1、农业生态学 2010,王世斌联系电话：18913805267,目录,第一章 绪论 第二章 农业生态系统的结构基本生物结构 第三章 农业生态系统的结构综合结构 第四章 农业生态系统的功能能量流动 第五章 农业生态系统的功能物流 第六章 农业的资源与效益 第七章 农业生态系统的调节与控制 第八章 农业的可持续发展 第九章 中国的生态农业,第一章 绪论,生态学产生和发展 农业生态学的产生和发展 农业生态系统的概念 农业生态学的研究对象和任务,第一节 生态学产生和发展,生态学（Ecology）定义 Ecology 源希腊词“Oikos”和“logos”，前者表示住所和栖息地，后者表示学科，原意是研究生
2、物栖息环境的科学。 研究生物(organism)及环境(environment)间相互关系的科学（E. Haeckel,1866）,生物圈,景观,种群,群落,生态系统,个体,系统,组织,器官,分子,细胞,生态科学,生物科学,生命科学,经典生态学,生物圈,生态学研究的最高组织层次,生态学的研究对象及分支学科,分子（molecular） 个体（individual） 种群（population） 群落（community） 生态系统（ecosystem） 景观（landscape） 生物圈（biosphere）,经典生态学 研究的内容,近代生态学 研究的内容,近代生态学 研究的内容,全球生态十大热
3、点,全球变暖 臭氧层破坏 生物多样性下降(1.生境破碎化2.外来种入侵) 酸雨 森林锐减 土地荒漠化(沙漠、石漠、盐碱） 大气污染 水体污染 海洋污染 固体废物污染,中国生态十大热点,大气污染 水污染 垃圾围城 噪声 水土流失 荒漠化（2100平方公里/年丢失=2香港） 濒危物种生境缩小 水资源短缺（3%淡水=80%两极+20%利用）“北水南调”：北冰洋（79%淡水）贝加尔湖蒙古内蒙西北华北 耕地资源短缺 森林资源供不应求,农业生态学的产生,农业实质:利用与调节生物与环境关系生态过程 农业生态学：生态学在农业领域分支。 G.Azzi(ITa,1956):研究环境、气候和土壤对农作物遗传、发育、
4、产量和质量关系 生态学基础：个体生态、种群生态、群落生态、生态系统生态学 农业生产：a生物多样性、全球变化、可持续发展b生态工程、生态设计、生态经济,水能载舟，也能覆舟,在沙漠中生活的仙人掌，因为在此环境中缺水使得仙人掌的叶变成刺，同时也能说明仙人掌能适应环境,黄土高原，曾经是茫茫的林海和无边的草原，但由于某种原因破坏了植被，引起了严重的水土流失和生态平衡的失调，才出现了现在的黄河中泥沙众多的现象和黄土高原,生物与环境,一是认为地球上的各种生物有效地调节着大气的温度和化学构成；二是地球上的各种生物体影响生物环境，而环境又反过来影响达尔文的生物进化过程，两者共同进化；三是各种生物与自然界之间主要
5、由负反馈环连接，从而保持地球生态的稳定状态；四是认为大气能保持在稳定状态不仅取决于生物圈，而且在一定意义上为了生物圈；五是认为各种生物调节其物质环境，以便创造各类生物优化的生存条件,盖亚假说地球是活的,全球气候变化对农业的影响,二氧化碳浓度的直接影响(生长发育加快,抑制呼吸,提高水分利用率和产量; C3C4，热带、温带寒带，发达欠发达）,温度增加的影响扩大作物的种植范围，提高全球的土地承载力水平潜在耕地面积扩大 ，北移种植 ，加速或抑制（极端温度）,降水量增加恰当适时，有利于作物的生长发育降水量增加过于集中，有时还会成灾对于少数地区，本来水热资源配合较好，降水量的增加对于农业生产没有多大实际意
6、义,海平面上升,水利工程建设投资化肥农药投资土地生产力建设投资,生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统,生态工程案例“九子登科”措施的具体意义,山顶戴帽子：山头实行封禁管理、营造水土保持林，保护和恢复植被山腰系带子：半山陡坡退耕还林还草，发挥林草拦蓄作用，减少径流；坡地修台子：坡耕地以坡改梯田为突破口，建设基本农田，为调整农业产业结构提供条件地埂锁边子：充分利用地埂种植经济作物，既获得经济效益，又保护地埂荒地荒沟栽苗子：在荒山、荒沟、荒坡地建设薪炭林山脚种果子：山脚发展经济林果园，促进商品经济发
