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1、种植业生态工程,4.1 种植业生态工程概述,种植业是大农业的重要组成部分，人工栽培各种农作物、林木、果树、药用和观赏植物进行光合作用，生产食物、饲料、工业原料以及其他产品。以栽培各种生物的种植业生态工程是生态工程的重要类型，是农业生态工程的基础。,根据生态系统的共生原理，系统工程理论，多种成分相互协调和促进的功能原则以及社会经济条件设计出的人工生态系统以获取最佳经济、社会、生态效益为目标。其技术体系既包括传统的间、套作等精耕细作技术，又包含现代高新技术的综合与配套应用.,4.1.2 典型类型和模式 种植业生态工程具有多种类型，按不同标准可划分如下： (1)尺度：从小面积田间种植业生态工程到区域
2、性作物布局，农林复合系统规划。 (2)气候：南方水田种植业生态工程、北方旱地种植业生态工程。 (3)结构：双层结构种植业生态工程、多层结构种植业生态工程、时间结构种植业生态工程。,(4)生物组成：作物-作物生态工程；作物-林木生态工程；作物-果树生态工程；果树-作物-微生物生态工程；药用植物生态工程；观赏植物生态工程等。 (5)景观：平地种植业生态工程、坡地种植业生态工程。,4.1.3 目标 (1)恢复已被人类活动严重干扰或破坏的作物或农林生态系统。 (2)建立经济、社会、生态效益最佳的种植业生态系统。 (3)有效地投入以便获得稳定和持久的输出。,4.2 种植业生态工程设计的原则 4.2.1
3、系统论方法 作物或农林生态系统是复杂的土地利用系统，由于追求目标和各地生产条件的差异，存在众多种植业生态工程类型和模式。必须应用系统论方法理顺各种关系，在规划设计时，不仅对单个问题进行考虑，更重要的是站在系统论角度，对整个系统进行全面的统筹规划。,4.2.2 时空结构 时空结构包括时间结构、水平结构和垂直结构。 层次结构包括地上株、枝、叶伸展和地下根系分布; 时间结构是指各种生物生育期和气候节律的匹配。应用生态位原理，设计出高效的层次结构和时间序列，如间作的空间结构，套作、轮作的时间结构，最大限度地提高土地利用率和光能利用率。,4.2.3 消除竞争、增加互补 减少作物、林木、果树、微生物之间的
4、竞争，利用它们的共生性，避开它们的相克性。 互补包含时间、空间和资源利用方面的互补，通过分化生态位、减少竞争。,边缘效应是设计种植业生态工程时需考虑的方面。高、矮秆作物相间种植，行数比较适宜，如玉米与大豆、玉米与花生、玉米与甘薯、高粱与谷子等，常采用2-62-l0的行比。这样，矮秆作物生长的空间，变成高秆作物通风透光的“走廊”。在设计复合群体中，利用不同生物对生境要求的差异，有助于人工群落的稳定和生产力的提高，例如在橡胶树下间作茶树，橡胶树喜光，茶树相对耐阴，两者利用了不同的生境条件，而茶树的管理又促进了橡胶树的生长；麦、棉套作，由于在小麦上大量繁殖瓢虫，可减轻棉蚜的危害；高粱与棉花间作，可减
5、轻棉铃虫的为害。,4.2.4 异性与共性 设计一般分两个层次，即总体规划和具体田问地块的调查设计。尽管不同种植业生态工程各异，但它们的共性是充分利用空间和时间，提高光能利用率和土地利用率。因此在种植业生态工程设计中，既有基本规律可循，又要结合当地的实际情况和传统技术，采取相应的规划、设计方案，产生最佳经济、社会和生态效益，这样才有助于综合生产力的提高。,4.2.5 资源优化 农田生态系统是转化资源的过程。现存的各种农田生态系统不尽完善，在种植业生态工程设计时，涉及到资源配置与优化问题。资源包括自然资源和社会资源。自然资源主要系指气候和土壤，社会资源主要系指资金、劳力、社会需求。针对当地资源特点
6、，选择能发挥资源优势和社会经济条件的作物或林果品种或食用菌，设计出结构和功能最优化的种植业生态工程。,4.2.6 经济、社会、生态效益 在三大效益中，经济效益起主导作用。经营者注重经济效益，国家注重社会效益。生态效益有利于农业的持续发展。,4.3 设计方法与评价 4.3.1 设计过程 种植业生态工程设计时，需重视系统的自我调节和人为的多方面干预，利用自然界存在的生态系统、群落、种群及有机体，通过系统的结构、信息输入输出，优化并重建生态经济系统，其价值目标更重视经济的可行性。,基于种植业生态工程设计原则，种植业生态工程设计以第一生产力为主要内容。首先确定设计目标，通过系统诊断与规划，依据当地自然
