本书共分20个章节，它根据我国基本国情，大胆进行技术融合，打破数、理、化、地、生的既定界线，对农业生产中的反问题、优化设计的基本原理、基因算法的基础、土壤肥力的物质基础、农作物微量营养元素、推荐施肥技术发展概况等内容作了详细介绍。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

作为持续农业的核心“理性农业”是一项全球开发战略，已成为近年来国际农业界研究的热点领域。

所谓理性农业，是指提高生产者经济效益、满足消费者的需求、有利于环境保护与建设、充分发挥农业多功能性、具有竞爭力的现代化农业。由于理性农业还是一个新生事物，为此本书作者根据我国基本国情，大胆进行技术融合，打破数、理、化、地、生的既定界线，针对农业面临的问题，使原先相互独立的学科能在持续发展上沟通、融合。建立以计算施肥学为基础的农业技术体系；形成生物多样性的人工生物圈模式；提出水回用战略，提高水资源利用效率；研制以生态、社会、经济为主线的“广谱自然肥”；发展特色产品加工业，推动农业化进程；阐述加入WTO与农业标准化建设；开展生态效能综合评估研究。从而，最大限度地利用技术融合带来新的发展机遇。

本书可作为农业研究工作者的参考书，也可作为生物与农业高年级学生、研究生的教材。

前言

第一篇 数学在现代农业中的应用

第1章 农业生产中的反问题

 1.1 农业科学存在问题的实质

 1.2 农业科学正面临一场大的变革

 1.3 农业科学现代化要解决的理论技术问题

 1.4 生态系统的基本概念

 1.5 生态问题的数学模型

 1.6 “黑箱”理论

 1.7 农作物生长模型的意义

 1.8 反问题简介

 1.9 系统辨识的方法与步骤

 1.10 农作物养分产量模型的建立

 1.11 农作物养分产量模型的分析

 1.12 常用的反求算法

第2章 优化设计的基本原理

 2.1 实际技术问题及其数学模型抽象

 2.2 有关优化技术的术语及概念

 2.3 优化设计的一般数学模型

 2.4 优化过程的形象化表达

 2.5 将问题写成优化问题的一般步骤

 2.6 非线性规划问题解法的分类

 2.7 小结

第3章 基因算法的基础

 3.1 基因算法的生物学基础

 3.2 基因算法简介

 3.3 基因算法的特点

 3.4 基因规划简介

 3.5 基因算法

 3.6 混合基因算法

 3.7 模拟退火算法

 3.8 基因-退火混合算法

 3.9 免疫基因算法

 3.10 免疫基因综合算法

第二篇 土壤-肥料-植物的基本原理

第4章 农作物与环境

 4.1 生态环境

 4.2 气候因子

 4.3 土壤因子

 4.4 地形因子

 4.5 生物因子

 4.6 生态因子与农作物相互作用的特征

 4.7 主要农作物分布与环境的关系

第5章 土壤肥力的物质基础

 5.1 土壤营养环境

 5.2 土壤矿物质

 5.3 土壤微生物

 5.4 土壤有机质

 5.5 土壤腐殖质

 5.6 土壤胶体

 5.7 土壤酸碱度

第6章 农作物常量营养元素

 6.1 农作物生长发育必需的营养元素

 6.2 土壤养分形态与农作物对养分的吸收

 6.3 碳、氢、氧

 6.4 氮

 6.5 磷

 6.6 钾

第7章 农作物中量营养元素

 7.1 钙

 7.2 镁

 7.3 硫

 7.4 硅

第8章 农作物微量营养元素

 8.1 微量营养元素对农作物营养的作用

 8.2 影响土壤中微量元素有效性的因素

 8.3 土壤微量营养元素丰缺诊断

 8.4 锌

 8.5 硼

 8.6 钼

 8.7 锰

 8.8 铁

 8.9 铜

 8.10 氯

 8.11 钛

 8.12 微量元素肥料及合理应用

第9章 植物营养与施肥

 9.1 平衡施肥

 9.2 农作物对养分的吸收

 9.3 施肥的作用

 9.4 植物的根营养

 9.5 叶面施肥

 9.6 特殊条件下施肥

 9.7 施肥技术概述

第10章 推荐施肥技术发展概况

 10.1 土壤养分的供应能力

 10.2 土壤测试推荐平衡施肥的技术基础

 10.3 施肥量确定的一般方法

 10.4 土壤养分变异与合理取样

 10.5 土壤测试推荐平衡施肥技术国内外发展情况

 10.6 常规土壤测试的局限性

 10.7 植物营养诊断

 10.8 变量管理模式

第三篇 计算施肥学的技术基础

第11章 计算施肥学的理论基础——生态系统的养分循环和平衡

 11.1 计算施肥学面临的问题与特点

 11.2 世界粮食问题的困境

 11.3 农田生态系统中养分循环的基本参数

 11.4 肥料与农业

 11.5 施肥与环境

 11.6 植物养分产量模型的建立

 11.7 生长模型的表达方式

 11.8 养分循环和植物营养的基本原理

 11.9 因子综合作用律

 11.10 养分产量效应方程

 11.11 养分产量效应方程的若干性质

 11.12 田间试验的设计及分析

 11.13 关于识别数据的检验

 11.14 方法评价

第12章 农作物常量养分产量效应方程

 12.1 一元养分产量效应方程

 12.2 一元养分产量效应方程的若干性质

 12.3 二元养分产量效应方程

