不过科学家们还是愿意从阳光上找开花的原因。1930年，德国植物学家克列勃斯通过实验，证明给植物创造某些条件可使它开花。他曾经做过这样的实验：把一种香连绒草放在很弱的光照下，栽培几年，开始它只是不停地生长，可就是不开花。后来，把它放到阳光充足的地方，竟然很快开了花。他又用其他植物做实验，也取得了同样的结果。经研究认为，光之所以能促进植物开花，是因为植物可以通过光合作用，促使体内不断积累碳水化合物。但克列勃斯经研究发现还不完全是这样，还与植物细胞内糖氮的比例有关。当细胞内糖的比例比氮多时，花就容易开放，如果氮少糖多，花就不易形成。这就是克列勃斯提出的著名的糖氮比例学说。
尽管克列勃斯的学说得到了许多读者的拥护和高度评价，可经过深入实验和研究，发现有些植物并不都喜欢阳光，比如有一种名叫“马里兰巨象”的烟草，它跟一般烟草不一样，花并不在夏末开，从夏到秋，只长叶，不开花。当把它栽到花盆里，放到温室后，竟然在秋冬季节开了花。在1920年发现这一现象的两位美国植物学家加纳尔和阿拉德，经过分析研究，估计白昼的长短是这种烟草开花的决定因素。为验证这种想法是否正确，他们在烟草地里建造了一座小木房，在白昼最长的7月间，每天下午4点就把它搬进屋内，第2天上午9点再搬出去。就这样几个星期以后，这种烟草终于在夏天开了花。这件事使人们发现，不同植物的开花，对日照长短的要求也不一样。
日照的长短对植物的开花是怎样产生作用的？德国的两位植物学家保斯维克和汉特立克从1959年开始，专门就这一问题进行了研究、经研究发现，原来是植物体内有一种叫“光敏素”的东西在起作用。这种色素对光特别敏感，当它吸收红光之后便会发生结构变化，就像计时器一样，让花儿什么时候开放就什么时候开放。但光敏素到底是什么东西，人们一直也没有搞清。
因为光敏素这一假说还有不能达到令人信服满意的地方，所以，前苏联科学家柴拉轩又提出了“开花素”的假说，他曾做过这样一个实验，他把5株苍耳嫁接在一起，只要有一片叶子得到正确的光周期处理，它们就全都开了花。这说明受到处理的叶子产生某种开花刺激物，这种物质可以通过嫁接传递到没有被处理的4株苍耳中，这4株苍耳也就开了花。柴拉轩把这种开花刺激物叫“开花素”。那么开花素是不是就是前面提到的光敏素呢？不是的。但科学家们认为二者有密切关系，是光敏素接受到正确的光处理以后，便像开关一样触发了开花素的合成，导致了鲜花盛开。
可有些科学家又从其他途径找到了植物开花的秘密。前苏联植物学家柯洛米耶茨认为，植物开花与植物体内细胞液的浓度有关。一般的苹果树苗在自然环境下，要3～4年才能开花结果，可这位科学家能让苹果树在一年内开花，他是经过多次实验之后才得出这一结果的。
他在果树枝条生长快要停止之前的夏秋季节，进行大量施肥，大大提高了植物细胞液的浓度，就会导致苹果树开花，如果施肥的时间过早或过迟，都不会促进开花。
科学家们通过研究发现，人们可以用药物来调节植物的开花。几年前，中国科学院植物研究所的陆文梁等人以风信子花瓣为外植体进行培养，当培养茎中附加玉米素时，能直接诱导发生花芽，并在瓶中的培养物上直接开出鲜艳的花朵。若附加其他植物生长调节剂，就不会形成花芽。
看来，人们对植物开花的研究，从必然王国向自由王国迈进。但在前进的道路上，植物开花仍有许多谜团等待着人们去破译。
浅谈亩产量
俗话说：“民以食为天。”这“食”主要来源于稻、麦等粮食作物。所以粮食作物的亩产量，历来都是人们普遍关注的热点问题。
实践证明，要进一步提高粮食的亩产量，最有潜力的是怎样充分利用太阳光能。因为，太阳光能是自然界取之不尽、用之不竭的最丰富的能源。
近半个世纪以来，随着人们对作物光合作用的深入研究，现已知道农作物产量的干物质大约有90%～95%是通过光合作用形成的，而通过土壤吸收的各种营养物质所构成的干物质只占50%～10%。因此，如何提高作物对太阳光能和二氧化碳的利用率，就成为提高作物单产最突出的研究课题。
