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第二章农作制度理论2.1植物生活要素及其调控2.2农业资源生产潜力及其增进2.3农业生态经济系统及其管理•有关农作制度理论基础的认识，早在公元前239年的《吕氏春秋》中就有初步论述，如：“夫稼，为之者人也，生之者地也，养之者天也”，可谓最早的对作物生产和农作制度中作物、土壤、气候、管理相互关系的理论概括；•“息者欲劳，劳者欲息”，则是对农业生产中用地与养地辩证关系的经验性概括。农业资源生产潜力及其增进理论作物生态适应性与合理布局理论§4多熟种植模式理论§5作物轮连作理论等§6植物生活要素及其调控理论农田水分和养分循环与平衡理论§7地力学说与耕层构造理论§7农田防护理论等§8农业地域资源优势与利用理论资源最佳经济投入与配合理论§9农业产业化经营理论等§9集约高效用地理论多元持续养地理论农作经营管理理论农作制度的基本理论√§2.2√§2.1√§2.3第一节植物生活要素及其调控一、植物生活要素的概念及其分类二、植物生活要素的基本学说三、植物生活要素调控与农作制度发展植物生命活动必不可少的生态因素一、植物生活要素的概念及其分类1.概念对植物有直接关系的环境因素（直接影响植物种群结构及个体生命代谢）一、植物生活要素的概念及其分类2.分类生活要素按基本来源和依托之所分类特点利用途径光宇宙因素：来自太阳的以光、热辐射为主体的能量形态①难大范围人工调控，世界各农区充裕，非障碍；②时空不平衡，总量稳定，季节分配有规律作物角度①创造新的植物种群，培育高光效品种；②相宜植物种群，改进种植方式，发展多熟种植（复种、间作套种）；环境角度①冷凉地区的温室栽培，以及地膜覆盖保护地栽培技术应用等，提高光、热资源转化效率；②培肥地力，全面改善植物生活条件热一、植物生活要素的概念及其分类2.分类生活要素按基本来源和依托之所分类特点利用途径水土地因素：来自地壳浅层土壤中的矿质营养元素，以及依托于土壤的水分、空气等物质形态①存在量有限②可有效地进行人工调控，满足植物生长需要；③存在状况受制于供求关系的变动，常不平衡①建立合理的农业整体结构及相应的关联部门的内部结构，促进农业系统物质良性循环，添加矿质营养物质（平衡、补充营养物质），促进农业扩大再生产的基础；②土壤耕作，良好耕层构造，协调水气矛盾，促进微生物活动，改善肥力条件，提高土壤营养物质转化效率，促进植物生长发育；③防除农田杂草、控制土壤侵蚀等，减缓土地因素无谓耗损气矿质营养二、植物生活要素的基本学说1.植物生活要素的同等重要与不可代替性光热水气矿质营养太阳辐射能的体现，是高等植物光合作用的基本能量来源绿色植物生活动能，只有在温度适宜范围内，顺利进行全部生命活动绿色植物的重要组成成分，一切生命的媒介大气和土壤中的O2、CO2，都是植物赖以生存的养料和条件能量的载体，构成有机物质的基础二、植物生活要素的基本学说1.植物生活要素的同等重要与不可代替性生理上的同等重要≠生产中的相对重要性生长发育需要大量－－占植物重量70%~90%微量－－仅约占植物重量0.0004%植物生理功能方面，两者同等重要生产实践中不易满足易满足12345678二、植物生活要素的基本学说1.植物生活要素的同等重要与不可代替性证明试验之一德国土壤学家赫尔里格尔的大麦水分试验5%10％20％30％40％60％80％100％12345678二、植物生活要素的基本学说1.植物生活要素的同等重要与不可代替性证明试验之一德国土壤学家赫尔里格尔的大麦水分试验5%10％20％30％40％60％80％100％赫尔里格尔据此确定了因素“最低”、“最适”、和“最高”点，亦被称为“最低、最适和最高律”，认为在因素数量为中等时可以获得最高产量；在因素的数量最少（低量）和最多（高量）时，都不可能获得好产量二、植物生活要素的基本学说1.植物生活要素的同等重要与不可代替性证明试验之一德国土壤学家赫尔里格尔的大麦水分试验水分增加抑制了分解土壤有机质的好气性微生物的活动，使有机质矿化速率下降，大麦难以获得足够的营养物质，导致产量降低。