作物栽培環(huán)境課件——生態(tài)環(huán)境-

1、 生態(tài)環(huán)境 第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)第二節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng) 第三節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護一、基本概念（三） 生態(tài)系統(tǒng)的類型根據(jù)人類活動的影響大小可以分為自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)能源的來源可以分為無補助的太陽供能生態(tài)系統(tǒng)、人類補助的太陽供能生態(tài)系統(tǒng)、燃料供能的城市生態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)境中水分的情況可分為水生生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)。水生生態(tài)系統(tǒng)包括淡水濕地生態(tài)系統(tǒng)、湖泊和池塘生態(tài)系統(tǒng)、溪流與河流生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)等；陸生生態(tài)系統(tǒng)包括森林生態(tài)系統(tǒng)、草原和稀樹草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)等。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和城市生態(tài)系統(tǒng)也屬于陸生生態(tài)系統(tǒng)。第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)二、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)（一） 生態(tài)系統(tǒng)的組成生態(tài)系統(tǒng)由生物和非

2、生物兩大部分，生產(chǎn)者、消費者、分解者和非生物環(huán)境四種基本成分組成。生產(chǎn)者是指能用簡單的無機物制造有機物的自養(yǎng)生物，包括所有的綠色植物和一些化能合成細菌。消費者是指不能利用無機物質(zhì)制造有機物質(zhì)的生物。消費者可分為草食動物、肉食動物和雜食動物等。 草食動物指直接以植物為食的動物，如牛、馬、羊、兔、某些昆蟲等，又稱為一級消費者或初級消費者。 肉食動物指以草食動物或其他動物為食的動物，也稱為次級消費者。又可分為一級肉食動物、二級肉食動物、三級肉食動物等。 雜食動物也稱兼食性動物，是介于草食動物和肉食動物之間，既吃植物又吃動物的生物。人就是典型的雜食動物分解都是異養(yǎng)生物，主要是細菌、真菌、放線菌、原生動

3、物和一些小型無脊椎動物。第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)非生物環(huán)境是生態(tài)系統(tǒng)的生命支持系統(tǒng)，是生物生活的場所，提供生物生存所必須的物質(zhì)條件，也是生物能量的源泉，包括驅(qū)動整個生態(tài)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的能源和熱量等氣候因子、生物生長的基質(zhì)和介質(zhì)、生物生長代謝的材料等。二、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)（二） 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1、生態(tài)系統(tǒng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)任何一個自然生態(tài)系統(tǒng)都有明顯的分層現(xiàn)象。生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者、消費者和消費者之間，以及它們與分解者之間的相互作用、相互聯(lián)系彼此交織在一起形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。在一個陸地生態(tài)系統(tǒng)（草地）中，草地有高高矮矮綠草的分層現(xiàn)象，地下部分由于生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也會隨時間不同而變化，這種動態(tài)變化可以分為三類：一以長時間量度的生

4、態(tài)系統(tǒng)進化；二是以中等時間量度的群落演替；三是以晝夜、季節(jié)和年份等短時間量度的周期性變化。生態(tài)系統(tǒng)短時間結(jié)構(gòu)的變化，反映了植物、動物等為適應環(huán)境因素的周期性變化而引起的整個生態(tài)系統(tǒng)外貌上的變化。這種生態(tài)結(jié)構(gòu)的短時間變化往往反映了環(huán)境質(zhì)量高低的變化。二、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)2、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)（1）食物鏈食物鏈是指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)不同生物之間通過食與被食形成的一環(huán)套一環(huán)的鏈狀營養(yǎng)關(guān)系。一個生態(tài)系統(tǒng)中可以有許多條食物鏈。根據(jù)食物鏈能量流動的起點和生物成員取食方式的差異，食物鏈可分成三種： 捕食食物鏈或牧食作物鏈如草蝗蟲蛇鷹，藻類甲殼類小魚大魚。 腐食食物鏈又稱碎屑食物鏈如動植物殘體蚯蚓線蟲節(jié)肢動物；海

