合起來的是Nichiporovich，他于1954年提出了生物學産量和經濟産量的概念，并将兩者表示為：經濟産量=k X生物學産量，其中k 為系數，用它表示由生物學産量形成經濟産量過程中的效率， 其與Donald （1962）所推論的收獲指數具有相同的意義。在這些研究基礎上，我國學者于1966年概括了光合性能五因素及與經濟産量的關系，将其表示為： 經濟産量=（光合面積x 光合能力x 光合時間一消耗）x 經濟系數。至此光合性能理論已基本形成，并在以後指導栽培實踐方面日益受到廣泛的重視。研究重點包括了三個方面：① 确定适宜葉面積大小及出現時間；② 産量因素與适宜葉面積關系；③群體葉面積功能持續期及效率。

3.源庫流理論

1928年，Mason和Maskell通過碳水化合物在棉株内分配方式的研究，提出了作物産量庫源理論（source-sink theory）來描述作物的産量形成。但大量的關于作物源庫對籽粒産量作用的研究成果是自60年代以後在植物生理學就物質運輸機理研究的基礎上不斷地湧現出來的。但是研究的結果卻不盡相同，有的認為源是限制産量的主要因子，有的認為庫是限制産量的主要因子，而有的認為流才是限制産量的主要因子，但是到目前為止對源、庫、流到底那個是主要的産量限制因子還不清楚。在玉米一生中起主要源作用的葉片是玉米光合産物的主要輸出部位，在産量形成過程中起着舉足輕重的作用。光合源在籽粒形成過程中具有十分重要的意義，“庫”性能的發揮高度依賴于“源”的強度。庫是儲存光合産物的部位"是産量形成的最主要因素。它在籽粒産量形成中的主要作用表現在以下幾個方面：①庫決定幹物質的分配；②庫影響幹物質的生産；③庫控制灌漿速度。流是把光合作用産生的碳水化合物運送到消耗和儲藏部位的過程。它包括韌皮部的裝載、篩管中的運輸、和庫細胞中的卸出。現今在源，庫，流理論上出現了三種觀點：源限制觀點，庫限制觀點和流限制觀點。持源限制觀點的認為，源是籽粒發育的物質基礎，源的不足限制産量的主要因子，要作物高産就必須提高适當的光合源；而持庫觀點的認為，庫是産量的直接構成者，并且産量庫容對源的生産具有反饋作用；而持流觀點的認為當運輸光合産物的維管束達到飽和時或者不發達時，則可以限制光合産物的運輸。源是庫形成和充實的物質基礎，庫是源發展的最終結果，而流則是庫與源關系的紐帶，三者缺一不可，任何一個受到限制都将成為高産的障礙。玉米産量最終能否得以發揮，取決于源、庫、流三者的相互調節程度。

4.養分資源管理理論

我國農業生産的曆史悠久，在施用 肥料促進促進植物生長方面積累了非常豐富的經驗，但對植物營養科學理論的探索，最早是從西歐開始的。尼古拉斯（Nicholas，1401-1446）是第一個從事植物學營養研究的人，他認為植物從 土壤中吸收養分與吸收水分的某些過程有關，200年後，海爾蒙特（Van Helmont，1577-1644）于1640年在布魯塞爾進行了著名的柳條試驗，得出柳樹的增重來自水而不是來自大氣和土壤的結論。雖然這個結論是錯誤的，但他成功的把科學的試驗方法引入了植物營養的領域。19世紀初期，德國學者泰伊爾（Von Thaer，1752-1828）提出 腐殖質營養學說.他認為，土壤肥力取決于腐殖質的含量，腐殖質是土壤中唯一的植物 營養物質；而礦物質隻是起間接作用。李比希（Justus von Liebig，1803-1873）提出了 植物礦質營養學說，養分 歸還學說和 最小養分律。植物礦質營養學說指出：植物的原始 養分隻能是礦物質。否定了當時非常流行的 腐殖質營養學說.植物礦質營養學說也是植物營養學新舊時代分界線和轉折點。養分歸還學說提出：植物以不同的方式從 土壤中吸取 礦質養分，使土壤中的養分逐漸減少，連續種植會使土壤貧瘠，甚至寸草不生；為了維持養分平衡，就必須把從土壤中帶走的礦質養分和氮素以施肥的方式歸還給土壤。最小養分律理論：作物的産量受 土壤中相對含量小的養分所控制，作物産量的高低則随最小養分補充量的多少而變化；最小養分律還指出了作物的産量與養分供應上的矛盾，表明施肥應有針對性。後人在上述學說的基礎上不斷探索，“報酬遞減律”、“米氏學說”和“因子綜合作用律”等原理的形成進一步豐富和發展了施肥科學理論。

