第二章立体农业增产原理和模式构建

不同立体种植模式的光能利用率
模式
生物产量 （kg/667m2）
小麦//菠菜/玉米//大豆//芥菜
6104.0
光能利用率 比对照 （%） （±%）
3.655
180.00
小麦//菠菜/玉米//大豆//番茄 小麦/玉米//大白菜 小麦/玉米(对照)
4517.6 5672.6 2172.6
2.075 3.397 1.307
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。
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。
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。
2、提高单位面积土地利用率
源自文库
（1）增加单位面积土地上的复种指数
➢ 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。
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。
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。
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。
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。
不同种植形式积温天数的变化
种植形式
全年利用积温 （％）
全年利用天数 （％）
一年一熟玉米
54.2
36.7
小麦/玉米
77.8
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。
立体农业
专 业: 主讲教师: 陈振武 贾宝艳 授课对象: 08
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、生物之间的竞争与互补效应
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 时间延长，边际效应明显增强，光能利用 率提高。
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。
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。
107.92 161.11 100.00
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%。