5、洋中的有機碎屑浮游動物魚類等。 寄生食物鏈如哺乳動物跳蚤原生動物細菌病毒。二、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)（2）食物網(wǎng)食物網(wǎng)：在生態(tài)系統(tǒng)中，各生物之間的取食和被取食關(guān)系往往不是單一的，一種消費者同時會取食多種食物，而同一食物又可能被多種消費者取食，食物鏈之間交錯縱橫、彼此相連，構(gòu)成一種復雜的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。食物網(wǎng)使生態(tài)系統(tǒng)中的各種生物直接或間接地聯(lián)系起來。生物種類越多，食性越復雜，形成的食物網(wǎng)就越復雜，（3）生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔是反映食物鏈中營養(yǎng)級之間數(shù)量及能量比例關(guān)系的一個圖解模型。生態(tài)金字塔的層次多少，對能量的消耗程度有很大影響，層次越多，貯存的能量越少。塔基寬，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，但塔基過寬，能量轉(zhuǎn)化效率低

6、，能量的浪費大。三、生態(tài)系統(tǒng)的功能1、能量和能量流動生態(tài)系統(tǒng)中的能量主要來源于太陽輻射能量流動是指能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動過程，能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化服從熱力學第一定律和熱力學第二定律。進入系統(tǒng)的全部能量，最終要釋放出去或貯藏在該系統(tǒng)內(nèi)。系統(tǒng)內(nèi)總的能量收支平衡，但能量形式可以轉(zhuǎn)換。生態(tài)系統(tǒng)的能量消耗主要用于維持系統(tǒng)內(nèi)生物的生命活動，通過呼吸作用和新陳代謝活動，使固定于植物體內(nèi)的能量最終以熱的形式散失于環(huán)境中去。2、生態(tài)效率生態(tài)效率是指各種能流參數(shù)中的任何一個參數(shù)在營養(yǎng)級之間或營養(yǎng)級內(nèi)部的比值。（1）植物的同化效率=被植物固定的能量/植物吸收的光能（2）消費者的同化效率被吸收的食物/攝入

7、的食物（3）生長效率=n營養(yǎng)級的凈生長量/n營養(yǎng)級的同化量（4）林德曼效率=n營養(yǎng)級上的同化量/n-1營養(yǎng)級上的同化量（5）消費效率=n營養(yǎng)級上的攝取量/n-1營養(yǎng)級上凈生產(chǎn)量同化效率和生長效率是營養(yǎng)級內(nèi)的生態(tài)效率，林德曼效率和消費效率是營養(yǎng)級之間的生態(tài)效率。三、生態(tài)系統(tǒng)的功能（二） 物質(zhì)循環(huán)1、物質(zhì)循環(huán)的概念生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，也叫生物地球化學循環(huán)，是指各種化學元素包括生命有機體必需的營養(yǎng)物質(zhì)，在不同層次、不同大小的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，乃至生物圈里，沿著特定的途徑從環(huán)境到生物體，從生物體再到環(huán)境，不斷進行著的流動和循環(huán)。那些生命必需元素的循環(huán)通常稱為營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)。生物地球化學循環(huán)包括地質(zhì)大循環(huán)和生物

8、小循環(huán)兩部分，二者密切聯(lián)系、相輔相成。地質(zhì)大循環(huán)和生物小循環(huán)的特點相反。地質(zhì)大循環(huán)時間長，范圍廣，是閉合式的循環(huán)；生物小循環(huán)時間短，范圍小，是開放式的循環(huán)。三、生態(tài)系統(tǒng)的功能2、主要物質(zhì)的生物地球化學循環(huán)（1）水循環(huán)（2）碳循環(huán)（3）氮循環(huán)四條途徑：一是生物固氮，二是工業(yè)固氮，三是巖漿固氮四是大氣固氮，（4）磷循環(huán)3、物質(zhì)循環(huán)的調(diào)節(jié)（1）水循環(huán)的調(diào)節(jié)（2）碳循環(huán)的調(diào)節(jié)（3）氮循環(huán)的調(diào)節(jié)（4）磷循環(huán)的調(diào)節(jié)4、物質(zhì)循環(huán)中的物質(zhì)富集三、生態(tài)系統(tǒng)的功能（三） 信息傳遞1、基本概念信息是指由信息源發(fā)出的能被使用者接受和理解的各種信號。信息是系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)組織程度或有序程度的標志。2、生態(tài)系統(tǒng)中信

