一. 概念

问题的提出

粮食问题是影响人类生存发展的基本问题之一,随着人 口的增加和人们生活水平的提高 , 以及气候变化和土壤侵蚀 等环境的问题的出现 , 粮食生产能力及地区人口承载力等问 题更日益引起人们的重视。弄清一个地区目前及今后的作 物生产潜力 , 对评价该地区粮食的生产能力和人口承载能力 , 进而指导粮食生产具有重要的意义。由于作物生产潜力的 研究是一个涉及到地理学、农学、气象学和土壤学等多学 科领域的问题 , 所以 , 长期以来一直受到相关学科学者的广 泛关注。

作物生产潜力是指作物现有优良品种在其生长期内 , 在 一外界环境条件作用下可能获得的单位面积最高产量。研 究作物生产潜力 , 可以准确地评价农业资源系统的基本特征 , 揭示影响作物产量的限制因素 , 对于合理开发与利用一个地 区的农业资源 , 提高农田生产力 , 具有指导意义。

二.

作物生产潜力研究进展_李三爱

作物生产潜力研究进展 Ξ

李三爱 1,2, 居 　 辉 2, 池宝亮 3

(11山西农业大学资源环境学院 , 山西太谷 　 030801;21中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 ; 31山西省农业科学院旱地农业研究中心 )

摘要 :综述了国内外作物生产潜力从光合潜力到光温潜力、 再到气候潜力和土地潜力的发展历史 , 对作物生产 潜力的研究现状进行了评述 , 介绍了当前研究中常用的几种方法 , 探讨了研究中存在的问题及今后的发展方 向 , 认为作物动态生长模型与地理信息系统的结合将成为研究作物生产潜力的发展方向。

关键词 :作物生产潜力 ; 研究历史 ; 发展方向

1　 国外作物生产潜力的研究历史

作物生产潜力的研究最早可追溯到德国化学家 Liebig [1]1840年提出的 “ 最小养分律” (Law of the M ini 2 mum ) , 他在研究干物质生产量与营养物质间供需关 系时 , 从光能利用与同化 C O 2的角度提出了作物生 产潜力模型 。在此基础上 , T yler 把 Liebig 最小养分 律发展到植物营养因子以外的其他环境因子 , 被称 为 Liebig 最小养分律 , 为后来的作物生产力的研究提 供了基本的思路和方法 。 [2] 1905年提出了 “限制因子定律” ,

到养分以外的因子 ,

, , 即使再 。 这一论点 , 即生 产力与众多制约因子的关系虽然相当复杂 , 但通过 分析最关键的限制因子并能使其得以改善则可使生 产力明显提高 。 M itherlich [3]进一步将其发展为 “ 收获 量定律” , 他假定环境条件处于理想状态时 , 作物达 到的最高产量为 A , 假如某种因子缺乏时 , 产量则相 应减少 , 且减少量与作物最高产量的减少量成比例 关系 。 虽然收获量定理未能确切的表达影响量以及 影响程度的大小 , 但却是农田作物生产潜力估算模 型的最早尝试 。

19世纪 20年代初 , 一些学者利用量子效率理论 研究光合作用过程 , 认为作物生产潜力的大小最终 取决于光照的多少及光能利用效率的高低 。 光合作 用机制以及光合作用与环境条件关系研究明确了太 阳辐射是绿色植物进行光合作用的能源 , 也就是从 辐射 、 反射 、 漏射 、 呼吸消耗等方式来计算作物光合 生产潜力 。 这方面日本的村田吉男 [4], 美国 Loomisl 和 Williams [5]等从作物的光合效率及干物质生产潜 力的角度作了大量研究工作 , 利用量子效率概念进 行了生产潜力研究 , 提出生物生产量 (Y ) 与太阳总辐 射 (Q ) 之间的估算模式 ,

5%~6

, 而仅 , , 与实际产量

, 许多学者 把光温生产潜力作为理论上限 , 用温度影响函数对 光合生产潜力进行校正 , 研究光温生产潜力 , 其中 Wagenigen 模型 、 联合国粮农组织 (FAO ) 的农业生态 地区 (AEZ ) 法对光温生产潜力研究较为深入 , 其思路 和方法框架被世界不同区域采用 。 Wagenigen 模型考 虑不同作物的品种特性 、 生长期长度等 , 能够反映不 同作物的生产潜力 , 但模型的校正系数大部分只与 温度等气候要素相关 。 AEZ 法比较全面地考虑了影 响作物生育的辐射 、 温度等气候因素 , 并根据种植作 物的特点考虑了生长期长度 , 不同生育阶段的水分 需求等 , 总体而言方法的思路较严谨 , 同时该方法的 基础资料较易取得 , 便于计算 , 其结果也能够较好地 反映地区作物生产潜力的多年平均状况 , 因此在研 究中得到较为广泛的应用 , 其缺陷在于以整个生育 期内的平均辐射 、 温度为基本变量 , 没有考虑这些因 子的季节分布特征对产量的影响 , 同时 , 参数的区域 适用性及校正等问题也降低了其估测的精确性 , 国 内曾有学者对该方法的一些参数提出了修正 [6]。 此后作物生产力研究逐步转向气候生产潜力 ,

Ξ收稿日期 :2004-05-12

　 基金项目 :“ 十五” 国家科技攻关项目 “ 北方旱区高效农牧结合发展模式与技术研究” (2001BA508B09) 　 作者简介 :李三爱 (1976-) , 山西忻州人 , 硕士研究生 , 研究方向 :作物生产潜力。

中 国 农 业 气 象 (Chinese Journal of Agrometeorology ) 　　 2005,26(2) :106-111

即把光照 、 温度 、 降水等因素综合考虑进去探讨作物 生产潜力 。 如 Hanks [7]等从作物生产与水分有效利 用的关系提出各种计算模型 , 归纳起来大致有两类 :一类是采用降水量与作物需水量比较 , 其结果为光 温水气候生产潜力 , 另一类是从农田实际蒸散量与 作物需水量比较反映水与产量关系的实际状况 , 分 析光温水生产潜力 。 由于水分因素与作物生产力关 系的复杂性 , 以及相关参数获得的难度与精确性等 问题 , 气候生产潜力的研究在总体思路上虽已成型 , 但研究成果的差异性比较以及可靠性程度存在问题 较多 。

随后作物生产潜力的研究得到进一步的补充和 完善 , 并在实践中得到应用 。 Higgins 和 K assam 等对 气候生产能力的有限性做了深入的研究 [8], 德米季 洛伊科提出了有效降水量的概念 , 并建立了水分效 应模型 。 切卡沙尼卡提出了 C O 2浓度对产量的订正 公式 [9], 樱谷哲夫从生理角度论述了蒸散与作物生 产力的关系 [10], 这些研究为生产潜力的深化和发展 做了铺垫和补充 。

2　 国内作物生产潜力的研究历史

国内生产潜力研究起步虽晚 , 。 任美锷 [11], 1950

文” , , 并以农 。 1963年 , 气象 学家竺可桢 [12]从气候角度对作物生产潜力进行了 初步研究 , 汤佩松从植物生理的角度探讨作物的生 产潜力 , 指出长江流域单季稻光能利用率达到 3%时 , 单产可达 21117t/hm 2。 70年代黄秉维 [13]在国内 最早提出了光合潜力的概念 , 他综合了国内外的研 究成果 , 全面考虑了作物群体对太阳能的利用 、 反 射 、 吸收 、 转化 、 消耗等多种因素后 , 并对 Loomis 和 Williams 所提出的光合潜力计算公式进行了修改 , 得 出了简化的光合潜力计算式 , 光合潜力的计算公式 为 :Pf =0192Q 式中 P f 为光合潜力值 (kg/hm 2) ,Q 为 太阳总辐射 (kcal/cm 2) , 并认为理想状态下的最大光 能利用率为 6113%。 这种估算植物生物学和生理学 方面的前提基础是假定温度降水等条件适宜 , 作物 对光能利用的上限速率合成光合产物 , 是一种简单 实用的粗略估算一地物质生产潜力的方法 , 但该方 法忽略了作物之间的区别 , 具体应用时估算结果有 一定的偏差 。

