第二章资源辨识与耕作制度

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 资源辨识与耕作制度,第一节 农业资源与耕作制度,第二节 农业资源生产潜力及开发,本章提要,概念与术语,农业资源,光能利用率,蒸散量,干燥度与干燥系数,光合生产潜力,光温生产潜力,光温水生产潜力,气候,土壤生产潜力,重要问题,光、热、水、土、地貌、生物等自 然资源辩识与评价,社会经济环境辩识与评价,资源生产潜力分析与增产途径,根据资源与综合评价初定耕作制度 方向与类型,第一节 农业资源与耕作制度,一、农业光能资源,二、农业热量资源,三、农业水资源,四、农业土地资源,五、农业生物资源,六、社会经济条件与科学技术因素,资源（,Resources,）,，,泛指人类从事社会活动所需的全部物质和能量基础，是指在一定的技术经济条件下，现实或可预的将来能作为人类生产和生活所需要的一切物质和非物质的要素。,通常按照资源的形成原因，把资源分为,:,自然资源,是指在一定的技术经济条件下，能作为人类生产和生活所用的一切自然物质和自然能量的总和,.,社会经济资源,是为人类生产和生活所用的人力（人口、智力、体力等）和劳动成果的总和。,农业活动所依赖的自然条件和社会经济条件构成,农业资源,。,随着传统农业向现代农业的转变过程，,科学技术和信息,已成为日益重要的社会经济资源。,劳动力、资金、化肥农药和农机具科技、信息等是农业生产所依赖的,社会经济资源,。,土地资源、土壤资源、气候资源、水资源和生物资源等是农业生产依赖的,自然资源,。,人类社会发展水平决定了人类从环境中索取的,资源种类数量和范围,。,一个地区或生产单位的农业生产潜力的大小，取决于,自然资源,，而潜力实现的程度又依赖于其,社会经济资源,的状况。,随着社会发展和科技进步，农业资源的内涵与外延不断深化和扩大，对资源的利用也日益提高与拓展，使农业资源逐步成为人类文明发展，支撑可持续发展的重要基石。,一、农业光能资源,太阳辐射对作物的作用表现为,热效应,、,光合效应,和,光形态效应,。,热效应,指作物将其吸收的,70%,以上的太阳辐射能转化为热能，用于蒸腾和保持体温,;,光合效应,指作物吸收一定波长的太阳辐射能用于光合作用形成有机物质的过程；,光形态效应,指作物生长发育及形态建成中太阳辐射所起到的调节和控制作用。,在农业光能资源的利用与分析讨论中，人们更多地关注具有光合效应的那部分太阳辐射即可见光。,增加作物产量与品质的最基本环节就是提高,光能利用率,，而研究太阳辐射能到达地面的数量、质量及其时空分布规律，是探讨提高光能利用效率途径的基础。,（一）光能资源的生态作用,1,光照时间,光照时间,是太阳辐射直线光实际照射的时间，以小时为单位。,利用某一地区的,日照时数,及其他气象指标，可以估算出该地区的辐射资源的数量，所以它是评价地区辐射资源的一个重要农业气象条件。,一个地区的日照条件由,日照时数、实际日照时数和日照百分率,等指标表示。,可照时数,也称天文日长（日照长度），决定于季节，此处纬度和海拔高度，与天气无关。,实际日照时数,还受当地云量、云状和地形等因素的影响，可由日照计实测。,日照百分率,为实际日照时数与可照时数之比。,2,光照质量,作物生长在田间，其冠层顶部接受的是完全光谱，作物在生长发育和各项生理活动对太阳辐射能的吸收有一定的选择性。,作物光合作用主要吸收,0.380.72m,波段的可见光，又称,“光合有效辐射”,。有效辐射约占太阳总辐射量的,40%50%,左右。荷兰一个研究植物的委员会（,1951,）把太阳辐射对植物的效应，按波长划分为,8,个光谱带，各个光谱带对植物影响差异很大（表）,表,21,植物对于不同波长辐射的反应,波长范围,植物的反应,大于,1.0m,对植物无效,1.00.72m,引起植物的伸长效应，有光周期反应,0.720.61m,植物中叶绿素所吸收，具有光周期反应,0.610.51m,植物无什么特别意义的响应,0.510.40m,为强烈的叶绿素吸收带,0.400.31m,具有矮化植物与增厚叶子的作用,0.310.28m,对植物具有损毁作用,小于,0.28m,辐射对植物具有致死作用,3,光照强度,指一定时间内太阳辐射投射到单位面积的能量，单位为,Jm,-2,s,-1,。,光照强度对作物生长发育及产量、品质有着密切的关系，充足与适宜的光照强度是形成作物高产及优质的重要物质基础。在一定范围内，随着光强度的增加，光合成随之增长,一般说来,强光,有利于作物繁殖器官发育，而弱光则有利于植株的营养生长。,许多研究证明，作物生长早期的干物质生产力与所接受的,辐射量,和,叶面积指数（,LAI,）,成正比，最后的生物产量取决于整个生育期所接受的辐射量。,但因生育后期为维持性呼吸量的消耗，对总干重有一定的影响，因而光合成与经济产量并不完全一致。同时，,光合效率,的提高还需要适宜的温度、水分、养分等其它环境条件相配合。,4,光能利用率,光能利用率,是指在一定的时期内，单位土地面积上光合作用产物所含的化学潜能，占同期役射到该土地面积上的太阳辐射能量之比率。,E%,=,WH,Q,100%,式中：,W,为,单位土地面积干物质增加量；,H,为,单位干物质的产热量；,Q,为,同期总辐射量,实际农业生产中作物的光能利用率远小于其理论值。,目前世界大面积农田地的实际,光能利用率,平均值为,0.2%,，中国为,0.3%0.4%,。,北方高产田的小麦和夏玉米每公顷单产,7500kg,，,实际光能利用率,也只分别达到,0.73%,和,0.64%,，一般大田光能利用率则更低，这说明目前作物生产水平还不很高，今后的增产潜力还很大。