第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流

第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流2023/12/27第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流§1熱力學(xué)定律§2食物鏈、食物網(wǎng)§3生態(tài)系統(tǒng)的能流分析§4農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能流§5農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流§1熱力學(xué)定律及應(yīng)用一、熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）

△U（系統(tǒng)內(nèi)能變化）=Q（吸熱）-W（對(duì)外作功）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(huì)消滅。應(yīng)用：制定生態(tài)系統(tǒng)能量收支平衡表二、熱力學(xué)第二定律1.能量的轉(zhuǎn)換不可能達(dá)到百分之百有效。2.自由能的提高不可能是一個(gè)自發(fā)過程。應(yīng)用：提高能量的轉(zhuǎn)化效率第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流三、熵(entropy)1.熵(entropy):系統(tǒng)熱量除以溫度后得到的商?！鱏=△Q/T熵是系統(tǒng)無序性的量度。2.熱力學(xué)第二定律（1）在一個(gè)內(nèi)能不變的封閉系統(tǒng)中，任何自發(fā)過程均朝著熵值增加的方向進(jìn)行。（2）開放系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)到另一個(gè)平衡狀態(tài)的任何過程，均使系統(tǒng)與環(huán)境熵值之和增加。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流四、耗散結(jié)構(gòu)理論1.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)。(Prigogine)2.耗散結(jié)構(gòu)理論：一個(gè)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。3.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，排除無序第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流§2食物鏈一、食物鏈（foodchain）和營養(yǎng)級(jí)（trophiclevel）：1.食物鏈（foodchain）：生態(tài)系統(tǒng)成員間，通過食物營養(yǎng)關(guān)系彼此聯(lián)系起來的序列。2.營養(yǎng)級(jí)（trophiclevel）：食物鏈上的每一個(gè)食性級(jí)。以符號(hào)T來表示，T1表示第一營養(yǎng)級(jí)，T2表示第二營養(yǎng)級(jí)，T3……Tn余此類推。一般為4~5級(jí)。食物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物與生物之間相互聯(lián)系的一種主要形式，是物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的主要路徑。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流二、食物鏈的種類按性質(zhì)不同分為四類：（1）捕食食物鏈（又稱草牧食物鏈gazingfoodchain）：是由植物到草食動(dòng)物，再到肉食動(dòng)物，直接消耗活有機(jī)體或其部分的食物鏈。在陸地上起始于綠色植物，在水中起始于浮游植物。如：水稻——稻飛虱——青蛙——蛇——老鷹——人（2）腐生食物鏈（又稱殘?jiān)澄镦渄etritusfoodchain）：由多種微生物構(gòu)成，是以死有機(jī)體為營養(yǎng)源，通過腐爛、分解，將有機(jī)物還原為無機(jī)物質(zhì)的食物。如：秸桿（畜糞）——食用菌

垃圾——蚯蚓（蝸牛）第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流（3）寄生食物鏈（parasitefoodchain）：以寄生的方式取食活著生物有機(jī)體。食物鏈成員有自大到小的趨勢(shì)。如：大豆——菟絲子馬——蛔蟲——原生動(dòng)物紅鈴蟲——金小蜂（4）混合食物鏈：構(gòu)成食物鏈的各營養(yǎng)級(jí)中，既有活食生物成員，也有腐食生物成員。如：稻草——?！球尽u——豬——魚

