杜占池
农田实验生态和作物光合生理生态研究忆述(5) 精选
2026-3-9 08:51
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田间实验与室内测定并重阶段

 

1977年,根据研究需要,将人员分成2个小组:一是元素循环小组,成员有:陈佐忠、黄德华、金士珍、张鸿芳,一是光能利用小组,成员为:姜恕、何妙光、杜占池、杨宗贵、戚秋慧和盛修武。大家分工合作,轮流测定。

这一年,研究工作在通县公庄和植物园网室同时展开。我与杨宗贵、盛修武筹建光合测定装置,继续摸索光合测定方法。光合测定定场所由遗传所光室转至植物园网室。

1)通县公庄田间测定

1977年1月底,拟定当年具体研究内容:(1)高桿玉米-杨村谷间作。依不同畦宽(7.5尺、15尺、平作)和不同密度(3、5、7、9万株)设计,共12个处理;(2)高桿玉米-花生、高桿玉米-高粱、高桿玉米-玉米。处理:7.5尺畦与平作,共6个处理;(3)探讨叶面积指数、干物质积累、光合速率的各种测定方法;(4)测定不同光质的照度。

2月中上旬,内组多次讨论研究计划,确定主要研究课题为《玉米、谷子不同群体结构的光能利用和以氮素为主的元素循环特点及其对产量的影响》。内容包括:(1)不同光强下谷子密度的消长规律;(2)玉米-谷子不同群体结构生产力的研究;(3)遮阴对谷子产量构成要素及根系的影响;(4)玉米、谷子叶面积测定方法的探索;(5)几种测定光合速率方法的比较。测定项目有:株数、穗数、码数、码粒数、秕谷率、空壳率、千粒重、叶面积、根系、元素积累量、光合速率等。

4月中旬,连续数日讨论今年的科研工作的具体内容:(1)通县公庄:试验地共5.4亩,12个处理,计划取样6次。①作物选择:二茬为高桿与矮桿玉米,三茬为玉米、高粱、谷子、花生、白薯;畦宽:7尺、14尺、平作。②种植方式:7尺畦(高桿玉米-玉米、高粱、谷子、花生、白薯;矮桿玉米-玉米、高粱、谷子、花生、白薯);14尺畦(高桿玉米-玉米、高粱、谷子、花生、白薯);平作(玉米、高粱、谷子、花生、白薯)。③测定项目:植物要素有:干物质积累及其热值、叶面积变化、生育状况(叶龄、生长速度)、谷子穗重、叶绿素含量、光合速率;环境因子有:光照强度、CO2浓度和温度的日变化、风速及光照强度和辐射能的水平与垂直分布。④重点研究的问题:14与7尺畦群体光能利用的比较;7尺畦高桿与矮桿玉米群体光能利用的比较;谷子在不同遮阴条件下(7尺、14尺、平作)的光能利用比较,以及各种搭配下群体的元素吸收与积累特征。

5月中旬,本年第一次去公庄大队,播种二茬作物-玉米。

6月下旬,参加收割小麦,测定玉米的密度、株高、株长、叶片数、叶面积、干重及花生的百粒重等。

7月中旬,谷子间苗。田中杂草多,谷子密度不够、不匀、行不清。

8月初,观测玉米、谷子的密度、株高、干物质重和叶面积指数。回京后烘干、称重、剪叶面积纸。

中、下旬,对玉米、谷子进行观测2次,项目同前。

9月上旬,测定谷子的光-光合速率曲线及光合日进程,叶室温度最高可达42℃,显著高于大气温度。同时发现,从部队借用的便携式红外仪的零点飘移较大,指针摆动亦大,疑是内部漏气。此外,用光合速测器试定了谷子的光合速率,数值明显低与前者。同时测定了不同群落结构下光强的垂直、水平分布、光照时间及累计辐射能,以及谷子群体的叶面积指数、干物质积累及其垂直分布。

中旬,进行群体密度调查,谷子、花生和玉米考种测产。至此,该年公庄测定全部结束,本人去公庄19天。

经过2年的实践,感到在生产队进行研究,存在如下问题:播种期不能保证,管理不及时、不一致,地力不均匀,作物生长环境不易控制。所以,将大田作为实验成果的中间实验站比较合适。而且,田间实验设计,应成梯度序列,才能从中找出阈值。

