农学基础

**章绪论 **节农业的组成与农业的系统观 农业是人类社会昀古老的物质生产活动，也是人类社会昀基本的物质生产活动。农业生产是人类有意识地利用动植物生长机能获得生活所必需的食物和其他物质资料的经济活动。农业生产是自然再生产过程和经济再生产过程的交织、协同发展。因而，它既要服从自然规律又应该服从经济规律，同时还与其他活动的一些重要特征有所差别。 一、农业的组成 狭义的农业是指耕耘土地及栽培作物的人类生产活动。广义的农业泛指人类通过农业技术措施，充分利用自然田间与经济条件来调控农业生物的生命活动的全过程，以获得人类生活所必需的农产品的生产活动及附属于这类生产的各部门的统称。广义的农业包括农（种植业）、林、牧、副、渔5业。农业包括生物、环境及人类的劳动。农业生产过程包括自然再生产和经济再生产的过程。农业生产对象主要包括植物、动物、微生物。 二、农业科学 农业科学的三层含义：①广义的农业科学是指研究农业发展的自然规律和经济规律的科学，即农业生产理论与实践的一门科学，包括农业基础科学、农业工程、农业生产、农业经济和农业管理5门学科。②中义的农业科学是指研究广义农业科学范畴的农业生产科学，包括农、林、牧、副、渔5业。③狭义的农业科学是指研究农作物生产的一门科学；是研究使作物达到高产、优质、高效和可持续发展的理论与技术的科学；是一门综合性很强的应用性科学，它涉及土壤学、作物栽培学、植物营养学、植物保护学等多学科多门类知识。随着农业研究范畴的不断扩大，对农业的定义是：农业是人类通过社会生产劳动，利用自然环境提供的条件，促进和控制生物体（包括植物、动物和微生物）的生命活动过程，以获得人类社会所需要产品的生产部门。 三、农业生产 （一）农业生产的概念 农业生产是一个物质与能量的转化、传递的过程，包括初级生产（**性生产）与次级生产（第二性生产）。 初级生产是植物利用光合作用，合成人类所需要的有机物质并释放出能量和氧气的过程，即植物利用光和叶绿素把自然界中的无机化合物（二氧化碳、水）转化成有机化合物（CH2O）并释放出氧气的过程。光合作用是把自然界中的无机物变成有机物，把太阳能变成化学能的过程。这是一个复杂的光化学反应及生物化学反应过程。次级生产是人类通过动物生产（即第二性生产）来实现物质的转化与能量、信息传递的全过程。 （二）农业生产的特点 1．农业生产是通过生物的生命活动来实现的有机物本身既是生产原料，又是农业产品。有机物的转化过程就是农产品的生产过程。农业生产过程首先必须受生物学规律支配，同时也受环境条件的制约。 2．农业生产具有严格的地域性和强烈的季节性这是农业生产的一个重要特点。各地都有各自适宜种植的作物类型、品种、种植制度及相应的栽培措施。如果忽视作物生产的地域性特点，采用生物界的通用规律来规划作物生产或推广农业技术，往往会导致失败。季节性主要体现在受气候、土壤、生物等环境条件的影响。一年春、夏、秋、冬四季交替，光、热、降水等气候条件在四季中分布的差异较大，造成土壤环境与生物环境的季节差异，使得作物生产不可避免地受到季节的强烈影响。因此必须因地制宜，不违农时，按照地域与季节安排农业生产管理，使作物的高效生长期与昀佳环境条件一致，才能达到增产、增收的目标。 3．农业生产具有连续性作物生长的每个周期内，各环节之间相互联系、互不可分，前者是后者的基础，后者是前者的延续。农业生产是一个长期的周年性社会产业。上一季作物与下一季作物、上一年生产与下一年生产、上一个生产周期与下一个生产周期紧密相连、互相制约。因此，农学专家需要按照规律全面长远地来安排农业生产。 4．农业生产具有有序性、规律性作物在生长发育过程中有显著的季节性、有序性、周期性。不同种类的作物具有不同的生命周期。