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在西藏做农业科研之难_气候篇: 热度 8 kerer009 2014-9-19 12:41; 我所在的林芝地区八一镇，所在地区高山密布，河流纵横，受地形因素，以及低纬高海拔等因素综合影响，气候状况极为复杂。日照少且降水多，常冬无夏、春秋相连，种植业生产不稳定。 2012 年和 2013 年的气候状况都正常，在 2013 年 8 月下旬，我课题组种植的大面积玉米植株高度基本都在 2.0m 以上，玉米在当年亦能够正常结实，测产的产量每亩接近 600kg；图1 2012年田间玉米照片 2013年田间玉米照片而在 2014 年，连续数月的低温寡照（下图中有当地天气预报的截图；在今年七八月份来林芝，傍晚不穿上羽绒服是很冷的），以及几乎每天都数次来报道的降雨，让玉米生长严重不良，到了8月的时候，玉米植株高度仅 1.6m左右，草都比玉米高，玉米虽然能够结实，但估计减产得在40%以上。图3 2014年夏季天气预报截图1 图4 2014年夏季天气预报截图2 图5 2014年8月玉米田照片这样的条件是否还有必要发展种植业呢？许多人在我的博客中也对此有所质疑，这个命题有点大。我个人认为，在西藏发展种植业是必须的，西藏种植业是无可替代的，至于原因不必细说，社会生活维持、生产互补、经济收入等方面的理由都非常充分；另外，从农业生产稳定性角度来说，发展麦类、豌豆和油菜作物生产，以及河谷玉米生产是没有问题的，只不过对我在种植的山地玉米来说，有点不是很稳定。不过，即使在冷凉的山地种植玉米（尽管与河谷的高差仅有 100m 左右），也是有相当生产价值的，毕竟林芝地区有充足的降水和比中西部其他地区相对优越的温度条件，在提升传统作物潜在生产力水平较为有限的情况下，发展潜在生产力水平高的生产方式，还是有很大的生产价值的。还是以玉米为例，在一般正常生产年份里，高产的玉米籽粒用途非常广泛，而且更为高产的玉米秸秆更可以在相当大的程度解决农户牲畜冬季饲料极度匮乏的难题。整个西藏的河谷地区和西藏中东部地区基本上都能够解决玉米需水的生产问题（只有很少地方气候条件能满足粮食玉米生产要求），如果能在现有生产条件下，探索出一条收入倍增、环境友好、（农牧民）生活安定的生产新路子，对于西藏农牧业发展无疑是一个划时代的推动，而这样的生产模式在西藏这样一个条件恶劣的地区都能满足，相信到了内地也一样能行，这就是我目前所从事的研究中心。目前这方面的研究进展还算正常，技术已经基本成熟，就差时间积累去说明问题了。; 8111 次阅读|23 个评论

分享我的生态农业梦（1）：“农牧一体化”理论的原理: 热度 2 kerer009 2013-7-14 15:28; 以生态学理论为基础，结合其他技术，解决现阶段农业生产中出现的问题，是我的科研梦想，目前小有所成，逐渐向大家展示一下，内容涵盖论文、生产实例等各种形式。本人水平的确有限，望大家提出宝贵意见，促进“农牧一体化”理论和技术的发展与进步。 “农牧一体化”理论的原理近些年来，在中国积极应对粮食安全压力的同时，农业生产又出现了一些严重的问题，主要表现为：农产品生产数量和质量安全保障面临严重威胁 —— 已对人们的健康产生严重影响，全国农田土壤质量恶化趋势明显 —— 事关农业生产的基础，农产品价格逐年走高与农民增收困难的矛盾 —— 影响农业生产系统的维持与发展。以上问题需要农业生产顺应时代变化，在耕地面积有限的情况下，以提高农业生产力、保障农产品质量为中心，走出适应中国国情的特色农业发展之路。解决目前农业生产困境的发展思路，业界主要有两种观点，一种观点是利用现代分子生物技术，主要通过转基因育种手段解决问题，但这种技术的应用不仅会降低生物多样性并存在潜在危害，难以保障农业可持续发展，而且在今后相当长时期内，中国农业以户为生产单位的生产组织形式难以承接分子生物技术的应用成果；另一种观点是运用生态学原理的技术应用来解决问题，但是在目前现有生产情况下，生态农业不仅存在着生产技术落后于理论，也面临着生产效率低下的问题，而后者直接关系到农民生产积极性。因此，在农业安全生产深入人心的背景下，针对农业生产中出现的根本性难题，本文首次提出 “ 农牧一体化 ” 理论，介绍了该理论的涵义、指导思想和理论构成，以期推动生态农业理论的发展，在一定时期内解决农业生产领域的重大战略性和瓶颈制约问题。 