第二章立体农业增产的原理和模式构建

据中国估算，仅秸杆、秕壳、禾草、麸糠、渣饼 等农副产品，约有5亿多t。据福建省每年大约有 生产米糠24.5万t，麸皮3万t，饼类3.5万t，稻 草550万t，甘薯 藤 80万t，甘蔗梢70万t，小杂 鱼3.75万t，资源多数一次用，回收率很低。 500kg稻草含氮，相当于4.45kg尿素，磷：6kg过 磷酸钙，钾：12.5kg氯化钾。据江西省南城县估 算：全县烧掉稻草9.5万t，相当于损失尿素84.5 万kg，过磷酸钙114万kg，氯化钾297.5万kg。
4、应用区域的扩大 传统的立体种养多数应用于农田。 立体农业随着产业的延伸则由农田向山地、 坡地、滩涂、水域扩展，把大区域内的山、 海、田、进行统筹安排，使各种资源与环 境之间相互联系，相互制约形成不同层次 立体结构。
三、高产优质高效农业 三种形式四种方式
1、三种形式： （1）家庭经营的土地规模适度扩大，专业 户、种粮大户、以高投入高产出方式提高 农业经济效益。 （2）家庭经营自发地组织起来，形成各种 产前联合或产后联合的专业技术协会，产 生较为可观的农业社会化效益。 （3）通过产供销一体化的组织形式将家庭 经营结合在一起，形成专业化、商品化和 社会化大生产。
时间延长，边际效应明显增强，光能利用
率提高。
日本最优作物品种光能利用率：玉米1.29%～2.18%；水稻 1.20%～1.58%，大豆为0.71%～1.02%。 国际最优作物品种的水平，一年生作物全生育期光能利用 率最高也只有2%。 中国一般水平为0.3%～0.4%，世界一般水平为0.2%。 理论推算：光能利用率的理论值为5%。番茄、豆角、烟草、 大豆、马铃薯、水稻、小麦光强达到3×104～5×104勒 克斯范围时，光合作用强度就不再增加，称为C3植物。玉 米、高粱、甘蔗、向日葵，当光强度达到8×104～10×104 勒克斯时，光合作用强度还会继续增强，称C4植物。
安徽皖河农场
广东肇庆市大旺华侨农场
3、立体种养
立体种养是在同一块地上，作物与食用菌， 农业动物或鱼类分层利用空间种植和养殖 的结构，或在同一水体内，农用水生植物 与鱼类相间混养，分层混养的结构。
4、种养加多级利用转化
立体农业模式中各种生物通过结构的`优 化组成的模式如牛粪喂猪，猪粪肥水喂鱼， 塘泥喂果。实现了喂猪“牛粪化”，喂鱼 “猪粪化”，喂果“塘泥化”，建立多级 物质利用转化和合理的食物链结构。
2、立体养殖
立体养殖是在同一单位面积畜舍里充分利用空间 或面积分别饲养不同畜禽的结构，或者在同一水 体内不同鱼类混养、分层混养的结构，或者水面 养鸭，水体上、中、下层养不同品种鱼类的结构。 如水域立体养殖以鱼为主的多种经营，综合开发 利用水体，把传统的养鱼方式与现代科学技术紧 密结合起来的一种新的科学养鱼的生产方式。 它的特点是以养鱼为中心，把养鱼与种植业、林、 畜牧业、农副产品加工等紧密配合起来，充分利 用时空、物种资源和自然环境条件，在养鱼的技 术基础上，逐渐的延伸、扩展、移植到稻田养鱼、 湖泊、水库、溪河流水等。
作物竞争中的互相促进：
在立体种植中，协调好两种作物之间的关系， 是促进竞争互利，提高作物产量的重要措施， 而这种协调通常是通过调节作物空间位置和数 量来实现。 竞争指数C1=（NA1－NA）（NB1－NB）/NA－NB C1为竞争指数，NA和NB为间作下A种和B种的密 度；NA1和NB1表示间作下A和B平均个体重相等 的个体单位下A和B密度。根据两种竞争作物密 度的大小计算出C1的数值。若C1﹤1，则表示竞 争互惠，总产量增加；若C1﹥1，则相反。
不同立体种植模式的光能利用率
模 式
生物产量 （kg/667m2）
