复种的意义与发展.ppt

第四章复种,第一节复种的意义与发展,一、与复种有关的基本概念,（一）复种与熟制,复种(sequentialcropping）复种是指在同一田地上一年内接连种植二季或二季以上作物的种植方式。,连茬复种，即前一季作物收获后紧接着种植后一季作物；如小麦水稻，符号：套作复种，即在前一季作物收获前将后一季作物套种在前季作物的行（株)间；如小麦/玉米，符号：,常用复种方式有：,2.熟制(croppingfrequency)熟制是从时间维对种植制度耕地利用程度的一种概念性描述。如果一种种植制度平均在一年时间种植并收获不止一季作物，则称为多熟制（multiplecroppingsystem。如果平均只种植并收获一季作物称为一熟制（singlecroppingsystem。,再生复种，即前季作物收获后利用其残茬的潜伏芽萌发、生长、发育、成熟后再收获第二次，达到种一次收两次效果，如宿根蔗、荨麻、再生稻均为典型再生复种方式。,3.休闲（fallow）休闲是指耕地在可种作物的季节只耕不种或不耕不种的养地方式，是为以后进行作物生产所做的一种准备。根据休闲期的长短和季节分布，可分为分全年休闲、季节休闲两种:,全年休闲指耕地在全年内不种植任何作物。季节休闲又可分冬闲（作物秋收后至第二年春播前空闲）、夏闲（夏收作物收获后到秋播前空间）、秋闲（早秋作物收获后到秋播作物播种前空闲）等类型。,5.撂荒耕作（shiftingcultivation）指荒地开垦种植几年以后，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。一般将休闲期达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。,（二）间、套、混、单作,1.单作（solecropping）单作是指同一田块上一个生长季节内仅有一种作物生长的种植方式，有的地方也称作纯种、清种、静作、平作。我国的水稻、小麦、油菜等作物主要采取的是单作。优点是群体结构单一，便于管理与机械化作业，利于提高劳动生产率；,单作的主要缺点是在空间（包括地下部）和时间维上对资源的利用不够充分。,2.间作（Intercropping）间作是指在同一田块上于同一生长期（季节）内分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。常见间作方式有：条状间作：不同作物各种一行；带状间作：各种多行；,行状间作,带状间作,3.混作（MixedCropping）混作是指在同一田块上、在同一生长期（季节）内混合种植两种或两种以上作物的种植方式，有的地方称为混种。混作可以是随机混合种植，也可以是株行间有序种植。与间作相比，两种作物不呈明显的规则性成行或带状的分布，不利于不同作物的区别管理和机械化操作。,混作,套作,4.套作（RelayCopping）套作是指在前季作物生长的后期在其株行间播种或移栽后季作物的种植方式，有的地方也称为套种、串种。套作与间作都有两种或两种以上作物共同生长在一起的时期，称作共生期（也称共处期。间作主要是一种集约利用空间的种植方式，而套作则一种集约利用时间的种植方式，即套种是一种复种方式。,5.农田立体生产（polyculture）是指在转统种植业基础上，在农田引入林、牧、渔、菌、虫等，进行立体化混合性生产，即在同一块田地上，将各种生物（植物、动物、渔类、微生物）分层立体配置，充分利用空间和相互间的互利作用，从而提高土地产出的生产方式。如（甘）蔗下种菇（食用菌）、稻田养鱼、藻（海带）和扇贝、海参共养等。,（三）复种指数,复种指数(multi-croppingindex)复种指数是指全年作物总收获面积占耕地面积的百分比，国外也称为种植指数（croppingindex）。复种指数表示的是一个地区或单位对耕地的综合利用强度。简单地说，复种指数概念可用以下公式表示。,（四）种植方式的表达规范,我国是一个多熟种植历史悠久的国家，种植方式成百上千。标准表达方式包含如下几个方面。