農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)全套課件

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)基本框架生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的含義;農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的特點(diǎn);你家鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境如何?如何評價?河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的特征系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)別河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日生物種群、生物群落、化感作用、生態(tài)位種間的相互作用類型。種間關(guān)系在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。生態(tài)位理論及應(yīng)用。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

2022年11月26日概念：環(huán)境、生態(tài)因子、生境、限制因子、生態(tài)幅、李比希最小因子定律、謝爾福德耐性定律、趨異適應(yīng)、生態(tài)型、趨同適應(yīng)、生活型問答：生態(tài)因子作用的一般特征。光的生態(tài)作用及其特點(diǎn)。生物因素作用的一般特征有哪些？概念：食物網(wǎng)、食物鏈、營養(yǎng)級、生態(tài)金字塔、初級生產(chǎn)者、次級生產(chǎn)者、輔助能、能值。問題：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞途徑有哪些？人工輔助能對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作用？如何提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量利用，調(diào)控途徑有哪些？課堂作業(yè)：能量模型建立概念：生物地球化學(xué)循環(huán)、氣相型循環(huán)、沉積型循環(huán)、庫、流、周轉(zhuǎn)率、周轉(zhuǎn)期、循環(huán)效率、溫室效應(yīng)、生物富集；問題：C、N、水分循環(huán)主要途徑及其如何提高其利用效率？農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)一般模式及特點(diǎn)。調(diào)節(jié)農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)途徑有哪些？物質(zhì)循環(huán)計算和繪出模式圖。概念:生態(tài)閾值，生態(tài)容量，生態(tài)平衡思考題：1、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定調(diào)控機(jī)制是什么？2、生態(tài)系統(tǒng)平衡失調(diào)主要標(biāo)志是什么？3、如何保持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)平衡？1中國生態(tài)農(nóng)業(yè)與國外生態(tài)農(nóng)業(yè)在原理與技術(shù)上的比較；2舉出實(shí)例，運(yùn)用生態(tài)農(nóng)業(yè)的原理解釋其生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的生態(tài)合理性。

3信息流對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的作用有哪些？

4價值流對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控作用表現(xiàn)在哪些方面？

5根據(jù)一定條件設(shè)計生態(tài)農(nóng)業(yè)模式并能進(jìn)行分析其合理性。§

1-1-1生態(tài)學(xué)的定義

生態(tài)學(xué)是研究生物及環(huán)境間相互關(guān)系的科學(xué)。即：生物及其群體與環(huán)境相互作用的過程及其規(guī)律的科學(xué)，其目的是指導(dǎo)人與生物圈（即自然、資源與環(huán)境）的協(xié)調(diào)發(fā)展。

§1-2-1農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)及其發(fā)展過程（一）農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)概念把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為一個整體（農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)）利用系統(tǒng)分析的方法研究這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、生產(chǎn)力及其控制管理以便達(dá)到最大生產(chǎn)力和最佳生態(tài)效果，這樣的一門學(xué)科稱為農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)（agriculturalecology,agroecology）：是運(yùn)用生態(tài)學(xué)的原理及系統(tǒng)論的方法，研究農(nóng)業(yè)生物與其自然和社會環(huán)境的相互關(guān)系(協(xié)同演變、調(diào)控和持續(xù)發(fā)展等)的應(yīng)用性學(xué)科。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué):生態(tài)科學(xué)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用?！?-2-1農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)及其發(fā)展過程（二）農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)產(chǎn)生

1、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)踐是農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)產(chǎn)生的源泉和動力。

2、普通生態(tài)學(xué)發(fā)展是農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)形成的學(xué)科基礎(chǔ)。

Papadakis在1938年提出農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)：研究農(nóng)田氣候、土壤、生產(chǎn)力與作物特性的關(guān)系。1942G.Azzi

開設(shè)《農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)》，1956年正式出版該書?！?-2-1農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)及其發(fā)展過程（三）農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)發(fā)展作物生態(tài)學(xué)或生態(tài)作物地理學(xué)階段（20世紀(jì)70年代前）研究的重點(diǎn)集中在農(nóng)作物與農(nóng)田土壤、氣候、雜草等的相互關(guān)系，以及影響作物分布和生態(tài)適應(yīng)能力等方面，多數(shù)仍局限于個體生態(tài)學(xué)或作物生態(tài)學(xué)的研究范疇。以系統(tǒng)生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)發(fā)展階段（20世紀(jì)70年代后）研究農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為重點(diǎn)的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)開始發(fā)展，注意研究系統(tǒng)整體內(nèi)組分之間的相互關(guān)系，

1972小田桂三郎（日本）《農(nóng)田生態(tài)學(xué)》。

1979圣迭戈州立大學(xué)G.W.Cox（美）等《農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)》。

§1-2-1農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)及其發(fā)展過程（四）中國農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)發(fā)展的動力1、國際生態(tài)意識高漲、持續(xù)發(fā)展思想廣為采納的推動2、中國傳統(tǒng)哲學(xué)中的整體觀和天人合一思想是推動我國農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)發(fā)展的歷史基礎(chǔ)3、中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中緊迫的資源、環(huán)境與生態(tài)問題是推動我國農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)發(fā)展的需求動力4、不斷汲取相關(guān)學(xué)科精華是農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)盡快成熟的推動力§1-2-2研究的對象和基本內(nèi)容對象農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)(agroecosystem）2基本內(nèi)容（1）農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的基本概念和原理（2）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)：生物+環(huán)境結(jié)構(gòu)：水平結(jié)構(gòu)垂直結(jié)構(gòu)時間結(jié)構(gòu)§1-2-2研究的對象和基本內(nèi)容（3）研究農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的功能物流：物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)和利用過程.能流：信息流：價值流：（4）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在不同的自然條件和社會條件下所形成的類型，分布及特點(diǎn)（5）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展及演替規(guī)律（6）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制§1-2-3農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的特點(diǎn)（一）理論實(shí)用性研究內(nèi)容與研究成果幫助解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際問題，如農(nóng)業(yè)區(qū)劃、區(qū)域綜合開發(fā)和治理、農(nóng)業(yè)資源利用、生態(tài)工程建設(shè)等多方面都有廣泛應(yīng)用。（二）學(xué)科交叉性

從知識結(jié)構(gòu)上是多學(xué)科組成；研究對象是多元的。（三）研究統(tǒng)一性強(qiáng)調(diào)適用于不同學(xué)科的共同思想和共同語言，強(qiáng)調(diào)適用于生態(tài)系統(tǒng)不同組分的通用方法。（四）宏觀層次性

宏觀農(nóng)業(yè)層次（農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)）§1-2-4農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的研究方法1定性描述2常規(guī)的調(diào)查研究、試驗(yàn)研究3系統(tǒng)分析法系統(tǒng)分析法：指通過定量研究，用數(shù)學(xué)的語言來描述不同事物之間的各種聯(lián)系和隨時間變化的規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行試驗(yàn)，模擬農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的行為，對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測，管理和控制，利用系統(tǒng)工程和方法，對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理?！?-2-5農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的任務(wù)總?cè)蝿?wù)研究協(xié)調(diào)生物與環(huán)境的關(guān)系，協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各組成要素的關(guān)系，以使實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)力，高生產(chǎn)效率，經(jīng)濟(jì)效率和良好的生態(tài)效益。當(dāng)前的任務(wù)用農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的原理去解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中全局性問題。長遠(yuǎn)任務(wù)研究中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，及正確分析、對待發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)，分析和摸索我國如何實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。一、系統(tǒng)

的概念與基本特征系統(tǒng)的概念L.V.Bertanlanffy(1922,奧地利科學(xué)家):系統(tǒng)是相互聯(lián)系的諸要素的綜合體。表示為:S(系統(tǒng))=R（E）

R：要素間關(guān)系E：各要素錢學(xué)森：系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合而成的、具有特定功能的有機(jī)整體。（一）系統(tǒng)的概念

有兩個以上的組份（要素）；各要素間相互聯(lián)系、作用、影響，又稱“偶聯(lián)”（coupling），即密切聯(lián)系，（“耦合”、“協(xié)同”、“聯(lián)動”、“互作”）；各要素必須以整體方式共同完成一定的功能。系統(tǒng)構(gòu)成必備條件例如河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序性：各組分是有機(jī)結(jié)合而成。系統(tǒng)具有邊界和不同層次。（二）系統(tǒng)的基本特征河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

（2）系統(tǒng)的整體性：量比關(guān)系---指組分間在數(shù)量上的比例，它控制著系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。相互作用（空間關(guān)系）---指組分間相互關(guān)聯(lián)的方式，它控制系統(tǒng)功能。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

（3）系統(tǒng)功能的整合性：系統(tǒng)具有其組分或子系統(tǒng)所沒有的功能。

“雙基因型玉米間混作”