陈明容 [17]首次把温度效应系数引入到生产潜 力的估算中 , 随后梁荣欣 、 侯光良 、 龙斯玉 、 牛文元等 又将光温生产潜力的概念延伸和发展 , 不仅考虑到 了光温对作物生长发育的作用关系 , 还考虑了作物 叶面积动态对作物产量的影响 。之后 , 于沪宁等分 别对温度效应系数进行了深入研究 , 并推导出了作 物的光温生产潜力计算式 , 并且于沪宁 、 赵丰收 、 李 世奎等在总结前人研究光合生产潜力的基础上将光 合反应划分为能源和原料的输送 、 能量转化 、 生物化 学等三个阶段 , 并分别分析不同阶段的光合效率和 限制因子 , 以区别不同作物的发育阶段 [14-15]。孙惠 南 [16]以黄秉维的光合潜力模式作为计算光合潜力 的依据 , 并采用 “ 衰减法” , 用温度和水分对光合生产 潜力进行了订正 。 李世奎进一步在喜温和喜凉两大 类中分别给出各主要农作物具体的温度订正函数 , 对光合生产潜力进行了订正估算并算出光温生产潜 力 。

供了一种解决的方案 , 至此 , 光温生产潜 比较笼统 ,

,

[17]、 侯光 ]

产潜力进行订正 , 估算出光热水生产潜力 。田国 良 [19]、 于沪宁 [20]、 赵名茶 [21]、 李世奎 [22]等诸多学者 , 从不同的角度研究了气候生产潜力 , 并对我国气候 生产潜力的空间分布进行了较多的探讨 。

3　 作物生产潜力的研究进展

311　 国外作物生产潜力的研究进展

目前欧美等国已经开始普遍采用数值方法探讨 生产力分布状况 , 从 1970年荷兰科学家 DeWit 研制 出第一个作物计算机模拟模型 E L -CROS 以来 , 国 外 、 国内相继开发出数十个作物生长模拟模型 , 其中 尤以 CERES 、 G OSSY M 等模型最为著名 。 作物生长模 拟模型反映的是作物生长和发育的基本生理生态机 理和过程 , 被称为机理模型或过程模型 , 与传统的反 映因果关系的统计回归模型有显著差别 , 它具有系 统性 、 动态性 、 机制性与预测性 , 更重要的是它具有 通用性 , 适用于任何地点 、 时间和品种 , 不受地区 、 时 间 、 品种与栽培技术差异的限制 。 因而 , 在资源生产 潜力评价中应用广泛 。 90年代以来 , 随着电子信息 技术的迅速发展 , 计算机模型与高新技术的结合成 为研究农田作物生产潜力新的发展趋势 。 由于模型 复杂而且机理性强 , 包含的参数多 , 因此模型参数的 获取及其可靠性影响到模型的应用 。

一般 而 言 , 作 物 模 拟 模 型 是 基 于 单 点 的 系 ? 7 0 1

?

第 2期 李三爱等 :作物生产潜力研究进展 　　　

统 [23], 大部分输入数据也是针对具体地点的 , 因此 在空间外推上很不理想 [24]。在将假设环境均匀的 小区水平的作物动力模型应用于更大空间尺度和更 高级系统水平时 , 面临的最大问题是升尺度连接 (scaling -up ) 。 需要解决环境信息的时空变异 , 响应 变量的空间归并 , 以及由于空间平均 、 时间变异和现 有模型未考虑的新特性和新过程时所产生的偏差问 题 。 GIS 可以将时间作为第四维空间进行考虑 , 把基 于机理过程的作物生长模型 (即随时间而发生的变 化 ) 结合进来 , 将有利于对作物生长过程中的时间和 空间变量进行分析 。 将 GIS 与作物模型结合的方法 研究作物生产潜力 , 一些应用研究人员在这方面开 展了深入研究 [25], 是目前估算作物生产潜力较为理 想的方法 。

312　 国内作物生产潜力的研究进展

31211　 以公式概算等为主要研究方法的作物生产潜 力研究

我国作物生产潜力研究比较广泛 , 为了寻求我 国北方旱区农业实际的降水生产潜力值 , 王立祥等 在前人工作的基础上 , 实施田区定位研究 、

, , , 公式概算 法中以 (AEZ ) 应用较多 , 王立 祥 [26]FAO 农业生态区域法计算作物 光温生产潜力 , 并根据作物主要发育阶段需水和降 水季节分配的吻合程度 , 确定各阶段作物需水满足 率 , 计算自然降水生产潜力理论值 。陈阜等 [27]运用 田间定位试验 、 高产田块调查及理论公式测算等多 角度方法 , 对半干旱偏旱区农田水分生产潜力进行 了研究 , 得到春小麦产量与降水 、 风速 、 温度 、 日照等 8个气象因子间的回归模型 , 并计算了不同年型不同 作物的生产潜力 。 冷石林 [28]在北方旱农地区通过 4年的大田试验和统计分析 , 明确了开发北方旱农地 区降水生产潜力的限制因素 , 提出了以提高农田水 分利用率和水分利用效率为中心的降水生产潜力开 发途径关键技术体系 。 这些研究成果为因地制宜实 行科学的综合技术 , 充分发挥当地的资源潜力 , 提供 了可靠的理论依据 。

近年来 , 作物生产潜力模型不仅局限于气候潜 力的研究 , 而且也扩展到其他的相关领域 。申元 村 [29]、 周锁铨等 [30]在气候生产潜力的基础上用土壤 有效系数 f (s ) 订正气候生产潜力 ; 尚新明 [31]应用 M i 2 ami 模型系统分析了定西地区气候资源生产潜力和 气候资源生产潜力的利用率 , 在此基础上研究该地 区的土地资源人口承载力状况 ; 谢俊奇 [32]运用 AEZ 方法研究了中国土地资源及其生产潜力 , 并计算了 全国及各地土地的人口承载力 。 目前总体上已经形 成由光合潜力 、 光温潜力 、 光温水潜力到土地生产潜 力的经验 -机理模型和成熟的计算流程 , 并被广泛 地应用到不同尺度的土地生产潜力评价中 , 这些研 究结果对认识农田生产潜力和指导生产实践起了重 要作用 。

估算区域内农田作物生产潜力 , 明确作物生产 力的开发前景及其影响作物生产潜力的限制性因 子 , 具有重要的理论意义 , 公式概算法通常多考虑 光 、 温 、 水等环境因素 , 较少的涉及作物生长发育机 理 , 计算过程多以作物生长发育阶段或旬为时间步 长 , 不可避免会忽略极端气象因子如光 、 温 、 水分胁 迫等对作物生产潜力的影响 ,

; , 不具有普遍的适用性 ; 典型

作物潜力值 , 与实际的大田潜力仍存在较大的差异 。 如何提高理论估算的准确性与可靠性 , 有待于深入 研究 。

31212　 作物生长模型 、 地理信息系统在作物生产潜 力研究中的应用

“ 公式概算 — 田区定位试验 — 高产纪录值调查 相结合” 研究农田水分生产潜力的方法 , 成为国家旱 地农业增产技术研究攻关项目中水分生产潜力专题 研究的技术路线 , 虽然取得了一定成效 , 但由于普适 性不强 , 费时费力 , 而且各自的研究角度不同 , 通常 三者所获得的潜力值差异较大 , 在实践中进一步推 广应用带来了困难 。

鉴于传统研究方法中存在的不足 , 我国开始吸 收荷兰和美国的作物生长模型来研究作物生产潜 力 , 主要模拟光 、 温 、 降水对作物生长的影响 , 并对有 关气候和作物参数做了一定的修正 。 我国的作物模 拟研究起步较晚 , 但发展也比较快 。高亮之等 [33] 1985年在美国建立了 A LFAM OD 模型 , 它主要是用来 模拟气候和土壤对苜蓿生长的影响 , 标志着我国真 正的作物模拟研究的开始 。 90年代以后 , 金之庆等 采用 CERES 与 G C MS 耦合方法 , 评价了全球气候变 暖对中国粮食生产的影响 。高亮之 、 金之庆等 [34]将 水稻生理生态的计算机模拟技术与水稻栽培的优化