7、资源条件，从宏观角度确定区域农业开发与资源、环境保护相协调的发展方向，从微观角度进行环境辩识。其次是选择克服障碍因子，设计最佳工程方案。第三是选择适宜的高效高产技术，通过系统组装，建立模型化生态系统，进行生态工程实施与运行。在设计过程中增加模型化和定量化程度。,4.3.2 评价 种植业生态工程设计内容多样，如何评价种植业生态工程设计的合理性与可行性，为建立最优结构模式和选择最优经济管理措施提供依据，就是要看复合群落的经济、社会和生态效益，考虑作物与作物或林果、作物与环境以及作物与生产条件间的内在联系和数量关系，遵循设计原则，通过评价逐步调整设计方案，使之成为可实施方案。,4.3.2.1 农作物
8、系统的评价 作物布局的评价，一个地区的合理作物布局，要根据当地的自然资源和社会经济条件，制订作物布局或熟制布局的最优方案，以达到高产、优质、低耗及综合效益高的目的。综合评价的方法有：调查研究法、试验研究法、比较分析法、边际分析法、回归分析法、综合评分法及线性规划法。,4.4 种植业生态工程的组成和内容 4.4.1 农作物系统 对传统的作物间作套种等进行改进，使之成为种植业生态工程的组成部分，需遵循下列目标： 高产、优质、高效； 各种作物在时空上合理搭配，系统地把前后茬或上下层作物按间、套、复种和轮作等形式进行组装； 应用新技术，保证设计模式的实施。,作物布局的内容体现在： (1)作物品种布局。
9、指不同作物品种同季的平面布局和不同品种上下季的搭配。 (2)作物种类布局。资源和环境多样化，如地形复杂、土壤多样的山区丘陵，作物种类布局复杂；平原地带资源分布均匀，作物种类布局相对简单。根据各地的资源环境状况和生产条件，选取适宜的作物种类布局。 (3)采取相适应的栽培技术。,4.4.2 农林复合系统 农林复合系统或农林业(agroforestry)是一种在全世界广泛应用的持续有效的土地使用管理体系，是指在一片土地上，根据当地经济条件和经营水平，进行农林间作。农林系统注重农产品收获和林木提供的小气候环境；农果系统强调农作物和果树产品的收获，注重系统的经济效益。,李文华先生(1994)给出了具体的
10、定义： 农林复合系统是指在同一土地管理单元上，人为地把多年生木本植物(如乔木、灌木、棕桐、竹类等)与栽培作物(如农作物、药用植物、经济植物以及真菌等)和(或)动物，在时空上进行管理的土地利用和技术系统的综合。,4.4.2.1 农林复合系统的演变 刀耕火种是最古老最原始的农林系统之一，其特征是交替使用，用烧垦的方回清理土地，进行栽培与休闲，土壤不按正常观念耕作，一般粗放经营土地。农业的生存依赖于自然生态系统在生态演替过程中积累起来的养分，这种农林系统具有一定的游移性，表现为耕地的替换和住宅相应的迁移。,现代农林复合系统-种植业生态工程。 农林复合系统发展迅速，组合项目不断增加，从小规模的农林结合
11、的土地利用，逐渐发展形成规模较大的区域性气候、地形、土壤、水体、生物资源的综合利用。设计多年生木本植物(用材林、经济林、防护林等)与农作物(粮食、油料、蔬菜和其他经济作物)的各种间作模式，使之成为物质循环利用、多级生产、稳定高效的人工复合生态系统。,4.4.2.2 农林复合系统的特征 类型层次多样性：农林间作是农作物与林木或果树按照一定的排列方式形成的长期共生的复合生态系统。按农作物种类、林木或果树种类、排列方式及经营目的可以划分出多种组合类型。 技术性：农林复合系统的经济、社会和生态效益的产生，需完善的技术体系作保障。系统越复杂，要求的技术越高。同时为了取得较多的品种和较高的产量，在投入上也有较高要求。,结构复杂性:农林复合系统是通过物质流、能量流和经济流及其联系，构成复杂的结构和功能的人工生态系统。把系统的各种成分从空间和时间上结合起来，使系统的结构向多组分、多层次、多时序发展。利用不同生物问共生互补和资源优化提高系统的稳定性和持续性,4.4.2.3 农林复合系统的分类,4.5 种植业生态工程的类型和模式 农杉间作生态工程 农桐间作生态工程 枣粮间作生态工程 农杨间作生态工程 农条间作生态工程 胶园生态工程,