減災(zāi)穩(wěn)產(chǎn)栽培理論與技術(shù)，可顯著提高玉米群體的抗逆性，使玉米在災(zāi)害發(fā)生時穩(wěn)產(chǎn)性提高50%以上。

單作的鄭單958鄭單958與抗銹病的魯單981間作

水肥耦合系統(tǒng)功能的整合性①總體小于單元和，即1+1<2。例如：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的亂墾亂伐，毀林開荒等。②總體大于單元和，即1+1>2。例如：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)化種植，退耕還林、退耕還牧等。IRRI研究磷鉀肥對水稻產(chǎn)量的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單增磷肥的增產(chǎn)效果為12.6%，單增鉀肥的增產(chǎn)效果為4.0%，然而磷鉀肥同施的增產(chǎn)效果卻是26.0%，而不是16.6%。Why?組分存在于一定的結(jié)構(gòu)中。結(jié)構(gòu)好壞，效果不同。前者步調(diào)不一，協(xié)調(diào)不好，減少各組分原有的獨(dú)立功能；后者步調(diào)一致，眾志成誠，加強(qiáng)各組分原有的獨(dú)立功能。

W>∈Pi(i=1,2,3…n)來表示，其中W代表整體功能，Pi

表示第i個組分的功能結(jié)論：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)的功能凡系統(tǒng)必有結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)決定功能，要改變系統(tǒng)的功能必須改變結(jié)構(gòu)。這是系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn);系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：是指系統(tǒng)內(nèi)各組分之間的數(shù)量比例關(guān)系及其相互聯(lián)系。生態(tài)系統(tǒng)的概念(續(xù)）

E.P.Odum：生態(tài)系統(tǒng)是指由生境（habitat）和占據(jù)該生境并聯(lián)結(jié)在一起的生命有機(jī)體所構(gòu)成的動態(tài)整體。=+生態(tài)系統(tǒng)=生物群落（生命系統(tǒng)）+生境（環(huán)境系統(tǒng)）生物群落(bioticcommunity)是指生存于特定區(qū)域或生境內(nèi)的各種生物種群的集合體。即群落是由不同種類的生物組成的生物復(fù)合體。生物群落=植物群落+動物群落+微生物群落也可以說，一個生態(tài)系統(tǒng)中具生命的部分即生物群落。如一片森林、一片草地、一片農(nóng)田等。

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日

所謂種群（population）是指占據(jù)特定空間與時間的同一物種（或有機(jī)體）的集合體。Population來源于拉丁語populus，人類學(xué)上稱“人口”，昆蟲學(xué)上稱“蟲口”，栽培學(xué)上稱“群體”。不是個體的簡單相加：具有系統(tǒng)基本屬性，一個種群不等于個體的簡單相加,有機(jī)體之間相互作用，在整體上呈現(xiàn)有組織有結(jié)構(gòu)的特性。個體之間差異性：不同的發(fā)育階段(年齡不同)；同一生長階段，個體貢獻(xiàn)不同。個體水平與種群水平的差異：個體有出生、死亡，種群稱為出生率和死亡率。種群內(nèi)涵：

生物群落與其生存環(huán)境之間，以及生物群落內(nèi)生物種群之間密切聯(lián)系、相互作用，通過物質(zhì)交換、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞，成為占據(jù)一定空間，具有一定結(jié)構(gòu)、執(zhí)行一定功能的動態(tài)平衡整體。能量流動（energyflow）物質(zhì)循環(huán)（nutrientcycle）信息傳遞（informationtransfer）生態(tài)系統(tǒng)概念河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

三、生態(tài)系統(tǒng)組成河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日生態(tài)系統(tǒng)生物成分非生物環(huán)境

生產(chǎn)者（producers）

消費(fèi)者(consumers)還原者(decomposers)太陽輻射能無機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

生產(chǎn)者（producers）,又稱初級生產(chǎn)者（primaryproducers）光合綠色植物（自養(yǎng)生物）光合細(xì)菌：CO2+H2S——（CH2O）+S化學(xué)合成細(xì)菌：6H2+2O2+CO2—（CH2O）+5H2O兼性生物：如低等藻類

自養(yǎng)型植物，包括所有進(jìn)行光合作用的綠色植物和化能合成細(xì)菌。綠色植物利用日光作為能源，通過光合作用將吸收的水、CO2和無機(jī)鹽類合成初級產(chǎn)品——碳水化合物，可進(jìn)一步合成脂肪和蛋白質(zhì)。這些有機(jī)物成為地球上包括人類在內(nèi)的一切生物的食物來源。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日生物圈中的綠色植物

綠色植物是生物圈中作用最大的一類生物，它對生物圈的存在和發(fā)展起著決定性作用。綠色植物通過它的生命活動直接或間接地為其它生物提供食物和能量，并對維持生物圈中的碳氧平衡和水循環(huán)發(fā)揮著重要作用。

光合作用河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

消費(fèi)者（consumers）

指除了微生物以外的異養(yǎng)生物，主要指依賴初級生產(chǎn)者為生的各種動物。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日1.食草動物：以植物為食的動物，為一級消費(fèi)者。2.食肉動物：以動物為食的動物。第一級肉食動物：以食草動物為食的動物，為二級消費(fèi)者。第二級肉食動物：以一級食肉動物為食的動物，為三級消費(fèi)者。第三級肉食動物（頂部肉食動物）：四級消費(fèi)者3.寄生者如：蛔蟲、線蟲、菟絲子、血吸蟲4.雜食類消費(fèi)者如：熊、鯉魚、刺猬河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

分解者（decomposers）

主要是指以動植物殘體為生的異養(yǎng)微生物。一是包括真菌、細(xì)菌、放線菌，又稱“小分解者”；二是包括一些原生動物和腐食性動物，又稱之腐養(yǎng)者（Saprotrophs）或“大分解者”。有機(jī)物能量分解過程包括下面三種過程①有氧呼吸：C6H12O2+6O26CO2+6H2O＋能量②無氧呼吸：釋放CH4和H2S③發(fā)酵（不完全呼吸）：釋放醇、有機(jī)酸等。分解過程劃分為三個階段：①由于物理的或生物的作用，把尸體分解為顆粒狀的碎屑；②由于腐生生物的作用，形成腐殖酸和其它可溶性有機(jī)物；③腐殖酸緩慢地礦化河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日酶河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

非生物組分（環(huán)境組分）太陽輻射（solarradiation）太陽的直射輻射和散射輻射，它是生態(tài)系統(tǒng)的主要能源；太陽輻射能經(jīng)自養(yǎng)生物的光合作用被轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)潛能。同時太陽輻射也為生態(tài)系統(tǒng)中的生物創(chuàng)造生存所需的溫?zé)釛l件。無機(jī)物質(zhì)（inorganicsubstance）生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境中的無機(jī)物質(zhì)，一部分來自大氣的氧、二氧化碳、氮、水及其它物質(zhì)；另一部分來自土壤中的氮、磷、鉀、鈣、硫、鎂、水、氧和二氧化碳。有機(jī)物質(zhì)（organicsubstance）生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境中的有機(jī)物質(zhì)，主要是來源于動物殘體、根系分泌物。它們是聯(lián)接生物與非生物部分的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、糖類、脂類和腐殖質(zhì)等。土壤（soil）作為一個生態(tài)系統(tǒng)的特殊環(huán)境組分，是無機(jī)物和有機(jī)物的貯藏多生物的直接或間接棲息場所。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日生物組分與非生物組分間的相互關(guān)系物種多樣性的定義物種多樣性是指動物、植物、微生物等生物種類的豐富程度。物種多樣性包括兩個方面：其一是指一定區(qū)域內(nèi)的物種豐富程度，可稱為區(qū)域物種多樣性；其二是指生態(tài)學(xué)方面的物種分布的均勻程度，可稱為生態(tài)多樣性或群落物種多樣性。四、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

物種結(jié)構(gòu)（組分結(jié)構(gòu)）:生物種群（類群）及比例

多樣性指數(shù)(diversityindex)

多樣性指數(shù)是豐富度和均性的綜合指標(biāo)。

(1)辛普森多樣性指數(shù)屬于種i的個體在全部個體中的比例多樣性指數(shù)辛普森多樣性指數(shù)對稀有種起作用較少而對普通種則作用較大，其閾值由低多樣化（0）到高多樣化（1－1/s），這里S是種類數(shù)目。(2)香農(nóng)-威納指數(shù)屬于種i的個體在全部個體中的比例第i個物種多樣性指數(shù)H’為采集的信息含量（比特/個體）H’值越大，則未確定的信息量也越大，H’=0，則群落中確定信息大。它適用于大群落中隨即采樣且物種數(shù)已知的情況。四、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)垂直結(jié)構(gòu)：生物按高度或深度的垂直配置，即形成了成層現(xiàn)象，保證了各物種在單位空間中更充分利用環(huán)境資源。成層現(xiàn)象，從陸生植物群落來說，包括地上部分和地下部分。決定地上部分分層的環(huán)境因素，主要是光照、溫度和濕度條件；而決定地下分層的主要因素，是土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，特別是水分和養(yǎng)分。成層現(xiàn)象是植物群落與環(huán)境條件間相互關(guān)系的一種特殊形式。