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1

? 中 国 农 业 气 象 第 26卷

原理相结合 , 首次研制成水稻栽培计算机模拟优化 决策系统 (RCS ODS ) , 该系统不仅具有较强的解释 性 , 而且将水稻模拟与环境资源研究相联系 , 在长江 流域 地 区 试 用 已 经 取 得 了 较 好 的 效 果 。高 亮 之 等 [35]在 1992-2000年间又研制成小麦栽培模拟优 化决策系统 (WCS ODS ) 。这两个系统都有较强的预 测功能 , 问世以后很快受到农业生产部门的广泛欢 迎 [36], 推进了作物模拟技术在作物生产实践中的应 用 。 随着国外生产力数值模型的发展 , 国内学者也 尝试利用生产力数值模型模拟计算作物生产潜力 , 刘建栋等 [37]在总结了前人统计模式的基础上 , 借鉴 了国内外地理学 、 农学 、 气象学 、 生物学等领域的最 新研究成果 [38-39], 建立了一个光合生产潜力数值模 拟模型 。 并且利用中国小麦生态实验资料建立了黄 淮海地区冬小麦发育阶段模式和光合作用 、 呼吸作 用等模式 [40]。 随着研究手段的不断提高 , 我国模型 研究不断地得到完善和发展 , 但模型毕竟是对复杂 的农田系统的简化 , 还需在生产实际中进一步得到 检验和发展 。

定的进展 ,

多 , 且以 CERES 43],

在地区作物 A 、 CERES 和 EPIC 等物 , 李军 [44]引进作物生长模型 A L 2 M ANAC 模拟黄土高原地区作物产量潜力 , 验证了该 模型的在黄土高原地区有较好的适用性 , 应用从美 国引进的作物生长模 CERES [45-46]对黄土高原地区 的作物生长进行模拟 , 王宗明等 [47]应用 EPIC 模型进 行黄土塬区冬小麦和春玉米生产潜力模拟研究 。研 究表明应用作物生长模型模拟研究作物生产潜力具 有较好的适用性 , 通过模拟不仅可以准确的获得各 种年型的作物产量潜力值 , 较通常的公式概算省时 省力 , 而且可以减少作物生产潜力研究中的田间试 验年限 。 存在的主要问题是逐日气象资料的获取较 为困难 , 干旱年份的潜力值的模拟值与实测值的相 对误差较大 [48], 需要对作物 、 土壤等参数的修正方 法加以改进 。

目前生产力模拟模型研究的发展 , 除了通过多 点研究和检验及进一步完善模型之外 , 主要尝试将 模型方法与地理信息系统相结合 。 作物生长模拟技 术用来描述某一位置上特定生长环境下的生长状 态 , GIS 用于描述农田空间上的差异性 , 可提供田间 任一小区 、 不同生长时期的时空数据 , 同时 , GIS 具有 强大的对空间数据进行储存 、 处理 、 分析和可视化的 功能 。 作物动态生长模型与地理信息系统相结合 , 在决策者的参与下 , 可定量研究各种土地利用方案 下的作物生产力 , 制定出切实可行的决策方案 , 提供 科学的管理方法 , 成为研究农田作物生产潜力新的 发展趋势 。

党安荣 [49]等首先探讨了基于 GIS 的土地生产潜 力研究方法 。在地理信息系统 (GIS ) 及全国农业空 间数据库和属性数据库的支持下 , 在前人农业生产 潜力研究的基础上进行了全国土地生产潜力的研 究 。 李忠武 [50]等以黄土丘陵沟壑区典型小流域晋 西狼窝沟为例在地理信息系统技术的支持下 , 应用 YIE LD 模型对该流域的作物生产潜力进行了模拟 。 熊伟 [51]选择具有基于站点模拟功能的 CERS 模型 , 对模型的计算读写功能进行了改进 , 使其与 GIS 数 据库建立联系 , , 但由于

, 对站点数据外推 。模

, 成 为目前生产潜力研究的热点 。但是由于模型与 GIS 结构不同 、 在不同操作环境下运行 , 但两个系统间有 输入输出数据文件的交换 [52], 使得面向用户的模型 与 GIS 结合有一定的困难 , 作物模型与地理信息系 统的集成问题尚有待于进一步研究 。

4　 存在问题及发展方向

总体上看农田作物生产潜力的研究经历了从光 合潜力到光温潜力 , 再到气候潜力和土地潜力的发 展历史 , 内容日趋完善 , 范围愈加广泛 。 随着研究手 段的不断提高 , 作物生产潜力研究将由静态分析走 向动态模拟 , 由单一因素走向综合因素研究 , 作物动 态生长模型与地理信息系统的结合将成为研究作物 生产潜力新的发展趋势 。 存在的主要问题有 :

(1) 各种方法及模型测算潜力值统一性差造成 可比性太弱 , 用各种模型方法测算同一地点的作物 生产潜力差异大 , 而在不同地区用各种方法测算的 潜力值无法比较 。 模型的可靠性及适用性有待于进 一步研究 , 而且多数旱地潜力试验研究局限与田间 小区定位观测 , 资料数据的代表性不足 , 缺乏大面积 多年连续的确定能代表区域特点的有关参数资料 , 这种以点代面的方法造成潜力分析结果失真 , 应以 多面多点的田间试验与宏观区域调查研究相结合的 方法研究生产潜力 。

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第 2期 李三爱等 :作物生产潜力研究进展 　　　

(2) 潜力的研究仍局限于气候 、 土壤等自然因 素 , 而对社会经济 、 管理技术 、 作物品种特性 、 自然灾 害等因子考虑较少 。 今后应从单纯考虑自然因素转 向自然因素与社会经济技术因素相结合 , 是作物生 产潜力进一步开发的研究方向 。

(3) 由于作物生长物理模型的精确性较高 , 成为 当前研究的一个热点 。 但人们在评价作物生产潜力 和进行环境因子对作物影响的研究时 , 采用方法仍 然有所差别 , 虽然这种做法可能会促进作物生产潜 力研究方法的发展 , 但也造成研究结果的可比性降 低 , 另外模型的适用性研究和参数调整尚未大范围 的展开 , 作物模型参数确定以经验 、 资料为主 , 缺少 多点多品种系统的观测试验数据 , 应根据模型的要 求和各地的自然条件 , 建立模型所需要的标准化参 数数据库 , 组建模型运行所需的气候 、 土壤和作物特 性数据库 , 为模型使用者提供方便 , 以降低模型应用 的难度 。

(4) 机理性的作物生长模拟模型作为生产潜力 研究的一种方法 , 已经在国内外广泛应用 , 并且验证 了有较好的适用性 。然而 ,

,

决时空变异 、 ,

法 , 。

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R evie ws on Crop Potential Productivity R esearches

LI San 2ai 1, 2,JU H ui 2, CHI B ao 2liang 3

(11C ollege of Res ources and Environmental Sciences , Shanxi Agricultural University , Shan X i 030801,China ; 2. Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture , the Chinese Academy of Agricultural Science ;

3. Dryland Farm ing Research Center , Shanxi Academy of Agricultural Sciences )

Abstract :Developmental history of crop potential productivity from photosynthesis , photo -tem perature , and climate to land potential productivity both domestic and international was reviewed in this paper. The current situation of crop potential pro 2ductivity research were summarized and several research methodologies in comm on use were introduced. The existing prob 2lems of current researches and its developmental direction in future were als o discussed. I t was pointed out that crop dynamic m odel combining GIS w ould become a new developmental tendency on crop potential productivity researches. K ey w ords :Crop potential productivity ;Developmental history ;Direction

?