－－B．P．威廉斯二、植物生活要素的基本学说1.植物生活要素的同等重要与不可代替性证明试验之二氮素用量对小麦产量影响的试验（1852~1864）仅改变氮素营养一个因素，增加氮肥施用量增产效果亦是递减的英国洛桑试验站二、植物生活要素的基本学说1.植物生活要素的同等重要与不可代替性连续地只添加一个生活要素，而不相应地改善其它生活要素，实质是试图以单一因素代替其它因素的作用，从而违反了植物生活要素的同等重要与不可代替的客观规律。（如家庭盆花，往往只浇水不施肥）这一规律启示我们，进行植物生产必须全面、充分地满足它所需要的各种基本生活要素。二、植物生活要素的基本学说2.限制因素及其克服植物生活要素之间有着相互联系、相互制约的关系。若因某一因素的不足，限制植物对其它因素的利用，进而影响到植物生长发育和产量水平，则该植物产量由处于相对最低数量的因素所决定。这就是通常所谓“最低因素法则”。二、植物生活要素的基本学说2.限制因素及其克服尽管所有其它养分很丰富，产量可能受到一种单一养分不足的限制。当有限的养分得到供应后，作物的产量就会增加，直到另外的养分变得有限为止。“最小因素”（李比希1840年）有关环境因素如何限制生长的研究李比希提出的最低营养物质，就是指限制因素。二、植物生活要素的基本学说2.限制因素及其克服当一个过程的速度是被若干独立因子所影响时，这个过程的具体速度是被其“最慢”的因子的步伐所限制。“限制因素”定律（布莱克曼1905年）光强温度CO2浓度二、植物生活要素的基本学说2.限制因素及其克服“耐性定律”学说（谢尔富特1913年）生物的生存对环境的适应有一个最低限和一个最高限，在低限与高限之间称为耐性范围，任何一个因子数量上的不足或过剩，均会使生物的生存或生长发育衰退。二、植物生活要素的基本学说2.限制因素及其克服“耐性定律”学说（谢尔富特1913年）由此可见，任何接近或超出耐性限度的因子，都可能成为“限制因子”。谢尔福特耐受定理耐受下限生理紧张带不能耐受带最适值适宜范围生理紧张带不能耐受带耐受上限Shelford'sLawoftolerance(Shelford1913):二、植物生活要素的基本学说2.限制因素及其克服北方旱作农区南方湿润农区调控或改善限制因素－－农业生产中至关重要的任务蓄水保墒防洪排涝二、植物生活要素的基本学说2.限制因素及其克服农业生产中的“限制因素”在不断发生变动水修渠打井发展灌溉肥料广开肥源合理用肥PK微量元素……二、植物生活要素的基本学说3.因子的综合作用植物的生活要素在环境中的存在不是孤立的，而是结合成为一个整体，综合地影响植物的生长发育植物生活要素的同等重要与不可代替性限制因素定律二、植物生活要素的基本学说3.因子的综合作用证明试验之一春黑麦盆栽试验（德国沃里尼19世纪）肥力不施肥施肥湿度20%40%60%60%第一组（不遮光）第二组（白纸遮光）第三组（黑纸遮光）强光照中光照弱光照1109588320218185403274208584350223二、植物生活要素的基本学说3.因子的综合作用证明试验之一春黑麦盆栽试验（德国沃里尼19世纪）①只增加一个生活要素—水分，黑麦的产量呈现抛物曲线，即产量是上升的，效益是递减的；②同时增加两个生活要素—水分和养料，产量曲线明显上升，产量效益有了改进；③如果改善多数，甚至全部生活要素，例如同时增加水分、肥料、光照强度，黑麦产量的曲线将持续上升，效益有显著的增进。二、植物生活要素的基本学说3.因子的综合作用证明试验之二玉米氮钾肥料配合施用试验（美国伊利诺州）不施钾的玉米在每公顷施入160kg氮时产量最高；每公顷用钾45kg，玉米最高产量时氮的用量上升到200kg；每公顷用钾200kg时，供应的氮肥最高用量270kg/hm2，没有显示出玉米产量回降现象。两种营养元素共同作用于玉米，产量最高。