1、第二章 生态农业的概念及其理论基础,第一节 生态农业的概念 第二节 生态农业的兴起 第三节 生态农业的基本原理,第一节 生态农业的概念,“生态农业”（ecological agriculture）一词最初由美国土壤学家W.Albrecne于1970年提出，该词是农业生态工程的简称。1981年我国在北京举行的生态工程学术讨论会上提出了生态农业的概念。同年，英国农学家M.Worthington将生态农业定义为：“生态上能自我维持，低输入，经济上有生命力，在环境、伦理和审美方面可接受的小型农业。,一、生态农业的概念,生态农业：因地制宜利用现代科学技术，并与传统农业精华相结合，充分发挥区域资源优势，依
2、据经济发展水平及“整体、协调、循环、再生”的原则，运用系统工程方法，全面规划，合理组织农业生产，实现高产、优质、高效、可持续发展，达到生态与经济两个系统的良性循环和经济、生态、社会三大效益的统一。,中国生态农业的内涵非常丰富，可以从以下三个方面对生态农业全面理解：1、生态农业是我国发展农业生产和农村经济的一种生态策略或指导原则；2、生态农业是对农村发展作整体和长远考虑的一项系统工程；3、生态农业是一套按照生态工程原则组装起来的、促进生态良性循环的农村适用技术体系。,二、生态农业的特点,1、强调以提高第一性生产力作为活化整个农业生态系统的前提，为此不但不排斥，而且积极应用新技术和合理投入； 2、
3、强调发挥农业生态系统整体功能。通过生态规划与生态技术实现扬长避短和系统优化、“接口”强化，而不仅仅局限于提高单一作物产量或单一产业； 3、部分实现稀缺资源的替代和弥补，一方面充分挖掘系统内部资源潜力，另一方面高效利用购买性农业投入； 4、通过改善各种结构（包括产业结构、投入结构），在不增加其它投入的情况下提高农业综合效益； 5、通过物质循环、能量多层次综合利用和系列化深加工实现经济增值，实行废弃物资源化利用，提高农业效益，降低成本，为农村大量过剩劳力创造农业内部就业机会，维持农民积极性； 6、改善农村生态环境，提高林草覆盖率，减少水土流失和污染，提高农产品的安全性等。,第二节 生态农业的兴起,
4、当前的世界面临着人口增长、粮食不足、能源短缺、资源衰退、环境污染等五大危机，已成为世界普遍关注的严重问题。这些问题均与农业有关。目前国内外农业有许多发展趋势，其中有两个主要方向：一是向微观农业发展，突出代表是基因遗传工程；二是向宏观农业发展，主要代表是有机农业和生态农业。,一、生态农业兴起的历史背景,半个多世纪以来，农业的发展取得了令人瞩目的成绩，然而这些成绩的背后是农业的高投入、资源的大量消耗所带来的能源危机、资源匮乏、环境污染及生态平衡失调，并使农业的发展又陷入新的困境之中。这主要表现在以下几个方面：,1、掠夺经营，造成资源衰退； 2、化肥、农药用量倍增；以美国为例，二十世纪九十年代，其化
5、肥、农药用量是1950年的10倍。另据联合国粮农组织统计，粮食每增加一倍，所用农药需增加9倍。 3、严重的环境问题；化肥、农药的大量使用，不仅使大气、水体、农田被污染，有毒成分在农产品中的富集又严重影响了人体健康。 4、水土流失；陡坡开荒、围湖造田、滥砍乱伐、滥垦乱牧以及盲目灌溉等造成水土流失、土壤沙漠化与盐渍化。 5、大量消耗石油能源； 6、地力下降，农业生产力低下。,二、生态农业的产生与发展,（一）世界农业的发展阶段： 原始农业：即刀耕火种农业； 传统农业：以人力、畜力为主要动力，以有机肥为主要肥源，其核心是自给自足。 现代农业：又称石油农业。是通过大量高能耗产品（机械、化肥、农药、燃油、