111? 第 2期 李三爱等 :作物生产潜力研究进展 　　　

作物最大生产潜力的新概念与应用

作物最大生产潜力的新概念与应用

张金波 周传平 孙文强(黑龙江省军川农场 萝北 154244)李德明(黑龙江省农垦科学院作物所)

摘要 由于覆膜技术以及大棚育苗技术的应用,农业生产已向光温生产潜力提出了挑战。因此,提出了覆膜栽培和育苗移栽栽培作物最大生产潜力的新概念,并对联合国粮农组织关于作物最大生产潜力的估算方法进行了改进。根据黑龙江垦区小麦、玉米、大豆、水稻生产潜力的计算结果,总结出对黑龙江垦区农业开发有指导意义的3点结论。

关键词 作物 生产潜力1 引言作物最大生产潜力是指在栽培条件最佳,作物所需的各种营养能够充分供应,仅仅某些气候条件作为限制因子时所能达到的产量上限。它的估算可为合理开发和利用气候资源以及确定资金投入方向等提供科学依据。

2 国内外作物最大生产潜力研究概况科学家们从20世纪40年代就开始了对作物生产潜力的研究,但所用词语比较混乱,直到80年代后期,才有了统一说法。1986年北京市农林科学院邓根云将最大生产潜力划分为3个层次,即:1光能生产潜力(只受光能条件限制的最大生产潜力);2光温生产潜力(只受光、温条件限制的最大生产潜力);3光温水生产潜力(只受光、温、水条件限制的收稿日期:20001120最大生产潜力)[1]。

1979年联合国粮农组织J.Doorenbos和A.H.Kassam提出的作物最大生产潜力是指在选用最适应其生产环境的高产品种,并假定不受水分、养分、盐渍度及病虫害限制时所能获得的最高产量[2]、[3]。这实际上就是只受光、温条件限制的光温生产潜力,计算公式为:Ymp=CL.CN.CH.G〔F.(0.8+0.01Ym).Yo+(1-F).(0.5+0.025Ym).Yc〕式中:Ymp为最大生产潜力;CL为叶面指数对作物生产量的校正值;CN为对净干物质生产值的校正值;CH为收获部分干物质的校正值;G为生产期;F为云量复盖率;Ym为作物干物质生产率;Yo为作物在全阴天时的干物质生产量;Yc为作物在全晴天时的干物质生产量。其中,Yo和Yc由当地光条件决定,Ym由温度条件决定。Ym与温度的关系比较复杂,但在我国北方春季,Ym与温度是正相关。在计算中温度是距地1.5m处气象观测站百叶箱中的气温。3 作物最大生产潜力新概念和计算方法的改进按联合国粮农组织作物最大生产潜力估算方法所算得的黑龙江省小麦、玉米、大豆、水稻的最大生产潜力偏低[2]、[3]。究其原因主要有以下两点:a.联合国粮农组织作物最大生产潜力的概念已落后于当前我国(尤其是黑龙江垦区)的最大生产潜力水平。近年来,由于玉米、大豆覆膜技术及玉米、水稻育苗移栽技术的应用,农业生产已向光温生产潜力提出挑战。因此提出了覆膜栽培和育苗移栽栽培最大生产潜力的新概念。这一生产潜力的高低介于光合生产潜力与光温生产潜力之间。根据有关研究,玉米、大豆覆膜期间比自然条件下的日平均温度可提高3～5℃,玉米、水稻育苗期间日平均温度可提高5～7℃[4]。因此,在利用联合国粮农组织作物最大生产潜力估算方法,求算覆膜栽培和育苗移栽栽培最大生产潜力时,必须进行温度订正。b.我国北方小麦、玉米、大豆苗期,距地1.5m处的气温比作物活动层附近的温度要低5℃左右,如果在作物生长前期(播种至封垄前)用1.5m处的气温参与最大生产潜力的计算,其计算结果自然偏低。因此,作物最大生产潜力的计算方法应当改进,即在作物封垄之前所使用的温度应在1.5m高处的气温基础上加上5℃。经过以上两个方面的改进,新概念下的作物最大生产潜力的计算结果就符合当前生产实际了。4 计算结果及意义1999年应用新概念下的作物最大生产潜力的计算方法,按大豆覆膜日平均气温提高4℃、玉米和水稻大棚育苗日平均气温提高6℃、作物封垄前日平均气温再加5℃分别对黑龙江垦区的军川、友谊等16个农场小麦、玉米、大豆、水稻的最大生产潜力进行估算,结果见表1。表1 黑龙江垦区小麦、玉米、大豆、水稻生产潜力kg/hm2作物生产潜力(覆膜或育苗移栽)生产潜力(直播)历年平均光温好年份光温差年份历年平均光温好年份光温差年份

1991～1996年实际平均水平生产或试验田达到水平小麦846610413651926146015玉米1787627172858014713223647062421514100大豆873311091637575189548548818394635水稻128241346512183530212150 通过对表1分析得出如下结论:1小麦、玉米、大豆、水稻当前实际产量平均水平分别是生产潜力的31%、24%、21%、41%,增产潜力很大;2小麦、玉米、大豆、水稻的个别高产地号的产量已分别达到生产潜力的71%、79%、53%、95%,说明经过努力可以极大限度地开发生产潜力;3进一步提高产量的主要限制因子是水、土、温、光。建议在未来10年内(2001～2010年)应把建立能排能灌的水利系统、改良土壤、充分利用光温等列为黑龙江垦区农业开发的重点项目。参考文献1 邓根云.气候生产潜力的季节分配与玉米的最佳播期.气象学报,1986,442 李德明.从黑龙江垦区作物最大生产潜力谈农业发展战略.北大荒农业,1987(2):17～193 孙曰珊,等.黑龙江省土地的人口承载潜力.哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1993.98～1014 王耀林,等.新编地膜覆盖栽培技术大全.北京:中国农业出版社,1998.35～44(016)02现代化农业 2001年第2期(总第259期)

双阳区主产作物生产潜力分析

双阳区主产作物生产潜力分析

付瑶

摘 要 本文利用了农作物生产潜力计算方法,计算了长春市双阳区的三大主 产作物(玉米、水稻、大豆)的光合潜力、光温潜力、气候潜力、生物潜力 及经济潜力,并对其进行了相应分析。结果显示,热量不足是限制作物生产潜 力的首要因素, 其次水肥等条件也限制了农作物的产量。 同时, 利用三大主产作物 十年实际产量的平均值和理论产量对比, 分析了农作物实际产量明显低于理论产量 的原因,并提出了提高农作物实际产量的解决措施。 关键词 双阳区 生产潜力 增产潜力

一、长春市双阳区自然概况

双阳区(43°30′ E , 125°39′ N )位于吉林省中部、长春市区东南部, 水利资源十分丰富,东濒松花江上游的饮马河,双阳的河流从中部穿过, 境内有双阳湖、黑顶水库等中、小型水库 43座,素有“地下水库”之称的 齐家镇地下水储量 7.73亿立方米,日流量达 20万立方米。双阳区地势平 坦,平均海拔 234.3m,属中温带亚洲季风气候区,全年降水量 603.70mm , 属于半湿润气候。

双阳地区月均气温一般在 5℃左右,大于 10℃的积温 2855. 4℃,无霜期为 151d ,每月平均日照百分率为 57.75%,每月平均相对湿度约为 67.75%,平均 风速 3.65m/s 。

双阳区土地面积为 1677.42平方公里,优质耕地面积 70161公顷,其 中水田面积 11107公顷,旱田面积 59054公顷,分别占耕地总面积的 15.8%和 84.2%。土地肥沃,气候适宜,以盛产玉米、水稻、大豆而闻名,是全国 重要商品粮基地之一,预发展生态农业、有机农业、特色农业。研究主要 农作物的生产潜力,对实现本区农业持续发展具有重要的意义。

二、农作物生产潜力估算方法

采用在光合作用基础上进行逐项订正的方法计算当地受温度、 水分、 土壤肥 力的限制及物种经济系数的影响时农作物的生产潜力。 1、太阳总辐射量 s bQ a i 0Q +=, ∑==

