走进田间课堂microsoftpowerpoint演示文稿.pptx
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1、第1页/共159页第2页/共159页第3页/共159页第4页/共159页第5页/共159页11 1、国外研究现状、国外研究现状 澳大利亚的干旱地区约有650万hm2,占国土面积的81%左右,小麦是澳大利亚最主要的栽培作物,在生产和出口贸易中仅次于其羊毛占第二位,在农业区,小麦面积占60%,其总产量尽管只为世界的第九位,但出口量仅次于美国和加拿大而属第三。然而,其水资源非常缺乏,农作物生长主要依靠天然降雨,因天然降雨时间集中,且多暴雨,强度大,故水土流失非常严重。在过去的40年,由于传统方式过度耕作,加大了水土流失速度,在昆士兰州的一些地区,土层厚度仅有100mm。据一些科学家预测,如果不采取措
2、施,这些土地的使用寿命仅有70100年。以此推算,100年以后澳大利亚农业耕作面积将减少50%。澳大利亚政府十分重视上述情况,从70年代初,由农业部投入大量资金相继在维多利亚州、新南威尔士州和昆士兰州等主要农牧区,建立了许多保护性耕作研究站,吸收了数以千计的农业科学家、水土保持专家和农机科学家研究探索农业可持续发展的路子。经过十几年科学研究和生产实践,取得了辉煌的成果,这一成果主要内容就是被称为当今澳大利亚农业革命的保护性耕作法 澳大利亚澳大利亚国内外保护性耕作研究现状第6页/共159页11 1、国外研究现状、国外研究现状前苏联的旱农区分布在北纬5053地区,包括草原带和半荒漠带,并有耕地97
3、00万公顷,占原苏联耕地的46.5%,是前苏联的主要农作区。50年代,前苏联将马尔采夫耕作法与加拿大的抗旱留茬无壁犁耕做法相结合形成了以无壁犁深松代替传统有壁犁翻耕法,配合使用除草剂,形成一套适合旱地的蓄水保墒保土耕作法,产生了巨大效果,并因此获得列宁奖金。该法在哈萨克、西伯利亚等地获得显著增产(180466.5kg/hm2)减少成本(2025%),即稳固土壤、减少风蚀、水蚀,又能截流雨雪,同时减少蒸发。前苏联前苏联国内外保护性耕作研究现状第7页/共159页2、我国保护性耕作研究现状(1)基本概念:1)干旱的概念:就是指的由于水分的收支或供与求不平衡而形成的水分短缺现象。从气象学的意义上来说,
4、干旱是一种因长期无降水和少降水或降水异常偏少儿造成空气干燥,土壤缺水的一种气象现象。第8页/共159页 2)干旱地区的概念和划分指标:以年平均降雨量作为划分指标,把年平均降雨量250mm以下的地区称为干旱区,年平均降雨量为250450mm的地区称为半干旱区。干旱地区就是干旱区和半干旱区的的总称。在国际上,联合国教科文组织和联合国环境规划署分别于1977年和1991年以干燥指数(年平均降水量与最大可能年蒸腾量之比值)来界定和划分干旱地区。这是一般公认的干旱地区划分办法。第9页/共159页 3)旱地农业(Dryland Agriculture)指的是降雨量偏少,没有灌溉条件或灌溉条件很有限的情况下
5、所从事的农业生产,或是在半干旱和半湿润偏旱地区基本上没有灌溉条件的土地上进行的综合性的农林牧生产活动。第10页/共159页 (2)我国的土壤、气候特点 中国干旱地区在世界干旱气候类型中是属于中纬度干旱半干旱类型。属温带大陆性气候。中国干旱地区可划分为5种类型。1)温带和暖温带干旱区 年降水量在250 mm以下,包括新疆和甘肃、宁夏、内蒙的部分地区。2)风沙半干旱区年降水量在250一500 mm之间,处于沙漠边缘地区,风害、沙害严重,是风沙危害严重的地区。3)黄土高原半干旱区 年降水量也在250一500 m之间。4)半湿润偏旱区 年降水量在500一750 mm之间。包括东北、河北、河南大部分地区
