1、第十章 农作生产系统管理 2 学时 第十章 农作生产系统管理 内容提要 一、作物及作物生态系统； 二、农作资源及其管理； 三、农作过程管理； 四、作物生产面对全球变迁的挑战。 第十章 农作生产系统管理 重点和难点 1、农作生态系统的特点及合理经营管理； 2、农作过程管理的基本原理和方法； 3、在全球变迁的大背景下如何应对未来作物生产面 临的挑战。 一、作物及作物生态系统 （一）作物 1.我国的作物资源 我国幅员辽阔、纬度垮度大，具寒带至热带的各种 气候类型，适于各种作物的生长，而且是多种作物的 起源地，作物资源极其丰富。 我国所搜集保存的水稻品种资源达4.3万余份，其 中地方品种占80%，引进
2、品种占10%，育成品种占4%。 小麦品种约3万份，其中地方品种和育成品种1.9万 份，引进品种近万份。 我国作物种类和品种的多样性，为作物生产的因地 、因气候种植，抗逆性种植，高产稳产种植，提供了 充分的选择余地。 一、作物及作物生态系统 （一）作物 2.作物生态型与品种生态型 作物的种类繁多，并因起源地不同及长期异地驯化 栽培和人工选择，形成了在生长发育和生理特性上要 求特定环境的各种生态类型。 生态型：不同作物因遗传上的差异或同种作物因发生 了可遗传的变异而形成适应不同生态环境的作物群或 品种群。 某一特定生态型的不同作物对其特定生态环境具备 相同或相近的要求及适应机理。 一、作物及作物生
3、态系统 （一）作物 2.作物生态型与品种生态型 同种作物因长期异地驯化栽培或经人工杂交选育， 可在形态、生理和生态性状上产生相对稳定的遗传 变异，从而形成新的生态型，这在习惯上称之为品 种生态型。 一、作物及作物生态系统 （二）作物生态系统 1.定义： 作物生态系统以农田为样块、以作物为中心，由作 物与其他生物及非生物组分所建立的、按人类社会需 求进行物质生产的一种人工生态系统。 作物生态系统与其他自然生态系统的最大区别是不 仅受自然生态规律的支配，而且在很大程度上受人为 过程和社会经济规律的支配。也即系统中的作物生产 不仅要利用自然科学的原理，而且需要技术、经济和 农民本身的技能。 2.基本
4、特性 作物生态系统区域性强，并通过多种多样的农作制 度来体现其结构和功能。农作制度尽管很复杂多样， 但均具以下基本特性。 生态特性 n 生产力：是指单位土地面积上有用产物的产量。它 受环境的制约，但作物的生态环境可人为相对优化调 控，因此作物生态系统的生产力比自然生态系统高。 n 稳定性：是指系统生产力随时间的变化情况，即产 量的可重复性和可预见性。稳定性取决于作物对环境 变化的反应敏感性。 (二) 作物生态系统 2.基本特性 生态特性： n可持续性：是指在同一地点生产力水平能否保持长 期不衰减。它取决于生态环境的适宜性和对农作资源 的安全、有效与永续利用。 (二) 作物生态系统 2.基本特性
5、 社会特性 农业是更大外部社会的延伸，社会为作物生产提供 生产资料、科技、知识、农产品市场，而国家农业政 策、市场需求及价格水平又为作物生产的决策提供信 息，从而使作物生产具重要社会特性，即公平性与自 主性。 (二) 作物生态系统 2.基本特性 社会特性 n 公平性：是指农民所经营的作物生产体系与外部社 会的利益均衡性。公平性受市场需求和价格水平的调 节，但政府的农业政策对公平性有重要影响。 n 自主性：是指作物生产对社会的依赖程度。传统自 给自足农业因不使用化肥、农药及动力机械，自主性 高，但生产力水平低、对社会贡献小。现代集约化农 业则极大依赖于社会所提供的生产资料和科技知识投 入、市场需
6、求，其自主性低，但生产力水平高，对社 会的贡献大。 (二) 作物生态系统 3.作物生态系统的结构 在一定意义上，作物生态系统的结构主要是指依据 气候资源、生产条件和当地经济发展水平所设计的种 植制度与种植方式。 种植制度是指一个地区或生产单位（农场、农户） 的作物组成、配置、熟制与间套作、轮连作等种植方 式的总称。 种植方式是指在一块土地上，一季或一年内，栽种 作物的种类及其配置方式。包括单作、间作、混作、 套作、复种以及沟、垄、穴、畦、厢种的作物搭配和 株、行、带距的配置方式。 3.作物生态系统的结构 （1）环境与作物适应结构 作物的生长发育程序受基因控制，但基因表达的时 间和强度受环境的制
