本文關(guān)鍵詞：旱地農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨向，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

中國農(nóng)業(yè)科學２００２，３５（７）；８４８

ＳｃｉｅｎｔｉａＡｇｄｃｕｌｔｕｒａＳｉｎｉｃａ

８５５

旱地農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨向

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ｆ巾周，Ｎ－學院、水利部水土保持研究所，西北農(nóng)林科技太學，櫥凌７１２，００）

摘要：在分析國內(nèi)外旱地農(nóng)業(yè)研究最新進展的基礎(chǔ)上，就我國半干旱地區(qū)旱地農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨向進行了論述

認為保護性耕作、有限堆溉、遺傳改良、化學調(diào)控是今后我國旱農(nóng)技術(shù)研究與發(fā)屣的幾個重要方面，并對此提出了若干看法與建議。

關(guān)鍵詞：旱地農(nóng)業(yè)；保護性耕作；有限灌ｊ既；遺傳改良；化學調(diào)控

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實現(xiàn)農(nóng)業(yè)與牧業(yè)結(jié)合及對降水資源的充分保持與高效利用，是世界各國發(fā)展半１二旱地區(qū)農(nóng)業(yè)取得的共同成功經(jīng)驗。就農(nóng)田生產(chǎn)技術(shù)而言，在我國典型半干旱地區(qū)經(jīng)歷了傳統(tǒng)耕作

基本農(nóng)田建設增

施化肥與更新品種等發(fā)展階段，與２０世紀８０年代初相比，旱作單位面積產(chǎn)量提高了１倍以上，目前在部分耕地上推行覆蓋技術(shù)、少量耕地上推行集雨補灌技術(shù)也收到成效。今后為使這一地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得以持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，水的限制因素日益突出，為此有兩個問題值得重視并應著重加以研究解決：一是尋求提高農(nóng)田生產(chǎn)力和改善生態(tài)環(huán)境的新結(jié)合點，從區(qū)域全局角度確定農(nóng)田產(chǎn)量目標和農(nóng)業(yè)發(fā)展方向，即在考慮農(nóng)業(yè)資源、特別是水土資源可持續(xù)利用，經(jīng)濟效益與生態(tài)效益最佳結(jié)合的前提下確定適宜的增產(chǎn)幅度和合理的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，而不是單純追求

收穡日期：２００１¨０５

單位面積產(chǎn)量的提高；二是尋求進一步挖掘降水生產(chǎn)能力的技術(shù)途徑，因為在這方面存在很大潛力，目前只有３０％－４０％降水用于旱地作物直接蒸騰，另外，植物水分利用效率（ｗｕＥ）本身也有很大的提高余地。

本文主要從保護性耕作、有限灌溉、遺傳改良、化學調(diào)控等４個方面討論我國旱地農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨向。前兩個方面屬于較成熟技術(shù)，主要研究解決如何結(jié)合我國旱區(qū)實際進行有效推行的問題；后兩個方面存在較大的應用開發(fā)潛力，但需要作進一步的深入研究與探索。

１

半干旱地區(qū)的保護性耕作

耕作技術(shù)屬常規(guī)技術(shù)。至今，正確的土壤耕作

仍然是半干旱地區(qū)農(nóng)田抗旱增產(chǎn)的基礎(chǔ)。世界上半

基金項目：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目（Ｇ１９９９０１１７０８）和陜西省“九托”科技攻關(guān)項目（９６１＜．０２＿Ｇｑ８０１）作者筒介：ｔｈ色＇（１９３３）．男，ＩＩ

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Ｊ東龍口人，研究員．中國工程院院士，主要從事作物抗早生理和旱地農(nóng)業(yè)研究。ｒｅ［：０２９＿７０１８３２５：Ｅ－㈨ｉｌ