隨海拔高度的增加，地形地勢、熱量和水分等環(huán)境因子條件會發(fā)生變化，相應(yīng)物種的分布也會受到影響。如：縱貫我國中部的秦嶺山脈，陰擋了來自北方的冷空氣，使秦嶺以南和以北的植物群落迥然不同。嶺南：亞熱帶常綠闊葉林區(qū)。如圖嶺北：溫帶落葉闊葉林區(qū)。如圖環(huán)境梯度與群落垂直地帶性分布

群落的分布往往受環(huán)境梯度的制約，表現(xiàn)出明顯的垂直地帶性。

水平結(jié)構(gòu)

群落內(nèi)由于環(huán)境因素在不同地點(diǎn)上的不均勻性和生物本身特性的差異，而在水平方向上分化形成不同的生物小型組合，稱為群落的水平結(jié)構(gòu)。

如：森林中蔭蔽的地塊生長耐陰植物，明亮的空地生長喜光植物。

造成群落不同水平分布型的原因，主要是群落所處地段的環(huán)境因子分布的不均勻、物種的生殖特點(diǎn)、種間相互關(guān)系作用及種的分工合作程度等。群落的水平結(jié)構(gòu)有利于相繼利用不同時段的自然條件，使生態(tài)系統(tǒng)獲得較大的生產(chǎn)力。？環(huán)境梯度與群落緯度地帶性分布緯度地帶性（主要受溫度梯度的影響）北半球歐亞大陸從南到北，隨著緯度增加，熱量減少，形成了以熱量為主的環(huán)境地帶性分布，從南到北植被類型依次是：熱帶雨林—季雨林—常綠闊葉林—落葉闊葉林—針葉林—草原與荒漠。經(jīng)度地帶性（主要受水分梯度的影)如：我國從東到西因距海遠(yuǎn)近造成水分的差異。相應(yīng)分布著濕潤森林——半干旱草原——干旱荒漠等不同的植被類型。時間結(jié)構(gòu)是因自然環(huán)境因素的時間節(jié)律所引起的物種在時間結(jié)構(gòu)上的相應(yīng)周期變化。又稱時相或季相。周期性是群落適應(yīng)環(huán)境的一種必然的表現(xiàn)形式。受有明顯時間節(jié)律(如晝夜節(jié)律、季節(jié)節(jié)律)的光、溫度和濕度等環(huán)境因子的影響，群落的組成與結(jié)構(gòu)隨時間序列發(fā)生有規(guī)律的變化，其外在表現(xiàn)就是季相的更替。群落中動物組成，不僅具有與植物同步的四季變更，更有明顯的晝夜節(jié)律。如：昆蟲：不同物種晝夜活動的行為有顯著差異，呈現(xiàn)一定的時間特征。

群落演替定義：隨著時間的推移，群落中一些物種消失，另一些物種侵入，出現(xiàn)群落與環(huán)境向著一定方向、有順序的發(fā)展變化。簡言之，就是舊的群落被新的群落所取代的過程。其標(biāo)志是群落在組成種類上發(fā)生質(zhì)的變化，即優(yōu)勢種或全部種類的改變。優(yōu)勢種（dominantspecies）：對群落的結(jié)構(gòu)和群落環(huán)境的形成有明顯控制作用的植物。優(yōu)勢種的確定主要依靠其在群落中的地位與作用。群落交錯區(qū)鑲嵌結(jié)構(gòu)：群落交錯區(qū)和邊緣效應(yīng)

群落交錯區(qū)：不同群落的交界區(qū)域，或兩類環(huán)境相接觸部分，即通常所說的結(jié)合部位。邊緣效應(yīng)：在群落交錯區(qū)內(nèi)，單位面積內(nèi)的生物種類和種群密度較之相鄰群落有所增加。形成邊緣效應(yīng)需要的條件：1.兩個群落各自具有一定面積，2.兩個群落的滲透力應(yīng)大致相似，造成相對穩(wěn)定的過渡帶，3.兩個群落具有適應(yīng)交錯區(qū)的生物類群。邊緣種：發(fā)育較好的群落交錯區(qū)，其生物包括相鄰兩個群落的共有物種以及群落交錯區(qū)特有的物種河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

四、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：食物網(wǎng)、食物鏈

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五、生態(tài)系統(tǒng)的功能

能量流動：生產(chǎn)者→消費(fèi)者→分解者

物質(zhì)循環(huán)：生物←→環(huán)境

信息傳遞：包括物理信息、化學(xué)信息、營養(yǎng)信息和行為信息等，使系統(tǒng)稱為一個整體，具有調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性的功能。能量流動的模式生產(chǎn)者ⅠⅡⅢ分解者消費(fèi)者呼吸生產(chǎn)者呼吸分解者呼吸入射日光能五、生態(tài)系統(tǒng)的功能物質(zhì)循環(huán)的模式環(huán)境大氣水域土壤植物草食動物肉食動物分解者物質(zhì)分解河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日六、生態(tài)系統(tǒng)的類型（一）根據(jù)環(huán)境特性劃分自然生態(tài)系統(tǒng)半自然生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)（二）根據(jù)人類活動對生態(tài)系統(tǒng)干預(yù)程度，生態(tài)系統(tǒng)一般被分為：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

(三)從物理角度●隔離系統(tǒng)：邊界能阻止任何物質(zhì)和能量的輸入和輸出●封閉系統(tǒng)：邊界只能阻止系統(tǒng)與周圍環(huán)境之間的物質(zhì)交換，卻允許能量的出入?！耖_放生態(tài)系統(tǒng)：邊界開放，同時允許物質(zhì)和能量與系統(tǒng)周圍的環(huán)境進(jìn)行交換。作為一個生態(tài)系統(tǒng)宇宙飛行器模式河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

§2-2農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的概念1.定義農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)：是人們利用農(nóng)業(yè)生物與非生物環(huán)境之間相互作用，以及生物種群之間的相互作用，通過建立合理的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和高效的生態(tài)機(jī)能進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化，并按人類理想進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的綜合體系。2.性質(zhì)（1）以農(nóng)業(yè)生物為主（2）受人類調(diào)控（3）以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為目的河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)類型生產(chǎn)項(xiàng)目農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)牧業(yè)生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)牧生態(tài)系統(tǒng)林牧生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)等旱地生態(tài)系統(tǒng)低洼地生態(tài)系統(tǒng)庭院生態(tài)系統(tǒng)等刀耕火種生態(tài)系統(tǒng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)石油農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)位置農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日（一）生物組分1.目的生物：農(nóng)、林、牧、副、漁2.伴生生物：病、蟲、雜草3.人類：作為消費(fèi)者和調(diào)節(jié)者二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組成河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

（二）環(huán)境1.自然環(huán)境（1）太陽輻射（2）大氣圈

（3）水圈（4）土壤巖石圈2.人工環(huán)境（1）人工影響環(huán)境：水庫、防護(hù)林、水源林（2）人工建造環(huán)境：

A.無土栽培環(huán)境B.大棚溫室環(huán)境C.集約化養(yǎng)殖環(huán)境三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

組分結(jié)構(gòu)：componentstructure生物組分：指農(nóng)、林、牧、漁、副（加工）各業(yè)之間的量比關(guān)系，以及各業(yè)內(nèi)部的物種組成及量比關(guān)系。-------定量描述指標(biāo)：各業(yè)用地面積占總土地面積的比例，或各業(yè)產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比例，各業(yè)產(chǎn)出的生物能量占系統(tǒng)生物能總產(chǎn)出量的比例，各業(yè)蛋白質(zhì)生產(chǎn)量占系統(tǒng)蛋白質(zhì)生產(chǎn)總量的比例來表示。環(huán)境組分：水庫、堤圍、排灌系統(tǒng)、梯田、防護(hù)林體系、塘抬田、平整土地、房舍、造溫室等。

三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

時空結(jié)構(gòu)：spacestructureandtemporalstructure

時間結(jié)構(gòu)：農(nóng)業(yè)生物類群在時間上的分布與發(fā)展演替，隨著地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，環(huán)境因子呈現(xiàn)晝夜和季節(jié)變化，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)生物經(jīng)過長期適應(yīng)和人工選擇，表現(xiàn)出明顯的時相差異和季節(jié)適應(yīng)性。水平結(jié)構(gòu)：一定區(qū)域內(nèi)，各種農(nóng)業(yè)生物類群在水平空間上的組合與分布（農(nóng)業(yè)景觀結(jié)構(gòu)）。垂直結(jié)構(gòu)：農(nóng)業(yè)生物類群在同一土地單元內(nèi)，垂直空間上的組合與分布角。

垂直結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)實(shí)踐及環(huán)保上的應(yīng)用

