1-1耕作制度的基本原理

1-1耕作制度的基本原理耕作制度的含义与功能资源环境与耕作制度我国耕作制度目标与方向我国耕作制度发展技术需求1.1耕作制度的含义与功能一、耕作制度的含义、内容及目的（一）耕作制度含义与内容耕作制度，亦称农作制度（Farmingsystem）是指一个地区或生产单位农作物种植制度以及与之相适应的养地制度的综合技术体系。(《中国农业百科全书》，1991)以种植制度为中心，养地制度为基础。养地制度(soilmanagement)是与种植制度相适应的以提高土地生产力为中心的的综合技术体系。主要包括：（1）土壤耕作：土壤的常规耕作以及少免耕、残茬覆盖耕作；（2）农田培肥：土壤水分与养分管理、有机质平衡等；（3）农田保护：土壤侵蚀（风蚀、水蚀）及水土流失控制、农田防护林建设等。养地制度（土壤管理）Soilmanagementsystem耕作层的管理（操作）土壤耕作、施肥、水分提高土壤综合肥力农田基本建设（工程）平田整地、治沙改土、农田排灌提高农田整体环境农田保护（拓展、预防）水土保持、保护植被、保护性耕作、复垦改善种植业大环境保证生产持续性种植制度（CroppingSystem）是指一个地区或生产单位农作物组成配置，熟制与种植方式的总称。其主要内容包括：（1）作物布局：一个地区或生产单位作物组成和配置的总称，作物组成包括作物种类、品种、面积比例等，配置是指作物在区域或田地上分布。（2）种植方式：包括复种、间作、套种、混作等多熟种植方式；以及轮作、连作等。（3）熟制：即同一块农田上一年之内种植作物的季数。种植制度是耕作制度的主体一个合理的种植制度能够充分合理地利用当地自然资源与社会经济资源；促进农作物持续增产稳产，保护资源，改善环境，培养地力。并能够有效地协调农户、地方与国家需求关系；从种植业角度促进养殖业、林业、农产品加工业等综合发展，使区域农业综合生产力得到提高和改善。养地制度是耕作制度的基础(保障)一个合理的养地制度能够保障农田可持续生产能力，保护资源环境及农产品质量安全。在一定的区域和时间范围内，从宏观和整体上安排作物的生产。1.空间范围？（国家、省、地区、县、乡、村、社、户）全县（60万亩）2.种什么？(粮、棉、油、糖、烟、饲、果、蔬、茶等）冬小麦冬油菜春玉米单季稻夏玉米蔬菜地3.种多少？（万亩）27281020284种植制度4.种那里？水田作物配置（20万亩）冬小麦5万亩冬油菜12万亩秧田3万亩单季稻20万亩旱地作物配置（40万亩）冬小麦22万亩冬油菜16万亩春玉米10万亩夏玉米28万亩秋菜8万亩蔬菜2万亩5.如何种？（种几季、前后搭配、同季安排）水田冬小麦—单季稻5万亩冬油菜—单季稻12万亩冬闲—秧田—单季稻3万亩旱地冬小麦/春玉米—秋菜8万亩冬小麦/春玉米—休闲（油菜秧）2万亩冬油菜—夏玉米16万亩冬小麦—夏玉米12万亩常年蔬菜地2万亩6.年度间如何衔接？水田冬小麦—单季稻冬油菜—单季稻冬小麦—单季稻旱地冬小麦/春玉米—秋菜冬小麦—夏玉米冬油菜—夏玉米冬小麦/春玉米—秋菜种什么种多少作物布局种植制度种在哪里如何种复种与间混套作耕作学耕作制度年度间衔接轮作与连作土壤耕作农田培肥养地制度水分管理农田基本建设农田防护（二）研究耕作制度的目的提高土地与农作物生产力提高各类资源的利用效率增加农民经济收入和促进农村经济发展提高农业生产的可持续能力二、耕作制度的功能（一）技术功能农作物种植的合理布局技术复种、间套作等多熟种植技术轮作倒茬技术农牧结合技术土壤耕作技术区域耕作制度优化设计技术（二）宏观布局功能种植业合理布局与结构调整耕作制度结构分析和调整耕作制度分类及区划农业生产综合发展及技术体系构建耕作制度的功能微观技术功能•应用科学、技术科学、可观测性–硬技术、有结果土地上多作物组合技术田间配置技术•麦、稻、棉…宽厢、中厢、窄厢…农田多因素改良技术•土壤、肥料、水分、沟渠杂草…农田（土地）种植业多年生产综合技术•水旱轮