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干旱地區(qū)面積大的同家，長期以來致山于以改革種植制度和耕作技術(shù)為主的早地農(nóng)業(yè)的研究與實踐。２０００年在美國得克薩斯（Ｔｅｘａｓ）舉辦的以“町持續(xù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境問題”為主題的同際旱農(nóng)研討班仍以保護性耕作和有限灌溉為基本內(nèi)容。一些同家開發(fā)半十旱地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)所取得的成功經(jīng)驗可歸納為：尋求改善生態(tài)環(huán)境和提高土地生產(chǎn)力的結(jié)合點，采取使兩者同時受益的關(guān)鍵技術(shù)。這一關(guān)鍵技術(shù)園地而宜．但總的說來可稱之為保護性耕作體系。美國的例子比較典型。美同１８世紀末開始向西部移民，開墾＇ｒ大量草地種植糧食作物，加之不合理的“強度”耕作，造成２０世紀３０年代初期震驚世界的黑風暴，使大量耕地被毀，從而引起當局的重視。為此采取了晦項被認為是最成功的措施，一是夏季休

閑（ｓｕｍｒｎａｒｆａｌｌｏｗ），二足保護耕作（ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ

用，今后仍應作為綜合治理的重要組成部分。相比之下，黃土高原耕作技術(shù)的改進卻被嚴重忽視川，盡管群眾經(jīng)驗豐富，在這一地區(qū)所實行的水土保持耕作法已不下２０種，但多是局部分散使用，迄今尚未形成適合我國國情的保護性耕作技術(shù)體系。這與我國北方旱農(nóng)區(qū)人口密度高，坡耕地比例大．水土流失嚴重。傳統(tǒng)耕作沿襲多年難以改變等因素有關(guān)。在這種情況下首先把建設基本農(nóng)田放在首要位置是正確的，但同時亦不應忽視尋求適臺我國情況、可大規(guī)模推行的保護性耕作模式的研究與應用。最近．通過考察初步查明了我國北方的主要沙塵暴區(qū)的范圍和成因１“，證明都與草原破壞和耕作不當有關(guān)．其中之一就是蒙陜寧長城沿線旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，，說明推行保護性耕作不僅利于農(nóng)田持續(xù)增產(chǎn)，而且是防止風蝕和保護環(huán)境所不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

保護性耕作試驗在我國一些地方已進行多年，并取得了較好效果。其主要技術(shù)組成為：以秸稈殘茬覆蓋，少耕與深松，表土作業(yè)。為此必須實行機械耕作，提倡化學除草，防止可能加劇的病蟲害，同時注意苗期低溫。根據(jù)各地試驗資料，少耕秸稈覆蓋的有利作用可歸結(jié)為：改良土壤結(jié)構(gòu)，增強蓄水性能，提高土壤微生物量及有機質(zhì)含量，減少用工，降低成本，增加收入。高煥文在山西壽陽等地多年研究表明【６Ｊ，保護性耕作技術(shù)與傳統(tǒng)翻耕技術(shù)相比，土壤蓄水量明顯增加，土壤有機質(zhì)年平均提高

０

ｔｉｌｌａｇｅ）。所謂保護耕作主要包括兩項基本內(nèi)容：少耕、免耕和殘茬、秸稈覆蓋。近幾十年來，美周中西部大平原耕作技術(shù)的發(fā)展趨勢是，由多耕到少耕，由表層松土覆蓋到殘茬秸稈覆蓋，由機械耕作除草到化學除草，使保水效果不斷增加，旱作產(chǎn)量逐漸提高。根據(jù)其典型地區(qū)長期觀測結(jié)果：耕作次數(shù)已由１９３０年前的７～１０次，減少到０～１次，休閑地蓄水量由１０２ｍｍ增加到１８３ｒａｍ，休閑期土壤蓄水量從占降水量的１９％提高到４０％以上，小麥產(chǎn)量從１．０７ｔ／ｈａ增加到２６９ｔ／ｈａ…。澳大利亞的經(jīng)驗同樣證明，土壤有機質(zhì)衰竭一土壤結(jié)構(gòu)破壞降低水分入滲和貯存～風蝕水蝕加劇

土地退化一產(chǎn)量下降足

相互聯(lián)系著的，盡管這一惡化過程發(fā)展緩慢（３０—５０年），但一旦達到閥值，其后果卻是致命的，不但危及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且危及人類生存。Ｋ