7、展沟底穿靴子：在干、支、毛沟沟底修建谷坊、拦挡坝，建设沟坝地，拦蓄泥沙，防止沟壑被水冲蚀而导致其不断扩张见缝插针钉扣子：利用田间地头、房前屋后栽植林果，发挥零星作用，提高治理程度秋田盖罩子：在缓坡耕地改顺坡种为横坡等高种植、实行地膜覆盖等保土耕作措施。,第二节 农业生态学的产生和发展,农业生态学的产生 早期：个体生态-种群生态-群落生态朴素思想-用地养地、基塘系统养分循环、生物防治 70年代后：农业生态系统-社会.经济.技术生态农业（ Ecological agriculture) 中国70年代后：81-（生态学基础）-86（中国生态学会于广东省召开全国农业生态学研讨会,农业生态学的趋势展望,
8、可持续发展:协调人类社会经济发展与生态保护矛盾。 农业生产史实质:资源与环境开发强度和效率不断提高-负面效应。 农业生态学的重要任务：合理调控农业生态系统,协调生态-经济-技术。,第三节 农业生态系统的概念,农业生态系统 (agroecosystem) 1 农业生态系统的定义 农业生态系统是农业生物与环境之间的能量和物质联 系建立起来的功能整体。 农业生态系统是驯化的生态系统，既受生态规律的制 约，也受经济规律的制约。 2 农业生态系统的基本组分 生物组分：农业生物如农作物、家畜、家禽、家鱼、 家蚕等，以及与这些生物有密切联系的病虫害、杂草 等。其中的大型消费者也包括人。 环境组分：受到人类的
9、不同程度的调节和影响。而有些环境如温室、禽舍等完全是人工环境。,3 农业生态系统的基本结构 组分结构 (component structure) ； 时空结构 (Spatio-temporal structure) ； 营养结构 (trophic structure) 。 4 农业生态系统的基本功能 能量流 (energy flow) ：农业生态系统除输入太阳能 外，还输入人工辅助能。 物质流 (matter flow) ：各种化学元素在生态系统中被生物吸收并传递，在生物与环境之间以及生物与生物之间形成连续的物质流。 信息流 (information flow) ：农业生态系统通过信源 的信息
10、产生，信道的信息传输和信宿的信息接受形成 信息流。 价值流 (catipal flow) ：价值可以在农业生态系统中被转换成不同的形式，并可以在不同组分间转移。,第四节 农业生态学的研究对象和任务,研究对象（农业生态系统-桑基鱼塘系统） Agroecosystem：在一有限范围内，通过能量流动和物质循环把生物及其环境联系起来的系统。特色 是以农业生物为主要组分、受人类调控、以农业生产为主要目标的生态系统。 a系统组分（人工驯化和选育生物、人工环境）b系统输入（自然+社会）c系统输出（农产品+其他）d系统功能（更开放、浪费）e系统调控（自然+人工+其他） 任务:1.理论与实践相结合2.区别农业生
11、态与自然生态3.农业生产持续高效发展(把握-合理调控),思考题,一、名词解释 1.生物圈（Biosphere） 2.生态学（Ecology）农业生态学(agoecology)二、问答题 1.为什么说农业生态与自然生态不完全一致? 2.农业生态学的主要任务和发展趋势,第二章 农业生态系统的结构-基本生物结构,农业生态系统生物与环境种群农业生态系统群落农业生态系统生物多样性,1 农业生态系统的生物与环境,一自然环境 (太阳辐射;气圈;水圈;土壤圈) 二人工环境 (人工影响的环境 ;人工建造的环境 ),环境对生物的制约,最小因子定律(植物生长取决于数量最不足元素;补充-稳定及因子相互作用) 谢尔福德
12、耐性定律 生活型（ life form）和生境（habitat） 同种趋异 栖息地,.高位芽植物 .地上芽植物 .地面芽植物 .地下芽植物,生物对自然环境的适应,生态型（ ecotype）水稻的早、中、晚稻属于不同的光照生态型；籼稻、粳稻是不同的温度生态型。水稻和陆稻主要由于土壤水分条件的不同而分化形成的土壤生态型。各种作物对病、虫、草具有不同抗性的品种群。异种趋同 生态位（niche） :生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。基础生态位；实际生态位。,生物对自然环境的影响,森林的生态效应 1涵养水源，保持水土2调节气候，增加雨量3防风固沙，保护农田4. 净化空气，防治污
