农学基础

绪论 农业是人类生活资料的主要来源，阿是国民经济的基础。 没有农业为人类提供各种生活资料，人类就谈不上进行生产及其它社会活动。 农业机械是为农业生产服务的重要工具，如何更好、更有效地提高农业生产效益，是农机专业的重要任务之一。 （一）农业的概念 什么是农业：就是通过培育动、植物，生产食品及工业原料的产业。农业属于第一产业。 农业的劳动对象：是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身。 通常我们把利用动、物植物等生物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的各部门，统称为农业。农业是支撑国民经济建设与发展的基础产业。 什么是农学：是研究农业的科学。 粮食作物栽培 作物栽培 经济作物栽培 种植业 油料作物栽培 蔬菜 园艺栽培 果树 农业 花卉 林业 植树造林 养殖业 畜牧业、渔业、养蚕业 农村经营的副业 广义的农业：即包含农林牧副渔五业在内的大农业。 狭义的农业：即种植业，这是农业生产中最主要的生产部门。 农业：是人类通过社会活动，利用自然环境条件，借助生物生命活动，来取得人类所需产品的生产。 农业生产：就是从事农业的活动过程。 （二）农业生产的实质 现在世界上的一切食物，归根到底还是来源于绿色植物，而食物中为人类生命活动提供的能量归根到底是来源于太阳能。 绿色植物依靠本身的叶绿素，利用太阳光能，通过光合作用，吸收大气中的CO2和H2O ，合成有机化合物，同时将光能转化成化学元素能，贮存在有机物质中。 6CO2+6H2O+光能 叶绿素 C6H12O6+6O2 +11 .2千卡 提高植物光合作用贮存在有机物质中的能量，在人类或其它动物的消化过程中，又被释放出来，满足生命活动对能量的要求。 农业生产的实质：就是人类栽培、利用绿色植物来转化和贮存太阳能，从而为获得自身所需能量 的过程。 农业生产是通过生物的生命活动来进行的，生物体本身自己既是生产工具，又是产品。 生物体的生长发育过程就是农产品的生产过程，生物体的生命活动既受本身的遗传因子制约，又受生活环境条件的深刻影响，有其自身的特点。 （三）农业生产的特点 1.农业生产过程受生物学规律支配 生物有机体本身既是生产工具，又是农产品。有机体的生长发育过程，就是农产品的生产过程。动植物生命有机体活动旺盛与否，既受遗传特性影响，也受生活环境条件的深刻影响。 2. 农业生产有明显的地域性 太阳辐射到地面的光和热，随地理纬度、海拔高度而不同，不同地区的土壤也千差万别，因此生长在不同地区的植物和动物是形形色色的。 要求农业生产：必须因地制宜。 3. 农业生产具有强烈的季节性 不同作物生长要求的光、热等条件不同，不同季节太阳辐射到地面的能量也不同，因此生长的植物和动物种类在不同季节也不同。 因时制宜，不违农时。 4. 农业生产具有连续性 （1）生物本身都有一定的生活周期，各生育时期或阶段是前后相连续的； （2）农业技术措施既要符合动植物当时的生长发育要求，也要为以后生长发育创造有利条件。 （3）农业对土壤的利用也是连续不断的，必须用养结合，持续利用。 （4）人类对农产品的需求是连续不断的，即农产品的数量和存放时期都是有限的，必须连续生产。 5. 农业生产的综合 作物生产是生物体、环境和人的措施三者综合的过程，三者都各自包含着不同的层次和因素，各种不同的因素组成了一个有机联系的整体，其中某一个因素发生变化，都会影响其他因素，从而影响到整个作物生产。 农业生产的范畴很大，既有种植、养殖、林业，又有渔业、副业。种植业是养殖业的基础，林业可为种、养业提供良好环境。 因此在农业生产中，各种技术措施的实施，不仅要考虑当前的增产效果，还要考虑该措施对整个农业生态系统的影响。 