,第一，光合面积或叶面积指数较小,；,农田实际光能利用率远低于其理论值的主要原因是：,第二，光合时间未能充分利用；,第三，其它环境因素的影响使作物光合作用的效率不高。,（二）中国光资源与评价,中国大部分地区辐射强、光照足，全年太阳辐射量为,355837KJcm,-2,。,太阳辐射量高值区,位于青藏高原，大部分年均在,670KJcm,-2,。,淮河以北的广大,华北平原,地区每一般在,580 KJcm,-2,左右。,北纬,42,以北的,东北,大部每年在,500KJcm,-2,左右。,低值区位,于川、黔与湘鄂面部、河南西部及广东北部，由于阴雨天气较多，平均在,460 KJcm,-2,以下,。,我国地面,有效辐射,（地面辐射与大气逆辐射之差值）年总量为,147251 KJcm,-2,，,基本随纬度降低而增加。,我国各地年,日照时数,变化于,12003600h,之间，东部较低，西北内陆相对较高。各地日照百分率的地理分布特征与年日照时数分布特征趋势一致。,我国各地太阳辐射量都集中分布于作物生育期内，对农业生产十分有利。,如华北平源、江淮平原和长江中下游地区,0,期间太阳总辐射量为,410500 KJcm,-2,，,占全年的,89.194.4,；,10,期间的太阳辐射量为,345370 KJcm,-2,，,占全年的,68.5%75%,。,丰富的光资源与充足的日照条件对农作物的产量与品质具有重要的作用。如新疆地区的太阳辐射强和日照丰富，生产的棉花纤维长，拉力强，哈密瓜及水果的糖分含量高、品质好。,山东农业大学在山东省泰安市进行的,小麦春玉米夏玉米间套作,研究得出，在全年太阳辐射量为,511.9 KJcm,-2,条件下，小麦春玉米夏玉米间套作单产,20274.5kghm,-2,，,小麦复种夏玉米单产,14317.2 kghm,-2,，,春玉米单作的单产为,10744.8kghm,-2,，,全年光能利用率分别为,1.69%,、,1.37%,和,0.83%,。,从而表明，在作物生长期内，提高复种指数，特别是实行间套作集约种植是充分利用光能资源，提高光能利用率的有效途径。,二、农业热量资源,（一）热量资源与作物生产,1,界限温度与可能生长季,能够进行生长的最低温度对喜凉作物来说大约为,05,，喜温作物来讲为,10,左右。这种指标对于不同的作物品种虽有波动，但对于衡量一地区的热量条件是重要的。这种温度指标称之为,界限温度,。确定生长期所用的界限温度有,0,、,5,、,10,和,15,等。,作物生长期是指某一作物在一年内完成正常生长发育的时期。,一年生作物指播种到成熟的天数，多年生作物指春季开始萌发到冬季进入休眠止的时间长度。,温度稳定地大于某一界限温度的持续日期称为某类作物的可行生长季。,大多数的粮食和果类作物完成其生育期都必须有足够长的时间，可能生长季的长短对这些作物来说具有重要意义。在高纬度和高海拔地区，可能生长季是作物生长的限制因子,。,2,热量累积程度,作物除了对温度有一定范围和持续时期的要求外，还要求一定的温度累积总数，累积温度的总和称,积温,。,活动积温,，为全部活动温度总和,有效积温,，为活动温度与生物学最低温度差的总和,积温包括,某地区积温的多少表明了作物完成其生育过程的可能性与好坏，温度条件或积温数量的地区性差异强烈地影响着没地区的作物布局与种植制度。,下表表示了不同积温条件下，适宜生长和分布的作物类型。,10,积温,可 能 栽 培 的 作 物,1000,以下,基本上无作物栽培（作物籽粒不能成熟）,10001500,早熟马铃薯、早熟大麦（青稞）、早熟燕麦、早熟春小麦、早熟荞麦、早熟甜菜、早熟根菜类蔬菜等,表 积温与宜种作物,15002000,马铃薯、大麦、小麦、燕麦、油菜、胡麻、豌豆、蚕豆、荞麦、早熟糜子、甜菜、早熟耐寒蔬菜、各种喜凉作物,20002500,特,早熟水稻、早熟玉米、早中熟谷子、早熟高粱、早熟大豆、甜菜、各种喜凉作物,25003000,早熟水稻、早熟玉米、中晚熟高粱、中晚熟谷子、中晚熟大豆、早熟芝麻、甜菜、向日葵、各种喜凉作物、各种蔬菜,30003500,特,早熟陆地棉、花生、早中熟水稻、甘薯、芝麻、各种中温作物、各种喜凉作物、各种蔬菜,35004000,早中熟陆地棉、中晚熟水稻、甘薯、芝麻、各种中温作物、各种喜凉作物、各种蔬菜,40004500,中熟陆地棉、晚熟水稻、特早熟细绒棉、各种喜温作物、各种中温作物、各种喜凉作物、各种蔬菜,45007500,中晚熟陆地棉、早中晚熟细绒棉、双季连作稻、各种喜温作物、中温作物、喜凉作物,7500,以上,水稻一年可三熟，玉米可冬种，不宜种植喜凉作物（小麦、油菜、马铃薯等）,由于不同种植制度，不同熟制的热量要求不同，因而在不同的热量资源条件下就存在不同的种植制度。,表 不同类型作物及各种复种方式对 ,10,、,0,积温的要求（）,作物,早熟种,中熟种,晚熟种,冬小麦,春小麦,玉米,谷子,高粱,大豆,17002000,17002100,20002100,17002000,21002400,2200,2200,20002200,21002300,25002800,21002500,25002800,22002500,22002400,3000,2500,300,2500,2800,作物,早熟种,中熟种,晚熟种,棉花,甘薯,花生,油菜,早稻,中稻,晚稻,4500,3500,4000,3400,2400,2600,18002000,26002800,18001900,25002700,33003600,喜凉作物（小麦、油菜等）系指,0,积温,表 不同类型作物及各种复种方式对 ,10,、,0,积温的要求（）,复种方式,积温,小麦,玉米,小麦,水稻,小麦,大豆,小麦,棉花,小麦,甘薯,稻,稻,油（大麦）,稻,稻,肥,稻,稻,麦,稻,稻,薯,4100,， ,4800,4600,， ,5000,4100,， ,4300,50005900,5000,5700,5000,5900,7500,喜凉作物（小麦、油菜等）系指,0,积温,由于受冬、夏季风环流在每年的进退时间、强度和影响的范围不尽相同，造成各地区生长期长短及积温值具有一定的,年际变异性,。