例如，水稻、玉米和棉花等为一年生作物，冬小麦、冬油菜为二年生作物。另外，作物个体的生命周期又有一定的阶段性变化，是一个有序的生长发育过程，需要特定的环境条件。水稻的短日照高温特性就是典型的事例。又由于作物生长发育的各个阶段具有有序性，是紧密衔接的过程，不可以颠倒重来，因此具有不可逆性。 农业生产昀根本的特点是把自然再生产和经济再生产紧密结合，根据生物学规律和经济规律组织农业生产，才能达到高产、优质、低耗、高效的效果。 5．农业生产具有复杂性农业生产是综合性的生产，具有复杂性。 四、农业生态系统的基本规律 生态系统是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。它包括有生命部分和无生命部分。有生命部分由生物个体、种群、群落组成。无生命部分由环境中影响有机体的所有物质和能量组成。各种生态系统都有自己特有的组成与结构，因而也发挥着特定的生态功能。 生态系统中的物质经常在循环，而能量则处于不断转化和消耗之中，从生产者（绿色植物）、消费者（动物）到分解者（微生物）逐级单向流动，这是生态系统的基本规律。 （一）生态系统构成要素 生态系统构成要素的核心内容包括无机环境（包括光、二氧化碳、氧气、水、营养物质等）、生产者（绿色植物）、消费者（动物）和分解者（微生物）。具体由物质流、能量流和信息流构成（图1-1）。 图1-1物质双向循环传递和能量单向循环转移示意图 （二）农业生态系统 人类是生态系统中昀活跃、昀积极的因素，按照自己的需要对自然生态系统进行各种干预和影响。农业生态系统就是由农业生物及其所处的无机环境构成的具有特定物质循环与能量循环转化功能的生态系统。农业生态系统有自己明显的特点。 首先，农业生态系统的结构比较简单，系统的稳定性较差，这主要是人类种植作物和饲养动物往往仅以符合自身需要为目的而造成的。其次，农业生态系统的输出主要以产品形式运出系统，因而开放性较强，随着农产品及其商品的增加，要维持生态系统平衡，必须伴有相应的物质与能量输入系统。昀后，农业生态系统是在人类的干预下所形成的开放性系统，这就必须消耗一定的辅助能量，随着干预程度的不断加强，辅助能量的消耗也在不断地增多。因此，对于这样复杂的农业生态系统来说，既要考虑到生态系统特性，同时还要兼顾生产的发展。 第二节我国农业发展历史、农业技术发展历程及其特点 一、我国农业发展的历史 （一）原始农业 直到新石器时代以后，用石器种植或者打猎才形成原始的种植业与原始的畜牧业。新石器时代以原始的种植业和养殖业为主，主要是适应与利用自然资源，改造自然的能力很小。 （二）传统农业 金属工具的出现，标志着精耕细作的传统农业的产生。在青铜器（金属工具）时代，人们利用精耕细作、浇水、施肥等方法来补充作物所需的水分、养分，利用换茬调节地力。此阶段为半封闭式农业生态系统，自给自足，易于维持生态平衡。 （三）现代农业 现代农业的生产方式是高投入、高产出，使土地生产力和农业生产力得以飞速增长，对人类社会有巨大贡献。 石油农业是世界经济发达国家以廉价石油为基础的、高度发展、工业化程度高的农业的总称；是在昂贵的生产因素（人力、畜力和土地等），可由廉价的生产因素（石油、机械、农药、化肥、技术等）代替的理论指导下，把农业发展建立在以石油、煤和天然气等能源和原料为基础，以高投资、高能耗方式进行经营的大型农业。在18世纪末叶，欧美处于农业转型阶段，主要标志是生产工具机械化、生产技术科学化、生产组织社会化，这一时期我国农业发展也呈现多元化的趋势。 由于资源环境和生产成本方面的负效应，现代农业耗能多、水资源紧缺、成本高、污染加剧，使生态环境恶化，所以出现了当今的替代农业。 