农作生产系统管理.ppt

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1、第十章 农作生产系统管理,2 学时,第十章 农作生产系统管理,内容提要一、作物及作物生态系统；二、农作资源及其管理；三、农作过程管理；四、作物生产面对全球变迁的挑战。,第十章 农作生产系统管理,重点和难点1、农作生态系统的特点及合理经营管理；2、农作过程管理的基本原理和方法；3、在全球变迁的大背景下如何应对未来作物生产面临的挑战。,一、作物及作物生态系统,（一）作物1.我国的作物资源 我国幅员辽阔、纬度垮度大，具寒带至热带的各种气候类型，适于各种作物的生长，而且是多种作物的起源地，作物资源极其丰富。我国所搜集保存的水稻品种资源达4.3万余份，其中地方品种占80%，引进品种占10%，育成品种占4

2、%。小麦品种约3万份，其中地方品种和育成品种1.9万份，引进品种近万份。我国作物种类和品种的多样性，为作物生产的因地、因气候种植，抗逆性种植，高产稳产种植，提供了充分的选择余地。,一、作物及作物生态系统,（一）作物2.作物生态型与品种生态型 作物的种类繁多，并因起源地不同及长期异地驯化栽培和人工选择，形成了在生长发育和生理特性上要求特定环境的各种生态类型。生态型：不同作物因遗传上的差异或同种作物因发生了可遗传的变异而形成适应不同生态环境的作物群或品种群。某一特定生态型的不同作物对其特定生态环境具备相同或相近的要求及适应机理。,一、作物及作物生态系统,（一）作物2.作物生态型与品种生态型同种作物

3、因长期异地驯化栽培或经人工杂交选育，可在形态、生理和生态性状上产生相对稳定的遗传变异，从而形成新的生态型，这在习惯上称之为品种生态型。,一、作物及作物生态系统,（二）作物生态系统1.定义：作物生态系统以农田为样块、以作物为中心，由作物与其他生物及非生物组分所建立的、按人类社会需求进行物质生产的一种人工生态系统。作物生态系统与其他自然生态系统的最大区别是不仅受自然生态规律的支配，而且在很大程度上受人为过程和社会经济规律的支配。也即系统中的作物生产不仅要利用自然科学的原理，而且需要技术、经济和农民本身的技能。,2.基本特性 作物生态系统区域性强，并通过多种多样的农作制度来体现其结构和功能。农作制度

4、尽管很复杂多样，但均具以下基本特性。生态特性 生产力：是指单位土地面积上有用产物的产量。它受环境的制约，但作物的生态环境可人为相对优化调控，因此作物生态系统的生产力比自然生态系统高。稳定性：是指系统生产力随时间的变化情况，即产量的可重复性和可预见性。稳定性取决于作物对环境变化的反应敏感性。,(二)作物生态系统,2.基本特性 生态特性：可持续性：是指在同一地点生产力水平能否保持长期不衰减。它取决于生态环境的适宜性和对农作资源的安全、有效与永续利用。,(二)作物生态系统,2.基本特性 社会特性农业是更大外部社会的延伸，社会为作物生产提供生产资料、科技、知识、农产品市场，而国家农业政策、市场需求及价

5、格水平又为作物生产的决策提供信息，从而使作物生产具重要社会特性，即公平性与自主性。,(二)作物生态系统,2.基本特性 社会特性 公平性：是指农民所经营的作物生产体系与外部社会的利益均衡性。公平性受市场需求和价格水平的调节，但政府的农业政策对公平性有重要影响。自主性：是指作物生产对社会的依赖程度。传统自给自足农业因不使用化肥、农药及动力机械，自主性高，但生产力水平低、对社会贡献小。现代集约化农业则极大依赖于社会所提供的生产资料和科技知识投入、市场需求，其自主性低，但生产力水平高，对社会的贡献大。,(二)作物生态系统,3.作物生态系统的结构 在一定意义上，作物生态系统的结构主要是指依据气候资源、生

6、产条件和当地经济发展水平所设计的种植制度与种植方式。种植制度是指一个地区或生产单位（农场、农户）的作物组成、配置、熟制与间套作、轮连作等种植方式的总称。种植方式是指在一块土地上，一季或一年内，栽种作物的种类及其配置方式。包括单作、间作、混作、套作、复种以及沟、垄、穴、畦、厢种的作物搭配和株、行、带距的配置方式。,3.作物生态系统的结构（1）环境与作物适应结构 作物的生长发育程序受基因控制，但基因表达的时间和强度受环境的制约。不同作物因遗传特性的不同，在完成生活周期的过程中，要求不同的环境条件（如日长、温度、水分、土壤类型等）。也即不同作物只有生长在与其要求相适应的环境条件下，才能顺利完成生活周

