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1、农业与自然生态环境农业与自然生态环境 本章内容提要本章内容提要 第一节 农业生产与自然环境 第二节 全球气候变化与农业 第三节 农业环境与农业生态环境保护 本章重点本章重点 环境;农业环境;农业生产的基本条件 ;农业的地域分异规律;中国农业环境的现 状及其存在的问题;农业生态环境的保护措 施;全球气候变化与农业的相互影响关系 本章难点本章难点 自然环境与农业地域分异规律;中国农 业环境的现状及其存在的问题 第一节 农业生产与自然环境 农业的自然环境包括生物环境与非生物环境。 生物环境是指农业生物周围的植被、杂草、昆 虫病害等因素,它们是农业生产的重要调节因素和 制约因素。(提供自然物质能源)
2、非生物环境是指光、温、水、气、土等条件, 是农业生产必不可少的条件。(提供经济、技术方 面的物质能源) 一、农业生产的基本条件一、农业生产的基本条件 农业生产的主要部门是种植业,种植业的对象是作物生 产。农业生产必须为作物的生长发育创造良好的生活条件。 作物生存的环境包括自然环境和栽培环境。 生态因子:在环境中与生物体的生存、分布、生长发育及形 态结构、生理功能等有密切关系的因子。 生活因子:作物生命活动不可缺少的生态因子,包括光、温 、水、养分和空气等。 这些生活因子是农业生产的基本条件。 (一)光(一)光 1、光对作物生长发育的影响 光主要通过光照强度(光强)、光照时间(光长)、光 谱成分
3、(光质)三方面影响作物的生长发育。 (1)光强对作物生长发育的影响 光强主要通过对光合作用的影响来影响作物的生长发育 。 光补偿点:表观光合速率(净光合速度)等于0时的光 照强度。 光饱和点:净光合速率达最大值时的光照强度。 根据对光照强度的要求不同,作物可分为: 喜光作物:光饱和点高(28万Lux),光补偿点高( 0.050.1万 Lux )。(水稻、玉米) 喜阴作物:光饱和点低(0.51.0Lux ),光补偿点低 ( 2mm 粗砂 2-0.2mm 细砂 0.2-0.02mm 粉砂 0.02-0.002mm 粘粒 0.002mm 土壤质地:各级土粒在土壤重量中所占的百分数(各粒级土粒 配合的
4、比例)。一般分成三大类: 砂土类:含砂85以上,粘粒15以下。大孔隙多,保水 保肥性差,土温变化大。 壤土类:含砂40-85,粘粒15-60。孔隙适中,通透 性好。 粘土类:含砂40以下,粘粒60以上。粘重闭结,保肥 蓄水性好。土温变化小。 土壤结构:土壤颗粒不是以单粒状态存在,而是以大小不等形 状不同的团聚体形式存在,这种团聚体就称为土壤结构。常 见的有: 团粒结构:在腐殖质作用下形成近似球形较疏松的多 孔小团。直径0.25-10mm。 块状结构:土粒粘连成较坚实的土块,直径在10mm以上。 片状结构:(稻田及犁底层)土粒粘连成坚实紧密的 薄片,成层排列) 3 3、土壤的酸碱度、土壤的酸碱度
5、 土壤的酸碱度:指土壤溶液的酸碱度,用pH表示。一般 在49之间。我国的土壤酸碱性分成五级: 强酸性 酸性 中性 碱性 强碱性 8.5 一般pH在6-7下,养分有效性最高,对作物生长最有利。 过酸土壤易引起磷、钾、钙、镁的缺乏。多雨地区还会缺乏硼、 锌、钼。比较耐酸的作物有:荞麦、甘薯、烟草、花生; 碱性土壤易发生铁、硼、铜、锰、锌的缺乏。比较耐轻度盐碱的 作物有:甜菜、大麦、棉花、向日葵、紫花苜蓿。 4 4、土壤有机质、土壤有机质 土壤有机质是土壤固相的重要组成成分,一般含量较低, 但作用很大,是土壤肥力高低的重要指标。 华北0.5-1.5%;西北1;南方水田1.5-3.5;东北黑 土8-1