9、息的類型（1）物理信息 光信息、 聲信息、 電信息、 磁信息等四類。（2）化學信息（3）行為信息（4）營養(yǎng)信息3生態(tài)系統(tǒng)信息的傳遞 陽光與植物間的信息聯(lián)系 植物與植物間的信息交流 植物與動物間的信息交流三、生態(tài)系統(tǒng)的功能4、生態(tài)系統(tǒng)信息流的人工控制（1）光信息的人工控制（2）化學信息的人工控制（3）聲信息的人工控制（四） 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性1生態(tài)平衡（1）生態(tài)平衡的概念生態(tài)平衡是指生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)，它包括結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定、功能上的穩(wěn)定和能量輸入輸出上的穩(wěn)定。這種穩(wěn)定是一種動態(tài)的平衡。生態(tài)系統(tǒng)是由生產(chǎn)者、消費者和分解者三大功能類群以及非生物成分所組成的一個功能系統(tǒng)。（2）生態(tài)平衡的內(nèi)容生態(tài)平衡包括生

10、態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、功能的穩(wěn)定、能量與物質(zhì)輸入輸出的平衡。（3）影響生態(tài)平衡的因素影響生態(tài)平衡的因素很多，可以歸納為自然因素和人為因素兩大類。三、生態(tài)系統(tǒng)的功能2生態(tài)失調(diào)（1）生態(tài)失調(diào)的概念當外來干擾超越生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力，使之不能恢復到原初狀態(tài)即稱為生態(tài)失調(diào)或生態(tài)平衡破壞。生態(tài)系統(tǒng)存在著一個穩(wěn)定性閾值。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性閾值，取決于生態(tài)系統(tǒng)的成熟程度。生態(tài)系統(tǒng)越成熟，其種類組成越多、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復雜，穩(wěn)定性也越大，即閾值越高。反之，一個簡單人工生態(tài)系統(tǒng)的閾值則低。（2）生態(tài)失調(diào)的表現(xiàn)生態(tài)失調(diào)主要表現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能上，諸如一個或幾個組分缺損、生產(chǎn)者或消費者種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、能量流動受阻、食物

11、鏈中斷等（3）生態(tài)失調(diào)的原因生態(tài)失調(diào)的原因就是當外來干擾超越生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力。解決生態(tài)失調(diào)的對策有四。一是強化生態(tài)意識，確立全球觀點；二是要用生態(tài)經(jīng)濟學觀點指導發(fā)展；三是應用生態(tài)學原理規(guī)劃和設(shè)計工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鄉(xiāng)建設(shè)；四是控制人口，減輕生態(tài)環(huán)境的壓力。三、生態(tài)系統(tǒng)的功能3穩(wěn)態(tài)機制自然生態(tài)系統(tǒng)的一個很重要的特點就是它常常趨向于達到一種穩(wěn)態(tài)或平衡狀態(tài)，使系統(tǒng)內(nèi)的所有成分彼此相互協(xié)調(diào)。這種平衡狀態(tài)依賴于自我調(diào)節(jié)功能。借助于這種自我調(diào)節(jié)過程，各組成成分都能適應系統(tǒng)物質(zhì)和能量輸入和輸出的任何變化。4反饋調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)屬于反饋調(diào)節(jié)。生態(tài)系統(tǒng)中某一成分發(fā)生的變化必然會引起其他成分出現(xiàn)一系列的相應變