1.基本关系符号基本关系符号指在复杂的耕作制度中，作物和作物之间在时间和空间方面的基础性关系。主要的基本关系符号有：表示年内复种，即一年内（一般从秋播开始）符号前面的作物收获后接着种植符号后面的作物。,表示符号前后两种作物的间作关系。/表示符号前后两种作物的套作关系，即符号前面的作物收获前符号后面的作物即已种植。表示符号前后两种作物的混作关系。表示作物在种植年度之间的接茬关系，即符号前作物收获后，符号后面的作物在秋播时接茬种植。,2.种植方式的具体表达小麦小麦，表示每年种植一次小麦的一年一熟制形式；小麦玉米，表示每年种植一次小麦或玉米的一年一熟制形式。小麦棉花，表示每年种植一熟小麦，麦收后接茬种植一熟棉花的复种一年两熟制形式。春玉米小麦水稻，表示第一年种植一熟玉米，第二年种植小麦接水稻的两熟作物的两年三熟制形式。小麦玉米，表示每年种植一熟小麦，小麦收获前套种玉米的套作一年两熟制形式。,二、复种的作用,1.增加耕地年农作物增产的来源将会是扩大耕地面积占28%，而提高复种指数和提高单产占72%”。据FAO生产年鉴统计，1999年，我国用占世界总可耕地(含多年生作物)8.9%的面积，生产了占世界总产量22%的粮食、23%的油料、40%的蔬菜和瓜类、21%的皮棉、37%的烟叶、25%的茶叶、13%的水果、9%的坚果和7%的糖料。我国种植业取得如此辉煌的成就，与复种多熟种植是分不开的。,2.缓和作物争地的矛盾合理提高复种指数，扩大复种面积，有利于解决粮食作物、经济作物、绿肥饲料作物、蔬菜等作物争地的矛,3.合理利用复种可以保养地力我国上世纪60年代到70年代，通过大面积推广绿肥种植制度，极大地缓解了废料不足的矛盾，为两熟制三熟制的发展建立了不可磨灭的功勋。4.缓和人地矛盾、保证农业持续发展,5.利于农业稳产,（三）我国复种的潜力,史俊通等的研究认为，我国耕地的总复种指数可达181.2%;我国耕地复种指数潜力最大的区在华南地区，该区水热丰富，可一年三熟;其次是四川、重庆长江中下游地区;云南、贵州由于山高坡陡，坡耕地面积大，复种指数的提高受到限制;华北、东北和西北地区的耕地复种潜力已不大，但如果能够改善灌溉条件，仍有一定的复种潜力。,表4-3我国耕地复指数潜力(%),三国外的复种概况（一）国外复种的研究概况从国外关于复种和多熟种植的研究大约始于20世纪中期。在此以前，虽然复种和多熟种植在世界上的分布很广泛，盛行于亚洲、非洲和拉丁美洲；但发达国家认为，多熟制是一种原始的经济系统，它将逐渐被机械化单作栽培所取代，因而长期以来不被重视。,国外对于复种和多熟种植的研究，主要包括以下几个方面的内容：,复种和多熟种植系统中作物的相互作用；复种和多熟种植系统对资源的利用;光、热、水、土资源的竞争与互补关系；复种和多熟种植对光、热、水、土资源的利用效率;复种和多熟种植中的病、虫、杂草控制。,（二）国外复种的分布及类型,1.亚洲的复种亚洲许多地区的水热资源丰富，加上人口密度大，人均耕地占有量少，粮食紧缺，使得亚洲成为复种和多熟种植最发达的地区。亚洲的复种和多熟种植面积约0.87亿公顷，占世界的多数。,南亚复种包括东南亚、印度次大陆、印支半岛、印度尼西亚、菲律宾和我国的海南省。南亚的印度南部、越南、印度尼西亚、菲律宾、斯里兰卡等温暖多雨地区，以双季稻为主，也有稻旱作物两熟或稻稻冬种作物(豌豆、蚕豆、大麦、油菜等)一年三熟的复种方式；印度、巴基斯坦的干旱地区、斯里兰卡、孟加拉等年降雨量中等的地区，主要的复种方式是玉米小麦一年两熟，还有部分小麦谷子、小麦棉花、小麦饲料作物等复种方式；印度北部、尼泊尔低谷地带、巴基斯坦、孟加拉西北等冬凉多雨地区，主要的复种方式是稻麦一年两熟。,东亚复种包括中国、日本、朝鲜和韩国，都是人多地少的国家。在上世纪60年代，复种指数曾达到140%，主要的复种方式是水稻与麦类、油菜、蚕豆等夏熟作物的复种。但随着工业化的进程，除大米外，主要粮食作物和蔬菜依赖进口，复种程度大幅下降，到1974年时，复种指数仅为102%。,2.