Ｎ．Ｐｏｔｔｅｒ等多

年研究證明【２１，采用免耕技術(shù)可使土壤表層有機質(zhì)明顯增加。澳大利亞南部為防止土壤退化和有機質(zhì)衰竭，所采取的一項主要措施是：用小麥與一年生可隔年自繁的苜蓿輪作，及對苜蓿施用磷肥。正是這兩項技術(shù)“挽救ｒ南澳的農(nóng)業(yè)”，使南澳和西澳的小麥／養(yǎng)羊農(nóng)作制度得以建立并趨于穩(wěn)定發(fā)展１３Ｊ。但在這一種植制度下產(chǎn)量提高緩慢。近年來，氮肥施用量增加并結(jié)合推行保護性耕作技術(shù)，生產(chǎn)水平有了明屆提高，但學者們強調(diào)，草糧輪作制在澳大利啞旱農(nóng)區(qū)是不可被替代的。

根據(jù)國情，為促進我國半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展與水土保持，首先推行ｒ農(nóng)田基本建設。以黃土高原為例，以水平梯出為主的農(nóng)田基本建設在一定發(fā)展階段對防止水土流失和農(nóng)田增產(chǎn)起到了關(guān)鍵作

０３％～０．０５％。另外，節(jié)約人畜用工量５０％～

６０％，增加純收入２０％～３０％�，F(xiàn)已在山西１３個縣進行示范。李立科在陜西合陽進行“留茬少耕秸稈傘程覆蓋”８年試驗示范結(jié)果【７Ｊ：小麥畝產(chǎn)達到４０７ｋｇ，比傳統(tǒng)耕作增產(chǎn)７２．６％．將自然降水保蓄率從２５％～３５％提高到５０％～６５％。婁成后等研究結(jié)果表明Ｌ８１，應用秸稈覆蓋減耕技術(shù)，在小麥一夏玉米一年兩熟輪作制中，連續(xù)進行１０年后，耕層０～２０ｃｍ內(nèi)有機質(zhì)含量比翻耕田高出１５．６％；全Ｎ

高出１７．４％。

應當看到，保護性耕作——少（免）耕覆蓋技術(shù)也帶來了一些問題，如在美國應用該技術(shù)后，普遍出現(xiàn)春季地溫上升慢，致使作物播種期推遲；另外，由于有機質(zhì)積累量大，耕層土壤不翻耕，導致某嶼病蟲害加鶯。在我國試驗中還發(fā)覡，免耕一定年限后，ｌＯ～２０ｃｍ間耕層養(yǎng)分和孔隙狀況不如０～ｌＯｃｍ表層，因而主張應適當翻耕，隨土壤肥力提高免耕周期可延長。前蘇聯(lián)許多研究者也主張，有壁犁和無壁犁相結(jié)合，將深翻與深松交替使用．即每隔２～３年

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翻耕１次，效果將會更好陽。

如上所述，我國半干旱地區(qū)的自然與社會經(jīng)濟

狀況與美、澳等國有很大不同，我們應當立足國情，力求創(chuàng)新，采用符合我國情況的保護－陛耕作方式；同時，在克分調(diào)研的基礎(chǔ)ｒ，確定適宜推行區(qū)域，并作出實施規(guī)劃。要從整體上加強土壤耕作理論與技術(shù)的科學研究，形成專門隊伍，堅持長期定位試驗。另外，大范圍推行保護性耕作必然關(guān)系到整個種植制度的改革，以及耕作機械、病蟲防治、雜草清除等技術(shù)的改進，乃至對品種培育和栽培方法提出新的要求，因而要作長期打算，有步驟地在我國北方半干旱地區(qū)建立以保護耕作技術(shù)為核心的新農(nóng)出種植體

