耕作学1-绪论

耕作学 耕作学 农作学 ScienceofFarmingSystem教师 袁继超 孔凡磊学时 40 28 2 10 耕作学 Chapter1耕作制度引论 Section2农业生产分析与耕作制度 Section1耕作制度的含义与功能 Section3世界与中国农业发展 Section4中国耕作制度发展战略 Section1耕作制度的含义与功能1 1耕作制度的含义 内容耕作学 农作学 研究建立合理耕作制度的技术与管理体系及其基础理论的一门综合性应用学科 是农艺学的一个分支 核心是耕作制度 blp 2001 02 19 1 2 耕作学第一章绪论 耕作制度 Farmingsystem 一个地区或生产单位农作物的种植制度及相应的养地制度的综合技术体系 种植制度 Croppingsystem 一个地区或生产单位的作物组成 配置 熟制 种植方式的综合 作物管理 核心 综合养地制度 Soilmanagementsystem 与种植制度相适应的以提高土地生产力为中心的一系列技术措施 生产力基础 服务 综合 blp 2001 02 19 1 2 耕作学第一章绪论 种植制度CroppingSystem 在一定的区域和时间范围内 从宏观和整体上安排作物的生产 1 空间范围 国家 省 地区 县 乡 村 社 户 全县 60万亩 2 种什么 粮 棉 油 糖 烟 饲 果 蔬 茶等 冬小麦冬油菜春玉米单季稻夏玉米蔬菜地3 种多少 万亩 27281020282 耕作学第一章绪论 4 种那里 水田作物配置 20万亩 冬小麦5万亩冬油菜12万亩秧田3万亩单季稻20万亩旱地作物配置 40万亩 冬小麦22万亩冬油菜16万亩春玉米10万亩夏玉米28万亩秋菜8万亩蔬菜2万亩 耕作学第一章绪论 5 如何种 种几季 前后搭配 同季安排 水田冬小麦 单季稻5万亩冬油菜 单季稻12万亩冬闲 秧田 单季稻3万亩旱地冬小麦 春玉米 秋菜8万亩冬小麦 春玉米 休闲 油菜秧 2万亩冬油菜 夏玉米16万亩冬小麦 夏玉米12万亩常年蔬菜地2万亩 耕作学第一章绪论 6 年度间如何衔接 水田冬小麦 单季稻冬油菜 单季稻冬小麦 单季稻旱地冬小麦 春玉米 秋菜冬小麦 夏玉米冬油菜 夏玉米冬小麦 春玉米 秋菜 耕作学第一章绪论 养地制度 土壤管理 Soilmanagementsystem 耕作层的管理 操作 土壤耕作 施肥 水分提高土壤综合肥力农田基本建设 工程 平田整地 治沙改土 农田排灌提高农田整体环境农田保护 拓展 预防 水土保持 保护植被 保护性耕作 复垦改善种植业大环境保证生产持续性 耕作学第一章绪论 种什么种多少作物布局种植制度种在哪里如何种复种与间混套作耕作学耕作制度年度间衔接轮作与连作土壤耕作农田培肥养地制度水分管理农田基本建设农田防护 耕作学第一章绪论 1 2耕作制度的功能 微观技术功能应用科学 技术科学 可观测性硬技术 有结果土地上多作物组合技术田间配置技术麦 稻 棉 宽厢 中厢 窄厢 农田多因素改良技术土壤 肥料 水分 沟渠杂草 农田 土地 种植业多年生产综合技术水旱轮作 有机质增加 结构改良具体生产过程 具体生产单位 提高效率和效益作物生产 种植生产 农户生产 农场生产 增产增收 耕作学第一章绪论 宏观战略功能管理科学 经济科学 软科学无具体直接产品 综合效果资源安排 使用规划土地 资金 劳力 如何获取最佳总效益生产单位经营规划生产 销售 再生产 结构 动态 如何发展 壮大地区区域生产布局规划空间分布 相互关系 结构优化 生产 流通 消费一体规划 如何实现整体平衡 协调 互惠 全面发展地区区域农业发展战略规划5年 10年发展计划 生产结构 什么是方向 支柱 增长点 耕作学第一章绪论 属自然学科 但与社会经济学科有紧密联系 属应用学科 有较强技术性 但也包含农业宏观决策管理功能等软科学内容 1 3耕作学的性质和任务 耕作学第一章绪论 耕作学的基本任务是建立合理耕作制度 充分 合理利用资源 1 提高作物 年 产量 提高土地和资源利用率 2 增加农民收入 高产高效低耗 3 促进农业生产可持续发展 保护资源 改善环境 用养结合 提高土地生产力 耕作学与育种学和栽培学的关系耕作学耕作制度良制前提 指挥 菜谱 育种学优良品种良种基础 乐器 材料 栽培学栽培技术良法保障 演奏 烹饪 耕作学与其他学科的关系与农业气象学 土壤学 植物生理学 农业技术经济学 