种植制度与农业生态系统课件

第第7 7章章 种植制度与农业生态系统种植制度与农业生态系统l7.1 种植制度与作物布局l7.2 复种l7.3 间套作l7.4 轮作与连作l7.5 农业生态系统 7.1 种植制度和作物布局7.1.1 种植制度的概念和特点7.1.2 作物布局的的含义与生产意义7.1.3 作物布局的影响因素7.1.4 作物布局的原则7.1.5 我国的作物布局 7.1 7.1 种植制度和作物布局种植制度和作物布局7.1.1 种植制度的概念和特点种植制度种植制度 一个地区或生产单位的作物布局与种植方式 的综合。特点:（1）注重提高土地利用效率和单位耕地面积的年生产力，能持续增产稳产并提高经济效益。（2）以作物的生态适应性为基础（3）以多元多熟种植为途径（4）考虑到社会经济因素（5）保护并改善资源与环境，保持农业的可持续发展7.1.2 作物布局的的含义与生产意义作物布局的的含义与生产意义7.1.2.1 作物布局的含义作物布局的含义 指一个地区根据当地各种资源的特点及要求，统筹布置全年作物的种类、品种、比例面积以及在时间、空间上的配置。“种什么、种多少、种在哪里？”7.1.2.2 作物布局在生产上的意义作物布局在生产上的意义(1)作物布局是种植业较佳方案的体现(2)作物布局是农业生产布局的中心环节(3)作物布局是农业区划的主要依据与组成部分7.1.3 作物布局的影响因素7.1.3.1 作物生态适应性 (1)温度与作物布局（2）光与作物布局（3）水与作物布局（4）土壤与作物布局(1)温度与作物布局根据对温度要求不同可分为喜温作物：10积温2000-4000，适温20-30。温暖型：适宜温度25-30，水稻、玉米温凉型：适宜温度20-28，大豆耐热型：能耐高温35-40，生产盛期20-30，高粱、甘蔗、花生 喜凉作物：10积温1500-2000，适温15-20 喜凉耐霜型：适宜温度15-20，最大2-8，能耐0-5，油菜、马铃薯、春小麦。喜凉耐寒型：能耐-18-25 黑麦、（小、大）麦、青稞、冬小麦。（黑麦能耐-25）（2）光与作物布局 对日照长短的适应性：低纬短日作物，高纬长日作物。对光照强度的适应性：C3、C4作物之间，CO2补偿点，光饱和点。从而影响布局作物，充分发挥高光效。（3）水与作物布局 喜水耐涝型：水稻等 喜湿润型：烟草、甘蔗等 中间型：甘薯、花生、玉米、小麦等 耐旱耐涝型；高粱等（4）土壤与作物布局 土壤肥力 耐瘠型 共生固氮的豆科作物；根系强大、吸肥力强的作物（高粱）；吸肥力强或需肥较少的作物（大麦，荞麦）耐肥型 高产作物（杂交稻、玉米）中间型 适应性广（籼稻）土壤质地沙土型 花生、甘薯、马铃薯壤土型 适宜大部分作物生长（小麦、油菜、大豆、玉米等粘土型 水稻、玉米、甘蔗土壤酸碱盐宜酸 马铃薯、甘薯、烟草、花生等宜碱 大麦、水稻等耐盐 向日葵、高粱等7.1.3.2 经济社会因素（1）社会需求与价格因素（2）社会发展水平（经济、交通、信息、科技等)7.1.4 作物布局的原则作物布局的原则 （1）统筹兼顾，全面安排，区域发展。（2）掌握作物和品种特性因地因土种植。（3）适应生产条件，缓和劳畜力、水肥矛盾，提高 劳动生产率。（4）坚持用地与养地相结合的原则。（5）坚持农牧结合、农林结合、种加结合、实现农业全面发展。7.1.5 7.1.5 我国的作物布局我国的作物布局l粮食作物布局l经济作物布局l果品蔬菜的布局7.2 复种7.2.1 复种的概念与意义7.2.2 复种的条件7.2.3 复种技术7.2.4 我省的主要复种方式 7.2 7.2 复种复种7.2.1 复种的概念与意义复种的概念与意义7.2.1.1复种及其相关概念(1)复种复种 指在同一年内，在同一块田上收获二季或 二季以上的作物种植方式。（蚕豆 水稻）充分利用时间的种植方式（时间上集 约种植）。(2)复种指数复种指数 指一个生产单位全年收获作物面 积与其耕地总面积的百分比。是指某一地区耕地在一年内被反复利用的频度。(3)多熟种植多熟种植 一年内，于同一田地上前后或同时种植两种或两种以上作物。