6. 农业生产是自然再生产和经济再生产相结合的生产。 ———最根本的特点 人类栽培作物和饲养动物，一方面离不开自然再生产过程，另一方面又增加了社会经济因素，进行经济再生产过程。 只有同时根据生物学规律和经济规律组织农业生产，才能取得高产、优质、低消耗的效果。 （四）农业生产是一个生态经济系统 生态系统：指一定地域内生物群落与环境因素之间、生物与生物之间相互作用，并产生能量交换和物质循环的具有一定生态学功能的统一体。 有生命成分：生物个体、种群、群落。 生态系统组成 无生命成分：环境中影响有机体的所有物质和能量。 生态系统的特点：物质在经常循环，能量总是处于不断的转化和消耗之中，从生产者（绿色植物） 消费者（动物） 分解者（微生物）逐级单向流动。 农业生态系统：是人类以农业生产为目的，对自然生态系统不断干预的结果，它是农业生物及其所处无机环境构成的具有特定物质循环与能量转化功能的生态系统。 农业生态系统的特点： （1）结构比较简单，系统的稳定性较差。 （2）输出主要以产品的形式运出系统以外，开放性较强，要维持系统平衡，必须相应输入物质和能量。 （3）农业生态系统是在人的干预下形成的，必然有辅助能量的消耗，干预越强，消耗越多。 二、农业现代化 （一）农业现代化的含义 现今意义的农业现代化应由以下内容组成： 1.科学技术化：由“自然农业”转向了“科学农业”。 科学农业要求：农业基础设施先进而完善； 水利设施能确保农业最大限度地免受自然灾害的侵蚀； 最大限度地使用机械； 种子、化肥等供给统一而科学； 灌溉、施肥、病虫害防治等农业生产管理科学有效； 科学适宜的栽培种植模式； 农产品深加工化、劳动者技能科学化和专业化，等等。 2.产业布局区域化：从“增量农业”转向了“效益农业”； 3.生产专业化：由“自然农业”转向了“市场农业”； 4.产销经营一体化：由“原料农业”转向了“加工农业”； 5.开放立体化：“耕地农业”转向了“国土农业”。 （二）农业发展的阶段性 农业的发展历史，大体经历了原始农业、传统农业和现代农业三个阶段。 1. 原始农业：从新石器时期－－秦汉时期。 特点：工具简单，改造自然的能力较差，对野生动植物的驯化是原始农业的重要贡献。主要是适应和利用自然。“刀耕火种，广种薄收” 2.传统农业：欧洲始于希腊罗马的奴隶社会时期，我国始于春秋战国或秦汉时期，是在原始农业积累经验的基础上产生的，出现了铁制农具和役畜的使用。 特点：由广种薄收过渡到精耕细作，懂得了采用浇水、施肥、休闲换茬等措施来提高产量，但生产规模小，劳动生产率低，商品率也低，是自给自足的自然经济。 “属于半封闭的农业生态系统，易于维持生态平衡” 3.现代农业：从18世纪下半叶开始的产业革命，带动的工业化使传统农业开始向现代农业转变。 现代农业的含义：可以用 “六用”、“三过程”表示。 六用：（1）用现代物质条件装备农业 （2）用现代科学技术改造农业， （3）用现代产业体系提升农业， （4）用现代经营形式推进农业， （5）用现代发展理念引领农业， （6）用培养新型农民发展农业。 三提高：（1）提高农业水利化、机械化和信息化水平， （2）提高土地产出率、资源利用率和农业劳动生产率， （3）提高农业素质、效益和竞争力。 现代农业的特征：生产工具机械化； 生产技术科学化； 生产组织社会化。 现代农业的共同特点： ① 重视智力投资，发展农业教育、科学研究、技术推广事业； ② 运用经济、立法手段，从投资、信贷、税收、价格等方面保护农 业经营者的利益； ③ 从土地、种子、水保、环保等方面促进农业的发展； ④ 调整农业生产结构，合理利用农业资源，建立协调的农业生态系统； ⑤ 采取各种方法改造原有农业技术、管理体制，实现各部门、各环节协调发展； ⑥ 加强农业发展战略和发展预测的研究。 