第5版()
专栏：
植物生理学和农业生产
殷宏章
植物生理学是研究植物各种生活活动的科学；农业是利用植物的生长发育来生产人们所需要的生活资料。两者之间的关系是非常密切的。植物生理学除研究农作物之外，还要研究许多其他植物，如野生植物、低等植物等，还要从植物生活中探讨若干基本生命活动、起源与发展的问题。探求这些知识虽不是针对目前实际问题，但会增加人们对自然界的认识，这些认识很可能将来有实际作用。另一方面农业科学技术也不全能直接归纳到植物生理学中，它还有土壤肥料、遗传选种、防治病虫以及其他许多不与植物生理活动直接有关的问题。 一
植物生理学中最基本最古老的问题是：植物中的物质是哪里来的，为什么它们不吃东西，就能成活。古代人很自然地想到它们是从土壤中取得食物的。但是早在十七世纪初，有人曾经做过这样一个试验：将一枝柳条插在盆中，每天浇以雨水，五年以后，柳条增长了一百六十四磅，而盆中土壤只少了二两，证明植物从土壤取得的干物质实在很少。因此，人们便认为植物的物质是从水里变来的。在以后的一百年中，人们逐渐知道只有水还不够，还必须有阳光，更要有空气。等到空气成分的研究及有机化学发展以后，才弄清楚绿色的植物可以吸收阳光，把根中吸取的水分，空气中吸取的二氧化碳气，化合成为有机物质构成自己的身体，这个变化叫做光合作用。光合作用正与呼吸作用相反，它把阳光的能力以有机物的形式贮藏起来，作为食物供给自己及其他动物利用。
光合作用是生物界中最基本的一个反应，是一切有机物的最初来源，不仅植物本身靠它生活，所有的动物，包括人类在内，也直接或间接的通过它来维持生活。所谓农业，也不过是通过种种措施，充分利用植物的光合作用来供给人类的需要。在植物的组织中，除去水以外，从土壤吸收的无机物不过占百分之五，百分之九十五是通过日光能力造出来的有机物。
但是光合作用的效率并不高，如果按着太阳光能来算，我们通过农业所获得的能量的确是很少。即以上海地区为例，每一亩地每年所接受的太阳光能，约等于八千亿卡，差不多等于烧一百五十吨煤。但是在这一亩地上种上水稻，收一千斤谷子，这一千斤谷子如果变成热力，大约只是二十亿卡，不过为全年阳光的四百分之一。效率所以如此低，原因很多。
首先最明显的是全年的阳光不全是落在植物上，更不是全落在绿色的叶子上，只有绿色部分才能吸收阳光进行光合作用。显然要增产首先要想法增加接收光的时间和面积：如采用轮作、套作，安排茬口，以便一年中多种几次，最好是田地一年到头都是绿的，没有阳光空落在地上的时候。当然这只是理想，冬天温度太低，光也较弱，不适合植物生长。有的地方水太少，植物也不能存活。
即使全田全年都有植物，也并不能将阳光完全利用，总有些反射或漏过。一块田能吸多少阳光，首先要看它有多少绿叶面积。在农业上我们通常用叶面积系数来表示，叶面积系数是一单位地面上有多少单位的叶面积。如果是五，就是说每一亩地上一共有五亩的叶面积，也就是说如果把这一亩地上所有的叶子全取下来，一个挨一个不留空隙的铺起来，可以在一亩地上铺五层。农业生产中，很重要的一个环节是争取大的叶面系数，主要的措施是通过密植或加肥，使每亩地上多长些植株，或者每株上多长叶子，或者每个叶子大一些。这样可以多截取阳光，多进行光合作用。但是显然总叶面积也不能过大，太多太大的叶子结果会彼此遮阴，下面的见不到光，不仅不能发生作用，反而增加负担。究竟多大叶面积最好，要看光线强弱和作物的种类、叶子的大小与排列而定。一般作物如水稻、小麦、马铃薯等以四—五为宜，少了不能充分利用阳光，多了没有好处。因此我们必须合理密植，合理施肥，不宜不足也不应过分。过去几年植物生理研究所在这方面做了不少工作，研究了稻麦的分蘖规律，叶面积的消长，结穗的多少，同时测定了光在不同田里的分布与吸收，光合作用的强度等等，用这些资料推算出合理密植与合理施肥的基本原则，供农业生产上参考应用。