例如山东省,0,积温多年平均值为,4853,日,，最大积温为,5100,日,，最小积温,4200,日,，相差,900,日,。,这种年际间的变化，造成每年各地区的热量资源也不稳定，随之而来产生的冷害、高温热害，给各地区农业稳产、高产和农业持续发展带来影响。要合当地安排农业生产，不仅要考虑当地热量资源的平均值，还要分析其,年际变化,和,保证率,。,式中，,P,为热量保证率,m,为热量得到满足的年数,n,为总年数,求算和选定适当的热量保证率，对于充分利用为地热量资源合理安排作物熟制，减少低温冷害具有十分重要的意义。,通常种植一年生物作要求达到,80%,以上的保证率，而种植多年生果树则要求在,90%,以上,.,保证率的数学表达式为：,P（%）=,m,*,100%,n,3,温度日较差,一天中最高温度和最低温度的差值称温度日较差。,作物光合作用只在白天进行，而呼吸作用则在昼夜进行。因此一定气温范围内，白天温度高，夜晚温度低会提高作物光合与呼吸的比例，即提高作物干物质积累率而提高产量。,温度日较差大也可使糖分等有机物的累积增快，而使瓜果等含糖量高，高产优质，新疆哈密瓜与吐鲁番葡萄甜香闻名，与其温度日较差大是分不开的。,（二）中国热量资源与评价,中国的地理位置使我国气候具有强烈的季风性和大陆性，气候类型多样，形成独特的气候特点，较世界同纬度地区冬冷、夏热（西藏高原除外），年较差大。,全国各地气温的地理分布及季节变化与太阳辐射差额值基本一致。热量分布总的趋势自南向北减少，但除东北北部、新疆北部和青藏高原大部只能种植喜凉作物外，,10,积温,都在,2000,日,以上，可以种植各种喜温作物。,（,1,）热量较丰富，但并不过热。,10,活动积温在,20008000,之间，其中适于多熟的暖温带和亚热带耕地占全国耕地面积的,2/3,，为种植业生产提供了优越的热量条件。,（,2,）南北之间夏季最热日温差别小。,从北向南纬度每减少,1,，温度只降低,0.2,。例如北京和广州两地相距,1500,多公里，,7,月份温度北京为,26,，广州为,28.31,，只差,2,，说明我国从南到北绝大部分地区均可种植喜温作用。,热量资源与农业利用的特点,（,3,）冬季温度北部低，南部高，温差大。,长城的南大部分农区冬季最冷的日均温度仍在,-6,以上，适于冬小麦种植。南部尽管总热量高，但冬季冷凉，仍可种植喜凉作物。,（,4,）长城以南多数地区可以进行一年两熟，其中长江以南还可以一年三熟。,雷州半岛、海南岛、台湾南部和云南南部,10,积温在,80008500,日以上，可栽植橡胶等热带作物等。,（,5,）东北、西北一些地方热量较少，生长季短，且有冷害，多为一年一熟,.,热量资源与农业利用的特点,三、农业水资源,水资源,是指和人们生产生活密切相关，能够逐年更新、恢复、补给和利用的淡水部分，既包括河川径流，也包括湖泊、地下水等多种水体,。,由于降水是水资源的最主要为源，与农业生产关系极为密切。因此，本节讨论的农业水资源状况，主要以降水量为主。,（一）,农田水量平衡及其影响,农业生物的一切生命活动只有在得到水分供应条件下才能正常进行。水资源不仅影响大范围的作物布局与复种，也影响到较小范围的作物结构与产量水平。一个地区对农田水分收支起支配作用的主要是,降水量,和,蒸散量,。,1,降水量,大气降水,是农业水资源的主要来源。与农业生产关系极为密切。单位时间内的降水量称之为,降水强度,。,通常以,mm,-1,为单位，是表达降水特性的主要指标之一，关系到降水的有效性。,通常暴雨和微量降水的水分有效性都较低。一个地区降水量与其地理分布、距离海洋远近、地形和地势等因素有关。,通常用,降水量相对变率,（降水量平均距平值,/,降水量平均值）,来表示某地区降水资源的稳定性。降水量相对变率小，表示年际间降水量比较稳定，该地区农业生产相对稳定，反之，降水量相对变率大，旱害、涝害发生的可能性和强度都大，地区农业相对不稳定。,2,蒸散量,在自然状态下，农田水量平衡中的水分支出项主要是作物株间蒸发和作物蒸腾，合称为,蒸散,，单位为,m,3,hm,-2,，,一般情况下可代表作物田间耗水的多少，是衡量作物需水量的主要农业气候指标，又可分为：,可能蒸散量（或潜在蒸散量）,实际蒸散量,可能蒸散量,被定义为在开阔均匀的农田、地面全部覆盖与土壤水分充裕条件下，植物蒸腾与地面蒸发所消耗的水量。,实际农田的水分供应往往不充分，作物蒸腾与地面蒸发所消耗水分常常会低于可能蒸散量，称为,实际蒸散量,。,实际蒸散量与可能蒸散量之比，称为,相对蒸散量,。,影响作物蒸散量的因素主要有,5,个方面：,1.,太阳辐射、气温、空气、湿度,和,风速,等是影 响作物耗水量最主要因素，不仅直接决定着 蒸散速率，还通过影响作物长热而间接影响 对水分的利用与消耗；,2.,作物耗水,受到土壤水分含量的影响，一般土 壤水分含量大，供应充足，导水能力强，作 物耗水量也越大；,3.,作物耗水,还与自身生物学特性有关，不同作 物和品种的耗水量可以相差很大。