1 农牧一体化的涵义和特点 1.1 农牧一体化的涵义农牧一体化是指在同一块土地上，在收获作物籽粒、块茎等植物经济产量的同时，又利用同一空间内的植物茎叶、动物昆虫等资源，进行畜禽等动物产品生产的一种农牧复合型的生产方式，这种生产方式同时进行植物经济产品和动物产品生产。传统种植业生产主要是以收获作物籽粒、块茎等植物经济产品为目的，栽培作物必须完成整个生育期，作物籽粒、块茎等植物经济产品产量越高越好；而农牧一体化的生产收益是由作物物经济产品和动物产品收益共同构成的，单一种类产品产出的高低并不能代表土地总收益的高低，只有协调两者间收入，土地总收益水平才会最高。 1.2 农牧一体化的生产特点 1.2.1 物质能量系统内高效流动循环农牧一体化生产模式下的农田生态系统是一个相对封闭的物质能量自我流动循环的高效系统，仅以动植物经济产品的形式向外产品输出有限的物质和能量。 1.2.2 光能接收力求最大通过植株多层受光群体，最大限度地提高光能接收总量，并通过动植物生产最大效率地提高能量利用效率。 1.2.3 适应气候变化的能量弹性分配农牧一体化生产模式可以根据环境条件的变化，在作物生产和动物生产两个子系统间分配光能，提高与环境因子相匹配的子系统生产收益，从而提高系统应对气候变化的能力。 1.2.4 农牧一体化农田生态系统多样性的保护生物多样性是农牧一体化生产能够进行的基础，农牧一体化生产模式下农田生态系统需要多种组分拥有的职能，形成有序、配合一致的有机结构，才能在一个空间内同时完成正常的作物种植和动物生长过程。 2 农牧一体化理论的指导思想运用生态学原理，将作物的整个生物产量、杂草、农业昆虫和微生物均看成是人类粮食生产的来源，均衡、有序地调控适宜生存的各生物之间、以及生物与环境之间关系，使单位土地面积内的获取的太阳能远超过同等条件下单一作物生产所获取的最高水平，同时在系统外物质、能量输入的辅助下，物质和能量在食物链内流动和循环，并在一些适宜节点上解链转化成各种农产品。从而实现系统物质的有序循环、能量的高效利用和收益的稳定保障。这种农牧一体化生产是一种精细的机械化生产作业方式。 3 农牧一体化的理论构成 3.1 生理学理论基础 3.1.1 光能利用率 3.1.1 .1 能量转化的 “ 十分之一定律 ” 在目前的农牧一体化农田生态系统中，一部分光能经由作物制造光合产物转化成经济产品，而另一部分光能则以杂草和一部分老化的作物叶片的形式，直接经过畜禽的过腹增值，转化成畜禽产品。这种延着太阳光 —— 杂草 —— 畜禽 —— 产品的太阳光能转化过程，与目前非牧区或农牧交错区的畜禽产品延着太阳光 —— 植物 —— 籽实 —— 畜禽 —— 产品的一般转化过程相比，减少了光合产物形成籽实这一环节，因无需浪费大量能量将光合产物转化为糖类、油脂或蛋白质并集中于籽粒，减少了能量损耗，从而大大提高了系统的生态效率。 3.1.1 .2 对光能的利用效率较高。通过轮区放牧的技术管理方式，田间下层杂草经畜禽放牧不断采食后，杂草叶片始终处于幼嫩期和成熟期，衰老的叶片很少。因此，一方面再生苗的生长速度大大快于第一茬原生苗，增加了一至数次光合作用较强的生长旺盛期，太阳辐射的光能能够得到较为充分的转化，另一方面，由于杂草叶片群体主要由光合效率较高幼嫩和成熟叶片构成，因而杂草群体具有较高的光能利用效率。 3.1.2 逻辑斯蒂 ( logistic ) 曲线农牧一体化生产可以更好地利用植物逻辑斯蒂曲线生长规律。在植物的整个生长过程中，生长速度都表现出 “ 慢 - 快 - 慢 ” 的基本规律，在植物生长前阶段的后期和整个中期生长速度最快，而农牧一体化农业生产就是充分利用了植物的 S 型曲线生长规律，始终在其生产速度最快的对数生长期和直线生长期进行定期放牧，避免了生长速度下降直至衰老期的营养物质消耗，从而获得植株的最高生长效率和生产效率。 3.1.3 动植物补偿效应动植物在一定阈值范围内的胁迫压力解除后，具有一种缩小、恢复或超过原有生长发育和生产水平的一种能力，这种能力被定义为 “ 补偿效应 ” ，而在农牧一体化农田生态系统中，这种补偿效应在动植物上均会发生。田间杂草和作物下层叶片均是系统内的畜禽的食物来源，通过适度放养畜禽，一方面可以去除杂草成熟叶片，使之始终保持具有较高光合效率的嫩绿展叶状态，适于畜禽采食，并提高食物消化率和转化率，同时畜禽采食掉作物下层遮荫的叶片可减少了这多余的消耗型器官，降低了叶片的衰老速度。