2)植物园网室测定

1977年4月中旬,组内讨论确定,在网室春播玉米、谷子、花生。测定项目:光-光合速率曲线、光补偿点和饱和点。测定3次,分别在拔节期(或分枝期)、抽穗(或现蕾)-开花期和灌浆-结实期。测定结果用以分析大田作物的试验结果。

下旬,调试红外水分仪、气泵和温度巡回检测仪。

5月上旬,盆栽玉米、花生、谷子;再次调试气泵。

中旬,重播玉米。组内开会时,首次提及建立自己的光合测定室之事。

下旬,到遗传所光室,取回流量计。

6月上旬,对盆栽作物进行管理;校对3台照度计,光合测定装置准备就绪。到驻扎在北京农业大学校园的军队某部,借用便携式红外仪;去中国农科院气象室,送还辐射计。

中旬,探讨光合与流量、光强与流量、叶面积与流量、叶面积与CO2消耗量等的关系;调试太阳总辐射自动记录仪、有线自动气象仪和稀土高压汞灯。

下旬,盆栽作物间苗、施肥、培土。首次进行光合测定。样品处于拔节期(或分枝期)。测定时,光强梯度依次为:补偿点、5、10、20、30、40、50klx ……,直到饱和点;所用流量以CO2消耗量为15-20%为准。测定中发现:谷子的光合速率和光饱和点测值过低;玉米用的叶室,因叶片插入口过长而漏气,只好放弃对玉米的测定。

7月上旬,玉米定苗,施追肥-尿素;测试叶室的气封效果,其中以鼓风与抽气相结合的方法为好。

中旬,对处于开花期的花生进行光合测定。

下旬,对处于抽穗期的谷子进行光合测定。同时,通过试测,确定出了谷子、玉米、花生的适宜流量,以及不同层纱布下光强的变化。

8月上旬,,对处于灌浆期的谷子进行光合测定。由于温室光照强度低,所以样本生长低矮、细弱、叶绿。结果显示,其光饱和点仅20-30klx。

月底,再次测定流量与光合速率的关系。结果表明,在适宜流量范围内,以用大流量较好,水汽少、CO2梯度差小、叶室温度较低。并试测叶片长度与CO2浓度降低率的关系。

9月中旬,对处于结实期的花生进行光合测定。测定中得知,当CO2浓度高于400ppm或低于250ppm时,仪器读数与浓度不成直线关系,所以显示值与实际值差别很大,必须进行校正。至此,植物园网室的光合测定结束,本人共去15天。

期间,曾以谷子为材料,用部队的和生理室的红外仪同时进行测定,结果其光合速率不一致,表明便携式红外仪的误差较大。

3)二里沟温室测定

1977年1月下旬,播种谷子。

2月下旬,观测谷子的生长状况:植株低矮,叶片狭小,穗似蝇头。究其原因,主要是因为温室内光照弱,气温高,昼夜温差小,所以谷子的光合低,呼吸强,干物质积累少。

3月下旬,重新播种谷子。

5月上旬,进行管理与观测。

4)群体光合筹备工作启动

1977年2月上旬,组内决定,在姜先生指导下,以盛修武为主,大家通力协助,组建群体光合装置。

下旬,去中国农科院气象室参观,请于沪宁介绍测定小麦、玉米群体光合的装置和方法。

4月上旬,开始讨论组建群体光合测定装置所需的设备和材料,包括:鼓风机、电风扇、涡轮式流量计、大型同化箱、塑料粗管道、节门等。进而建立流动光合测定车。

中旬,组内开会,决定将群体光合测定放到固定的试验地进行。并开始行动,计划购买空气调节器、鼓风机、风扇、流量计、照度计、稳压器、涤纶薄膜等设备和材料,制作大型同化箱。

11月下旬,请中国科学院上海植物生理所王天铎介绍群体光合的测定和计算方法。

5)参加有关会议

1977年1月下旬,组内讨论当年计划和研究方向。而后,室内交流去年总结和今年计划,室负责人王献溥和书记宋书宏先后讲话。发言者还有各组的负责人:草原组廖国藩、环保组黄银晓、植被地理组王金亭和作物生态组陈佐忠