7、期和形成高额的产量。在组建作物生态系统时，应因地制宜选择作物种类和熟制，因地制宜确定播种期，使作物的生长发育与所处的环境条件及其季节性变化相偶合，这也是作物生产成败的关键。,表 川西滇北地区山地立体农业生态系统的垂直分布结构,3.作物生态系统的结构（2）空间结构 空间结构是指在地块中作物的种植方式,包括单作、间作、混作、套作和种养结合的结构形式。合理的空间结构（种植方式）可以充分利用光能、地力和作物种间关系，最大限度地提高单位面积产量和经济效益。单作：等行距种植可均衡利用光热、养分、水分资源，宽窄行种植有利充分发挥边行优势，单一作物的产量高。间套作、混作：选择不同生物学特性和生育期的作物进行间

8、套作或混作可充分利用不同空间的自然资源，土地生产力高。禾谷类作物与豆类、绿肥、牧草等的间套作、混作，还具生理机能互补性，有利于用地养地结合及农牧结合。,间套作和混作中的种间竞争与协调：设作物A和B的混作（包括间、套作），其总相对产量（RYT）可能表现如下：*当A和B在生育期和空间分布上不存在时间差和空间差，在生理机能上也无互补效应时：*当A和B存在时间和空间差或具生理机能互补性时：通常当两种作物按1:1混作时，因共同分享单位土地面积中的资源，每种作物的产量为单种时的0.6倍，总产量则为1.2，相当于提高了土地利用率。,棉田间、套作生态结构模式：棉株生育期长，特别是播种至封行期约3个月，因行距大

9、光能利用率低，最适于间、套作其他作物，以提高光能和土地利用率。,番茄,1500株/亩3月中移栽,棉花 2500株/亩4月中下旬直播或移植,番茄 750kg/亩皮棉 48kg/亩,芝麻 20kg/亩 皮棉 75kg/亩,2.4m,芝麻,1500株/亩5月下旬播种,棉花 3500株/亩4月中下旬直播,2.4m,花生 花生,550株/亩3月中移播,棉花 2000株/亩4月上旬直播,西瓜 1500kg/亩花生 250kg/亩皮棉 50kg/亩,2.4m,3000株,西瓜4月上旬移栽,棉花 2500株/亩4月下旬移栽,甜玉米 400kg/亩四季豆 1000kg/亩皮棉 50kg/亩,2.6m,3000株

10、,早玉米3月上旬播1500株/亩,矮四季豆3月上旬播,矮四季豆2000株,豌豆 250kg/亩鲜平菇 1000kg/亩西瓜 1500kg/亩皮棉 60kg/亩,2.7m,食用菌4月下旬收,棉,4月下旬移栽2500株/亩,棉,棉,棉,食用菌,豌豆 西瓜 豌豆,头年冬播种2500穴/亩,摘鲜豆,4月上旬移栽550株/亩,稻田种养结合生态模式稻鱼（包括蟹、虾）：宽垄半旱式栽培：（田边或田角设1m深以上鱼涵，并与鱼沟相通）鱼种以草鱼为主，可搭配鲤、鲫、罗非鱼等。水稻一般可增产10-15%，鱼获量750-1125kg/ha稻萍鱼：种植及管理同上，向全田垄沟投放萍种3000-4500kg/ha,0.3m,

11、25cm,沟,20 20 30cm 20 20,宽窄行株距（12cm）,稻鸭：水稻栽培同一般模式。选择形体中等、生长迅速的鸭种，每公顷投放225只幼鸭，无需投放饵料。稻谷产量可增加11%左右，总产值可提高2.5倍。中稻菜：一般为水旱轮作，可种植稻芥菜（或榨菜）。稻草莓，稻各种蔬菜：稻池杉、大豆（或绿豆）：田埂种池杉、桑、蔬菜、大豆、绿豆等，不仅充分利用空间，而且可改善农田小气候，减少病虫害，增加经济效益。,稻田种养结合生态模式,（3）营养结构 作物生态系统的基本营养链（食物链）可分为三类：作物人类，作物动物人类，牧场动物人类。此外，也为工业提供有机原料。如果还包括杂草、昆虫、动物和土壤微生物，