13、染5减低噪音，美化大地6提供燃料，增加肥源。 淡水水域生物的生态作用：浮游植物能吸收水中各种矿质养分，保持水体一定的洁净程度，增加水体的溶氧量，对水质理化特性的变化起主导作用，同时形成水域生态系统的初级生产力 草地生物的生态效应： 牧草特别是豆科牧草，能改良土壤。牧草还能增加植被覆盖度，涵养水分，保持水土，固定流沙 农田生物的生态效应 1. 对土壤肥力的影晌。2. 对水土保持的影晌。3. 对农田小气候的影响。4. 对净化环境的作用,2 种群,一种群结构 种群的大小（某个鱼塘中草鱼的总数）和密度（每公顷水稻的株数 ）一定面积和单位面积 种群的年龄结构和性比 （各个年龄级的个体数在种群中的分布 年
14、龄锥体：自下而上地按龄级由小到大的顺序将各龄级个体数或百分比用图形表示,种群结构,种群的出生率（ natality）和死亡率（mortality） 种群的内禀增长率与环境容纳量 （生殖潜能 -环境阻力 ） 种群的空间分布和阿利氏原则 （1）随机的（random）；（2）均匀的uniform）；3）成丛的（clumped）（或聚集的）,3 群落,群落 （ biotic community ）是指在一定地段或生境中各种生物种群构成的集合。 群落的基本特征 : 1、具有一定的种类组成 2、具有一定的结构 3、具有一定的动态特征 4、不同物种之间存在相互影响 5、具有一定的分布范围 6、形成一定的群落
15、环境 7、具有特定的群落边界特征,群落的类型与分布,纬度地带性 经度地带性 垂直地带性 热带雨林 季雨林 常绿阔叶林 落叶阔叶林 针叶林 草原 荒漠 湿润森林 半干旱草原 干旱荒漠 热带雨林 山地雨林 樟栎常绿阔叶林 常绿落叶阔叶混交林 针阔叶混交林 落叶阔 叶林 暖温带针叶林 亚高山针叶林 山顶矮林 杜鹃灌丛。,群落结构,水平结构 :水平方向上的配置状况 (二维结构 )-宜农则农，宜林则林，宜牧则牧 垂直结构 时间结构 :季相变化群落演替 群落的交错区 (ecotone) 与边缘效应两个或多个群落或生态系统之间的过渡区域。边缘效应是指增加了交错区中物种的多样性和种群密度，而且增大了某些 生物
16、种的活动强度和生产力的现象 。如森林与草,4 农业生态系统中的生物多样性,定义 ：生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和；主要包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性三个层次。 生物多样性的价值：1.提供基本食物，是人类食物的根本和不可替代的来源（现实和潜在）2.人类药物和衣着的主要来源3.提供多种多样的工业原料，如木材、纤维、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等4.多样性是维护自然生态平衡的基础5.生物多样性是遗传育种的基因源泉。,农业生态系统中的生物多样性,农业活动对生物多样性的影响 1.土地的农业利用2.农业耕作方式3.农田杂草防治措施（除草剂）4.杀虫剂及其使用5
17、.放牧对草地生物多样性的影响6.作物间套轮作7.农业动植物品种改良,威胁中国农业生物多样性的因素,土地过度开发利用：毁林开荒、围湖造田、过度放牧等。 土地集约化：化肥、农药等高投入，农业 措施单一化。 污染：工业污染、城市垃圾、农业污染 等。导致生态环境质量和产品质量下降，物种 减少等 物种单一：普遍推广高产品种，一些品种的 优良性状在丧失，野生种类下降,中国农业生物多样性的保护与开发利用,1 就地保护措施： 设立自然保护区、基本农田保护区、商品粮基地等；开展生态农业建设；治理和改善生态环境2 迁地保护措施 （1）建立种质资源库、圃 （2）野生植物引种栽培 （3）野生动物驯（4）人工繁殖与放养
18、（5）人工生态库建设（6）异地放养 （7）离体人工保存动物精液,生物多样性,生物多样性biodiversity是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物) 有规律地结合所构成稳定的生态综合体。,多彩的动物世界,以上呈现给我们的是多么多彩的世界啊!但是,.让人扼腕叹息的是,这些美丽的生物却正在一点点消逝,亚南极海狗分布于南太平洋和南印度洋海域的小岛。亚南极海狗的皮毛堪称极品，因此亚南极海狗被偷猎的数量越来越多，以至于濒临灭绝。,被伤害的朋友,现在你有两个选择： 1， 帮助保护生物多样性 2， 什么都不做只是去承受 我们希望你选择第一项。我们正是那样做的！,保护生物多样性，国家在行动,害