12

1

i i

Q

Q

Q i :太阳总辐射 单位:百卡 /月 .cm 2 a 、 b 大气透明度等相关的系数 Q 0 :天文辐射量 单位:百卡 /月 .cm 2 S :日照百分率

Q : 太阳总辐射量 单位:千卡 /年 . cm2

表 1 双阳站太阳总辐射计算

Tab.1 Shuangyang standing sun total radiation calculation

2、光合生产潜力 光合生产潜力是指在光、热、水、 CO

2

等外界环境条件和作 物的群体结构、 长势以及农业技术措施都处于最适宜的条件下, 太阳能决定绿色 植物产量,亦称为作物产量的理论上限,其计算公式为:P=0.0146Q,单位为公 斤 /亩。其中, 0.0146为黄秉维系数,

3、 光温生产潜力 光温生产潜力是在最优的土壤条件及最佳管理水平下, 肥水 充分满足作物生长发育的需求, 仅由当地光温条件所决定的农作物产量的理论上

限。其计算公式:P

t

=T·P , T=n/365

n 为该地的无霜期日数(取值见附表) ,温度影响光合作用,在无霜期内 t >0℃,作物才有可能生长。

4、 气候生产潜力 气候生产潜力指在土壤、 品种及其它农业技术条件都适宜的

条件下, 由现实自然气候条件决定的农作物的最高产量水平。 P w =W·P

t

, W=r/E 或

W=E/r。

W :水分系数, W ≤ 1;

R :当地全年降水量;

E :当地全年蒸发力,水是光合作用的原料之一,水多或水缺都会影响生产 潜力。

5、生物生产潜力 P S =S·P w 。

S 为土壤养分贡献率,土壤提供 N 、 P 、 S 等矿质元素直接或间接地影响着植 物光合作用的进行。不同类型的土壤, S 不同。

6、经济生产潜力 P z =Z·P S 。

Z 为作物的经济系数,亦称籽粒系数,不同种作物, Z 不同。

三、长春市双阳区农业生产潜力分析

双阳站太阳总辐射计算如表 1, 各相关参数取值及生产潜力计算结果如表 2, 农田蒸发力 E 计算过程如附表。

表 2 相关参数取值及生产潜力计算

Tab.2 Related parameters value and potential productivity calculation

项目 取值 单位

Q n r E S(黑土 ) P P t P w P s

Z P z

119.32

151

603.70

854.03

0.9

109358

45241

31980

28782

玉米 稻谷 大豆

千卡 /年 .cm 2 天 mm mm kg/hm2 kg/hm2 kg/hm2 kg/hm2

kg/hm2 0.35 0.47 0.18

10074 13528 5181

双阳区农作物的光合生产潜力(P )为 109358 kg/hm2,光温生产潜力(P t )

为 45241kg/hm2,而作物的气候生产潜力 (P

w

) 为 31980 kg/hm2,在黑土地区,土 壤养分供给高,农作物的土壤生产潜力 (P s ) 为 28782 kg/hm2 ,生物生产潜力是气 候生产潜力的 90%。

1、光合—光温及光温—气候产量差值分布 从△ P 1 =P-P

t

和△ P

2

=P

t

-P

w

的分布

情况可以看出,在双阳区的年蒸发力为 119.32千卡 /年 .cm 2 的条件下, △ P

1

=64117kg/hm2

△ P

2

=13261 kg/hm2

△ P 1 (光温与气候产量差 ) 较大,△ P

2

(光合与光温产量差 ) 较小,此结果表明,

在双阳区, 作物产量主要受热量条件限制, 在实际生产中应注意热量条件的改善; 同时, 作物产量也受水分条件限制, 在实际生产中应注意水分条件的改善, 加强 水利设施建设。

2、 气候资源利用效率分析 以农作物的理论产量与气候产量之比作为气候资 源利用效率。 在双阳区黑土未退化经计算得出, 双阳区三种主要作物的气候资源 利用率分别为 31.5%、 42.3%、 16.2% , 双阳区玉米和水稻的气候资源利用效率比 大豆的高, 且具有较大的农作物生产潜力 。 如能改良品种. 提高栽培管理水平, 使作物生长处于合适的环境条件下,则目前的农作物产量有望增加一倍以上。 3、双阳区农作物的理论产量和实际产量的差异分析

本文分别以双阳区三大主产作物 2000~ 2009年十年的平均产量分别代表当 地当前的实际产量水平,如表 3:

表 3 双阳区三大主产作物理论产量和实际产量 ( kg/hm2)

Tab.3 Shuiangyang district three keissler crops theoretical yield

and actual production ( kg/hm2)

玉米 10074 3941 3344 8118 6373 8857 9113 9636 8766 9109 6265 7352

水稻 13528 5790 4906 7836 6700 9284 7635 8060 7855 8046 7295 7341

大豆 5181 832 855 2390 2281 2656 2527 3232 2617 3044 2462 2290

表 3充分说明了双阳区的三大农作物的理论产量明显高于实际产量, 农作物 的实际增长潜力巨大。

双阳区的三大农作物的理论产量与实际产量差异的原因:

(1) 对太阳辐射能的利用率低。 双阳区位于中温带, 农作物的生长季节在夏 季, 需要较多的太阳辐射能, 而双阳区夏半年每月的太阳辐射量分布较均匀, 农 作物不能充分的利用双阳区每月的太阳辐射能。

(2)双阳区的温度低直接造成农作物减产。双阳地区的无霜期为 151d ,最 高月气温才 22.8℃左右,即使这样的温度由于农作物品种、当地环境和当地空 气湿度等因素的影响, 也不能全部被农作物利用, 这也造成了双阳区农作物理论 产量和实际产量有差异的原因之一。

(3) 双阳区水量不足且水分利用率低。 双阳区夏半年的降水量较少, 且由于 当地是温带季风气候, 夏半年的蒸发力强, 所以当地的相对湿度低, 没有足够的 水分供应农作物的生长; 虽然双阳区的水利资源丰富, 但是水分利用结构的不合 理和较低的有效灌溉面积都降低了农作物的产量。

(4)耕地质量和数量的降低。由于城市建设的影响,促使耕地面积减少,即 使在可利用的耕地上, 由于人们对当地土地的不合理利用, 造成土壤的营养元素 流失,土地贫乏,是农作物的产量进一步降低。

(5) 病虫害及低温冷害对农作物产量的影响。 即使每一年双阳区在农作物的 生长季节有足够的光照、 水分及较高的温度, 但个别年份发生的病虫害或者是突 然发生的低温冷害都对农作物的产量有巨大的影响,使农作物的产量大幅度降 低。

(6) 农作物本身的对光照、 水分和温度的利用率低。 由于在我们有限的科学 技术下,不能研发出完全适合当地环境的农作物种子,在现有的农作物品种中, 由于其本身基因的限制, 不能充分利用当地的光照、 温度及水分, 使得农作物实 际产量远比理论产量低。

四、双阳区农业增产措施

双阳区农业正处于传统农业向现代农业转换时期和农业现代化的起步阶段。 利用现代手段, 进一步改善水热肥等条件的供给, 满足作物生长生育需要, 可有 效提高农作物实际产量。主要措施包括:

1、推广优良品种。通过育种手段提高作物的产量是增加粮食单产的重要措 施之一。 随着农业科技的发展, 传统的田间系统选育手段逐渐被基因工程所取代, 为人类的温饱问题做出了重大贡献。 如进行高产、 优质育种, 抗病虫育种, 抗旱、 抗寒育种等。

2、控制逆境,改善作物生长内外环境,提高作物产量和产量潜力在作物正 常生长环境下增加投入可使作物高产; 逆境下克服障碍因子可使作物变低产为高 产。如改良低产田土,改善土壤理化性状,改变作物根系生长环境,改进作物的 水分和养分代谢状况,促进地下、地上部生长,提高作物产量;病虫草害防治, 尽可能地将作物受害损失减小到最低限度, 实现作物高产稳产。 此外, 还有作物 冷害、旱灾、水灾、盐害防治等。