養分資源綜合管理（IPNM或INM）是由聯合國糧農組織（FAO）、國際水稻所（IRRI）和一些西方國家于20世紀90年代提出的，它的目标是綜合施用各種植物養分，使産量的維持或增長建立在養分資源高效利用與環境友好，同時又沒有犧牲後代土壤生産力的基礎上。張福鎖等将養分資源綜合管理概括為：養分資源綜合管理是從農業生态系統論的觀點出發，協調農業生态系統中養分投入與産出平衡、調節養分循環與利用強度，實現養分資源高效利用，使生産、生态、環境和經濟得到協調發展 。養分資源綜合管理是傳統的施肥理念在概念、内涵和目标等方面的拓展。在概念上，其核心特征是“養分資源”和“綜合管理”；在内涵上它不僅強調肥料的重要性，也注重各種養分資源的綜合利用，在調控理念上由傳統施肥的肥料均衡施用向農田生态系統養分循環的動态管理轉變；在目标上，養分資源綜合管理的目标是協調高産、資源高效和環境保護，而不是單純的追求高産。養分資源綜合管理既是養分管理的理論，也是養分管理的技術。

我國從1995年提出養分資源的概念至今，其理論與技術的研究在不斷深入，并在水稻、小麥和玉米 等作物中已取得了較大的成果。我國從2002年開始，在全國範圍内開展了養分資源綜合管理的研究與應用工作，涉及小麥、玉米、水稻、水旱輪作、間套作、蔬菜等12個主要的作物體系。研究的主要内容是在理解作物體系的養分輸入、輸出平衡和養分循環過程的基礎上，建立基于作物需求，挖掘作物生物學潛力的綜合管理技術體系。随着日趨普及與應用，養分資源綜合管理的理論和技術将在其中發揮越來越大的作用，并使自身得到不斷發展。

5.雜種優勢理論

雜種優勢是指兩個遺傳組成不同的親本産生的雜種一代在生活力、生長勢、抗逆性、産量等方面優于親本的現象。當歐洲人早期到北美開始殖民時，他們帶着印第安人培育的“北方硬粒種”玉米向内地遷移，在中西部一帶與另一個“南部馬齒種”相串粉，經過選擇，産生了玉米帶現代的馬齒品種，其生長勢和生産力都比親本種顯著提高。達爾文（1876）曾以自己的實驗結果，首先報道了自交和異交對玉米生長的顯著差别。1880年W.J. Beal最早用隔離區和摘除雄穗的方法産生了玉米品種間雜交的種子，觀察到一代雜交種的産量有比親本品種高出51%的情況，但始終沒有在生産上得到應用。1896年C.G. Hopkins采用穗行選擇法來提高玉米籽粒的蛋白質和含油量。G.H. Shull在先後于1908年和1909年發表了兩篇文章，揭示了玉米自交系導緻衰退、雜交産生生長優勢的現象，從而奠定了近代玉米育種方法的基礎，并提出超顯性學說。而顯性學說的首創人是A.B. Bruce（1910）和D.F. Jones（1917），在生産上改用了雙交種種子，把玉米雜種優勢利用引向蓬勃發展的道路。到20世紀30年代初，第一批商用雜交種開始問世；到了1960年，玉米雜交種幾乎在全美普及了。

解放初期，我國受遺傳學争論的幹擾，搞過一段時期的玉米品種間雜交。僅少數農業院校在艱苦條件下從事自交系的選育。50年代末，自選的第一批雙交種在山西、山東、北京、河北等地試驗，表現出生長整齊，抗倒增産，遠比農家種金黃後、白馬牙優越，受到農民的普遍歡迎。一批蘇制雙交種同時引入新疆和華北推廣，也有良好表現。到了60年代末，由于自交系産量有所提高，生産上應用的玉米雙交種逐漸改成單交種。此後，随着研究工作的加強，全國玉米雜交種的種植面積不斷擴大。

雜交種替代了原有的農家品種後，玉米生産面貌發生了驚人的變化，無論哪個國家都是如此。我國無法精确估算玉米雜交種的遺傳增益，隻有它的産量增益數據，通常者則以30－40%作為諸種增産因素中雜交種所占的比重。從經濟效益考慮，玉米雜交種的産出與投入之比是高于其他農業科學技術的，特别是在它的發展初期。玉米雜交優勢的成功應用，不僅需要育種本身的技術進步，而且必須得到其他學科的配合支持，如抗病育種、雄花不育性的應用、群體改良等。