19、虫综合治理是一种以生态学为依据，强调诸如天敌、气候等自然致死因素的作用，并寻求对这些自然因素影响尽可能小的防治技术，以控制害虫的策略，其实质是一个应用生态学问题。,害虫综合治理的理论基础,全球环境面临威胁和挑战,赤潮,乱伐森林,森林火灾,大气污染,保护生物多样性国际公约,1996年6月11日，在巴西的里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上，李鹏在生物多样性公约上签字。该公约有153个国家签字。 主要内容：绪言、42条、2个附件。 目标:促进保护和持续利用。 原则:各国要按照其环境原则开发生物资源。,生物多样性公约的保护措施,制定国家的保护生物多样性计划 对生物多样性的组成进行调查、监测及编目。
20、 迁地保护及就地保护。 关于遗传资源的获取：要保护发展中国家的利益。 技术转让：发达国家要以优惠条件、非商业条件转让给发展中国家。 关于财务机制：发达国家要提供援助；保护生物多样性的基金由全球基金会管理。,目前生物多样性的热点,生物多样性的调查、编目及信息系统的建立。 人类活动对生物多样性的影响。 生物多样性的生态系统功能与生态系统的管理。 生物多样性的长期动态监测。 物种濒危机制及保护对策的研究。 栽培植物与家养动物及野生近缘种的遗传多样性研究。 生物多样性保护技术与对策。,生物多样性的研究内容,物种间的协同进化,在农田群落的发展过程中，物种间的协同进化是在捕连续的时间、空间条件下长期相互适
21、应的结果。 所谓“协同进化”（coevolution）是指两种（或两种以上）具有密切的生态关系但不交换基因的生物的联合进化，通过生物间相互施加压力，使一方的进化部分的依靠另一方的进化而实现的。,农田群落的多样性和稳定性问题,农田生态系统尽管是人工生态系统，同森林、湖泊、 海洋等自然生态系统一样具有生物多样性。近十几年 来，农田中生物多样性与害虫发生的关系受到了研究者的关注。 生物多样性是指生物及其所在生态复合体的种类丰富度和相互间差异性。前面已经提到它至少包括 3 个层次的范畴， 即基因多样性（或遗传多样性）、物种多样性和生态系统多样性。,大家开动脑筋想一想：生物多样性的调控策略或措施有哪些？
22、,分组讨论:,生物多样性的调控策略或措施农业措施,(1)采用小型和分散的田块,使不同作物的田块与非耕土地相嵌排列,为天敌创建避所和提供替代食物。害虫也可能遇到适生植物而在这种环境中繁衍扩散;但是,维持低水平的害虫或替代寄主种群对保护该区域的天敌也许是必要的。 (2)建造以多年生作物为主的农场。例如：果园被认为是一种半永久性的生态系统,比一年生的作物系统稳定。因为果园较少受到干扰,结构较复杂多样,建立天敌群落的可能性也较大,特别是当采用地面覆盖的措施时更是如此。 (3)维持较高的作物密度或保留某些具有较高耐受性的特殊杂草。,控制有害昆虫种群的分布范围 改变寄主食物的条件 改变群落营养结构 改变系
23、统的物理环境条件 改变系统中生物成分间的信息联系 改变害虫种群的遗传组成,害虫种群的生态学控制途径,第三章 农业生态系统的综合结构,概述 农业生态系统的水平结构 农业生态系统的垂直结构 农业生态系统的营养结构,1 概述,合理农业生态系统结构的标志 生物适应环境 生物与生物之间相互配合 组分之间量比关系协调 有利于农业生产的可持续发展 有较高的生产力和经济效,边缘效应与生态交错带（ ecotone）,城乡交错带（不稳定）干湿交错带农牧交错带 群落交错带,2 农业生态系统的水平结构,杜能农业区位:一、自由农作圈 二、农作圈 三、轮作农业圈 四、谷物农作圈 五、三圃式农作圈 六、畜牧圈 七、自然区域
24、 两个结论： 1 ）生产集约度理论：越靠近中心城 镇，生产集约度越高。 2 ） 生产结构理论 ：易腐烂变质、不耐贮存和单 位重量价格低的农产品在靠近城市的区域生 产，反之亦然。,自然区位：沙漠中的骆驼和南方的荔枝,生态经济区位：经济高速发展阶段，自然条件对农业的生产结构格局影响能,种间关系在农业生产中的应用,1) 农作物间作套种 共生,互利 2) 生物防治病虫害及杂草 竞争,偏利,捕食,寄生,种群指数增长的应用 虫害预报、防治适宜期、防治策略 种群阻滞增长的应用 增强环境阻力、减少病虫爆发 R对策k对策在种植业生产中的应用 产业结构调整中防治r对策生物推广过快，大起大落， 促进k对策生物增长，