第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流return第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流三、生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的基本特點(diǎn)1.在同一個(gè)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。一條食物鏈中包含的多種生物，可以使光合產(chǎn)物得到充分利用（分級(jí)利用光合產(chǎn)物），在有限的空間中養(yǎng)活眾多生物。2.在同一生態(tài)系統(tǒng)中，可能有多條食物鏈，它們長(zhǎng)短不一，營養(yǎng)級(jí)數(shù)目不等。如一個(gè)魚塘生態(tài)系統(tǒng)中：藻類水草——草魚綠藻——甲殼動(dòng)物——花鰱浮游植物——浮游動(dòng)物——蝦——噘魚自然生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈營養(yǎng)級(jí)的數(shù)目是有限的第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流3.不同生態(tài)系統(tǒng)中各類食物鏈所占比重不同。(1)森林生態(tài)系統(tǒng)：腐生食物鏈比重最大，約占系統(tǒng)中生產(chǎn)者所生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)的90%以上。(2)草原生態(tài)系統(tǒng)（牧場(chǎng)）：腐生食物鏈約占70%左右。(3)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)：植物生產(chǎn)的有機(jī)質(zhì)大部分作為產(chǎn)品，留給腐生食物鏈的僅占凈初級(jí)生產(chǎn)的20~30%。如果不通過糞肥、秸桿還田等途徑向系統(tǒng)補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)，則系統(tǒng)中腐生食物鏈上的生物群落將會(huì)因?yàn)槿鄙偈澄锬芏ネ?，引起土壤肥力的下降?．在任何一生態(tài)系統(tǒng)，各類食物鏈有協(xié)同作用。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流三、食物網(wǎng)食物網(wǎng)（foodweb)：在生態(tài)系統(tǒng)中，各種食物鏈交錯(cuò)起來構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。食物網(wǎng)本質(zhì)上是生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)體之間一系列反復(fù)的吃與被吃的相互關(guān)系。營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：以營養(yǎng)為紐帶，把生物與生物、生物與環(huán)境緊密聯(lián)系起來的結(jié)構(gòu)。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈加環(huán)（一）食物鏈加環(huán)的作用在原有食物鏈中通過加入新的鏈環(huán)，延長(zhǎng)或完善食物鏈組合，改變農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，具有很好的效益。其作用表現(xiàn)在：提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。提高農(nóng)副產(chǎn)品的利用率提高能量的利用率和轉(zhuǎn)化率第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流（二）、食物鏈加環(huán)的類型--生產(chǎn)環(huán)在食物鏈中加入能夠把非經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為人們直接利用的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品的環(huán)節(jié)，稱為生產(chǎn)環(huán)。如：牛、羊等可把秸桿、糠麩、菜葉、雜草等轉(zhuǎn)化為肉、皮、奶、蛋等，蜜蜂可將花粉轉(zhuǎn)化為蜂蜜、蜂王漿等。減耗環(huán)這類環(huán)節(jié)的引入可減少生產(chǎn)消耗。如：引入天敵，可減輕病害危害，吉林省人工放養(yǎng)寄生蜂，防治林場(chǎng)的松毛蟲。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流增益環(huán)這類環(huán)節(jié)雖不提供人類直接消費(fèi)的產(chǎn)品，但可擴(kuò)大生產(chǎn)環(huán)節(jié)的增產(chǎn)效果。如：利用糞渣等有機(jī)廢棄物養(yǎng)殖蚯蚓和蠅蛆，可作為禽畜的蛋白飼料，可提高家禽的生長(zhǎng)量和家禽的產(chǎn)蛋率。復(fù)合環(huán)兼具兩種以上的功能環(huán)節(jié)。如：稻田養(yǎng)魚、鴨，即有減耗的作用（魚鴨以水稻害蟲為食，減輕蟲害危害，魚、鴨糞肥又可肥田），又可生產(chǎn)魚、蛋產(chǎn)品。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流五、食物鏈的解列食物鏈的解列：實(shí)質(zhì)就是利用農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行污水處理。使現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)在食物鏈上富集到一定程度時(shí)與人類的食物鏈中斷聯(lián)系。處理污染土壤可種植非食用的木材、麻類、花卉等使污染物離開食物鏈。污水處理如：水生植物鳳眼蓮（又名水葫蘆）、浮萍等對(duì)各種污染物以及水體富養(yǎng)化的N、P等具有較強(qiáng)的吸收凈化能力。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流食物鏈原理應(yīng)用舉例作物秸桿的處理一般有兩種途徑：一種是直接焚燒，這部分養(yǎng)分流出農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，不僅造成農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的土壤養(yǎng)分狀況的不斷的下降，而且還會(huì)造成環(huán)境污染。另一種是用于飼養(yǎng)牲畜，糞肥還田，相比這種途徑就會(huì)合理的多，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中利用的也比較廣泛。秸桿多級(jí)利用技術(shù)結(jié)構(gòu)如圖第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流

