第二章资源辨识与耕作制度

第二章资源辨识与耕作制度 第一节农业资源与耕作制度第二节农业资源生产潜力及开发

本章提要 农业资源光能利用率蒸散量干燥度与干燥系数光合生产潜力光温生产潜力光温水生产潜力气候—土壤生产潜力概念与术语

重要问题 ⃝光、热、水、土、地貌、生物等自然资源辩识与评价 ⃝社会经济环境辩识与评价 ⃝资源生产潜力分析与增产途径 ⃝根据资源与综合评价初定耕作制度方向与类型

第一节农业资源与耕作制度 一、农业光能资源二、农业热量资源三、农业水资源四、农业土地资源五、农业生物资源六、社会经济条件与科学技术因素

资源（Resources），泛指人类从事社会活动所需的全部物质和能量基础，是指在一定的技术经济条件下，现实或可预的将来能作为人类生产和生活所需要的一切物质和非物质的要素。资源（Resources），泛指人类从事社会活动所需的全部物质和能量基础，是指在一定的技术经济条件下，现实或可预的将来能作为人类生产和生活所需要的一切物质和非物质的要素。通常按照资源的形成原因，把资源分为: 自然资源是指在一定的技术经济条件下，能作为人类生产和生活所用的一切自然物质和自然能量的总和. 社会经济资源是为人类生产和生活所用的人力（人口、智力、体力等）和劳动成果的总和。

农业活动所依赖的自然条件和社会经济条件构成农业资源。农业活动所依赖的自然条件和社会经济条件构成农业资源。土地资源、土壤资源、气候资源、水资源和生物资源等是农业生产依赖的自然资源。劳动力、资金、化肥农药和农机具科技、信息等是农业生产所依赖的社会经济资源。随着传统农业向现代农业的转变过程，科学技术和信息已成为日益重要的社会经济资源。

人类社会发展水平决定了人类从环境中索取的资源种类数量和范围。人类社会发展水平决定了人类从环境中索取的资源种类数量和范围。一个地区或生产单位的农业生产潜力的大小，取决于自然资源，而潜力实现的程度又依赖于其社会经济资源的状况。随着社会发展和科技进步，农业资源的内涵与外延不断深化和扩大，对资源的利用也日益提高与拓展，使农业资源逐步成为人类文明发展，支撑可持续发展的重要基石。

一、农业光能资源 太阳辐射对作物的作用表现为热效应、光合效应和光形态效应。热效应指作物将其吸收的70%以上的太阳辐射能转化为热能，用于蒸腾和保持体温; 光合效应指作物吸收一定波长的太阳辐射能用于光合作用形成有机物质的过程；光形态效应指作物生长发育及形态建成中太阳辐射所起到的调节和控制作用。

在农业光能资源的利用与分析讨论中，人们更多地关注具有光合效应的那部分太阳辐射即可见光。在农业光能资源的利用与分析讨论中，人们更多地关注具有光合效应的那部分太阳辐射即可见光。增加作物产量与品质的最基本环节就是提高光能利用率，而研究太阳辐射能到达地面的数量、质量及其时空分布规律，是探讨提高光能利用效率途径的基础。

（一）光能资源的生态作用 1．光照时间光照时间是太阳辐射直线光实际照射的时间，以小时为单位。利用某一地区的日照时数及其他气象指标，可以估算出该地区的辐射资源的数量，所以它是评价地区辐射资源的一个重要农业气象条件。

一个地区的日照条件由日照时数、实际日照时数和日照百分率等指标表示。一个地区的日照条件由日照时数、实际日照时数和日照百分率等指标表示。可照时数也称天文日长（日照长度），决定于季节，此处纬度和海拔高度，与天气无关。实际日照时数还受当地云量、云状和地形等因素的影响，可由日照计实测。日照百分率为实际日照时数与可照时数之比。