农业生态学 农业化学 作物栽培学等有关 以其为基础 1 4耕作学与其他学科的关系 耕作学第一章绪论 FIG 在高中低3种密度条件下 产量与不同年代杂交种的回归分析 五年数据平均 1996 2000 3次重复 年 耕作学第一章绪论 农业的概念 大农业与小农业 广义农业与狭义农业 农业生产的实质 以耕地为车间 绿色植物为工具能量转化太阳辐射能化学能光合作用物质生产无机物质有机物质CO2 H2O CH2O n 动物生产也是一种能量和物质的转换过程 农业生产的中心任务 提高光能利用率 耕作学第一章绪论 Section2农业生产分析与耕作制度 2 1农业生产的实质与提高产量的途径 光合作用 47 85 25 太阳辐射能生产有效辐射吸收率转化率40 60 0 2 0 7 量子效率 积累率 扣除呼吸消耗 收获系数理论上可光能利用率可达5 生物产量 按5 计算 四川按80Kcal cm2 3 35 105J cm2 year 计算 亩生物产量可达6275kg 年 以收获系数0 5计算 经济产量应达3237kg 亩 年 耕作学第一章绪论 农业生产的光能利用率很低 提高作物产量的途径 提高光能利用率 耕作学第一章绪论 1 生产力光合生产力 作物生产力 土地生产力a 光合生产力 较短期 单位时间单位面积 绿色面积 土地 作物通过光合作用固定的太阳能 合成的有机物 作物为主体 组织差异 叶 茎鞘 穗 荚 作物差异 C3 C4 时间差异 早中晚 春夏秋冬 条件差异 光温水气 生物状态差异 健康 病态 营养丰缺 耕作学第一章绪论 2 2土地生产潜力及其估算 2 2 1土地生产潜力及其估算方法 b 作物生产力 完整的作物生长周期 某一作物单位面积 耕地 植株 生长周期内 一个生产季节 最终形成的有机物 经济产物 数量 公斤 亩 公斤 株 不同作物差异 玉米 大豆 小麦 油菜 不同土地差异 水田 旱地 肥地 瘦地 不同季节差异 夏季 冬季 玉米 小麦 不同栽培条件差异 可灌溉地 望天田 露地 保护地 不同栽培技术差异 密植 施肥量 施肥期 病虫防治合理否 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章绪论 c 土地生产力 单位面积土地上平均每年的有机物 经济产物 生产量 公斤 亩 不同地区差异 南北 东西 不同地形地貌差异 山坡 平原 洼地 不同土壤差异 粘土 壤土 砂土 肥土 瘦土 不同作物组合差异 小麦 水稻 小麦 甘薯 小麦 玉米 油菜 棉花 不同复种方式差异 小麦套作玉米 小麦复种玉米 不同轮作方式差异 连作瓜类 豆类 轮作瓜类 豆类 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章绪论 d 经济生产力 以经济产物的生产量为标准 谷类籽粒 蔬菜的可食部分 棉花的絮 瓜果的果实 饲料的可用部分 e 等效生产力 标准生产力 以产品主要功能 使用价值量 表现力为标准作为粮食 饲料用 可消化能 可利用蛋白 粗蛋白作为补品 营养品用 维生素 优质蛋白 矿质营养元素作为纤维用 可用纤维量 价值作为能量用 能值 总含能量作为商品 换取现金 用 价值不同类型 不同性质的生产可以进行比较 粮食与饲草 种植与畜牧 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章绪论 2 生产潜力 由生物内部的生理活动和生物生长环境条件决定的人类技术控制下的可能获得的最大生产力 A 特点 潜在性不能实现 方向 目标 理论上的可能结果 现实不可能达到的水平现实性可通过努力向这一目标前进 在一定误差范围内可能实现的最大值极限性不可超越的界限 可以不断地靠近 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章绪论 b 研究生产潜力的意义 摸底自然界和自己的能力 家底 最多能有多少产品 能够支撑多少人技术进步方向研究影响潜力的因素 寻找技术进步方向和最佳突破口行为判定和决策依据需要努力否 值得努力否 如何努力 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章绪论 C 生产潜力的类型 层次性 光合生产潜力YL f1 Q 光温生产潜力温度影响系数函数YLT f1 Q