控制叶面积是最普通的增产途径，但并不是唯一的，另外要注意的是叶子的持续时间。一样的叶面积，能多维持些时间，多做几天“工作”，产量自然也高些。一块田不是一下子就长满了叶子，而是慢慢增多起来的，后来又逐渐衰退死亡下去。如何使最大的叶面积正符合一季中阳光最强的时期，使它能充分发挥作用，是一个重要问题。特别是抽穗以后到籽粒成熟的阶段更为重要，试验证明几乎这个时期的所有光合作用产物，都输送到籽粒里去，如果这时叶子早衰，就会形成许多空粒瘪粒。能使叶子的工作能力多延长几天，一亩水稻就可以多产几十斤。以上海来说，小麦夏收，常由于气温过高，晚稻秋收，常由于温度太低，使叶子未老先衰，不能充分积累产量，如能设法防止补救，应是可以增产的。
除去增加叶面积，延长其功能时期以外，还有一个明显的因素，就是提高叶子的工作效率，使叶子所接收的阳光尽量用于光合作用，形成有机物质。在大田情况下，这个效率是很低的。阳光到达叶子上，有一部分反射出去，一部分透过去，常会损失百分之十至百分之二十，虽然这个损失的一部分可以再被其他的叶子所截获利用。即使真正被叶子吸进去的光，也不是全用到光合作用，而是有一半以上变成了热，增加温度，蒸发水分，或散放出去。剩下的即使用来合成有机物质，也还有一部分，在夜间或被其他非绿色部分的呼吸作用消耗掉。总共真正留存下来的也不过百分之三至百分之五，在这些大量的损失中一部分是不可避免的，如太阳光中有一半是红外线，植物根本不能利用。此外，温度和二氧化碳的供应对光合作用有很大的影响，目前还不易控制。我们的试验指出，在某些关键时期，夏天高温强光的时候，如增加空气中的二氧化碳浓度（空气中一般是万分之三），确实可以提高产量，当然要在大田上增加二氧化碳现在还是很困难的，也是不经济的。
在试验室中最理想的环境条件下作短时期的试验，光合作用的效率最高可以达到百分之三十左右。比起一般的蒸汽机、内燃机，以及利用日光能发热、发电的人造机械，确是高的。但从理论计算，似还有可能更高一些。要进一步了解光合作用的效率究竟多么高，能不能再提高，就必须深入研究其中的一系列极复杂微妙的物理和化学的步骤。研究这些步骤已成为世界上生物学中一个最尖端的问题。 二
植物生理学研究对农业另一个大贡献是在矿质营养方面。一百多年前就有人开始研究植物到底从土壤中取得什么物质。他们用溶液培养法进行研究，溶液培养法即是不要土壤，把植物培养在蒸馏水中，水中加以不同的化合物，看必须有什么东西植物才能成活。这样找出来约有九种化学元素是植物所必需的，缺了其中任何一种，植物就不能成活；这些成分配合得适当，植物可以从种子长到开花结实。这些元素全可以以无机盐形式来供应，不必要什么有机物质。这说明植物需要从土壤中取得的主要是一些无机物，一切有机物质都可以通过光合作用自己制造。
在这些元素中吸收数量最大的，是氮、磷和钾。这些物质在土壤中常常供应不足，尤其是连年种植的田更感缺乏。我们所以施肥，主要就是补充这些物质。通过植物营养的研究，我们知道加草木灰主要是供应钾，骨灰主要是磷，绿肥厩肥主要是氮。试验证明，虽然空气里的氮气很多，但是植物不能利用，必须先把它转化成氮的化合物，如铵盐或硝酸盐，才能吸收。