 12.4 二元养分产量效应方程的若干性质

 12.5 二元养分产量效应方程的算例

 12.6 三元常量养分产量效应方程

 12.7 三元养分产量效应方程的算例

 12.8 三元养分产量效应方程的实际意义

第13章 包含中、微量元素的养分产量效应方程

 13.1 中、微量元素的特点

 13.2 我国土壤中、微量元素分布与影响因素

 13.3 各养分间的交互作用

 13.4 对农作物较为重要的中、微量元素

 13.5 植物中、微量养分水平的临界值

 13.6 我国中、微量元素缺乏面积

 13.7 包含中、微量元素的养分产量效应方程

 13.8 算例

第14章 有机肥料与化学肥料配合施用时常量养分产量效应方程

 14.1 有机肥料在土壤肥力中的意义

 14.2 有机肥料与化学肥料特点的比较

 14.3 有机肥料的结构

 41.4 影响有机肥料的有效性因素

 14.5 有机、无机肥料养分计算面临的困境

 14.6 氮素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程

 14.7 有机肥与氮素化肥配施时养分产量效应方程的若干性质

 14.8 氮素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程的实际算例

 14.9 氮、磷素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程

 14.10 氮、磷素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程算例

 14.11 氮、磷素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程的若干性质

 14.12 氮、磷、钾素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程

 14.13 氮、磷、钾素化肥与有机肥配施肥时养分产量效应方程的实际算例

第15章 轮作周期中养分产量效应方程

 15.1 合理轮作

 15.2 利用生物学上的互补效应——间套作

 15.3 水旱条件下的土壤状况

 15.4 轮作中肥料的合理使用

 15.5 农作物的轮换方式

 15.6 制定轮作方式的基本原则

 15.7 制定农作物轮作制度的科学依据

 15.8 制定轮仵制度的方法与步骤

 15.9 确定最佳轮作方式的示例

 15.10 区域农作物比较优势测算模型的选用

第16章 建立计算施肥学技术体系

 16.1 建立计算技术体系的重要意义

 16.2 计算施肥学技术体系设计思想

 16.3 世界气候与农业生产

 16.4 世界主要的土壤类型及其分布

 16.5 “土宜”和“时宜”的研究

 16.6 推荐施肥技术面临的困扰

 16.7 养分产量效应方程的强大活力与面临的挑战

 16.8 养分产量效应方程从理论到实用化的发展

 16.9 农作物养分产量效应方程扩大推广应用的指导思想

 16.10 为土壤分类提供一种定量化的手段

 16.11 技术基础——五个基本引理

 16.12 精确性的检验

第四篇 农业可持续发展形式

第17章 生态安全呼唤可持续发展

 17.1 环境问题日益国际化

 17.2 影响我国生态安全的一些环境问题

 17.3 生态安全问题的特点

 17.4 21世纪中国农业面临的三大问题

 17.5 可持续发展的生态学原理

 17.6 走有特色的“可持续发展”之路

 17.7 生态安全挑战及应对策略——农业标准化建设

 17.8 生态效能综合评估

第18章 农作物与阳光

 18.1 光合作用的重要意义

 18.2 叶绿体的色素

 18.3 叶绿体色素的吸收光谱

 18.4 对光适应的植物

 18.5 碳同化

 18.6 植物对光能的利用

 18.7 “选择性”与“多频适应性”

 18.8 不同波段光的利用

 18.9 呼吸作用

 18.10 光呼吸

 18.11 向性运动

 18.12 向性运动的佳值

 18.13 农作物有选择地混作或间种(群落)是接近向性佳值的途径

 18.14 抗性运动

 18.15 提高光能利用率

第19章 农田生态系统中生物多样性的设计——人工生物圈的概念及其发展

 19.1 农田生态系统中生物多样性的概念

 19.2 “人工生物圈”的提出与发展

 19.3 农田生态系统中生物多样性的设计原则

 19.4 “人工生物圈’’的建设

 19.5 稻田人工生物圈技术

 19.6 丘陵(山地)人工生物圈

 19.7 节水灌溉型人工生物圈

 19.8 西部(沙漠)人工生物圈

 19.9 实施走出去发展战略

 19.1. 人工生物圈中生态景观格局的考虑

 19.11 “人工生物圈”模式对我国农业的重要意义

第20章 建立以生态、社会与经济为主线的“广谱自然肥”思路

 20.1 化肥与农业

 20.2 化肥应用中面临的问题

 20.3 生产化肥引起的环境问题

 20.4 使用化肥对环境的影响

 20.5 “广谱自然肥”的提出

 20.6 “广谱自然肥”的构成

 20.7 超微化技术研究

 20.8 “广谱自然肥”的研究

参考文献