Conservation of crop land

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1 Conservation of crop land
第八章 农田养护 Conservation of crop land 农田建设 Land construction 土壤培肥 Improving soil fertility 农田保护 Land and soil protection

2 意义： 　　农田的生产性能在使作物的产量“可能”变为“现实”的过程中起决定性的作用，而且它的影响是持续的、累积的、普遍的。因此，土地的生产力首先是作物生产、进而是农业生产可持续发展的关键。 现实 生产力 ？ 土壤生产力 水分生产力 光温生产力 生产力金字塔

3 农田养护的内容 Contents of crop land conservation 目的：
改善和保持良好的土地状况，改良土壤物理性质，保持良好的结构; 建立良好的土壤有机质状况，保持有机质平衡； 保持土壤养分平衡，保证各种养分充分、协调供应，既要保证作物各个生长阶段的养分需要，又要保证作物持续增产的需要； 保持农田水分平衡，保证适宜的水分供应； 保持良好的农田生态环境。 农田建设 Land construction 农田养分管理 Nutrient management 农田水分管理 Water management 农田保护 Land conservation 达到

4 农田建设 Land construction 目的： 高质量农田的标准： 内容： 提高农田的综合生产力。
　　提高农田的综合生产力。 高质量农田的标准： 田面平整，方便排灌；土层深厚，旱涝保收；土壤健康，高产稳产。 内容： 农田水利建设：打井修渠，建造梯田，平整土地。 中低产田改造：旱、涝、薄、粘、漏、盐碱、酸、跑、毒等。

5 梯田：在山坡上沿等高线方向修筑的台阶式田地。
国土资源常识 梯田、砂田、台田、条田     梯田：在山坡上沿等高线方向修筑的台阶式田地。     砂田：在旱地表面人为地铺上一层厚7—10厘米的大小不同的石砾而形成的一种耕作地。     台田：在低洼渍涝或碱化地区，从四周挖土垫高地面，四周形成排水沟渠的条带状农田。     条田：平原地区由各级灌排渠道和道路合理布局形成便于机械化作业和灌溉、排水的条状农田。

6 梯田：山地丘陵地区常见田制之一种，即沿山丘等高线呈阶梯状修筑的田地，即所谓“梯山为田也”。对山地的开垦和我国人口数量的增长密切相关。南宋范成大在《骖鸾录》一书中首次对梯田有所描写，那时梯田已在今川、粤、赣、浙、闽、云、贵等省分布，明清以 来发展迅速。靠天然降水的梯田，产量不高，所谓“人力所致，雨露所养，不无少获”。 山地开垦过量，必将显著加大水土流失，对下游江河变迁和防洪条件产生重大影响。 梯田图（选自《王祯农书》）

7 围田：围田是在湖沼地区围湖成田的一种田制。王祯说：“盖江淮之间，地多薮泽，或濒水不时淹没，妨于耕种。其有力之家，度视地形，筑土作堤，环而不断，内容顷亩千百，皆为稼地。”田围田的增辟，使原有湖沼漫流的泄水条件转变为塘浦河道。北宋郏直说：“或五里七里而为一纵浦，又七里或十里而为一横塘，因塘浦之土以为堤岸，使塘浦深阔而堤岸高厚。”若如此，则泄水通畅而围田稳固。唐、宋以降，围田成为东南基本经济区发展的主要支柱之一。 围田的过度开发，将恶化塘浦泄水条件，宋元以降，围田发达的太湖地区排水成为重点工作。 围田图（选自《授时通考》）