系。

２旱作農(nóng)業(yè)中的有限灌溉

由于水資源進一步緊缺，在我國半干旱地區(qū)大規(guī)模擴大常規(guī)灌溉面積已不可能，現(xiàn)有灌溉方式也受到挑戰(zhàn)；隨著人口增長和人民生活水平的提高，該地區(qū)旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也出現(xiàn)了對補充灌溉的要求。如何解決這一矛盾？采取旱作農(nóng)業(yè)與補充供水相結(jié)合的種植制度——有限灌溉制度將成為主要選擇。美國一些科學家為適應生產(chǎn)者降低成本要求和根據(jù)地下水資源日趨減少的狀況，于２０世紀８０年代初期提出了一種旱地補充灌溉，即有限灌溉制度ｉ”ｉ。在美中西部大平原降水量４８０ｍｍ左右地區(qū)推行后，收到良好效果，試驗結(jié)果表明，在這類地區(qū)連續(xù)實行旱１５０ｒａｍ的有限灌溉則可使產(chǎn)量提高６０％以上，灌水ｍ３的極端缺水國家，由于制定并實施嚴格的水資源統(tǒng)一管理法規(guī)，全面９，以同樣的耗水量使其農(nóng)業(yè)產(chǎn)值增長數(shù)倍１１“。

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方數(shù)據(jù)小型蓄水庫；（３）將雨水資源化，就地匯集利用。第３方面潛力較大，易于推行。以黃土高原典型半干旱地區(qū)為例，當前自然降水在農(nóng)田下墊面的分配是：５０％～６０％損失于蒸發(fā)，３０％～４０％用于蒸騰，１０％左右形成徑流或其它損失。黃土島原地區(qū)年平均降

水總量約為３０００億ｍ３，相當于傳統(tǒng)水資源總量的

５倍，故通過雨水集流技術(shù)直接就地訶＿集部分雨水發(fā)展有限灌溉農(nóng)業(yè)是很有希望的。

雨水集流技術(shù)既是一種匯集徑流技術(shù)．也是一種抗蒸發(fā)技術(shù)，包括多個環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了傳統(tǒng)經(jīng)驗與現(xiàn)代技術(shù)的結(jié)合。雨水集流可采取多種形式（除目前田、引洪漫地、修建微蓄水庫（池）等），它有可能成為推行有限灌溉還必須在灌溉水利用方面解決好根據(jù)已有資料和我們長期研究結(jié)果，可以認為，（１）不同作物、不同生育時期對下旱的敏感性不（２）水分虧缺對與作物產(chǎn)量密切有關(guān)的各個生（３）不同作物和品種對水分需求有明顯差異，并集中采用的水窖蓄水外，還包括集水種植、隔坡梯治理水土流失和提高土地牛產(chǎn)力的新結(jié)合點和關(guān)鍵技術(shù)。從這個意義上看，雨水集流不但是一種技術(shù)，而且是一項系統(tǒng)工程，同時也是使干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)得以持續(xù)發(fā)展的一條新思路。但目前尚需進行系統(tǒng)的研究與實踐，以對其大規(guī)模推行的可行性作出會面評估。

以下３個方面的問題：一足提出適用于大田條件下應用的低成本微灌技術(shù)；二是建立先進的需水供水監(jiān)控技術(shù)；三是制定有限水的灌溉制度。這３個方面都是實施科學的有限灌溉所必須具備的，而其中作物生育期少量補充供水能否產(chǎn)生顯著效果，以及怎樣用才能產(chǎn)生顯著效果則是推行有限灌溉農(nóng)業(yè)的前提。

實施有限灌溉的生物學基礎(chǔ)已得到初步闡明，即按作物本身的需水規(guī)律使用比正規(guī)灌溉少得多的水量能收到明顯增產(chǎn)效果，節(jié)水與增產(chǎn)的目標可以得到較好結(jié)合。其主要依據(jù)可簡要歸結(jié)為以下幾點：

同，這為水的分配和選擇關(guān)鍵供水期提供了依據(jù)。

理過程的影響程度和順序不同，其順序為：生長一氣孔一蒸騰一光合一運輸，生長對干旱的反應最為敏感，物質(zhì)運輸則最為遲鈍，不很嚴重的干旱對其反而有促進作用。

存在很大的遺傳潛勢。已經(jīng)證明，小麥在進化過程中，水分利用效率有遞增趨勢，現(xiàn)代小麥品種間的水分利用效率最大可相差１倍，種問差異更為顯著，培育出高產(chǎn)與高水分利用效率相結(jié)合的新類型是可能