氮的最佳施用量取决于钾肥的用量三、植物生活要素调控与农作制度发展农作制度演进的历史是人类对植物生活要素调控力度不断增强的过程植物生活要素作物其他光热气水肥调控情况原始农业-----耐旱、耐瘠-传统农业---自秦水利开始农田灌溉粪肥（休闲制）生物培肥（轮作制）高水肥作物（越来越高产）品种改良作物布局土壤耕作现代农业地膜/温室（设施农业）节水/智能灌溉化肥＋有机培肥第二节农业资源生产潜力及其增进一、生产潜力的概念与层次二、农业资源生产潜力的研究方法三、农业资源生产潜力的增进一、生产潜力的概念与层次作物生产潜力（CropPotentialProductivity）是指某一地区的农田在特定农业资源组合条件下，人们种植作物应能实现的最大生产能力。1.概念一、生产潜力的概念与层次对于准确评价农业资源系统的基本特征，揭示影响作物产量的限制因素，合理开发和利用农业资源，提高农田生产能力具有指导意义；对于科学地制定农业发展规划，确定合理的作物布局和种植制度，选择适宜的作物播期和种植方式，拟定作物灌水和施肥方案有重要的应用价值。2.研究作物生产潜力的意义一、生产潜力的概念与层次3.层次层次光热0f2(T)1水0f3(W)1土0f4(S)1劳力、技术、作物光合生产（光能）潜力YL=f（Q）理想值热量（光温）生产潜力YLT=f1（Q）·f2（T）灌溉农田最高产量降水（光温水）生产潜力YLTW=f1（Q）·f2（T）·f3（W）旱田（季节涝田）最高产量气候-土壤生产潜力YLTWS=f1（Q）·f2（T）·f3（W）·f4（S）二、农业资源生产潜力的研究方法普遍采用的是数学模型推导的方法。由于生产潜力的研究受到国内外学者的广泛重视，不同学者所处的环境条件不同，研究思路各异，因而所采用的数学模型和有关参数订正值有明显差异，形成种类繁多的研究方法。早先的生产潜力研究多限于理论推导和公式概算，近期的研究考虑虽较周全，仍以公式概算的多，生产验证的少，虽有相当的理论意义，但较少的应用价值。公式概算、田区定位试验与高产记录值相结合”的方法三、农业资源生产潜力的增进当时当地最佳作物管理技术水平下的最高产量…………作物生活要素调控力度不断增强品种第三节农业生态经济系统及其管理一、农业生态系统理论与“三大车间”学说二、农业可持续发展理论三、农业技术经济理论四、农业地域资源优势与利用五、农业产业化经营一、农业生态系统理论与“三大车间”学说B.P.威廉斯植物生产（基本车间）动物饲养（加工车间）土壤管理（转化车间）B.P.威廉斯最早认为，有机质的合成和分解是农业的两大任务，并进一步指出，农业生产是由植物生产、动物饲养和土壤管理三个环节组成，彼此密切相关地成为一个生产体系，称之谓农业工厂的“三大车间”（图2-5）。植物生产（基本车间）动物饲养（加工车间）土壤管理（转化车间）食物纤维饲料维护环境提供木材、薪炭、果品、饲料等涵养水源、改善小气候、防风固沙、净化大气和生物多样性低价值→高不宜农→牧排泄（粪肥）31%~49%33%残体废弃物二、农业可持续发展理论定义一：－－FAO1988管理和保护自然资源基础，调整技术和体制改革方向，以便确保获得和持续满足当代和后代人的需要。这种持续农业能够保护土地、水资源和动植物遗传资源，不造成环境退化，在技术上适当，经济上可行，而且能为社会所接受。二、农业可持续发展理论持续农业是指在一个长时期内有利于改善农业所依存的环境与资源，提供人类对食物与纤维的基本需要，经济可行并有利于提高农民以及整个社会生活水平的作法。定义二：－－美国农学会、作物学会和土壤学会1989•可持续发展的定义可持续发展是既满足当代人的要求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。•Sustainabledevelopmentisdevelopmentthatmeetstheneedsofthepresentwithoutcompromisingtheabilityoffuturegenerationstomeettheirneeds。资料来源：WorldCommissiononEnvi