f2 T 光温水生产潜力水分影响系数函数YLTW f1 Q f2 T f3 W 光温水土生产潜力土壤影响系数函数YLTWS f1 Q f2 T f3 W f4 S 上课记录 2001 3 13end 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章绪论 3 生产潜力估算方法 a 光合生产潜力 YL q 产热率 4 25kcal kg Q 生理有效 辐射量 K 经济系数 反射率 假设无漏射 Pt 相对光合速率 R 呼吸率 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章绪论 b 光温潜力 生态区域法 联合国推荐的光温生产潜力计算方法 干物质生产率大于20公斤醣 小时公顷YLT CL CN CH G F 0 8 0 01Ym Yo 1 F 0 5 0 025Ym Yc 干物质生产率小于20公斤醣 小时公顷YLT CL CN CH G F 0 5 0 025Ym Yo 1 F 0 05Ym Yc 不同干物质生产力 不同参数 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章绪论 耕作学第一章绪论 式中 YLT作物的光温生产力 公斤 公顷 CL叶面积指数对产量的订正值CN净干物质生产量的校正值CH收获指数Ym一定气候条件下的干物质生产率 公斤 公顷小时 Yo一定地点作物在全阴天条件下干物质生产率 公斤 公顷天 Yc一定地点作物在全晴天条件下干物质生产率 公斤 公顷天 G作物总生长天数F云层覆盖度 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章绪论 0 8 0 01Ym 阴天光合生产率矫正系数 0 8 0 01Ym Yo有云条件下估计的阴天光合生产率F 0 8 0 01Ym Yo无阳光时间内估计的光合生产率 0 5 0 025Ym Yc晴天条件下估计的光合生产率 1 F 0 5 0 025Ym Yc有阳光时间内估计的光合生产率每天光合生产率X生长天数 G X叶面积指数产量矫正 CL X净干物质生产量矫正 CN X收获指数 CH 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章绪论 附表1几种作物的干物质生产率 Ym kg ha hr I凉气候作物 苜蓿 菜豆 豌豆 马铃薯 蕃茄 甜菜 小麦 油菜 I温气候作物 苜蓿 棉花 花生 水稻 红花 大豆 向日葵 烟草 II凉气候作物 某些玉米和高梁品种 II温气候作物 玉米 高梁 甘蔗 甘薯 耕作学第一章绪论 附表2最大短波入射辐射量 Rse 106J m2 和某种标准作物在阴天 Yo 和晴天 Yc 里的干物质生产总量 kg ha d 耕作学第一章绪论 耕作学第一章绪论 CL 叶面积修正系数 CN 是指净干物质生长量修正系数 即总生长率向净生长率的转化系数 根据联合国粮农组织的试验结果 表明大多数地区作物的CN值存在以下关系 CN 0 72 1 0 25Ct G 其中 G为生育期天数 Ct C30 0 044 0 0019t 0 001t2 Ct与作物种类和温度有关 C30为30 时维持呼吸作用的常数 它取决于作物种类 C30 0 0108 非豆科 或0 0283 豆科 t为生育期平均温度 Ym Yc Yo 与作物种类 地理位置 生长季节等有关 可查表得 耕作学第一章绪论 F 是指一天中阴天所占的部分 计算公式为F Rse 0 5Rs 0 8Rse 其中Rse为晴天短波入射最大有效辐射量 用焦耳 米2 日表示 Rse与当地纬度和作物生长时期有关 可查附表获得 Rs为当地实际的短波入射辐射量 用焦耳 米2 日表示 Rs可从各地太阳辐射月总量资料表中查得 耕作学第一章绪论 例 三台县 北纬31 水稻的生育时期为4月1日 8月23日共145天 查气象资料得水稻生育期间的平均温度为21 53 实际短波入射辐射量为12 97 106J m2 Day 试计算其水稻生产的光温潜力 1 查表得Ym 35 32 5 5 1 53 32 5 33 27 kg hm2 hr 水稻生育中期的LAI一般为5 6 故CL为1 Ct C30 0 044 0 0019t 0 001t2 0 0108 0 