農業(yè)生態(tài)學復習綱要

2012農業(yè)生態(tài)學復習主要內容 第一章 緒 論生態(tài)學：研究生物與其環(huán)境（包括非生物環(huán)境與生物環(huán)境）相互關系的科學。（德國，?？藸朒.Haeckel，1866年） 有機體(organism)或生物（biotic、biology）、生命(life):由核酸和蛋白質組成的復合體。環(huán)境（environment）：某一主體周圍的一切因素的總和。環(huán)境包括自然環(huán)境（巖石圈、大氣圈、生物圈、水圈、土壤圈）和社會環(huán)境（宗教信仰、經(jīng)濟、文化歷史）生態(tài)學發(fā)展史：（1）第一階段生態(tài)學知識積累階段（19世紀末即1866年前）（2）第二階段個體生態(tài)學與群落生態(tài)學（18661935），從個體生態(tài)學的研究轉向群體（3）第三階段生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學階段（1935-1962）：近代生態(tài)學以生態(tài)系統(tǒng)的研究為中心（4）生態(tài)學向調控與工程方向發(fā)展階段（1962年后）：現(xiàn)代生態(tài)學人與環(huán)境生態(tài)學的提出與研究知識點：（1）我國古農書，2200年前，戰(zhàn)國管子地圓篇植物分布與水文土質的生態(tài)關系，例如積累24節(jié)氣反映氣候與生物關系指導農業(yè)生產的重要依據(jù)。（2）1803年：馬爾薩斯（Malthus）的人口論闡述了生物繁殖食物、人口糧食生產的關系。（3）1866年德國生物學家?？藸枺℉.Haeckel）首先把“研究有機體與環(huán)境相互關系的科學”命名為生態(tài)學（Ecolgy），標志著生態(tài)學的誕生。（4）1895年植物生態(tài)學創(chuàng)始人瓦爾明（E.Warming）發(fā)表了以植物生態(tài)地理為基礎的植物分布學；（5）1898年，辛柏爾（A.F.W.Schimper）發(fā)表了以生理學為基礎的植物地理學。（6）1942年，美國生態(tài)學家林德曼（R.L.Lindam）提出“食物鏈”和“生態(tài)金字塔規(guī)律”（十分之一定律）為生態(tài)系統(tǒng)的研究奠定了基礎。實現(xiàn)了生態(tài)學從定性描述向定量研究的轉變。（7）生態(tài)學的研究發(fā)展中學派：英美學派：坦斯利（Tansley）不列顛群島的植被和克列門茨（Clements）普通植物生態(tài)學 英國及北美洲大陸的森林、草原、海濱湖植被及利用目的，提出了演替、頂級、生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)平衡等學術概念。其他，法瑞學派、北歐學派和蘇聯(lián)學派等（8）研究方法及算機信息技術在現(xiàn)代生態(tài)學發(fā)展中革命：貝塔朗菲（L.V.Bertalanffy）“系統(tǒng)論”。香農（C.E.Shnnon） “信息論”，諾伯特維納（Nobert Wiener）的控制論；60年代，計算機技術應用使復雜生態(tài)系統(tǒng)研究在理論上、方法及工具上日趨完善，為系統(tǒng)分析方法在生態(tài)學上的運用奠定了基礎，使生態(tài)學的研究進入定量、控制應用方法方向發(fā)展。例如：遙感（DS）、GIS、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)應用；20世紀80年代 “國際地圈與生物圈規(guī)劃”（I.G.B.P）研究目標：協(xié)調人與自然的關系，改善人類的生存環(huán)境，并成為目前生態(tài)研究的重要方向；20世紀90年代以來，生態(tài)學在生物多樣性、全球變化和可持續(xù)發(fā)展，大量的生態(tài)工程實踐：“整體、協(xié)調、再生、循環(huán)”等原理、“社會-經(jīng)濟-生態(tài)”效益同時并重走持續(xù)發(fā)展之路。（9）生態(tài)學研究與發(fā)展的六個層次：個體生態(tài)學、種群（population）、群落（community）、生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）、景觀生態(tài)學（landscape ecology）和全球（生物圈）。（10）生態(tài)學在應用中分支學科的產生：生態(tài)學按其性質一般分為：理論生態(tài)學和應用生態(tài)學兩大類，按應用領域分：農業(yè)生態(tài)學、城市生態(tài)學、污染生態(tài)學、道路生態(tài)學等； 生態(tài)學的研究方法：1. 野外與現(xiàn)場調查；2. 實驗室分析；3. 