12、则营养链会变成复杂的网。其中的作物和牧草是自养型绿色植物，称为初级生产者；杂草也是初级生产者，但与作物竞争光、水分和养分；食草昆虫和动物是初级消费者；而微生物是分解各层次动、植物残体的分解者，起着使化学元素再循环的重要作用。作物生态系统的基本营养链很短，与自然生态系统的长链相比，能更多地把最初级产物传递给最后消费者（人类）。,图,4.作物生态系统功能（1）进行能量、物质、信息和价值的转换 作物生态系统是一种转换器，可将光能、辅助能转换成价值增殖的农产品。作物生态系统的能量、物质、信息和价值转换是相互交织的，并可延伸到系统外：能量、信息和价值都依附于一定的物质，而物质的转换又以能量来驱动；信息的

13、转换调节系统中能量和物质的转换，使系统更加协调、和谐。,（二）作物生态系统,4.作物生态系统功能（2）环境保护功能 作物生态系统具有改善大气组成，净化大气污染、水质污染和土地污染，涵养水土、维持景观、调节气候等多方面的环保功能。不合理的耕作，大量使用化肥和有毒农药也会造成生态环境的恶化。,（二）作物生态系统,表 农林生态系统的环保机能评价,续,注：4=机能极大，3=较大，2=较小，1=极小，0=全死,（一）农作资源农作资源是指参与作物生产或被加工成生产资料用于促进作物产量形成的自然要素，通常称为自然资源。合理利用农作自然资源，对可持续发展作物生产具重大战略意义。对于作物生产而言，自然资源的种类

14、、数量、质量及其匹配情况、资源的可利用程度、利用效率、资源的再生能力、再生速度，以及作物对资源要求的波动特性及波动周期等，都是重要的影响因素。,二、农作资源及其管理,1.农作资源类型*按自然存在属性分：气候资源、水资源、耕地资源、生物资源*按再生性能分：,（一）农作资源,农作资源,可再生资源非再生资源,生物资源：动、植物及微生物非生物资源：气候资源、土地资源、水资源,耗竭性资源：矿物能源非耗竭性资源：部分营养元素（如P、K等）,（一）农作资源,2.农作资源的基本特点（1）相对有限性任何资源在数量上都是有限的。如太阳能虽属恒定性资源，取之不尽，用之不竭，但在某一时段或地区，其实际日照时数是多变的

15、、有限的。可再生的生物资源，受自身遗传因素的制约、外界环境的限制，过度的开发利用等均会影响其再生速率，甚至丧失再生能力。非再生性资源则是随开发利用而逐渐减少，以至完全枯竭，更需合理循环利用、保护及寻求替代途径。,（一）农作资源,2.农作资源的基本特点（2）共生性与整体性农作资源的各种要素通过相互联系、相互制约构成整体，它们在空间上是共生的，彼此间不断进行物质和能量的交换。如：光、温、水是在共生的整体上对作物生产发挥作用的，当温度降至生物学温度范围以外时，光和水便会失去有效性；耕地和水的污染也会导致其它资源有效性的下降。,2.农作资源的基本特点（3）区域性农作资源的分布在数量和质量上是不平衡的，

16、存在明显的地域性差异。在开发、利用时，应因地制宜，充分考虑区域自然环境和社会经济特点，使农作制度、种植方式与之相适应，做到在经济效益、生态效益和社会效益上的统一。,（一）农作资源,2.农作资源的基本特点（4）不稳定性一个地区的农作资源也是历史发展的产物，并处在不断变化发展之中，具不稳定性。这种不稳定性不仅表现为年际间和季节性差异，而且受人类生产、生活活动的影响。若人类活动符合生态规律，可促使资源优化与相对稳定；反之，则导致某些资源的恶化和枯竭。,（一）农作资源,农业气候资源主要是指日照、降水量和热量资源，这三大资源的共生适宜性制约着农业的可行性、农业布局、种植制度及生产水平。人类可通过科技手段

17、充分发挥气候资源的生产潜力。1.日照资源 日照提供辐射能是作物生产的必要条件。总体上，我国日照资源充沛，除华南、西南山区因云雾日多，日照率较低外，均可满足作物生产的要求。,（二）我国农业气候资源,1.日照资源 日照资源三大指标：（1）年总辐射量（2）光合有效辐射（3）日照时数（我国日照资源具体分布见第五章）,（二）我国农业气候资源,2.热量资源 分布极不平衡，青藏高原大部地区10的年积温不足1000。,表8-1,3.降水资源 我国陆地降水总量为61889亿m3/年，平均降水量为648mm/年。我国水资源特点：可利用水资源总量不少，达28124亿m3，居世界第6位，但人均及亩均水量少，亩均水量（