第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流§3生態(tài)系統(tǒng)中的能源一、太陽輻射能二、輔助能第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流一、太陽輻射能是所有生態(tài)系統(tǒng)最主要能量來源可見光：0.4~0.76μ50%生理效應(yīng)紅外線：＞0.76μ43%引起熱能紫外線：＜0.4μ7%引起生物變性，致死太陽常數(shù)：So=1.94cal/cm2.min到達(dá)地球表面的太陽輻射能強(qiáng)度，因緯度、地形地貌、坡度坡向、氣候因子而不同。太陽輻射能量到達(dá)地球表面的分配示意圖第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流二、輔助能輔助能：生態(tài)系統(tǒng)中，除了太陽能以外的其它一切補(bǔ)加能量。包括自然能：如沿海河口潮汐的作用，風(fēng)力的作用以及降雨和蒸發(fā)的作用等。人工輔助能：對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，輔助能主要構(gòu)成是人們從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各項(xiàng)活動(dòng)中投入的能量，當(dāng)然，也繼承了自然生態(tài)系統(tǒng)中的自然輔助能。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流§4生態(tài)系統(tǒng)的能流分析一、能流路徑二、生態(tài)效率三、生態(tài)金字塔第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流一、能流路徑研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)，在于了解一個(gè)系統(tǒng)的能量輸入、貯存以及作功之間的相互關(guān)系，從而減少能量損耗，提高能量利用效率。生態(tài)系統(tǒng)中能量是沿著食物鏈流動(dòng)的：→Tn-1→Tn

→NUnNAnRnNPn-1攝入量InAnNPn注：NP：凈生產(chǎn)量A：同化量Nu：未同化量NA：未同化量第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流二、生態(tài)效率生態(tài)效率：能量通過各營養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化效率。1．營養(yǎng)級(jí)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-12．營養(yǎng)級(jí)內(nèi)部（1）同化效率：An/In（2）生態(tài)生長(zhǎng)效率：NPn/In（生產(chǎn)效率）（3）組織生長(zhǎng)效率：NPn/An第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流三、生態(tài)金字塔1.生態(tài)金字塔：營養(yǎng)級(jí)由低到高，它們的個(gè)體數(shù)或能量的分布形成一個(gè)塔形結(jié)構(gòu)，就稱為生態(tài)金字塔。2.三種基本類型：（1）生物個(gè)體數(shù)——數(shù)目金字塔（2）每種生物的現(xiàn)存生物量——生物量金字塔（3）能量——能量金字塔第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流return第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流return第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流return第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流§5農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能流一、能源二、人工輔助能提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的原因三、工業(yè)輔助能的使用所帶來的一系列的問題四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流一、能源生物界的能源，直接、間接地來源于太陽的輻射能。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有大量的人工輔助能輸入，同時(shí)有大量的能量以農(nóng)產(chǎn)品的形式輸出系統(tǒng)外。太陽能仍是主要能量來源，但輔助能所占的比例大大提高了。自然輔助能輔助能工業(yè)能：農(nóng)藥、化肥、農(nóng)機(jī)、電力、燃料、薄膜、設(shè)施人工輔助能生物能：勞動(dòng)、畜力、有機(jī)肥、燃料食物能：種子、種苗、飼料、種畜、種禽第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流二、人工輔助能提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的原因1．輔助能的投入，促進(jìn)農(nóng)作物對(duì)太陽能的吸收、利用和轉(zhuǎn)化。2．減少農(nóng)業(yè)生物的非生產(chǎn)能量損耗。3．使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一些自然生物過程可以用人工過程取代，提高效率。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流三、工業(yè)輔助能的使用所帶來的一系列的問題1．輔助能的效益隨著輔助能的增加而降低（報(bào)酬遞減律）。2．能源緊張。3．化肥農(nóng)藥對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境造成污染。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力--農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化（一）、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的概念（二）、初級(jí)生產(chǎn)力（三）、次級(jí)生產(chǎn)力