6、0。 耕地土壤有机质来源:作物残留物、根茬、有机肥、还田秸秆 、绿肥、土壤微生物(占土壤有机质1-2) 增加有机质途径: 大力发展畜牧业 种植绿肥 秸秆还田 利用农产品加工废液、废渣 合理轮作,用地养地结合 (六)基本要素的相互关系(六)基本要素的相互关系 基本生活因素的同等重要性和不可替代性 限制因素及其相对限制作用 基本生活因素的综合作用 二、自然环境与农业的地域分异规律二、自然环境与农业的地域分异规律 中国最大的农业地域差异是东西部的地域差异。形成差 异的根本原因是自然地理环境的巨大差别,其中最突出的是 水分条件的差异。综合中国自然条件的地带性与非地带性因 子的地域差异,全国可划分为三大
7、自然区域: 东部季风区:约占国土面积的45,农业区; 西北内陆干旱区:约占国土面积的30,牧业区; 青藏高寒区:约占国土面积的25,牧业区。 东部农业区和西部牧业区,南北之间的农业特征均存在 差异,尤以东部农业区更为明显。 东部农业区南北之间的界线主要是秦岭淮河线;东部农业 区南北之间的农业地域差异,主要受纬度地带性因子水、热 资源分布的影响,最大差别是耕地类型不同。 西部牧业区则以昆仑山阿尔金山祁连山为南北界线。 耕地类型:秦岭淮河线以南的广大丰水地区,水田为基本 耕地类型,约占全国水田总面积的93;秦岭淮河线以北 地区,旱地为基本耕地类型,约占全国旱地总面积的85。 土地利用方式:南方地区
8、农林牧用地比较均衡,而北方地区 林牧用地偏少。 适生作物和熟制:南方地区属亚热带、热带气候。其中,亚 热带地区以水稻、小麦为主,可一年两熟到一年三熟,适种 茶叶、毛竹、柑橘、油菜、龙眼、荔枝等;热带地区种植喜 温作物,可一年三熟,适种咖啡、可可、橡胶、椰子等。北 方地区属温带气候。其中,寒温带只适种早熟的耐寒喜凉作 物,一年一熟;中温带以春麦为主,一年一熟;暖温带以冬 麦为主,两年三熟。 北方的土地利用,以天然草地放牧业和灌溉的绿洲农业 为主要利用方式,农林牧用地比例为10.310,林地比重 很小;南方地区的土地利用,以广大天然草地放牧业为主要 方式,农林牧用地比例为17.569,耕地严重不足
9、,牲畜 、农作物、林木都具高寒区的特点。 三、自然资源三、自然资源 资源泛指人类从事社会活动所需的全部物质和能量基础。农 业活动所依赖的自然条件和社会条件构成了农业资源。如土 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。如劳动力、资金、化肥、农药和农机 具等是农业生产所依赖的社会资源。 自然资源是人类赖以生存的环境条件和社会经济发展的自然 基础,是指在一定的经济技术条件下,自然界中对人类有用 的一切物质和能量。按照能被人类利用时间长短,一般将自 然资源分为有限资源和无限资源,农业自然资源是有限的。 (一)(一)土地资源土地资源 地球只有一个,土地资源有限对人类当前
10、和可预见的将来有 用的土地称为土地资源。我国国土总面积960万km2,仅次于 俄罗斯和加拿大,居第三位。人均占有面积只有世界人均数的 29%,人均耕地、草地、林地分别是世界人均占有量的3%、 42%和26%。 (二)土壤资源(二)土壤资源 土壤是指陆地上能够生长植物的疏松表层。它具有供 应和调节水分、养分、空气、热能等植物生活因素的能力 ,俗称土壤肥力。自然土壤经人类垦殖而形成了高度熟化 的农业土壤。土壤资源是指具有农、林、牧业生产性能的 土壤类别的总构,它是人类生活和生产最基本、最重要的 自然资源之一。日前,我国还有占现有耕地1/3的低产土 壤,土壤肥力低,保水保肥能力差。水土流失严重,土壤
11、 改良的任务艰巨。 (三)气候资源(三)气候资源 气候是重要的自然环境因素,又是一种自然资源。农业 生产对由光、热、水等构成的气候资源有着特殊依赖性。它 不仅决定着农业生产类型利构成,而且对农产品的产量和品 质有重要作用。 我国的热量资源丰富、但地域差异大,季节变化悬殊; 东部季风区的热量资源随着纬度增高而减少。 (四)水资源(四)水资源 广义讲,地球水圈各个环节不同形态的水均可称为水资源 。狭义的水资源是指大陆上由大气降水补给的各种地表淡水(河 川、湖泊)和地下淡水的动态水量,水资源也是有限的自然资源 ,它在水分循环中能不断地被复原。 我国的水资源平均年总量为27000亿m3,居世界第五位