作、有机质增加、结构改良具体生产过程、具体生产单位，提高效率和效益•作物生产、种植生产、农户生产、农场生产、增产增收宏观战略功能管理科学、经济科学、软科学无具体直接产品，综合效果资源安排、使用规划土地、资金、劳力，如何获取最佳总效益生产单位经营规划生产--销售--再生产，结构、动态，如何发展、壮大地区区域生产布局规划空间分布、相互关系、结构优化、生产—流通—消费一体规划，如何实现整体平衡、协调、互惠、全面发展地区区域农业发展战略规划5年、10年发展计划、生产结构，什么是方向、支柱、增长点农业的概念（大农业与小农业、广义农业与狭义农业）农业生产的实质：以耕地为车间、绿色植物为工具或机器能量转化太阳辐射能化学能物质生产无机物质有机物质CO2+H2O（CH2O）n+O2(112kcal)（动物生产也是一种能量和物质的转换过程）农业生产的中心任务：提高光能利用率。农业生产分析1农业生产的实质与提高产量的途径光合作用理论上可光能利用率可达5%（生物产量）按5%计算，四川按80Kcal/cm2（3.35×105J/cm2.year）计算，亩生物产量可达6275kg/年，以收获系数0.5计算，经济产量应达3237kg/亩.年1.1农业生产的光能利用率很低作物产量1-呼吸消耗光合强度光合面积光合时间高光效品种合理群体结构育种学栽培学耕作学叶片数与大小群体大小群体结构生育期复种程度品种特性合理群体结构环境条件环境条件育种学栽培学耕作学育种学栽培学耕作学育种学栽培学耕作学1.2提高作物产量的途径—提高光能利用率=×××（1）生产力光合生产力、作物生产力、土地生产力a)光合生产力（较短期）单位时间单位面积（绿色面积、土地）作物通过光合作用固定的太阳能（合成的有机物）（作物为主体）。组织差异（叶、茎鞘、穗、荚）作物差异（C3、C4）时间差异（早中晚，春夏秋冬）条件差异（光温水气）生物状态差异（健康、病态，营养丰缺）1.3土地生产潜力及其估算1)土地生产潜力及其估算方法b)作物生产力（完整的作物生长周期）某一作物单位面积（耕地、植株）生长周期内（一个生产季节）最终形成的有机物（生物产物）数量（公斤/亩、公斤/株）不同作物差异（玉米、大豆，小麦、油菜）不同土地差异（水田、旱地，肥地、瘦地）不同季节差异（夏季、冬季，玉米、小麦）不同栽培条件差异（可灌溉地、望天田，露地、保护地）不同栽培技术差异（密植、施肥量、施肥期、病虫防治合理否）c)土地生产力单位面积土地上平均每年的有机物（生物产物）生产量（公斤/亩）不同地区差异（南北，东西）不同地形地貌差异（山坡、平原、洼地）不同土壤差异（粘土、壤土、砂土，肥土、瘦土）不同作物组合差异（小麦——水稻、小麦——甘薯、小麦——玉米、油菜——棉花）不同复种方式差异（小麦套作玉米、小麦复种玉米）不同轮作方式差异（连作瓜类、豆类，轮作瓜类、豆类）d)经济生产力以经济产物的生产量为标准（谷类籽粒，蔬菜的可食部分，棉花的絮，瓜果的果实，饲料的可用部分）e)等效生产力（标准生产力）以产品主要功能（使用价值量）表现力为标准作为粮食、饲料用，可消化能，可利用蛋白、粗蛋白作为补品、营养品用，维生素、优质蛋白、矿质营养元素作为纤维用，可用纤维量、价值作为能量用，能值、总含能量作为商品（换取现金）用，价值不同类型、不同性质的生产可以进行比较（粮食与饲草，种植与畜牧）（2）生产潜力由生物内部的生理活动和生物生长环境条件决定的人类技术控制下的可能获得的最大生产力.A)特点：潜在性不能实现，方向、目标，理论上的可能结果，现实不可能达到的水平现实性可通过努力向这一目标前进、在一定误差范围内可能实现的最大值极限性不可超越的界限，可以不断地靠近b)研究生产潜力的意义摸底自然界和自己的能力、家底，最多能有多少产品、能够支撑多少人技术进步方向研究影响潜力的因素，寻找技术进步方向和最佳突破口行为判定和决策依据需要努力否？值得努力否？如何努力？