据测算，亩产269.5千克的小麦，在生长过程中需要消耗184×1011焦耳的太阳光能（只限于0.3～3微米波长范围内），15吨二氧化碳，300吨水。水稻和玉米大体上也接近这个数值。
令人遗憾的是，目前农作物在整个生长期间对太阳光能的利用率还很低，水稻为0.93％～1.43％，玉米为0.95％～2.18％，大豆仅为0.58％～0.86％。
当然，我们应该相信科学的力量。随着作物高光效育种、品质育种以及基因工程育种的发展，科学家完全有可能把光能利用率普遍提高到1.5％～2.0％以上，这样，农作物的单产自然就会成倍地增长了。
在通常情况下，如果单季稻在生长季节对太阳辐射能总量按稻田光能利用率5％计算，那么，每亩干谷最高产量可达1250千克。在长江下游和华南广大稻区，如果水稻对光能利用率提高到1％，那么，单季稻亩产干谷可达700千克；如果光能利用率提高到3.1％，亩产干谷可达到1400千克；如果进一步提高到4.6％，亩产干谷就可达到2800千克。若以广州地区太阳辐射能平均值来推算，全年三季稻连作，每亩稻田最高产量可达到3807千克。
这是多么诱人的前景啊！科学家正在奋力拼搏，相信一定会实现这个目标。
一些作物在同一块地上连作会减产
我们知道，水稻、甘蔗、麦类、大豆、南瓜、胡萝卜、烟草等作物，在同一块地上连年种植，是不会出现生长发育不良和减产的。但是，番茄、茄子、西瓜、豌豆、蚕豆、花生、木薯以及无花果等作物，在同一块地上连作，就往往会生长不良，或者发生病害而减产。
为什么会出现这种情况呢？
同一种作物在同一块地上连作造成减产的原因是多种多样的，目前已知的有下列几个原因：
连作会使土壤中养分缺乏。土壤中的氮、磷、钾、钙、镁等各种养分和微量元素的含量是有限的，而同一种作物对土壤各种养分的需求是比较固定的，因此在同一块地上连作同一种作物，就必然会使这种作物所必需的养分逐渐在土壤中减少，以至消失，造成这种作物的生长发育不良。例如，芋头在同一块地上连作，土壤中的石灰质含量就会减少一半，从而使芋头减产。
积累在土壤中的前作根系分泌物，影响后作生长。一般作物在生长过程中，除由根系的呼吸作用放出二氧化碳外，还分泌出各种如酒石酸、肉桂酸、柠檬酸等有机酸和各种酶类。
前作留在土壤中的这些物质，对第二作的根系有毒害作用，从而使作物生长发育不良而减产。
前作遗留物的影响。有人做过这样的试验，将同一种作物的根、茎、叶、花的浸出液，分别浇灌同一种作物的幼苗，结果对幼苗是有影响的。因此前作遗留在土壤中的根、茎、叶、花等的残体，也和根系分泌物一样，会影响第二作的生长发育。这一情况，在桃树和豌豆的连作中比较明显。
病毒和微生物的影响。前作患病收获后，一些致病的病原菌会留存在土壤里，第二作幼苗就会得病，如番茄、茄子、豌豆和花生的青枯病等。其中花生青枯病最为显著，同一块地上连作花生，必然出现青枯病，严重的会全部死亡。
上述原因有的是单个起减产作用，有的是多个综合作用。因此，这些作物在减产时首先要弄清楚原因，然后采取相应的措施。
目前解决连作减产的措施，最有效的办法是：改连作为轮作；增施肥料；喷施药剂，以毒杀土壤中残留的病原菌；果林则采用换土或给土壤消毒。
水泵
在公元前1世纪末叶，古希腊数学家兼工匠特斯比亚发明了最古老的水泵，它是用一个柱塞在圆筒里往复运动来抽水，这可以说是今天活塞泵的原形。几乎与其同时，公元前200年的古希腊著名科学家阿基米德发明了一种“螺旋汲水器”，它利用螺杆来提水，其原理与今天的螺旋泵相同。
公元前100年左右，古罗马的建筑家毕多斯发明了一种扬水泵，泵内有两个青铜做的缸，缸内的活塞可上下运动，将水抽上来。在罗马时代，由于水利工程非常发达，因而产生了许多不同类型的抽水机械。
公元5世纪，葡萄牙人制造出木质两叶片泵，这是近代离心泵的雏形。到了15世纪意大利文艺复兴时期，艺术、科学巨匠达·芬奇设计了与毕多斯原理相同的活塞泵。16世纪以后，人们开始在生产中使用活塞泵，新的抽水扬水装置不断涌现。