12、化，這些變化最終反過來又會影響到最初導致變化的那種成分，這個過程就叫反饋。反饋有兩種類型，即負反饋和正反饋。一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的概念（一） 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)1農(nóng)業(yè)生物組分農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中占主要地位的生物往往是人們有意栽種或飼養(yǎng)的，這些生物是人們?yōu)楂@取農(nóng)產(chǎn)品而刻意培育的，故也稱為目標生物。農(nóng)業(yè)目標生物可按農(nóng)、林、牧、漁、蟲、菌來分類2、農(nóng)業(yè)環(huán)境組分農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境組分包括自然環(huán)境組分和人工環(huán)境組分。自然環(huán)境組分是從自然生態(tài)系統(tǒng)繼承下來的，包括由大氣環(huán)流和地理位置所決定的光照、降水、溫度等，以及土壤的物理、化學性質(zhì)和土壤水分等因素。這些環(huán)境組分通常也受到一定程度的人為干預，甚至大氣成分也受到

13、人類活動的影響。人工環(huán)境組分是各種生產(chǎn)、加工、貯藏的運輸設(shè)備，如電力、機械、肥料、排灌設(shè)施、溫室、畜舍、防護林等，它們常以間接的方式對農(nóng)業(yè)生物發(fā)生影響。第二節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要指農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的構(gòu)成要素即農(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)以及各業(yè)內(nèi)部的組成要素之間的配置方式，能量和物質(zhì)在各成分或組分要素間的轉(zhuǎn)移、循環(huán)途徑。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括層次結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和時空結(jié)構(gòu)。二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特點1農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是在人類強烈干預下的開放系統(tǒng) 自然生態(tài)系統(tǒng)所生產(chǎn)的物質(zhì)絕大部分都留在系統(tǒng)內(nèi)（如一片原始森林），2農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)往往表現(xiàn)出較高的經(jīng)濟價值，即農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有較高的經(jīng)濟

14、效益。3農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)抗逆性較差、穩(wěn)定性較差，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)對人工調(diào)節(jié)與控制有著較大的依賴性。4農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)實際上是一種農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)，它受自然生態(tài)規(guī)律和社會經(jīng)濟規(guī)律的雙重制約。5農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個綜合生產(chǎn)系統(tǒng) 6農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有明顯區(qū)域性 就其營養(yǎng)結(jié)構(gòu)而言，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也有與自然生態(tài)系統(tǒng)明顯不同的特點。一是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈上各營養(yǎng)級的生物成員都由人類按生產(chǎn)目的安排。二是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈上的各生物成員的生長發(fā)育也受到人為控制。三是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，食物鏈簡短而且種類較少。四是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)中無機物可充分地轉(zhuǎn)化為有機物，而有機物轉(zhuǎn)化為無機物的過程則不及自然生態(tài)系統(tǒng)

15、完善。四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控（一） 自然調(diào)控（二） 生物調(diào)控1農(nóng)業(yè)生物的個體調(diào)控2農(nóng)業(yè)生物種群的調(diào)控（1）種群密度的調(diào)節(jié) （2）繁殖的調(diào)控 即調(diào)控農(nóng)業(yè)生物的繁殖量，保證農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對目標生物種子、種苗、種畜（禽）等的需要。合理的種群繁殖速度是保證下一生產(chǎn)周期種群密度的前提。3農(nóng)業(yè)生物群落的調(diào)控（1）建立充分利用空間和資源的立體生產(chǎn)體系 首先要充分發(fā)揮現(xiàn)有空間和資源的生產(chǎn)潛力。 其次要在種間關(guān)系的利用中趨利避害。 再次要提高物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化效率。 第四要因地制宜選用目標生物物種和品種并確定適宜的種群密度。 第五要采用綜合管理措施。（2）有害生物綜合防治在綜合防治有害生物時應注意以下三點： 一是允