模擬實驗系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)（system）的定義： “由相互作用和相互依賴的若干組分結合在一起，能完成特定功能，并朝特定目標發(fā)展的有機整體。”生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）的定義：生物與生物之間以及生物與其生存環(huán)境之間密切聯(lián)系、相互作用，通過物質交換、能量轉化和信息傳遞，成為占據(jù)一定空間、具有一定結構、執(zhí)行一定功能的動態(tài)平衡整體，稱之為生態(tài)系統(tǒng)。系統(tǒng)的基本特征：（1）系統(tǒng)結構的有序性：系統(tǒng)的邊界與層次 （2）系統(tǒng)的整體性：數(shù)最比例和空間位置完成特定功能：能量流動、物質循環(huán)、信息傳遞、價值轉化等，“目的性”（3）系統(tǒng)具有整合特性（emergent property）：“系統(tǒng)的整體功能大于個組成部分功能之和的特性”根據(jù)環(huán)境條件特性（緯度、地形、地表結構、海拔、氣候等）劃分：生態(tài)系統(tǒng)的組成要素（1）生物組分：生產者（初級生產 primary production和初級生產者primary producers ）主導作用、存在與發(fā)展；消費者（macroconsumers）：各種異養(yǎng)動物、草食性、肉食性、寄生、腐生、雜食；分解者（decomposers，or microconsumer）：真菌、細菌、放線菌、原生、腐食動物:還原、釋放元素和有機成分，土壤肥力形成（2）非生物組分 （環(huán)境）：太陽輻射（solar radiation），提供能源、溫熱條件；無機質（inorganic substance）：元素、大氣、水；有機質 (organic substance)動植物殘體、排泄物及植物分泌物等聯(lián)系生物與非生物的部分物質；土壤 (soil ) ：無機和有機物質的儲藏庫，動植物、微生物等棲居場所生態(tài)系統(tǒng)的功能（核心）： （1）能最流動：單向流動、逐級遞減 （2）物質循環(huán)：多次重復吸收利用，生物地球化學循環(huán)（全球性的）， （3 ）信息傳遞：生物的、物理的、化學的。 生態(tài)系統(tǒng)劃分：（1）根據(jù)環(huán)境條件特性（緯度、地形、地表結構、海拔、氣候等）劃分：海洋生態(tài)系統(tǒng)如海岸、淺海、遠洋（珊瑚礁）；陸地生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)（生物量最大如熱帶雨林）；草原（農田）生態(tài)系統(tǒng)（畜牧業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)）；淡水生態(tài)系統(tǒng)如河流、溪流、湖泊、池塘、沼澤、水庫（濕地保護）（2）以受人類干擾和程度為依據(jù)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)。農業(yè)生態(tài)學產生及概念農業(yè)生產的實質: 農業(yè)本身就是利用與調節(jié)生物與環(huán)境關系的一個生物再生產過程。農業(yè)生態(tài)學（agricultural ecology, Agroecology）：是運用生態(tài)學的原理及系統(tǒng)論的方法，研究農業(yè)生物與自然環(huán)境和社會環(huán)境的相互關系的一門應用性學科。 農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)：指在人類的積極參與下，利用農業(yè)生物種群和非生物環(huán)境之間以及農業(yè)生物種群之間的相互關系，通過合理的生態(tài)結構和高效的生態(tài)機能，進行能量轉化和物質循環(huán)，并按人類的理想要求進行物質生產的綜合體。農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組分結構：農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組分結構系指農、林、牧、副（加工）、漁各業(yè)之間的量比關系，以及各業(yè)內部的物種組成及量比關系。（面積、產量、產值衡量）當前人類社會面臨的五大生態(tài)危機：人口、糧食、能源、資源、環(huán)境農業(yè)生態(tài)學的研究對象主要是農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（Agroecosystem），即研究農業(yè)生物之間，環(huán)境之間及生物與環(huán)境之間的相互關系及調控途徑。