C)生产潜力的类型（层次性）光合生产潜力•YL=f1(Q)光温生产潜力•温度影响系数函数•YLT=f1(Q)·f2(T)光温水生产潜力•水分影响系数函数•YLTW=f1(Q)·f2(T)·f3(W)光温水土生产潜力•土壤影响系数函数•YLTWS=f1(Q)·f2(T)·f3(W)·f4(S)（3）生产潜力估算方法a)光合生产潜力(YL)q：产热率（4.25kcal/kg)；Q：（生理有效）辐射量；K：经济系数；α：反射率（假设无漏射）；Pt：相对光合速率；R：呼吸率。1(1)(1)LtYKQPRqb)光温潜力（生态区域法）联合国推荐的光温生产潜力计算方法：①干物质生产率大于20公斤醣/小时公顷YLT=CL·CN·CH·G〔F(0.8+0.01Ym)Yo+(1-F)(0.5+0.025Ym)Yc〕②干物质生产率小于20公斤醣/小时公顷YLT=CL·CN·CH·G〔F(0.5+0.025Ym)Yo+(1-F)(0.05Ym)Yc〕•不同干物质生产力，不同参数式中：•YLT作物的光温生产力（公斤/公顷）•CL叶面积指数对产量的订正值•CN净干物质生产量的校正值•CH收获指数•Ym一定气候条件下的干物质生产率（公斤/公顷小时）•Yo一定地点作物在全阴天条件下干物质生产率（公斤/公顷天）•Yc一定地点作物在全晴天条件下干物质生产率（公斤/公顷天）•G作物总生长天数•F云层覆盖度附表1几种作物的干物质生产率（Ym,kg/ha.hr）作物类别平均温度（℃）51015202530354045I凉气候作物5152020155000I温气候作物001532.5353532.550II凉气候作物00456565654550II温气候作物00545656565455I凉气候作物：苜蓿、菜豆、豌豆、马铃薯、蕃茄、甜菜、小麦、油菜；I温气候作物：苜蓿、棉花、花生、水稻、红花、大豆、向日葵、烟草；II凉气候作物：某些玉米和高梁品种；II温气候作物：玉米、高梁、甘蔗、甘薯。附表2最大短波入射辐射量(Rse,106J/m2)和某种标准作物在阴天(Yo)和晴天(Yc)里的干物质生产总量（kg/ha.d）北半球南半球一月七月二月八月三月九月四月十月五月十一月六月十二月七月一月八月二月九月三月十月四月十一月五月十二月六月0ºRseYcYo14.3541321915.0742422615.4442923015.2342622814.6141722114.1041021614.3541321814.9442222515.4042923015.2842722814.6141822214.1041021610ºRseYcYo12.5137619713.8940121215.0242222515.6943723415.7844023615.6544033515.6944023615.7843923515.4443123014.4441121813.0238520312.1837019320ºRseYcYo10.4233417012.2637119314.1040721515.6943923516.4946024616.7446825016.7046524916.1545124214.9442522613.1038720311.053481789.9632516430ºRseYcYo7.9928113710.2533316812.6838520015.1943723216.7447125117.4548926117.2048325816.0745624313.9441221611.303561828.792991487.4926913040ºRseYcYo5.48219997.9528313711.9735318714.1942722316.5748025317.6650626817.2849726315.4445523912.473902009.213141556.322411124.9420491CL