12、。人均水量仅有2500m3 ,相当于世界人均水量1/3。中国 是人均水量最少的国家之一。 (五)生物资源(五)生物资源 生物资源包括森林、灌丛及草场等所构成的植被和野生动 物资源。出于我国独特的自然条件及其演化历史,生物资源异 常丰富。就维管植物而言,全国就有353科,3184属, 27150种,分别占世界科、属、种的56.9、24.5、 11.4。按种的数目,仅次于世界植物区系最丰富的马来西亚 和巴西,居世界第三位。 第二节 全球气候变化与农业 一、全球气候变化及其影响一、全球气候变化及其影响 自从工业革命以来,大气中二氧化碳(CO2)的浓度已增 加了约28。工农业的发展,也使大气中甲烷(C
13、H4)和氧 化亚氮(N2O)的浓度增加。它们产生的效应约占温室效应 的24,氟氯烃(CFC)约占14,而且CFC正在损耗大 气臭氧层。人类正以每年数百万公顷的速度毁掉森林,同时 ,由于臭氧层变薄,局部地区上空的臭氧层出现空洞,这将 使大量的紫外线长驱直入,威胁动植物的生存,使更多的海 洋浮游生物死亡。 一方面人类活动加大了二氧化碳的释放量,另一方面人 类通过破坏地球上两个主要的二氧化碳吸收系统,而减少了 二氧化碳吸收量。 1990年,由世界气象组织和联合国环境规划署召集的世 界气候学家会议得出结论认为:地球表面平均温度到2050年 可能上升1,到2100年可能上升3。 英国气象局(UKMO)模
14、型、美国纽约戈达德空间研究 所(GISS)模型和美国普林斯顿地球物理流体力学实验室( GFDL)模型。这些模型把人地系统分成四个子系统:即大气 成分、气候和海平面、人类活动和生态系统,重点考察它们之 间的相互作用。所得到的研究结果表明,如果全球大气中二氧 化碳浓度增加1倍,则全球平均气温将升高45.2,降水量 将增加815。 马纳贝和威热拉德在1980年运用一种全球气候模型来检验2倍和4倍 于工业革命前的二氧化碳水平可能造成的气候影响,研究结果指出:在 北纬大约37至50地区,大气表层的气温将上升3;在北纬大约12 至37地区的降水量增加,而在北纬大约37至50地区的降水量将减少 ;所有纬度上
15、的蒸发量略有增加;在北纬37以南,土壤湿度将有微 小变化,但在北纬大约37至47地区,土壤湿度将显著降低。 由此,我们可以推测,美国、加拿大、欧洲和原苏联的大多数产粮区 可能变得更加干燥并减产,而南亚、东亚、东南亚、北非、中非以及中东 地区的沿海和低海拔平原地区,则由于海平面上升和暴风雨频繁发生,将 会增加洪水灾害。另外,由于气温升高引起的蒸发量增加可能会加剧某些 地区的干旱;再者,大气二氧化碳浓度的增加,会导致土壤的酸化和退化 ,也可使不同植物种的光合作用效率、生长效率、水的需求量等发生不同 程度的变化。 二、全球气候变化对农业的影响二、全球气候变化对农业的影响 (一)二氧化碳浓度的直接影响
16、 随着全球变化过程中二氧化碳浓度的增加,作物的生长 发育加快,同时能抑制作物的呼吸作用,提高植物水分利用 率,导致产量增加。二氧化碳的直接影响在大多数情况下是 一种正效应。不过,二氧化碳浓度的增加对于不同作物种类 、不同地区和不同种植水平来说,其效果亦不甚相同。一般 而言,C3植物对二氧化碳浓度的增加较C4植物更为敏感; 热带和温带作物对二氧化碳浓度增加较之寒带作物获益更多 ;发达区域的种植方式较之欠发达地区的种植方式更能发挥 二氧化碳浓度增加的优势。 (二)温度增加的影响 温度对种植业的影响首先表现在能扩大作物的种植范围 ,提高全球的土地承载力水平。当气温升高时,赤道生物就 把它们的分布范围扩展到以前温带物种生存的地区,而温带 物种也同样扩展到从前北方物种生长的地区。总体看来,全 球温度升高对种植业的直接影响是正效应,然而,与CO2