这些研究不仅使我们了解了植物的真正需要，并且还有极大的实际价值。不是说，我们从此不要土壤，专靠水溶液来培养植物，虽然这也并不是不可能。植物营养的研究最重大的贡献并不是直接的，而是通过这些结果，奠定了施用化学肥料的理论基础。我们不一定再靠由动植物来的绿肥厩肥，而可以用简单的人造的化合物来补充，如硫酸铵、过磷酸钙等。由于化学工业的进步，这些物质可以大量而经济地制造，增加了肥源。有人统计过，几十年内由于化肥的使用，全世界的农业产量大约提高了一倍，作用之大可以想见。现在化学肥料，已成为最大的工业，可以用来衡量一个国家的农业水平了。
当然这些研究并不是已经结束了，它们还在陆续发展和深入，新结果还在不断地出现。随着试验精密度的增加，已经发现植物的需要还不仅是上述几种元素，还需要一些极微量的物质，如锰、硼、铜、锌等等，它们被称为微量元素，虽然植物对这些元素的需要量小得以百万分之几计算，但是没有它们，就不能正常生长。很多的地方植物长不好，其实就因为缺乏某种微量元素。这些微量元素在农业上的重要性愈来愈显露，有些先进的国家已经在经常施用，生产的“微量肥料”每年以数十万吨计了。
当然我们并不满足于知道植物需要什么，还更要知道它们在植物里究竟起什么作用。看来这是纯理论的研究，但是将来很可能有意想不到的重大意义。能了解深一步，我们对于植物的控制就会更多一手。 三
与植物营养研究很相似的，还可以举一个重要的事例，就是植物的激素。它也是从理论研究开始，逐渐发生了实际作用。三十多年前有人研究了植物的向光性，使植物一面受光，如放在屋里窗前，就会发现它向光那边弯曲。通过这个现象的研究，发现了植物中存在着一种微量物质叫做生长素，它可以促进植物生长。多年的钻研，使我们明了它的化学结构，并且可以人工制造。不仅是“生长素”的本身，还做出了一系列与它类似的物质，只用极微的量也可以起同样的作用。譬如说，有的激素可以促进植物生根，有的可以刺激果实生长，有的可以防止叶子、花朵或果实的脱落，有的则由于它过度刺激或抑制植物的内部代谢，可以杀死植物。
这些效应显然都有实用价值，特别是在园艺方面，如用插条繁殖某些植物时，有些就需要利用某种“激素”使它生根快，存活率高。有些植物喷上“激素”，可以不受精而结果实，结的果实中没有种子。这在国外国内都经常利用。
更重要的应用看来将是在除草方面。已经发现了不少的化学制剂，类似“植物激素”，可以很有效地杀死某些种植物。用量虽少，却可以使植物连根死掉永不再发。更妙的是这些东西有选择性，有的能杀死某种植物，而对他种植物无害。不像过去化学除草，不管什么植物一古脑儿都毒死或烧死。因此这些“除莠剂”就特别有价值，选择适当可以不妨碍我们种的作物，而能杀死所不要的杂草。近几年来国外用得已经很多，有些国家建立了相当大的工业来生产。我国也在大力开展这方面的工作。
这里再谈一下杀菌剂或杀虫剂的问题。虽然杀菌杀虫不是植物生理学的范畴，而是微生物学和昆虫学的研究课题，可是近代的一些新药剂如抗菌素之类与植物本身有关。现在已经找到了一些具有杀虫杀菌功能，但对植物和人畜无害的物质；更有一类很有发展前途的物质，植物可以吸收进去，保存很久，使虫或菌触之即死，不能生存，而对植物本身无害甚至有利。因此可以想像，不久的将来，植物不但有“化学治疗”，也可以有“内服剂”了。
从农业化学化来说，植物生理的研究会起很大作用，而且是必要的基础。 四
