1、中学综合学科网 第 1 页 共 56 页 http:/中学综合学科资源库农业第一部分 地貌因素与农业生产农业是与自然界关系最密切的一个产业，从我们的祖先在数千年前开始最原始的耕作起，农业便与地势、水分、热量、光照、土壤等自然条件息息相关。在以上这些自然要素中，地表形态是各要素坐落的下垫面，通过对地貌条件和地貌类型的分析，可评价其对农业生产的影响。在地貌因素中，地面高度、地表起伏、地面坡度、坡向、被长、坡形、地表组成物质等，对农业土地利用、农业生产布局和农田基本措施会产生重要的影响。【思考】我国五大类地形中，哪一种地形垦殖指数最高？为什么？在地貌因素中，地面高度、地表起伏、地面坡度、坡向、坡长、
2、坡形、地表组成物质等，对农业土地利用、农业生产布局和农田基本措施会产生重要的影响。1高度对农业生产的影响气温、日照、积温随地势高度变化表项 目 随高度变化情况日 照 每升高 100 米，增加 4.5气 温 每升高 100 米，下降 0.50.6积 温 每升高 100 米，减少 100200几种农作物在不同纬度的种植高度上限示意图中学综合学科网 第 2 页 共 56 页 http:/喜马拉雅山南坡地区植物类直分布示意图地势的高低变化，首先会引起气候的垂直变化，从而影响土地利用和农业布局。因此，地势高度对农业的影响很大。从“几种农作物在不同纬度的种植高度上限示意图”中可以看出，随着高度的上升，平均
3、气温降低，日积温减少。因此，当达到一定高度后，就会出现某一作物分布的上限或某一作物品种分布的上限，但在不同的纬度，作物分布的上限高度不相同。在高差达 1000 米的山区，从山麓到山顶，随着热量条件的变化，会出现明显的农业垂直分带。各地带的热量和生长期不同，因而作物组合、轮作制度、复种指数甚至产量也不相同。【思考】为什么在不同的纬度，作物分布的上限高度舍不同？【阅读与理解】山西北部地区的农业垂直地带山西北部的五台山、云中山一带地区，呈现出四个农业垂直地带：海拔 600900米的河谷盆地，两年三熟，为玉米、高粱、棉花带；9001200 米为谷子、马铃薯、冬春麦带，是农作物复种的上限；1200150
4、0 米为谷子、马铃薯、夜麦带，无冬麦也无复种；1500 米以上为高寒山区夜麦、马铃薯带；18002000 米为该地区农作物分布的上限。由于高度不同，光、热、水和土壤等农业生产的自然条件发生了变化，从而影响农、林、牧业的生产和布局。所以，要合理地确定一个地区的土地利用方式和作物布局，必须分析当地不同高度的自然条件。中学综合学科网 第 3 页 共 56 页 http:/2坡向对农业生产的影响在不同方向的坡地上，日照、降水、气温、湿度、风等各个气候要素都有显著差异，因此形成了不同的农业生态自然环境，尤其是中、高纬度地区，这种差异更为明显，它直接影响着农作物的生长、分布和产量。北半球中、高纬度地区的坡
5、地，一般南坡接受阳光多，热量充足，但蒸发量相应增大，所以土壤水分含量少；北坡则相反。大别山某地不同高度、不同坡向的土地含水量比较海拔(m) 阳坡 半阳坡 阴坡620 9 14 22.11100 17 19 25坡向还有迎风坡和背风坡的区别，这两种坡向在降水、气温、风等方面都迥然不同。迎风坡阻挡气流的运行，使气流顺坡抬升，水汽因冷却凝结而形成降水，故迎风坡往往成为多雨区；而在背风坡，气流则下沉增温，空气干燥，降水稀少。由于不同坡向具有不同的水热条件，因而它直接影响着农作物的生长和分布。一般来说，阳坡比阴坡的农业生产条件好。【阅读与理解】利用小地貌条件造成的小气候环境进行农业生产在华南各地，常利用