是时间和空间的种植集约化。如一年二熟、一年三熟等。(4)休闲 指耕地在可种作物的季节只耕不种或不耕不种的用地方式。(5)撂荒 指荒地开垦种植几年以后，在较长时期弃耕不种，待地力恢复时再行垦殖的一种土地利用方式。一般休闲期达2年以上、并占整个作物轮作周期2/3以上时，才能称之为撂荒。7.2.1.2复种的意义复种的意义 (1)有利于扩大播种面积和单位面积的年产量。(2)复种可以缓和作物争地矛盾。(3)有利于稳产7.2.1.3 复种的效益原理复种的效益原理(1)提高土地利用率。(2)延长光合时间，提高光能利用率。(3)充分利用水资源(4)有利于热量的集约利用7.2.2 复种的条件复种的条件(1)热量条件：年均气 温法、积温法、生长期法（无霜期）年均气温法年平均气温熟制8一年一熟812二年三熟1216一年二熟1618一年三熟l积温法根据年积温的高低确定某地的熟制类型。常见的积温统计方式有10和0的积温两种。10积温/年熟制5000一年三熟l生长期法根据无霜期或10的日数决定熟制类型：无霜期(日数/年）14015015025025010天数230熟制（熟/年）123(2)水分条件：考虑复种的水分条件要注意如下问题：l降水量l季节降水l灌溉条件(3)肥料、地力(4)劳畜力、机械化程度 7.2.3 复种技术复种技术(1)选用早熟抗逆强耐逆的高产品种，进行巧 妙搭配。(2)采用套种：解决作物生长季节矛盾。(3)改直播为育苗移栽：缩短大田生育期。(4)采用促早发早熟的技术：地膜、乙烯利。7.2.4 我省的主要复种方式我省的主要复种方式1.水田：大麦水稻，小麦水稻，蚕豆 水稻，油菜水稻，洋葱水稻），金沙红河谷（肥稻稻）。2.旱地：一年两（一）熟，休闲（烤烟），小麦 玉米，荞麦马铃薯。7.3 间 套 作7.3.1 间套作的概念与意义7.3.2 间 套作增产的原理7.3.3 间套作技术特点7.3.4 间套作主要类型与方式 7.3 7.3 间间 套套 作作 7.3.1 间套作的概念与意义间套作的概念与意义 7.3.1.1.间套作的概念间套作的概念 (1)单作单作 指在同一块田地上一个完整的生长期间只种植一种作物的种植方式。也称纯种、清种、净种或平作。有利于产业化，机械化管理、种植作业。系统不稳定。(2)间作间作(,)将两种或两种以上生育季节相近的作物在同一块田地上同时或同一季节成行或成带相间的种植方式。间作作物的共生期长，至少要有一种作物的共生期占其总生育期的一半以上。计算复种指数时，间作面积不列入复种面积。(3)混作()在同一块田地上，同时或同季在田间缺乏规则排列的种植两种或两种以上作物方式。混作作物在田间分布一般无规律。(4)套作(,)同一块田地上以前季作物的生育后期在其株行间播种或移栽后季作物的种植方式。7.3.1.2 间套作在农业生产中的意义间套作在农业生产中的意义(1)间混套作是提高作物产量的有效措施。(2)合理的间套作可以缓和农林、林果，促进多种 作物全面发展，增加经济效益。(3)有利于提高复种指数，缓和作物的争季、争地矛盾。(4)可以减轻病虫草，有利于生态环境保护,稳产保收7.3.2 间间 套作增产的原理套作增产的原理(1)立体地利用空间，增加叶面积系数(2)充分利用了边行优势(3)增加抗逆能力,稳产保收(4)有利于田地用养结合 (5)充分利用生长季节,发挥作物丰产性能7.3.3 间套作技术特点间套作技术特点7.3.3.1 作物及品种选配作物及品种选配 (1)生态适应性的选择 选用共生期内对环境条件大体相同 (2)特征特性对应的选配 作物形态生理互相适应，生态位有差异的作物 (3)经济效益要高于单作 7.3.3.2 田间结构与配置 间套作作物田间结构是指作物群体在田间的组合、空间分布及其相互关系，包括垂直结构和水平结构。