18、按20亿亩计）约1400m3/亩，为世界平均的60%；地区分布极不均匀，长江以南降水量占81%，耕地占36%；降水季节性、年际性变化大，水旱灾害频繁；河川、湖泊泥沙游积严重，地表水和地下水污染加剧，有效性降低。,（二）我国农业气候资源,表 中国多年平均水资源总量,4.气候资源的合理利用（1）选择与气候资源水平相适应的农作制度（下表）。,（二）我国农业气候资源,表 中国农作区划,图 双季稻三熟制区可能的作物组合方式（前提条件是能满足对有效积温的要求）,4.气候资源的合理利用,（2）科学选配作物组合、品种间熟性组合。,图 双季稻不同熟性品种搭配所需积温及生育日数,4.气候资源的合理利用,（2）科学

19、选配作物组合，品种间熟性组合。,4.气候资源的合理利用（3）合理的间作、套作充分利用光、热资源。（4）适时播种，使作物生长发育进程对光、热的要求与其季节性变化相适应。,（二）我国农业气候资源,图 武汉地区作物生活周期与季节气候的时间结构,（三）我国的耕地资源“民以食为天，食以土为本”，耕地是我国最根本的战略资源。1.我国耕地资源的基本特点（1）耕地类型多，有不同气候带的土壤耕地，可种植从寒带至热带的各种作物，保证了作物种类的多样性，能提供丰富多样的农副产品。（2）耕地资源人均占有量少，后备耕地资源严重不足 我国耕地总量约18.3亿亩，居世界第四位，但人均耕地面积少，不足世界人均的1/3。后备耕

20、地资源虽有22亿亩，但主要是林、牧用地，适于粮、棉、油、糖等农作物的后备土地资源人均不足0.1亩。,1.我国耕地资源的基本特点（3）耕地质量不高，相当部分耕地退化严重 按质量等级分类的情况如下：一等耕地：对耕作无限制，具高产稳产性能，质量好。占41.33%。二等耕地：对耕作种植有一定限制，需一些特殊管理措施，高产稳产性能较差，质量中等。占34.55%。三等耕地：对耕作、种植有较大限制，生产力低且很不稳定，质量差。占20.47%。四等不宜农耕地：在某些情况下只适于放牧，占3.65%。,表 耕地质量统计表,资料来源：中国1：100万土地资源图，土地资源数据集，第67页。,1.我国耕地资源的基本特点

21、 因受盐碱化、砂化、风蚀、水土流失及环境污染的影响，我国耕地退化日益加剧的现象尚未得到遏制。全国耕作和种植受限的耕地类型主要有：*受侵蚀为主的占：8.6%*受坡度限制的占：11.38%*受洪涝限制的占：9.19%，其中华北-辽南达35%，东北区达27%，长江中下游达24%。*受盐碱化限制的占：6.62%（主要在华北和西北干旱区）。,（三）我国的耕地资源,1.我国耕地资源的基本特点全国耕作和种植受限的耕地类型主要有：*受土质过粘、过沙限制及薄土层限制的达13.89%*受水分和温度限制的耕地面积也相当大（如西北区的雨养旱地、高寒区的耕地、各地受水源限制的水田和水浇地）。*受环境污染的限制，据198

22、8年的统计就达亿亩。,（三）我国的耕地资源,1.我国耕地资源的基本特点（4）耕地分布不平衡，土地生产力地区间差异大 我国30%的国土不适人类生存，且山地多，占2/3，平地少，占1/3。适宜耕作的区域与土地生产力：东南部湿润、半湿润季风区：集中92%的耕地及87%的生物生产量。西北部干旱、半干旱内陆地区、西南部青藏高原区耕地占8%，生物生产量占13%。,（三）我国的耕地资源,1.我国耕地资源的基本特点（5）耕地与人口矛盾尖锐，土地承载力长期处于临界状态 1999年我国粮食总产达5080亿kg，此后多年徘徊，甚至略有下降，按13亿人口计算人均仅390.76kg；2007年，粮食总产5016亿kg。