6、东、北、西三面环山、南面敞开的盆地种植热带作物。在这种盆地内，北来寒潮难以侵入，温度要比平地高 23。云南和两广地区的橡胶林大都种植在阳坡。在我国北方地区，常常在不对称的拢形坡地（即南坡平缓、北坡很陡）的南坡种植蔬菜，这种拢形坡地既可避免或减轻北来冷风，又能使作物得到较充足的阳光。【思考】气候干燥地区的农作物生长条件，是否也是阳坡比阴坡条件好？为什么？3坡度对农业生产的影响我国约有 46的耕地分布在坡地上，因此，坡度与我国农业生产关系极其密切。坡度对单位面积地面上接受到的太阳辐射有极大的影响。据计算，一般情况下北半球坡度为 的南坡，在正午时所得到的直接太阳辐射，相当于纬度比其低 度的平地的日照
7、强度；坡度为 1 的北坡，其日照强度相当于向北移动 100 多千米的平地的日照强度；坡度为 3 的北坡，其目照强度相当于向北移动 600 多千米的相同坡度的南坡的日照强度。一般而言，与平地相比，坡度为 25 的北坡日照强度降低 25；坡度为 6 的北坡日照强度降低 50左右。坡度与土地利用方式坡 度 利用方式015 农 田1525 部分为农田，部分为经济林地2535 主要为林、牧用地中学综合学科网 第 4 页 共 56 页 http:/35 以上 封山育林区坡度也是划分农业生产用地的重要参考依据之一。由于农作物绝大部分是一年生草本植物，根系短，一般只能从土壤中吸收养料和水分，因而需要有一定厚度
8、的土层。而土层厚度与坡度的缓陡有很密切的关系。坡度过陡会造成水土流失，使土层变薄，影响作物生长；而如果坡度太小，也可能导致排水不畅，容易使土地盐渍化。【阅读与理解】坡度与农业生产用地水稻、小麦要求耕地较平整，而旱作物红薯、玉米地可以有一定的坡度。对果园等其他经济林地来说，一般最适宜的坡度为 510，因为在这类缓坡地上，不仅土层有一定的厚度，而且排水通畅，空气流通。林地和牧地对坡度的要求不如耕地那样严格，一般 15以上的坡地仍可作为牧地，30以上的坡地仍可作为林地。坡度还是影响土壤侵蚀的重要因素之一。一般来说，坡度越大，水土流失也越严重。【思考】除坡度外，还有哪些因素可导致水土流失？地面坡度直接
9、关系到土层厚薄和土壤的有机质含量，进而影响农作物的产量。下列两张表格中的实测数据说明了地面坡度与水土流失的关系。某地地面坡度与土层厚度及作物产量的关系坡度 土层厚度（厘米） 作物产量（千克/公顷）15 200 5009 36.6 800某地地面坡度与土层厚度、有机质层厚度的关系坡度 510 1015 1520 2025 2530 3035 35土层厚度（厘米） 120 81 80 78 71 42 20有机质层厚度（厘米） 28 20 17 15 12 9 7【阅读与理解】黄土高原的水土流失对农业生产的影响黄土高原地区丘陵起伏，沟壑纵横，坡度陡峭，坡度超过 25的土地面积达50。而在这一地区，
10、由于土质松散，地面坡度超过 23便会发生水流冲刷现象；5 8或以上，细沟侵蚀便普遍出现；2535的坡地，水土流失情况就非常严重。黄土高原总面积约 59.9 万平方千米，其中约有 43 万平方千米的土地水土流失严重，每年每平方千米的水土流失量达几千吨到 1 万吨。据调查估计，每年要从地表冲蚀掉 0.5中学综合学科网 第 5 页 共 56 页 http:/厘米厚的肥沃土壤。由于长期的水土流失，这一地区的自然环境、生产条件遭到严重破坏，农业生产水平低下，部分地区每公顷耕地的粮食产量不足 375 千克。【思考】导致黄土高原水土流失严重的自然原因和人为原因有哪些？如何有效地控制水土流失？第二部分 新“绿
11、色革命”生态农业1石油农业石油农业又称为无机农业或化学农业，是指主要依靠石油等无机物来提高农作物产量的农业生产方式。其主要特点是：以石油、天然气、煤作为能源、原料，大量生产和使用人工合成的化学肥料、农药、生长调节剂和机电动力，以提高农业劳动生产率和农产品产量，使农、林、牧、副、渔各业日趋专业化，实行大规模生产，大批量运输、储存，在大城市中心市场形成大批量集散的一整套产、供、销系统。20 世纪 50年代以来，石油农业取得了很大的成绩。但由于过量施用化肥、农药，忽视牲畜粪肥、绿肥等有机肥料的作用，出现许多弊病：如能耗增多，成本过高；大量施用化肥、农药导致的污染，危害人畜健康，使一些地区生态环境恶化