6104.0 4517.6 5672.6 2172.6
光能利用率 （%）
3.655 2.075 3.397 1.307
比对照
（±%） 180.00 107.92 161.11 100.00
小麦//菠菜/玉米//大豆//芥菜
小麦//菠菜/玉米//大豆//番茄
小麦/玉米//大白菜 小麦/玉米(对照)
提高光能利用率主要表现四个方面：
增加单位面积上的有效叶面积和叶日积。如玉米、 番茄立体种植，比单种番茄有效叶面积增加15%～ 36%，叶日积增加49.25%。 增加光照强度。 如玉米间作花生，距地面25cm处光 照强度比单作玉米提高2.7%，50cm处提高42.7%。 能提高光合效率。 玉米、番茄立体种植，净同化率 比单作玉米提高0.8～2.4g/㎡·日，比单作番茄提 高1～3.8 g/㎡·日。 能增加作物田间光照时间。 如粮菜瓜粮立体种 植，绿叶期可比瓜粮两茬增加5个月；小麦、玉米立 体种植，比麦后玉米直播绿叶期增加1个月左右。
3、产业结构的延伸
传统的立体种养是在农业单一化经营的历史条件 下产生的，主要集中在种植业上的运用，种植业 又集中在粮食作物上，产业结构单一。 现代立体农业把种植业、鱼业、牧业、加工业及 微生物工业部门结成有机整体。各业之间在经济 技术上是并重的，以最大的经济效益为目标，多 产业结合既体现在各个产业中的立体利用，又体 现各个产业之间相互结合。这种结合不是机械的 相加，而以食物链的连结为特征的产业延伸。
3.立体农业与传统间套作有何不同？
2、四种方式 （1）高产型的优势主产区丰收计划及商品生 产基地； （2）优质高效型的产业化经营与综合开发； （3）公司+农户+技术+基地的现代企业一体 化发展； （4）联合的国际农产品贸工农一体化优质品 深加工的协作。
复习题
1.立体农业增产原因表现在哪些方面？
2.说明生物之间竞争与互补效应的辩证关系。
立体农业
专 业: 农学 主讲教师: 陈振武 贾宝艳 授课对象: 08农学
第二章 立体农业增产的原 理和模式构建
第一节立体农业增产的 理论依据
一、提高自然资源利用率 二、提高物质转化率 三、生物之间的Baidu Nhomakorabea争与互补效应
一、提高自然资源利用率
1、提高光能利用率
立体栽培，由于间套作物的合理搭配，优 势行率高，变平面用光为立体用光，冠层 中下部(尤其是主套作物玉米)受光面积增 加，受光分布均匀，受光强度提高，受光
第二节 摸式构建和传统技术区别
一、模式构建
二、立体农业对传统间套种发展
三、高产优质高效农业三种形式四种方式
一、模式构建 立体农业的理论模式是一定 生物组合的田间、水体、空间配 置中所具有的理论共性和规律。 从中国的立体农业实践出发，理 论模式分为五种：
1、立体种植
立体种植利用不同作物在生长发育过程中 的空间差、时间差，将两种或两种以上的 作物在田间合理配置，于同一生长时期内 或先后有序地形成多层次的立体田间结构。 从群体角度看包括各种复合群体组成形式 和山地、丘陵、河谷地带不同作物垂直高 度形成的梯度分层组合种植。如：山顶种 树、山腰种果（菜）、山脚种粮（菜）等。
二、立体农业对传统间套种发展
1、层次加厚 层次：包括空间、水体、地层三部分。 传统的间套只有高矮两个层次结构。 立体农业以垂直扩展为目标有目的的设计。
2、农业生物组合增加
传统的立体组合只有两种农业生物依据它 们的形态特征和生长期长短进行组合，一 个组合内物种少。
现代立体农业除利用作物的高矮，习性外， 还考虑到农业生物的生态、生理、营养特 性。根据食物链循环的最佳原则，把动物、 植物、微生物科学地组合起来。
2、农业生产系统的物质转化