23、若至2030年人口增至16亿，要保证人均400kg，需达6400亿kg的粮食总产，而耕地反而减少1/4，所面临的压力十分严峻。,（三）我国的耕地资源,2.耕地管理（1）宏观管理确保耕地面积的稳定 切实保护耕地的绝对量和人均占有量。1996年至2006年10年间，全国耕地净减1.24亿亩。保护耕地已是当务之急，必须坚守18亿亩耕地红线。调整土地利用结构，促进农、林、牧全面发展。增加林、草地比例，防土地沙化、水土流失，扼制非农用地挤占耕地。加强农业田基本建设，改造中低产田。修复被毁、被污染和退化耕地。科学开发荒地资源。,（三）我国的耕地资源,2.耕地管理（2）土壤肥力管理 土壤肥力是指通过土壤溶液

24、和从离子交换复合物中供给作物必需养分的能力。它是土壤物理、化学及生物特性的综合反应，也是土地生产力的重要指标。土壤肥力合理管理详见第三章。,（三）我国的耕地资源,农作的策略是通过对环境适宜性和作物生长发育过程进行优化调控，使作物群体充分发挥生产潜力，从而获取对人类安全、优质的丰硕有用产品。农作成功的关键，在于充分运用科学技术和丰富的实践经验，实行对生产过程的最适管理。,三、农作过程管理,（一）农业发展阶段与管理特点 人类社会有近万年的农耕史，历经不同的农作发展阶段与管理方式。1.原始农业（刀耕火种）距今4500-1000年的原始农作，是通过利用自然地力，实行刀耕火种、抛荒，自然恢复地力的方式生

25、产农产品。原始农作的生产水平低，产量不稳定，不能满足人类的生活需求，但无意识地顺应了自然规律和生态学原理，对生态环境不造成大的破坏和污染，且能自然修复，产品为自然产品，具安全性。,伴随人类文明的进步，生产工具革新、耕地固定，农作进入自给自足的封闭式固定阶段，即传统固定农业。在我国，传统固定农作有数千年历史，并沿袭至上世纪五十年代。其农作方式是依赖人力、畜力投入，使用农家肥、农副产品废弃物，秸秆还田，种植绿肥，实行单作或间作、套作、轮作等，使营养物质大部分能被循环利用，基本上维持了“地力常新”和低水平的可持续发展。其产品因不使用化肥、农药，具安全性。但伴随人口的增加，城市化的发展，传统固定农作产

26、品商品率低，不能满足现代社会的需求。为此，一方面加大土地利用强度，同时大量不合理拓荒，超强度利用自然资源，带来生态环境的恶化，使传统固定农作难以持续。,2.传统固定农业,工业化农业是伴随工业社会的发展而形成的，是以机械化和化学化为特征的高投入农作管理形式。发达国家于上世纪30-40年代迅速发展，我国则在50年代后才逐步发展。工业化农业依靠投入大量矿物能来换取机械动力、化肥、农药，以高投入来获取较高产量，并在一段时间内大幅提高了土地生产力和劳动效率。但因过分强调机械和化学品的作用，忽视了农作中最根本的生物与环境的相互作用关系，加剧了农作资源的耗损、生态环境的恶化及产品安全性的下降。这种以牺牲环境

27、、资源和产品安全性为代价的农作形式，步入了难以持续发展的歧途。,3.工业化农业,（1）自然农业 自然农作是指走与自然合作，而不是“征服”自然的道路。由日本福冈正延于上世纪五十年代所倡导，并延续至今，可获得与工业化农作不相上下的产量，且生态环境和产品安全性有保障。其主要管理技术如下：在秋季水稻收获前，播种小麦或黑麦，稍后播种三叶草，水稻收后将稻草铺于田中；在大麦收割前两周撒播水稻，大麦收后又将麦秆散铺田面；稻田养鸭补充粪肥，施用动物粪肥。不翻耕和中耕，不使用化肥、农药。利用生态平衡机制，降低病虫密度及防治杂草。,4.新型农业的探讨与实践,（2）生态农业 生态农业是指遵循生态学原理，吸取传统固定农

28、作精华，合理利用农作资源、注重生物物质循环利用及生物间的共生互利关系，以实现低输入、高效率，维持生态环境良性循环的农作方式。核心管理技术如下：实行用地与养地作物轮作（或间作、套种）、种养结合，实现生物物质的多级循环利用维持或提高土地生产力。利用和保护生态平衡机制，减少杂草和病虫害。适度使用无公害化肥、农药，确保环境和产品的安全性。,4.新型农业的探讨与实践,（3）有机农业 有机农业是一种奉行与自然和谐，以环境和产品安全为首要目标，按特定“有机方式”进行生产的农作体系。特定“有机方式”主要包括：产地的大气、土壤和灌溉用水必须符合法定质量标准。禁止使用化学合成的化肥、农药、生长调节剂、饲料添加剂、