第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流（一）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力概念1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力：是指農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化的效率，是系統(tǒng)中最基本功的數(shù)量特征。它的大小體現(xiàn)了系統(tǒng)功能的好壞。指在單位時(shí)間（通常是一年）、空間（通常指面積）所產(chǎn)生的物質(zhì)、能量或價(jià)值的多少。用系統(tǒng)的總生物量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、純收入表示。包括：系統(tǒng)生物的自然生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流2.自然生產(chǎn)力與經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力農(nóng)業(yè)生物的自然生產(chǎn)力：指農(nóng)業(yè)生物自身的同化效率和積累能力。農(nóng)業(yè)生物在一定時(shí)間空間內(nèi)的能量、物質(zhì)的積累量，形成總的生物學(xué)產(chǎn)量。是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)生物經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力指各種農(nóng)業(yè)外生物提供經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的能力。首先表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品量的高低；表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品量的價(jià)值量的大小；最終表現(xiàn)為純收入的多少。即通常所說的生產(chǎn)效率。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流3.生產(chǎn)力與生產(chǎn)效率區(qū)別兩個(gè)概念：生產(chǎn)效率：?jiǎn)挝粫r(shí)間和空間內(nèi)，投入農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量和價(jià)值的轉(zhuǎn)化效率。即：生產(chǎn)效率（產(chǎn)投比）＝產(chǎn)出量／投入量如：勞動(dòng)生產(chǎn)率、價(jià)值轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)利用率等。系統(tǒng)生產(chǎn)力：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在單位時(shí)間（通常為一年），空間（通常指面積）所產(chǎn)出的物質(zhì)、能量或價(jià)值的多少?？梢钥闯觯a(chǎn)力的概念包含生產(chǎn)效率的含義。但通常所講到的系統(tǒng)生產(chǎn)力主要指前兩點(diǎn)所述的含義，指總的生物量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品量或總產(chǎn)值。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流（二）、初級(jí)生產(chǎn)力1、概念2、地球生物圈主要生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力4、提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的途徑第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流1、概念總初級(jí)生產(chǎn)力：（grossproductivity）植物單時(shí)間、面積內(nèi)利用光能合成有機(jī)物質(zhì)的量。凈初級(jí)生產(chǎn)力：（netproductivity）植物總初級(jí)生產(chǎn)力中減去植物呼吸消耗量所剩下的數(shù)量?？偝跫?jí)生產(chǎn)量：（grossproductionPg）一定時(shí)期內(nèi)植物合成有機(jī)物質(zhì)的總量，無速率的概念。凈初級(jí)生產(chǎn)量：（netproductionPn）總初級(jí)生產(chǎn)量中減去呼吸消耗量的剩余量。即一段時(shí)間內(nèi)，以植物組織形式表現(xiàn)出來的干物質(zhì)量。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流現(xiàn)存量：（standcrop）某一特定時(shí)刻，單位面積地段內(nèi)有機(jī)體的數(shù)量。與生物量（Biomass）是同義語。