3、使用有色农膜。农膜的颜色不同,对光的吸收、折射和反射不同,因而 对作物的生长及杂草、病虫害、地温影响也不相同,其效果相差悬殊。在农业生 产上根据农作物的生长特性及当地的气候环境不同, 达到增产增收和改善品质的 目的。 双阳区的无霜期仅 151天, 明显热量不足, 必须采取选用适当颜色的农膜。 4、 兴修水利设施。 双阳区, 全年蒸发力为 854.03mm , 年降水量为 603.70mm , 且分配不均,应加强水库及引水工程建设,实施旱田节水灌溉。

5、增施肥料。有计划地人工施肥,可改善土壤肥力状况,提升 N 、 P 等元 素含量,提高土壤产出率。施肥适当利用化肥,增施有机肥;因地制宜,使用专 用肥;改进施肥方法,提高肥料利用率,如深施和利用叶肥等。

6、 利用农机化技术。 机械耕翻 , 精细整地可以将植物根茬和残株扣人土壤 , 灭草灭菌 , 减少作物病、 虫、 草害的影响 , 还可以达到疏松土壤 , 提高地力 , 改 变土壤理化性状 , 保持耕层活化的目的。 同时 , 耕翻整地 , 还有利于土壤接纳融

化的雪水 , 增加蓄水保墒能力 , 有效地防止失墒 , 对减轻春旱起着重要作用。 另 外, 利用机械深施化肥是提高化肥利用率、 充分发挥化肥肥效 , 促进产量提高的 重要措施。

参考文献

[1]王香芝 . 提高作物产量的途径 [M].农技服务, 2009, 26(6):l2一 l3

[2]邢洪涛等 . 通辽地区农业生产潜力分析 [M].干旱地区农业研究 ,2005,23(3):128-132

[3]肖丽华等 . 长春市双阳区的土壤肥力分析及施肥对策 . 土壤肥料

[4]孙彦坤等 . 松嫩三江平原作物生产潜力分析 [M].黑龙江农业科学 ,1998(2):11-13

[5]郭淑敏等 . 我国粮食主产区粮食生产影响因素研究 . 农业现代化研究 ,2007(1):83-87

四川洪雅县主要农作物生产潜力

() 西 南 师 范 大 学 学 报 自然科学版第22卷第1期1997年2月

) (1 9 9 7 2 2 1 . .V o l. N o Jo u rna l o f So u thw e st C h ina N o rm a lU n ive r sity N a tu ra l Science F eb

Ξ

四川洪雅县主要农作物生产潜力

罗怀良

() 西南师范大学城镇与资源环境科学系, 重庆 630715

摘要在简述了洪雅县农业生产的气候资源与土地资源条件的基础上, 对该县主要农作物的光合、

光温与气候生产潜力进行了估算. 提出了作物生产潜力指数的计算公式, 并在计算农作物土地自然

生产潜力与生产潜力指数的基础上, 针对洪雅农业生产存在的问题, 提出了农业持续发展相应的对

策.

关 键 词 洪雅县?四川; 农作物; 生产潜力; 生产潜力指数

中图分类号 96P

四川省洪雅县位于29?24′, 30?01′?49′, 103?32′地处四川盆地西南缘, 青衣江 , 102, N E

2 2中游. 幅员1 948143 , 人口3312万, 人口密度170人?. 地势自北向南逐渐升高, 依次 km km

为: 丘陵台地、 冲积平原、 低山和中山.

洪雅县是全国农村电气化试点县, 四川省速生丰产林基地县、 生态农业试点县和农村综 合体制改革试点县. 粮食生产对解决该县粮食自给与生态农业建设有着重要作用. 本文根据 洪雅县的气候资源、 土地资源, 估算出该县主要农作物的生产潜力, 并结合生产实际中存在 的问题, 提出合理利用气候资源提高农作物生产水平的相应对策, 为农业持续发展提供理论 依据.

1 农作物生产条件分析

111 气候资源条件

洪雅县属中亚热带湿润季风气候. 日照时数1 080 , 是全国和全省辐射低值区. 根据汤大h

1 (清提出的太阳总辐射计算方法= + 式中: rr, 12; 为各月总 Q i a i biQ oif i i= 1, 2, 3, Q i

) 辐射量;为晴天各月总辐射量; 为各月日照百分率; , 为待定系数 计算, 洪雅县年Q oi f i a i bi

22 ()太阳辐射量为33811 ?r仅略高于全国极低值峨眉山市 33012 ?r, . 该县纬度较kJ cm a kJ cm a低, 种植业主要分布的北部平原、丘陵台地热量条件好. 年均温1618?, 无霜期为284天, ?

0?积温6 14912?, ?10?积温5 30916?, 7 月均温2517?, 1 月均温616?, 气温年较差达2111?. 既能满足水稻、 玉米和甘薯等喜温作物生长要求, 也适宜种植油菜、 小麦等喜凉作 物. 种植业一般实行稻麦、 稻油、 稻肥两熟. 洪雅是“华西雨屏”的一部分, 多年平均降水

Ξ 收稿日期: 1996- 09- 16

罗怀良, 男, 30岁, 硕士研究生。

量1 49318, 山地降水更丰, 瓦屋山高达2 300, 有“瓦山天漏”之说. 但降水季节分 mm mm

配不均, 易出现旱涝, 不利于农作物生长.

洪雅虽然太阳辐射偏低, 对农作物产量有较大制约, 但该县全年皆为生长期, 生长季长, 降水丰富且集中, 光热水同期. 其中, 喜温作物生长期太阳辐射占全年的66% , 同期降水量

()占全年的83% , 各月均温皆在17?以上 表1. 这为农作物特别是水稻、玉米和甘薯等喜温作

物的生长发育提供了极为有利的条件.

表1 洪雅县各月均温、 降水量和太阳辐射量统计

、1 T ab le S ta t ist ic s o f m ean tem p e ra tu rep rec ip ita t io n an d so la r

rad ia t io n o f eve ry m o n th in H o n gya Co u n ty

月 份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年

( ) 616 12 17 15 14 2318 17 14 16 15 17 14 1618 812172125252117128均温 ? ()降 水 量 1612 2413 4118 7518 11411 16218 17713 8717 4312 1715 149318 335 378 mm 2()太阳辐射 ?kJ cm 1610 1819 2817 3211 3718 4012 4311 4212 2713 2211 1517 1410 33811

注: 太阳辐射为计算值.

112 土地资源条件

洪雅县地处四川盆地西南缘, 地形起伏大, 具有平坝、 丘陵和山地生态地貌类型. 其中 山地占总面积的6511% , 丘陵占28115% , 沿江冲积平原仅占全县总面积的6175%. 全县垦殖

2 2 率为9125% , 复种指数为179%. 现有耕地17 48516 , 其中水田14 19918 , 旱地3 64518hm hm 22 2 (. 按1995年人口计算, 人均占有土地和耕地接近四川省平均水平 0155 人与0106 ??hm hm hm )() 人. 土地资源的构成以林地为主 表2, 耕地后备资源十分有限.2 根据洪雅县土地资源评价结果, 该县宜农耕地主要集中于北部丘陵台地与河流冲积平 原区. 宜农土地共分四等, 其中, 青衣江、 花溪河冲积平原多为一等地, 青衣江以北台地丘

() 陵为二、 三等地 以二等地为主, 四等地主要分布在青衣江以南丘陵区. 洪雅土壤的成土母 质复杂, 土壤类型多样. 主要土壤有紫色土、 水稻土、 潮土和黄壤等类型, 其中, 紫色土肥 力较高. 由于长期水耕熟化种植水稻而发育成的水稻土, 其质量也比较高. 据洪雅县土壤生 产?()力评级统计, 该县土壤生产力以 等为主 表3. 这对农作物生长是很有利的. ?