（1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的間作、套種等立體種植，就是人們模擬天然植物群落的成層性，在生產(chǎn)實(shí)踐中的一種創(chuàng)造性的應(yīng)用。意義：充分利用空間，提高單位空間的生物量，提高經(jīng)濟(jì)效益。（3）形成綠色屏障：在公路旁、車間周圍按喬木、次喬木、灌木、草本種植形成一個天然的綠色屏障。意義：吸污、滯塵、防噪聲（2）池塘混養(yǎng)：通過混養(yǎng)，既減少了對資源的競爭，又?jǐn)U大了資源利用范圍，提高魚類群落的代謝功能，增加生產(chǎn)力，充分利用不同水層的空間和條件來獲得高產(chǎn)。三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

一、自由農(nóng)作圈二、農(nóng)作圈三、輪作農(nóng)業(yè)圈四、谷物農(nóng)作圈五、三圃式農(nóng)作圈六、畜牧圈七、自然區(qū)域

1）生產(chǎn)集約度理論：越靠近中心城鎮(zhèn)，生產(chǎn)集約度越高。

2）生產(chǎn)結(jié)構(gòu)理論：易腐爛變質(zhì)、不耐貯存和單位重量價格低的農(nóng)產(chǎn)品在靠近城市的區(qū)域生產(chǎn)，反之亦然。

稻-棉-綠肥三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

許多藥用植物喜陰涼、濕潤的環(huán)境：黃連、魔芋、天麻、三七、胡椒、肉桂、咖啡、可可、芍藥、貝母、板藍(lán)根、天南星、金銀花、人參、桔梗等。

茶樹-橡膠間作果-藥間作稻鴨共生系統(tǒng)（1）在不同的生境中因地制宜選擇合適的物種，宜農(nóng)則農(nóng)，宜林則林，宜牧則牧。（2）在同一生境中配置最佳的種植密度和飼養(yǎng)量，并通過飼養(yǎng)、栽培手段控制密度的發(fā)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)、林、牧、漁以及各業(yè)內(nèi)部的面積比例及其格局是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)?？刂妻r(nóng)業(yè)生物群落的水平結(jié)構(gòu)有兩種基本方式：三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：trophicstructure

秸稈多級利用：秸稈-----培養(yǎng)食用菌------菌渣作畜禽飼料-----養(yǎng)雞-------雞糞下沼氣-------沼氣渣培養(yǎng)食用菌------廢料施于農(nóng)田雞糞多級利用：雞糞喂豬，豬糞養(yǎng)蠅蛆，蠅蛆作飼料喂雞，剩余豬、雞糞回到農(nóng)田循環(huán)利用。

農(nóng)業(yè)景觀中不同交錯帶（ecotone）(1)城鄉(xiāng)交錯帶;（2）干濕交錯帶;（3）農(nóng)牧交錯帶;(4)水陸交錯帶;（5）群落交錯帶。充分開發(fā)這些邊緣地帶，可以形成：（1）城郊農(nóng)業(yè)；(2)基塘系統(tǒng)和灘涂養(yǎng)殖；（3）農(nóng)戶庭院經(jīng)濟(jì)。鑲嵌結(jié)構(gòu)四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本功能

☉能量流☉物質(zhì)流☉信息流☉價值流valueflow河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

五、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別于自然生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)1、發(fā)展方向

自然生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展是定向的，其目的是為了獲得最大的“保護(hù)”或“保持”，對群落本身是有利的，但并不一定符合人類的需要。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為滿足人類社會生活的各種需求，一般要求停留在高草群落階段。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

2、系統(tǒng)組分構(gòu)成自然生態(tài)系統(tǒng)的生物是通過遷移過程由生態(tài)系統(tǒng)自身的選擇決定的，對不良環(huán)境條件具有較大的抗逆性。其環(huán)境為自然環(huán)境。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中占優(yōu)勢的生物是經(jīng)過人工選育，常常具有較高的經(jīng)濟(jì)價值和較低的抗逆性，為了正常生活必須人為培管。其它動、植物通常都要予以抑制以至徹底消滅的。內(nèi)在反饋機(jī)制受到削弱，系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯降低。從而使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有較高的凈生產(chǎn)量和較高的光能利用率。在環(huán)境組分中，多了人工環(huán)境組分，各種自然環(huán)境如氣體、水體、土體也受到人類活動的強(qiáng)烈影響。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

3、開放性自然生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)幾乎全部保留在系統(tǒng)內(nèi)，許多化學(xué)元素基本上可以在系統(tǒng)內(nèi)部取得循環(huán)平衡，是一個自給自足的系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，為滿足社會日益增長的需要，須對城市、工礦等提供大量的商品食物和工業(yè)原料。大量農(nóng)畜產(chǎn)品輸出，使?fàn)I養(yǎng)元素離開系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同，對營養(yǎng)元素的回收和保持能力也不同。與農(nóng)畜產(chǎn)品大量輸出的同時，必須有相應(yīng)的物質(zhì)輸入，以維持生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分平衡。還必須投入較多的輔助能量，如化肥、農(nóng)藥、機(jī)械的使用，以及排灌、收獲、貯藏、加工、耕耘、播種、中耕、防治病蟲等各種機(jī)械操作，都需要消耗能量。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

4、系統(tǒng)調(diào)控：農(nóng)業(yè)是人類社會的一種生產(chǎn)活動，不但受到自然規(guī)律的制約，經(jīng)濟(jì)因素是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中不要缺少的重要環(huán)節(jié)。農(nóng)業(yè)技術(shù)的實(shí)施必須有勞力和資金的投入。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是實(shí)際上是一個農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。任何農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的決策與實(shí)施都必須考慮到生態(tài)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會四個重要方面的相互影響與制約。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日

一、物質(zhì)流及其特點(diǎn)（一）重要性

1.形成生物體的必需原料

2.生物進(jìn)行生理生化活動的基礎(chǔ)

3.能量流動的載體（二）特點(diǎn)

1.物質(zhì)是循環(huán)的

2.物質(zhì)是多種多樣的

3.物質(zhì)是由元素組成（三）物質(zhì)元素的分類

1.能量元素：C、H、O、N2.大量元素：Ca、Mg、P、K、Na、S3.微量元素：Cu、Zn、B、Mn、Mo、Al、F、I、Si、Cl二、生物地球化學(xué)循環(huán)（Biogeochemicalcycles）（一）概念各種化學(xué)元素，包括原生質(zhì)中必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，在生態(tài)系統(tǒng)乃至生物圈里，沿著特定的途徑從周圍環(huán)境到生物體，再從生物體到環(huán)境，不斷地進(jìn)行流動和循環(huán)，這些不同的循環(huán)途徑就構(gòu)成了生物地球化學(xué)循環(huán)。二、生物地球化學(xué)循環(huán)（Biogeochemicalcycles）（二）類型1．根據(jù)物質(zhì)循環(huán)的范圍、路線和周期不同，可分為：（1）地質(zhì)大循環(huán)（2）生物小循環(huán)2．根據(jù)物質(zhì)在五大自然庫的庫存量的主次、大小和固定的時間長短，可分為：（1）氣相型循環(huán)（2）沉積型循環(huán)地質(zhì)大循環(huán)定義：物質(zhì)和元素經(jīng)生物體的吸收作用，從環(huán)境進(jìn)入有機(jī)體內(nèi)，然后生物以死體、殘體、排泄物等形式返回環(huán)境，進(jìn)入五大自然圈的循環(huán)。五大自然圈大氣圈水圈土壤圈巖石圈生物圈特點(diǎn)：時間長、范圍廣，影響面廣，具有全球性質(zhì)，是閉合性循環(huán)。(幾百年、幾千年、幾百萬年，甚至上億年)，如：①大氣中的CO2通過生物圈的光合和呼吸作用約400年循環(huán)一次。②O2通過生物代謝，約2000年循環(huán)一次。③水圈（包括占地球表面71%的海洋）中的水，通過生物圈的吸收、排泄、蒸騰，每當(dāng)200萬年才循環(huán)一次。④至于由巖石土壤圈風(fēng)化出的礦物元素循環(huán)一次則需要更長的時間，甚至要經(jīng)過幾億年。

地質(zhì)大循環(huán)生物小循環(huán)定義：是指環(huán)境中元素經(jīng)生物體吸收，在生命系統(tǒng)中被相繼利用，然后經(jīng)分解者分解成無機(jī)態(tài)進(jìn)入環(huán)境，再次為生產(chǎn)者吸收利用。特點(diǎn)：在一個系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，范圍小、時間短、速度快，是開放式的循環(huán)。氣相型循環(huán)其貯存庫在大氣中。元素或化合物可以轉(zhuǎn)化為氣體形式，通過大氣進(jìn)行擴(kuò)散，彌漫于陸地或海洋上，在很短時間內(nèi)又可被植物重新利用。如C、N、O等由于有巨大的大氣儲存庫，對于干擾可相當(dāng)快地進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。從全球意義上看，這類循環(huán)是比較完全的循環(huán)。沉積型循環(huán)