一般生育 期长，叶面积大，籽实蛋白质含量高，产量 高，耗水量也大；,4.,农业技术水平,也直接影响作物耗水量，粗 放栽培会增加水分的无效消耗，覆盖和合 理的耕作技术可提高水分的利用效率；,5.,地形,是影响作物耗水量的又一重要因素， 丘陵或山区的阳坡往往比阴坡接受辐射量 多，温度高，因而作物蒸腾与土壤蒸发也 更强烈。耗水相对较多。,综合上述多种因素，中国几种主要农作物全生育期需水量大体范围如下表。,主要农作物全生育期需水量的范围,m,3,/hm,2,作物,地区,干旱年,中等年,湿润年,双季稻,（每季）,中稻,一季晚稻,冬小麦,春小麦,玉米,棉花,华中、华东、华南,华中、华东,华中、华东,华北、,华中、华东,西北,东北,西北,华北,西北,华北,华中、华东,4500-6750,4500-6000,6000-8250,7500-10500,3750-7500,3750-6750,3750-4500,3000-3750,3750-4300,3000-3750,5250-7500,6000-9000,6000-9750,3750-6000,3750-5250,4500-7500,6750-9750,3000-6000,3000-5250,3000-3750,2250-3000,3000-3750,2250-3000,4500-6750,5250-7500,4500-7500,3000-4500,3000-4500,3000-6750,6000-9000,2400-5250,2250-4200,2250-3750,1950-2700,4500-6750,3750-6000,3,干燥度与干燥系数,K,为干燥度，,D,为干燥系数，,P,为同期降水量，,t10,为同期大于,10,的积温，,E,为可能蒸腾蒸发量。,K,和,D,值越大，该地区的气候越干燥。,干燥度和干燥系数是表达一地区气候干燥程度的常用参数，其数学表达式为：,K=0.16 ,t10,/P D=E/P,K4,为干旱。,科学地分析作物耗水的影响因素和一个地区的湿润或干燥程度，可以为农业节水和提高水分利用效率，科学合理地安排耕作制度提供科学依据，最大限度地发挥有限水资源的生产潜力。,（二）中国水资源与评价,中国年平均降水量为,61889,亿,m,3,，,地表水年平均资源量,27115,亿,m,3,，,地下水年平均资源量,8288,亿,m,3,，,重复计算量,7279,亿,m,3,，,年平均水资源总量为,28124,亿,m,3,。,中国拥有水资源总量位居世界,第,6,位,，,少于巴西（,51900,亿,m,3,）、,俄罗斯（,47140,亿,m,3,）、,加拿大（,31220,亿,m,3,）、,美国（,29702,亿,m,3,）。,中国人口、耕地平均占有水资源量都相当低，,人均占有水量,只有,2400m,3,，,为世界人均占有量的,1/4,，居世界第,109,位,，,每公顷土地占有水量,为,26325m,3,，,不到世界每公顷土地占有量的,1/2,.,相对来说，中国是水资源并不富裕的国家之一，,在全世界贫水国家中,，处于,第,13,位,。从长远看，中国水资源不足的状况还会加剧。因此，保护水资源，提高水资源的利用效率是一项具有重大战略意义的措施。,1,中国水资源并不丰富,在中国,600,多个城市中，有近,400,个城市缺水，,108,个城市严重缺水。,全国,1.34,亿,hm,3,耕地中，有效灌溉面积,5467,万,hm,2,，,其中实灌面积,4667,万,hm,2,，,每年平均有,2000,万,hm,2,农田受旱，广大乡村有,6000,万,人为水而发愁。,对中国水资源的评价：,2,水资源在地区分布格局上不均匀，在南北方的分布相差悬殊。,长江流域及其以南地区,流域面积占全国国土总面积的,36.5%,，却拥有全国水资源总量的,80.9%,；,北方内陆地区,面积占全国总面积的,63.5%,，拥有的水资源量却仅占全国水资源总量的,4.6%,。,对中国水资源的评价：,3,水资源年内分部不均，年际变化大，这是中国洪涝旱灾频繁的主要原因。,大部分地区受季风影响，降水和径流年内分配不均，年际变化最大，全国大部分地区,60%,以上,的降水集中在夏季三四个月里，干旱少水地区集中程度更高。,尤为严重的是出现连续丰水年和枯水年，,松花江、黄河,出现过连续,89,年的洪涝，海河曾多次出现连续,35,年的干旱和连续,23,年,的洪涝。,对中国水资源的评价：,4,缺水地区供需矛盾突出，一些地区的水资源与工农业生产生平及其他资源的分布不相适应。,华北地区,是中国粮棉生产基地之一，同时又有工业发达和人口集中的大城市，用水集中且速度快，缺水矛盾十分突出。,部分地区过量开采引起了地下水水位大幅度持续下降，漏斗范围日益扩大，而需水量还在不断增加。,对中国水资源的评价：,5,水资源污染日趋严重，水源保护及治理亟待加强,目前，一些主要江、河、湖、库中的地表水以及部分地区的地下水资源，受到不同程度的污染，缺水的北方地区水源受到的污染比南方更为严重。,水源污染加剧了水资源的紧张局面，因此，控制污染发展，加强水资源保护的措施，是充分利用水资源，改善生态环境，保护人民健康的大事，必须十分重视。,对中国水资源的评价：,四、农业土地资源,土地,的含义与,土壤、国土,及,国土资源,有着明显的区别。,土壤,指地球表面上能够生长植物的疏松表层，它的本质特征是具有肥力；,国土,是指一个国家辖区内的版图，,国土资源,是包括土地资源、生物资源、水资源、矿产资源、海洋资源以及社会经济条件等多种资源、条件的综合体。