農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建趙艷梅2011年5月11日CONTENTS01農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)概述02農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征03全球農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的概況04發(fā)展農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)目錄01Part農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)概述一、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)概述一、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)概述（一）概念經(jīng)人類有計(jì)劃、有目的的將自然生態(tài)系統(tǒng)逐步改造而成的，帶有自然生態(tài)系統(tǒng)某些調(diào)整的生態(tài)系統(tǒng)。要素所屬關(guān)系：以人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度為依據(jù)：以環(huán)境性質(zhì)為依據(jù)：主要組分：農(nóng)業(yè)生物主要目標(biāo)：以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主（受人類調(diào)控）主要對(duì)象：主要農(nóng)作物半人工生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)（二）組成和結(jié)構(gòu)1.組成一、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)概述農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物環(huán)境生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者太陽輻射能無機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)農(nóng)作物動(dòng)物微生物土，水空氣2.結(jié)構(gòu)指農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中組成成分及其在時(shí)間、空間上的分布和各組分間的能量、物質(zhì)、信息流的方式與特點(diǎn)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是其功能的基礎(chǔ)。只有組建合理的結(jié)構(gòu)，才能獲得較高的系統(tǒng)整體功能。一、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)概述農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)物種結(jié)構(gòu)時(shí)空結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)一、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)概述

生產(chǎn)者

消費(fèi)者

分解者物種結(jié)構(gòu)時(shí)空結(jié)構(gòu)一、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)概述北方小麥玉米一年兩熟農(nóng)田3，4月份7,8月份生態(tài)系統(tǒng)隨時(shí)間的變動(dòng)結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。營養(yǎng)結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)者

消費(fèi)者

分解者農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中由生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者三大功能類群以食物營養(yǎng)關(guān)系所組成的食物鏈、食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。養(yǎng)分水分能量一、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)概述02Part農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征水循環(huán)，氣體循環(huán)，沉積型循環(huán)（一）功能1.三大基本功能二、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征基本功能物質(zhì)循環(huán)nutrient