农业生产系统是自然再生产与经济再生产交织在一 起的过程。食物链简单的单一种植业的特点是净生产 量不高，物质转化和利用效率不高。通常绿色植物的 净生产量等于总生产量减去呼吸消耗量，再减去有机 枯死量和残落量，可供人们直接需要的产品不过20% 左右。 全世界农耕地生物产量约200亿吨，其中食物仅为 60～70亿吨，只占总生物量的30%～35%。大量非直接 食用的生物产量没有充分利用。
5、丘陵山区立体农业的综合开发
是根据丘陵山区一定区域的立体自然资源分布、 立体交错的地形地貌、立体垂直的气候特点等， 运用立体农业的理论、原则和方法，充分运用其 时、空、光、热、水气以及地理经济的平面和立 体多维的优势、条件，建立多层次资源配置、多 物种共处和多级质能循环转化的立体种养模式及 其配套技术。
二、提高物质转化率
1、自然生态系统的物质转化
在自然生态环境中，生产者（绿色植物）、 消费者（草食动物和肉食动物）和分解者 （微生物）之间的物质循环转化的一个显著 特点是闭合式的循环，基本上不受人工环境 的干扰，没有外系统的物质参与。因此，它 的物质生产总量和转化总量是有限的。在自 然条件下，有机物流入食物链时，随着营养 阶段的提高，其物质流和能量流逐步变小。
3、立体农业模式的物质转化
（1）物质转化利用的多次性 立体农业在单位面积上集中种植业、养殖 业、加工业于同一生产系统内，组成人工 食物链，它的最大特点是生物种群的多样 性和物质转化利用的多次性。
（2）立体农业模式物质转化过程
①在有限的耕地上，生产出更多的食物产 品，并保持经济效益和生态效益的统一， 必须进行人工合理干预，即加入转化环 节。 ②最大限度地增加第一性物质生产的同时， 要尽可能延长食物链，在系统内增加主 副产品的转化利用的次数，发挥残渣资 源的潜能。
2、提高单位面积土地利用率
（1）增加单位面积土地上的复种指数
不同种植形式积温天数的变化 种植形式 一年一熟玉米 小麦/玉米 全年利用积温 （％） 54.2 77.8 全年利用天数 （％） 36.7 91.8
小麦/玉米//甘薯
147.2
129.8
（2）提高土壤水分利用率
①由于多层种植，地面覆盖度大，增加了阻截雨 水的能力，减缓了地表径流，延长了雨水渗透 到土壤中的时间，有利于土壤含水量的提高。
其特点是“立体层次更多，更清晰，物种更丰富， 物质能量转化更复杂，效益更加显著，是山区农 民脱贫致富最有效地途径。”
地形对农业的影响
直接的影响－不同的地形类型区：平原耕 作业、丘陵山区－畜牧业。 一般坡度大于18°就不利于发展种植业， 我国政府要求，坡度大于25°的丘陵和山 地不得发展种植业。 间接的影响－海拔高度－热量差异－农作 物分布的垂直变化
②不同作物根系分布的深度和根幅范围大小不同， 增加根系吸收土壤水分的面积，有利于充分利 用不同层次中的各种形式的土壤水分。
（3）提高土壤养分的利用率
①由于多层种植，增加了地面生物产量在土壤中 的残留量，所以能迅速提高土壤肥力。 ②由于种养结合，增加了动物粪便而提高土壤肥 力。稻田养鱼土壤养分的变化，其有机肥和全氮 含量都比对照提高1倍左右。主要是鱼类的肥田作 用和由于鱼类的活动加速了土壤微生物的分解过 程的结果。
③立体农业模式总体生产效率，是由各级生产 和再生产环节组成的。要获得总体生产率的 提高，必须从各个环节入手，找出影响各环 节转化效率的正负相关因素，保持转化功能 稳定和持久，尽可能减少生产和转化的中间 耗损。
三、生物之间的竞争与互补效应
互补效应：
利用作物的不同适应性，相互创造适宜 的生态环境条件。 利用一种生物抑制或消除另一种生物的 病虫害或杂草危害。 一种生物为另一种生物制造和提供养分。