25、防治种群过大导致重大损失,3 农业生态系统的垂直结构,大尺度地形变化地形变化:从低热层（甘蔗、冬春季蔬菜、热带性果树、药材等） 中暖层：发展粮、油、生猪、蚕桑、烤烟等） 高寒层：细毛羊、冷杉、铁杉等,川滇高原随海拔变化的农业生态系统的结构,小尺度地形变化,如广东潮州市官塘区秋溪乡的农业生产布局， 坡顶用材林，坡腰经济林、果树，坡脚果树， 旱地蔬菜、旱粮，水田水稻，低洼地养鱼等。,农田立体模式,农作物间作：玉米 / 大豆（甘薯、棉花）， 小麦 / 棉花（蔬菜），棉花 / 油菜等。 / 套作， / 间作， - 复种， 隔年，混作 稻田养鱼：鱼类取食浮游生物和水稻害 虫，减少病虫害，增加水体氧气；鱼
26、类的粪便 和排泄物作为水稻的肥料。主要分布在四川、 湖南、江西、江苏、广东,农作物间作,鸭稻共作,4 农业生态系统的营养结构,食物链 (food chain) :食物链是指生物成员之间通过取食与被取食的关系所联系起来的链状结构。食物链是生态系统营养结构的基本单元，是物质循环、能量流动、信息传递的主要渠道。 食物链的类型 ：1.捕食食物链 (grazing food chain) ：从绿色植物开 始，再到草食动物，肉食动物。如青草 - 兔子 - 狐狸 - 老虎 2.腐食食物链 (detritus food chain) ：又叫碎屑食物链，主要以死的有机体或生物排泄物为食物，将有机物分解为无 机物
27、。如：植物残体 - 蚯蚓 - 鸡 3.寄生食物链 (parasite food chain) ：以寄生方式取食 活的有机体而构成的食物链。如：大豆 - 菟丝子，蛔 虫 - 马（牛） 实际生态系统中，经常是以食物网的形式存在。,食物链结构类型,食物链加环及类型: （ 1 ）提高农业生态系统的稳定性。农业生态系统食物链结构简单，引入捕食性昆虫或动物 可抑制病虫害发生。（ 2 ）提高农副产品的利用率( 3 ）提高能量的利用率和转化率。如绿肥 - 回田 变为绿肥喂牛或猪。 （ 1 ） 生产环：将非经济产品转化为经济产品（ 2 ） 增益环：加大了生产环的效益，如猪、鸡粪 - 蚯蚓 - 饲料 - 促进猪、
28、鸡的消化( 3 ） 减耗环：捕食性天敌的引入，减少生产消耗， 增加系统生产力 （ 4 ） 复合环：具有两种以上的功能。稻田养鱼、鸭 具有减耗、生产的功能 （ 5 ） 加工环：通过加工增值，有传统加工，多次加 工等。木材 - 家具；玉米 - 淀粉、玉米油。食物链加环应注意：加环并非越长越好；讲究综合效益,3 食物链应用： （ 1 ）处理污染土壤：非食用的用材林、薪碳 林或花卉等 （ 2 ）污水处理：生物净化，如凤眼莲、浮萍、水 花生、芦苇、宽叶香蒲、水葱、香根草等。污染指标： BOD 、 COD 、氮、磷、重金属等。 4 食物连结构举例 （1）以养殖业为主：鸡粪喂猪，猪粪养蝇 蛆，蝇蛆作饲料喂鸡
29、，剩余猪、鸡粪回到农田 循环利用。（2）畜禽-沼气食物链结构： 以沼气为纽带：如畜-沼-果模式（广西 恭城县和广东梅县等） 北方四位一体庭院能源生态模式：厕所- -猪舍-沼气-温室 （ 3 ）秸秆多级利用：秸秆 - 培养食用菌 - 菌渣作畜禽饲料 - 养鸡 - 鸡粪下沼气 - 沼气渣培养食用菌 - - 废料施于农田 4 ）以污水自净为中心：辽宁大洼县西安生 态养殖场，三段净化四次利用。猪舍 - 水葫芦（吸 N ） - 细绿萍 ( 吸 P 、 K)- 鱼塘 - 稻 田,作物对水分的生态适应性,喜水耐涝型 水稻、稗、高粱、高秆玉米 年降水大于800毫米，可种植水稻 喜湿润型 陆稻、燕麦、黄麻、烟草
30、、多数叶菜类、根菜类、黄瓜、马铃薯 甘蔗、茶、毛竹、柑桔（高山、多雾、名茶） 中间型 一般大田作物，小麦、棉花、玉米、大豆 耐旱怕涝型 高粱、谷子、甘薯、苜蓿、花生、向日葵、蓖麻,耐涝顺序： 高粱、玉米、棉花、花生、大豆、谷子、甘薯、芝麻 耐旱性顺序： 谷子、糜子，高粱，玉米 耐旱又耐劳型 高粱、田箐，绿豆、黑豆 雨养农业作物布局特点 干旱地区 年降水量小于250毫米 干燥度(k)大于4.0 荒漠、沙漠景观，只有少数低矮灌木或草被，植被覆盖率小于10%,半干旱地区 年降水量250-500，干燥度k=1.5-4.0 矮草原为典型植被，乔木少见（避风多雨处可见） 200-400，k=2.4，以牧业
31、为主 350-400，k=1.5-2.0，喜凉耐旱作物，春小麦、谷子、荞麦、青稞等 半湿润地区 年降水量500-1000，干燥度k=1.0-1.49 500-750，高草原 750-1000，落叶阔叶林与针叶林，有森林分布 主要农业区， 湿润地区 年降水量1000毫米以上，干燥度k1.0（长江以南） 主要农区 水稻、旱作、山林、山草坡,灌溉农业作物布局特点,有水则水，无水则旱 稻、麦、棉 多种植雨季作物 夏秋作物为主，玉米、小麦 同心圆分布 水稻、小麦、玉米、蔬菜在第一圈 棉花、大豆在第二圈 花生、谷子、高粱、芝麻在第三圈 节水灌溉 水稻半旱种植，地膜覆盖作物（稀植）,喜光作物？ 棉、高粱、谷