12、，农产品产量、质量下降等。2生态农业生态农业是按照生态学原理和经济学原理，运用现代科学技术成果和现代管理手段，以及传统农业的有效经验建立起来的，能获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业。它能提高太阳能的固定率、生物能的利用率和农业废弃物的再循环，因地制宜地合理利用自然资源，使农、林、牧、副、渔各业得到综合发展，达到维护生态环境保持生态平衡的目的，使资源得到持续的利用，提高农业生态系统的生产率。3农业的发展和生态农业农业发展的历史。世界农业的发展，经历了原始农业粗放农业传统农业现代农业四个阶段。我国是一个农业古国，我们的农耕之路，在世界上很有代表性。“生态农业”环保产物。20 世纪
13、5060 年代，很多国家由传统农业向现代农业转变，出现许多各具特色的现代农业模式，如有机农业、石油农业、立体农业、城郊农业等，然而这些农业替代模式不仅难以大规模推广，还产生许多不利影响。如环境恶化，大量化肥、农药、除草剂的使用，严重污染了土壤、大气、水源和食品。水土流失严重，土壤肥力下降，土壤结构板结，生态平衡失调，给后代的生存基础留下隐患。20 世纪 80 年代以来，为了使农业与环境协调发展，有人提出可持续农业的概念，其核心是满足人类需求，追求公平性，解决当代人发展与后代人发展的协调关系。最终目标是追求整体效益，经济、社会、生态效益的统一。实现“生产要发展、生活要提高、生态要改善”的农业。针
14、对这一核心，生态农业满足了它的需要。它主张基本不用化肥、农药，代之以有机肥和天然物质，农业化学措施防治病虫害及杂草，提倡中学综合学科网 第 6 页 共 56 页 http:/尽可能利用各种再生资源和人力、畜力进行农事操作，强调保护野生动物资源和采用轮作，间种套作来提高土壤肥力。生态农业是实施可持续发展农业的有效途径。4生态农业的特点生态农业的特点是：整体性生态农业是全面规划，相互协调，兼顾社会、经济、生态三大效益的整体农业；高效性生态农业是一个高效的人工生态系统，是结构与功能协调的高效农业；多业性生态农业是多业结合，全面发展，高效、优化的农业生态体系；循环性生态农业是有机农业与无机农业相结合的
15、综合体，是物质与能量循环并不断扩大的良性循环农业；平衡性生态农业是一个统一的有机体，是一个十分复杂的大系统，在系统内有一定数量的绿色植物，有足够的生物产品，有良好的经济效益，维护最佳的动态平衡。此外，未来生态农业发展还具有以下四个鲜明的特点：适应化、非耕地化、环控化和工厂化。5生态农业的模式我国的生态农业是在传统农业基础上建立的并可望获得较高生态和经济效益的现代化农业的发展模式。按区域分布和生态农业结构模式划分，我国的生态农业常见的有如下 12 类：农、林、牧结合的生态农业；山区以林为主、多种经营的生态农业；以林、草起步的生态农业；沙漠绿洲生态农业；草原生态农业；水域生态农业；桑基鱼塘型生态农
16、业；沼气能源型生态农业；城郊综合发展的生态农业；庭院生态农业；外向型生态农业；旅游观赏生态农业。【补充材料】生态农业农业生产的根本目的，是生产出足够的粮食及其它副产品，以满足人类不断增长的物质生活的需要。这是一个关系到人类吃饭、穿衣的问题。此外，农业生产还为工业生产提供了大量原料，随着农业现代水平的提高，农村已成为工业品日益重要的市场。而且，商业和交通运输等其它部门的发展，也都是以农业生产的不断发展为基础的，因此，农业是国民经济的基础。纵观一万年来农业发展的历史，从刀耕火种的原始农业发展到近代的传统农业，以及由传统农业向现代农业转变的过程中，农业生产工具正在逐步实现机械化，化肥、农药、塑料薄膜