6、电力）的输入来维持高产出的农业。,第1阶段：刀耕火种的原始农业 （持续时间约为7000年） 特点：刀耕火种、熟荒、撂荒，基本只有种和收两个环节。 问题：只取不给，土地营养平衡完全靠自然植被的自我恢复。,第2阶段：自给自足的传统农业 （持续时间：近3000年来）,特点： 以人力、畜力为主要动力，输入低； 以人粪尿、动物粪便、绿肥等有机肥为土地提供营养； 采用间作、轮作、套作等方式来充分利用土地资源进行农业生产，注意到了保持地力常新； 注意天时地利来进行农业生产，注重顺应自然规律。 问题： 由于以人畜力为主，劳动生产低效； 对自然的依附状态不能得到改善； 难以在较大规模上合理充分利用自然资源，比如
7、林、牧、农、渔的综合生产。,在前两个发展阶段，基本上是依靠农田生态系统内部的能量流动和物质循环，取之于土地、用之于土地，如施用将作物秸秆发酵后做成的有机肥，以豆科植物为基础进行轮作以增加土壤中氮含量等等。这样对农业生态环境造成的影响较小，但生产力水平低。 当粮食和农副产品不能满足人口增长的需要，就出现掠夺式经营，人们破坏森林、草原以获得更多的农田，土地营养贫瘠，其他动植物资源被过度利用。,第3阶段：集约化生产的石油农业 （至今约150多年）鼎盛时期：20世纪60年代,特点： 以机械化、水利化、化学化和电气化来进行农业生产； 直接和间接依赖石化能源； 农业劳动生产率大大提高； 土地生产率和农产品
8、商品率提高 问题： 高输入、高能耗，加剧世界能源危机； 机械化耕作与不合理的种植导致严重的土壤流失； 化肥和农药用量上升，但大部分进入了环境，引起严重环境污染；,工业革命使农业发展进入现代农业或称石油农业阶段。农业要满足社会对农产品的需要，就必须从外部向农业生态系统中输入大量能量和物质，以高投入换取高产量。这时的农业生态系统结构简单，生物种类单一，种内竞争强度大，食物链短，系统内平衡机制被破坏，自我调节能力差，抵御灾害能力很差。只有在人工大量投入、精心管理下，才能保持稳定高产。输入生态系统的能量，除太阳的辐射能外，还要附加大量的化石能源，如施用化肥、农药、灌溉，以及各种农业机械的使用。,现代化
9、农业生产技术特别是大量石油能源的投入确实提高了农业生产力，如据推算每吨化肥可增产粮食 23t，农药挽回的粮食占粮食总产的15，这对缓解急剧增长的人口对农产品的需求，提高人们生活水平起了重要作用。但另一方面，石油农业也存在着许多难以克服的问题。 石油是一种可枯竭自然资源，大量的能源消耗加重了能源危机，而且不断投入能量使农田生态系统的投入产出比越来越小。如美国每年每公顷玉米消耗能源为 124 773 kJ 、收获物能量为 333 982kJ ，投入产出比为1:2.6；而墨西哥在每公顷玉米地的能量投入为 4 012kJ ，收获物能量为 122 892kJ ，投入产出比1:30.6。尽管美国玉米产量高
10、，但能源消费太大，相比之下，墨西哥的玉米产量收益要高过美国 12 倍。,后果： 、破坏土壤，加速水土流失。美国每年流失的土壤高达31亿吨，由土壤流失造成的直接和间接经济损失每年超过400亿美元。 、化肥农药造成环境污染。美国31个州存在化肥污染地下水的问题，农村饮用水中63被农药污染。 、单一作物种植减少了遗传的多样性。单一作物种植造成了农业生态系统和生物多样性减退，病虫害加重。,、大量消耗能源且能源利用率低。 、高投入带来高成本，政府对农业的补贴增加。 、造成一定的社会问题。如美国农业的现代化使家庭经营的小农场处于不利地位，导致大量小农场被兼并，农场数量减少而规模扩大，使许多农民和农业工人被
11、迫离开土地。,（二）现代农业暴露出的问题,现代农业高投入、高产出的生产方式使土地生产力和农业生产力得到飞速增长，为人类食物供应作出巨大贡献的同时，越来越多的弊端也同时暴露出来： 能源过度消耗； 大量采用机械耕作，加剧了自然生态的破坏； 化肥、农药的大量使用，导致了严重的环境污染。,（三）国外替代农业,（一）有机农业 有机农业：完全或基本不用人工合成的化肥、农药、生长调节剂和饲料添加剂的农业生产体系。 有机农业在可能的范围内尽量依靠作物轮作、作物秸秆、牲畜粪肥、豆科作物、绿肥、有机废物、含有矿质养分的岩石和机械耕作，以保持土壤肥力和耕性，尽可能用生物防治抑制病虫和杂草的危害。,（二）自然农业 自