3月上旬,赴广西玉林,参加《全国花生育种协作会议》。途径柳州,利用换车之空闲时间,游柳州人民公园和都乐喀斯特溶洞。会议由山东花生所和广东经济作物所主持,20个省市130余人参加。会议就品种区域试验情况、育种经验、生产经验、良种介绍、花生生态类型的试验研究等进行了交流,制定了1977-1980年花生协作方案和花生区域试验方案。我代表陈佐忠在大会上发言,题目是《夏播花生狮油15的一些生物学特性及其与引种栽培的关系》。有些同行对我们的研究表示赞赏,认为,以往对玉米-花生间作少有探讨,对花生生理生态进行研究很有必要,《花生科技》杂志约稿予以发表。

4月上旬,全室开会,黄银晓介绍赴美考察环境保护情况;组内交流玉林会议、广州参观访问和北京市玉米高产会议的情况。

4月中旬,组内开会,交流谷子会议、“三种三收”会议和走访农林部等情况。并就长远研究设想进行了讨论:①结合间作套种,从群体和个体水平,研究农田生态系统;②研究题目与当前生产挂钩,分析农业生产发展动向,抓住苗头,走在生产前面;围绕一个共同任务,同时进行光能利用与元素吸收研究;③光合测定从个体开始,逐渐深入,提高测定精度;④在农村设置若干联系点,或者基点放在农村,同时搞自己的试验地,并在农村设几个联系点;⑤试验场地的选址、建立与经费来源。

5月中旬,组内议论自己建立光合测定室之事。

6月上旬,小组开会,讨论制定总的研究题目、详细计划事宜,进一步明确研究核心是生产力、光能利用与转化和物质循环,但光能与元素研究如何配合,尚待进一步讨论。

下旬,组内开会,讨论年中总结内容,以及消光系数的测定问题。

7月上旬,小组开会,讨论1978年研究计划,拟定建立光合测定室所需要的设备:红外仪、碘钨灯、氙灯、大型灯架、气泵、点温计、黑布帘、皮老虎、铁台夹、点温计、滑轮等。

下旬,小组开会,讨论培养研究生与进修等问题。

8月上旬,全室开会,姜恕先生介绍了生态系统研究进展,各组交流了上半年总结。

中旬,小组讨论和全室交流了生态学学科规划和三年科研计划情况。而后,讨论1978-1980年小组科研工作。主要内容为:(1)初步建立大型同化箱测定群体光合装置,并首先在动物园试验地开展工作;(2)建立光合测定室,提高单叶、单株光合测定精度,完善同化系统降温设备迫在眉睫;(3)建立人工气候室和温室;(4)在盆栽条件下,研究几种作物光-光合特性关系,不同遮阴条件对谷子-光-光合速率的影响,不同氮素水平下元素吸收和积累、光合速率和干物质积累;(5)在动物园试验地,研究石灰性土壤条件下作物的元素交换与循环,用以分析大田高、矮桿玉米在不同配置条件下的产量形成;(6)联系协作试验场地,建立大田试验基地。

下旬,小组开会,确定研究方向为“农田生态系统中植物群落的结构和功能”。

9月下旬,召开全所大会,交流学科规划。会后,分室组讨论,而后商量今年的科研总结事宜。其中,光合的总结内容有:(1)谷子、玉米、花生、大豆光-光合速率特性的比较;(2)应用红外CO2仪测定植物光合速率中的几个问题,包括:流量选择、叶室设计、降温方法、光强调节、气路漏气的问题、稳定气源的问题、红外仪终点问题等;(3)用长宽系数法和干重系数法测定叶面积的比较;(4)使用红外仪和光合速测器测定光合速率的比较;(5)光强与辐射的换算。

12月上旬,组内开会,讨论研究方向。议论的内容有:(1)作物的光-光合特性的研究;(2)生态系统的结构与生产力的估算;(3)特殊环境下群体光合生产的探讨;(4)华北平原地区以光为主的温度、水分、元素等生态因子与光合生产关系的模拟;(5)完善单叶光合测定装置与方法,建立群体光合测定装置。

