复种为我们提供了一种可持续的发展模式,有助于提高农业生产的效率和稳定性,因为它能最大限度地提高光能利用率,具体体现在以下几个方面:
一、增加作物的光合面积
作物叶片是接受太阳光进行光合作用的载体,叶面积的大小直接影响光合产物的多少,作物的光合面积与作物干物质生产量密切相关。但是大量研究证明,只有在作物群体密度适中、叶面积大小适宜时,作物的叶面积与光合产量才呈现正相关。
在一年一熟情况下,增加作物的叶面积特别是同一作物群体叶面积的潜力有限。与之相比,复种可以很好地解决这一矛盾,一年多熟既可以通过增加播种面积增加作物的光合面积,又可以避免一年一熟情况下增加叶面积导致的叶片净光合率迅速下降。
二、延长作物的光合时间
我国许多地区作物生长季为200天以上,有些地区甚至高达365天。如果一年只种植一季作物,其生长期一般只为3~7个月,且保持较大叶面积指数的时间则更短,一般仅为2~3个月。
因此,如在生长期长的地方实行一年一熟,由于光合时间短,光能利用率低,光能资源浪费严重。例如在东北的沈阳,一年种一季玉米,生长季浪费15%;而在南部的南宁,一年种植一季玉米,光合时间的浪费近70%。全球耕地占陆地面积的11%,但是农作物的生物产量还不及陆地植物光合产量的1%。生产力高的热带雨林每年平均固碳为990g/ml,而一般耕地只有290g/m2。
这种差别的产生,主要原因之一就是耕地的光合时间短。因此,在自然资源与社会资源条件允许的情况下,依据不同地区的资源特征及不同作物的生物学特性,在夏秋季节和冬春季节合理安排喜温与喜凉作物生产,通过合理的作物布局与复种,可以最大限度地挖掘光合时间利用的潜力,提高光能利用率。
三、提高作物的光合势
光合势是作物的叶面积与光合时间的有机结合,二者相辅相成,不可偏废。较大的叶面积与较短的光合时间及较小的叶面积与较长的光合时间均不能获得较高的光合势。
复种并不是在任何情况下都有利于提高光能利用率,只有在一定的叶面积基础上才能发挥其作用。如北京农业大学1984年试验,旱地小麦-夏玉米和小麦-夏大豆一年二熟,年光能利用率分别只有0.37%与0.31%,而一年一熟春玉米却为0.41%。其原因就是一年二熟虽光合时间长达240天,但平均叶面积系数低,仅有0.95和0.88;一年一熟光合时间仅为131天,但平均叶面积系数却为1.15,因此光能利用率仍比一年二熟提高10.8%~32.3%。
所以,延长光合时间必须与一定的叶面积系数相结合,将光合时间与叶面积系数统一考虑,才有利于提高产量。