6、。5)青藏高原干旱半干旱区。第11页/共159页据国家气象局统计,我国沙尘天气(包括沙尘暴)发据国家气象局统计,我国沙尘天气(包括沙尘暴)发生的频率、强度和影响范围正在呈逐年加大的趋势。生的频率、强度和影响范围正在呈逐年加大的趋势。第12页/共159页三、风蚀产生的原因及防治措施1、风蚀产生的原因沙尘天气的气象学分类 气象学把沙尘天气分为“浮尘”、“扬沙”和“沙尘暴”三种状况:“浮尘”是指尘土、细沙均匀浮游在空中,水平能见度小于10000的现象。“扬沙”是指地面尘沙被风吹起,空气相当混浊,水平能见度在1000-10000的现象。“沙尘暴”是指在大风、干旱的气候条件下,风挟带大量沙尘,而使空气混
7、浊、天色昏黄的 现象。出现沙尘暴时,水平能见度小于1000。第13页/共159页我国沙尘天气的路径我国沙尘天气的路径 影响我国的沙尘天气的路径主要分为西北路径、偏西路径和偏北路径。第14页/共159页 西北路径1路:沙尘天气一般起源于蒙古高原中西部或内蒙古西部的阿拉善高原,途径巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布其沙漠、毛乌素沙地、黄土高原,主要影响我国西北,华北,甚至还会影响到黄淮、江淮等地。西北路径2路:沙尘天气起源于蒙古国南部或内蒙古中西部,先向东南方向移动,后收缩北上转向东北方向移动,主要影响西北地区东部、华北北部、东北大部,有时还会影响到俄罗斯远东地区、朝鲜半岛、日本等地。第
8、15页/共159页 沙尘天气起源于蒙古国西南部或南部的戈壁地区、内蒙古西部的沙漠地区,途径巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布其沙漠、毛乌素沙地,主要影响我国西北,华北,有时还会影响到东北地区西部和南部。第16页/共159页 偏北路径沙尘天气一般起源于蒙古国乌兰巴托以南的广大地区,途径内蒙古腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布其沙漠、毛乌素沙地和浑善达克沙地,主要影响西北地区东部、华北大部和东北南部,有时还会影响到黄淮等地。第17页/共159页 沙尘暴的成因 形成沙尘暴的三个必要条件:第一是有足够强劲的风力;第二是低层气流处于不稳定状态;第三是下垫层地表植被稀疏、土质 干燥、疏松,存在丰富的
9、沙尘源。第18页/共159页不同土壤颗粒运动原理不同土壤颗粒运动原理滚动500m 跳跃100500m 悬20100m 浮20m风风第19页/共159页沙尘暴漂浮物构成2000年4月6日北京地区发生强沙尘暴天气,中国科学院地学部的取样分析表明:沙尘暴的漂浮物主要是直径0.0050.063毫米的粉尘。第20页/共159页2.562.5611.9411.9430.3730.3751.8651.860 0101020203030404050506060%沙漠沙地沙漠边缘农田退化草地尚未治理尚未治理正在治理正在治理正在治理正在治理各类型土壤平均含尘率第21页/共159页2、减少风蚀的措施1)减少风力;2
10、)覆盖地面。第22页/共159页非侵蚀性土壤覆盖与裸露土壤比较对相对减少土壤损失的效果土壤覆盖面积(%)相对的土壤损失减少(%)0102030405060708090100035607080859093969899第23页/共159页第24页/共159页据统计:因水土流失、盐渍化、沼泽化、土壤肥力衰减和土壤污染及酸化等造成的土壤退化总面积约 4.6 亿公顷,占全国土地总面积的 40%,是全球土壤退化总面积的 1/4!。土壤退化是指一种或数种营力结合,致使干旱、半干旱及亚湿润干旱区农田、草原、牧场、森林和林地的生物或经济生产力和复杂性下降或丧失。第25页/共159页第26页/共159页第27页/