R呼吸枯死、采食

總生產(chǎn)量Pg

凈生產(chǎn)量Pn現(xiàn)存量B

第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流2、地球生物圈主要生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力據(jù)H.Whittaker（1975）計(jì)算，地球的初級(jí)生產(chǎn)量為：（單位：×109噸）總初級(jí)生產(chǎn)量：172×109噸森林：82×109噸海洋：55×109噸溫帶草原：5.4×109噸熱帶稀樹草原：10.5×109噸其余：7.74×109噸（包括湖泊、荒原和沙漠等）由于人類的干預(yù)，地球的初級(jí)生產(chǎn)力是呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流地球上不同的生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力有著極顯著的差異，主要受光照、溫度、水分和養(yǎng)分等生態(tài)因子的制約。越接近赤道、潮濕陸地區(qū)域，其初級(jí)生產(chǎn)力越高。從寒帶到溫帶、從溫帶到亞熱帶，初級(jí)生產(chǎn)力會(huì)成倍增加。最高產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)（>2000g/m2.a）集中在水陸交接地帶附近，所占面積很小。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流地球上各生態(tài)系統(tǒng)的凈初級(jí)生產(chǎn)力約在0—3500g/m2.a范圍內(nèi)，可分為4個(gè)等級(jí)：2000–3500g/m2.a高生產(chǎn)力地區(qū)，包括熱帶雨林、沼澤濕地，河流岸邊的濕地生態(tài)系統(tǒng)，也包括農(nóng)業(yè)集約栽培的甘蔗等高產(chǎn)田。1000–2000g/m2.a包括世界大部分的森林、湖泊，沼澤地，部分生產(chǎn)力高的農(nóng)耕地。250–1000g/m2.a包括干燥的疏林灌木、大部分的草地、大部分的農(nóng)耕地。0–250g/m2.a包括海洋、荒漠、冰川、兩極凍原等，生產(chǎn)力水平極低。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流退出主菜單主目錄返回第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流退出主菜單主目錄返回第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流退出主菜單主目錄返回第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流退出主菜單主目錄返回第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)主要包括農(nóng)田、草原和林地生產(chǎn)，其初級(jí)生產(chǎn)量低于森林，接近草原，在250-1000g/m2.a之間。（1）、我國與世界農(nóng)用地初級(jí)生產(chǎn)力的比較（見表1）森林比世界平均低10%左右，且我國森林覆蓋率低，約占國土面積的13.8%，僅是世界森林覆蓋率的一半；草原面積約占國土面積的40%，但生產(chǎn)力水平很低，僅為世界平均水平的七分之一；農(nóng)田單位面積產(chǎn)量高出世界平均水平10%左右。（見表2）第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流中國與世界農(nóng)用土地初級(jí)生產(chǎn)力的比較

第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流中國與世界主要作物單產(chǎn)比較表

第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力（2）、不同作物初級(jí)生產(chǎn)力的比較不同種類的作物光合能力是有很大差異的，根據(jù)植物的生化途徑不同分為C3、C4以及CAM景天科類植物：C3植物光飽和點(diǎn)低，光呼吸明顯，光消耗大；例如：水稻、小麥等；C4植物光飽和點(diǎn)高，光呼吸消耗小，例如：玉米、高粱、甘蔗等；CAM植物主要是景天科類的植物，植株肉質(zhì)多漿，儲(chǔ)水組織發(fā)達(dá)，耐旱性強(qiáng)，常見的主要有蘭花、仙人掌、百合，菠蘿等。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力作物的生產(chǎn)力常用作物的平均生長(zhǎng)率（cropgrowrate）表示。平均生長(zhǎng)率（CGR）：植物全生育期內(nèi)平均每天單位面積的凈生產(chǎn)量，單位是g/m2.d。日本的本田吉男（1976年）利用平均作物生長(zhǎng)率（CGR）比較各種植物的初級(jí)生產(chǎn)力，得到以下結(jié)果：多年生牧草最高，新敘利亞草和紫狼尾草達(dá)26～28g/m2..d甘蔗、高梁、玉米等C4植物為19～23g/m2..dC3植物：水稻、甜菜：12～16g/m2.d，甘薯、大豆、大麥：8g/m2.d第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力世界與我國所報(bào)道的一些高產(chǎn)田塊的CGR和光能利用率如下：作物CGR(g/m2/天) 光能利用率（%）玉米、高梁27～301.9～2.3春小麥、水稻14～201.4 冬小麥 101.1