32、子、果树，稻、麦、大豆， 耐荫作物？ 叶菜类、茶树 短日照作物？ 大豆、棉花、玉米、高粱、水稻、甘蔗、甘薯， 长日照作物？ 大小麦、燕麦、苜蓿、油菜、罗卜、甜菜 中性日照作物？ 番茄、四季豆、黄瓜、菜豆,喜凉耐寒作物？ 冬麦、冬大麦、冬黑麦 喜凉耐霜作物？ 油菜、豌豆、向日葵、春麦越冬叶菜， 温凉型作物？ 大豆、谷子、甜菜、红麻等 温暖型作物？ 水稻、玉米、棉花、甘薯、芝麻、田箐、黄麻、烟草、花生等 喜水耐涝型作物？ 水稻、稗、高粱、高秆玉米 耐旱怕涝型作物？ 高粱、谷子、甘薯、苜蓿、花生、向日葵、蓖麻,作物对土壤肥料的生态适应性,土壤质地适应性 适应砂性土壤类型 块根、块茎、地下果实型 花生
33、、甘薯、马铃薯 苜蓿、沙打旺、南瓜、西瓜、桃、葡萄等 适应粘性土壤类型 水稻，小麦、玉米、高粱、大豆 适应壤土类型 大多数作物 土壤适应性的相对性 限制因子的消除，灌溉、排水、肥力,酸碱度适应性,适宜于PH值5.5-6 荞麦、马铃薯、燕麦、甘薯、小花生、油菜、烟草 适宜于PH值6.2-6.9 大麦、玉米、花生、油菜、大豆、棉花、向日葵、甜菜水稻、高粱等 适宜于PH值7.5以上 苜蓿、棉花、甜菜、高粱、草木樨等 对碳酸钙的忍耐性（从大到小） 高粱、小麦、大豆、玉米、甘薯、棉花、花生， 马铃薯、柑桔、香蕉， 烟草、茶、橡胶,盐碱度适应性,耐盐较强的 向日葵、高粱、田箐、苜蓿、芦苇 中等耐盐的 棉花
34、、甜菜、油菜、葡萄 不耐盐的 谷子、小麦、甘薯、马铃薯、蚕豆 耐碱 小麦、大麦、棉花 中度耐碱 水稻 敏感豆类 极端敏感柑桔,耐肥与耐瘠,耐肥 玉米、蔬菜 喜肥 小麦、棉花、杂交稻、甘薯 耐瘠 豆科、高粱、荞麦、黑麦 2.5.5.养地与耗地作物类型 养地 豆科 耗地 禾本科 富氮（易于腐烂） 豆科 富碳（富有机质、不易腐烂）禾本科 半养地（还田作物、落叶落花）棉花、油菜、花生,联合国提出的作物土壤条件,坡度高产 中低产最佳 临界 最佳 临界 大多数农作物 0-8 8-16 0-3 8-24 果树 0-16 16-30 0-16 16-50 淹排水状况 大多数农作物最佳 临界 对盐水而言 不淹水
35、 偶然排水 对排水而言 良好排水 微过量排水,质地 一般作物 最佳条件 壤土-粉砂粘壤土 果树 壤土-砂粘土 土层厚度最佳 临界 作物 50-100厘米以上 25-75厘米 果树 100厘米以上 75-150厘米 深根作物 小麦 108-124，116 玉米77-213，117高粱100-170， 棉花140-180，150 浅根作物 谷子、芝麻、豆类,适应沙性土作物？ 花生、甘薯、马铃薯、苜蓿、沙打旺、南瓜、西瓜等 适应粘性土作物？ 水稻，小麦、玉米、高粱、大豆 耐碱性土作物？ 苜蓿、棉花、甜菜、高粱、草木樨等 稍耐酸性土作物？ 荞麦、马铃薯、燕麦、甘薯、小花生、油菜、烟草 耐盐强的作物？
36、向日葵、高粱、田箐、苜蓿、芦苇 中等耐盐作物？ 棉花、甜菜、油菜、葡萄,耐碱作物？ 小麦、大麦、棉花 碱敏感作物？ 豆类，柑桔 耐肥作物？ 玉米、蔬菜 耐瘠作物？ 豆科、高粱、荞麦、黑麦 养地作物？ 豆科 耗地作物？ 禾本科 半养地作物？ 棉花、油菜、花生,作物与地貌适应性,地貌,光照,温度,降水 水分,土壤,（海拔、坡度、坡向、沟河、高地、洼地）,作物,1000-1200m 荒漠、杨树、榆树（河川）,1300-1500m 草、灌木（降水300-400mm）,1700-2300m 云杉林（降水500-700mm）,2700-3500m 高山草甸,3500m 雪线,天山北坡海拔与植被分布,130
37、0m,1400m,1500m,1700m,1800m,2000m,2400m,2800m,棉花（河西走廊）,高粱,水稻,玉米,谷子,冬麦,春小麦为主,青稞为主,草地,祁连山北麓（甘肃省民乐县）海拔与作物分布,第四章 农业生态系统的能量流动,能量流动的基本规律初级生态系统中的能流次级生态系统中的能流 农业生态系统中的辅助能 农业生态系统的能量关系,参考文献 思考题 预习内容,课堂讨论,1能量流动的基本规律,生态系统的能量来源 1.太阳能：占 99% 以上 2.自然辅助能 (natural a uxiliary energy ) ：如 地热能、潮汐能、核能等占 1% 3. 人工辅助能 (artif