6)学习与调研

1977年1月中旬,室内举办学术讲座,所情报室李耶波讲《小麦群体的光能利用》,姜恕讲《生态系统的物质生产与光能利用》,陈佐忠讲《生态系统中的矿质元素循环》等。此外,还到北京饭店,听取华盛顿教师访华代表团、华盛顿大学教授中田的学术报告:《远东地区第四纪后植被变迁和农作物起源》。

2月下旬,听取所生理研究室举行的学术报告:《大田光合测定方法》与《马铃薯退化问题》。

3月中旬,《全国花生育种协作会议》结束后,经梧州,游河滨公园、中山公园;而后顺西江而下,到达广州,与直接从北京到广州的杨宗贵、冯雪华汇合后,进行参观访问。在广东省农科院水稻生态室,参观了光合测定装置;就叶室的结构、气封、适宜流量、加湿和降温方法、防止叶片贴壁的方法、气路的连接、利用转换开关连续测定的方法等问题,以及大田群体光合测定所需的设备和测定方法,与屠增平等进行了广泛交流,收获颇丰。在广东农林学院农学系生态遗传研究室,与邓向前等就光合和呼吸的测定方法,如:用隔热水槽降温、用半导体温度计测定叶室温度以及呼吸速率测定方法、光合与流量关系的研究,进行了深入讨论,从中得到不少启发。而后,到佛山分析仪器厂,就台式红外仪的改装与性能的稳定,气泵性能的提高,进行了讨论。厂方许诺,待重新试制的便携式红外仪制成后,交给一台试用。此外,还到广东农科院经济作物所花生组、广东植物所生态室和中山大学生物系昆虫教研室,进行了参观。

5月底,杨含熙、陈昌笃作关于生态系统的学术报告。

6月上旬,到北京饭店,听日本木原研究所木原的讲座,题目是《普通小麦的起源与核细胞》。

下旬,中国科学院上海植物生理所王天铎来所,请他介绍光合测定方法。

7月中旬,还请中国林科院林科所造林室竺肇华介绍河南商丘地区泡桐与农作物间作情况。在林粮间作条件下,小麦、玉米、谷子均增产,大豆、芝麻减产、棉花平产。

9月下旬,到北京饭店,听取国际玉米研究所中心教授讲座:《玉米栽培与育种》。

10月上旬,到农展馆科技馆,参加《耕作制度改革座谈会》。

中旬,中院沈阳林业土壤所研究人员来室,与之座谈。

11月下旬,阅读《physiological plant ecology》和《农田生态学》等有关论著。

12月中下旬,与姜恕赴广州,参加院光合作用学术会议”。到会者有许多老前辈,如:殷宏章、汤佩松、曾呈奎、唐敖庆等。会上进行了国际动态报告、大会发言和分组讨论。会后,到华南农科院、华南农学院和广东农科院等单位参观。并参观了石湾美术陶瓷厂和祖庙。顺便到佛山分析仪器厂,拜访欧阳深和邝崇阶,得知:综考会手提红外仪将寄出,并计划制作一台便携差式红外仪。期间,陪同同事林舜华,再赴佛山气体分析仪器厂,联系订购双工作管红外仪。

过学习与实践,确定深入研究如下内容:(1)作物光合速率与光强、大气温度、湿度和CO2浓度的关系;(2)光呼吸、暗呼吸与温度的关系;(3)不同叶位叶片光合速率及其与各种生态因子的关系;(4)光合速率与生物生产力的关系。(5)在间作下如何使用“门司”公式,将叶片光合速率换算成群体光合速率

整理光合数据之前,中国计量科学院,对流量计进行了标定,以便对测值进行校正。在计算时,对因红外仪终点不准和流量过小的测值进行了校正。而后,依据植物园网室的光合测定数据,撰写了《遮阴条件下几种作物单叶光—光合曲线的比较研究》一文。但因生态因子控制欠佳,自感数据不甚理想,所以没有投稿发表,再次交了学费。此外,还撰写了《测定叶面积的两种简易方法—长宽系数法和干重系数法的比较研究》一文

 

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