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1我國(guó)南方氣候資源的特點(diǎn)

以淮河和秦嶺為界,我國(guó)南方和北方的氣候特點(diǎn)存在著明顯的差異。水熱資源豐富,無霜期長(zhǎng),但光照相對(duì)不足是我國(guó)南方各省氣候資源的基本特點(diǎn),這剛好與我國(guó)北方地區(qū)的氣候特點(diǎn)形成了鮮明的對(duì)照(表1)。

1.1降水充沛

就水資源來說,我國(guó)南方各地的年降水量一般都在1000～1200mm以上,廣西北海甚至高達(dá)2400mm,比降水量為500～600mm的黃河流域約高1～3倍,是西北內(nèi)陸地區(qū)的10倍,甚至幾十倍。所以,北方常年都是干旱嚴(yán)重,而南方則除了季節(jié)性干旱之外,常嫌陰雨天氣太多。

1.2熱能豐富

0℃以上溫度的持續(xù)期是評(píng)定一個(gè)地區(qū)農(nóng)時(shí)季節(jié)長(zhǎng)短的指標(biāo),0℃以上的積溫是反映該地區(qū)總熱量的指標(biāo)。我國(guó)長(zhǎng)江以南各地0℃以上的持續(xù)期日數(shù)均在340～365d,而北方各地多為200～250d,長(zhǎng)江以南0℃以上的積溫為5500～8000℃以上,而北方各地則約為2500～5500℃。說明在熱能資源方面,南方較北方有著巨大的優(yōu)勢(shì)。

1.3無霜期長(zhǎng)

南方各地為250～365d,許多地方幾乎全年都能種植作物;而北方則為100～200d,好些地方只能種植一季作物,或者是一季有余但兩季不足。

1.4光照相對(duì)不足

年日照百分率北方為60%～70%,而南方僅為40%～50%,尤其是川、黔兩省僅為30%左右。就日均氣溫≥10℃期間的日照百分率來看,北方為60%～70%,南方為40%～50%;就年日照總時(shí)數(shù)來說,北方為2400～3200h左右,南方僅為2000～2200h;以日均氣溫≥10℃期間的日照時(shí)數(shù)計(jì),南方為1200～1600h,(成都和貴陽(yáng)地區(qū)僅為800～1000h),北方,尤其是西北地區(qū)高達(dá)1400～1800h;如果按0℃以上持續(xù)期的日平均時(shí)數(shù)計(jì)則長(zhǎng)江以南為3.5～4.4h,而北方為7.0～7.2h。顯然南方的日均日照時(shí)數(shù)僅為北方的一半,且主要分布在夏秋兩季。例如貴陽(yáng)的冬季一季的日均≥10℃的日照時(shí)數(shù)僅為180h,長(zhǎng)沙也只有267h,而北京則高達(dá)603h。所以光照相對(duì)不足是我國(guó)南方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因子。

2營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的差異

營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的差異主要在于種植制度和收獲目的物的不同。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)主要是以收獲籽粒為目的,栽培作物必須完成其全生育期,籽粒產(chǎn)量越高越好;而營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)則是以收獲莖葉,即營(yíng)養(yǎng)體為目的,營(yíng)養(yǎng)體的可利用養(yǎng)分越高越好,亦即在植物體纖維化和木質(zhì)化之前進(jìn)行收獲。所以應(yīng)利用植物的S型生長(zhǎng)曲線,即植物生長(zhǎng)“慢—快—慢”(圖1)的特點(diǎn),在其完成大生長(zhǎng)期,亦即對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期時(shí),立即刈割,作為飼料飼養(yǎng)草食動(dòng)物,使草食直接轉(zhuǎn)變?yōu)槿馐?。雖然是植物的典型生長(zhǎng)曲線,其實(shí)所有生物,包括微生物、動(dòng)物乃至人類的生長(zhǎng)過程也都遵循這一“慢—快—慢的生長(zhǎng)規(guī)律。因此,在大力發(fā)展?fàn)I養(yǎng)體農(nóng)業(yè),以草食直接換肉食時(shí),除了草食生產(chǎn)需要運(yùn)用生長(zhǎng)曲線原理,使草食營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的產(chǎn)量盡可能最高之外,動(dòng)物生產(chǎn)也應(yīng)充分利用這一原理。這就是說要改變農(nóng)牧民常常要在所養(yǎng)動(dòng)物達(dá)到最大體重后才出欄的傳統(tǒng)思維方式,而在其完成對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后即應(yīng)出欄。這是提高飼料利用率、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效率的主要途徑之一。例如,內(nèi)蒙古牧區(qū)10月齡羊的出肉量為13.8kg,2歲羊的出肉量為21.8kg,4歲羊的出肉量為25.8kg,5歲羊的出肉量最高,為27.6kg,是10月齡羊出肉量的兩倍,但飼料消耗量為10月齡羊的11.2倍,說明10月齡羊的飼料轉(zhuǎn)化率比5歲羊高4.6倍,再加上人工和設(shè)施的消耗,則10月齡羊的經(jīng)濟(jì)效率比飼料轉(zhuǎn)化率還要高得多〔4〕。因此,從提高飼料利用率和生產(chǎn)效率看,應(yīng)在10月齡出欄。