2．光照质量 作物生长在田间，其冠层顶部接受的是完全光谱，作物在生长发育和各项生理活动对太阳辐射能的吸收有一定的选择性。作物光合作用主要吸收0.38—0.72μm波段的可见光，又称“光合有效辐射”。有效辐射约占太阳总辐射量的40%—50%左右。荷兰一个研究植物的委员会（1951）把太阳辐射对植物的效应，按波长划分为8个光谱带，各个光谱带对植物影响差异很大（表）

波长范围 植物的反应大于1.0μm 对植物无效 1.0—0.72μm 引起植物的伸长效应，有光周期反应 0.72—0.61μm 植物中叶绿素所吸收，具有光周期反应 0.61—0.51μm 植物无什么特别意义的响应 0.51—0.40μm 为强烈的叶绿素吸收带 0.40—0.31μm 具有矮化植物与增厚叶子的作用 0.31—0.28μm 对植物具有损毁作用小于0.28μm 辐射对植物具有致死作用表2—1 植物对于不同波长辐射的反应

3．光照强度 指一定时间内太阳辐射投射到单位面积的能量，单位为J·m-2·s-1。光照强度对作物生长发育及产量、品质有着密切的关系，充足与适宜的光照强度是形成作物高产及优质的重要物质基础。在一定范围内，随着光强度的增加，光合成随之增长

一般说来强光有利于作物繁殖器官发育，而弱光则有利于植株的营养生长。一般说来强光有利于作物繁殖器官发育，而弱光则有利于植株的营养生长。许多研究证明，作物生长早期的干物质生产力与所接受的辐射量和叶面积指数（LAI）成正比，最后的生物产量取决于整个生育期所接受的辐射量。但因生育后期为维持性呼吸量的消耗，对总干重有一定的影响，因而光合成与经济产量并不完全一致。同时，光合效率的提高还需要适宜的温度、水分、养分等其它环境条件相配合。

4．光能利用率 光能利用率是指在一定的时期内，单位土地面积上光合作用产物所含的化学潜能，占同期役射到该土地面积上的太阳辐射能量之比率。 ∆W·H 100% Ⅹ E% = ΣQ 式中：∆W为单位土地面积干物质增加量； H为单位干物质的产热量； ΣQ为同期总辐射量

实际农业生产中作物的光能利用率远小于其理论值。实际农业生产中作物的光能利用率远小于其理论值。目前世界大面积农田地的实际光能利用率平均值为0.2%，中国为0.3%—0.4%。北方高产田的小麦和夏玉米每公顷单产7500kg，实际光能利用率也只分别达到0.73%和0.64%，一般大田光能利用率则更低，这说明目前作物生产水平还不很高，今后的增产潜力还很大。

农田实际光能利用率远低于其理论值的主要原因是：农田实际光能利用率远低于其理论值的主要原因是：第一，光合面积或叶面积指数较小；第二，光合时间未能充分利用；第三，其它环境因素的影响使作物光合作用的效率不高。

（二）中国光资源与评价 中国大部分地区辐射强、光照足，全年太阳辐射量为355—837KJ·cm-2。太阳辐射量高值区位于青藏高原，大部分年均在670KJ·cm-2。淮河以北的广大华北平原地区每一般在580 KJ·cm-2左右。北纬42º以北的东北大部每年在500KJ·cm-2左右。低值区位于川、黔与湘鄂面部、河南西部及广东北部，由于阴雨天气较多，平均在460 KJ·cm-2以下。

我国地面有效辐射（地面辐射与大气逆辐射之差值）年总量为147—251 KJ·cm-2，基本随纬度降低而增加。我国各地年日照时数变化于1200—3600h之间，东部较低，西北内陆相对较高。各地日照百分率的地理分布特征与年日照时数分布特征趋势一致。