,土地与土地资源也有所不同。,土地资源,是指土地总量中，现在和可预见的未来能为人类利用，用以创造财富和产生经济价值的这部分土地。,但习惯上土地与土地资源常常被不加区别地使用，相互通用。,（一）影响土地资源质量及其,利用方向的要素,土地资源,是由光、热、水、肥及其它生产要素与生命物质组成的一个相互联系、彼此依存的综合系统，自然条件的差异对土地的开发和用在某种程序上具有决定作用的。,1,气候要素,影响土地资源的气候要素有,太阳辐射、气温、风以及降雨,等，这些条件直接影响到区域土地资源的,质量、利用方向、作物种植制度,，并决定了,土地生产力水平,。,在我国南方,的长江中下游地区降水充沛，周年气候温暖，作物可实行一年三熟，三季作物产量这和明显高于北方地区一季作物产量；,西北地区,虽然土地面积相对充足，但由于一年只能种植一季，且干旱少雨，在没有灌溉的条件下产量很低。,2,生物要素,生物要素,对土地资源利用的影响是多方面的。区域内生物物种、生态系统或生物多样性的变化，可以直接引起土地资源利用方式的更替。,区域生物物种、生态系统类别又是土地资源利用类型划分的基础。,在我国土地利用现状类型的分类系统中，,园地、林地、牧草地,等的划分，都是以生物物种或生物多样性种类为依据而进行的。,3,地学要素,我国地形总的特点是,，高差大，西北高，东南低，呈三级阶地，山地面积大，类型多样，条件复杂，地形影响了光、热、水、气、土的重新分配，从而影响作物的生产与种植制度上的差异。,地学要素,包括,地形、地貌、地表沉积物,地形,是指地表的起伏状况，通常可用海拔高度和坡度来表示。相对高差小于,1m,的起伏为,小地形,，,110m,的起伏为,中地形,，而大于,10m,的起伏为,大地形,。,地形、地貌和地表沉积物对土地资源的质量及其利用方式产生深刻的影响。,地貌,是指地表的形态，我国对地貌影响大的山脉有近,30,条，大致呈网状排列，而在局部不同走向的大小山脉及其间的高原、平原、分地纵横交错，构成的极为复杂的地貌。,地表沉积物,则是指在过去历史地质年代里形成的地表覆盖层，它可以是形成土壤的基础物质。,在不同坡度，不同坡形的坡面上，土地利用方式及注意事项各异。,8,时，虽然可以有条件地用作农田， 但要注意水土保持；,15,0,以下为农耕地的适宜坡度；,1525,水土流失比较普通，农耕地原采 取水土保持措施，其中,25,为坡地开垦的限 制坡度；,25,以上适宜于林业和草业；,35,以上难以利用。,4,土壤因素,自然土壤,在人为因素的干预下，如经过耕作、施肥、灌溉、排水等人为活动的作用，可使其干性质发生某种改变，从而成为农业土壤。,人类对土地的利用特别是农业利用，与土壤的物理化学性状关系极为密切；如,土壤质地、土壤有机质含量、土壤酸碱度、植物营养元素,含量等等，决定着该地块是否可以作为农地加以利用，或原该种植什么以及如何管理等。,中国耕地资源中，土壤质量差异很大，产量高低相差十分悬殊。根据,第二次全国土壤普查,的结果及对耕地质量状况和生产力的综合评价,中国耕地中有,78.45%,为中、低产地，这些耕地中养分贮量和环境质量都很低，有待采取治理措施，以发挥其增产潜力。,（二）中国土地资源及评价,中国,960Km,2,的国土中，土地利用类型丰富多样，按利用现状全国土地利用类型可以分为三个层次，即已开发利用、待开发利用和难开发利用的，其面积比为,1.00:0.11:0.34,。,农业用地,非农业用地,水域,3.8%,（,0.36,亿,hm,2,）,居民点及工矿用地,2.1%,（,0.24,亿,hm,2,）,交通用地,0.8%,（,0.05,亿,hm,2,）,耕地,13.2%,（,1.25,亿,hm,2,）,园地,0.6%,（,0.06,亿,hm,2,）,林地,20.7%,（,1.97,亿,hm,2,）,牧草地,27.5%,（,2.61,亿,hm,2,）,已开发的土地,在,0.74,亿,hm,2,待开发土地,中包括：宜耕地、宜林地、宜园地、宜牧地、宜建设用地和其它可利用土地六类。,待开发利用的土地,单位：,hm,2,在,难以利用土地,的,2.2,亿,hm,2,中包括：,沙漠、戈壁、高寒荒漠、石质山地以及其它,难以利用土地五类,。,单位：,hm,2,难以利用的土地,1,土地面积总大，人均占有量少,中国土地总面积位居世界第三位，,人均土地资源,面积只有,0.78hm,2,左右，仅相当于世界平均水平的；,人均占有林地,0.19hm,2,是世界平均值,0.19hm,2,的,1/5,。,人均占有草地,0.22hm,2,，,不及世界平均值,0.69hm,2,的,1/3,。,人均占有耕地,0.1hm,2,左右，不及世界平均值,0.32hm,2,的,1/3,。,我国土地资源的特点,2,土地类型多样，山地多于平地,山地、高原、丘陵,面积占全国土地总面积的,69%,，其中,山地,约占全国土地总面积的,33%,；,平原和盆地,占全国土地总面积的,31%,;,海拔,500m,以下的地区仅占国土总面积的,30%,左右，,海拔在,3000m,以上的地区占,26%,.,是世界上沙漠面积比较大的国家之一，包括,沙漠、戈壁以及多种风蚀地貌在内的沙漠,面积占全国土地总面积的,13%,左右；我国沙漠面积集中分布在西北内陆干旱地区和分散分布于内蒙古自治区等地的干旱半干旱地带。,我国土地资源的特点,3,各地区间人均土地资源,拥有量不平衡,我国土地资源的特点,4,自然资源组合错位，地区间土地资源的生产能力差异大,我国土地资源的特点,西南地区、西北广大地区、东北西部和北部、华北西部等地区产量相对较低。