由于收獲目的物和種植制度的不同,與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比,營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)具有諸如生理生態(tài)、耕作、投入和產(chǎn)量等諸多方面的優(yōu)勢(shì)。最近幾年,湖南、安徽和河南等地因水稻種子的原因出現(xiàn)了幾次重大引種事件,給農(nóng)民造成了嚴(yán)重減產(chǎn)、甚至絕收等重大經(jīng)濟(jì)損失。這是因?yàn)樗疽瓿善渖钍?在生理生態(tài)上就必須滿足其“三性”要求,即必須滿足其感溫性、感光性和基本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)性。不同緯度、不同海拔進(jìn)行異地引種如果不能滿足這“三性”,水稻就不能正常開花結(jié)實(shí),這就是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)常?？赡艹霈F(xiàn)的重大生產(chǎn)問題。營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)則因是以收獲營(yíng)養(yǎng)體為目標(biāo),在其完成對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)即可收獲。因此,異地引種時(shí)沒有緯度、海拔或區(qū)域的限制,只要作物的營(yíng)養(yǎng)體產(chǎn)量高,營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)好就可以進(jìn)行異地引種,不用擔(dān)心出現(xiàn)不抽穗、不結(jié)實(shí)以及“寒露風(fēng)”等諸多問題。在耕種栽培上,因營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)使生育期變短了,從而簡(jiǎn)化了農(nóng)事操作。也由于營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)的生育期縮短了,在大致相同的生長(zhǎng)期內(nèi),可比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)多收獲1～2次,與之相對(duì)應(yīng)地可增加1～2次對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期,減少1～2次生長(zhǎng)緩慢的生育后期。與此同時(shí),因第1次收獲是在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期完成時(shí)進(jìn)行的,其時(shí)地下部和被刈割基部殘茬已積累了大量養(yǎng)分,比一般作物種子多幾十甚至幾百倍,因此第1次收獲后,再生苗的生長(zhǎng)速率比由種子長(zhǎng)出的實(shí)生苗要快得多,從而可使生長(zhǎng)緩慢的生育前期縮短或簡(jiǎn)化。所以在產(chǎn)量上,營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)顯著高于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)(表2)〔5〕。許多農(nóng)作物諸如水稻和小麥病蟲害的發(fā)生主要出現(xiàn)在生育后期,營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)還可以避開主要病蟲害的發(fā)生和危害。因此,可以大大節(jié)約農(nóng)藥和人工等成本的投入,可以保護(hù)作物害蟲的天敵,減少環(huán)境污染,可加速綠色食品的生產(chǎn),確保農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,因此具有重大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對(duì)光能利用的差異