(1)密度(2)行数、行株距和幅宽(3)间距(4)带宽7.3.3.3 作物生长发育调控技术 (1)适时播种、保证全苗 (2)加强肥水管理 (3)化学调控 (4)综合防治病虫害 (5)早熟早收 7.3.4 主要间混套作类型主要间混套作类型(1)粮粮间混套作（玉米豆类，玉米薯类，蚕豆豌豆，小麦/玉米+大豆）(2)粮经间混套作（玉米花生，甘薯豆类蔬 菜，玉米向日葵或瓜）(3)果树和其他作物间作(4)经济林木与其他作物间作（橡胶茶树）1.1.粮粮间混套作粮粮间混套作2.2.粮经间混套作粮经间混套作3.3.果树和其他作物间作果树和其他作物间作4.4.经济林木与其他作物间作（橡胶经济林木与其他作物间作（橡胶茶树）茶树）7.4 轮作与连作7.4.1 轮作7.4.2 连作7.4 7.4 轮作与连作轮作与连作连作和轮作的概念(1)轮作轮作 在同一块田地上有顺序地轮换种植不同作物的 种植方式。包括单一作物的年间轮作和年内不同复种方式组成的复种轮作(2)连作连作 指在同一田地上连年种植相同作物的种植方式。在同一田地上采用同一复种方式的连作方式叫复种连作。7.4.1 轮作7.4.1.1 轮作的作用 (1)减轻病虫草的危害（2）协调、改善和合理利用茬口（3）合理利用资源，经济有效地 提高作物产量7.4.1.2 特殊轮作的作用与应用 (1)水旱轮作 (2)草田轮作7.4.2 连作7.4.2.1 不同作物对连作的反应(1)忌连作作物 连作极敏感类型 包括马铃薯、烟草、茄、西红柿、甜菜等敏感类型 包括旱稻、豌豆、大豆、蚕豆、菜豆、大麻、黄麻、向日葵、辣椒等 忌连作的原因：根际微生物发生变化，病害 多；根分泌物对作物生长造成危害。(2)耐短期连作作物 对连作的反应中等。如甘薯、紫云英、茹子等，可连作23年。(3)耐连作作物 这类作物耐连作的程度高。如水稻、棉花、甘蔗、玉米、麦类作物，只要农业技术措施合理，可进行多年连作。7.4.2.2 连作的危害(1)生物因素 土壤传播疾病大量发生，伴生性、寄生性杂草蔓延(2)化学因素 偏耗土壤中某种元素，积累有毒物质(3)物理因素土壤理化性状恶化，施肥效果降低 7.5 农业生态系统l7.5.1 农业生态系统的概念及特点l7.5.2 农业生态系统的运行机制l7.5.3 生态农业与持续农业7.5.1 农业生态系统的概念及特点 农业生态系统是一种系统，也是一种生态系统如：“桑基鱼塘生态系统”就是一个典型的农业生态系统。根据系统的生产项目，农业生态系统可分为农田生态系统、林业生态系统、牧业生态系统、农林生态系统等。根据系统所处位置，又可分为旱地生态系统、低洼地生态系统、庭院生态系统等。根据农业生产式，还可以分为刀耕火种生态系统、传统生态系统、石油农业生态系统等。7.5.1.1 7.5.1.1 农业生态系统的定义农业生态系统的定义系系 统统生态系统生态系统农业生农业生态系统态系统生态系统（Ecosystem）是生物与生物之间以及生物与生存环境之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。农业生态系统（Agroecosystem）是指以农业生物为主要组分、受人类控制、以农业生产为主要目标的生态系统。系统（System）是相互作用和相互依赖的若干部分结合而成的具有特定功能的有机整体（钱学森）。有两个以上的组分 组分之间有密切联系 能以整体方式完成一定功能农业生态系统与自然生态系统的区别农业生态系统与自然生态系统的区别农业生态系统与自然生态系统的区别农业生态系统与自然生态系统的区别 类别 自然生态系统 农业生态系统 生物构成 生物 农业生物、人类 环境组分 自然环境 人工调控 系统稳定性 高 低 开放性 封闭 开放 净生产力 低 高 服从规律 自然规律 自然和经济规律 7.5.1.2 7.5.1.2 农业生态系统的基本结构与功能农业生态系统的基本结构与功能 农业生态系统的结构包括三个方面的内容：组分结构：主要是系统的生物种类与数量、环境要素的构成与质量。时空结构：主要是指农业生态系统的生物为适应环境要素在不同年份、不同季节和空间布局上的差异，而呈现的一种变化节律和空间分布状况。营养结构：是指系统内生物间通过营养关系联结起来的联系方式。