以上所说不过是几个突出的例子，在植物生理学中这类的事例还很多。譬如开始时我们不明了植物为什么在一定的季节开花。通过对“光周期”和“春化”的研究，知道植物发育有一定的阶段，在某些时期必须满足一定的温度要求，譬如冬小麦就必须冷一个时期，不然只长枝叶不开花结实，如果把萌动的种子先冷一下再播种，那么就可以变成春小麦当年开花，不是头年秋播翌年夏收了。在另外一个时期植物对日照的长短很敏感，“短日照”植物，必须经过昼短夜长才能开花，“长日照”植物则必要昼长夜短。因此有的植物春天开花，有的夏天开花；有的在北方地区开花，在南方只长枝叶。研究这些现象的结果，我们可以用人工遮光或加光来改变昼夜长短，使它们不分地区，不按季节，按我们的要求随时随地开花。我们常常举行的“百花齐放”展览会，许多展品就是用这类方法获得的。其实控制温度光照的用处还不止于花卉，虽然对大田生产这种方法还不经济，但为了引种、留种、以及杂交育种，使不同时开花的植物彼此传粉授精，以获得新品种，是有重大的价值的。
光照与温度对植物生长发育的关系，比起土壤和肥料研究得是少一些，尤其在量的方面，主要原因固然是对实际生产的作用不是那么直接，也是由于技术设备上的困难。准确的控制温度和光线，即使在小规模的试验室中，也不很容易，还是最近十年来才有这种工业技术，能建立所谓人工气候室，人工控制光、温、湿、气等条件。在先进的国家中，人工气候室已成为植物生理研究的必要工具，苏、美、英、法都已次第建立起来。日本也有十几处小规模的人工气候室。研究正在飞速展开。我国现在还没有这种设备，这是亟应奋起直追的。
可以想像，现在我们只能控制肥、水，一切农业措施都是从土壤下手，如果地上部的环境，如光、温、气，也能控制，必然会大大改变农业的面貌。 五
以上事例，都可以说明植物生理学的研究，对农业所能起的作用。也可以说是基本理论的研究与实际生产的关系。很多的研究开始都是从纯理论出发，想了解植物内物质如何构成，原料从何处来，内部如何调节等等，并没有想到或直接预见到它们的实用前途。而且后来的实用常常又不是直接搬用，而是曲折的引导启发。研究光合作用的成果并不是马上脱离植物而去人工制造食物，研究溶液培养并不是废除土壤栽培，而是开辟了化学肥料的运用途径。对植物激素的研究成果不仅是直接用于促进植物生长，且进而引出了除莠剂等。从此也可以想到，还有很多正在累积的知识，还有很多正在进行的研究，现在看来还没有什么直接用处，而将来却能发生很大的甚至于有意想不到的实用价值。当然这并不是说，我们应当只做理论研究，不去考虑实际用途，静候瓜熟蒂落，水到渠成，而不设法去培植或导引。那样会发展很慢，浪费人力物力。我们应当是一面研究理论，一面积极去思考实用，不要只顾探究理论，放过可能应用的苗头；也不要眼光太短，局限于目前实用的一些枝节问题，放松了长期的、系统的研究。同时实际中的问题又是综合的，往往要靠几个学科的发展与协调。如果只研究植物营养，知道植物需要什么物质，但没有高水平的化学工业来生产这些东西，也是枉然。知道光、温及空气的作用，没有办法去控制，或代替它，也难起作用。