營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對(duì)光能利用的差異主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。在時(shí)間上,因是在光合效率最高,營(yíng)養(yǎng)體最大的生育期收獲,避免了光合效率下降、逐漸走向衰老的生育后期的出現(xiàn),從而使收獲次數(shù)增加1至2次。在空間上,因生育前期是功能逐漸發(fā)展壯大的階段,葉面積指數(shù)低,許多光能都沒能被葉片捕獲,營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)則只有頭一茬的生育初期漏光現(xiàn)象嚴(yán)重,收獲后再生第二茬時(shí),因經(jīng)過了一個(gè)生長(zhǎng)盛期,地下部分和殘茬內(nèi)貯藏的營(yíng)養(yǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于種子胚乳中的養(yǎng)分,使再生茬的生長(zhǎng)速率明顯快于第一茬,從而避免了生育后期葉片衰老時(shí)的漏光現(xiàn)象。在生理上,增加了一至二次生長(zhǎng)旺盛期,縮短了相應(yīng)的生育前期,避免了相應(yīng)的生育后期,這在功能上具有非常大的優(yōu)勢(shì)。一般禾谷類作物如水稻生產(chǎn)稻谷的光能利用率僅為0.5%左右,但其生育中期,即對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期可高達(dá)3.7%〔4〕,尤其是在生育盛期收獲,不再有分蘗的退化和死亡,也就不再有無效分蘗,并且由于收獲時(shí)期較早,莖葉不但蛋白質(zhì)含量高,而且木質(zhì)化和纖維化程度低,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高(表3)〔4〕,使光合固定的CO2都能得到充分利用。在物質(zhì)運(yùn)輸上,因無須將光合產(chǎn)物集中運(yùn)往籽粒,故可大大節(jié)約經(jīng)化學(xué)固定的光能——光合碳同化物,從而提高了作物產(chǎn)量。因此,其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的產(chǎn)量一般相當(dāng)于生產(chǎn)飼料的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的2～4倍(表2)。

4營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對(duì)光照要求的差異

太陽(yáng)輻射是綠色植物通過光合作用制造碳水化合物、氨基酸和蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)的唯一能源,植物體構(gòu)成成分的90%～95%都是光合作用的產(chǎn)物,所以光照無論對(duì)營(yíng)養(yǎng)體的生長(zhǎng)還是對(duì)籽粒的形成與發(fā)育,都有著極為重要的作用,然而植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)對(duì)光照的要求無論是質(zhì)還是量都有著明顯的區(qū)別。一談到光照,人們就會(huì)很快想到光周期的問題,即長(zhǎng)日照、短日照和日中性在作物生長(zhǎng)發(fā)育中的作用,這的確是一個(gè)非常重要的問題。例如對(duì)于感光性很強(qiáng)的作物品種,如粳稻品種,在我國(guó)南方雙季稻區(qū)即使是在早春3月播種,也必須在其對(duì)短日照的要求得到滿足后的10月前后才能收獲,雙季稻區(qū)如果在早春錯(cuò)誤地播種感光性很強(qiáng)的作物品種,就會(huì)白白地?fù)p失一季收成,這就是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中異地引種時(shí)常易出現(xiàn)問題的主要原因之一。與此相反,對(duì)感光性很弱的油菜或黃瓜來說,只要溫、光、水、肥、氣能滿足其生長(zhǎng)要求,一年四季無論什么時(shí)候播種,都能正常開花,獲得好收成。這種光周期問題對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響,屬于低能光反應(yīng),只需幾十瓦的光強(qiáng)度就能完成。其實(shí),作物的生長(zhǎng)發(fā)育同樣需要不可替代的高能光反應(yīng)。

對(duì)于植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)來說,即使在光照較弱的條件下,只要光照強(qiáng)度在其補(bǔ)償點(diǎn)(一般作物為400～4000Lux)以上,就可以進(jìn)行光合作用合成有機(jī)物質(zhì),促進(jìn)其生長(zhǎng)。所以一般植物在光照較弱的條件下,也可進(jìn)行光合作用,進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。但對(duì)于生殖生長(zhǎng)則不同,僅僅是高于補(bǔ)償點(diǎn)的光強(qiáng)度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還必須有強(qiáng)烈的光照,這是因?yàn)橹参锏纳成L(zhǎng)過程對(duì)強(qiáng)光照的特殊要求?？刂乒庹諚l件的一般田間實(shí)驗(yàn)都驗(yàn)證了穗分化后期,尤其是雌雄蕊開始分化直至生殖細(xì)胞形成期,特別需要強(qiáng)烈的光照。Ruhland將花芽分化分為8個(gè)階段,其中第一個(gè)階段必須有很強(qiáng)的光照才能完成,第五至第八個(gè)階段也須有光才能完成,只有第二至第四個(gè)階段需要在暗中進(jìn)行〔5〕。所以如果沒有足夠強(qiáng)的光照,作物的花芽分化就難以啟動(dòng),或者即使啟動(dòng)了,也難以正常完成其整個(gè)分化過程。這就是我國(guó)貴州、湖南等省的許多地方冬季小麥產(chǎn)量常常不足1500kg/hm2的最主要的原因。最近,任繼周院士進(jìn)行量化研究發(fā)現(xiàn),在溫度年較差16℃以下地區(qū),總輻射量418kJ/cm2以下的地帶以植物營(yíng)養(yǎng)體生產(chǎn)為宜;在544kJ/cm2以上的地帶,以生產(chǎn)籽粒為宜;在418～544kJ/cm2的地帶,則兩者都可以生產(chǎn),但仍以生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)體較為豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)〔6〕。