8 圩田：王祯《农书》又称之为柜田，也是在濒湖地区的一种围水而成的田制。与围所不同者在于，圩田堤防的形制较为广大，内水与外水的水位差往往有数米至十多米。圩内农田分布有灌排渠道，圩田四周修有高大的圩堤，圩堤上设有水闸，旱时引江水灌溉，涝则开闸泄水入江，一座大圩往往有数万亩之多，成为高产农业区。北宋年间圩田已很发达，主要分布于长江下游沿江一带。《宋史•河渠志》载，北宋末年太平州(治今安徽当涂县)沿江圩田“自三百顷至万顷者凡九所，计四万二千余顷。其三百顷以下者又过之”。南宋初年诗人杨万里对太平州圩田有深刻印象，曾作广济圩诗云“圩田岁岁镇逢秋，圩户家家不识愁，夹路垂杨一千里，风流国是太平州。”与圩田形制相同的，在湖南、湖北称作垸田，而在珠江和韩江三角洲地区，则称之为基围。

9 葑田：又称架田，是在湖上绑扎木架，“以葑泥附木架上而种艺之。其木架田坵随水高下浮泛，自不淹溺”，即用湖中所生之葑草堆放木架上而成之田。葑田漂浮水上，如出卖，即割断维系的绳缆，拖曳而去。宋代，浙东人口密度加大，对土地需求增加，以至利用湖面空间开发种植，可谓无孔不入。葑田在台湾又称作木排田，“其土番以大木连排盛土，浮之水上，耕种其中，若欲他适，并田扯去”。 石砂田：主要分布于甘肃陇中等地的一种田制，约起源于明朝中后期。这一带不仅水资源短缺，蒸发量大，而且地下水含碱量高。为适应这一气候特点，古人发明了石砂田。即先将土地深耕，施足底肥，然后在地表平铺粗沙、卵石和片石的混和物。砂石层的厚度，旱砂田约8～12厘米，水砂田6～9厘米。砂石层形成覆盖，既减轻了蒸发，又抑制了地下水上升返碱，从而显著提高了产量。一般石砂田的最初10年，产量可比一般农田高出30﹪～50﹪，石砂田的增产效应可达30年。由于石砂田铺放的投入量大而产出多，故有“苦死爷爷，富死儿子，穷死孙子”之说。

10 架田图 （选自《授时通考》）

11 甘肃砂田 砂田是半干旱地区农业不保收成又无水源的情况下，农民取得收成的一大创造。原理是砂砾切断土壤毛管减少蒸发，白天砂砾升温快，保证了农作物特别是瓜果类的热量需求。图为兰州郊区种植白兰瓜的砂田。
以色列灌溉设备演示场的砂田，主要目的是抑制杂草发生。

12 农田物质循环与养份平衡 农田养分循环的特点 开放 open 集约 intensive 集约度 intensity
不同种植制度下的农田养分（土壤肥力）动态 自然植被：肥力上升 新垦地：肥力迅速下降 常耕地：取决于输入输出平衡 多熟制：高投入高产出

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14 农田培肥的措施 生物措施 化学措施 有机无机结合

15 农田培肥的措施 生物措施 利用生物及其残体培肥地力或改良土壤。 作用： 措施： 生物固氮； 合理安排作物布局，因土种植； 增加土壤有机质；
农田培肥的措施　生物措施 　 利用生物及其残体培肥地力或改良土壤。 作用： 生物固氮； 增加土壤有机质； 活化土壤养分； 保持水土； 疏松土壤； 排除盐碱，等等。 措施： 合理安排作物布局，因土种植； 合理轮作； 采用多熟种植，扩大物质循环； 农牧结合。

16 农田培肥的措施 化学措施 利用化肥培肥地力。 李比希的矿质营养学说。 化肥是鸦片？
农田培肥的措施　化学措施 　 利用化肥培肥地力。 李比希的矿质营养学说。 化肥是鸦片？ 长期肥料定位试验（long term experiment, LTE）结果说明： 长期施用化肥的与施用有机肥的处理相比，作物产量相等或略高； 长期施用化肥（几十年到上百年）后，土壤肥力没有降低，但仅施用氮肥会带来不良后果； 施用有机肥有助于改善地力，大约经过50-100年施用有机肥后，土壤有机质和全氮含量增加30-40%。 　　施用化肥提高土壤肥力的原因是：增加作物产量，从而扩大了返还到土壤中的生物有机质的来源。