农业生态系统的功能 农业生态系统的主要功能是通过构建生物与环境的有序结构，把环境中的能量、物质、信息和价值资源转变为人类的需求。因此，农业生态具有能量转换、物质循环、信息传递和价值交换的功能，形成有利于人类生存和发展的能量流、物质流、信息流和价值流。7.5.1.3 7.5.1.3 7.5.1.3 7.5.1.3 农业生态系统的特点农业生态系统的特点农业生态系统的特点农业生态系统的特点l系统的组分特点l系统的功能特点l系统的运行特点l系统的运行机制特点l农业生态系统深深打下人类活动的烙印，是被人类驯化了的生态系统。7.5.2 7.5.2 7.5.2 7.5.2 农业生态系统的运行机制农业生态系统的运行机制农业生态系统的运行机制农业生态系统的运行机制7.5.2.1 7.5.2.1 农业生态系统的生物群体特征农业生态系统的生物群体特征 生物种群特征特征 生物种群是指一定时间内，占据一定空间，并 可相互交配繁殖后代的同种生物种群。在生态系统 中种群是物种存在的基本形式，也是生物群落和种间关系的基本单位。农业生态系统种的种群，由于大多数是一年生植 物，即使是多年生的植物，也是同时育苗、同时移 栽，因此形成同龄级的结构特征。生物群落特征特征 生物群落是指生活在特定地区的所有生物种群共同构成的，具有一定结构、功能、外貌和演替特征的有机整体。农业生态系统的群落结构特点，首先是大面积单一种植。这种单优植物群落，又是单一层次，缺乏空间成层结构，与自然植物群落的多物种、多层次的空间结构相比，不仅太简单了，而且主要是很多生态位处于真空状态，很容易被潜在的入侵者所占据。7.5.2.2 7.5.2.2 农业生态系统的能量转换农业生态系统的能量转换 能量流动的表现形式 进入农业生态系统的能量，包括日光能和人工辅助能，他们是按一定顺序转化流动的，这个顺序的具体表现形式为食物链。农业生态系统的食物链主要有两类，即从绿色植物开始的草牧食物链和从死亡的有机物开始的腐食食物链。农业生态系统与自然生态系统相比，其食物链和食物网比较简单，并以草牧食物链为主。农业生态系统能量流动的特点农业生态系统能量流动的特点 与自然生态系统相比，农业生态系统的能量流动有自身的特点：1、农业生态系统能量流动链一般短于自然生态系统，食物网结构也相对简单。2、农业生态系统能量流动的结果使留于系统自身稳定和发展的能量少于自然生态系统。3、相同资源条件下，农业生态系统能量生产总量一般低于自然生态系统。4、需要大量的人工辅助能投入。提高农业生态系统能量转换效率的途径 1、调整系统的生物结构 2、优化投入组合 3、改善资源基础状况 4、采用节能农业技术7.5.2.3 7.5.2.3 农业生态系统的物质循环农业生态系统的物质循环农业生态系统物质循环的基本概念 物质循环（Material cycle）物质在生态系统中不是静止不动的，而是沿着不同的途径在不同的生态组分之间发生着固定、吸收、释放、迁移、转化，并最终返回到环境中，表现为丰富多彩的全球范围的物质流动和物质循环过程。由于这种物质循环是在地球上的生物与非生物之间，通过化学形态的转换和运转，故又称为生物地球化学循环。l地质大循环 指物质或元素经生物体的吸收作用，从环境进入生物有机体内，然后生物有机体以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入五大圈层的循环，五大自然圈层是指大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和生物圈。l地质大循环具有范围大、周期长、影响面广等特点，地质大循环几乎没有物质的输出和输入，是闭合式的循环。l生物小循环是指环境中元素经生物体吸收，在生态系统中被相继利用，然后经过分解者的作用，回到环境后，再为生产者吸收、利用的过程。l生物小循环具有范围小、时间短、速度快等特点，是开放式的循环。l l气体循环（气体循环（gaseous cyclegaseous cycle）大气圈是气体循环必经的主要储藏库。