非洲的复种非洲地处热带和亚热带，热量资源丰富，大部分农区10的积温为8,0009,000/年，但有明显的干湿季节交替，旱季不适宜复种。非洲的接续种植的复种比重小，大部分地区耕作粗放，粮食不能自给。多熟种植以间混套作为主，主要有粮食作物玉米、高粱、谷子、木薯、马铃薯等与豇豆、棉花、香蕉的间套作。,3.拉丁美洲的复种拉丁美洲与非洲的复种和多熟种植具有相似性。即热量资源丰富但季节干湿交替明显，耕作粗放。拉丁美洲除南端的阿根廷、乌拉圭、巴拉圭以及智利属亚热带以外，大部分地区为热带地区。海拔1,000m以下的地区，年均温2430，年降水量超过2,000m，适宜复种；海拔1,0002,000m的中海拔地区，年均温1824，年降水量1200m，有36个月的旱季，复种程度受到一定限制；海拔2,000m以上的地区，年均温低于18，年降水量不稳定，有68个月的旱季，复种受到较大的限制。,4.欧洲的复种欧洲的大部分农区10的积温为2,0003,000/年，多数地区属于温带，北部地区属于寒温带。年降雨量500800mm。由于热量条件较差，降水也不很充裕，复种程度较低，基本上一年一熟。在南部热量条件较好的地区，也在发展粒用谷物复种的种植方式。,5.北美洲的复种北美洲的加拿大地处大陆性寒带，气候寒冷，地广人稀，主要实行一年一熟制，耕地休闲面积很大。美国的主要农区位于暖温带，南部属于亚热带。主要农区的10积温为35005500/年，年降雨量8001,000mm以上。但美国人少地多，机械化程度高，是典型的现代农业。,第二节复种提高种植效益的原理,E=PLD/10000/365=PLAID/365,其中，E是每公顷农田作物群落全年的光能利用率，单位为%；P是作物群落光合面积（叶面积）的平均（每天每平方米）光合效率，单位为%；,一、增加群落叶日积、充分利用农田光资源（一）决定作物生产的能量原理大量研究表明大田作物的生产力（单产）主要取决于光合作用及光合产物的积累，即农田作物群落的光能利用率。农田作物群落的光能利用率（E，%）是指一定面积农田的作物群落在一定时期（1周年）内所形成的产量中包含的能值占该农田同期接受的辐射能或有效辐射能总量的比例。作物群落的光能利用率（E）关系可简化表达为,L是每公顷农田作物群落的平均（每天）光合面积（叶面积），单位为m2；D是群落一年内实际光合时间，单位为d；LAI是群落的平均（每天）叶面积指数，单位为%；10000是每公顷的土地面积，单位为m2；365是每年的可光合时间，单位是d。,作物光合效率是作物比较稳定的遗传特性，通过栽培管理难以提高。,（二）增加农田群落平均（每日）叶面积指数,栽培研究已经表明,一般农作物群体都有一个叶面积从小到大的生长过程，作物播种后的很长一段时间叶面积指数增长缓慢，作物收获以前一段时间，叶面积指数也往往迅速下降；作物群体有一个合适的最大叶面积指数，生长过旺群体叶面积指数过大反而导致产量下降；一季作物往往不能充分利用全年光能资源。,（三）增加农田群落叶日积（LAD）对于一定地区的作物生产，光辐射强度是一常数，作物最大光合效率是遗传和气候确定的，作物群体最大适宜叶面积指数也是基本固定的，所以，全年叶面积指数的累积量（叶日积）就成为影响农田作物年生产量的重要可控因素，是继品种改良、作物栽培技术以后的一种耕作学技术措施。刘巽浩等的研究得出叶日积与农田作物产量之间的回归方程,复种正是通过多种一熟作物增加了农田作物群体的叶日积，提高了光能利用率和产量。,二、延长群落生长期、充分利用农田热量资源,一定的温度是作物生长的基本前提条件，一个地区的热量条件是决定农田光温生产力的重要因子，充分利用温度资源必然有利于生产潜力的发挥。（一）农田作物群落生长天数延长在我国大部分地区，特别是在南方地区，一年种植一季作物往往都可能有可生长季节未被充分利用，造成相应资源的浪费。通过复种可以提高作物群落在农田生长的天数，如长江流域种植单季稻利用生长季150180d，种植稻麦两熟可利用330350d，而油菜早稻晚稻三熟制各作物实际生长的总天数可达到450470d，全年生长季利用指数（GSUI）提高到1.231.28。