任務是揭示農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內外相互關系的基本規(guī)律，探討最佳農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)農業(yè)模式，協(xié)調農業(yè)的社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，促進農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組分結構特點：生物組分：農、林、牧、副、漁、蟲、菌等 馴化作物（植物動物微生物基礎上增加了生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)者和主體消費者:人類）；環(huán)境組分：農業(yè)基礎設施和自然生態(tài)環(huán)境（水體、大氣、太陽輻射、土壤等）必須達到一定標準。農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)結構組成包括：（1）自然生態(tài)系統(tǒng)：遵循自然規(guī)律（生物現(xiàn)存量達到最大，最大限度的利用自然資源）；（2）農業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)：遵循農業(yè)政策、市場經(jīng)濟、宏觀經(jīng)濟、社會等；（3）農業(yè)技術系統(tǒng)：農業(yè)環(huán)境（基礎設施、廠房設備、機具等）、農業(yè)生物技術、投入與產出方式等。農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的功能特點：（1）能量流（energy flow）：自然的太陽能和人工輔助能轉化為農產品中的能量。（2）物質循環(huán)（nutrient cycle）：天然的元素和化合物與人工合成化合物轉化為農產品和工業(yè)產品。（3）信息傳遞（information transform） ：農業(yè)科技、廣播、教育及推廣等社會信息對農業(yè)生產的促進作用。（4）價值轉化（value transfer）：投入與產出的關系。農業(yè)和農村發(fā)展的3大目標：食品安全與保證（社會效益），農村就業(yè)與收入增長（經(jīng)濟效益），自然資源與環(huán)境保護（生態(tài)效益） 人類農業(yè)發(fā)展簡史經(jīng)歷的3個階段：原始農業(yè)傳統(tǒng)農業(yè)（生產力低下）現(xiàn)代農業(yè)（工業(yè)農業(yè)、石油農業(yè)）。近代農業(yè)發(fā)展模式探索（幾種替代農業(yè)）：p 自然農業(yè)（Natural Farming）：日本，綠色農業(yè)p 有機農業(yè)（Organic Farming）：有機農業(yè)類似于我國的傳統(tǒng)農業(yè)。p 生物農業(yè)（biology Farming ）：生物學、生態(tài)學原理建成生產體系。p 生態(tài)農業(yè)（Ecological Farming）：生態(tài)上自我維持。p 持續(xù)農業(yè)（Sustainable Agriculture）：經(jīng)濟社會生態(tài)效益兼顧p 農業(yè)生態(tài)工程（Ecologicalengineering Agriculture ）：整體、協(xié)調、再生、循環(huán)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)別：類別自然生態(tài)系統(tǒng)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物構成生物農業(yè)生物、人類環(huán)境組分自然環(huán)境人工調控系統(tǒng)穩(wěn)定性高低開放性封閉開放凈生產力低高服從規(guī)律自然規(guī)律自然和經(jīng)濟規(guī)律第二章 農業(yè)的基本生態(tài)關系生物與環(huán)境的關系：（1）生態(tài)作用：環(huán)境對生物的影響和制約作用。（2）生態(tài)適應：生物反過來對環(huán)境的影響和改變。在生物與環(huán)境的相互關系中，由于環(huán)境的復雜多變，生物似乎總是處于從屬、被支配的地位，只能被動地去適應、逃避。事實上，這只是二者關系的一個方面。生命作為一個整體，不僅能夠被動地適應環(huán)境，而且還能主動地影響環(huán)境，改造環(huán)境，使環(huán)境保持相對穩(wěn)定，向有利于生物生存的方向發(fā)展。 