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） 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（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 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8-10。 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，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 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 。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（CH4）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 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