1581年，英国的贝塔·莫里斯建造的抽水设施利用泰晤士河水流带动水车转动，再以水车为动力带动活塞泵抽水。这是最早用水力驱动的水泵，也是世界上最早的大型抽水站，它为伦敦市输送自来水。1588年，意大利的拉梅里也设计了与莫里斯相同原理的抽水装置。
这以后，欧洲许多城市都用水泵输送自来水。
18世纪末，蒸汽机诞生后，逐步被用作水泵的动力。英国的苏梅塞特侯爵从1682年开始进行蒸气泵研究，1633年他获得八项蒸汽泵的专利。此后，美国的温辛顿于1859年，又制造出性能更好，用他的名字命名的“温辛顿活塞泵”。
在水泵的发展过程中，人们逐渐发现，在水泵的内部抽水方式上，旋转运动与往复运动相比，前者的结构更简单，对外来动力的利用也更方便。所以进入18世纪后，旋转结构的水泵发展得比活塞更快，应用得也更广。
18世纪初，法国制成了第一台蜗壳叶片泵。1818年，美国发明了一种利用离心叶片的简易离心泵。在此基础上，麦卡锡于1830年制造出了性能更好的离心泵，曾在当时的纽约大量使用。在19世纪中叶，又诞生了多极叶片泵和扭曲叶片泵，这使水泵的工作效率和扬水高度都有了很大提高。从这以后，对泵的研究更加深入，又有了涡轮泵。
到近代，汽油机、柴油机和电力的发明，又为水泵提供了更强大、更可靠和更灵活的动力，使水泵的使用范围大大扩展。在中世纪及其以前的年代里，水泵主要是为上流社会提供自来水。到了17、18世纪，水泵的服务对象扩大到了城市平民和工厂、矿山。而水泵真正成为普通农田排灌机械，则是在19乃至20世纪以后的事。有了水泵，就可以大量利用丰富的地下水，就可以引水上山。在现代农田灌溉排涝中，水泵扮演着十分重要的角色。
节水灌溉
渠道防渗和平整土地是节约用水的基础。
通过各种渠道将灌溉水引入田间，是实现地面灌溉的一个重要环节。但在渠道输水过程中，通过渠侧、渠底的各种漏洞、裂隙所渗漏而损失掉的水量极为严重。如上文所述，有50％～80％的灌溉水在引入田间之前就渗漏损失掉了。
渠道防渗技术就是防止灌溉水在渠道渗漏损失所采取的措施，包括管理措施和工程措施。工程措施主要是采用砌石、混凝土、沥青、塑料薄膜等防渗材料，修建渠道防渗层及其保护层等，是防止渠道渗漏最根本的技术措施。按其特点可以分为三大类，即：在渠床上加做防渗层（衬砌护面），改变渠系土壤的渗漏性能和新的防渗渠槽结构形式。
平整土地是保证灌水质量，提高灌水劳动生产率，节约灌溉用水的一项重要措施。平整土地涉及到山、水、田、林、路、渠、井、村等各个方面的安排，必须适应农田基本建设规划的要求。畦灌要求的地面坡度以0.001～0.003为宜，最大不宜超过0.01；沟灌要求地面坡度以0.003～0.008为宜，最大不宜超过0.02。田块内的横方向，一般要水平没有坡度。平整土地时应尽量保留表土，通常挖方处应保留表土厚度20～30厘米。
在美国，低压管道灌溉技术被认为是节水最有效、投资最节省的一种灌水技术。在加利福尼亚的图尔洛克灌区，早在20世纪20年代就开始用混凝土管道代替明渠输水。自60年代开始广泛推广管道化输水，现在美国近一半大型灌区已实现了管道化。
节水灌溉制度是指在一定的气候、土壤和农业技术条件下，为了促进农作物获得高产、稳产及节约用水而制订的适时、适量灌水的具体方案。其内容包括农作物生长期内（含播种前）的灌水次数、灌水时间、灌水定额和灌溉定额。制订节水灌溉制度的核心问题，是确定总灌水量及其在作物生育期时程上的合理分配，以充分发挥水对作物生长环境的调节作用，收到增产、节水、节能的综合经济效益，为农业生产保驾护航。
美国在重视改善灌溉节水技术的同时也非常重视改善灌溉管理，在这方面，一是对灌溉系统进行全面改进；二是从土壤—植物—大气的特性及相互关系的原理着手提高灌溉水效率，改善作物供水状况，促进节能节水；三是帮助用水户制订水管理和节水计划，提供制订灌水方案的技术，并向管理区提供操作技术方面的帮助。