我国各地太阳辐射量都集中分布于作物生育期内，对农业生产十分有利。我国各地太阳辐射量都集中分布于作物生育期内，对农业生产十分有利。如华北平源、江淮平原和长江中下游地区≥0℃期间太阳总辐射量为410—500 KJ·cm-2，占全年的89.1—94.4； ≥10℃期间的太阳辐射量为345—370 KJ·cm-2，占全年的68.5%—75%。丰富的光资源与充足的日照条件对农作物的产量与品质具有重要的作用。如新疆地区的太阳辐射强和日照丰富，生产的棉花纤维长，拉力强，哈密瓜及水果的糖分含量高、品质好。

山东农业大学在山东省泰安市进行的小麦春玉米夏玉米间套作研究得出，在全年太阳辐射量为511.9 KJ·cm-2条件下，小麦春玉米夏玉米间套作单产20274.5kg·hm-2，小麦复种夏玉米单产14317.2 kg·hm-2，春玉米单作的单产为10744.8kg·hm-2，全年光能利用率分别为1.69%、1.37%和0.83%。从而表明，在作物生长期内，提高复种指数，特别是实行间套作集约种植是充分利用光能资源，提高光能利用率的有效途径。

二、农业热量资源 （一）热量资源与作物生产 1．界限温度与可能生长季能够进行生长的最低温度对喜凉作物来说大约为0—5℃，喜温作物来讲为10℃左右。这种指标对于不同的作物品种虽有波动，但对于衡量一地区的热量条件是重要的。这种温度指标称之为界限温度。确定生长期所用的界限温度有0℃、5℃、10℃和15℃等。

温度稳定地大于某一界限温度的持续日期称为某类作物的可行生长季。温度稳定地大于某一界限温度的持续日期称为某类作物的可行生长季。大多数的粮食和果类作物完成其生育期都必须有足够长的时间，可能生长季的长短对这些作物来说具有重要意义。在高纬度和高海拔地区，可能生长季是作物生长的限制因子。作物生长期是指某一作物在一年内完成正常生长发育的时期。一年生作物指播种到成熟的天数，多年生作物指春季开始萌发到冬季进入休眠止的时间长度。

2．热量累积程度 作物除了对温度有一定范围和持续时期的要求外，还要求一定的温度累积总数，累积温度的总和称积温。活动积温，为全部活动温度总和积温包括有效积温，为活动温度与生物学最低温度差的总和

某地区积温的多少表明了作物完成其生育过程的可能性与好坏，温度条件或积温数量的地区性差异强烈地影响着没地区的作物布局与种植制度。某地区积温的多少表明了作物完成其生育过程的可能性与好坏，温度条件或积温数量的地区性差异强烈地影响着没地区的作物布局与种植制度。下表表示了不同积温条件下，适宜生长和分布的作物类型。表积温与宜种作物

由于不同种植制度，不同熟制的热量要求不同，因而在不同的热量资源条件下就存在不同的种植制度。由于不同种植制度，不同熟制的热量要求不同，因而在不同的热量资源条件下就存在不同的种植制度。表不同类型作物及各种复种方式对 ≥10℃、≥0℃积温的要求（℃）

※喜凉作物（小麦、油菜等）系指≥0℃积温

表不同类型作物及各种复种方式对 ≥10℃、≥0℃积温的要求（℃） ※喜凉作物（小麦、油菜等）系指≥0℃积温

由于受冬、夏季风环流在每年的进退时间、强度和影响的范围不尽相同，造成各地区生长期长短及积温值具有一定的年际变异性。例如山东省≥0℃积温多年平均值为4853℃·日，最大积温为5100℃·日，最小积温4200℃·日，相差900℃·日。由于受冬、夏季风环流在每年的进退时间、强度和影响的范围不尽相同，造成各地区生长期长短及积温值具有一定的年际变异性。例如山东省≥0℃积温多年平均值为4853℃·日，最大积温为5100℃·日，最小积温4200℃·日，相差900℃·日。这种年际间的变化，造成每年各地区的热量资源也不稳定，随之而来产生的冷害、高温热害，给各地区农业稳产、高产和农业持续发展带来影响。要合当地安排农业生产，不仅要考虑当地热量资源的平均值，还要分析其年际变化和保证率。

保证率的数学表达式为： m P（%）= *100% n 式中，P为热量保证率 m为热量得到满足的年数 n为总年数求算和选定适当的热量保证率，对于充分利用为地热量资源合理安排作物熟制，减少低温冷害具有十分重要的意义。通常种植一年生物作要求达到80%以上的保证率，而种植多年生果树则要求在90%以上.