許多礦物元素其貯存庫在地殼里，經(jīng)過自然界風(fēng)化和人類的開采冶煉，從陸地巖石中釋放出來，為植物所吸收，參與生命物質(zhì)的形成，并沿食物鏈轉(zhuǎn)移。然后動植物殘體或排泄物經(jīng)微生物的分解作用，將元素返回環(huán)境。除一部分保留在土壤中供植物吸收利用外，一部分以溶液或沉積物狀態(tài)隨流水進(jìn)入江河，匯入海洋，經(jīng)過沉降、淀積和成巖作用變成巖石，當(dāng)巖石被抬升并遭受風(fēng)化作用時，該循環(huán)才算完成。三、物質(zhì)循環(huán)的庫與流（一）庫（pool）生態(tài)系統(tǒng)中能量和物質(zhì)在運(yùn)動過程中被暫時固定、貯存的場所，稱為庫。生態(tài)系統(tǒng)的各組分都是物質(zhì)循環(huán)的庫。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中主要有植物庫（農(nóng)作物、蔬菜、果樹、林木、牧草等），動物庫（畜、禽，蟲等）土壤庫、大氣庫和水體庫。物質(zhì)循環(huán)的庫在生物地球化學(xué)循環(huán)可分為兩大類：貯存庫：（Reservoirpool）容積大，活動緩慢一般為非生物環(huán)境庫。交換庫：（Exchangepool）容積小，與外界進(jìn)行物質(zhì)交換比較活躍，一般為生物成分。三、物質(zhì)循環(huán)的庫與流（二）流（flow）與環(huán)（cycle）

物質(zhì)在庫與庫之間的轉(zhuǎn)移運(yùn)動狀態(tài)稱為流。沒有庫，環(huán)境資源不能被吸收、固定、轉(zhuǎn)化為各種產(chǎn)物；沒有流，庫與庫之間不能聯(lián)系、溝通，則物質(zhì)循環(huán)短路，生命無以維持，生態(tài)系統(tǒng)必將瓦解。有庫流構(gòu)成了物質(zhì)循環(huán)的環(huán)。庫流構(gòu)成了物質(zhì)循環(huán)的環(huán)。流庫環(huán)四、物質(zhì)流動的特征（一）生物量或現(xiàn)存量：生產(chǎn)量+減少量（二）周轉(zhuǎn)率與周轉(zhuǎn)期：周轉(zhuǎn)率（R）＝FI（流入量）／S=F0（流出量）／S（庫存總量）周轉(zhuǎn)期（T）＝1／周轉(zhuǎn)率＝1／R（三）循環(huán)效率：當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)中某一組分的庫存物質(zhì)，一部分或全部流出，參與系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，并最終返回該組分時，系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了物質(zhì)循環(huán)。循環(huán)物質(zhì)（Fc）占總輸入物質(zhì)（FI）的比例，稱為物質(zhì)的循環(huán)效率（EC）。

Ec

＝Fc／FI第二節(jié)

幾種主要物質(zhì)的生物地化循環(huán)一、碳循環(huán)二、氮循環(huán)三、磷循環(huán)四、鉀循環(huán)五、水循環(huán)一、碳循環(huán)1、概況CCycle是所有養(yǎng)分循環(huán)中最簡單的一種，但對生命的意義卻是十分重要的。C是有機(jī)物的基本成分，占干重的49％。C的來源是CO20.14％為CO2

無機(jī)態(tài)占大部分地殼沉積物中地球上總碳量為

261015噸化石64％：煤、石油、碳有機(jī)態(tài)有機(jī)殘體占42％：土壤和占0.15％水中生物體成分占4％四種碳循環(huán)途徑3.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的碳素循環(huán)植物土壤有機(jī)物殘體

微生物動物燃燒光合作用其它輸入飼料、燃料、肥料呼吸、產(chǎn)品移出系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模式（2）溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)（Greenhouseeffects

）：大氣中對長波輻射具有屏蔽作用的溫室氣體濃度增加使較多的輻射能被截留在地球表層而導(dǎo)致溫度上升。溫室氣體：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、六氟化碳(SF6)、氟氯碳化物(CFCs)、氫氟碳化物(HFCs)等溫室效應(yīng)對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響及減緩主要措施引起種植制度的變化：即作物種植制度界限的位移，作物種植季節(jié)的變動，作物及品種類型重組。作物播期推遲，河南推廣半冬性小麥品種。從經(jīng)濟(jì)角度看，影響作物產(chǎn)量和成本，影響農(nóng)產(chǎn)品的價格和產(chǎn)量效益。減緩主要措施：植樹造林限制二氧化碳排放積極尋找新能源作物合理栽培與管理新技術(shù)應(yīng)用：低碳生物技術(shù)產(chǎn)品（微生物菌肥）、緩/控釋肥1、生物圈中的N循環(huán)

單位106公噸(Delwiche,1970）大氣3800000

陸地有機(jī)體772其中活有機(jī)體12死有機(jī)體760非有機(jī)體140地殼14000000海洋水（溶解）20000海洋有機(jī)體901活有機(jī)體1死有機(jī)體900非有機(jī)體100沉積物4000000陸地海洋總有機(jī)體=1673總非有機(jī)體=21820240二、氮循環(huán)TheNitrogenCycle生物圈中氮的循環(huán)途徑

氨化作用：由氨化細(xì)菌和真菌的作用將有機(jī)氮分解成為氨和氨化合物，氨溶水成為NH4+，為植物利用。硝化作用：在通氣良好的土壤中，氨化合物被亞硝酸鹽細(xì)菌和硝酸鹽細(xì)菌氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，供植物吸收利用。反硝化作用：反硝化細(xì)菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變成大氣氮，回到大氣庫中。自然生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)示意圖植物殘體動物生物固定燃燒工業(yè)固定施肥產(chǎn)品微生物土壤淋溶、流失水蝕、風(fēng)蝕反硝化飼料添加劑2、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)N循環(huán)模式大氣固定生物固定3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中N循環(huán)及調(diào)控1.輸入：三個來源即生物固氮、大氣固氮、工業(yè)固氮2.輸出：有機(jī)體燃燒、產(chǎn)品輸出、反硝化作用、淋溶流失和揮發(fā)3.調(diào)控：（1）充分發(fā)揮生物固氮的作用（2）發(fā)展工業(yè)固氮（3）使動、植物殘體及排泄物盡量還田（4）控制土壤中N的非生產(chǎn)性消耗（5）科學(xué)使用氮肥、新型氮肥應(yīng)用和管理技術(shù)：新型高效緩控施肥、硝化抑制劑三、P循環(huán)1、地質(zhì)大循環(huán)海洋陸地生物4.0310沉積物27000000生物63074可開采P礦資源10000每年100-200萬噸0.61400萬噸磷酸鹽10萬噸磷酸鹽地殼8×109G.W.Cox海水400003、農(nóng)業(yè)中P的循環(huán)與利用P肥在農(nóng)業(yè)中的循環(huán)特點(diǎn)：儲存庫小，只包括土壤、磷礦、和水域。進(jìn)入循環(huán)速度慢、數(shù)量小。土壤中含P量高，但大都呈不溶解態(tài)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)注意以下幾個方面：開發(fā)新的P礦資源。重視多條途徑，實(shí)現(xiàn)P的再循環(huán)，尤其是有機(jī)途徑。提高肥效，節(jié)約P肥，減少流失。注意P肥使用中的環(huán)境污染問題。P肥中含有重金屬和放射性物質(zhì)。四、鉀循環(huán)地球上鉀循環(huán)五、水循環(huán)

降水99×103降水324×103蒸發(fā)62×

103蒸發(fā)361×103徑流37

×10337×103大氣0.013×106Km3陸地生物中水0.6

×103海洋1350×1061.生物圈中的水循環(huán)2、地球上總水量分布數(shù)量%地表水淡水湖94×1030.009鹽湖內(nèi)海75×1030.008流水0.9×1030.0001地下水土壤水50×1030.005800米地下水3000×1030.31更深地下水3000×1030.31冰川29×1062.15大氣9（13）×1030.001海洋980（1350）×10697合計15億Km3項(xiàng)目占%項(xiàng)目占%極地、冰蓋、冰山、冰川77.23江河淡水0.003地表～800米深地下水9.86地球礦物0.001800～4000米地下水12.35動植物和人體0.003土壤水0.17大氣0.04淡水湖泊0.35合計100（1）地球上咸水多、淡水少、分布不均。全球水量15億Km3，海洋占97%，淡水占3%。（2）淡水中，固態(tài)水多，液態(tài)水少，能直接利用的少。淡水中，3/4為固態(tài)水，分布在兩極的冰川。1/4為液態(tài)水，其中多為地下水，地下水中只有1%能為植物根系利用。（3）水是可再生資源。通過循環(huán)補(bǔ)給，海水、污水均可經(jīng)過處理再生，還可以造林?jǐn)r蓄、人工降雨。3.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