,中国不同地区单位面积耕地的生产能力差异，以粮食作物为例，单位面积产量：,东北平原、华北东北部、黄淮海地区东部、长江中下游部分地区、洞庭湖部分地区及珠江三角洲等地区最高。,华南北部、华中、华东南部、华北南部、东北东部、成都平原及河套等地区产量次之，新疆和甘肃部分灌溉条件较好的县粮食产量亦较高,全国粮食产量低于,3500kg/hm,2,县占总数的,26%,左右；产量,35005250 kg/hm,2,的县占总数的,39%,左右；产量在,52507000 kg/hm,2,的县占总数的,29%,；产量高于,7000 kg/hm,2,的县占总数的,6%,左右。,全国,2382,个县中不同产量水平的分布,5,难以利用的土地面积大，,土地后备资源不足,全国难以利用,的沙漠、戈壁、冰川及永久积雪、石山、裸地等的土地面积，约占全国土地面积的,1/3,。,现有,后备土地资源,1.25,亿,hm,2,，,其中宜垦土地约为,0.33,亿,hm,2,；,在宜垦土地中，质量较好，,宜作农用,只有,0.13,亿,hm,2,左右。,到,2050,年我国,非农业建设用地,将增加,0.23,亿,hm,2,，,现有耕地面积约有,0.07,亿,hm,2,需要退耕，如果在此期间开垦荒地能增加耕地,0.07,亿,hm,2,，,尚需,净减少耕地,0.13,亿,hm,2,。,我国土地资源的特点,五、农业生物资源,地球上的植物、动物、微生物等各种具有生命的有机体，构成了一类再生性资源，即,生物资源,。,生物资源,为人类提供了食物、衣物和住房，是农、林、牧、畜、渔业经营的主要对象，同时也是重要的工业原料。,生物的多样性,学对保护土壤、涵养水源、调节气候和维持生态平衡、保护生态环境、美化和丰富人类的生活具有重要作用。人类社会的持续发展依赖于生物资源的可持续性。,（一）生物资源与农业生产,生物生种在地球上不是均匀分布的，生物多样性丰富的国家主要集中于部分热带、亚热带地区的少数国家，包括,巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秋鲁、墨西哥、扎伊尔、马达加斯加、澳大利亚、,中国,、印度、印度尼西亚、马来西亚,等,12,个国家。,丰富的生物资源，为农业生产，建立合理的生态系统结构、提高生态系统的功能奠定了基础。对农业生产具有重要意义的生物资源主要为,动物资源,、,植物资源,和,微生物资源,。,1,动物资源,动物资源,是指提供物质原料，满足人类生产和生活需要的被利用动物。,动物资源主要有：,珍贵特产类、食用类、药用类、工业用、观赏类、实验类、无敌类、有毒类等,我国农区有着丰富的养殖业生物资源，饲养的畜禽品种和类群共,596,个,。,在沿海海域有近,2000,种,藻类，,250,种,经济虾类，近,200,种,经济蟹类，,120,多种,棘皮动物，,100,多种,软体动物以及近,2000,种,鱼类,。此外，还有鲸类、鳍类、爬行类及腔肠动物等。,2,植物资源,中国是世界三大栽培植物起源中心之一,，水稻、大豆、谷子、黄麻等,20,余种作物均起源地中国，并拥有大量栽培植物的野生亲缘种。,广义的植物资源包括农林栽培和利用的植物在内，有时特指野生或半野生的原料植物。主要包括：,食用植物,药用植物,工业用植物,保护、美化和改造环境植物,玉米、小麦、水稻为我国三大主粮作物，在全国各省（区）皆有适宜品种种植，大豆、棉花的分布也较广泛。其它农作物在不同地区均有一定的种植。,当前中国农田系统中栽培作物种类共,600,多种，居世界首位，包括：,粮食作物,300,多种；,蔬菜,29,科,209,种（包括亚种和变种）；,果树,37,科,300,余种；,牧草,26,科,425,种；,已鉴定药用植物,500,种；,栽培花卉在,数千,种。,3,微生物资源,微生物,是大群小生物的总称，因形体小而得名,.,广义的微生物是指除高等动植物以外的所有生物，种类繁多。主要包括,:,病毒、单细胞的古细菌和真细菌、真菌、放线菌、藻类、原生动物等。,目前中国已报道的,食用菌,有,720,多种。我国人工栽培食用菌近,50,种，部分已形成大规模商业性栽培。中国食用菌的年总产量已达,7080,万,t,，,是世界上最大的生产国和出口国。,（二）中国的生物资源及其评价,生物资源属可再生资源，它的基本特点是生长发育的周期性。中国生物资源具有下列特点。,1,生物更加多样性，物种资源丰富,中国高等植物种类有,3,万余种,，陆栖动物仅鸟、兽、两栖、爬行类就有,2290,种,，昆虫不下,100,万种,。,中国生物资源种类之多是世界少有的。,中国林木资源,（乔木）有,2000,余种，材质优良的树种,1000,余种。,中国北方草原,上各种野生牧草有,4000,多种，南方草地饲用植物达,5000,多种。,中国海洋生物,有,3000,多种，其中鱼类有,1694,种。浅海及滩涂的生物资源总数超过,2500,种，重要培养殖资源有,238,种。内陆淡水鱼类有,709,种，回游性鱼类,64,种，国外移植的有,30,多种。,中国森林,面积约,13,亿,多公顷，,，,森林蓄积,91,多亿,m,3,，,均居世界前列，但森林覆盖率低，仅,13%,，林分每公顷蓄积仅,79.8m,3,，,现实生产力较低。,中国草地,资源约,4,亿公顷，其中天然草地,3.93,亿多公顷。大部分天然草地为低草类型。,草地,产草量低，而干旱草原与荒漠草场所占面积最大，草场载畜能力低。