044 0 0019 21 53 0 001 21 532 0 0059 CN 0 72 1 0 25 Ct G 0 72 1 0 25 0 0059 145 0 59 杂交水稻的收获指数一般可达0 5即CH 0 5 耕作学第一章绪论 用内插法得4 5 6 7 8月的Rse分别为15 09 16 72 17 47 17 21和16 01 因此 Rse 15 09 30 16 72 31 17 47 30 17 21 31 16 01 23 145 16 53 同理得Yc 436 30 471 9 31 490 7 30 484 4 31 455 9 23 145 468 5 同理得Yo 231 1 30 251 2 31 261 7 30 258 5 31 242 6 23 145 249 4 F Rse 0 5Rs 0 8Rse 16 53 0 5 12 97 0 8 16 53 0 76因此 Ymp CL CN CH G F 0 8 0 01Ym Yo 1 F 0 5 0 025Ym Yc 1 0 59 0 5 145 0 76 0 8 0 01 33 27 249 4 1 0 76 0 5 0 025 33 27 468 5 15588 8 kg hm2 1039 2kg 亩 作业 三台 玉米 3月20日至8月2日 Rs 12 67 t 20 58 CH 0 4 CL 1 C 气候生产潜力 光温水生产潜力 ETm作物需水量ETa实际耗水量 ETa ETm 各生育阶段的水分满足率Ky各生育阶段对产量的反应系数f3 w 各生育阶段的产量降低率 耕作学第一章绪论 ETm作物需水量ETa实际耗水量 ETa ETm 各生育阶段的水分满足率Ky各生育阶段对产量的反应系数f3 w 各生育阶段的产量降低率 耕作学第一章绪论 2 2 2 我国土地生产潜力及其开发 1 土地生产潜力 上课记录 2001 3 19start 耕作学第二章资源辨识与耕作制度 耕作学第一章结论 黄淮海地区四大作物逐级生产潜力 kg 亩 2 农业生产潜力开发途径a 国家和社会增加投入 改善农田生产条件 提高土地和资源综合生产潜力 水利 化肥 农药 技术 b 品种更新和改良 提高资源转化效率 c 提高复种指数 推行多熟种植 增加耕地年产量d 合理布局 因地制宜 适当集中 产业链开发 e 保护建设耕地 培肥 改良 复垦 开荒 围海 耕作学第一章结论 f 保护和改善生态环境 植被 水系 山水综合治理 g 农牧结合 提高耕地有效生产力 h 开发野生资源和非耕地资源 林 水 山 路 城 i 调整农业结构 增加农民收入 刺激农民投入 耕作学第一章绪论 2 3 1强烈的地域性地带性 纬度和海陆 和非地带性 地质地貌 因地制宜 因土种植2 3 2明显的季节性地球绕太阳公转致四季变化不误农时 适时种植2 3 3生产的连续性人类的需求和生产的繁衍之需瞻前顾后 用养结合 可持续发展 耕作学第一章绪论 2 3农业生产的特点 原始农业 传统农业 现代农业 1 世界农业的发展历程游耕游牧 木 石 骨器 刀耕火种 衣附自然 产量极低约0 2人 ha 休闲换茬 手工工具 人畜力 有机肥料 地方品种 自给性约2 5人 ha 机械化 水利化 良种化 自动化 现代化 耕作学第一章绪论 Section3世界与中国农业发展 3 1世界农业发展 10000BC 2700BC 7300y 2700BC 1900 2600y 2 现代农业的基本特征 生产操作机械化 人畜力 机械化 自动 智能 化整地 种 管 收 运 贮 加 生产技术科学化 经验或半经验加传统技术现代科学技术超级品种 基因工程与生物技术 太空育种与组织培养 模式栽培 肥水管理 现代植保 贮藏保鲜 精深加工等 生产管理高效化 现代经济管理 综合协调 规模高效生产劳动 土地 资金 资源生产率和经济效益大幅度提高 生产过程社会化 自给性生产到商品性生产 小作坊生产到规模化生产 单一生产到产供销加综合性生产 生产服务社会化 种子 化肥 农药 农机等专业公司服务 产品的收购 贮藏 加工专门机构负责 生产主体知识化 新型农民懂科学 有技术 会管理 善经营 blp 2001 02 21 3 4 耕作学第一章绪论 农业机械化 耕作学第一章绪论 播种 中耕 除草 施肥 喷药 灌溉 收获 现代化农业技术 耕作学第一章绪论 3 现代农业的成就 