地耕作是可行的，但如在谷類怍物需水臨界期進行利用效率高出充足灌溉處理的ｌ倍以上。以色列是一個人均占有水資源量僅２８５推行管道輸水技術(shù)，創(chuàng)造并廣泛應用了滴灌技術(shù)，以及實行有限灌溉的原則，已使灌溉水利用系數(shù)達到

０

我國半下旱、旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的情況與其它國家有很大不同，如黃土丘陵區(qū)，地下水資源貧乏且埋藏深，農(nóng)業(yè)難以利用，又無其它穩(wěn)定的水源，因此，發(fā)展有限灌溉只能以更低水量為標準。為此，根據(jù)我國國情，我們將有限灌溉農(nóng)業(yè)定義為：根據(jù)可利用水資源量和作物需水規(guī)律，在充分利用自然降水的基礎(chǔ)上進行低限補充供水的一種農(nóng)業(yè)類型，屬于旱地作物的管理范疇。以黃土高原為倒，有限灌溉的水源可來自：（１）將現(xiàn)有灌溉設施節(jié)約下來的～部分灌溉水引入旱區(qū)；（２）利用山區(qū)有利的地形地貌條件新建一批

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３作物抗旱性的遺傳改良

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（４）作物水分利用效率的高值往往是在中等供水條件、而不足在充足供水條件下獲得的，這～方面說明限量供水在一定程度上符合作物正常生長發(fā)育的需要，同時也說明進一步深入研究該問題的必要性。

根據(jù)上述研究結(jié)果可取得這樣的認識：干旱缺水小總是降低產(chǎn)鼉，一定時期的有限水分虧缺可能對增產(chǎn)和節(jié)水都有利。其機理可以解釋為：下旱缺水對作物的影響有一個從“適應”到“傷害”的過程，不超過適盛范圍的缺水．往往在復水后，可產(chǎn)生生理上和產(chǎn)量形成上的“補償效應”，在節(jié)約大量用水的同時，可獲得較高產(chǎn)量。

這一認識小但在理論研究上獲得支持，并在田間產(chǎn)量試驗和實踐中得到證明。我們在寧夏固原縣的一項系統(tǒng)試驗表明…－，應用地面灌溉技術(shù)，拔節(jié)期給予春小麥每公頃６００ｍ３的補供水，產(chǎn)量達到每公頃３９１５ｋｇ，高出對照７６％，供水量只相當于允足灌溉處理的ｌ／４，但產(chǎn)量卻相當于３／４，灌溉水利用效率達到每公頃４２ｋｇ／ｍ３，作物水分利用效率為每公頃１１．８２婦／ｒａｍ，均達到高值。國家“九五”科技攻關(guān)專題“人Ｔ匯集雨水高教利用技術(shù)研究”，在甘肅定西地區(qū)根據(jù)作物需水規(guī)律和作物適度缺水產(chǎn)生補償效應的原理進行集雨補灌＿【＝程的試驗和示范，在６萬多ｈａ耕地上取得小麥、玉米等作物平均每公頃產(chǎn)３０００ｋｇ，增產(chǎn)６６％的結(jié)果”“。另外，有限灌溉技術(shù)還可以通過局部灌溉來實現(xiàn)¨“。根據(jù)適度干旱下町產(chǎn)生ＡＢＡ信號調(diào)節(jié)植物氣孔開閉以及刺激飯系產(chǎn)生補償性生長的原理，采用控制性根系分區(qū)突替灌溉技術(shù)取得成功，研究結(jié)果表明，在灌溉量減少一半的情況下產(chǎn)量保持不變，而水分利用效率得以顯著提高。