29、抗生素及其他含有毒、有害成分的生产资料。采用源于“有机方式”的动、植物种质资源，禁用基因工程生物及其产品。实行用地养地结合、种养业结合，强调独立自主的物质循环利用，以维持和提高土地生产力。采用生态学原理和非化学手段控制病、虫、草害。有机方式需经专门机构的认证。,（4）精确农业 精确农业（或精准农业）是指将农田生态系统和作物产量形成过程中的时空动态信息与数字化技术、智能化控制技术相结合，对作物生产过程实施精确化管理，从而实现高效、安全、优质、高产的农作方式。基本技术要素：通过全球定位系统（GPS）、遥感系统（RS）、地理信息系统（GIS），快速、准确采集数字化信息。通过智能决策系统的模拟分析，提

30、供精确管理决策方案。通过决策实施系统在田间进行定位、定量、定时的管理实施。精确农业是高科技化的理想农作方式，其潜力巨大，具发展前景。,（4）精确农业 精确农业（或精准农业）是指将农田生态系统和作物产量形成过程中的时空动态信息与数字化技术、智能化控制技术相结合，对作物生产过程实施精确化管理，从而实现高效、安全、优质、高产的农作方式。基本技术要素：通过全球定位系统（GPS）、遥感系统（RS）、地理信息系统（GIS），快速、准确采集数字化信息。通过智能决策系统的模拟分析，提供精确管理决策方案。通过决策实施系统在田间进行定位、定量、定时的管理实施。精确农业是高科技化的理想农作方式，其潜力巨大，具发展前

31、景。,1.因地制宜、因作物制宜的非统一化管理原则 依据作物必须与环境相适应的原则，选择合理种植制度、作物种类及品种是农作成功的前提。即使在同一地区，因地形、地貌的不同，其土壤特性也存在明显差异，因此需因地制宜、因作物制宜采取非统一化的种植管理。如下图所示，由垸堤向内，地面高程递降，土壤质地由沙到粘，地下水位由低到高，土壤pH由高至低，有机质含量由少到多，土壤氧化还原电位由大到小，因此适于不同种植制度和不同的作物。,（二）农作管理的基本原则,图,2.系统目标管理即时修正原则 生产过程的管理，应遵循作物优质高产的生长发育和产量形成的动态规律，切忌盲目性。为此，首先需制定系统目标管理方案，即明确为实

32、现某预期产量，作物在各生长发育阶段应达到的形态结构指标及其相应的施肥水平与管理技术措施，并依据指标实施全程系统管理，当指标偏离目标值时，及时通过肥水和其他技术措施予以调控修正。如在长江中下游地区亩产400kg的小麦，其系统目标管理的指标为：基本苗28-30万/亩，亩茎蘖数12月底达45-50万，2月下旬达80-90万，拔节期最高不超过120万，孕穗期达50-55万，抽穗期达45万。若偏离以上目标值，则应及时采取相应措施予以调控。,3.改善限制因子与综合平衡原则 在管理过程中，首先应分析找出影响生长发育产量形成的限制因子，而限制因子在不同生长发育阶段是动态变化的，只有在解决限制因素的条件下，其他

33、生态因子的效应才能充分发挥。但在解决限制因子的同时，还应注意其他因子的综合平衡，才能获取最佳管理效益。如棉花在播种时，温度和土壤含水量往往是种子萌发成苗的限制因子；在花铃期N素供应又往往成为限制因子，N素供应不足或过量均不利营养生长与生殖生长的协调，而N素的效应又受水分供应及P、K肥的制约，为此应特别注意各因子的综合平衡调控。,4.高效、安全性原则 在管理过程中始终要把握资源投入的最适时机、种类、数量和方法，以提高资源的利用效率和确保环境与产品的安全性。如水稻亩产500kg约需投入15kg左右的N，但基肥与追肥的比例、追肥的时机和方法均对利用率和产量有极大影响。特别是稻、麦穗肥的施用时期的把握