以上所谈只是问题的一方面，即植物生理学对农业的贡献。此外还有另一方面，即农业实践对植物生理学的促进作用。这也同样重要或更重要一些。这方面同样的可以举出不少的事例。农业在生产实践过程中不断对植物生理学提出了课题和要求。经验告诉我们，农业最重要的就是按时季栽植，耕耘土壤，加肥料。为什么要这样做，对植物的生长发育影响如何，都是植物生理学的基本课题。再如浇水灌溉，植物究竟需要多少水，水到什么地方去了，它在植物中发生什么作用，也都是关键性的问题。不良环境如寒冷、干旱、盐碱土，怎么样引起植物的伤害，如何可以提高它们的抗性耐性等等。这一些都是很基本的问题，有些已得到初步的解答，有些还在探索，同时还有些问题随着生产技术的进步，不断地提出。前面我们所谈的一些研究，大部分虽然看来是从理论出发的，然而细究起来，也并不如此单纯，很多还是先从实际需要得到启发的。即使有个别纯理论的问题，只是凭研究者兴趣及好奇出发的，也往往由于有实用的价值而得以发展。曾经有些已被遗忘的问题，由于发现了有实用的可能，才又被挖掘出来，并被充实、修正和扩大。很难设想，像光合作用、矿质营养、植物激素等的研究，如没有与实际的联系，能够进展得这样快。
农业不仅对植物生理学提出了课题，还供给了不少的资料，它的一切经验都是植物生理学的宝贵财富。从植物生理的观点来看，无妨把农业栽培看成为植物生长发育的一个极大规模而长期的试验。几年之中，很多同志深入农村，吸收了不少材料，找到不少新的课题。即如八字宪法在丰产中的运用，要发掘它们的作用规律、相互关系，就必须研究它们对植物生长发育及形成产量的效应。植物生理学者在这些方面已做了不少的工作。譬如从密植问题，就引起了作物群体概念，也就是说必须从整块田来看密度，从发展上来看密度，不能只从个体看问题，不是个体数目愈多愈好，也不是每一个个体愈大愈好，而是要在一定的环境中在一定的时间过程内争取一定的密度，数量多，又不过分影响个体的生长，达到总产量最高。显然这与气候环境、土壤肥力、品种及管理等均有关系。对大量的试验资料进行分析总结之后，已使我们在稻麦方面弄清了若干密肥之间的数量关系，可以归纳成为公式或图表，供农业上试用和检验。
通过肥水管理的分析研究，也使我们的研究工作深入到个体生长上的数量关系、器官之间的彼此相关中去。我们都知道，一个植物的各器官不是同时生长的，即如水稻、小麦总是先长叶子和分蘖，再长茎干，再长穗子和籽粒。而且叶片、叶鞘、茎节、穗粒等，也是一个一个陆续长起来的。如果在不同时期施加肥水，那么对不同器官和部位影响一定会有不同。譬如在一定时期加肥，对这时已经长成或已衰老的器官当然没有什么作用，而对正在生长的器官就有促进作用。在一定时期暂时缺水，则对正在生长的器官有些抑制，但物质会存积起来，对其后生长的器官反而有利。这样就能通过肥水的施用来控制植物不同部位的生长，使它向对我们所希望的提高产量的方面发展。有经验的老农常有这一套本领，如全国水稻劳动模范陈永康的“三黄三黑”，基本上就是这个道理。虽然分开来看也许并没有什么新的原理，植物生理学过去对于单个的器官、单个的因素分别有过不少研究或知识，但是把它们联系起来，把器官、环境因素、时间顺序、它们本身之间或相互间的关系一起综合起来分析研究和运用，倒是做得很少。这正是近代科学研究中值得重视的一个途径，通过这个途径有可能找到事物彼此、内外、前后的相关与调节的规律，并利用这些规律来控制事物的发展。
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专栏：
物理学在农业中的若干应用
王正非
物理学是近代技术科学的基础，它本身的发展常常带动其他技术科学前进，从而使农业工业技术水平不断提高。可以说农业“八字宪法”的每个字都离不开物理学。
太阳能的利用
在自然界中，有机物质的创造，主要是绿色植物活动的结果。绿色植物是把无机物加工为有机物的天然自动化的小工厂，其加工过程（光合作用）是十分奥秘的，一切工序的详细环节与实质，尚未被彻底揭露。到现在为止，人们还不能模拟这种机构，以制造食物。