在作物生长中后期，由于上层空间郁闭度的增加，下层杂草受光量大幅减少，作物郁闭期之前杂草积累于根系的养料将会大量被消耗，系统内的畜禽出现短期内能量摄取不足（但营养供应能够保障），而短期掉膘或体重不变的现象，这种情况会随着后期作物的衰老、郁闭度增加而杂草旺盛生长，或者人工补饲，畜禽会出现一定时期体重快速恢复甚至超过正常的现象，这与消除了畜禽生长冗余有直接关系。 3.2 生态学理论基础 3.2.1 光能接收太阳辐射能是农牧一体化农田生态系统能量的主要来源，其主要是依赖绿色植物通过光合作用制造的。植物的营养生长与生殖生长对光照的要求无论是质还是量都有明显的区别，对于以籽实或块茎等经济产品为生产目的的传统种植业而言，需要较高的日照时数和光照强度，而植物营养生长则对光照条件要求不高，只要光照强度在其补偿点（一般作物为 400-4000Lx ）以上超过 8 个小时，就可以进行营养生长。农牧一体化农田系统中，上层主要是以生产籽实或块茎等经济产品为目的的受光作物群体，其所在环境的光照条件能够满足作物生殖生长的要求，而下层则主要是以地上茎叶生产为目的的各种杂草群体，其接收上层作无叶隙的漏光进行光合作用，杂草主要以营养生长为主。太阳光在经过上层叶片的截留利用后，不是直接照在地面上，而是被下层的杂草叶片吸收利用。这样可以避免伤上层作物前期和中期的漏光现象，而且在上层作物生长后期也能充分利用光能。因此可以最大限度地截流进行农田系统内的光能，大幅度地提高土地叶面积指数，从而大大地提高了土地单位面积的光能接收量。 3.1.2 生物多样性是维持农牧一体化农田生态系统较高生产力和稳定性的基础。农牧一体化农田生态系统内的生物多样性，能够保证系统在时间和空间上充分地利太阳辐射能。同时，植物种类的多样性能够使适宜时间和空间上的生态位空间 ( 这个时空生态位空间远远大于粮食作物本身所占据的 ) 均为植物所占据，从而使太阳光能能够被植物所利用，植物在其中是生态学意义上的 “ 初级生产者 ” 。同时，农牧一体化农田生态系统结构和功能的维持和稳定是农业可持续发展的基础，而生物多样性是该系统结构和功能维持和稳定的前提，目的是实现该系统物质与能量的有效循环，这个目的正是该系统能够实现可持续发展的根本。通过一定的技术管理措施，维持系统内生物之间、生物与环境之间的有序关系，能够通过多种生物之间的配合，实现能量的高效接收和转化，在借助一定外部物质、能量输入的情况下，一部分物质、能量在系统内有序循环，另一部分对外输出，从而在经济层面上保障农牧一体化生产方式的继续。 3.3 农业气候学理论——水分、晚霜梯度下的处理，人为处理晚霜实验。 3.3.1 农业气候资源的充分利用农牧一体化生产过程中籽实生产与杂草生产相结合，对于籽实生产不相匹配的气候资源，杂草都可以得到比较充分的利用。如春季一年生作物处于幼苗期，光热资源利用率非常低，而杂草萌生早，覆盖度高，则可较为充分地利用光热资源制造有机物质；而且即使籽实作物进入腊熟期以后，光热资源对于作物生长己经很少有生产意义，而下层杂草的光合群体，还可以利用这一阶段的气候资源生产大量有机物质，从而提高系统的生产力。 3.3.2 应对气候变化的抗性和适应性籽实的稳定生产依赖作物发育系统与其生存环境系统的全面有序耦合，其关键部分是水、热、光、气等气候资源与作物生长发育的节律相互协调。籽实生产要求作物必须完成其生活史，对气候条件的要求较为严格，近些年在各粮食产区由于气候异常，频发作物减产的现象；但对于农牧一体化生产来说，即使发生气候异常现象，粮食发生严重减产乃至绝收，但杂草仍可正常生长，同时作物植株体可部分或者全部通过畜禽过腹转化实现增值，这样即使在气候异常年份仍可以保证获得相当的生产收益，因此，在同一块土地上在进行籽实生产的同时，发展动物生产的农牧一体化生产模式，可扬长避短，表现出较强的抗逆性和更广泛的适应性。 4 结语综上所述，农牧一体化农业与传统的籽实农业比较而言，在其植物生理、生态适应性、抗逆性、经济生物产量，营养物质产量、光能利用率等方面均具有显著优势，在充分利用气候资源、上地资源、物种资源和增加农业生物量方面具有较大潜力。农牧一体化农业系统的建立，有利于维持农业生态系统的生物多样性，形成生态系统的良好结构，从而促使生态系统的功能得到正常发挥，并通过其稳定的较高收益保障后续生产的进行，因而是一种可持续的农业生产方式。; 个人分类: 学术观点|4172 次阅读|3 个评论

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