,长江中下游地区主要复种方式的生长季利用情况,（二）充分利用了积温资源将生长起点温度不同的作物适当组合为能充分利用生长季的复种体系，可提高对积温的利用效率。山东农业大学李增嘉（1998）研究表明，泰安市春玉米一年一熟单作共利用0的积温2374.08，小麦玉米两熟制可利用积温3985.88，而小麦玉米玉米间套作种植模式利用的积温高达4558.17。,旱地不同熟制对生长季与积温的利用,三、充分利用水资源我国是季风性气候，夏季（6-8月）降水占全年的53.3%，冬季（12-2月）只占8.6%；夏半年（春分至秋分）占78.5%，冬半年（秋分至春分）占21.5%。特别在南方地区，春季雨水往往较多，一年一熟制种植方式无法利用不同季节的降水资源，通过多熟制可以提高作物对水资源和其他相关资源的利用效率。我国降水的地带分布大致与热量资源分布一致，由北向南递增，并且基本上是雨热同季，这些更利于复种对降水资源的充分利用。,浙中红壤稻区不同复种模式下作物吸收土壤养分状况,（二）有助于土壤配肥和改良复种虽增加了养分消耗量，但只要模式和管理措施得当，土壤养分可得到改良。,四、复种对土壤养分的集约利用与恢复（一）充分利用养分,江苏省常熟旱地几种常见立体种植模式经济效益分析,五、复种有利于多种经营和经济效益的提高,第三节熟制与复种方式的确定,一.热量与复种(一)我国熟制带分布1平均气温年平均气温在8以下的地区大多实行一年一熟，年平均温度在812的地区多采用两年三熟或套作二熟制，年平均温度1216地区为一年二熟区，年平均温度1617为两年三熟与套作三熟区，年平均温度高于18则为一年三熟区。2积温积温是用以反映可利用热量资源的最常用指标，调查统计比较简便。由于作物完成正常生产发育周期需要一定的积温要求。,我国几种主要作物对积温的要求,不同复种方式与适宜分布区需要的积温,3生长期作物从播种出苗，到开花结实成熟需要经历一定时间，表现为一定的生长期。生长期常用0（喜凉作物）或10（喜温作物）的日数表示，一般10日数小于180天的地区为一年一熟区，复种很少，180250天可实现一年二熟，250天以上可实现一年三熟。也可以用无霜期表示，一般无霜期140150天为一年一熟区，150250天为一年两熟区，250天以上为一年三熟。在确定熟制时也可将积温和生长期结合考虑。,4界限温度界限温度是指作物各生育时期（包括播种、发芽、开花、灌浆、成熟等）的起点温度、生育关键时期的下限温度以及停止生长的温度等。如水稻的抽穗扬花要求气温在20（粳稻）22（籼稻）以上。云南高原的西蒙（海拔4900m）全年10积温5100，但由于最热月缺乏较高温，水稻难以成熟，因为水稻（玉米）要求最热月20的日期要在60天以上；,(二)复种方式热量要求的分析方法1.积温法计算复种热潜力指数某复种方式所需的10积温可按下式计算：,式中、和分别代表某复种方式所需的总积温、组成这种方式的各作物所需的积温之和、农耗时间积温、苗床期或秧田期积温，以及套作共生期积温。,计K为标准熟制一熟积温需求量。则带有一季喜温作物的复种热潜力指数（TSI）为：,为当地总积温。,如果两季全部为喜温作物，如双季稻，则K的修订值为K+400，此时的复种热潜力指数（TSI）为,/（K+400）。,如果两季均非喜温作物，如小麦马铃薯，则K修订值为K-400，此时的复种热潜力指数（TSI）为,/（K-400）。,显然复种热潜力指数的整数部分1，或2，或3，该地区才可能实行一熟制，或接茬两熟制，或接茬三熟制。如果复种潜力指数的余数0.3则表示有热量剩余，如果余数在0.30.6之间，表示可,以考虑通过套作再增加一熟，如果余数0.6则表示该地区采用早熟品种可能再增加一熟。可见，通过复种热潜力指数的分析可以对一个地区实行的熟制类型提供初步的参考信息。,实际工作中，如有可能应当实际测定分析某种复种方式的实际需求积温。在考虑一个地方能否采用某该复种方式时，可通过计算其积温保证率SCC，即当地总积温,与该复种方式所需积温之比：,运用SCC进行风险评估，一般要求SCC至少80%，最好能90%。