小议“轮作、间作与套种”
农业上常采用轮作、间作、套种等生产措施，以提高农作物的亩产量和年产量。那么，这三种农耕经验中究竟渗透了怎样的生物学知识原理呢？
1 轮作
1．1 种植模式
在同一块土地上，有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物或在一年内连续种植超过一熟（茬）作物的种植模式，俗称换茬或倒茬。
1．2 实际意义
既能显著提高土地利用率，同时也延长了有限土地面积的年有效光照时间，从而提高了光能利用率，提高了作物的单位面积年总产量。轮作是农耕中用地养地相结合的一种生物学措施，主要表现在以下三个方面。
其一，能均衡地利用土壤养分。不同的农作物对各种矿质养料的需求量不同，而其根系发达程度所决定的入土深度的不同也导致了它们可以利用不同层次土壤养分；另外，不同作物吸收养分形态也有一定的差异，如：小麦只能吸收易溶性磷，而豆类往往能吸收难溶性磷。
其二，能改善调节土壤肥力。轮作可以适当改变土壤的理化性质。不同作物根系对土壤理化性状影响不同，其返回土壤有机质也不同，这调节了土壤有机质含量；实施水旱轮作，可以改善土壤结构；有些轮作还能消除土壤中有毒有害物质。
其三，能减轻病虫和杂草危害。轮换作物，可以在种间关系特别是营养关系（食物链）的变化上达成病虫和杂草的自然防治，如斩断寄生、减少伴生性杂草等；水旱轮作，改变了生物的生存环境，也在一定程度上调整了农业生态的结构。
2 间作
2．1 种植模式
在同一块土地上，同时（一茬）有两种或两种以上生育季节相近的作物成行或成带（多行）间隔种植的一种模式。农耕中通常是将长势较高的喜阳作物与较矮的喜荫作物进行搭配，如玉米和大豆间作。由于间作的两种农作物有较长的共同生长期，不同作物之间常存在着对阳光、水分、养分等的激烈竞争，因此选择合适的作物搭配，尽可能降低它们之间的竞争，是间作的关键。株型上要一高一矮、叶型上的一尖一圆、根系上要一深一浅、成熟期上要一早一晚、种植密度上要一宽一窄，以形成良好的时空层次的复合种植群体，通风透光，才可以实现资源和空间上的有效和最大化利用，保证产量。
光合作⽤效率、光能利⽤率和光合作⽤速率辨析
产量⾼
⼀、光合作⽤效率
是指绿⾊植物通过光合作⽤制造的有机物中所含有的能量与光合作⽤所吸收的光能的⽐值。即光合作⽤效率=光合作⽤制造的有机物中的能量/光合作⽤中吸收的光能。
农作物的光合作⽤效率与⼆氧化碳浓度、光照强度、温度、矿质元素等有密切关系。
⼆、光能利⽤率
光能利⽤率=光合作⽤制造的有机物中的能量/种植⾯积内所照射的光能。
光能利⽤率较光合作⽤效率的概念外延增⼤了，即光合作⽤效率属于光能利⽤率的范畴，提⾼光能利⽤率包括提⾼光合作⽤效率（包括光照强弱的控制、⼆氧化碳的供应、必需矿质元素的供应）、延长光合作⽤时间、增加光合作⽤⾯积。
延长光合作⽤时间、增加光合作⽤⾯积、套种、间种都能提⾼光能利⽤率，但不能提⾼光合作⽤效率。合理密植（考虑通⽓、增⼤了叶⾯积）⼆者都能提⾼。
三、光合作⽤速率
光合作⽤强弱的⼀种表⽰法，⼜称“光合强度”。光合速率的⼤⼩可⽤单位时间、单位叶⾯积所吸收的CO2或释放的O2表⽰，亦可⽤单位时间、单位叶⾯积所积累的⼲物质量表⽰。
从表⾯上看，光合速率不是⼀个效率指标。但是，实际上它是⼀个重要的光合效率指标。它是光合作⽤不受光能供应限制即光饱和条件下表明光合效率⾼低的重要指标。在其他条件都相同的情况下，⾼光合速率总是导致⾼产量、⾼光能利⽤率。因此，⼈们常常把⾼光合速率说成⾼光合效率。
提高农作物光能利用率的方法
