农作自然资源与管理.ppt

第八章 农作自然资源与管理,3学时,内容提要 一、农作资源类型与特点 二、我国农业气候资源状况及其适宜性评价 三、我国的耕地资源,第八章 农作自然资源与管理,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。 在作物生产中，自然资源的种类、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，都是影响作物生产的重要因素。,第八章 农作自然资源与管理,1.1 农作资源类型 * 按自然存在类别分： 气候资源、水资源、耕地资源、生物资源 * 按再生性能分：,一、农作资源类型与特点,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）,1.2 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，但在某一时段或地域，其实际日照时数是多变的、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、农作资源类型与特点,1.2 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。,一、农作资源类型与特点,1.2 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，存在明显的地域性差异。 在开发、利用上应因地制宜，充分考虑区域自然环境和社会经济特点，使农作制度、种植方式与自然资源相适应，做到在经济效益、生态效益和社会效益上的统一。,一、农作资源类型与特点,1.2 农作资源的基本特点 （4）不稳定性 一个地区的农作资源既是历史发展的产物，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、农作资源类型与特点,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、种植制度及生产力水平。人类可通过科技手段充分发挥气候资源的生产潜力。 2.1 日照资源 日照除了为作物发育提供光周期信息外，主要为作物提供辐射能，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，均可满足作物生产要求。,二、我国农业气候资源状况及其适宜性评价,2.1 日照资源 我国日照资源三大指标具体分布如下： （1）年总辐射量 全国：约33108 83108 J/m2 东半部：33108 60108 J/m2 西半部：53108 83108 J/m2,二、我国农业气候资源状况及其适宜性评价,2.1 日照资源 （2）光合有效辐射量 气温0期间：大多数地区为1624108 J/m2年； 10期间：大部分地区为1325108J/ m2年；青藏高原不足 8108 J/m2年。 15期间： 大部分地区：8 21108 J/m2年； 东北地区：低于8108 J/m2年； 青藏高原海拔4000m的地区：几乎为0,二、我国农业气候资源状况及其适宜性评价,（3）日照时数 可日照时数（h/年） 日照率（%） 全国 4400-4700 30-70 西部 3000 70 华北、东北 2400-2800 55-60 长江中下游 2000-2300 45-55 华南、西南 2000 30-40 （山区）,二、我国农业气候资源状况及其适宜性评价,2.2 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8-1,2.3 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（按20亿亩计）约1400m3/亩，为世界平均的60%； 地区分布极不均匀，长江以南占降水量的81%，耕地占36%； 降水季节性、年际性变化大，水旱灾害频繁； 河川、湖泊泥沙淤积严重，地表水和地下水污染加剧。,二、我国农业气候资源状况及其适宜性评价,表8-2 中国多年平均水资源总量,2.4 地区性气候因子适宜性的评价 作物因种类、品种及其生育阶段的不同，对气候因子的要求和敏感性存在明显差异。在某地区或生产单位，在生产中应选择什么作物及品种、采用何种农作制度，首先要考虑的是气候因子对作物的适宜性。 另一方面，各种生态因子对作物的影响不是孤立地起作用的，作物只有在与其各种生态因子建立起综合的协调关系时，才能实现作物高产。因此，有必要针对某一地区的气候因子对作物的适宜性进行评价。,二、我国农业气候资源状况及其适宜性评价,2.4 地区性气候因子适宜性的评价 评价目的： 选择适宜作物种类及品种 确定作物最适种植时期 兼顾主栽作物与前后茬作物 （1）评价方法 通常采用模糊数学隶属函数的计算方法，根据当地气温、实际日照时数及降水量的多年平均观测值，评价其对作物需求的满足程度。,二、我国农业气候资源状况及其适宜性评价, 平均气温对作物适宜性的计算,（T）：气温适宜性函数 T：实测气温 TL：作物生长的最低温度 TH：作物生长的最高温度 Tm1：最适下限温度 Tm2：最适上限温度 生育阶段： ST：生育阶段划分段数 Ky：产量反应系数（因生育阶段而异）,图8-1 温度的隶属度函数曲线,日照时数适宜性的计算,(s) ：日照适宜性函数 S0：日照百分率为70%时的日照时数 S：实际日照时数 0(s)：日照为0时（全天阴）的光效应系数，因生育阶段而异。如水稻： 种苗期：可取0.6 营养生长期：0.5 开花期：0.4 灌浆期：0.3 成熟期：0.2,图8-2 日照时数的隶属度函数曲线,通常以可日照时数作为评价光能对作物光合生产的适宜性，并以能满足可日照时数的70%作为作物对日照需求的临界值。, 降水量适宜性的计算,(Pe) ：有效降水量的适宜性函数 Pe：有效降水量 ETm：作物实际需水量 Ky：产量反应系数，因生育阶段而异,图8-3 水稻有效降水量的隶属度函数曲线,* 水稻：,x0：适宜有效降水量上限与作物需水量之比，因作物和不同生育期而异。,图8-4 旱地作物有效降水量的隶属度函数曲线,* 旱地作物：,（2）具体评价实例 临川市温度适宜性评价 依据江西临川市1959-1990年气象资料，其温度资源对5种作物的适宜性如表8-3。 表8-3 温度在5种作物各生育期的适宜度,（2）具体评价实例 临川市温度适宜性评价 结果： 喜温作物生长的温度条件优于耐寒作物； 晚稻和大豆全生育期生长的温度条件较好； 早稻最不适宜的温度条件处于成熟期，容易引起高温逼熟； 油菜在苗期和开花期的温度适宜性较差，易遭受低温的影响； 小麦开花期温度适宜性较差，易遭受低温影响。