雜種優勢是一個複雜的生物學現象，由生理、生化和分子機制共同決定。在群體水平上，作物産量取決于個體與環境、個體與群體、個體各個器官之間的協調，因此，雜交育種追求的不是植株的個别性狀優勢和個體優勢，而是群體優勢。在個體水平上追求的是在特定群體條件下有利于單株産量形成的性狀集合，該集合由優勢性狀、零優勢性狀和負優勢性狀組成。雜種優勢的利用非常複雜，是一個通過基因重組過程形成協調基因表達譜的過程，涉及到顯性基因和隐性基因的利用，上位性效應和雜合效應的利用，超顯性、共顯性基因等的協調等。具有高特殊配合力的親本自交系之間在基因組成上具有一定的一緻性和互補性，其中親本自交系一方會出現較多的隐性純合基因。親本自交系的選育過程就是一個不斷累積和發展在基因組成上的一緻性和互補性的過程。

6.階段發育學說

階段發育學說（theory of phasic develop-ment）是前蘇聯農學家T．Д．李森科提出的學說，試圖概括植物的發育規律和闡明植物與環境之間、個體發育與系統發育之間的關系。中國農民早就有用低溫處理種子的經驗，如“悶麥法”，就是把萌發的冬小麥種子裝在罐中，放在冬季的低溫下40～50天，以便于春季播種時，獲得和秋播同樣的收成。1918年德國植物學家G.加斯納發現黑麥有冬性和春性之分，春黑麥不需要經過低溫時期就可以抽穗，因此可以春播。而冬黑麥則需在發芽前後經過一段1～2℃的低溫時期才能抽穗，所以必須秋播.1928年蘇聯農學家T.Д.李森科發現：禾谷類作物的冬性品種如不經低溫，則長期處于分蘖階段而不拔節開花；如将黑麥、小麥和大麥的種子播種在積雪的田間經受一段時間的自然冷凍後，就能拔節開花；把剛剛發芽的冬性禾谷類種子在播種之前用0～5℃冷凍一定天數，則不論何時播種，均能正常拔節。他和他的同事把這種低溫處理方法應用于農業生産，并稱之為“春化”；解決了禾谷類作物、豌豆、馬鈴薯和甜菜等在蘇聯氣候條件下的春化處理技術。李森科在探讨了春化作用的原理和植物發育規律之後，于1935年發表了《春化作用的理論基礎》一書，系統地提出了階段發育學說。

從播種到新的種子成熟，叫做玉米的一生。它經過若幹個生育階段和生育時期，才能完成其生活周期。生育階段 在玉米的一生中，按形态特征、生育特點和生理特性，可分為3個不同的生育階段，每個階段有包括不同的生育時期。播種後，種子吸水膨脹，開始萌發，首先胚根突破皮層伸長下紮，随後胚芽向上生長，第一片真葉出土展開，進入出苗期。在穗期階段，玉米根莖葉等營養器官旺盛生長并基本建成，一般增生節根3～5層，占節根總層數50%左右，而根量增加卻占總根量70%以上；節間伸長、加粗、莖稈定型；展開葉數約占總葉數70%。在這階段，玉米完成了雄穗和雌穗的分化發育過程。從開花期始，玉米進入以開花、吐絲、受精結實為中心的生殖生長階段，籽粒居該階段生長和營養物質積累的主要地位。玉米成熟籽粒幹物質的85%～90%是綠葉在這階段合成的，其餘部分來自莖葉的貯存性物質。這些不同的階段與時期既有各自的特點，又有密切的聯系。

7.生态因子綜合作用

環境是由諸種因子組成的複合體，生态因子綜合作用是環境中各種生态因子彼此聯系、互相促進、互相制約作用的總體。生态因子不是孤立存在的，任何一個生态單因子的變化，必将引起其他因子不同程度的變化及其反作用。生态因子所發生的作用雖然有直接和間接、主要和次要、重要和不重要之分，但它們在一定條件下又可以互相轉化。如光和溫度的關系密不可分；溫度的變化不僅影響空氣的溫度和濕度，同時也會影響土壤的溫度、濕度的變化。生物對某一個因子的耐受度，會因其他因子的改變而變化，所以生态因子對生物的作用不是單一的而是綜合的。

生物在生長發育的不同階段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同強度。例如低溫對冬小麥的春化階段是必不可少的，但在其後的生長階段則是有害的。那些對生物的生長、發育、繁殖、數量和分布起限制作用的關鍵性因子叫限制因子。直接參與生物生理過程或參與新陳代謝的因子屬于直接因子，如光、溫、水、土壤養分等。例如光可以促進種子萌發。而那些通過影響直接因子而對生物作用的因子，屬于間接因子，如海拔，坡向，經、緯度等。

就農作物而言，環境因子中就包括氣候因子、土壤因子、生物因子、地體因子和人類因子（耕作、機械、化肥、農藥、農業工 程以及人類的一切經濟活動等） 。環境請因子對學物的牛長發育缺一不可的，它們對生物的作用是綜合的，而這種綜合作用的各種因子在不同的條件下所處的地位及所起作用的本質各個相同。可見，玉米産量增加不僅受到養分因子制約，還會受其他生态因子的限制，任何—種生态因子不足都會限制産量的提高。

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