降水徑流水地下水種子、有機(jī)肥等蒸發(fā)蒸騰地表徑流產(chǎn)品輸出農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)水分循環(huán)模式4、中國水資源及其利用水資源總量多，人均資源少：全年降水628㎜，2.8×1012立方米，世界第6位。每耕畝土地1700立方米，相當(dāng)于世界平均2/3，人均2600立方米，相當(dāng)于世界人均的1/4，列世界第88位，已被列為世界貧水國之一。人均水資源m3大于100005000～100001000～5000小于1000等級上中低很低時間分布不均：50～70%集中在夏季。地區(qū)分布不均：南多北少。地區(qū)耕地億人口億人均耕地畝人均水量m3耕畝水量m3人均灌溉面積畝糧食單產(chǎn)㎏糧食總產(chǎn)億㎏南方（中南、華南）6.176.0511500～26001400～23000.8230～2602423北方（華北、|東北）4.872.182.41500～1600270～5300.5～1.0100～2008333、水循環(huán)失衡。

4、用水效率低，工農(nóng)業(yè)用水矛盾大。

5、水資源受污染日益嚴(yán)重。項(xiàng)目總用水量農(nóng)業(yè)用水工業(yè)用水城鎮(zhèn)生活農(nóng)村人畜其它數(shù)（全國）量（山東）4433330381127529226552.814011.613515%（全國）

（山東）85.983.26.67.891.20.863.23.513.14.5以色列灌溉水分利用效率水效益全國主要季節(jié)干旱地區(qū)分布示意圖

全國缺水城市供需水現(xiàn)狀示意圖

世界的水資源危機(jī)美國干旱西部土壤龜裂健康何以保證？5、建立生態(tài)系統(tǒng)的良好水分循環(huán)合理分配水資源改善干旱地區(qū)的水循環(huán)條件建設(shè)節(jié)水型社會防治水體污染開發(fā)新的水資源第三節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)與平衡一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的一般模式二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分的輸入、輸出與平衡三、調(diào)節(jié)農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)的途徑四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物流分析一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的一般模式

M.J.Frisse,1976年植物庫燃燒呼吸收獲吸收種子幼苗動物庫飼料等土壤庫遺留、種子生物固氮吸收流失淋溶揮發(fā)呼吸飼料墊土殘體排泄物產(chǎn)品呼吸氨化肥料灌溉二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分的輸入、輸出與平衡

（一）循環(huán)的特點(diǎn)1．非閉合的生態(tài)系統(tǒng)。產(chǎn)品大部分作為商品輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的養(yǎng)分隨之離開系統(tǒng)。輸出產(chǎn)品越多，被帶走的養(yǎng)分也越多。向系統(tǒng)內(nèi)歸還各種有機(jī)質(zhì)和施入大量的化學(xué)肥料，方能維持系統(tǒng)的養(yǎng)分相對平衡。有大量養(yǎng)分隨產(chǎn)品離開系統(tǒng)，又必須通過人類生產(chǎn)活動輸入養(yǎng)分才能維持平衡，這正是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)別。（一）循環(huán)的特點(diǎn)2.不同農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)其封閉程度不同：古代原始農(nóng)業(yè)：①生產(chǎn)力低，0.2人／公頃②自給自足，養(yǎng)分循環(huán)封閉程度高，基本維持自我平衡傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)①生產(chǎn)力高，8.4人、4豬、2羊、14只禽兔／公頃②封閉程度低于原始農(nóng)業(yè)，但基本屬于自給性的.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)①開放程度大，生產(chǎn)力和商品率高，供養(yǎng)人口多②缺乏自我維持平衡的能力，要靠大量投投入物質(zhì)才能彌補(bǔ)因輸出產(chǎn)品帶走的養(yǎng)分，維持系統(tǒng)的平衡。（二）農(nóng)田養(yǎng)分的輸入與輸出輸入施用化肥、有機(jī)肥降水和灌溉水就氮素而言還有大氣的生物固氮輸出收獲物的養(yǎng)分輸出淋失――滲漏到活動層下及側(cè)向滲透到系統(tǒng)水平邊界外（29.9％）流失：地表徑流和侵蝕作用

N還有反硝化及NH4的揮發(fā)（三）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分平衡1．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分平衡（輸入／輸出量）＞2，說明效率低

1－2，平衡實(shí)際上還有些難以估計的輸出＜1，養(yǎng)分入不敷出，消耗地力，即使短期內(nèi)可以維持產(chǎn)量；長此以往必將降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。（四）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分平衡2．我國農(nóng)田養(yǎng)分平衡中主要問題1、作物秸稈無謂焚燒未能正常還田。目前我國不少農(nóng)區(qū)大約有60％以上的物質(zhì)被移出系統(tǒng)，使農(nóng)業(yè)生態(tài)中的腐生食物鏈?zhǔn)艿絿?yán)重影響→有機(jī)質(zhì)含量↓→土壤肥力↓→抗旱力減弱→農(nóng)作物產(chǎn)量不高。

2、水土流失是我國農(nóng)田養(yǎng)分不平衡的又一重要原因。3、豆科作物和綠肥牧草的大幅度減少。4、農(nóng)田物質(zhì)投入不足，氮、磷、鉀比例失調(diào)。5、土壤養(yǎng)分平衡狀況區(qū)域間差異懸殊。三、調(diào)節(jié)農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)的途徑（一）合理搭配種植歸還率高的作物：如花生、大豆、綠肥、油菜?？倸w還自然歸還：根茬、落花、落葉等有機(jī)質(zhì)理論歸還：可以歸但不一定歸還的養(yǎng)分：莢殼、莖桿從有機(jī)質(zhì)及營養(yǎng)元素的理論總歸還率來看：油菜為少取多還作物水稻為半取半還作物（二）實(shí)行合理輪作在種植制度中安排綠肥或綠肥主作間套作，組成合理的輪作體系統(tǒng)，有利于維持農(nóng)田土壤養(yǎng)分平衡，恢復(fù)或提高地力，從而增產(chǎn)增收。（三）建立良性循環(huán)體系實(shí)行農(nóng)、林、牧結(jié)合，發(fā)展沼氣解決農(nóng)村能源問題，增加糞肥，擴(kuò)大物質(zhì)循環(huán)。三、調(diào)節(jié)農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)的途徑四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物流分析（1）確定研究對象和系統(tǒng)邊界。（2）確定系統(tǒng)的組成成分及相互關(guān)系。（3）搜集資料，確定各種實(shí)物的流量與輸入輸出量。①直接從有關(guān)統(tǒng)計資料中得到。②到實(shí)地進(jìn)行調(diào)查獲取資料。③間接估算，利用他人的成果。（4）將各種實(shí)物流量標(biāo)在能流圖上，繪出物流圖。（5）結(jié)果分析與評價：各種物質(zhì)輸入、輸出量、產(chǎn)投比值及個分量盈虧；對比較好生態(tài)系統(tǒng)（或?qū)φ眨┻M(jìn)行評價。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分的主要輸出項(xiàng)與輸入項(xiàng)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日第一節(jié)能量轉(zhuǎn)移及其有關(guān)概念

一、能量的基本概念1、能量——做功的能力。潛能：是存在于有機(jī)體中的化學(xué)結(jié)合能，是一種靜態(tài)的能量，具有作功的能力。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，潛能是通過食物鏈的關(guān)系在生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者等有機(jī)體之間進(jìn)行流動和傳遞的。動能：是物體本身具有的能量，包括熱能和輻射能，可在物體之間傳遞，并可轉(zhuǎn)化為潛能。能量值的表示：卡或千卡。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日2、生態(tài)系統(tǒng)中能量與生物體有關(guān)的幾種能量形式：輻射能、機(jī)械能、化學(xué)能、熱能生態(tài)系統(tǒng)中能量的主要形式：日光能、化學(xué)能、熱能和動能等。在生態(tài)系統(tǒng)中，能主要指的是系統(tǒng)內(nèi)以有機(jī)物質(zhì)形式存在的化學(xué)能，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動與轉(zhuǎn)化也主要指這些有機(jī)物質(zhì)的能量在生物體之間的傳遞和轉(zhuǎn)化情況。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中能量(1)自然能源，這包括太陽能，水力，風(fēng)力，地?zé)崮芎椭亓δ?，這些能源是取之不盡。

(2)二級能源，主要包括①非化石的合機(jī)物如木材、秸稈、有機(jī)廢物所提供的生物能；②人力及畜。

(3)礦物燃料能源，如煤，天然氣、石油等不可再生的能源。

(4)核能。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

能源分類河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

柯克斯（1984）將現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的輔助能投入，劃分為四種類型

施肥、澆水等資源性投入；農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程等設(shè)施性投入；引進(jìn)新品種和新的作物、畜禽等基因性投入；農(nóng)藥防治、醫(yī)療技術(shù)等保護(hù)性投入。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日二、能量（energy）的來源（1）太陽能(solarenergy)－－90%以上。