,2.生长期结合关键时期温度根据作物生长期的长短、关键时期对温度条件的要求以及当地的热量条件，判断能否进行某复种方式以及该复种方式适宜的范围。,3.生长季气候保证系数分析不同的作物和品种由于温光反应特性不同，栽培在不同地区其生育期长短有差异，在已知其温光反应特性后可以估算其生育期，据此推算某复种方式的适宜种植范围和区划。,二、水分与复种除了热量条件以外，影响复种及其效果的最重要因素就是水分。1.降水量作物从播种到收获一生需要消耗一定的水分,复种使一年内种植的作物的次数增加，耗水量亦会相应的增加。如果没有灌溉条件，复种的应用首先要看降水。总体上看，我国年均降水量600-2000mm的地区或有灌溉的地区，都宜发展复种。,2.降水季节降水季节分配不均是影响复种程度和效果的重要因素例如，云南、海南、广东、广西年降水量在1200mm以上，但冬季干旱，冬闲田面积远比长江流域多；比如杭州和成都两个地区，年均温和积温条件基本相似，年降水量杭州大于成都，但是晚稻抽穗期的8-9月份成都降水多余杭州，导致气温降低，双季稻的稳产性明显低于杭州，所以杭州可以种植双季稻，但是成都基本不适宜种植双季稻。,3.水利条件在降水量不够和季节性干旱地区，复种需要有良好的灌溉条件作为保证。特别是南方丘陵水稻多熟制种植地区，灌溉条件往往是水稻种植与否、种植多与少的决定性因素。北方两熟制的发展也是建立在灌溉条件的基础上的。如宁夏黄灌区的中卫、中宁两县的复种指数高达157%，而相邻的同心县热量条件更好，却因缺乏灌溉条件，复种指数只有76%。,三、肥料、地力与复种1.复种对土壤养分的需求每种一季作物都要从土壤中带走大量的养分，复种程度越高，种植的作物季数越多，带走的养分也就越多，相应的需要补充的养分也就越多。,主要作物每生产100kg产品所吸收的氮、磷、钾数量单位kg,2.土壤肥力与复种效果由于复种程度增加，需要的养分增多，土壤越肥沃，复种的效果就越好。,四、劳畜力、机械与复种复种主要是一种时间上集约华种植方式，往往容易造成前后茬收获和播种的季节紧张。因此是否能够及时、保质、保量地收获前季作物，播种移栽后季作物并加强田间管理，必须要有充足的劳力和辅助动力（畜力和机械化）作为保障。,五.经济效益与复种1.经济效益决定论在市场经济条件下，生产经营者的行为动机就是获取尽量多的利润，随着全球化进程的加快和深入，复种生产方式的发展在很大的程度上要取决于经济效益的高低。,2.根据市场需求确定复种农业生产的目的是为了满足人类社会对各种农副产品的需求，只有市场需求的产品及其相应的作物和复种方式才会得到发展。,第四节复种技术,1.作物组合技术要点选用生长速度快、适应空闲季节生态环境和套作种植的作物和品种，充分利用休闲季节增种一季作物。,复种种植方式成功与否的核心问题包括几个方面，首先是作物的组合，即模式的确定；其次是品种的选择使用；再者是复种群落内部作物之间关系的协调、平衡、管理；最后是适应特定复种模式的关键管理技术措施。一、复种方式的作物组合与品种搭配,利用短生育期作物替代长生育期作物。甘肃、宁夏灌区的油料作物胡麻（油用亚麻）生育期长（120天），产量不高，改种生育期短的小油菜，能与小麦、谷子、糜子、马铃薯等作物复种。开发短间隙生长期的填闲作物。短间隙期一般2个月左右，不足以生长常规粮食作物，可种植一些填闲作物。发展再生稻。再生稻的生长期比插秧稻短12以上。只要有5070天的生长期，产量一般可达到一季稻或早稻的3040，亩产约150250kg。,选择收获营养体的弹性生育期作物如牧草青饲料、甘薯、刈割型蔬菜等等，可充分利用不稳定的生长期，只要能满足作物生长的基本要求，就能维持田间作物产量的不断增长。选择经济效益高的作物与主体大宗作物组配如蔬菜、瓜果、中药材与粮食作物的组配，采用油菜/西瓜水稻、浙贝母/春玉米+夏花生、蚕豆/春玉米/菊花等度可以显著提高复种的经济效益，促进复种技术的发展。,2.品种巧妙搭配生长季节富余地区可选用生育期较长的品种，以充分发挥增产潜力。以浙江双季稻三熟制为例，其品种