表2 洪雅县土地资源人均占有量

2 T ab le T h e ave rage lan d re so u rce in H o n gya Co u n ty

2 ?人 单位:hm

项 目土 地耕 地草 地林 地园 地其 它

人均占有量159 1054 1027 1346 1016 1147 000000 ( )所占比重 % 911 416 5910 218 2415 100

资源来源: 洪雅县农业局1995年农村经济统计.

2 农作物光合、 光温与气候生产潜力估算

农作物气候生产潜力是指由光、 温、 水共同决定的生产力, 它是一个地区作物的产量上

?( ) 洪雅县土壤普查办公室. 农业局编, 《洪雅土壤》铅印本, 1984年.

限. 洪雅县的农作物分两类: 一类是喜温作物如水稻、 玉米与甘薯等; 另一类是喜凉作物如小麦、 油菜等. 该县农作物生产潜力估算就以上列五种农作物进行. 其中水稻全生长期一般 为3月下旬, 9月, 共193天; 玉米全生长期一般为3月下旬, 9月中旬, 共183天; 甘薯全生长

期为6月, 10月, 共153天; 小麦全生长期一般从10月下旬到翌年5月中旬, 共212天;油菜全生长期一般从11月到翌年4月, 共181天.

表3 洪雅县土壤生产力评级统计

T ab le 3 S ta t ist itc s o f so il p ro du c t iv ity g rade s in H o n gya Co u n ty

等级 , K 合计I?

土种个数2 6 27 29 64 ( )占耕地面积 % 14113 43141 24123 18123 100 211 农作物光合生产潜力

光合生产潜力是指农作物在最适的条件下, 通过光合作用可能达到的最高产量,主要取

3 : 决于太阳辐射能利用率, 计算公式为

8 10 ()Y = 1 r F r E r Q P 3 C × 10

式中: 为光能利用率, 取2? , 4? , 6? 分别为近期、中期和远期目标; 为能量转换系数, F C 2= 17178 ?为月太阳总辐射, 单位为 ?; 为经济系数, 水稻取0155, 玉米取0150,; C kJ k gQ kJ cm E

2甘薯取0180, 小麦取0135, 油菜取0130; 为农作物光合生产潜力, 单位为 . ?Y P k g hm 212 农作物光温生产潜力

在光合生产潜力基础上, 考虑到温度对光合作用影响的生产潜力即光温生产潜力,计算公式为:

()Y = Y r f T T P ()2 2() 式中: 为温度影响函数; 为光温生产潜力, 单位为 ?.f T Y T k g hm 4 喜温作物的温度影响函数经验公式为:

() 0104 t - 0120 10? ? t ? 30?

() 30? ? t ? 35?() ()f T = 110 3

()35? ? t ? 40? 21645 - 01047 t

4 喜凉作物的温度影响函数经验公式为:

)(1006 001063 t - 0? < t="">

( ) t = 16?, 18?() ()1100 f T = 4

()18? ? t ? 40? 01027 t 11495 -

() () () () 为月平均气温; 为温度影响函数, 0??1. t f T f T 3, 4两式中:

213 农作物气候生产潜力

考虑到水分条件对光温生产潜力影响的生产潜力就是气候生产潜力, 计算公式为:

()()5 Y f r Y= T W W

2() 为水分影响函数; 单位为 ?. 式中:为气候生产潜力,f W YWk ghm

水分影响函数采用下列经验公式:

R ()() 6 f W = 2 ) (()010018 25 + t100 - r a

若 为月平均气温; 为月平均相对湿度; () 式中:为月降水量;t a 为水分影响函数,f W R

() () () > 1, 则 仍取作1, 即0??1. W f W f W f

据此, 洪雅县农作物气候生产潜力估算结果列于表4.

表4 洪雅县农作物气侯生产潜力估算

4 T ab le E st im a t io n o f c rop sθpo ten t ia l p ro du c t iv it ie s o f c lim a te in H o n gya co u n ty

2 ?单位:k g hm

= 2? = 4? = 6? F F F 潜力Y P Y T YW Y P Y T YW Y P Y T YW

14 370 10 189 10 006 28 740 20 378 20 012 41 331 30 567 30 018 水稻

玉 米 12 552 8 787 8 756 25 104 17 574 17 512 37 656 26 361 26 268 甘 薯 15 746 12 595 12 595 31 492 25 190 25 190 47 238 37 785 37 785 小 麦 6 218 4 605 4 499 12 436 9 210 8 998 18 654 13 815 13 497 油 菜 4 232 3 053 2 703 8 464 6 106 5 406 12 696 9 159 8 108

3 农业生产潜力

311 农作物土地自然生产潜力

农作物土地自然自生产潜力以农作物的气候生产潜力估算为基础, 根据土壤肥力进行修 正, 从而估算出农作物的土地自然生产潜力. 土地自然生产潜力是在光、 温、 水、 土等自然 条件下, 一个地区农作物产量所能达到的上限. 计算公式为:

()() 7 Y = Yf r S S W

5 () 式中:为气候生产潜力; 为土壤肥力修正系数, 参考前人的研究, 根据洪雅县宜YW f S

农耕地土壤肥力水平, 分别将, K 等宜农土地资源划分为高、中、低三类宜农土地资源, 取 I

其土壤修正系数分别为0192、0185和0178, 用该县境内高、 中、 低三类宜农土地资源占总耕

为土地自然生 地的比例乘以相应的土壤修正系数, 求和即为整个洪雅县的土壤修正系数;Y S

2 单位为 . ?产潜力,k ghm

312 生产潜力指数

上述计算的生产潜力都是在假定除光、 温、 水和土壤以外的环境因素处于最佳状况下的 产量, 但实际并非如此. 农业技术水平如品种, 栽培技术、 抵御自然灾害的能力与人工投入

的物质能量等都会对作物产量产生影响. 为了反映农作物生产潜力的大小, 引用生产潜力指

6 数这一概念. 就目前的生产力水平而言, 在农业生产中要对农作物生长的光、温、水和土等

外界自然环境因素进行较大规模和较大程度上的调控和改造还有相当大的难度,因此一般说

故笔者将作 来应将土地自然生产潜力视为通过提高农业技术水平所能达到的作物产量上限,

物生产潜力指数修改并定义为:

? Y - Y S × 100?()8 D = Y S

2 ?式中: 为土地自然生产潜力, 为实际产量, 两者的单位均为?; 为生产潜力指 Y S Y k g hm D 数.

由上式可以看出, 值越大, 表明可挖掘的潜力越大, 要解决的问题愈大, 农业技术水 D

平提高的难度亦较大.

洪雅县主要农作物的生产潜力指数与土地自然生产潜力列于表5.

表5 洪雅县主要农作物土地自然生产潜力与生产潜力指数

5 T ab le M a in c rop sθ land na tu ra l p ro duc t iv it ie s and indexe s o f po ten t ia l p ro duc t iv ity in H o ngya Co un ty

= 2% = 4% = 6% F F F 实际产 作物?2222()量 ?Y k ghm ( )( )() % () ( )( ) % Y k ghm D Y k ghm D % Y k ghm D ???S S S

水稻8 328 175 187 125 8 476 116 952 5025 428 67 玉 米 7 056 7 417 4187 14 834 52143 22 251 68129 甘 薯 4111 52106 68104 10 230 10 669 21 338 32 007 小 麦 8176 54138 69159 3 477 3 811 7 622 11 433 油 菜 38182 69141 79161 1 401 2 290 4 580 6 870

? 实际产量 采用洪雅县农业局1991, 1995年五年统计资料的平均值. 注:Y

根据表5可以得出该县各种农作物的生产潜力排序为: 水稻<><><>< 油菜.同时也表明,="" 洪雅大春作物种植水稻,="" 小春作物种植小麦更容易达到理想条件,="" 而且大春作="" ()="" ()="" 物水稻、玉米和甘薯种植比小春作物="" 小麦和油菜种植更有利.="">

4 农业生产存在的问题与对策

() 1通过上述计算分析可知, 目前洪雅主要农作物除油菜外已经接近光能利用率2% 的潜 力水平, 但与光能利用率为4% 和6% 的潜力水平相比, 五种作物生产潜力指数均在50% 以上, 差距相当大. 因此, 今后近期主要是改变以往那种广种薄收, 粗放经营, 靠天吃饭的耕作习 惯, 逐步实现种植集约化, 提高单产, 争取尽早达到光能利用率为2% 的潜力水平; 从长远来 看, 则要加强提高光能利用率方面的科学研究, 以保证作物单产稳步持续增长, 逐步达到各 级潜力水平.