16、許有害生物在受害允許密度以下存在。 二是充分利用自然控制因素。 三是要將生態(tài)系統(tǒng)作為一個整體來管理。（3）非生產(chǎn)性有益生物的保護和利用四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控（三） 環(huán)境調(diào)控環(huán)境調(diào)控就是通過生物的、化學的、物理的或工程的方法調(diào)節(jié)和控制生態(tài)因子，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境，以利于農(nóng)業(yè)生物的生長發(fā)育。環(huán)境調(diào)控主要包括根域環(huán)境調(diào)控和田間小氣候調(diào)控。土壤環(huán)境調(diào)控有物理調(diào)控方法土壤耕作措施，施用化肥、土壤結(jié)構(gòu)改良劑、硝化抑制劑等屬化學方法，施用有機肥、種植綠肥、秸稈還田、合理輪作換茬、繁殖蚯蚓等生物方法。田間小氣候調(diào)控的方法很多，如搭建棚舍、覆蓋薄膜、建造塑料大棚和溫室、施用土面增溫劑等可調(diào)節(jié)和改善局部環(huán)境；大

17、規(guī)模造林綠化和農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)有利于改善區(qū)域性環(huán)境；人工降雨、煙霧防霜等可減輕災害性天氣的危害。水分調(diào)控也是環(huán)境調(diào)控的重要內(nèi)容。在流域的不同部位可分別采用修建水庫、建水閘、開采地下水等方法蓄水和引水；田間有溝灌、漫灌方法，還可采用噴灌、滴灌等設(shè)施，建立完善的農(nóng)田排灌系統(tǒng)。(四）輸入輸出調(diào)控1輔助能輸入的調(diào)節(jié)（1）增加能量投入，擴大能量流通 （2）優(yōu)化投能結(jié)構(gòu)（3）改進投能技術(shù) 2產(chǎn)品輸出的調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)品輸出量多少要充分考慮農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)性和穩(wěn)定性的需要，不能只顧目前利益而過度輸出。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)還有非產(chǎn)品形態(tài)的輸出（五） 系統(tǒng)綜合關(guān)系調(diào)控 系統(tǒng)綜合關(guān)系調(diào)控技術(shù)是綜合性的?？蛇\用農(nóng)業(yè)生物間的營養(yǎng)食性關(guān)

18、系，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各組分之間的合理銜接。 系統(tǒng)內(nèi)各業(yè)之間關(guān)系的協(xié)調(diào)，可根據(jù)本單位的自然條件、社會經(jīng)濟條件和農(nóng)業(yè)技術(shù)條件，因地制宜，因時制宜，在各業(yè)的物能聯(lián)系和物能流動平衡上下功夫。一、農(nóng)業(yè)資源的合理利用（一） 農(nóng)業(yè)資源及其分類1農(nóng)業(yè)資源農(nóng)業(yè)資源是指人類的農(nóng)業(yè)活動所依賴的各種自然資源和社會資源的總和。包括光、熱、水、空氣、土地、農(nóng)藥、農(nóng)機、勞動力、畜力等等。2農(nóng)業(yè)資源的分類（1）農(nóng)業(yè)自然資源農(nóng)業(yè)自然資源是直接來源于自然界的可應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的資源。 可更新資源可更新資源是指能連續(xù)不斷地或周期性地被產(chǎn)生、補充和更新的自然資源，包括生物資源、氣候資源、土地資源、水資源等。生物資源氣候資源土地資源水資源第三節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護一、農(nóng)業(yè)資源的合理利用 不可更新資源不可更新資源是指缺乏補充和更新能力，或者其補充和更新周期相對人類經(jīng)濟活動周期而言時間太長的自然資源，包括金屬礦產(chǎn)資源、非金屬礦產(chǎn)資源和燃料礦產(chǎn)資源（煤、石油、天然氣）等。（2）農(nóng)業(yè)社會資源農(nóng)業(yè)社會資源是指來源于