农作物的生长和发育需要光能，光能的光合作用可以为植物提供能量及物质，是农作物关键的生长因素之一。然而，光能的利用率一直是制约农作物产量的关键性因素之一。对于提高农作物光能利用率，以下是一些方法：
1. 自然通风控制和遮蔽技术
改善农作物的光能利用率是通过改善环境中光线的分布和光强度等因素来进行的。在冬季通风可以摆脱水汽和 CO2 积聚。在夏季通风可以防止室内高温和湿度过高等现象的发生。而使用遮蔽技术则可以减轻强光照射时产生的光热伤害，促进病菌的传播。
2. 圆锥形光斑
圆锥形光斑技术是一种将光能集中在植物顶端的技术。圆锥形光斑可以使光能得到最大化的利用，提高光照效果。圆锥形光斑技术需要配备透明的天膜，它可以避免光线产生光衰和分散。
3. LED 光照技术
LED 光照技术的研究和应用在室内机械化耕种方面得到了广泛的重视。LED 光照技术可以实现光照时间、光照强度和光谱质量的控制，且设计成本较低，光变换比较简单，这种光照技术广泛用于设施栽培、移栽、室内繁殖和保护等领域。
4. 叶面肥
叶面肥是通过叶面充分吸收肥料，加速光合作用的技术，提高农作物的光能利用率。叶面肥可以使植物的叶片生机盎然，加速植物的光合作用，提高植物的耐寒性和幼嫩性，促进植物的发展。
5. 土壤调理和滴灌设施
土壤调理和滴灌设施是为了减少土壤蒸发，降低土壤中有害细菌的数量，提高土质结构，增加土壤肥力等做法，可以对提高农作物光能利用率起到积极的作用。同时，滴灌设施还能够减少水浪费、减轻环境的污染。
6. 农业机械化
农业机械化的应用也是提高农作物光能利用率的关键。通过机械化作业可以提高耕作质量和效率，节省时间和人力资源，减少耕作消耗的能源，提高耕作的产出率，同时还可以降低地块的耕地压力，减缓资源高效生产所带来的环境压力和社会压力。
提高作物光能利用率的途径
一、合理密植
各种作物合理密植，均能提高产量，其根本原因在于提高了作物光能利用率。所谓合理密植，是根据作物本身的特性和栽培条件，在不妨碍个体正常生长发育的情况下，充分发挥群体对光能的利用效率和土地利用能力，从而提高作物单产的科学措施。合理密植要考虑到作物各生育期均能达到和保持良好的群体结构，更好地利用光能。群体结构是否良好，要从个体地上部分、地下部分的生长情况和群体的产量来衡量，凡个体生长明显变差，如玉米在田间通风透光较差的条件下，根系发育差，茎细、穗短、每穗粒数显著降低、空秆株率高、单产低，这种情形如不是水、肥、温度和病虫等环境条件的不良影响，则显示在该条 件下，种植过密了。反之，个体生长较好，产品器官发育正常，但在良好环境条件下，单产仍不高，则可能是种植疏了，漏光较多，光能利用率不高所致。在水稻方面怎样做到合理密植，提高光能利用率，广东农科院作过研究，所获结果表明，合理密植必须保证各生育期具有较理想的叶面积指故，若幼穗分化期、齐穗期和齐穗后20天这三个时期的叶面积指数相加为12--16，表明群体结构较合理，单产有可能达 到400—500公斤。然而，要形成合理的群体结构，除重视播种或插植密度外，还须加强水肥管理和病虫防治工作。
二、种植具有理想株型的品种
二十多年来，各国对水稻、小麦、玉米高产新品种的株型作了广泛的研究，一致认为株高适中，秆粗、叶直而小、叶厚、分蘖密集是较理想的株型。具有这样株型的品种，个体之间相互遮阴较少，中、下层叶能获得较多光能。据报道，剑叶披垂的水稻品种，第2叶(即剑叶下一叶)截获的光照强度仅及自然光强的27%左右，第3叶为7%左右，而剑叶挺直的品种，第2叶为46%，第3叶为22％。同时，较直立的叶片，两面受光的可能性较大，在光照较弱条件下，发挥叶片两面的光合能力，其光合强度要比单面受光的披垂叶高15~20%。理想株型的品种，还能增加种植密度和比较耐肥抗倒，故全生育期光能利用率较高。