38、icial auxiliary energy) ：人畜 力、燃料、电力、肥料、农药等农业生态景观 与农业生态系统的水平结构,能量流动的基本定律,热力学第一定律：一个系统的任何状态的变化，都伴随着吸热、放热和做功，而系统的总能量并不增加或减少，它是守恒的。 热力学第二定律：由于总有一部分能量散发为不能再利用的热能，能量从一种形态转变为另一种形态的效率，总不可能是百分之百。 自由能是系统中可用于做功的那一部分能量。自由能做功后即衰变为不能利用的无用能，通常是分散的热能。 由热力学第二定律可知，世界上一切有序的结构、格局、安排都会自然地趋向于无序。要使系统维持有序状态，只有使系统获得更多的潜能以做功
39、。 普里高津的耗散结构理论 :一个远离平衡态的开放系统，通过与外界环境所进行的物质、能量的不断交换，就能克服无序状态，维持稳定状态。 生态系统为一个具有耗散结构的开放系统，服从热力学第二定律。,能量流动的特征,1 能流是单向流动 2 能流是能量不断递减的过程 3. 能量流动的途径和渠道是食物链 (food chain) 和食物网 (food web,2 初级生产的能量转化,初级生产：是指自养生物利用无机环境中的能量进行同化作用，在生态系统中首次把环境的能量转化成有机体化学能，并贮存起来的过程。 净初级生产量 = 总初级生产量 - 呼吸量 作物生产力估算的重要意义在于：1.提供作物的理论产量，定
40、量表达在一定的气候、土壤和农业技术水平下作物可能达到的生产能 力，预示农业的发展前景；2.为国家或地区制定农业发展规划，确定投资方向及有关农业政策的依据；3.是估算土地人口承载能力的基础；4.是揭示作物生育规律、产量形成与环境条件相互作用的机制，对定量分析资源利用程度、生产、潜力、产量限制因素等的有效的手段。,提高农业初级生产力的途径,1、因地制宜，增加绿色植被覆盖，充分利用太阳辐射能，增加系统的生物量通量或能通量，增强系统的稳定性。 2、适当增加投入，保护和改善生态环境，消除或减缓限制因子的制约。 3、改善植物品质特点，选育高光效的抗逆性强的优良品种。 4、加强生态系统内部物质循环，减少养份
41、水分制约。 5、改进耕作制度,提高复种指数,合理密植,实行间套种,提高栽培管理技术。 6、调控作物群体结构，尽早形成并尽量维持最佳的群体结构。,3 次级生产的能量转化,次级生产:是指异养生物的生产,也就是生态系统消费者、分解者利用初级生产量进行的同化、生长发育、繁殖后代的过程 。次级生产者:大农业中的畜牧水产业和虫、菌业生产都属次级生产。 次级生产在农业生态系统中的地位和作用 1.转化农副产品，提高利用价值 2.生产动物蛋白质，改善食物构成。3.促进物质循环，增强生态系统功能。4.提高经济价值。,我国农业生态系统的次级生产 1.生产结构上：我国应由以猪为主的单一结构向禽、蛋、猪、水产多元结构转
42、变。加快发展家禽。 2.次级生产精料转化效率低 主要原因是饲料资源高度分散和蛋白质饲料短缺。我国应大力提高饲料转化率，发展高蛋白质饲料。 初级生产与次级生产的关系 1.次级生产依赖初级生产。2.合理的次级生产促进初级生产。3.过度放牧破坏初级生产，使草原退化。 次级生产的改善途径 1.调整种植业结构，建立粮 - 经 - 饲三元结构 2.培育、改良、推广优良畜禽渔品种 3.将分散经营适度集约化养殖 4.大力开发饲料，进行科学喂养 5.改善次级生产构成：发展草食动物、水产 业，发展腐生食物链，利用分解能等,4 生态系统中的辅助能,生态系统的辅助能 人工辅助能对农业增产的意义 1.辅助能输入的作用是
43、改善不良的生态环境条件，解除环境中一些限制因子的制约，促进农作物对日光能的吸收、利用和转化。2.总的来说，随着人工辅助能投入的增加，特别是工业辅助能投入量的增加，产量明显提高。3.工业辅助能投入的增加也带来了能源短缺、环境污染和成本提高等问题。今后应优化辅助能投入，提高辅助能的利用效率。未来农业更多的是应该更多地投入科学技术和信息，替代工业辅助能的直接投入。,农业生态系统的能流特征和转化效率,1.自然生态系统与农业生态系统的比较 自然生态系统：主要是自然辅助能。 农业生态系统：自然辅助能和人工辅助能能量的大量输入输出。 2.不同类型农业生态系统的比较不同历史发展时期： 原始农业（ primit