cycle能力流動(dòng)energyflow信息傳遞informationtransfer食物鏈光作用,聲波、磁場(chǎng)、輻射2.功能二、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)功能生態(tài)功能原料：淀粉、飼料、煙、糖等能源：生物質(zhì)能支持生命、凈化空氣調(diào)節(jié)氣候、除塵降噪涵養(yǎng)水源、保持水土生活功能社會(huì)穩(wěn)定農(nóng)耕文化田園風(fēng)光食物：糧、油、菜、果、瓜等物質(zhì)生產(chǎn)生態(tài)服務(wù)二、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征食物：提供人類所需的94%的蛋白質(zhì)和99%的熱能。肉類：全球肉類需求在1982-1994年每年以2.9%增長，60kg。人們對(duì)蛋白質(zhì)攝入的不斷增加。纖維：占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的0.03%。物質(zhì)生產(chǎn)二、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征就業(yè)機(jī)會(huì)：食物生產(chǎn)雇傭了13億人，每年大約獲得1.3萬億的經(jīng)濟(jì)收入。碳儲(chǔ)存：在所有的陸地生態(tài)系統(tǒng)中，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)儲(chǔ)存了18-24%的碳匯，大部分儲(chǔ)存在土壤中。生物多樣性：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)包含7000多種作物資源。生態(tài)服務(wù)3.特征系統(tǒng)中的生物群落結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，優(yōu)勢(shì)群落往往只有一種或數(shù)種作物；伴生生物為雜草、昆蟲、土壤微生物、鼠、鳥及少量其他小動(dòng)物；大部分經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品隨收獲而移出系統(tǒng)，留給殘?jiān)澄镦湹妮^少；養(yǎng)分循環(huán)主要靠系統(tǒng)外投入而保持平衡；相似的自然條件下，土地生產(chǎn)力遠(yuǎn)高于自然生態(tài)系統(tǒng)。二、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征1、受人類控制；2、凈生產(chǎn)力高；3、組成要素簡(jiǎn)化，自我穩(wěn)定性較差；4、開放性系統(tǒng)；5、同時(shí)受自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)“雙重”規(guī)律的制約；6、有明顯的區(qū)域性特征二、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征03Part全球農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的概況（一）面積分布三、全球農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的概況全球約為39.2億hm2,為全世界提供了90%以上的農(nóng)作物、飼料、食品和棉花、亞麻和黃麻等纖維材料亞洲：約占全球農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)總面積的28%歐洲和俄羅斯：約占20%大洋洲、中美洲和加勒比海地區(qū)：約2%（二）承載人口數(shù)量三、全球農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的概況全球約26億人以農(nóng)業(yè)為生，亞洲地區(qū)約有20億人從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（三）退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)1.相關(guān)概念在一定的時(shí)空背景下，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受自然因素，人為因素或兩者的共同干擾下，某些要素或系統(tǒng)整體發(fā)生不利于生物生存和農(nóng)作物生產(chǎn)要求的量變和質(zhì)變，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生與原有的平衡狀態(tài)或進(jìn)化方向相反的位移。1966-1996年:全世界的耕地總量增加了約8%；與1961年相比，目前的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)每個(gè)人平均多提供了24%的食物。承載壓力加大;目前，集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性顯著減少，用現(xiàn)代高產(chǎn)的單一作物類型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多樣化作物類型，嚴(yán)重威脅到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。三、全球農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的概況集約化農(nóng)業(yè)：是農(nóng)業(yè)中的一種經(jīng)營方式。是把一定數(shù)量的勞動(dòng)力和生產(chǎn)資料，集中投入較少的土地上，采用集約經(jīng)營方式進(jìn)行生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)。同粗放農(nóng)業(yè)相對(duì)應(yīng)，在一定面積的土地上投入較多的生產(chǎn)資料和勞動(dòng)，通過應(yīng)用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施來增加農(nóng)業(yè)品產(chǎn)量的農(nóng)業(yè)，稱“集約農(nóng)業(yè)”。目的：是從單位面積的土地上獲得更多的農(nóng)產(chǎn)品，不斷提高土地生產(chǎn)率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。具體表現(xiàn)：大力進(jìn)行農(nóng)田基本建設(shè)，發(fā)展灌溉，增施肥料，改造中低產(chǎn)田，采用農(nóng)業(yè)新技術(shù)，推廣優(yōu)良品種，實(shí)行機(jī)械化作業(yè)等。集約農(nóng)業(yè)的發(fā)展程度主要取決于社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，也受自然條件、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、勞動(dòng)力數(shù)量和素質(zhì)的影響。三、全球農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的概況2.退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的特征三、全球農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的概況1、生物多樣性降低——生物活性物質(zhì)減少或消失、生物種群數(shù)量下降；2、耕地面積銳減——城市化和工業(yè)化的發(fā)展；3、農(nóng)田肥力下降，土壤板結(jié)——土壤有機(jī)質(zhì)含量下降、養(yǎng)分含量降低；耕作強(qiáng)度高,單一種植；4、農(nóng)田鹽堿化——不合理的耕作灌溉，大水漫灌,有灌無排；5、土地污染——①工業(yè)污染，②化肥農(nóng)藥超標(biāo)，③有害微生物，④放射性物質(zhì)，重金屬等；7、農(nóng)田荒漠化——在人為或自然雙重因素作用下導(dǎo)致的土地質(zhì)量全面退化和有效經(jīng)濟(jì)用地?cái)?shù)量減少的過程特征（三）退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)1、物理修復(fù)：主要采用排土、客土及深翻等方法。當(dāng)污染物囿于農(nóng)田地表數(shù)厘米或耕作層時(shí)，采用排土(挖去上層污染土層)、客土(用非污染客土覆蓋于污染土上)法，可獲理想的修復(fù)效果。但此法費(fèi)時(shí)、費(fèi)工和費(fèi)錢，并需豐富的客土來源，排除的污染土壤還要妥善處理，以防造成二次污染。因此只適用于小面積污染農(nóng)田。2、化學(xué)修復(fù)①添加抑制劑。此法能改變有毒物質(zhì)在土壤中的流向與流強(qiáng)，使其被淋溶或轉(zhuǎn)化為難溶物質(zhì)，減少作物的吸收量。一般施用的抑制劑有石灰、堿性磷酸鹽、硅酸鹽等，它們可與重金屬(如鉛、鉻等)反應(yīng)生成難溶性化合物們，降低重金屬在土壤及植物體內(nèi)的遷移與富集，減少對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的危害。三、全球農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的概況②控制農(nóng)田的氧化還原狀態(tài)。大多數(shù)重金屬形態(tài)受氧化還原電位(Eh)影響，改變土壤氧化還原條件可減輕重金屬危害。研究表明，水稻在抽穗至成熟期，大量無機(jī)成分向穗部轉(zhuǎn)移，保持淹水可明顯減少水稻籽粒中隔、鉛等含量。在淹水還原狀態(tài)下，部分金屬可與H2S形成硫化物沉淀，降低金屬活性，減輕其污染。3、微生物修復(fù)①微生物改良土壤

——微生物活性劑（改良土壤，促進(jìn)作物增產(chǎn)，提高作物品質(zhì)，減少農(nóng)藥與化肥用量的功效）。②微生物農(nóng)藥。用微生物殺蟲劑取代化學(xué)農(nóng)藥防治昆蟲(昆蟲的病原體)和雜草。③微生物肥料。通過構(gòu)建特定微生物與植物的互利共生關(guān)系，來改善植物營養(yǎng)或產(chǎn)生植物生長激素促進(jìn)植物生長。4、種植綠肥。利用栽培或野生的綠色豆科植物，或其他植物體作為肥料。5、沙漠化防治。在沙漠化地區(qū)實(shí)施節(jié)水灌溉和溫室種植。