甘薯 12～140.94～1.71第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力（3）、同種作物不同品種的生產(chǎn)力比較黃土高原溝壑區(qū)小麥品種演替及產(chǎn)量水平：品種種植年限平均產(chǎn)量（kg/hm2）五枝麥1963～19661506錢交麥1965～197031117021973～19853583.57211-41978～19913840.5長(zhǎng)武1311984～19954425第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流3、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力可以看出：各種作物的光能的利用率還很低。全國耕地的平均光能利用率為0.4%，一般作物的平均生長(zhǎng)率（CGR）為6～8g/m2.d，略高于世界平均水平；高產(chǎn)田塊的光能利用率在2%左右；光能利用率的理論值為6.05%；因此，我國農(nóng)作物的增產(chǎn)潛力是相當(dāng)大的。據(jù)王宏廣等采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的作物生產(chǎn)潛力估算方法的估算結(jié)果：我國糧食的土地生產(chǎn)潛力為9000億公斤，而目前我國的糧食總產(chǎn)為5000億公斤左右。因而采取各種措施，提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力還有很大潛力。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流4、提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的途徑（1）．選用高光效作物類型或品種，是最簡(jiǎn)捷有效的途徑。（2）．根據(jù)環(huán)境條件合理配置各種農(nóng)業(yè)植物，增加綠色植物覆蓋面積。宜林則林，宜農(nóng)則農(nóng)，宜草則草，消滅裸地，綠化荒山、荒地，以期最大限度的利用環(huán)境資源，將其轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，并維護(hù)資源的永續(xù)利用，實(shí)現(xiàn)初級(jí)生產(chǎn)力長(zhǎng)久、穩(wěn)定提高。從前，不注重因地適宜，盲目的圍湖造田，只能造成環(huán)境退化。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流退出主菜單主目錄返回第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流4、提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的途徑（3）．改進(jìn)耕作制度，提高復(fù)種指數(shù)，合理密植，實(shí)行間作套種，提高栽培管理技術(shù)。（4）．適當(dāng)增加投入，保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，消除或減緩限制因子的制約。人類對(duì)自然資源的不合理利用土地等資源，已造成嚴(yán)重的土壤侵蝕，生產(chǎn)力水平下降等問題。能量和物質(zhì)投入不足是目前全世界包括我國在內(nèi)的大多數(shù)地區(qū)生產(chǎn)力不高的最直接的原因。因此，應(yīng)創(chuàng)造條件，增加投入，同時(shí)也應(yīng)注意合理的投入，提高轉(zhuǎn)化效率。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流（三）、次級(jí)生產(chǎn)力1、概念2、次級(jí)生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的意義3、提高次級(jí)生產(chǎn)力的途徑第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流1、概念次級(jí)生產(chǎn)：指初級(jí)生產(chǎn)的部分產(chǎn)品經(jīng)異養(yǎng)者的采食、同化，合成肉、奶蛋等動(dòng)物性食品的過程。異養(yǎng)者包括消費(fèi)者和還原者。次級(jí)生產(chǎn)力：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，各種異養(yǎng)者直接或間接消費(fèi)綠色植物，制造或形成產(chǎn)品的數(shù)量。由于是利用生產(chǎn)出的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為自身的組織的，這同時(shí)已用去了部分能量用于呼吸消耗，故次級(jí)生產(chǎn)力無總、凈之分。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流2、次級(jí)生產(chǎn)力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的意義農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的次級(jí)生產(chǎn)包括家畜、家禽、養(yǎng)魚、養(yǎng)蟲、蜂、蚯蚓、食用菌等生產(chǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著重要作用：（1）．轉(zhuǎn)化各種人類不能利用的農(nóng)副產(chǎn)品，提高利用價(jià)值。凈初級(jí)生產(chǎn)量主產(chǎn)品：30%左右，人類可直接利用

副產(chǎn)品：40～70%，秸桿，根茬，糠麩等。

直接燃燒不僅浪費(fèi)，而且造成環(huán)境污染。若通過動(dòng)物或微生物轉(zhuǎn)化利用，也可為人類提供各種優(yōu)質(zhì)的食品，提供大量糞肥，歸還農(nóng)田。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流2、次級(jí)生產(chǎn)力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的意義（2）．生產(chǎn)動(dòng)物性蛋白質(zhì)食品，改善人們膳食結(jié)構(gòu)，提高人民的生活水平。（3）．促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的功能動(dòng)物糞便返田，有利于微生物分解轉(zhuǎn)化為植物可再利用的營養(yǎng)元素，促進(jìn)了物質(zhì)循環(huán)，增強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)功能。（4）．種養(yǎng)結(jié)合，農(nóng)牧互促，有利于農(nóng)業(yè)資源的合理利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。（5）．增加就業(yè)門路，增加農(nóng)民收入。第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流3、提高次級(jí)生產(chǎn)力的途徑（1）．調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)，建立糧、經(jīng)、飼三元結(jié)構(gòu)