研究对象：大田作物的种植。 任务：是使学生掌握一定的农学基本原理和基本知识，并具有必需的农学基本技能，以便正确地运用机械工程技术为我国农业现代化服务。 内容：围绕土壤、耕作、作物讨论有关作物种植的基本理论和技术。 土壤---是作物生长的基础场所，也是机械作业的主要对象。 其主要内容有：土壤形成、土壤的孔性与结构、土壤水、土壤养分状况、土壤的物理和机械性质等。 耕作--是指作物栽培技术的实际作业过程。 主要内容：土壤耕作、种子和播种、作物营养和施肥、种植制度。 作物--是农业生态系统的第一性生产者。 主要内容：介绍不同作物特有的生长发育特性及相应的栽培技术。 复习思考题 1.广义的农业生产概念？狭义的农业生产概念？ 2.农业生产的实质是什么？ 3.农业生产的特点有哪些？ 4.农业的发展大体经历了哪三个阶段？每一个阶段有何特点？ 5.充分理解农业现代化的含义？ 6.现代农业的含义、特征、特点有哪些？ 第一章 土壤及其基本组成 §1-1 土壤的形成及其物质组成 一、土壤及土壤肥力的概念 持地质学观点的人认为：土壤是地表岩石风化的碎屑。持化学观点的人认为：土壤是植物营养的贮存库。 土壤：是能生产植物收获物的陆地疏松表层（苏联土壤学家威廉斯下的定义）。 土壤之所以能够生产植物收获物，是因为它有肥力的原因。肥力是土壤的标志，也是区别陆地表层其它疏松物的本质 。 土壤肥力：指土壤能够同时地不断地供应和调节植物生长 发育所必需的水分、养料、空气和热量等生活因素的能力。 土壤肥力分为： 自然肥力：单纯受自然因素的影响而形成的土壤肥力，是自然成土过程 的产物。 人为肥力：人类生产活动而创造出来的土壤肥力。是耕种、施肥改良土壤等农业技术措施作用的结果，是土壤熟化过程和人为劳动的产物。 土壤肥力是土壤生产力的基础，土壤肥力的高低决定了植物的生产力，但并不是唯一的。 人为干预后，土壤肥力的高低并不能决定作物产量，存在着一个协调的问题，从而引出土地生产力的概念。 土地生产力：特定的耕作制度下，土壤能够生产某种或某些作物的能力。 土地生产力通过作物的产量体现出来。作物产量越高，土地生产力越高。 土地生产力的高低，决定于土壤肥力的高低及与外界环境条件协调的能力大小。 二、土壤的形成 （一）自然土壤的形成 （二）农业土壤的形成 自然土壤是在母质、地形、气候、生物和时间等五大自然因素综合作用下通过岩石风化过程和成土过程而形成的。 地球表面的岩石阳光、水分、CO2、O2等长时间作用（风化） 风化产物 成土母质（或母质） 生物、气候、地形、时间等 土壤 （1）岩石风化过程――岩石发生物理的、化学的和生物化学的变化过程，称～。 残积物：保留在原地的母质。岩石风化的产物 洪积物：成土母质或母质） 冲积物： 湖积物： 海积物： 风积物：冰积物： 坡积物： 母质—是指岩石风化后形成的碎屑。 岩石和母质的区别： 岩石：坚硬、块大，无通透性能，不含活动的矿质元素。 母质： A. 细碎，有一定通气性、透水性和蓄水能力； B. 含有Ca、Fe、K、Mg、P等矿质元素可被生物直接吸收； C. 吸收和保持营养元素的能力极不稳定，在水的淋洗作用下极易流失矿质元素； D. 不含氮素，不能生长高等植物，因此还不是土壤。 2）成土过程---指母质在生物、气候、地形、时间等各种成土因素综合作用下而演变为土壤的全过程。 自养型细菌、地衣、藻类等低等植物定居在母质上，利用母质中的矿质营养元素和固定大气中的氮素，合成自身有机体，其死亡后，N、矿物质元素又释放出来被绿色植物利用，通过光合作用，将无机物质转化为有机物质，将光能转变成化学潜能。 