三、全球農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的概況04Part農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展解決農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)退化，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的主要途徑：可持續(xù)農(nóng)業(yè)。（一）世界的可持續(xù)農(nóng)業(yè)1、可持續(xù)農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)：發(fā)達(dá)國家:食物生產(chǎn)以質(zhì)量目標(biāo)為主，是一種農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化后的思路。發(fā)展中國家:更多地集中于數(shù)量增長，希望提高發(fā)展，以求解決溫飽，所追求的是以發(fā)展為主要目標(biāo)，同時(shí)兼顧環(huán)境保護(hù)的策略。共同點(diǎn)：合理開發(fā)資源和保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展（二）發(fā)達(dá)國家的可持續(xù)農(nóng)業(yè)有機(jī)農(nóng)業(yè):強(qiáng)調(diào)盡量減少食用農(nóng)場(chǎng)以外的物質(zhì)投入，并完全停用各種化學(xué)合成物，通過生物手段提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。產(chǎn)量低，需投入，30年代。持久農(nóng)業(yè):對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有意識(shí)的設(shè)計(jì)和維持，建設(shè)包括灌木、草場(chǎng)、森林、農(nóng)作物、散養(yǎng)家禽等多種成分的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)效益好！70年代。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè):利用現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、工程技術(shù)等一系列高新技術(shù)發(fā)展起來的綜合性生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)。90年代。發(fā)達(dá)國家四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展（三）中國的生態(tài)農(nóng)業(yè)1、中國生態(tài)農(nóng)業(yè)的基本理念：重視系統(tǒng)整體的功能；強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益；較為完整的生態(tài)過程（副產(chǎn)品，廢棄物）四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展中國的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式圖

2、中國生態(tài)農(nóng)業(yè)模式北方“四位一體”生態(tài)模式及配套技術(shù)；南方“豬--沼--果”生態(tài)模式及配套技術(shù)；設(shè)施生態(tài)農(nóng)業(yè)模式及配套技術(shù)；觀光生態(tài)農(nóng)業(yè)模式及配套技術(shù)四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展“四位一體”生態(tài)模式：在自然調(diào)控與人工調(diào)控相結(jié)合條件下，利用可再生能源(沼氣、太陽能)、保護(hù)地“四位一體”生態(tài)模式栽培(大棚蔬菜)、日光溫室養(yǎng)豬及廁所等4個(gè)因子，通過合理配置形成以太陽能、沼氣為能源，以沼渣、沼液為肥源，實(shí)現(xiàn)種植業(yè)(蔬菜)、養(yǎng)殖業(yè)(豬、雞)相結(jié)合的能流、物流良性循環(huán)系統(tǒng)，這是一種資源高效利用，綜合效益明顯的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。運(yùn)用本模式冬季北方地區(qū)室內(nèi)外溫差可達(dá)30℃以上，溫室內(nèi)的喜溫果蔬正常生長、畜禽飼養(yǎng)、沼氣發(fā)酵安全可靠。優(yōu)點(diǎn)：充分利用秸稈資源，化害為利，變廢為寶，是解決環(huán)境污染的最佳方式，并兼有提供能源與肥料，改善生態(tài)環(huán)境等綜合效益。四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展3、中國生態(tài)農(nóng)業(yè)的類型立體復(fù)合型生態(tài)農(nóng)業(yè)物質(zhì)循環(huán)型生態(tài)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境綜合治理型生態(tài)農(nóng)業(yè)病蟲害防治型生態(tài)農(nóng)業(yè)魚塘中養(yǎng)魚；塘泥培基，給桑樹提供養(yǎng)料；落入池塘的蠶糞又是魚的食料。四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展大氣魚塘塘基桑樹蠶蠶繭蠶沙桑葉剿絲廠廢水蠶蛹無機(jī)養(yǎng)分浮游植物浮游動(dòng)物廢屑溶解有機(jī)物養(yǎng)分沉積養(yǎng)分立體復(fù)合型生態(tài)農(nóng)業(yè)——?；~塘

四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展按空間尺度分類的生態(tài)農(nóng)業(yè)微觀水平生態(tài)系統(tǒng)水平景觀水平區(qū)域水平三合一生態(tài)溫室，庭院生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)農(nóng)田、森林、草地、湖泊、濕地生態(tài)系統(tǒng)小流域景觀系統(tǒng)生態(tài)村、生態(tài)縣、區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)建設(shè)中國生態(tài)農(nóng)業(yè)2、中國生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)支撐體系四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展1高效耕作栽培技術(shù)體系輪作，間作，免耕，水土保持耕作2土壤管理技術(shù)體系有機(jī)肥、生物固氮3水管理技術(shù)體系4病蟲害綜合技術(shù)體系滴灌、滲灌生物防治5改善作物栽培環(huán)境的技術(shù)體系6提高光合作用效率的技術(shù)體系農(nóng)林復(fù)合種植，立體種植，保護(hù)種植，設(shè)施農(nóng)業(yè)高光效育種，二氧化碳補(bǔ)給，C4植物7生態(tài)