绿色植物自身制造有机物质的动力来自太阳的辐射能。参加光合作用的能量只占投入的总辐射量的百分之一左右，从这一点来看，它的工作效率还不是很高的。有些植物学家用提高二氧化碳浓度的办法以补偿光能利用过低的缺点，来提高作物产量，即便如此，也不能超过太阳总能量的百分之几，显然不是根本解决问题的办法。重要的问题在于弄清光合作用的机制，合理解决光合作用和蒸腾作用的能量分配。
如果一年中落在一亩地上的阳光百分之百被高等植物利用，那么单位面积干物质年产量将是一个很大的数目。实际这是很难达到的。因为我们要考虑的是地面的净辐射能量。从太阳能量利用的计算来看，农业增产的潜力是很大的。
在研究绿色植物利用太阳能进行光合作用这个问题上，当前摆在科学家面前的至少有两个任务：
一是积极地探索叶绿体进行光合作用过程中物理的和化学的实质，以达到人工模拟的目的。如果研究成功，人们就可以摆脱大自然的约束，按自己的需要随时随地生产碳水化合物。
二是节约无效的水分蒸腾，提高光合作用的效率。这可以通过改变大田结构，改良土壤条件，控制农田气候和培育优良品种等一系列措施来实现。
物理学家特别是生物物理学家在这两方面做了不少工作，如对各种波长的光量子能级的测定，对叶绿体中的能量转移、非配偶电子即自由基的顺磁性、生物辐射刺激机制等都进行了很多研究。
数理方程的应用
农业八字宪法中的“土”和“密”是提高现有农业产量的重要措施。从我国的地理环境出发，考虑主要作物的生物学特性和生态学特征，以确定合理的耕作制度和密植限度，是当前急待研究解决的问题。
苏联学者西里米曾对森林密度与太阳能量和土地肥沃性的关系作过研究。他的办法是利用物理学的量纲定理（因次分析），把太阳能量和土地条件，作为参数处理，假设密度是随着时间作连续改变的，找出了半经验的计算方法，经过验证，一般地能够符合天然林的规律。但农作物情况就更复杂，不仅生长时期短，人为干涉较多，而且对于气候和土壤条件极为敏感，影响生长量的因子很复杂，还经常出现跃变现象。一九二四年美国克列门茨提出植物气候指示法，企图用统计方法分析作物生长和环境因子间的关系，由于考虑的因子不够全面，数学处理还存在问题，所以实用价值不大。可以肯定，生物过程研究的数量化，用函数表达生长量，早晚在农业中是要实现的。
将亩产量看作函数，在特定的区域内，把耕作制度、植株密度、光、水分、热量和生长时间等作为变数，用现代数学方法，求算出最高产量下各种因子的配列关系，以便有效地控制生产程序，获得农业稳定丰收。这不仅是生物学家的任务，也是物理学家、数学家的光荣任务。
农业工厂化问题
第一、人工控制小气候
人工控制气候对于作物育苗、蔬菜早熟、水果丰收以及各种灾害防止等都有很大作用。最近几年来，由于塑料工业的发达，各国都在试验田间大面积农业工厂化，法国、英国、苏联和日本等都先后使用了聚酰胺、聚乙烯和聚氯乙烯等薄膜，制成盖罩、套筒和屋舍，把作物或果树笼罩起来，以提高小气候效益。在一系列试验中，物理工作者对于薄膜的机械强度，透光性能、抗风能力、老化现象等各种物理性质进行了很多研究。薄膜复盖下的热量收支和水分状况，更有赖于农业物理学家的深入研究。日本在一九六○年前已试验成功，全国范围内用于农业工厂化的塑料薄膜，按出库量计算，已达二亿余平方米。根据辽宁省盐碱地利用研究所的研究，中、晚稻育苗使用尼龙布复盖，可使温度提高八度到十度，播种期可提前十天到十五天，成熟期可以早二十天左右，由于苗期保证了温度的稳定，也给插秧、分蘖、幼苗分化、抽穗开花等创造了有利条件；由于成熟得早，避免了早霜的危害。