44、ive agriculture) ：辅助能投入少，生产力低 传统农业（ traditional agriculture) ：辅助能投入多，生产力相对高 现代农业 (modern agriculture) ：辅助能投入更多，生产力大大提高 、次 级生产的改善途径,5 生态系统的能量关系,生态系统的能流路径 1.太阳辐射能通过光合作用进入生态系统,成为生态系统能量的主要来源。2.以植物有机物质形式贮存起来的化学潜能,沿着食物链和食物网流动,驱动生态系统完成物质流动、信息传递等功能。3.化学潜能贮存在生态系统的生物组分内，或者随着产品等输出，离开生态系统。4.植物、动物和微生物有机体通过呼吸作用释放
45、热能，并散失。5.辅助能对以太阳辐射能为始点，以食物链为主线的能量流动起辅助作用。,1.生态效率： 即食物链各环节上的能量转化效率 2.生态金字塔是指由于能量每经过一个营养级时被净同化的部分都要大大少于前一个营养级，当营养级由低到高，其个体数目、生物量或所含能量就呈现类似埃及金字塔的塔形分布。3.林德曼的十分之一定律：在自然条件下，每年从任何一个营养级上能收获到的生产量，按能量计只不过是它前一个营养级生产量的十分之一左右。,生态效率和生态金字塔,农业生态系统能流关系的调整方向,1.重视初级生产，扩大绿色植物面积，提高光能利用效率，为稳定环境和扩大能流规模奠定基础。2.调整生物组合，优化农业生态
46、系统结构。 3.开发农村新能源，提高生物能的利用效率。 4.开发和推广节能降耗技术。5.优化人工辅助能投入，提高能量利用效率。6.大力发展农业科技和信息产业。,第五章 农业生态系统的功能-物流,生物地化循环的概念水循环气体型循环沉积型循环有毒物质的迁移和转化放射性核素循环生物地化循环与人体健康,参考文献 思考题 预习内容,课堂讨论题,1 生物地化循环的概念,生物地化循环 生物地化循环的特点 生物地化循环的类型,生物地化循环(biogeochemical cycle),矿物元素在生态系统之间的输入和输出，它们在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地(球)化(学)循环，即物质循环(c
47、ycling of material) 。,生物地化循环的特点,物质循环不同于能量流动，后者在生态系统中的运动是循环的； 生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化学物质所构成的，可分为贮存库和交换库。前者的特点是库容量大，元素在库中滞留的时间长，流动速率小，多属于非生物成分；交换库则容量较小，元素滞留的时间短，流速较大。物质在生态系统单位面积(或单位体积)和单位时间的移动量称流通率。 生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳定的平衡状态。 元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和生物放大现象。,生物地化循环的类型,水循环
48、气体型循环 沉积型循环,2 水循环(aquatic cycle),水循环的意义： 水是所有营养物质的介质； 水对物质是很好的溶剂； 水是地质变化的动因之一。 水循环的途径 人类活动对水循环的影响： 空气污染和降水； 改变地面，增加径流； 过度利用地下水； 水的再分布。,海水用作农业生产用水,对承受着巨大人口压力而拥有18000km漫长海岸线和20779km2沿海滩涂的我国,发展海水灌溉农业的经济、社会、生态意义可想而知。 海水农业指在沿海盐碱荒地或内陆盐碱地上,种植能用海水直接浇灌的盐生、有经济价值作物的农业。,海水农业开辟了扩大直接利用海水的领域,已作为现代化农业的一个新分支正在兴起,是人类面临自然灾害、生态环境恶化的合理选择与有效对策,也是21世纪农业领域令人注目的发展方向。,海水灌溉农业相当于“海水灌溉耐盐作物业”,包括需要人工增水的滨海湿地的海洋林业。 从大农业系统的结构看,海水农业是农业分支;而海水灌溉农业又是海水农业的分支。海水灌溉农业不但区别于一般陆地农业,而且区别于其他海水农业。,海水灌溉农业它区别于其他海水农业的特点有两点:,海水灌溉农业是用海水或者与淡水混合的水进行灌溉。 世界上的植物能与海水相容的很多,由于地球上的海水是淡水的近百倍,海水植物的数量应该超过淡水植物。 但大多数海水植物直接生活在海水环境中,如海带等藻类,红树林等木本植物,它们无须人工灌溉。,
