《農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)》第七章 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制

1、第七章 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)既靠自然調(diào)節(jié)，又靠人工調(diào)節(jié)。水稻對稻田雜草化感作用 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和一般受控系統(tǒng)一樣，調(diào)節(jié)和控制的一個重要機制就是利用信息流。w蒲公英播種 螞蟻通訊 w水稻播種 免耕播種 大棚第一節(jié)第一節(jié) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的信息流農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的信息流 一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的自然信息流 w1 環(huán)境與動植物的信息關(guān)系 ： w如 日照時間長短 - 植物生殖發(fā)育信號 月亮和恒星的位置 - 候鳥飛行方向的信號 地球的磁場和重力 - 植物生長方向的信號 陽光與植物水分與根系和葉片的激素調(diào)控w2 .植物與植物間的信息 如植物產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)（化感作用）如 水稻對稻田雜草化感作用 w3

2、植物與動物間的信息 ：如 玉米受螟蟲襲擊時釋放吲哚和萜烯類物質(zhì)吸引天敵 w4 動物與動物間的信息 ：如蜜蜂的舞蹈、螞蟻的觸角、海豹的尿作為領(lǐng)域界限。 二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的人工信息流 w1.仿自然信息 ：如利用人工光源或暗室控制植物的花期，利用人工合成昆蟲信息素進行害蟲預(yù)測預(yù)報和誘捕蟲等。w2.人工采集和生成的信息：如農(nóng)民根據(jù)作物的長勢長相判斷栽培措施；利用燈光誘殺害蟲等；利用氣象衛(wèi)星進行天氣預(yù)報等。w3.社會信息 ：如人類利用廣播、電視、郵電、出版物等進行信息的傳遞等。 太陽能殺蟲燈三、自然信息與人工信息的比較 四、信息的量度和生態(tài)系統(tǒng)進化的量度 w信息論的創(chuàng)始人： C.E.Shannon （

3、香農(nóng)）w 信息量是該信息所消除的系統(tǒng)不確定性大小的一種量 度，信息量的單位為比特。 w生態(tài)系統(tǒng)中的信息通常分為四類 w1. 物理信息 w2. 化學(xué)信息 w3. 行為信息 w4. 營養(yǎng)信息 第二節(jié)第二節(jié) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的資金流農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的資金流 w一、資金流 w資金流（又稱價值流:在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中輸入含一定勞動的社會資源，經(jīng)過勞動生產(chǎn)，成為新的產(chǎn)品輸出，新產(chǎn)品含有更高的價值，并在銷售之后得到實現(xiàn)，這就形成了資金流。w農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的資金流:在現(xiàn)實生活中，社會資源的輸入要用一定的資金按價格購買，產(chǎn)品的輸出也按價格換回一定的資金，這樣就形成了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的資金流。 二、資金流與能物流的關(guān)系w1.相偶聯(lián)

4、的關(guān)系 ：通過價格偶聯(lián)，方向相反價格偶聯(lián)，方向相反w如購買種子、肥料 - 投入物質(zhì)、能量，付出了資金 銷售農(nóng)產(chǎn)品 - 輸出了物質(zhì)、能量，得到了資金 2. 脫離了能流、物流的資金流w如經(jīng)營者與財政金融部門的資金來往 當(dāng)價格不合理，進行調(diào)節(jié)如進口收稅，出口補貼 生產(chǎn)相對過剩， 價格低，銷售補貼； 生產(chǎn)不足，價格高， 消費補貼 3.單獨的能物流 w如公共資源的利用和保護，并未伴隨有資金的流入與流出，導(dǎo)致成本外攤和收益外泄成本外攤和收益外泄， 易出現(xiàn)經(jīng)濟外部性問題，脫離了社會經(jīng)濟規(guī)律的制約。 （1）成本外攤w定義：指生產(chǎn)系統(tǒng)在生產(chǎn)的過程中，消消耗耗了自然資源資源成本和利用利用了自然環(huán)境成本，但沒有沒有

5、在系統(tǒng)的成本核算中得到反映的現(xiàn)象。w例如：過度放牧造成水土流失；w污水排放到河流中，導(dǎo)致下游水質(zhì)下降。（2）收益外泄w指系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中增殖增殖了自然資源，改善改善了自然環(huán)境，但沒有在系統(tǒng)的經(jīng)濟核算中得到反映的現(xiàn)象。w例如：山區(qū)植樹，洪災(zāi)減少，CO2增多等。w3、時間關(guān)聯(lián)的外部性：一種外部性是和時間有關(guān)的外部性問題。如前人植樹，后人乘涼（二）經(jīng)濟外部性的解決途徑1、在行政行政上，明確資源的所有權(quán)和使用權(quán)，劃定保護區(qū)； w2、通過資源與環(huán)境的法規(guī)建設(shè) ，禁止有害環(huán)境的行為； w3、通過教育提高全民的環(huán)境和生態(tài)意識； w4、采用必要的經(jīng)濟經(jīng)濟手段。通過征收排污費，對破壞環(huán)境的罰款，對公用資源的使用