11、共159页盐碱地盐碱地第28页/共159页水土流失第29页/共159页第30页/共159页第31页/共159页第32页/共159页防风固沙防风固沙第33页/共159页(二)土壤流失第34页/共159页2.土壤次生盐渍化及其成因土壤次生盐渍化是土壤潜在盐渍化的表象化。第35页/共159页1、土壤污染的概念 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化的现象。2.土壤污染特性(1)土壤污染的隐蔽性(2)土壤污染的持久性(3)土壤污染的间接有害性(五)土壤污染第36页/共159页人的行为导致土壤污染,进而影响到人的行为导致土壤污染,进而影响到食物的安全:食物的安全:从卫星拍摄的图片
12、,小麦到了收获前会发光。检查时发现,发光是因为小麦上有各种病虫害。产生病虫的主要原因,竟是这些年大量使用化肥、农药造成的。小麦为什么会发光第37页/共159页食用含过量重金属砷的蔬菜,导致人患皮肤病。土壤健康对人类至关重要第38页/共159页11 1、国外研究现状、国外研究现状美国 由于黑色风暴,美国成立了土壤保护局,对各种保水、保墒的耕作法进行了深入的研究,探索出了一套行之有效的保护性耕作措施,休闲、轮作、免耕覆盖等。同时,研制出了一些配套的农机具,如免耕播种机、深松铲,凿形犁等。到80年代,美国免耕面积达到400多万公顷,少耕达0.253亿公顷以上。经过30余年的研究,在1977年,以免耕
13、 为中心的保护性耕作法美国政府一等奖。1990年美国免耕农业杂志报道,在连续八年的玉米产量比赛中,免耕法赢得五年的高产奖,其公顷产量为12.6t15.75t。1995年美国保护信息中心对约1.13亿公顷粮棉面积三类耕作(传统耕作、少耕、保护性耕作)进行统计,传统耕作4,450万公顷,占39.4%;少耕2,840万公顷,占25.1%;保护性耕作3,990万公顷,占35.3%,保护性耕作和少耕之和已大于60%。美国美国国内外保护性耕作研究现状第39页/共159页海拉尔垦区:机械化保护性耕作2001年,海拉尔垦区用自制免耕装置在三河马场进行了小麦茬812亩免耕播种油菜试验。试验取得了相当的成功,当年
14、即抵御了风沙侵害,实现亩产油菜120公斤。而采用传统播种方式播种油菜的地块亩产只有5060公斤。免耕播种优于传统播种的效果显而易见。第40页/共159页2002年,海拉尔垦区用自制免耕播种装置播种油菜3万亩,抵御了风灾,在其他受灾地块基本绝产的情况下,有的免耕播种地块却达到亩产100公斤的产量。四年一个循环的耕作工艺第一年深松整地休闲,第二年播种小麦、收获留茬、秸秆抛撒覆盖,第三年创茬播种油菜,第四年地表处理(耙茬)、播种大麦第41页/共159页2003年,为了向农业现代化迈进,高起点的提高作业质量、作业效率,垦区根据本地区油菜种植窄行距条播的特点,筹措资金170万元(其中自治区补贴40万元)
15、购置了美国大平原大型免耕播种机CPH1205F1台CPH1510F4台,在四个农牧场进行1.23万亩免耕播种油菜实验,因遭严重干旱使部分地块绝产,没绝产的4710亩达到平均亩产量110公斤。最有特点的是有个牧场夏翻休闲地用普通播种机播种的油菜因严重干旱出苗不齐,而用大平原CPH1510F免耕播种机创茬播种的1300亩油菜却出了全苗,亩产达115公斤,第42页/共159页2004年,购置国外大型免耕播种机12台,国内厂家生产的大型免耕播种机18台。在垦区风灾旱灾严重地区实施免耕播种油菜18万亩。2005年,增购国产大型免耕播种机31台,实施免耕播种油菜36万亩,平均亩产油菜达120公斤。2006