17 Rothamsted's Classical Experiments
— started in 1843

18 Rothamsted's Classical Experiments
— field plots in Broadbalk

19 施肥越多越好？

20 施肥量与产量的关系 极限 作物产量 毒效 增加 低量 适量 高量 养分供应量

21 第一阶段 第二阶段 第三阶段 总产量 C 转向点 边际产量 平均增产量 Y产量 施肥量 X yo

22 农田培肥的措施 有机无机措施结合 化肥能够提高作物产量和土壤肥力，但应用不当会产生副作用。 有机肥能够改善土壤的理化形状，增进化肥的效果。
农田培肥的措施　有机无机措施结合 　 　化肥能够提高作物产量和土壤肥力，但应用不当会产生副作用。 　　有机肥能够改善土壤的理化形状，增进化肥的效果。 　　土壤是有生命活力的生态系统，其中各种微生物和酶的状态和活性是地力的重要指标。它们的活动需要能量，而能量的来源是有机质分解。 　　有机肥与无机肥配合施用可以调节土壤C/N比。 　　有机肥的“凉”与“热” 。

23 农田养分管理（培肥）的原则 生物措施与人工措施相结合 有主有次，长短效相结合 注重全面均衡增产 全球、全国实行有机农业？
　　全球、全国实行有机农业？ Soil quality — product quality Soil health — human health

24 农田水分管理 Water management
　 目的：使农田的土壤水分状况适宜于生长发育和增产增收的需要，提高作物对水分的利用效率（water use efficiency, WUE）。因此，水分管理不仅仅是灌溉＋排水。

25 ΔS + ΔV = ( P + I + R+ + U ) - (E + T +R- + D)
农田水分平衡 ΔS + ΔV = ( P + I + R+ + U ) - (E + T +R- + D) 式中： 　ΔS— 土壤水变化量；　 　　　　ΔV — 植物体内水分变化量； P— 降水量； I— 灌溉量； R+ — 径流进入农田水量； U— 地下水（毛管上升）补给量； E— 地面蒸发量； T— 蒸腾量； R- — 径流出农田水量； D — 根层排水（渗漏）量。 ΔS = P + I - E T　或　 E T = P + I - ΔS

26 农田水分平衡的调控 目的：为作物提供良好的水分条件，提高 WUE。 途径： 建立与水资源状况相适应的种植制度：
　　途径： 建立与水资源状况相适应的种植制度： 使作物需水与降水节律一致；staggering cropping 因水种植。 运用蓄水保墒的土壤耕作措施：地上水、地下水、土壤水。 　　“秋雨春用”，“蓄住天上水，保好田中墒”。 合理施肥，以肥调水：扩大根系，增加蒸腾，多方面提高抗旱能力。 合理排灌，科学用水：时间，水量，开源节流，合理调配。

27 农田保护 Conservation of crop land Conservation against
保护农田及其土壤的理化特性；保护农田中的作物。 土地退化 land degradation by： 水土流失 soil erosion 土地沙化 land dissertation 土壤盐渍化 soil salination 土壤污染 soil contamination 作物减产 crop yield loss by: 干热风 hot dry wind 大风倒伏 lodging by wind against Conservation

28 保护农田的措施 种植保护性作物（cover crop）: 增加覆盖，减少土壤耕作；
多熟种植（multiple-cropping）：乔、灌、草结合，带状种植； 保护性土壤耕作（conservation tillage）： 等高耕作 counter tillage 沟垄耕作 trench planting 残茬覆盖 residue mulching 少免耕 minimum & no tillage systems 防风蚀耕作 wind erosion resistant tillage systems：高留茬，风障，免秋耕等等。 修筑梯田 land terracing 营造农田防护林网：增加湿度，降低风速，增加还田有机物。

29 Cotton being protected by killed rye plants

30 农田防护林