随着生物量增加，各种营养元素、能量也逐渐聚集在母质表层，从而逐渐使母质中积累和保存了植物生长发育所必需的全部营养元素，并具备肥力因素，从而使母质发展为土壤。 农业土壤：是在自然土壤的基础上，通过人类利用、改良以后逐步发展起来的土壤。 影响因素： a. 五大自然成土因素；b. 人类生产活动。 土壤熟化过程：指在人为因素的作用下，土壤肥力不断提高的过程。 农业土壤是在自然成土因素和人为因素共同作用下，由自然成土过程和人工熟化过程相互影响而形成的。故农业土壤不仅是历史的自然体，而且是人类劳动的产物。 由岩石每形成1cm厚的土壤约需300年之久。 三、土壤的基本物质组成 矿物质：由岩石风化而来的各种碎屑、矿物质颗粒、 固相 无机盐组成，占固相的 90％－98％ 有机质：由动物、植物、微生物等生物残体及其腐败的物质组成，占固相的 2％－10％。还有各种土壤生物。 液相：土壤水（土壤溶液）：由地上水、地下水进入土壤中而构成。由于土壤中溶解有各种无机盐类、有机物、胶体物质等，故土壤水实为浓度不等的土壤溶液。 气相：土壤空气：由地上进入的氧气、氮气等；有土壤内部产生的二氧化碳、水蒸气等。 以固、液、气相占土壤容积而论，固相与液、气相各占50％左右。 §1-2 土壤矿物质 （一）土壤颗粒的分级 土粒：土壤的固相部分称土壤颗粒，简称土粒。 土粒的组成：矿物质（占90％以上）、有机质（占10％以下）。 不同国家土壤颗粒分级标准不同，我国土壤颗粒分级标准（南京土肥研究所等）： 石块 ＞10mm 石砾 粗：10－3mm 细：3－1mm 砂粒 粗：1－0.25mm 细：0.25－0.05mm 粉粒 粗：0.05－0.01mm 细：0.01－0.005mm 粘粒 粗：0.005－0.001mm 细：＜0.001mm （二）土壤颗粒分级依据 1．各组土粒的矿物组成和化学组成 粒径愈大的土粒，原生硅酸盐矿物含量愈高。随着土粒变细，石英含量逐渐减少，次生铝硅酸盐矿物含量增多。 砂粒（1~0.05mm）矿物以石英为主，而粘粒（＜0.05mm）以云母和次生铝硅酸盐类矿物居多。 2．各级土粒的物理性质和化学性质 （1）砂粒： a.粒径＞0.05mm，通透性能好，但毛管水上升高度低。 b.单位体积的比表面积小，土粒间成对物质间的吸持力弱，故土壤松散，易于耕耙，保水力差，易干旱，胀缩性小，无可塑性等。 c.无吸附Ca、Mg、K、NH4＋等离子的能力。 （2）粘粒： a. 粒径＜0.01mm，随粒径减小，比表面积和表面能增大，含带电颗粒增多，土壤颗粒的分子引力和静电引力增强。故湿时易胀，干时易缩，持水量高，可塑性大。 b.土壤的通气、透水性能差。 c.具有一定的吸附Ca、Mg、K、 NH4＋等离子态养料的能力。 （一）原生矿物 原生矿物：指直接由熔岩凝结和结晶而形成的原始矿物，是岩石组成中原来含有的矿物。 此类矿物在岩石风化和成土过程中，仅发生形状、大小等物理性状的变化，而无化学性状变化。颗粒比较粗，通常在直径0.001mm以上。 如：石英、长石（正、钠、斜）、白云母，不易分解，土壤中普遍存在，不含植物养料。 辉石、角闪石、黑云母等易分解，形成细小土粒，是土壤中P、K、Ca、Mg、Fe等作物营养元素的潜在来源。 原生矿物硬度相当高（除云母类矿物外），特别是石英、正长石是造成机械行走系统及作业部件被磨损的主要因素。 （二）次生矿物 次生矿物：指岩石风化过程和成土过程中，由原生矿物进一步分化后再重新形成的矿物。 与原生矿物相比： ①化学组成和结晶构造不同； ②颗粒细微，多数以高度分散的胶体状态存在； ③是粘粒的主要成分，故是决定粘土性质的主要因素。 次生矿物的分类 根据化学组成的不同分两类： （1）次生铝、硅酸盐类：硅氧四面体【（SiO4）4- 】 、 铝氧八面体【（AiO8）9-】。