6、實行征稅，補貼保護資源和保護環(huán)境的工作，獎勵對生態(tài)環(huán)境改善作出貢獻的個人和單位。 第四節(jié)第四節(jié) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制特點農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制特點w一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機制的基一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機制的基本特點本特點 w1.兼有中心式調(diào)控和非中心式調(diào)控兩種機制。w2.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控層次。 w1）從自然生態(tài)系統(tǒng)繼承的非中非中心式調(diào)控機制心式調(diào)控機制是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的第一層調(diào)控。w這個層次的調(diào)控通過生物與其環(huán)境、生物與生物的相互作用，生物本身的遺傳、生理、生化機制來實現(xiàn)。 w（2）由直接操作農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的農(nóng)民或經(jīng)營者充當(dāng)調(diào)控中心的人工直接控制人工直接控制構(gòu)成第二層調(diào)控。w這個層次的人直接調(diào)度系

7、統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)與功能。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)是這個層次的主要調(diào)控形式之一。w（3）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機制的第三個層次是社會間接調(diào)控社會間接調(diào)控。w這一層次通過社會的財政系統(tǒng)、金融系統(tǒng)、工交系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、行政系統(tǒng)、政法系統(tǒng)、科教系統(tǒng)等影響第二層次的農(nóng)民或經(jīng)營者的決策和行動，從而間接調(diào)控了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。 二、自然調(diào)控 w1.自然生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控是通過非中心式調(diào)控機制實現(xiàn)的。w生態(tài)系統(tǒng)越趨于成熟，自然信息的溝通越豐富，控制系統(tǒng)所特有的和諧、協(xié)調(diào)、穩(wěn)定等特點也就越明顯。 2.自然調(diào)控過程可分為（1）程序調(diào)控）程序調(diào)控：生物的個體發(fā)育、群落演替都有一定的先后順序，不會顛倒。群落的演替與物種間的營養(yǎng)關(guān)系、化學(xué)關(guān)系都有關(guān)

8、。 w（2）隨動調(diào)控）隨動調(diào)控：動植物的運動過程能跟蹤一些外界目標(biāo)。向日葵的花跟著太陽轉(zhuǎn)；植物的根向著有肥水的方向伸；動物隨動追捕。w（3）最優(yōu)調(diào)控）最優(yōu)調(diào)控：進化優(yōu)勝劣汰，蜜蜂六角形蜂巢最省材料；魚類流線形減少阻力；鳥類骨骼中空省材料適飛行；蛋殼抗壓最優(yōu)薄殼結(jié)構(gòu)。w（4）穩(wěn)態(tài)調(diào)控）穩(wěn)態(tài)調(diào)控：自然生態(tài)系統(tǒng)形成了一種發(fā)展過程中趨于穩(wěn)定、干擾中維持不變、受破壞后迅速恢復(fù)的穩(wěn)定性。w這種穩(wěn)態(tài)主要靠系統(tǒng)的功能組分冗余及系統(tǒng)的負(fù)反饋作用這兩種機制來獲得。wa.系統(tǒng)的功能組分冗余 在一個系統(tǒng)中，具有同一功能的組分?jǐn)?shù)量超過必須的數(shù)量，處于備用狀態(tài)，這稱為系統(tǒng)的功能組分冗余。wb.系統(tǒng)的負(fù)反饋作用系統(tǒng)的運行結(jié)

9、果作為控制信息（反饋信息），回到系統(tǒng)調(diào)控中心，對系統(tǒng)未來動態(tài)產(chǎn)生影響，這種作用過程稱系統(tǒng)的反饋作用。反饋作用可分正反饋和負(fù)反饋。 三、人工直接調(diào)控 w1 調(diào)控途徑：w（1）生態(tài)環(huán)境調(diào)控 ： w土壤環(huán)境：物理、化學(xué)、生物方法 氣象因子：建棚舍、人工降雨、地膜覆蓋、溫室等 水分因子：修水庫、水閘、灌溉方式 火因子：地表火與林冠火，以火克火等 w（2）輸入輸出調(diào)控:輸入物質(zhì)和能量，輸出產(chǎn)品，控制非 產(chǎn)品輸出（污染物） w（3）生物結(jié)構(gòu)調(diào)控：個體：品種改良、栽培、飼養(yǎng)方法群體：引進有益生物，控制有害生物。w（4）系統(tǒng)的綜合調(diào)控(系統(tǒng)模式):農(nóng)林結(jié)合，農(nóng)牧結(jié)合，農(nóng)漁結(jié)合，利用腐生食物鏈 w2. 農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的確定：w(1）農(nóng)業(yè)技術(shù)必須與農(nóng)業(yè)生物的生理生態(tài)特性相適應(yīng)： 如良種與良法相結(jié)合（矮桿品種、拋秧等栽培技術(shù)）w(2）農(nóng)業(yè)技術(shù)必須與自然條件相適應(yīng) ：北方保溫技術(shù)、南方防止水土流失、減少酸性等w(3）農(nóng)業(yè)技術(shù)必須與社會經(jīng)濟文化條件相適應(yīng) w經(jīng)濟發(fā)達 - 人少地多 - 大型機械化（提高勞動生產(chǎn)率） 經(jīng)濟發(fā)達 -