17、、电力和燃油的投入越来越多，农产品的产量也不断提高。但是，大量使用化肥却导致水体污染、富营养化、土壤板结等问题；不合理使用农药也导致了土壤、水体和农产品受到污染，并且导致害虫产生抗药性，更重要的是，害虫产生抗药性后会再度猖獗；同时，塑料薄膜的大量使用所造成的白色污染，破坏了土壤的结构，并使农作物减产。从 20 世纪 80 年代初期开始，我国开始探索适合我国国情的农业可持续发展的道路，这也就是目前正在全国推广的生态农业。生态农业是指运用生态学原理，根据生态系统内物质循环和能量传递规律，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生产体系。一生态学的基础知识
18、中学综合学科网 第 7 页 共 56 页 http:/生物个体，包括各种农作物，都生活在一定的环境中，它们都能适应一定的环境，同时也能反过来影响环境。生物与环境是一个统一的整体。其中，我们把生活在一定时间和空间内的同种生物个体的总和，叫做种群。一定自然区域中的同种个体之间、相互之间又有一定的关系，这种关系叫做种内关系。生物在种内关系上，既有种内互助，也有种内斗争。种内互助有利于捕食和御敌，提高群体的生存能力。种间斗争是同种个体之间由于食物、栖所或其它生活条件的矛盾而引起的，这种斗争会造成种内某些体弱的个体死亡，但对于种的生存仍是有利的。生活在一定的自然区域内相互之间具有直接或间接关系的各种生物
19、种群的总和，叫做生物群落。一般情况下，一个生物群落内的生物都同时具有植物、动物和微生物。而生物群落中的各种生物之间存在着相互依存、相互制约的关系。在农业生态系统中，人为地利用生物种群之间的关系，可对生物种群进行人为调节，如在生态系统中人为地增加有害生物的天敌种群，可以减轻有害生物的危害。食物链在一定时间和空间内，在各种生物之间以及生物与无机自然环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用的一个自然系统就叫做生态系统。生态系统的成分一般包括以下四个方面：非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。其中，各种生物由于食物关系而形成的联系，叫做食物链。许多食物链彼此交错呈网状的复杂营养关系叫做食物网。
20、食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质和能量就是顺着这个渠道流动的。生态平衡当一个生态系统发展到一定阶段后，它的生产者、消费者和分解者之间能够较长时间地保持着一种动态的平衡，也就是一个生态系统的能量流动和物质循环能够较长时间地保持一种动态的平衡，这种平衡状态叫做生态平衡。生态系统能够保持动态的平衡，关键在于生态系统具有自动调节能力。一个生态系统的自动调节能力与生态系统的成分和营养结构的复杂程度有关。一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小；相反，生态系统的成分越繁多，营养结构趋复杂，自动调节能力就越大。无论一个生态系统的调节能力有多强，却总有一定的限度，而
21、且生态系统的破坏，往往还会带来一系列严重的结果。因此我们在生态农业建设过程中，必须遵循生态平衡的客观规律。这样才能从生态系统中获得持续稳定的产量，才能使人和自然和谐地发展。二生态农业的原理和基本内容1生态农业的基本原理生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础。我们知道，生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理。而食物链则是生态系统能量流动和物质循环的主渠道，因此食物链既是一条能量转换链，也是一条物质传递链，从经济上看还是一条增殖链。因此，遵循这一原理，就可以合理设计食物链，充分利用当地自然资源，利用动物、植物和微生物之间的相互依存关系，使生态系统中的物质和能量被分层次多级
