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耕作学

耕作学. 耕作学 ( 农作学 ) Science of Farming System. 生命科学与技术学院农学系. 王田涛. Tel ： 15126140088 E-mail ： wangtian19862003@163.com. 耕作学. 考核方式. 平时 成绩 (15%) ( 考勤、作业、课堂讨论和课堂提问 ) 期中 考查 (15%) 期末卷面 考试 (70%). 耕作学. 第一章 耕作制度引论. Section 1 耕作制度的含义与功能. Section 2 农业生产分析与耕作制度. Section 3 世界与中国农业发展.

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Presentation Transcript

  1. 耕作学 耕作学(农作学) Science of Farming System 生命科学与技术学院农学系 王田涛 Tel：15126140088 E-mail：wangtian19862003@163.com

  2. 耕作学 考核方式 • 平时成绩(15%) (考勤、作业、课堂讨论和课堂提问) • 期中考查(15%) • 期末卷面考试(70%)

  3. 耕作学 第一章 耕作制度引论 Section 1 耕作制度的含义与功能 Section 2农业生产分析与耕作制度 Section 3世界与中国农业发展 Section 4中国耕作制度发展战略

  4. 耕作学第一章 绪 论 Section 1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

  5. 耕作学第一章 绪 论 耕作制度（Farming system）：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(Cropping system)：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(Soil management system)：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

  6. 耕作学第一章 绪 论 种植制度Cropping System 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） 27 28 10 20 28 2

  7. 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

  8. 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

  9. 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

  10. 耕作学第一章 绪 论 养地制度（土壤管理）Soil management system • 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

  11. 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

  12. 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

  13. 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

  14. 耕作学第一章 绪 论 1.3 耕作学的性质和任务 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。 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。

  15. 耕作学第一章 绪 论 1.4 耕作学与其他学科的关系 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。

  16. 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

  17. 耕作学第一章 绪 论 Section 2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 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 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。 光 合 作 用

  18. 耕作学第一章 绪 论 农业生产的光能利用率很低 47% 85% 25% 太阳辐射能 光合有效辐射 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 理论上光能利用率可达5%（生物产量）

  19. 耕作学第一章 绪 论 作物产量 光合强度 光合面积 光合时间 1-呼吸消耗 高光效品种 合理群体结构 环境条件 叶片数与大小 群体大小 群体结构 生育期 复种程度 品种特性 合理群体结构 环境条件 育种学 栽培学 耕作学 育种学 栽培学 耕作学 育种学 栽培学 耕作学 育种学 栽培学 耕作学 提高作物产量的途径—提高光能利用率 = × × ×

  20. 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 （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）

  21. 耕作学第二章 资源辨识与耕作制度 耕作学第一章 绪论 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（生物产物）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）

  22. 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（生物产物）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）

  23. 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）

  24. 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

  25. 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？

  26. 耕作学第二章 资源辨识与耕作制度 耕作学第一章 绪论 上课记录:2001/3/13end 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)

  27. 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； α：反射率（假设无漏射）； Pt：相对光合速率； R：呼吸率。

  28. 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 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： ①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〕 ②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

  29. 耕作学第二章 资源辨识与耕作制度 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

  30. 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×生长天数（G）×叶面积指数产量矫正（CL）×净干物质生产量矫正（CN）×收获指数（CH）

  31. 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。

  32. 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）

  33. 耕作学第一章 绪论 Ym、Yc、Yo：与作物种类、地理位置、生长季节等有关，可查表得。 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。

  34. 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。

  35. 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) ２．水稻生育中期的LAI一般为5-6,故CL为1 ３．Ct=C30(0.044+0.0019t+0.001t2)=0.0108×(0.044+0.0019×21.53+0.001×21.532)=0.0059 ４．CN=0.72/(1+0.25×Ct×G)=0.72/(1+0.25×0.0059×145)=0.59 ５．杂交水稻的收获指数一般可达0.5即CH=0.5

  36. 耕作学第一章 绪论 ６．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 ７．同理得Yc=(436×30+471.9×31+490.7×30+484.4×31+455.9×23)/145=468.5 ８．同理得Yo=231.1×30+251.2×31+261.7×30+258.5×31+242.6×23)/145=249.4 ９． 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

  37. 耕作学第一章 绪论 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

  38. 耕作学第二章 资源辨识与耕作制度 耕作学第一章 结论 上课记录:2001/3/19start 2.2.2.我国土地生产潜力及其开发 1）土地生产潜力 黄淮海地区四大作物逐级生产潜力（kg/亩）

  39. 耕作学第一章 结论 • 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）

  40. 耕作学第一章 绪 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

  41. 耕作学第一章 绪 论 2.3 农业生产的特点 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

  42. 耕作学第一章 绪 论 Section 3世界与中国农业发展 3.1 世界农业发展 （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…..。 原始农业 10000BC—2700BC，7300y 传统农业 2700BC—1900，2600y 现代农业

  43. 耕作学第一章 绪 论 （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

  44. 耕作学第一章 绪 论 农业机械化

  45. 播种

  46. 中耕、除草、施肥

  47. 喷药

  48. 灌溉

  49. 收获

  50. 耕作学第一章 绪 论 现代化农业技术

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