该类循环主要以气体形式进行扩散和传播，循环的周期相对较短，很少出现元素的过分聚集或短缺现象，具有明显的全球循环性质和比较完善的循环系统，属于气体循环的物质主要有C、H、O、N等。l l沉积物循环（沉积物循环（sedimentary cyclesedimentary cycle）属于沉积物循环的营养元素主要有P、S、I、K、Na、Ca等。它们的主要储藏库是岩石圈和土壤圈。循环周期长，但是保留在土壤中的元素能较快地被吸收利用。农业生态系统物质循环的特点农业生态系统物质循环的特点l农业生态系统的物质循环一般称养分循环，通常是在土壤、植物、畜禽和人这样四个养分库之间进行的，同时，每个库都与外系统保持多条输入与输出流。具有以下特点：l系统有较高的养分输出率与输入率。l农业生态系统内部养分的库存量较低，但周转快。l农业生态系统养分保持能力弱，流失率较高。l农业生态系统养分供求同步机制较弱。农业生态系统养分循环的调节农业生态系统养分循环的调节农业生态系统养分循环的调节农业生态系统养分循环的调节一般采取以下调节措施：l系统外养分适量、配比投入。l系统外有机养分富积。l选用合适的种植方式和技术。l系统整体优化。l保护环境。7.5.3 7.5.3 生态农业与持续农业生态农业与持续农业7.5.3.1 生态农业 中国的生态农业(Chinese Ecological Agriculture)是适应中国国情特点下产生的农业可持续发展模式。它体现了生态与经济协调发展的可持续发展战略。生态农业：是在农业生态学原理与技术的指导下，将现代农业的先进技术与中国传统农业的精华相结合，通过不断优化生产结构、功能与配套技术而构建的良性循环的农业生产体系。中国生态农业建设坚持的基本原则中国生态农业建设坚持的基本原则中国生态农业建设坚持的基本原则中国生态农业建设坚持的基本原则l生态农业的出发点是把农业的发展和资源合理利用、环境保护结合起来，把它们协调在一个整体中，并不断优化。l生态农业建设要以提高初级生产力为基础、以能量转化、物质循环的高效、合理、以及物质多层次利用、资源循环再生、持续协调发展等生态学原理为指导思想。l生态农业不仅仅是提高种植业生产，不能仅仅着眼于有限的耕地，而应放眼于整个自然资源和社会资源，全面优化农林牧副渔结构，实现系统的整体协调，获得系统总生产率的最高。中国生态农业建设坚持的基本原则中国生态农业建设坚持的基本原则中国生态农业建设坚持的基本原则中国生态农业建设坚持的基本原则l生态农业不应仅是追求粮食的高产，还应获得较高的经济效益，为农业增效、农民增收服务。l生态农业不仅要考虑多样化生产，以适应不同区域的生态环境。同时也应兼顾农业的区域性专业化生产发展趋势，以降低成本，提高产品的市场竞争力。l生态农业建设不仅要考虑农业生产系统，还应兼顾农产品加工、农村工业和农村社会的发展，进行全面的生态规划、设计、诊断和决策。7.5.3.2 7.5.3.2 7.5.3.2 7.5.3.2 持续农业持续农业持续农业持续农业 持续农业的思想最早是出现在80年代中期，到现在为止，没有确切的内函和定义。但它强调：1、生产的持续性 2、经济的持续性 3、生态环境的持续性。持续农业有三大目标：1、保证食物供给的有效性和安全性。（能满足社会的要求）2、增加农业收入，扩大农村就业机会和脱贫致富。（经济可行）3、保证资源环境的永续循环。（在长时间内不对环境破坏）“持续农业”在发达国家是以保护为主，而在中国要以保护和发展并重。中国的中国的中国的中国的“集约持续农业集约持续农业集约持续农业集约持续农业”l改善农业生产条件，提高物质投入水平，这是中国农业持续发展的基本保证。l努力提高土地生产力，坚持精耕细作的优良传统，高度集约地多维利用土地，提高单位面积产量。l将传统农业技术与现代农业技术有机的结合起来，努力提高各项资源的利用效率和投入效益，并节约和保护资源。l把提高农业生产的效益和农民收入水平放在重要位置，从宏观上有效地加以调控。l有效地控制环境退化，尤其要加强农田基本建设，提高抗灾能力，使农业持久发展。