22、利用，使生产一种产品时产生的有机废物，成为生产另一种产品的中学综合学科网 第 8 页 共 56 页 http:/投入，也就是实行无废物生产，提供尽可能多的洁净产品。既充分有效利用机械设备、化肥、农药，又减少其对环境的污染。例如，南京古泉生态农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、养蚯蚓、培育蘑菇和种植果树等生产过程合理地组合在一起，形成一个良性循环系统，如下图所示。南京古泉生态农场物质循环利用示意图农场将鸡粪作为猪的部分饲料，猪粪投入沼气池作为沼气的发酵原料，产出的沼气用来烧饭、照明，沼液和沼渣用来喂鱼、培养食用菌、养殖蚯蚓和作为果园的肥料；鱼塘为鸭提供活动场所，鸭粪下塘作为鱼的饵料；塘泥作为果园的
23、肥料；果园内养殖蛆蚓；猪粪、鸡粪、菌渣作为蚯蚓饵料；姐蚓改良果园土壤，蚓粪为果园提供肥料，蚯蚓作为鸡的饲料。农场内各种农产品的生产互相协调，互惠互利，实现了对能量和物质的多级利用，表现出明显的优越性。2生态农业的基本内容中国生态农业建设的基本内容包括以下几个方面：（1）充分利用太阳能，也就是利用绿色植物的光合作用，不断提高太阳能的转化率，加速生态系统的物质循环和能量流动，从而不断提高农业生产力。（2）提高生物能的利用率和废物的循环转化。这里所说的废物主要是指作物秸秆、人、畜粪便、杂草、菜屑等。对于这些废物，传统的处理方法是直接烧掉或作为肥料直接肥田，这实际上是一种浪费。如果把作物秸秆等用来发展
24、畜牧业，用牲畜粪便制沼气，这样既能为农村提供饲料和能源，又能为农业生产增加肥源。（3）开发农村能源。如利用电能、生物能、风能、太阳能、地热能等，改变传统砍柴烧饭的做法。（4）保护和合理利用自然资源。要保护森林，控制水土流失，保护土壤，保护各种生物种群。（5）建立农业环境自净体系，主要措施有扩大绿色植被覆盖面积，修建大型氧化塘，保护天敌等有益野生生物，推广生物防治，使农业生产拥有一个良好的生态环境。三生态农业的设计方式进行生态农业的设计和布局时可以从生态农业的空间设计（包括水平设计和垂直设计） 、时间设计、食物链设计等方面着手。中学综合学科网 第 9 页 共 56 页 http:/生态农业的水平
25、设计是依据设计区的环境因素、设计区人民食用与生活消费以及市场需求情况等，来确定各种作物的种类、分布区域及各种农业产业所占的比例。生态农业的水平设计也就是平常所说的农业规划布局。生态农业的垂直设计是指运用生态学原理，将各种不同的生物种群组合成合理的复合生产系统，达到最充分、最合理地利用环境资源的目的。垂直结构包括地上、地下两部分。地上部分包括复合群体茎、叶的层次分布以及不同生物种群在不同层次空间上的配置，合理的地上垂直设计目的是能够最大限度地利用光、热、水、气等资源。地下部分是指复合群体根系在土壤中不同层次的分布，合理的地下垂直设计能够有效地利用不同层次土壤中的水分和矿质元素。人们为了保证各种作
26、物最适宜的生存空间，在空间分布设计中，都要按照其个体生育期中最大需要来进行空间设计，这样矛盾就出来了。因为各种作物生育前期个体很小，空间浪费很大，为了最大限度地利用空间资源，就需对生态农业进行时间设计。生态农业的时间设计是根据各种种群的时间节律（在一年中不同时期的生育特点）设计出有效利用空间资源的生产格局，使资源转化率达到最高。生态农业的时间设计包括种群嵌合设计（如套种：冬小麦套括玉米，如下图所示） 、育苗移栽的设计、改变作物生长期的调控型设计等。小麦套种玉米生态农业的食物链设计是指根据当地实际和生态学原理，合理设计农业生态系统中的食物链结构，以实现对物质和能量的多层次利用，提高农业生产的效益