34、极为关键，其最适时机是旗叶抽出初期，若过迟或过多施用N素均可能导致贪青晚熟而减产。不合理的耕作、大量使用化肥、农药均会导致环境恶化及产品的污染，危害可持续发展和人类健康。,（二）农作管理的基本原则,4.高效、安全性原则（1）国内外农产品安全性生产的概况 早在上世纪五、六十年代在日本和美国就提出以产品和环境安全为核心的自然农业和有机农业的农作技术体系，1972年由欧、美五个国家发起成立了“有机农业运动国际联盟”（IFOAM），并制订了生产有机农产品的基本标准。至上世纪末，欧盟各国平均有2-3%的耕地实施有机农业，有些国家已达10%左右，德国计划2010年达20%。我国于1993年以“中国绿色食品

35、发展中心”加入IFOAM，至2001年通过认证的绿色食品生产基地有100多万亩，已有包括粮食、食用油、水果、蔬菜、畜禽产品、茶叶、中药材、水产品等100多个获认证的绿色农产品，但与发达国家相比，仅仅是起步阶段，任重而道远。,4.高效、安全性原则（2）我国农产品安全性分类 常规产品：按常规方式进行生产管理，未实施严格有效的全程安全性监控，产品无安全性标志，产品安全性因产地环境和生产资料受污染程度的不同有很大差异，缺乏安全性保障。绿色产品：A级为无公害产品，AA级为有机产品 无公害产品：产地环境质量符合NY/T391的要求，生产过程中严格按无公害产品生产资料使用准则和生产操作规程要求，限量使用限定

36、的化学合成生产资料，产品质量符合无公害产品标准，经专门机构认定、许可使用无公害产品标志的产品。,4.高效、安全性原则（2）我国农产品安全性分类 绿色产品：A级为无公害产品，AA级为有机产品 有机产品：产地环境质量符合NY/T391的要求，生产过程中不使用化肥、农药、基因工程生物及其产物，以及其他有害于环境和身体健康的物质，按有机生产方式生产，产品质量符合有机产品标准，经专门机构认定，许可使用有机产品标志的产品。,（二）农作管理的基本原则,（三）农作管理的基本途径 农作管理的主要途径有以下方面：农作环境的优化调控：如农田基本建设，水利建设，农田防护林建设等宏观管理，塑料大棚、温室及覆盖物的利用等

37、田间环境调控管理。科学选择与环境相适应的种植制度、作物种类及种植方式。作物产量形成过程的技术调控管理。这些内容在作物栽培学中均有详细的论述，在此仅简要说明其管理的基本原则。,全球变迁是指地球环境的改变，包括全球气候、土地、水资源、生态系统等的改变，及其对人类与整个地球永续发展的影响。例如，臭氧浓度的变化所导致的紫外线增强问题、温室气体的增加所导致的全球温暖化和海平面上升问题、酸雨污染、水资源匮乏及污染等问题。造成全球变迁的原因既有自然因素，又有人为因素。这些变化不断改变生物的生存环境，甚至危及人类自身的生存。全球变迁对作物生产的影响相当巨大。,四、作物生产面对全球变迁的挑战,1.CO2倍增与全

38、球温暖化 CO2作为主要的温室气体成分对全球气温变化影响巨大。伴随全球经济的发展，造成往大气的CO2排放日益加剧，1850年大气CO2含量约290ppm，1950年约320ppm，2000年达360ppm。预期至2050年大气CO2浓度可达600ppm左右，并可使气温上升3.5-4。若年均气温上升1，可使海平面升高1m，这将使人类面临地球温暖化带来的一系列紧迫后果。,（一）全球温暖化与作物生产,2.CO2倍增、全球温暖化对作物生产的可能影响,（一）全球温暖化与作物生产,3.全球温暖化对我国农业影响的预测*增加热量资源：10积温，全国平均增15%；*延长无霜期：全国平均延长1个月，多熟制北移，复

39、种面积扩大；*水分条件：北方降水量可能增加，但地面水分蒸发将增加7.5-15%，水、旱灾害发生机率增加；*辐射能：变化不大，但紫外辐射会增强；,（一）全球温暖化与作物生产,3.全球温暖化对我国农业影响的预测*病虫害、杂草害：更趋严重；*C3作物产量增加，C4作物产量提高不大；但有争议，CO2浓度提高虽对C3作物提高光合速率有利，然而气温上升，特别是夜温的上升必将增加作物的维持呼吸消耗，甚至造成作物减产。,（一）全球温暖化与作物生产,我国的耕地灌溉面积4900万hm2，约占耕地总面积的52%，粮食产量的2/3来自灌溉农业，而灌溉的作物主要是水稻、小麦。水分减少1%，灌溉面积将减少1%以上，粮食产