7、约。不同作物因遗传特性的不同 ，在完成生活周期的过程中，要求不同的环境条件（ 如日长、温度、水分、土壤类型等）。也即不同作物 只有生长在与其要求相适应的环境条件下，才能顺利 完成生活周期和形成高额的产量。 在组建作物生态系统时，应因地制宜选择作物种类 和熟制，因地制宜确定播种期，使作物的生长发育与 所处的环境条件及其季节性变化相偶合，这也是作物 生产成败的关键。 表 川西滇北地区山地立体农业生态系统的垂直分布结构 3.作物生态系统的结构 （2）空间结构 空间结构是指在地块中作物的种植方式,包括单作、间作 、混作、套作和种养结合的结构形式。 合理的空间结构（种植方式）可以充分利用光能、地力和 作
8、物种间关系，最大限度地提高单位面积产量和经济效益。 单作：等行距种植可均衡利用光热、养分、水分资源， 宽窄行种植有利充分发挥边行优势，单一作物的产量高。 间套作、混作：选择不同生物学特性和生育期的作物 进行间套作或混作可充分利用不同空间的自然资源，土地生 产力高。禾谷类作物与豆类、绿肥、牧草等的间套作、混作 ，还具生理机能互补性，有利于用地养地结合及农牧结合。 间套作和混作中的种间竞争与协调： 设作物A和B的混作（包括间、套作），其总相对产量（ RYT）可能表现如下： * 当A和B在生育期和空间分布上不存在时间差和空间差， 在生理机能上也无互补效应时： * 当A和B存在时间和空间差或具生理机能
9、互补性时： 通常当两种作物按1:1混作时，因共同分享单位土地面积中 的资源，每种作物的产量为单种时的0.6倍，总产量则为1.2 ，相当于提高了土地利用率。 棉田间、套作生态结构模式： 棉株生育期长，特别是播种至封行期约3个月，因行距大 光能利用率低，最适于间、套作其他作物，以提高光能和 土地利用率。 番茄 1500株/亩 3月中移栽 棉花 2500株/亩 4月中下旬直播或移植 番茄 750kg/亩 皮棉 48kg/亩 芝麻 20kg/亩 皮棉 75kg/亩 2.4m 芝麻 1500株/亩 5月下旬播种 棉花 3500株/亩 4月中下旬直播 2.4m 花生 花生 550株/亩 3月中移播 棉花
10、2000株/亩 4月上旬直播 西瓜 1500kg/亩 花生 250kg/亩 皮棉 50kg/亩 2.4m 3000株 西瓜 4月上旬移栽 棉花 2500株/亩 4月下旬移栽 甜玉米 400kg/亩 四季豆 1000kg/亩 皮棉 50kg/亩 2.6m 3000株 早玉米 3月上旬播1500株/亩 矮四季豆 3月上旬播 矮四季豆 2000株 豌豆 250kg/亩 鲜平菇 1000kg/亩 西瓜 1500kg/亩 皮棉 60kg/亩 2.7m 食用菌 4月下旬收 棉 4月下 旬移栽 2500株/亩 棉 棉 棉 食用菌 豌豆 西瓜 豌豆 头年冬播种 2500穴/亩,摘鲜豆 4月上旬移 栽550株/
11、亩 稻田种养结合生态模式 稻鱼（包括蟹、虾）： 宽垄半旱式栽培： （田边或田角设1m深以上鱼涵，并与鱼沟相通） 鱼种以草鱼为主，可搭配鲤、鲫、罗非鱼等。 水稻一般可增产10-15%，鱼获量750-1125kg/ha 稻萍鱼：种植及管理同上，向全田垄沟投放萍种3000 -4500kg/ha 1.0-1.2m 0.3m 25cm 沟 20 20 30cm 20 20 宽窄行株距（12cm） 稻鸭：水稻栽培同一般模式。选择形体中等、生长迅 速的鸭种，每公顷投放225只幼鸭，无需投放饵料。稻谷 产量可增加11%左右，总产值可提高2.5倍。 中稻菜：一般为水旱轮作，可种植稻芥菜（或榨菜 ）。 稻草莓，稻
12、各种蔬菜： 稻池杉、大豆（或绿豆）：田埂种池杉、桑、蔬菜、 大豆、绿豆等，不仅充分利用空间，而且可改善农田小 气候，减少病虫害，增加经济效益。 稻田种养结合生态模式 （3）营养结构 作物生态系统的基本营养链（食物链）可分为三类 ： 作物人类，作物动物人类，牧场动物人类 。此外，也为工业提供有机原料。 如果还包括杂草、昆虫、动物和土壤微生物，则营 养链会变成复杂的网。其中的作物和牧草是自养型绿 色植物，称为初级生产者；杂草也是初级生产者，但 与作物竞争光、水分和养分；食草昆虫和动物是初级 消费者；而微生物是分解各层次动、植物残体的分解 者，起着使化学元素再循环的重要作用。 作物生态系统的基本营养链很短，与自然生态系统 的长链相比，能更多地把最初级产物传递给最后消费 者（人类）。 图 4.作物生态系统功能 （1）进行能量、物质、信息和价值的转换 作物生态系统是一种转换器，可将光能、辅助能转 换成价值增殖的农产品。 作物生态系统的能量、物质、信息和价值转换是相 互交织的，并可延伸到系统外： n 能量、信息和价值都依附于一定的物质，而物质的 转换又以能量来驱动； n 信息的转换调节系统中能量和物质的转换，使系统 更加协调、和谐。 （二）作物生态系统 4.作物生态系统功能 （2）