5營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)是我國(guó)南方草業(yè)持續(xù)發(fā)展的新對(duì)策

我國(guó)南方14省市現(xiàn)有草山草坡面積0.79億hm2,其中約80%可以開發(fā)利用,但現(xiàn)在開發(fā)利用的實(shí)際面積不足20%〔7〕。這一方面是由于農(nóng)牧耦合度低;另一方面是由于草山草坡中,人工草地所占比例很低,而天然草地的水肥條件差,飼草的生產(chǎn)率低下,因而產(chǎn)量低,質(zhì)量差。對(duì)于這一資源的開發(fā)利用,要從改善和引進(jìn)新的飼草資源、引入營(yíng)養(yǎng)體產(chǎn)量高的飼草品種著眼,并可引入飼用灌木品種,尤其是豆科灌木。這樣既能增加飼料產(chǎn)量,又能改善土壤結(jié)構(gòu),促進(jìn)水土保持。

廣義的草山草坡還應(yīng)包括草山草坡上已被墾荒的耕地,包括田和土,因已被墾荒,其土壤狀況、肥力水平、水分條件都得到了根本的改善,因而在土地生產(chǎn)力上比一般的草山草坡要高得多。我國(guó)南方目前有很大比例的田土從深秋到早春基本上處于休閑狀態(tài),例如我們?cè)诎不铡⒑虾唾F州等地區(qū)就國(guó)家“九五”攻關(guān)項(xiàng)目(96-013-01-04-02)進(jìn)行考察時(shí)發(fā)現(xiàn),有大量農(nóng)田在收完水稻(一季晚稻或雙季晚稻)后就處于休閑狀態(tài),許多旱地收完烤煙等作物后就基本沒有再種植莊稼。例如僅湖南每年就有130多萬hm2冬閑地,筆者在湘西鳳凰縣看到有數(shù)百畝一片的旱地冬季完全處于休閑狀態(tài),廣東每年至少有70%的休閑田。此外還有一部分田地雖然種上了小麥等作物,但因光照不足,雨水偏多,赤霉病、白粉病等發(fā)病率高,因而小麥籽粒產(chǎn)量?jī)H1125kg/hm2,農(nóng)民得不償失,故而種植面積還在逐年下降。

如果改變傳統(tǒng)的耕作方式,推廣營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè),充分利用冬閑地,將使農(nóng)民額外增加一季收入,并大大地促進(jìn)牧業(yè)尤其是草食動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。例如在黃淮海棉區(qū),每年10月中旬棉花收獲到次年4月中旬植棉前,棉田大約有1/4的光、熱、水、氣資源沒有得到利用,經(jīng)種植冬牧70黑麥養(yǎng)畜,棉田的種植制度由過去的一熟制改為棉—草兩熟制,每公頃土地的純收入由4665元/年一躍增至8945元/年,增加了91.2%〔8〕;又如中國(guó)水稻研究所的試驗(yàn)證明,冬季營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)產(chǎn)量比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)要提高2～4倍(表2)。尤其是蛋白質(zhì)產(chǎn)量比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)高4～5倍。因此推廣營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè),對(duì)整個(gè)膳食結(jié)構(gòu)的改善、提高人民的生活水平,都具有重要的作用。