第二、小气候的自动调节
在冬季野外不能栽培植物的情况下，农业物理学家开始了温室内有效空间利用和小气候自动调节的研究。这方面的研究以物理学中的反馈作用原理为基础，根据植物生命活动过程的微细动作所传出的讯息，进行调节植物的营养代谢过程。
苏联农业物理家卡尔曼诺夫等，将粗细不到一毫米的针状的或大小不超过米粒的半导体感应元件接触在植物叶部的气孔，研究植物光周期和蒸腾作用间的节奏关系，保证精确地测出叶子温度和气孔外部水汽浓度，把叶部的受光量、蒸腾强度、水汽凝结、增温和冷却的微细过程随时反应在自动控制总机上，通过调节系统，自动地调节植物所需的光、热和水分。这也是一项值得重视的工作。
土壤物理学问题
第一、农业机械化及水土保持
农业机械金属材料的物理性质（表面光滑度、曲挠性等）要和土壤的颗粒、紧实度、粘着性和水分状况等有一定的适应性，拖拉机的履带宽度要根据土壤力学性质设计，犁铧和土面的交角各种土类都不同。苏联使用直流电通入犁铧，根据电渗原理以减少土壤的摩擦力，可以节约燃料。
土壤的结构和力学性质对于水土保持有密切的关系，修灌溉渠道、筑土坝都要应用力学理论。山区的生物治理，主要是种草造林。对这类生物措施，目前除了增加坡面的粗糙度，防止水土流失，作过很多研究外，根系对于土体的固结作用，还缺乏足够的分析研究。例如，黄土高原的坡面滑塌和沟头崩塌，植树造林是不是最好的防止措施等等，急需土壤力学家特别是流变力学工作者进行研究。
第二、土壤的物理属性
土壤结构有自然形成的，也有人工创造的。目前有些国家大力开展了人造土壤结构的研究。这种研究是通过施加微量的胶结剂，以形成良好的土壤结构，对于改良土壤耕层的物理性质，提高农业产量，有很显著的效果。
有了很好的土壤结构，充分的水分供应，还要考虑植物和近地层大气。因为，植物、近地层大气、土壤结成一个整体，是作物栽培学研究的重要对象。植物群体的结构直接影响土壤和大气间正常的热量和水分的交换关系，也影响到土壤本身的通气性、蓄热量以及离子交换等特征。枯枝落叶积累的结果，也逐渐使土壤的保水性、导热率等物理性质改变；近地表层的二氧化碳浓度也将和自由大气发生很大的差异，必然影响到作物的同化作用和物质代谢的效果。晚近的农业气象研究逐渐由小气候学向农业物理学和植物生理学发展，主要是由于单独研究某一个因子，在田间的条件下，很难获得满意的结果。
水体物理学问题
第一、水体的蒸发抑制
在农业上为了经济有效地使用水，最近几年来，国外大力开展水体蒸发抑制剂的研究。在日本已出现用高级酒精为原料制造的蒸发抑制剂，商品名称为“OED”。物理工作者对于OED的表面张力、薄膜的伸张速度、在各种水温下的蒸发抑制效率等进行了精确的测定。这种蒸发抑制剂撒布一次可保持二至三天，最长可达七至八天，少量OED就可在水面上形成很大一片薄薄的单分子层，在水温摄氏二十度时，可抑制蒸发量达百分之五十以上。它对水田的水温保持稳定和水库的水量蒸发节制是新的技术措施，积极开展这方面的研究是很必要的。
第二、冰雪融化剂
在我国西北干旱地区，有些地方依靠冰雪融水灌溉农田。为了促使冰雪融得快，水量多，一般采用炭黑和细土粒等吸收热量较大的黑色物体，撒布在冰雪的表面上，使冰雪吸收较多的热量以便迅速融化。它的要求恰好和蒸发抑制剂相反。和冰雪融化剂的作用相类似的是盐田的蒸发促进剂，也同样尽可能地减少反射和乱流交换出去的热量，使盐水能够吸收更多的热量，便于迅速地将水蒸发掉。以上提出的冰雪融化剂和盐田蒸发促进剂，以其吸热、增温效果来决定其性能，物理学方面要做的工作是很多的。