3．温度日较差 一天中最高温度和最低温度的差值称温度日较差。作物光合作用只在白天进行，而呼吸作用则在昼夜进行。因此一定气温范围内，白天温度高，夜晚温度低会提高作物光合与呼吸的比例，即提高作物干物质积累率而提高产量。温度日较差大也可使糖分等有机物的累积增快，而使瓜果等含糖量高，高产优质，新疆哈密瓜与吐鲁番葡萄甜香闻名，与其温度日较差大是分不开的。

（二）中国热量资源与评价 中国的地理位置使我国气候具有强烈的季风性和大陆性，气候类型多样，形成独特的气候特点，较世界同纬度地区冬冷、夏热（西藏高原除外），年较差大。全国各地气温的地理分布及季节变化与太阳辐射差额值基本一致。热量分布总的趋势自南向北减少，但除东北北部、新疆北部和青藏高原大部只能种植喜凉作物外，≥10℃积温都在2000℃·日以上，可以种植各种喜温作物。

热量资源与农业利用的特点 （1）热量较丰富，但并不过热。≥10℃活动积温在2000—8000℃之间，其中适于多熟的暖温带和亚热带耕地占全国耕地面积的2/3，为种植业生产提供了优越的热量条件。（2）南北之间夏季最热日温差别小。从北向南纬度每减少1º，温度只降低0.2℃。例如北京和广州两地相距1500多公里，7月份温度北京为26℃，广州为28.31℃，只差2℃，说明我国从南到北绝大部分地区均可种植喜温作用。

热量资源与农业利用的特点 （3）冬季温度北部低，南部高，温差大。长城的南大部分农区冬季最冷的日均温度仍在-6℃以上，适于冬小麦种植。南部尽管总热量高，但冬季冷凉，仍可种植喜凉作物。（4）长城以南多数地区可以进行一年两熟，其中长江以南还可以一年三熟。雷州半岛、海南岛、台湾南部和云南南部≥10℃积温在8000—8500℃·日以上，可栽植橡胶等热带作物等。（5）东北、西北一些地方热量较少，生长季短，且有冷害，多为一年一熟.

三、农业水资源 水资源是指和人们生产生活密切相关，能够逐年更新、恢复、补给和利用的淡水部分，既包括河川径流，也包括湖泊、地下水等多种水体。由于降水是水资源的最主要为源，与农业生产关系极为密切。因此，本节讨论的农业水资源状况，主要以降水量为主。

（一）农田水量平衡及其影响 农业生物的一切生命活动只有在得到水分供应条件下才能正常进行。水资源不仅影响大范围的作物布局与复种，也影响到较小范围的作物结构与产量水平。一个地区对农田水分收支起支配作用的主要是降水量和蒸散量。

1．降水量 大气降水是农业水资源的主要来源。与农业生产关系极为密切。单位时间内的降水量称之为降水强度。通常以mm．α-1为单位，是表达降水特性的主要指标之一，关系到降水的有效性。通常暴雨和微量降水的水分有效性都较低。一个地区降水量与其地理分布、距离海洋远近、地形和地势等因素有关。

通常用降水量相对变率（降水量平均距平值/降水量平均值）来表示某地区降水资源的稳定性。降水量相对变率小，表示年际间降水量比较稳定，该地区农业生产相对稳定，反之，降水量相对变率大，旱害、涝害发生的可能性和强度都大，地区农业相对不稳定。通常用降水量相对变率（降水量平均距平值/降水量平均值）来表示某地区降水资源的稳定性。降水量相对变率小，表示年际间降水量比较稳定，该地区农业生产相对稳定，反之，降水量相对变率大，旱害、涝害发生的可能性和强度都大，地区农业相对不稳定。