二、我国农业技术发展的历程 中国农业技术发展的历程可以分为农业技术萌芽时期、农业技术形成初期、精耕细作技术的发生时期、（北方）旱地精耕细作技术的形成时期、（南方）水田精耕细作技术的形成时期、精耕细作技术的深入发展时期和科技农业飞跃发展时期7个发展阶段。 （一）农业技术萌芽时期 中国农业大约起源于一万年前的新石器时代。它是在采集和渔猎经济中逐步发展起来的。原始农业技术的产生，为人类的文明进步奠定了坚实的基础。 （二）农业技术形成初期 夏、商、周时期（公元前2070～前771年），中国发明了金属冶炼技术，青铜器农具开始被应用于农业生产中。长江中下游地区水利工程开始兴建，农业技术有了初步的发展。 （三）精耕细作技术的发生时期 春秋战国时期（公元前770～前221年）是中国社会大变革和科技文化大发展时期。炼铁技术的发明标志着新的生产力登上了历史舞台，铁农具和畜力在生产中的利用，推动了我国农业生产的大发展。 （四）（北方）旱地精耕细作技术的形成时期 秦、汉至南北朝时期（公元前221～公元589年）是中国北方地区旱地农业技术成熟时期，形成了耕、耙、耱等配套技术，人们发明及运用了多种大型复杂的农机具。著名农学家贾思勰写作的大型农业百科全书《齐民要术》有详细记载。 （五）（南方）水田精耕细作技术的形成时期 隋、唐、宋、元代国家的经济重心从北方转移到南方，形成了南方水田配套技术，发明与普及了水田专用农具，棉花在中国被逐渐推广，土地利用方式增多，南北方农业同时获得迅速发展。 （六）精耕细作技术的深入发展时期 明代至清代前中期这一历史阶段，中国普遍出现人多地少的现象，农业生产向进一步精耕细作的方向发展。美洲新大陆的许多作物被引进中国，对中国的作物结构产生了重大影响。发展多种经营和多熟种植生产模式已经成为农业生产的主要方式。 （七）科技农业飞跃发展时期 1949年以后，中国农业以高科技应用为基础，取得了辉煌的成就。中国用占世界7%的土地，养活了占世界22%的人口，农业科技得到了巨大的发展，中国与世界农业科技发达国家的差距已经变得越来越小。科学技术对农业发展的贡献已经从1949年的20%提高到1966年前的42%。 三、我国多元化发展的农业 我国农业呈多元化发展并存趋势，如持续农业、三色农业（绿色农业、白色农业、蓝色农业）、数字农业、节水农业、设施农业、生态农业、生物农业、观光农业（都市农业）、有机农业等多种形式。 （一）持续农业 持续农业是从保障农业和农村经济长远发展的角度，保障农业生产、经济、社会持续发展，实现食品供给的有效性和安全性，增加农业就业，扩大农业再生产，保护资源环境永续性循环的目标。 （二）三色农业 三色农业包括绿色农业、白色农业、蓝色农业。 （1）绿色农业这里单指种植业，是绿色植物依靠叶绿素进行光合作用来生产 食品的农业。 （2）白色农业是以蛋白质工程、细胞工程、酶工程为基础，人类利用基因工程来全面综合组建的一种工程农业。 （3）蓝色农业将海洋种植业、养殖业、捕捞业形象地喻为蓝色农业。其总目标是开发食品蛋白质。 （三）数字农业 数字农业是以信息为重点发展农业生产，是遥感农业、精确农业的发展和延伸。其典型的是地理信息系统控制、监测农业生产，把信息、遥感、检测、卫星定位技术应用于农业生产。 （四）节水农业 节水农业是针对水资源贫乏的地区，以节水为重点来发展农业生产。节水农业包括设施节水、技术节水、农艺节水3部分。 （五）设施农业 设施农业是在极端温度地区，利用保护地来发展农业生产，通过调节适宜的温、湿度条件来满足作物生长发育的需要。其包括植物工厂、温室、大棚、小拱棚、地膜覆盖、风障、阳畦等农业设施。 （六）生态农业 生态农业是以生态学原理为基础建立起一种