,（2）具体评价实例 临川市日照适宜性评价 结果： 日照适宜度一般较高； 冬作物生育后半期日照不足问题较突出； 晚稻、大豆成熟收获期日照稍有不足。,（2）具体评价实例 临川市自然降水适宜性评价 结果： 自然降水适宜度都不高； 晚稻、棉花、大豆生育后期自然降水过少； 油菜、小麦前期降水过少，后期降水过多，但油菜整体上好于小麦； 晚稻自然降水适宜度较低，若灌溉设施不良，应改种大豆； 早稻自然降水适宜度较高，只在开花和成熟收获期需要灌溉。, 临川市温、光、水适宜性综合评价 可将单项指标转化为资源指数（Cr）和效能指数（Ce），进行综合评价。 资源指数（Cr）： Cr= WTAT + WSAS + WRAR 反映资源的总体水平 AT、AS、AR：分别为全生育期的温、光、降水适宜度； WT、WS、WR：分别为温、光、降水适宜度在整个生态效应中的权重值，可通过主成分分析计算。, 临川市温、光、水适宜性综合评价,ST：为划分的生育时段（i=1,2,3）； ATi、ASi、ARi：分别为某生育时段的气温、日照、有效降水适宜度，通过前述方法计算； WTi、WSi、WRi：分别为某生育时段的气温、日照、有效降水适宜度在整个生育期中的权重值，也可通过主成分分析计算。, 临川市温、光、水适宜性综合评价 可将单项指标转化为资源指数Cr和效能指数Ce，进行综合评价。 效能指数（Ce）： Ce = ATASAR 反映各因子配合程度,表8-4 三项气候因子对各作物的生态适宜性指标(临川市), 临川市温、光、水适宜性综合评价,结论： 临川市温度条件适宜晚稻和大豆种植；日照条件适宜早稻和大豆种植；自然降水条件适宜早稻种植； 从总体上讲，该地区降水的适宜度较温度和日照的低，变异程度较大； 资源指数以早稻和晚稻最高，小麦最低； 效能指数以早稻最高，其次是油菜和大豆，晚稻最低。, 临川市温、光、水适宜性综合评价,结论： 就三项生态因子的配合程度而言，在我国中亚热带地区以早稻的生长发育条件最好，其次是油菜、大豆居中，晚稻和小麦较差。 所以，在灌溉不足时应以一定的大豆来代替晚稻的种植；种植冬作物时应以油菜占主导地位，辅以大麦和小麦。, 临川市温、光、水适宜性综合评价,2.5 气候资源的合理利用 （1）农作制度要与气候资源水平相适应（表8-5）,二、我国农业气候资源状况及其适宜性评价,表8-5 中国农作区划,图8-5 双季稻三熟制可能的作物组合方式 （前题条件是能满足各季作物对有效积温的要求）,2.5 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8-6 双季稻不同熟性品种搭配所需积温及生育日数,2.5 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,2.5 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、热的要求与自然季节性变化相适应（图8-7）,二、我国农业气候资源状况及其适宜性评价,图8-7 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。 3.1 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 我国目前耕地总量约18.6亿亩，居世界第四位，但人均不足世界人均的1/3。后备耕地资源虽有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。,3.1 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8-6 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。,3.1 我国耕地资源的基本特点 我国耕地受盐碱化、沙化、风蚀、水土流失及环境污染的影响，所造成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,3.1 我国耕地资源的基本特点 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1988年统计受污染耕地达1.9-2.4亿亩；2007年统计，全国受污水灌溉污染、固体废弃物堆存占地和毁田耕地面积占全国耕地总面积1/10以上。,三、我国的耕地资源,3.1 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。 适于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只占8%，生物生产量占13%。,三、我国的耕地资源,3.1 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 2011年我国粮食总产达历史最高为5.7亿吨，年人均约400kg。若至2030年人口增至16亿，要保证人均400kg，需达6.40亿吨的粮食总产，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,3.2 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。 仅2003年全国耕地净减253.74万公顷，比上年减少2.01%。保护耕地已是当务之急要严守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。 修复被毁和退化耕地。 科学开发荒地资源。,三、我国的耕地资源,3.2 耕地管理 （2）土壤肥力管理 土壤肥力是指通过土壤溶液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，也是土壤生产力的重要指标。 土壤养分虽可通过自然输入、有机质再循环过程中的腐烂和矿化作用及土壤矿物质的溶解得到部分恢复，但因存在淋溶、流失和作物吸收而被大量消耗。在不施肥的情况下，因随产品大量输出，养分逐渐减少，并缓慢地形成低水平的平衡。因此，要保持作物产量的持续稳定必须采取措施维持土壤肥力。,三、我国的耕地资源,（2）土壤肥力管理 维持土壤肥力的措施： 平衡归还施肥：依不同作物的需肥量（通常以生产100kg经济产量或生物学产量，作物需从土壤中所吸收的N、P2O5、K2O的kg数来表示）估算出应归还的施肥量（F）来进行平衡归还施肥:,（2）土壤肥力管理 维持土壤肥力的措施： 平衡归还施肥：主要