2．蒸散量 在自然状态下，农田水量平衡中的水分支出项主要是作物株间蒸发和作物蒸腾，合称为蒸散，单位为m3·hm-2，一般情况下可代表作物田间耗水的多少，是衡量作物需水量的主要农业气候指标，又可分为：可能蒸散量（或潜在蒸散量）实际蒸散量

可能蒸散量 被定义为在开阔均匀的农田、地面全部覆盖与土壤水分充裕条件下，植物蒸腾与地面蒸发所消耗的水量。实际农田的水分供应往往不充分，作物蒸腾与地面蒸发所消耗水分常常会低于可能蒸散量，称为实际蒸散量。实际蒸散量与可能蒸散量之比，称为相对蒸散量。

影响作物蒸散量的因素主要有5个方面： 1.太阳辐射、气温、空气、湿度和风速等是影响作物耗水量最主要因素，不仅直接决定着蒸散速率，还通过影响作物长热而间接影响对水分的利用与消耗； 2.作物耗水受到土壤水分含量的影响，一般土壤水分含量大，供应充足，导水能力强，作物耗水量也越大； 3.作物耗水还与自身生物学特性有关，不同作物和品种的耗水量可以相差很大。一般生育期长，叶面积大，籽实蛋白质含量高，产量高，耗水量也大；

4.农业技术水平也直接影响作物耗水量，粗 放栽培会增加水分的无效消耗，覆盖和合理的耕作技术可提高水分的利用效率； 5.地形是影响作物耗水量的又一重要因素，丘陵或山区的阳坡往往比阴坡接受辐射量多，温度高，因而作物蒸腾与土壤蒸发也更强烈。耗水相对较多。综合上述多种因素，中国几种主要农作物全生育期需水量大体范围如下表。

主要农作物全生育期需水量的范围 m3/hm2

3．干燥度与干燥系数 干燥度和干燥系数是表达一地区气候干燥程度的常用参数，其数学表达式为： K=0.16 ∑t≥10 /P D=E/P K为干燥度，D为干燥系数，P为同期降水量，∑t≥10为同期大于10℃的积温，E为可能蒸腾蒸发量。K和D值越大，该地区的气候越干燥。 K< 0.49为很湿润，0.5-0.99为湿润， 1.0-1.5为半温润， 1.5-4为半干旱， >4为干旱。

科学地分析作物耗水的影响因素和一个地区的湿润或干燥程度，可以为农业节水和提高水分利用效率，科学合理地安排耕作制度提供科学依据，最大限度地发挥有限水资源的生产潜力。

（二）中国水资源与评价 中国年平均降水量为61889亿m3，地表水年平均资源量27115亿m3，地下水年平均资源量8288亿m3，重复计算量7279亿m3，年平均水资源总量为28124亿m3。

中国拥有水资源总量位居世界第6位，少于巴西（51900亿m3）、俄罗斯（47140亿m3）、加拿大（31220亿m3）、美国（29702亿m3）。中国拥有水资源总量位居世界第6位，少于巴西（51900亿m3）、俄罗斯（47140亿m3）、加拿大（31220亿m3）、美国（29702亿m3）。中国人口、耕地平均占有水资源量都相当低，人均占有水量只有2400m3，为世界人均占有量的1/4，居世界第109位，每公顷土地占有水量为26325m3，不到世界每公顷土地占有量的1/2. 相对来说，中国是水资源并不富裕的国家之一，在全世界贫水国家中，处于第13位。从长远看，中国水资源不足的状况还会加剧。因此，保护水资源，提高水资源的利用效率是一项具有重大战略意义的措施。

第二章 资源辨识与耕作制度