blp 2001 02 21 3 4 耕作学第一章绪论 立体高效型农业超级型农业快速型农业设施型农业 工厂化农业 工艺型农业保健型农业观光型农业 耕作学第一章绪论 4 世界农业发展的趋势 历史悠久 也经历了原始农业 传统农业和现代农业 1950年以前发展缓慢 1950年以后尤其是1978年以后发展迅速 以占世界7 的耕地养活了世界22 的人口 以占世界15 的粮食播种面积生产出占世界21 的粮食 blp 2001 02 21 3 4 耕作学第一章绪论 1 中国农业历史与演变 3 2中国农业发展 1 中国农业历史与演变 blp 2001 02 21 3 4 耕作学第一章绪论 耕作学第一章绪论 耕作学第一章绪论 耕作学第一章绪论 2 中国农业在世界上的地位 与发达国家相比 中国农业的整体水平仍较低 blp 2001 02 21 3 4 耕作学第一章绪论 人多地少 资源短缺人均耕地约1 5亩 全国2000多个县中有666个县小于1亩 人 人均水量2100m3 只及世界的1 4 农民文化素质低1998年普查 8 7农业人口 从业人口5 6亿 初中以下文化占94 2 生产技术相对落后 劳动生产率低机械化水平低 生产方式和技术落后 生产规模小 效益低主要以户为单位 3 8亩规模 自给自足 商品率低 原料生产为主 经济效益差 比较效益低 农村经济落后地区间不平衡东 西 南 北 平原 丘陵与山区 近郊与远郊 环境问题突出 自然灾害频繁水土流失 土地退化 环境污染等 耕地减少 干旱 洪涝 霜冻 冰雹 病虫害频发 blp 2001 02 21 3 4 耕作学第一章绪论 3 中国农业面临的问题 4 1目标保证产量高产 稳产 15 16亿人口消费 产量多了 100KgX16亿人 1000kg 0 7 口粮 75KgX16亿人 1000 0 33 饲料粮 2 86亿吨 3 60亿吨 6 46亿吨 粮食总量 年2004年粮食总产4 69亿吨 差1 77亿吨 37 7 提高质量多样 优质 安全 色 香 味 净 健 美 水平高了 耕作学第一章绪论 Section4中国耕作制度发展战略 提高效率利用转化率 劳动生产率 土地 水分 养分 劳力 浪费 20亿亩X160 X60 19 2亿亩粮田6 46亿吨 19 2亿亩 336Kg 亩 现18亿亩 增加效益净收入 扩大再生产力 适应市场 产业 城市人均收入20000元 年农村人均收入10000元 年 500元 亩X40亩 2人 户 持续发展环境 资源 经营 多样化 自然基础 社会基础 耕作学第一章绪论 4 2途径 精致农作以提高土地利用率和生产率为目标 高度精致利用每一块土地 有田皆绿 四季常青 寸土不让 分秒必争 集约化 投入 土 水 肥料 机械 劳力利用率提高单产 核心 个体光能利用率 群体结构提高复种 手段 农田群落覆盖度 立体种养因地制宜 原则 合理布局 资源全面综合利用 耕作学第一章绪论 生态农作农业结构生态化 作物 结构 农业技术生态化 生物技术 循环技术 无害技术 节约技术 农业环境生态化 环境建设 环境保护 资源建设 资源保护 农业 社会生态化 农 工 商 生活 城乡一体化 现代农作技术现代化 高新技术武装 经营现代化 商品化 企业化 规模化 综合化 一体化经营 体制现代化 产权制度 土地所有权和经营权 所有制平等 管理现代化 区域化 专业化 多样化 一体化发展 标准化 耕作学第一章绪论 经济农作 注重经济效益 核心 注重市场经济规律 产品跟市场 随市多变 遵从效益最大原则 生产跟效益 目标如一 适当增加投入 提高投入效率注重低产变高产 土地 资源 坚持低投入变高投入 资金 设施 技术 劳力 实现高投入高产出 高产优质高效高科技 生产函数三阶段 耕作学第一章绪论 总产量 边际产量 平均产量 生产函数曲线 拐点 极大值 O B C TPP MPP APP 弹性极大值 总产均产边产增大区弹性 1 总产均产增大区 总产增大区 A 边产减小区弹性 1 均产边产减小区弹性 1 全部减小区 总产均产大于O 边产弹性小于O I区 应增加投入 II区 适宜投入 III区 停止投入 低效益投入区 边际产量 平均产量 边际产量 0 耕作学第一章绪论 水稻追施硫酸铵的边际产量分析 耕作学第一章绪论 生产弹性 EP 产量变化百分率 总资源量变化百分率 Y Y X X MPP APP用于衡量产量