40、量将减少72亿kg，足以影响我国的粮食总产量，而且大面积的旱地作物减产更严重，水资源本来短缺的北方农业生产将面临困境，水对我国农业生产至关重要。由于作物经过长期栽培和人工选育，形成了适应当地气候特征的特定生态型，如降水量和降水分布规律的变化，将对作物的生产造成重大影响。降水量对作物生产的影响还与水、热的匹配状况有关。,（二）降水量变化与作物生产,近30年来，由于氟里昂（CFCs）所引起的平流层O3耗竭及O3空洞已成为全球性的环境问题。在海平面至距离地面15 km范围内的对流层，特别是距地面1-2 km的近地层，臭氧体积分数的增加，还是对地球生物产生危害的污染气体，可从生化代谢、微观结构到生理功

41、能，甚至生态系统层次上影响作物的生长发育。臭氧造成的生物强氧化伤害，不仅可加速作物叶片老化，减少叶面积，从而影响作物干物质的生产，而且严重时可直接伤害作物茎、叶、穗，导致组织器官干枯、死亡。同时，还影响作物的干物质分配，最终影响作物产量。,（三）臭氧变化对作物生产的影响,大气中SO2、NO、NO2、Cl2等溶于水形成含H2SO4、HNO3和HCl的PH5.6的降水，称酸雨。其伤害机理是低pH引起的酸害。以前酸雨主要发生在欧洲和北美地区，现在在东北亚地区产生了世界上第三大酸雨区，包括我国长江以南广大地区和台湾，以及朝鲜半岛和日本列岛，其中降水酸性最强、发生面积最大的地区在我国。酸雨通过两种途径影

42、响作物：一种是通过直接接触伤害作物营养器官和生殖器官，使叶片酸损伤，叶缘出现枯斑，叶角质层和细胞壁溶解，光合作用和代谢机能受损；另一种是逐渐影响土壤，改变其物理、化学和生物性质。,（四）酸雨对作物生产的影响,平流层臭氧减薄导致地表紫外线（UV-B）增强，严重影响作物的形态建成，导致作物叶面积减小，降低群体叶面积指数，严重时甚至导致作物死亡。,（五）紫外线对作物生产的影响,随着人口的快速增加、工业生产规模的不断扩大和乡镇城市化的快速发展，我国在耕地面积急剧减少的同时，由于工业三废的排放以及化学品的不合理应用，已使相当数量的土壤受到污染，导致土壤退化、肥力下降，农作物产量和品质降低。因此，修复污染

43、土壤、提高土地生产力、保护耕地面积已成为我国农业可持续性发展迫切需要解决的问题。,（六）土壤变化对作物生产的影响,（1）加强国际合作和协作（2）加强环境保护和治理污染力度（3）加强各具体因素的影响、预测、预警及对策研究（4）加强研究和改进农业生产技术 顺应气候变化，及时调整耕作制度和作物布局；有计划地选育抗逆品种；保护和整治生态环境，发展生态农业，减少水土流失；加强病虫害、杂草害的研究及预测、预报和防治。,（七）作物生产应对全球变迁的对策,本章思考题,1、什么是作物生态系统？作物生态系统有何基本特征？2、简述作物生态系统的结构和功能。3、农作资源有哪些类型？其基本特征如何？4、我国农作资源的基

44、本状况如何？应如何对其进行合理利用和管理？5、试述农作过程管理的基本原则和方法。6、全球变迁指的是什么？它们对作物生产有哪些方面的影响？,本章主要参考资料,1.Smith和Hamel著（王璞等译）.作物产量生理学及形成过程北京：北京农业大学出版社，2001.1-2772.国家统计局.中国统计年鉴.北京：中国统计出版社，19983.郑斯中.全球变暖对我国粮食产量影响估计中的乐观倾向.中国农业气象，1993，14（5）：44-474.周平.全球气候变化对我国农业生产的可能影响与对策.云南农业大学学报，2001，16（1）：1-45.金明红，黄益宗.臭氧污染胁迫对农作物生长和产量的影响.生态环境，2003，12（4）：482-486,本章主要参考资料,6.钟汉珍，袁泉.长江流域酸雨危害及对策分析.华中农业大学学报（社会科学版），2002，（3）：18-217.何雨红，郑有飞，何都良.紫外辐射对农田生态系统的影响研究综述.中国农业气象，2002，23（1）：47-498.邢勇.温室效应加剧对农业的影响及其对策.农业现代化研究，2004，1（25）：72-75,不当之处，请批评指正！欢迎经常交流联系 谢 谢！联系方式：办公室：主楼134 电话：,