27、，食物链设计的重点之一是在原有的食物链中引人或增加新的环节。例如，引进捕食性动物控制有害昆虫的数量，增加新的生产环节将人们不能直接利用的有机物转化为可以直接利用的农副产品等等。四生态农业中的几种实用技术介绍生态农业技术是从农业生态系统的资源和环境特点出发，以提高系统生产力和改善生态环境为目的而采取的调节系统的能流、物流和协调组分间相互关系的综合技术。由于生态农业系统的类型多种多样，所涉及的各种应用技术也非常广泛。例如提高养殖生产力技术有效利用能量和其它自然资源技术、保护和改善农业环境技术等等。而具体的领域则涉及农业、轻工业、化学工业和食品工业等。显然这些技术不可能向大家进行全面介绍。因此，这里
28、只选择了一些生态农业建设中常用的几项技术。1自然资源的合理开发与利用提高太阳能的利用率太阳辐射能是一切生命活动的能量最终来源，它包括光能和热能。农业生态系统的基本功能就在于吸收和转化太阳能，使之成为人类可以利用的食物或其它生物产品中学综合学科网 第 10 页 共 56 页 http:/中的能量。衡量农业生态系统生产力水平高低，就是以吸收和转化太阳能的效率为标准。因此，采用先进科学技术，建立合理的生态农业结构体系，提高绿色植物对太阳光热能的利用效率，对于提高生态农业系统的生产力有着决定性的意义。（1）改革种植制度改革种植制度是合理利用光热气候资源的重要方面，也是当前增加农作物产量的有效途径之一。
29、如轮作、间套种，巧妙搭配各种作物，缩短用地空闲时间，减小漏光率等，从而实现时间和空间上充分利用光热能资源。（2）合理密植植物体种植过稀，不能充分利用单位面积的光能；过密，则使下层叶片得不到光照，反而变成消耗者导致减产。如何密植呢？密植程度可用叶面积指数来表示。叶面积指数即作物叶面积与土地面积的比值。不同作物不同生育期其最适叶面积指数不同。如一般水稻品种生育前期为 2535，中期为 46，孕穗至抽穗期间为 68，抽穗以后稳定在 45。（3）改善农田自然环境条件兴修水利，营造农田防护林，改善土壤水分状况和热状况等，减少或排除光合潜力发挥的一些障碍因素，使环境因素处于最适状态，这有助于最大限度地利用
30、光热能资源，提高单位面积产量。（4）塑料温室主要指塑料大棚，可用于蔬菜栽培、快速育苗及高寒地区圈养牲畜。塑料大棚具有显著的早熟高效，经济实用等特点，很受欢迎。与塑料大棚原理、结构相似的太阳能利用技术还有地膜覆盖技术。除塑料大棚外，还有颗粒保温温室，它是在塑料大棚的基础上发展起来的。其做法是用双层塑料薄膜，层与层之间的间距是 8cm。傍晚在其间充填具有绝热性能的颗粒，这种大棚保温效果比普通大棚提高 10 倍左右。水资源的合理利用与保护节水灌溉水是人类和其它生物赖以生存的物质基础，它是任何物质所不能代替的。没有水就没有生命。而同时，水资源特别是淡水资源却是一种有限的资源。目前，我国已被列入全球 1
31、3 个贫水国之一。农业是用水大户，水利是农业的命脉。在我国，农业用水量占全国总用水量的70以上，而灌溉用水又占农业用水量的 90以上。干旱缺水，也是我国农业生产发展的主要制约因素，缺水仅是一个方面，更令人不安的是农业用水的极度浪费。像目前采取的传统灌溉技术，水虽然流到田里，但只有 30左右真正进入农作物的生长过程，其余的或是渠道损失，或是蒸发损失，白白浪费了。针对我国水资源十分紧缺、浪费又十分严重的问题，节水灌溉很自然地提到农业用水日程中。于是，数十种适合国情的节水机械和技术，广泛用于农业生产。这些机械和技术主要是：（1）喷灌技术利用动力机（电动机、汽油机或柴油机）水泵、管道等专门设备，给水加压，通过特制的喷头，使水滴粉碎，均匀地喷向空中降落，似人工降雨。（2）微灌技术包括滴灌、微喷灌、涌泉灌等。利用低压管道系统与安装在末端管道上的特制喷水器将水和作物所需的养分以较小的流量，均匀而准确地直接输送到作物根部的土壤表面或土层之中。流量大小完全由喷头决定，可以间隔一定时间一滴一滴地滴入，也可连续地少量流人或者多量地流入。此法适于局部灌溉，在温室、塑料大棚多用滴灌。（3）渠道防渗技术传统漫灌的明渠灌溉，因渠道渗水损失很多，从水源到作物距