() 2从上列计算分析还可看出, 洪雅大春作物潜力发挥优于小春作物. 由于小麦、 油菜 播种时易受低温绵阴雨天气影响, 翌年开春又易受春旱, 少日照和病虫害的威胁, 致使小春 作物实际单产与理论值差距较大. 因此为了更好地发挥农作物生产潜力, 在作物结构比例方 面, 大春作物应适当扩大水稻种植面积; 而小春作物则应压缩油菜面积, 扩大小麦种植面积. 2 2 具体来说, 1995年全县大春水稻、玉米与甘薯的播面分别为13 83519 , 2 86812 和2 833 hm hm 2 , 分别占大春作物总播面的7018% 、1417% 和1415%. 其中水稻种植面积只占水田面积的hm

2 97% , 可扩大种植面积36317 . 今后随着农田水利建设的发展、灌溉条件的改善, 还可进hm

2 2 一步扩大水稻播面. 1995年全县小春小麦、油菜的播面分别为6 58112 和4 48519 , 分别 hm hm 占 小 春 作 物 总 播 面 的 5915% 和 4015%. 今 后 若 通 过 改 进 耕 作 技 术, 油 菜

2 2光能利用率为2% 的潜力水平发挥到70% , 即单产由目前的1 401 ?提高到1 603 ?.k g hm k g hm

2 () 在保持目前人均油料占有水平 2014 ?人的前提下, 可压缩油菜种植面积25812 用于扩k g hm

大小麦种植. 同时小麦、 油菜要适时播种, 尽量避开低温绵阴雨天气;来年春季应加强田间

管理与病虫防治. 在作物布局上, 平原与丘陵台地大春宜以水稻为主,玉米和甘薯为辅; 小

春以小麦为主并保证一定数量的油菜. 丘陵区大春以玉米、 甘薯为主,谷地可植水稻; 小春

以小麦为主, 宜少植油菜.

() 3由于受人为因素影响, 农业生产不稳定, 农作物单产徘徊不前, 致使生产潜力未能 充分发挥. 据洪雅县农业局1990, 1995年的统计, 五年间主要农作物单产均出现不同程度的 波动, 其中油菜与玉米波动较大; 而且作物单产增长均不显著, 玉米单产还呈下降趋势. 这 主要是由于受经济利益驱使, 农民种粮积极性不高, 农业投入增长缓慢, 栽培技术停滞不前. 为了使主要农产品持续稳定发展, 今后要调动农民种粮积极性, 全面推广先进技术, 加大农 业投入.

() 4在耕地逐年减少, 人口不断增长的情况下, 充分发挥作物生产潜力, 努力提高单产 尤显迫切. 近年来, 随着工业、 交通与村镇建设的发展, 非农用地不断增加, 使耕地逐年减

2 2少. 据统计, 1990, 1995年五年内全县减少耕地486 , 平均每年减少97 . 耕地减少使 hm hm

22 2(水稻、玉米和油菜的播面亦随之缩小 分别从1990年的14 29819 、3 18912 和4 58119 hm hm hm

2 2 2 ) 1995 缩小为1995年的13 83519 , 2 86812 和4 48519 , 进而使粮食总产的增长受限. hm hm hm

年全县人均占有粮食仅517 , 粮食生产任务十分艰巨. 今后要在加强耕地保护与严格控制人 k g

口增长的同时, 通过生态农业建设, 大力改造丘陵台地区的中低产田; 通过间作与套作甘薯、马 铃薯, 适当提高复种指数等措施来充分利用光、温、水、土资源, 增加作物产量. 力争在2000年使

人均粮食占有量达到600 .k g

() 5自然灾害也是制约该县农作物生产潜力发挥的重要因素之一. 洪雅县的春旱、夏涝、秋

( ) 绵阴雨以及冬季低温等灾害性天气突出, 冰雹、大风与山地灾害 滑波与泥石流也时有发生. 而该县农业基础薄弱, 农业装备落后, 许多农田水利工程年久失修, 农业技术服务体系不够 完善. 农业生产中重经济效益, 轻生态效益与社会效益的现象比较普遍, 致使生态环境出现 恶化趋势. 今后要以汉王堰、 花溪渠、 柳新渠和王官渠等四大水利骨干工程为重点, 大力加 强农田水利建设, 增强抵御自然灾害的能力. 同时要建全农村社会服务体系, 正确处理好粮 油与林牧的关系, 提高作物生产量, 以保证主要农产品持续稳定发展, 适应社会经济发展的 要求.

本文承蒙导师赵汝植教授悉心指导和汤大清副教授帮助, 洪雅县农业局徐建忠、 谭洪明

提供资料, 谨此致谢.

参 考 文 献

() 1 汤大清. 四川省太阳总辐射的气候计算方法和时空分布特征. 西南师范学院学报 自然科学版, 1983, 8 () 4: 84, 96

() () 2 林致远.四川洪雅县土被结构和土地资源类型的划分. 西南师范学院学报 自然科学版, 1984, 9 6: 84, 98

3 邓根云, () 冯雪华. 我国光温资源与气候生产潜力. 自然资源, 1980, 4: 11, 164 罗慈先. () () 酉阳县土地生产潜力和人口承载量. 西南师范大学学报 自然科学版, 1992, 17 2: 247, 253 5 刘金铜, () 由懋正. 河北沧州黑龙港地区粮食作物生产潜力估算. 自然资源学报, 1991, 4: 318, 325 6 许学工. () 黄河三角洲农牧业生产潜力. 地理学报. 1991, 46 2: 151, 159

The po ten t ia l produc t iv it ie s of m a in crop s

, in Hon gya Coun tyS ichuan Prov in ce

L uo H u a ilian g

(). , , 630715 D ep to f U rban Sc ience E nv iro nm en t and R eco u rce sSo u thw e st C h ina N o rm a l U n ive r sityC ho ngq ing

A BSTRACT

. H o n gya is a m o u n ta in Co u n ty a t th e so u thw e st edge o f S ich u an B a sin eB a sed o n th e

, an a ly sis o f th e Co u n tyθs c lim a t ic co n d it io n s an d lan d co n d it io n sth e m a in c rop sθpo ten t ia l p ro 2

2, , . du c t iv it ie s o f p ho to syn th e sisp ho to syn th e sistem p e ra tu rean d c lim a te a re e st im a tedT h e ca l2

. cu la t io n fo rm u la o f in dex o f po ten t ia l p ro du c t iv ity is g ivenA n d th e m a in c rop sθcan d n a tu ra l

.po ten t ia l p ro du c t iv it ie s an d in dex e s o f po ten t ia l p ro du c t iv ity a re ca lcu la ted

Com p a r in g th e co u n tyθs stan da rd o f p re sen t p ro du c t ive fo rce w ith th e leve ls o f th e th eo 2

. re t ica l upp e r lim it an a ly sed abo veIt is k now n th a t th e re a re t rem en do u s po ten t ia l p ro du c t iv i2

. , ty an d d iff icu lty in exp lo ita t io n an d h a rn e ssin g a s w e llO n th e b a sis o f po ten t ia lity an a ly sis

.th e ex ist in g p ro b lem s an d th e co n te rm ea su re s to b e tak en a re po in ted o u t

: ?; ; ; KEY W O RD SHon gya Coun tyS ichuancrop spo ten t ia l produc t iv ityin dex of po ten t ia l pro-

duc t iv ity

责任编辑 潘春燕

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