紫外線（7%）：能提高植物組織中蛋白質(zhì)及纖維素含量；紅外線（43%）：產(chǎn)生熱效應(yīng)，形成生物生存的熱量環(huán)境；可見光（50%）：除綠光外，其它均是綠色植物光合作用的生理輻射；（2）輔助能（auxiliaryenergy）：

除太陽能之外，生態(tài)系統(tǒng)接收的其它形式的能量統(tǒng)稱為輔助能。輔助能自然輔助能

風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮堋⑺髂?、降雨能。人工輔助能生物輔助能來自生物有機(jī)體的能量。工業(yè)輔助能來源于工業(yè)能量的投入。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日三、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)（一）能量轉(zhuǎn)換的途徑，或稱能量流動的渠道——食物鏈(foodchains)1、定義：生態(tài)系統(tǒng)中，來源于植物的食物能通過一系列吃與被吃的關(guān)系，把生物緊密的聯(lián)系起來，形成以食物營養(yǎng)為中心的鏈索關(guān)系即食物鏈

。2、食物鏈的類型：①捕食食物鏈(放牧食物鏈)以活的動植物為起點(diǎn)的食物鏈，如草食動物、各級食肉動物。構(gòu)成是：植物→植食性動物→肉食性動物。

牧草→羊、牛→狼，植物→害蟲→天敵。植物食草動物食肉動物例如：青草野兔狐貍狼藻類甲殼類小魚大魚（2）碎食性食物鏈碎食物碎食物消費(fèi)者小肉食動物大肉食動物樹葉碎片蝦（蟹）魚食魚的鳥（3）寄生性食物鏈：由宿主和寄生物構(gòu)成。它以大型動物為食物鏈的起點(diǎn)，繼之以小型動物、微型動物、細(xì)菌和病毒。后者與前者是寄生性關(guān)系。哺乳類或鳥類跳蚤螨細(xì)菌（4）腐食性食物鏈（腐生食物鏈）腐爛的動植物殘體細(xì)菌原生動物指以死有機(jī)物質(zhì)為基礎(chǔ)，從腐生物開始的食物鏈。森林是以腐生食物鏈為優(yōu)勢的生態(tài)系統(tǒng)。在森林中，有90%的凈生產(chǎn)是被腐生生物所分解消耗的。大豆→菟絲子

棉籽殼、稻草→蘑菇，秸稈、糞便等有機(jī)物質(zhì)→沼氣

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河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日3、生態(tài)系統(tǒng)中各類食物鏈的特征在同一個食物鏈中，常包含有食性和其它生活習(xí)性極不相同的多種生物。在同一個生態(tài)系統(tǒng)中，可能有多條食物鏈，它們的長短不同，營養(yǎng)級數(shù)目不等。在任一生態(tài)系統(tǒng)中，各類食物鏈總是協(xié)同起作用。在不同的生態(tài)系統(tǒng)中，各類食物鏈的比重不同.草原生態(tài)系統(tǒng)：腐生食物鏈占生產(chǎn)有機(jī)物的70%森林生態(tài)系統(tǒng)：腐生食物鏈占生產(chǎn)有機(jī)物的90%農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)：腐生食物鏈占生產(chǎn)有機(jī)物的20—30%河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日（二）食物網(wǎng)(foodwebs)1、食物網(wǎng)：生物之間的捕食和被食的關(guān)系不是簡單的一條鏈，而是錯綜復(fù)雜的相互依賴的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即食物網(wǎng)。食物網(wǎng)不僅維持著生態(tài)系統(tǒng)的相對平衡，并推動著生物的進(jìn)化，成為自然界發(fā)展演變的動力。2、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：以營養(yǎng)為紐帶，把生物與環(huán)境、生物與生物緊密聯(lián)系起來的結(jié)構(gòu)，稱為生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

3、食物鏈的生物放大作用（富集，濃縮）概念：在生態(tài)系統(tǒng)中，一些有毒物質(zhì)進(jìn)入生物體后難以分解或排出，使其體內(nèi)這些物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中的濃度生物濃縮（bioconceritration，或稱生物富集（biologicalenrichment）。一些有毒物質(zhì)沿食物鏈從低營養(yǎng)級生物到高營養(yǎng)級生物傳遞，使處于高營養(yǎng)級生物體內(nèi)的這些物質(zhì)的濃度極為顯著提高，這種現(xiàn)象稱為生物放大（Boimagnification）。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

農(nóng)藥在自然界中的轉(zhuǎn)移

4、食物鏈和食物網(wǎng)的意義食物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的形象體現(xiàn)；生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和物質(zhì)循環(huán)正是沿著食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行的；生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾、自動修復(fù)的能力稱為生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。影響穩(wěn)定性的因素有很多，如生物的適應(yīng)性、外界干擾的程度營養(yǎng)結(jié)構(gòu)等。營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、食物網(wǎng)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，穩(wěn)定性強(qiáng)。食物鏈和食物網(wǎng)還揭示了環(huán)境中有毒污染物轉(zhuǎn)移、積累的原理和規(guī)律。一方面，毒物可以通過食物鏈到達(dá)人體，引起毒害；另一方面，毒物可通過食物鏈逐級富集，增強(qiáng)毒害，又可以通過食物鏈解毒。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日（三）食物鏈加環(huán)結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不僅要求系統(tǒng)穩(wěn)定，還要求能量轉(zhuǎn)化效率高，才能獲得較多的生物產(chǎn)品，以提高系統(tǒng)生產(chǎn)力。根據(jù)能量流動與物質(zhì)循環(huán)的一般規(guī)律，在原有食物鏈中通過引入新的鏈環(huán)（增加生產(chǎn)環(huán)、引入轉(zhuǎn)化環(huán)、引入抑制環(huán)），從而延長或完善食物鏈組合，增加第二、第三級產(chǎn)品，并使有害的鏈環(huán)受到抑制，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)力（農(nóng)副產(chǎn)品利用和轉(zhuǎn)化率提高）與穩(wěn)定性。

食物鏈加環(huán)類型生產(chǎn)環(huán)增益環(huán)減耗環(huán)復(fù)合環(huán)加工環(huán)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日生產(chǎn)環(huán)在原有食物鏈中加入一個或幾個新的環(huán)節(jié)能夠?qū)⒎墙?jīng)濟(jì)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品，這種新的食物鏈環(huán)節(jié)稱為生產(chǎn)環(huán)。

一般生產(chǎn)環(huán)：低價值、低能量、以往稱為廢棄物的資源→高價值與高效用的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品。如以秸稈、餅粕、部分糧食為飼料，飼養(yǎng)牛、馬、豬、羊等。

高效生產(chǎn)環(huán)：在蜜源植物開花之際進(jìn)行人工放蜂，利用蜜蜂特殊的吸收、消化和釀制本領(lǐng)，生產(chǎn)出價值比較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品如蜂蜜、蜂乳、蜂膠等，同時由于蜜蜂的授粉作用，使許多農(nóng)作物和果樹提高授粉率，增加產(chǎn)量。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日增益環(huán)

本身轉(zhuǎn)化產(chǎn)品并不能直接為人類需求，而是加大了生產(chǎn)環(huán)的效益，稱為增益環(huán)。蛋、肉飼料農(nóng)田蠅蛆豬雞雞糞剩余雞糞豬糞剩余豬糞肉蛋白飼料增益：每只雞每天喂10g蠅蛆，可使產(chǎn)蛋率提高10.1%，每生產(chǎn)1kg雞蛋可節(jié)省飼料0.4kg。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日減耗環(huán)農(nóng)田中人工引進(jìn)蚜蟲天敵；林間人工放養(yǎng)和招引林木害蟲天敵；通過引入一個新的環(huán)節(jié)或增大一個已有的環(huán)節(jié)，從而減少生產(chǎn)耗損，增加系統(tǒng)生產(chǎn)力。生物防治中常用?？梢匀〉贸杀镜投植粫斐森h(huán)境污染的最佳效益。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日復(fù)合環(huán)

是指具有兩種以上功能的環(huán)節(jié)。復(fù)合環(huán)的加入把幾個食物鏈串聯(lián)在一起，增加系統(tǒng)產(chǎn)出，提高系統(tǒng)效能。

可減緩農(nóng)村燃料的短缺，改善土壤的結(jié)構(gòu)和提高土壤肥力，增加系統(tǒng)生產(chǎn)力，提高產(chǎn)品的品質(zhì)，增加生物多樣性，減少病蟲害，減少環(huán)境污染。