,中国海洋,渔业生物产量在全球范围内仅属中下水平，中国海区平均渔产量为,3.02t/km,2,。,2,资源总量大，但质量普遍较低,3,资源结构单一,森林资源,中用材比重过大，,林分结构中，幼、中龄林与成、过熟林面积比为,80:20,，森林结构低龄化。,在,4,亿公顷草地资源中,，人工草地仅,0.07,亿公顷，仅占草地资源的,1.7%,，比重过小。,内陆淡水中,鲤科占,50%,，草、鲢、鳙、鲤、鲫、鳊、鲂、鲷占大多数。淡水渔业品种单一,.,生物生产力,随着水热条件变化而变化，年内表现出季节性，年际之间表现为丰欠年。这在草地资源表现最为明显。,草地年际生产力,的差异主要取决于年降水量多寡，草甸草原丰欠年可相差,1,倍，干草原相差,2,倍,，荒漠草原差,34,倍,，荒漠差,2,倍,。这一特点是靠天养畜的放牧畜牧业生产不稳定的主要因素之一。冷季草场不足是限制中国草地载蓄量提高的主要因素。,4,生物生产力年际变化大，季节性明显,生物生长,受水、热、土地所制约，它的分布具有区域性。,森林资源,主要集中分布在东北、西南和南方山区，其面积与蓄积、用材等均占全国的,80%,以上，而广大的华北、西北地区实局少林、无林地区。,草地资源,主要分布在西部干旱的高原与山区，包括内蒙古、宁夏、甘肃、新疆、西藏、青海、连同四川西部的甘孜、阿坝六省（区）为西牧区，占全国草地总面积的,73%,。,5,地区分布不平衡,六、社会经济条件与科学技术因素,耕作制度与社会经济条件及科学技术因素密切相关。一个生产地区或单位耕作制度的形成、改革与发展，必须有相应的社会经济条件与科学技术条件作保证，自然资源和自然条件离开了一定的社会经济和科学技术条件，只能是自然生产潜力，而不可能转化为现实的生产力。,通常主要考虑的因素为：,1,人口、劳力资源条件,人口分布,的不均匀状态对农业自然的开发利用具有十分深远的影响。,人口因素,是决定农业生产和农业布局乃至农村产业结构的基本因素；也是研究农产品需求量，农业生产结构、规模和水平的重要依据。,2,农业物质技术条件,农业物质技术条件,包括,农业技术装备、农田基本建设、基础设施和农业现代化水平,等等。,3,交通运输条件,一个单位的农业生产特别是发展商品生产同交通运输条件的关系十分密切。生产资料、能源、原材料的供给、农副产品的运销，都受交通条件制约。,4,经济区位、城镇和工业条件,地理位置,和,经济区位,对农业和农村商品经济的发展至关重要。,从农业和农村经济的发展水平来看，与经济区位、城镇和工业条件关系十分密切，一般大中城市具有较强的辐射能力和吸纳能力，既是大的市场，也是农产品集散外运和加工的中心，在科学技术、资金融通、信息传播等方面有近水楼台的优势。,5,市场、经济发展和收入水平,在现阶段中，农业生产的产品，特别是,主导产品,，必须对国内外的生产发展趋势，产品需求趋势进行定性和定量分析，并对周边地区生产的同类产品及其质量、价格、比较效益以及在国内外的竞争能力、替代能力进行实事求是的分析评价,.,产品需求,既受市场总供给与需求的制约，也同经济发展、收入水平以及消费习惯、消费心理、消费层次、消费引导等有关，要针对性的进行分析。确定农业发展的规模、速度，并寻求多方筹集资金的渠道和合理使用，提高投资效果的措施等,.,6,生产资料、原材料、能源供给条件,农业生产发展和耕作制度的建立，不仅要研究资源优势和市场需求，还应对所需的各种生产资料、原材料、能源设备在不同时期所能提供的品种、数量、规格、质量以及来源渠道、价格、成本等作实事求是的分析，以便在进行耕作制度改革时能作到优化配置，采取正确的对策和措施，充分发挥资源的投入效益。,7,科学技术发展水平,农业是科学技术运用的后进领域。科学技术本身的发展水平决定着农业科技进步所能达到的最高程度。必须对本单位能够利用的各种技术力量，能够开发利用的各种科技设施，能够引进新品种新手段及其运用的可能性，能够推广应用的先进适用技术，可能达到的规模和效益进行分析和预测，才能为制定合理耕作制度的目标提供依据。,第二节 农业资源生产,潜力及开发,一、农业资源生产潜力,二、不同区域农业资源与,农业生产力分布,一、农业资源生产潜力,在耕作制度研究中，常常以自然资源为基础，分析作物的生产潜力。,作物生产潜力,指农田在一定的环境资源存在范围内，人们种植作物应能实现的最大生产能力。,目前，计算资源生产潜力的方法很多，但大多数都是以自然资源或气候资源为基础，来计算作物的生产潜力，主要有以下几种：,光合生产潜力,光温生产潜力,光温水生产潜力,气候,土壤生产潜力,研究,作物生产潜力,，不仅对于准确评价农业资源系统的基本特征，提示影响作物产量的限制因素，合理开发与利用一个地区的农业资源，提高农田生产能力具有指导意义，而且对于科学地制订农业发展规划，确定合理的作物布局和种植制度，选择作物适宜的播期和种植方式，拟定作物灌水和施肥方案有重要的实用价值,.,光合生产潜力,又称光合潜力，是指除光以外，所有其它生态条件均适宜（温度、水分、空气、土壤），生产条件（灌水、肥料、技术、植保）完全满足时，理想作物群体（密度、结构）在当地光照条件下单位面积上所能形成的最高产量。,根据光能利用率的理想值，一般采用下面的公式估算作物生产潜力：,（一）光合生产潜力,式中：,Y,p,为光合生产潜力,(kg/hm,2,),；,10000,为单位换算系数；,A,为作物的经济系数；,Q,p,为光合有效辐射（,KJ/cm,2,）；,Q,为太阳总辐射（,KJ/cm,2,）；,E,效,为光合有效辐射利用率；,E,总为总辐射利用率；,C,为干物质燃烧值（,KJ/g,）；,B,为作物干物质含水率；,H,为作物干物质含灰分率。