第三、人工降水问题
天空有时出现冷却到零度以下，甚至达零下四十度还保持水态的云，我们称之为过冷云。在这种过冷云中混合进一种小晶体作为凝结核，小水滴就可以凝冻在核上，提早降水。现在人工降水使用的催化剂以碘化银来说，还有缺点，它受阳光照射容易老化失效，并且它只对零下三度以下的过冷云才能发生作用。因此，人工降水的效果，到现在为止，还不是很好的。物理学家可否从晶体生长理论来研究冰晶催化生长过程，寻找效能较高、稳定性较好的催化剂，是值得研究的课题。
农业科学研究的物理仪器
由于农业技术的不断发展，在农业科学研究中，新技术和新仪器越来越显得重要。在我们日常试验研究工作中，还有很多技术和仪器设备需要解决。例如，土壤水分测定还没有摆脱古老的打钻和烘土法，新的中子流测定仪器尚未解决，测定地表层和作物群体内的空气脉动，国内也还没有制出性能较好的仪器，温度和湿度隔测用的热敏电阻元件的阻值还不稳定。因此，微域气候测定还有问题，对植物亚纤维结构摄影还有困难，质谱仪和顺磁共振仪的操作技术尚不易掌握。这些都有赖于物理学家的帮助和支持。
物理学在农业中的应用问题是很多的，以上只提了与作物有关的一些问题。在未来农业科学工作中，物理学将同育种学、微生物学、遗传学、植物生理学、土壤学、气象学和机械学等组成一个大联合，为农业生产和农业科学理论的发展，作出重要的贡献。
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专栏：
关于我国引进落花生的年代
读者苏兴的质疑编者同志：
人民日报一九六二年十二月十一日第五版发表的《我国农作物的品种资源》一文，其中说，玉米、花生、马铃薯、甘薯、向日葵、烟草、番茄等作物多在十六世纪从中、南美洲引入。我以为花生引入我国应该更早。弘治版《上海志》卷三土产蔬类已列“落花生”名目，该志修于弘治十七年（一五○四年）。既然这时已有了落花生之名，又列于土产之内，当然不会只引进几年，一定是很久以前就较比普遍的栽培了的。该志除“落花生”外，《我国农作物的品种资源》文中所列玉米等都没有载，可见说玉米等从十六世纪引进是可信的，而落花生的引进则应早于十六世纪。 苏兴
作者卜慕华的答复编者同志：
转来苏兴同志来函敬悉。落花生原产巴西，我国原无生产，古书也没有记载。至于何时传入我国，未有确切证明。苏同志指出弘治版《上海志》载有落花生的名称。同样，在《常熟志》（弘治十六年，即一五○三年）、《姑苏志》（正德元年，即一五○六年）均载有落花生，但书籍的版本年代甚属可疑。因哥伦布发现西印度群岛在一四九二年，葡萄牙人在一五○○年才发现巴西，除非我国花生系自别处引入，不然不可能在初发现巴西三四年间即能在我国大量种植，但别处并无原产花生地点。我国书籍中记载有花生的可见明万历年间编修的《仙居县志》徐渭诗中，时为十六世纪末叶。清初王风九在《汇书》上云：“近时有一种名落花生者，茎叶俱类豆，其花亦似豆花而色黄，枝上不结实，其花落地，即结实于泥土中，奇物也。”时已在十七世纪四十年代。又张璐在《本经逢原》（一六九五年）中云：“长生果产闽地，花落土中即生，从古无此，近始有之。”因之疑落花生在十六世纪末叶传入我国，到十七世纪才由闽逐渐向北推广。上海、常熟、姑苏等县志，有可能为后来修订本而版本未改年代所致。
是否如此，尚待这方面的研究者考证。
卜慕华