16、年垦区又引进大平原免耕播种机CPH1510F型3台、CPH2010型6台、现代农装北方(北京)公司6119型免耕播种机10台、现代农装科技股份公司产2BMG18型免耕播种机2台,使垦区大型免耕播种机达到91台,实施免耕播种油菜72万亩。2007年,垦区再次引进大平原免耕播种机CPH2010型6台、现代农装(北方)公司6119型免耕播种机19台、现代农装科技股份公司产2BMG24型免耕播种机18台,使垦区大型免耕播种机达到134台,实施免耕播种85.12万亩。第43页/共159页一、保护性耕作的定义及主要内容1、国外定义:美国资源管理局将保护性耕作定义为:“耕种后至少30%地表覆盖有秸杆以减少水
17、蚀的耕作方法;或者在风蚀严重的地区,在风蚀易发生地表的谷物秸杆覆盖量不少于1120kg/ha,且覆盖均匀平整的耕作方法”。保护性耕作的另一种简单的解释为“保护性耕作就是指任何能比传统耕作法减少土壤流失的耕作法”。第44页/共159页2、国内定义:我国学者在多年科学研究的基础上,把保护性耕作定义为:“是一项用大量秸秆残茬覆盖地表,将耕作减少到只要能保证种子发芽即可,主要用农药来控制杂草和病虫害的耕作技术。”是保护土壤的耕作技术。第45页/共159页2 保护性耕作的实质把耕作由单纯改造自然,不考虑自然的机能,发展到利用自然的能力、人类的耕作措施与自然能力协调发展。扭转传统耕作发展了生产,但消耗大量
18、资源、损害环境、降低土地生产力的局面,转变为发展生产、保护生态环境的双赢局面。第46页/共159页3、保护性耕作的原理、保护性耕作的原理土壤具有自我保护和疏松的功能。秸秆覆盖保护土壤,不被风刮走、雨冲走;生物根系、蚯蚓等时刻都在疏松土壤。是焚烧秸秆、翻耕土地,破坏了这些功能,导致侵蚀加剧,土壤生产力下降。保护性耕作的基本概念就是不烧秸秆、取消翻耕,保护土壤自身的功能,从而保护土壤与环境;实现土壤自我疏松,降低成本、减少能耗。第47页/共159页4、保护性耕作的主要内容一是取消铧式犁翻耕,实行免耕或少耕,取消铧式犁翻耕,实行免耕或少耕,少耕包括深松与尽可能少的表土耕作少耕包括深松与尽可能少的表土
19、耕作;铧式犁翻耕深松作业第48页/共159页二是保留秸秆残茬覆盖地表,保护土壤、保留秸秆残茬覆盖地表,保护土壤、减少径流和蒸发、培肥地力减少径流和蒸发、培肥地力;传统耕作地表裸露保护性耕作地表覆盖第49页/共159页三是采用免耕播种,在有残茬覆盖的地采用免耕播种,在有残茬覆盖的地 表播种、施肥表播种、施肥;免耕播种小麦免耕播种玉米第50页/共159页四是以喷洒除草剂或浅松机代替翻耕除草以喷洒除草剂或浅松机代替翻耕除草。机械喷药浅松除草机械第51页/共159页5 5、保护性耕作的优势、保护性耕作的优势第52页/共159页裸露农田遇风起尘覆盖地减少扬尘5060%传统耕作与保护性耕作的风蚀对比第53
20、页/共159页减少水土流失,增强节水抗旱能力减少水土流失,增强节水抗旱能力有秸秆覆盖无秸秆覆盖减少地表径流量5060%;减少土壤流失80%;增加土壤蓄水量1619%;提高水分利用效率1216%第54页/共159页改善土壤结构,提高土壤肥力改善土壤结构,提高土壤肥力土壤有机质、速效氮、速效钾明显提高第55页/共159页减少作业工序,降低生产成本减少作业工序,降低生产成本传统耕作除除草草田田间间管管理理清清运运秸秸秆秆灭灭茬茬翻翻耕耕耙耙地地耱耱平平镇镇压压播播种种施施肥肥收收获获保护性耕作深深松松少少耕耕免免耕耕 或或免免耕耕播播种种除除草草田田间间管管理理收收获获清清运运秸秸秆秆第56页/共1