12、然农业：主张农业只能走与自然合作的而不是征服自然的道路。 自然农业主要技术包括： 1、不翻耕：让植物根系、土壤动物和微生物进行自然疏松； 2、不施化肥：靠作物秸秆、绿肥、有机粪肥还田来提高土壤肥力； 3、不人工除草：通过秸秆覆盖和作物生长来抑制杂草； 4、不用化学农药：靠自然平衡机制，如天敌把病虫控制在低密度水平。,（三）生态农业 生态农业是由美国土壤学家威廉姆奥伯特1971年提出的； 生态农业的基本含义为：生态上能自我维持，低投入，经济上有生命力，有利于长远发展，并在环境、伦理道德方面及美学上能接受的小型农业。,生态农业应具备的条件： 必须是一个自我维持系统，一切副产品都需要再循环； 提倡使
13、用固氮植物、作物轮作及有机肥料来保持土壤肥力； 生物群落多样性，种植业与畜牧业比例恰当，使系统能够稳定，自我维持； 单位面积净产量必须是高的； 为获得高产，农场规模应该是小的； 经济上必须是可行的； 农产品就地加工并直接供给消费者； 在美学及伦理道德上必须为社会所接受。,三、中国生态农业发展的客观必然性,我国农业发展在相当长的时期内将面临以下三大挑战： 一是如何满足日益增长的巨额农产品的需求； 二是如何保持和进一步提高经济效益； 三是如何阻止自然资源耗竭和生态环境日益恶化的趋势。,我国农产品增长和农业开发长期以来主要依靠常规农业技术策略，由于人均资源量较少、生态经济基础 “先天不足加后天失调”
14、，其效益日减，后劲不足，承受不起重蹈发达国家 “先污染、破坏，后治理”覆辙的沉重代价；我国不可能、也不具有发达国家在实现常规农业现代化过程中所拥有的极廉价能源供应条件，加上特有的劳力过剩和农业难以得到大量政府补贴等问题，因此，常规农业现代化不完全符合我国农业实际，要求替代性农业技术的开发应用，正是在这样的背景下，我国生态农业在二十世纪八十年代初应运而生，并因适合中国国情而迅猛发展。,四、中国生态农业的发展趋势,1、生态农业的理论研究将更加系统和进一步深化； 2、生态农业建设规模将进一步扩大； 3、生态农业的发展将带动绿色食品的发展，绿色食品将成为占有国内外市场的重点突破口； 4、现代高新技术会
15、更加广泛地渗透于生态农业中；如基因工程、发酵工程、污水处理、土壤培肥、害虫综合防治、生物活性肥料等环保生态工程技术将广泛应用于生态农业。 5、生态农业建设中的各种农业自然资源的开发、利用、培育与国家持续发展总体战略相一致；,6、生态农业的发展将进一步和整个农村环境的综合整治，如乡镇企业的污染防治、农村能源建设、生物多样性保护、各种农业资源的合理利用等紧密结合； 7、生态农业组织实施形式上将纳入国民经济和社会发展计划，并要求各个部门紧密配合，促进生态农业的全面发展； 8、生态农业的经济目标与国家倡导的高产、优质、高效农业相吻合； 9、生态农业的社会效益直接服务于吸收农村剩余劳动力就业，加快农民生
16、活由温饱迈向小康的步伐和社会主义新农村建设； 10、生态农业的国际交流、国际影响将进一步扩大，特别在发展中国家将产生良好的影响。,第三节 生态农业的基本原理,生态农业是以生态学与生态经济学原理为基础，遵循生态及经济规律，运用系统工 程方法，通过经济与生态良性循环实现农村经济高效、持续、协调发展的现代化农业生产体系。生态农业的规划与设计要遵循以下基本原理：,一、生物与环境协同进化原理,生物与环境紧密联系，相互作用，共存与统一体中。 一方面：生物为了生存与繁衍，必须经常从环境中摄取物质和能量，如空气、水、光、热及营养物质。 另一方面：在生物生存、繁衍和活动过程中，也不断通过释放、排泄及残体形式将物