需要指出的是，推行有限灌溉不是沒有風險，而且需要具備一定條件。所謂“風險”，主要指在情況復雜、環(huán)境多變的田問條件下，有限水量何時用，怎么用，是有嚴格要求的，如運用“不當”，“有益”作用將變?yōu)椤坝泻Α�。為此，必須改變目前的粗放灌溉方式，逐步向精確灌溉的方向發(fā)展。

根據(jù)水資源日趨緊缺的現(xiàn)實，有限灌溉技術(shù)的應用前景是廣闊的，在我國北方，一個灌溉農(nóng)業(yè)與旱地農(nóng)業(yè)緊密結(jié)合并融為一體的新的農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向?qū)鸩叫纬�，從現(xiàn)在起我們就應組織有關(guān)專家對其進行系統(tǒng)研究與實踐。

提高早地農(nóng)田生產(chǎn)可通過兩個途徑：～是改造生態(tài)環(huán)境使之適應于作物生長的需要，二是改造作物本身使之適應于外部環(huán)境。當半干旱地區(qū)有限降水資源得到最大限度地有效控制之后，生物學意義上的抗早節(jié)水就將成為一個關(guān)鍵性問題。因此，運用遺傳改良和生理調(diào)控技術(shù)以增加旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力不但具有現(xiàn)實意義，更是未來的一個重要發(fā)展方向和潛力所在。

在作物育種、包括抗病蟲育種不斷取得令人矚目成就的同時，抗旱育種工作卻發(fā)展遲緩。由于在實踐中．抗旱性強的品種往往趨于低產(chǎn)，因此一個時期內(nèi)是否需要專門進行“抗旱育種”，即將抗旱性作為一個主要育種目標存在不同意見１１“。上一世紀，在世界典型的適宜降水區(qū)，小麥品種改良效果顯著．平均年增產(chǎn)３０～３８ｋｇ／ｈａ，而在半干旱區(qū)僅增產(chǎn)６ｋｇ／ｈａ【ｌ“。在我國，近年來在作物抗旱品種的引進與推廣方面取得了進展【ｌ７Ｉ。但北方旱區(qū)作物品種更新緩慢，如農(nóng)家春小麥品種紅芒麥直到２０世紀９０年代前仍在寧夏南部山區(qū)廣泛種植，半干旱區(qū)小麥新品種８～１０年才能換代１次¨“，因此加強作物抗旱育種研究工作，使其成為一個相對獨立的育種方向已刻不容緩。

３．１

品種的抗旱性與豐產(chǎn)性

在品種抗旱性與豐產(chǎn)性的關(guān)系上，長期存在著

兩種認識：一些育種學家認為，現(xiàn)有抗早性較強的品種，其豐產(chǎn)性往往欠佳；反之，豐產(chǎn)潛力大的品種，其抗旱性能較差，因此，提高抗旱性和增產(chǎn)兩者不可兼得。另一些研究者則認為，豐產(chǎn)性與抗旱性可看作是相對獨立的遺傳特性．一般由不同的基因或基因組合控制，通過育種，特別是基因工程存種，將不同親本的抗旱性和豐產(chǎn)性結(jié)合于同一品種之中是町能的＿ｌ“。從理論上分析，后一種認識是成立的。

概括而言，作物的抗旱性可以區(qū)分為御旱和耐旱兩大類，而每一類中又可分為若干具體途徑或不同的形成機制。因此，作物品種抗旱性與豐產(chǎn)性能否結(jié)合不町一概而論。通過增大品種根系、增強吸收能力以及嗣節(jié)輸導組織發(fā)達程度來維持植物體內(nèi)高水勢，既是一種抗旱性狀，又與豐產(chǎn)性有直接關(guān)系。因而從這一特定性狀看，抗旱性與豐產(chǎn)性是可以得到統(tǒng)一的。通過氣孔調(diào)節(jié)降低蒸騰以維持體內(nèi)水分狀況、增強抗旱能力的途徑與豐產(chǎn)性的關(guān)系則比較復雜，怎樣培育出干旱條件下氣孔適度關(guān)閉使

萬方數(shù)據(jù)　

  本文關(guān)鍵詞：旱地農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨向，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。