21、59页 与传统耕作方式相比:与传统耕作方式相比:生产成本减少生产成本减少181828%28%提高粮食产量提高粮食产量131316%16%农民收入可增加农民收入可增加202030%30%节本增效,农民增收第57页/共159页保护性耕作的标志是:取消铧式犁作业,尽可能减少土壤耕作。保护性耕作的要点是:用秸秆残茬覆盖保护农田地表。保护性耕作的基础是:有效控制杂草。二、保护性耕作三要素第58页/共159页1、为什么要取消铧式犁作业?第59页/共159页传统铧式犁翻耕的优点地表清洁,种床松软、细碎和平整,有利于提高播种质量;通过翻耕,有利于抑制病虫草害;深翻晒垡,有利于土壤有机质矿化。第60页/共159
22、页传统铧式犁翻耕的缺点 地表裸露疏松,易风蚀、水蚀,不利于保护土壤;地表裸露疏松,易风蚀、水蚀,不利于保护土壤;地表蒸发失墒严重,土壤抗旱能力下降;地表蒸发失墒严重,土壤抗旱能力下降;作业工序多,生产成本高。作业工序多,生产成本高。破坏土壤结构,土壤丧失自我恢复能力;破坏土壤结构,土壤丧失自我恢复能力;第61页/共159页2、不耕作,土壤如何保持疏松?第62页/共159页 冻、溶交替形成缝隙;表土风化;分析:土壤在自然状况下由以下因素保持疏松:微生物活动形成土壤团粒结构,增加间隙;植物根系腐烂分解后留下的管道;蚯蚓。结论:土壤在自然状况的疏松要经历多年才能成,一旦耕作则前功尽弃;旋耕、犁耕的破
23、坏性最强,而深松的破坏性 较弱,还有利于加深土壤疏松层的深度。第63页/共159页2 2 保护性耕作松土原理根系松土,作物的根系腐烂后,留下大量孔道,时间愈长,通道愈多。但一经翻耕,全部破坏。蚯蚓松土,蚯蚓不断挖掘的孔道、疏松土壤、创造良好的耕层。结构松土,保护性耕作增加土壤团粒结构,有利形成稳定疏松的耕层。不容易压实、回实。胀缩松土,土壤冬冻春融,干湿交替,使土壤趋向疏松、孔隙度增加。第64页/共159页生物(根系)松土作物根系、蚯蚓在土壤中形成大量通道,水、肥、气、热得以运移交换,这就是生物耕地第65页/共159页根系和蚯蚓制造的孔道第66页/共159页 山西临汾免耕1010年小麦地的蚯蚓
24、(传统地没有,保护性耕作6 6年3 35 5条/m/m2 2,1010年10101515条/m/m2 2)第67页/共159页翻地彻底破坏通道、多年生物耕地成果毁于一旦(图a、b、c)图a 切断耕系图b 土层分离,犁底碾压底土形成硬底层图c 残茬翻埋,表层土拢动,通道被毁第68页/共159页保护性耕作营造良好耕层的过程与传统耕作是完全不一样第69页/共159页3、“尽可能减少土壤耕作”的实现 形式有哪些?答:答:“免耕免耕”和和“少耕少耕”。第70页/共159页“免耕免耕”的定的定义义 “免耕”的定义是:免除除播种以外所有的土壤耕作,还要尽可能地减少对土壤有压实、扰动等不利影响的其它田间作业。
25、第71页/共159页国外的“免耕”形式 国外的免耕生产主要使用三种机具:免耕播种机、联合收割机和喷雾机。这种“免耕+播种”的生产体系称作“免耕法”或“直接播种法”。第72页/共159页“少耕少耕”的定的定义义 “少耕”就是减少耕作。即大幅度地精简不同季节原有土壤耕作的程序和环节。取消或尽可能地减少犁耕作业,仅保留有限而又不得不进行的土壤浅表耕作。第73页/共159页 国外的“少耕”经验 美、加等国的做法是:取消秋季耕作,只保留春播前的一次耕作,称之为“少耕法”、“减耕法”或“最小耕作体系”。所使用的机具主要有:凿式犁和弹齿耙、圆盘耙等表土作业机具。还有一种“局部耕作法”,即为保证播种而在覆盖地
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