飼料沼氣池果園雞豬飼料化肥雞肉、蛋豬肉系統(tǒng)邊界果實(shí)沼氣系統(tǒng)邊界雜草等沼液等糞便蟲草糞便雞糞糞便雜草河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日加工環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常常忽略了農(nóng)副產(chǎn)品的加工增值方面，致使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益較低。農(nóng)副產(chǎn)品加工是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的一個很重要的組成部分，是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動合理導(dǎo)向的重要環(huán)節(jié)，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有重要的作用。通過連上加工這一環(huán)節(jié)，可減少農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量的損失，減少系統(tǒng)外有機(jī)物質(zhì)的富集，提高農(nóng)產(chǎn)品的效益。加工環(huán)有3種類型。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日加工環(huán)傳統(tǒng)加工型：

將農(nóng)副產(chǎn)品加工成半成品或成品出售。如利用低價值材料（竹類、麥秸、枝條、白蠟條等）編織成籃、籮、席、包裝箱等。多次加工型：

將初次加工利用后的剩余物進(jìn)行二次、三次利用。農(nóng)工商結(jié)合型:

農(nóng)業(yè)、加工業(yè)、銷售緊密結(jié)合成一體。

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（四）食物鏈解列(解鏈)概念和類型

概念：污染物經(jīng)由食物鏈的不斷濃集可以達(dá)到危及人類的狀態(tài)之前及時斷絕進(jìn)入人體的通道的這種工藝。（1）處理污染土壤：在受污染的土壤上種植非食用的用材林，薪碳林等林木和花卉等觀賞植物，還可用來生產(chǎn)纖維用的各種麻類作物，使污染物離開食物鏈。（2）污水處理：利用水生植物處理城市污水、生活污水和工業(yè)廢水，可減輕有毒物質(zhì)對人體、畜禽的危害。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日

食物鏈的加環(huán)應(yīng)注意的問題

①食物鏈加環(huán)時并非越長越好，關(guān)鍵是要盡早從鏈條中獲取更多的產(chǎn)品。

鏈條越長，營養(yǎng)級層次越多，沿食物鏈損耗的能量也就越多，而且太長、太復(fù)雜的食物鏈在實(shí)際應(yīng)用中也有許多技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面的困難。

②食物鏈加環(huán)要講究綜合效益。不同食物鏈類型在社會效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益方面的表現(xiàn)不同。加環(huán)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)?、?dāng)時的具體情況進(jìn)行。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日四、能量流動的途徑1、能量轉(zhuǎn)移的定義

植物利用太陽能，通過光合作用生產(chǎn)食物能，食物能通過食物鏈和食物網(wǎng)，從一個營養(yǎng)級傳遞到另一個營養(yǎng)級。太陽能綠色植物食草動物食肉動物河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日太陽能輔助能生產(chǎn)者（綠色植物）環(huán)境（土壤、空氣、水等）分解者（微生物）一級消費(fèi)者（食草動物）二級消費(fèi)者（食肉動物）三級消費(fèi)者（食肉動物）農(nóng)產(chǎn)品等能量輸出1、主路徑－－草牧食物鏈植物→一級消費(fèi)者→二級消費(fèi)者→……→微生物→非生物環(huán)境。2、腐食食物鏈死亡的生物有機(jī)體，以及排泄物或殘留體在分解者（微生物）還原為簡單的CO2、H2O和其它無機(jī)物質(zhì)。有機(jī)物質(zhì)中的能量以熱量的形式散發(fā)于非生物環(huán)境。3、呼吸作用生物有機(jī)體進(jìn)行呼吸作用，散發(fā)于非生物環(huán)境中。

4、隨著人類從生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)取走大量農(nóng)畜產(chǎn)品，大量的能量與物質(zhì)流向系統(tǒng)之外，形成了一股強(qiáng)大的輸出能流，這是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別于自然生態(tài)系統(tǒng)的一條能流路徑，為第四條能流路徑。

3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能流途徑河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動特點(diǎn)（1）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)以草牧食物鏈為主；（2）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈較短；（3）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率較高；（4）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化的開放性較強(qiáng)；（5）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能流具有雙通道特征。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日第二節(jié)

能量轉(zhuǎn)化與流動的基本定律一、熱力學(xué)定律二、生態(tài)效率三、生態(tài)金字塔河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日一、熱力學(xué)定律1、熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）

△U（內(nèi)能增量）=Q（吸收或輸出能）－W（對外界所做的功）

能量可以在不同介質(zhì)中傳遞，也可以在不同形式間轉(zhuǎn)換，但在所有這些過程中能量保持恒定，既不能創(chuàng)生，也不會消滅。根據(jù)此公式，對生態(tài)系統(tǒng)的能量可以進(jìn)行定量研究。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

熱力學(xué)第一定律在生態(tài)系統(tǒng)中應(yīng)用

綠色植物同化的太陽能=貯存在植物體內(nèi)的化學(xué)潛能十植物呼吸消耗的熱能動物攝取的食物能=被同化的能+未消化的能或糞便中的能=動物生長或繁殖的化學(xué)能+動物呼吸的熱能+排出糞便的化學(xué)能河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日2、熱力學(xué)第二定律(熵律

entropylaw)揭示能量傳遞方向和轉(zhuǎn)化效率的規(guī)律：任何形式的能最終歸宿是熱能，且不可逆。任何一種能量的轉(zhuǎn)換，總有一些能量損失掉，一種形式的能絕不會全部轉(zhuǎn)換成另一種形式的能。為了判斷能量流動的方向和限度，用自由能和熵兩個概念來描述。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日3、熵(entropy)與自由能熵(entropy):系統(tǒng)總能中不能用來作功的能量，是系統(tǒng)無序性的量度。即：系統(tǒng)熱量除以溫度后得到的熵?！鱏=△Q/T是系統(tǒng)無序性的量度。自由能：系統(tǒng)總能中用來作功的能量。

在封閉的系統(tǒng)中，自發(fā)過程總是向自由能減少、熵值增加的方向進(jìn)行。（“宇宙熱寂論”）河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日熱力學(xué)的兩個定律第一定律：A=B+C

第二定律：C<ASUNA:日光，100單位釋放的能量B:熱，98單位釋放的能量形式C:糖，2單位濃縮的能量形式橡樹葉，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日4、耗散結(jié)構(gòu)理論.耗散結(jié)構(gòu)(dissipativestructure)：開放系統(tǒng)在遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)可能出現(xiàn)的一種穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)。耗散結(jié)構(gòu)理論：一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，通過與外界進(jìn)行物質(zhì)與能量的不斷交換，就能克服混亂狀態(tài)，維持穩(wěn)定狀態(tài)，并且不斷提高系統(tǒng)的有序性，使系統(tǒng)的熵減少。有機(jī)體和生態(tài)系統(tǒng)都是遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，存在一種連續(xù)而有效的能量轉(zhuǎn)換，因而都屬于耗散結(jié)構(gòu)。光合與同化：引入負(fù)熵，保持有序狀態(tài)呼吸與作功：排除正熵，排除無序河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日5、熱力學(xué)定律在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用

（1）根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可以對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流進(jìn)行定量研究。（2）在農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)能量流中，只有少部分轉(zhuǎn)化成有機(jī)形態(tài)的化學(xué)潛能儲存起來，大部分轉(zhuǎn)化成熱能而耗散。人們應(yīng)該盡量減少能量的無謂消耗，提高能量的轉(zhuǎn)化效率。（3）能量流的流動方向是不可逆的，能量只能稱為轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，而不能是循環(huán)。（4）為了維持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，應(yīng)不斷的向系統(tǒng)輸入能量，減少熵。二、生態(tài)效率生態(tài)效率：能量通過各營養(yǎng)級的轉(zhuǎn)化效率。即食物鏈中后一營養(yǎng)級生物對前一營養(yǎng)級生物能量利用的百分比。營養(yǎng)級（trophiclevel）：生物在生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中所處的層次。綠色植物和其它自養(yǎng)生物為第一營養(yǎng)級，草食動物為第二營養(yǎng)級，一級肉食動物為第三營養(yǎng)級，二級肉食動物為第四營養(yǎng)級。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)·農(nóng)學(xué)院2022年11月26日林德曼效率（十分之一定理）

生態(tài)系統(tǒng)N-1營養(yǎng)級的同化量中，有5％~30％（平均為10％）被N營養(yǎng)級同化時，且不損害N-1營養(yǎng)級的功能。營養(yǎng)級能量傳遞效率約平均為10%。營養(yǎng)級之間（Tn-1~Tn）（1）攝入效率In/In-1（2）同化效率An/An-1（3）生產(chǎn)效率NPn/NPn-1營養(yǎng)級內(nèi)部（1）同化效率：An/In（2）生態(tài)生長效率：NPn/In（生產(chǎn)效率）（3）組織生長效率：NPn/An10%定律在生態(tài)系統(tǒng)中，每一個營養(yǎng)級可以把它獲得的10%左右的能量傳遞給下一營養(yǎng)級，而仍能保持自身的基本穩(wěn)定。（種群的數(shù)量、增長率等）浮植浮動魚人1000100101能量在