17、质及能量归还给环境。 环境影响生物，生物也影响环境，而受生物影响得到改变的环境反过来又影响生物，使两者处于不断的相互作用、协同进化的过程。,生态农业遵循这一原理，可通过因地、因时制宜，合理布局，用养结合，确保环境资源的可持续利用。 生态农业中运用生物与环境的协同进化原理，首先根据地域生态环境条件，安排生态适应性较好的生物种群，获得较高的生产力水平，并要特别注重保护生态环境。否则，环境破坏会导致生物与环境的失衡，如水土流失问题，土壤沙化退化以及化肥、农药的不合理施用导致生物种群减少或消失，使农业生产力降低甚至衰退。,二、生物种群相生相克原理,生态系统中的生物之间，通过食物营养关系相互依存、相互制
18、约。由于食物链的量比关系，促使处于相邻两个链节上的生物，无论个体数目、生物量或能量均有一定的比例。 生态农业常以农牧结合作为农业结构的核心，首先就要调整农牧之间的营养关系，寻求种植业与养殖业之间的物质供给平衡。,在生态农业建设中，一般应利用各种生物种群的相生相克原理，组建合理高效的复合系统（如立体种植、混合养殖等），在有限的空间、时间内容纳更多的生物种，生产更多的产品。 我国普遍运用的多熟制种植（间作、套种、混种、复种）及立体种养等都是利用各物种间的竞争互补关系建立合理的群体结构，实现高效生产的目的。同时利用生物种间的相克作用，可有效控制病、虫、草害。,三、能量多级利用与物质循环再生原理,生态
19、系统中的食物链，既是一条能量传递链，又是一条物质转换链，同时还是一条价值增值链。根据能量传递的 “十分之一”法则，食物链越短，结构越简单，净生产力越高。 生态农业就是要合理设计食物链，物质分层分级利用，促进光合产物转化增值，废弃物资源化。,生态农业要尽可能适量或较少的外部投入，通过立体种植及选择归还率较高的作物，以及合理轮作，增施有机肥等建立良性物质循环体系，尤其要注意物质再生利用，使养分尽可能在系统中反复循环利用，实现无废弃物生产，提高营养物质的转化及利用效率。,四、结构稳定性与功能协调性原理,农业生态系统是开放性的半人工生态系统，必须保持协调的物质投入和物质输出关系。在农业生产中，如果某种
20、物质投入量过大，则可能在生态系统中产生滞留并带来结构的非稳定态；反之，如果物质输出量过大而补偿不足，则可能使生态系统的资源耗竭，导致结构崩溃。,五、生态位原理,农业生态系统中的生态位丰富、充实，有利于系统组分多样化，并使系统稳定性强、生产力高。但实际的农业生态系统中，常存在许多空白生态位，应当由人工去填补；而这种填补是否成功，则取决于人们对该生态位的生态条件及其周围关系认知的程度。,六、整体效应原理,农业生态系统内能量流、物质流、信息流及价值流进行着转化、传递、交换及各种补偿活动，各组分间还进行着正、负反馈作用。而促使这一系统的整体纳入良性循环轨道，是人们决策的目标与调控的方向。即能流的转化效
21、率高、物流的循环规模大、信息流的传递通畅及价值流的增值显著。同时整体功能高又意味着系统的稳定性高。,七、生态效益与经济效益统一的原理,农业生态系统是由社会、经济、自然组成的复合生态系统，具有多种功能与效益，只有生态与经济效益相互协调，达到共同最佳点，才能发挥生态农业的综合效益。,八、食物链原理,农业生态系统的食物链较短而简单，不利于能量转化和物质的有效利用，而且降低了生态系统的稳定性。 生态农业要根据食物链原理组建食物链，将各营养级上因食物选择所废弃的物质作为营养源，通过混合食物链中的相应生物进一步转化利用，使生物能的有效利用率得到提高。如用谷物喂鸡、鸡粪还田，蚯蚓喂鸡、鸡粪喂猪等形式都是食物链原理的应用。,生态农业建设的原则,整 体协 调循 环再 生,