在计算机中若用于物质重，则不考虑,B,和,H,（即,B=0,，,H=0,）,Y,p,=,10000AQ,p,E,效,C(1-B)(1-H),10000AQ,p,E,效,C(1-B)(1-H),=,光温生产潜力,是指除光温条件外，其余所有生产条件（肥料、灌水、劳力、植保等）完全满足，生态条件（水分、空气）最值时，理想作物群体，在当地实际光照和温度条件下单位面积上所能形成的最高潜力。,光温生产潜力,通常可由光合生产潜力与温度订正函数的乘积求得，即：,（二）光温生产潜力,式中：,Y,T,为光温生产潜力；,Y,p,为光合生产潜力；,f,（,T,）,为温度订正函数,因此，在光合潜力,Y,p,已知情况下，求箕光温生产潜力的核心就是求算温度订正函数,f,（,T,）,。,Y,T,=,Y,p, f,（,T,）,李克煌根据作物与温度的大量试验资料，使用月平均气温，按喜凉作物与喜温作物建立了以下温度证正函数式：,喜凉作物,f,（,T,）,0 t3,(t-3)/17 3t20,1 t20,0 t10,(t-3)/17 10t25,1 t25,喜,温作物,f,（,T,）,水分不但直接参与光合作用，而且决定着养分吸收、输送和植株膨压，是作物生长发育和产量形成的重要生态条件。由于降水是最不稳定的环境气象因子，水分订正后作物的生产潜力更接近非灌溉地的实际生产水平。,光温水生产潜力,又称为,气候生产潜力,，指作物的养分供应处于最适状态时，由光、温水等主要气候要素所决定的作物生产潜力。,光温水生产潜力,通常是在光温生产潜力的基础上进行水分订正得出。,（三）光温水生产潜力,式中：,Y,W,为光温水生产潜力；,f,（,T,）,为温度订正函数；,f,（,w,）,水为订正函数。,在生产实践中，自然降水是限制产量的主要因素，也是影响产量的变异系数最大的因素之一，我国近,2/3,的耕地，生产力取决于自然降水，即使在灌溉的农田上，自然降水仍然起着重要的增作用。作物光温生产力的挖掘，很大程度上依赖于自然降水。因此，必然对光温潜力进行自然降水订正,f,（,w,）,。,Y,W,=,Y,p, f,（,T,）, f,（,w,）,式中：,Ky,为产量反应系数；,ETa,为实际蒸散量（,mm,）；,ET,m,为最大蒸散量（,mm,）；,P,为降水量（,mm,）；,R,为径流量（,mm,）；,W,为土壤供水量（,mm,）；,Kc,为作物系数；,Eto,为标准作物蒸散量。,联合国粮农组织（,FAO,）,推荐的,Kassam,是以彭曼（,H.L.Penman,）,计算潜在蒸散量公式为基础，建立了如下的水分订正函数：,f,（,w,）,= 1,Ky,（,1,Eta,/,ET,m,）,ETa,= P + W R,ET,m,=,Kc,ETo,气候,土壤生产潜力,也称农业生产潜力、作物自然生产潜力，为由光、温、水和土壤肥力,4,个因子共同决定的作物产量潜力，比较接近一个地区实际的高产水平。由气候生产潜力再乘以土壤肥力订正函数得出：,(,四）气候,土壤生产潜力,式中：,Ys,为气候,土壤生产潜力；,Yw,为气候生产潜力；,f,（,s,）,为土壤肥力订正函数。,Ys,=,Yw, f,（,s,）,气候,土壤生产潜力,，是在光温水生产潜力基础上进行土壤肥力订正后的理论潜力。,由于土壤肥力涉及的因素众多且关系复杂，各地虽作了一些探索，但至今尚无理想的订正办法。有些方法的调查和计算十分繁琐。,冷疏影,研究了在地理信息系统支持下中国农业生产潜力的计算问题，采用了全国,671,个气象台、站气象和土壤资料，分别计算了全国的,光合生产潜力,、,光温生产潜力,、,光温水生产潜力,及,气候,土壤生产潜力,。,式中：,Ci,为土壤有效系数；,X,为,8,种土壤要素的各自权重，质地与 有机质含量取,0.2,，其他取,0.1,；,Y,为土壤得分；,a,为地形对养分的影响系数，平地为,100%,，黄土塬区为,90%,，丘陵和丘间盆地为,80%,，山地和高原为,70%,，黄土梁、峁区为,60%,。,在对土壤因素订正时，采取分析,质地,、,有机质含量,、,速效氮,、,速效磷,、,速效钾,、,酸碱度,、,侵蚀程度,、,盐渍化程度,等,8,个,因素，并考虑海拔和地形的影响评估打分，求出,土壤有效系数：,C,i,= a ,Xi ,Yi/10,计算结果以四川盆地与东北平原的,Ci,最高，在以基础上作出了中国的农业生产潜力分布图，将全国分为,9,级，潜力值的分布与生产实际水平比较接近（见表）。,表 中国不同等级农业生产潜力的分布,潜力级 潜力范围 潜力值（,kg/hm,2,）,长江三角洲,48750-56250,四川盆地、长江中游平原、,41250-48750,珠江三角洲,秦岭、淮河以南，南岭以北丘陵,33750-41250,盆地及河谷,云贵高原、黄淮平原，汾、渭、,26250-33750,泾、洛流域,东北平原、辽东半岛、山东半岛,18750-26250,海河平原、黄土塬区、南岭以南,地区、三江平原、雅鲁藏布江下游,潜力级 潜力范围 潜力值（,kg/hm,2,）,长白山地、冀北山地、山西,11250-18750,高原、大兴安岭、台湾省,内蒙草原、北部黄土区、西,3750-11250,辽河流域、天山北部山间,盆地、青藏高原,准噶尔盆地、干旱区绿洲,750-3750,干旱区盆地、荒漠,表 中国不同等级农业生产潜力的分布,二、不同区域农业资源与,农业生产力分布,资源的分布,，具有一定的空间范围和分布规律，表现出明显的地域性。,我国农业资源地区分布的差异主要表现为东部与西