從較短的生態(tài)時間尺度看，生物與環(huán)境的關系以生態(tài)適應為主，反作用為輔；從較長的進化尺度看，生物與環(huán)境的關系則以反作用為主。生境：具有特定生態(tài)特征的某一生物種群或生物群落，由于生態(tài)環(huán)境的約束，只能在某一特定的區(qū)域中生存，則把該區(qū)域稱為該生物種群或生物群落的生境（棲息地）。生活型（生態(tài)類型）：是指分類上不同的一些植物，由于生活在相同或相似的環(huán)境下，發(fā)生趨同適應在生理、形態(tài)和生態(tài)上出現(xiàn)相同或相似的特征生物類型。生態(tài)型：是指同種生物的不同個體群，長期生存在不同的自然生態(tài)條件或人為培育條件下，就發(fā)生趨異適應，經(jīng)過自然選擇和 人工選擇而分化形成的形態(tài)、生理、生態(tài)不同的可遺傳的基因型類群。生態(tài)位：生態(tài)位是生物完成其正常生活周期時所表現(xiàn)出來的對特定生態(tài)因子的綜合適應位置。是一個生物種在群落或生態(tài)系統(tǒng)中的功能與地位。最小因子定律（law of minimum）：1840年，李比希（Justus Liebig） 限制因子原理（下限）：植物的生長取決于數(shù)量最不足的那一種營養(yǎng)物質。根據(jù)引起生態(tài)型分化的主導因素，可把生態(tài)型劃分為氣候生態(tài)型、土壤生態(tài)型和生物生態(tài)型等。以水稻的氣候、土壤、生物生態(tài)型為例：以光照、溫度為主導因子分為秈稻和粳稻；以光周期為主導因子分早、中、晚稻；以土壤水分為主導因子分水稻和陸稻；根據(jù)土壤肥力：耐瘠和耐肥之分；根據(jù)對病（病原生物）、蟲害的適應性：敏感型和高抗型。生物對環(huán)境的適應機制：進化適應的機制、交互適應、策略適應。生態(tài)位的分類：基礎生態(tài)位(fundament niche)，實際生態(tài)位(realized niche)，營養(yǎng)生態(tài)位(trophic niche): 生態(tài)位理論：（1）競爭排斥原理（Competition exclusion principle ），兩個互相競爭的物種不能長期共存于同一區(qū)域；（2）特征替代與生態(tài)位分異（niche differentation） ：對環(huán)境資源的不同利用使得不同物種同時存在與同一區(qū)域；（3）生態(tài)位重疊（niche overlap）：物種間對資源利用的相似程度與分享數(shù)量。生態(tài)位理論的應用：（1）生態(tài)位理論在解釋自然群落的形成上的應用：競爭排斥原理：物種取代，消除不穩(wěn)定因素；生態(tài)位分異：物種間避免直接競爭； 經(jīng)過競爭排斥原理和生態(tài)位分化后形成的生態(tài)系統(tǒng)或群落是一個生物種相互作用的種群系統(tǒng)。資源互補、競爭緩和、利用和改造環(huán)境充分，生產力高的、穩(wěn)定性好的群落。（2）生態(tài)位理論在農業(yè)生產上的應用： 立體農業(yè)、農牧結合、綜合養(yǎng)殖的物種互補搭配拓展基礎生態(tài)位：農業(yè)自然環(huán)境的改造。森林的生態(tài)作用：（1）涵養(yǎng)水源，保持水土（2）調節(jié)氣候，增加雨量（3）防風固沙，保護農田（4）凈化空氣，防治污染（5）降低噪音，美化大地（6）提供燃料，增加肥源生態(tài)型和生活型的區(qū)別與聯(lián)系：生態(tài)型與生活型（形態(tài)外貌）相對的一個概念，都是生物適應環(huán)境的結果。它們的差異是適應方式不同、分類地位不同，生活型是主要根據(jù)生物的外部形態(tài)進行區(qū)分，是種以上的分類單位；而生物的生態(tài)型是源于基因的差別，是可遺傳的生態(tài)變異，是種以下的分類單位。 生境和生態(tài)位的區(qū)別：生境（其同義詞為棲息地）只是生態(tài)位這個概念的一部分。生態(tài)位的含義遠不止是“生活空間”（溫度，空氣濕度等環(huán)境因素的綜合，它是生物生存的依據(jù)）的一個抽象概念，它描述了一個物種在其群落生境中的功能作用，而且它帶有構成群落生境的自然因素所留下的烙印。它是一個物種為求生存而所需的廣義“資源”。種群種群：指在某一特定時間中占據(jù)某一特定空間的同一物種（或有機體）的集合體。如生活在一個池塘里的所有鯉魚。物種：是指所有同種生物、但由不同的種群組成的群體。一個物種通常可以包含許多種群。內稟增長率（intrinisic rate of increase）：在最有利條件下，即種群具有最大出生率和最小死亡率時，種群有最大增長率叫做“內稟自然增長率（r）”。即生物生殖潛能（ biotic reproduction potential）環(huán)境容量（K，carring capacity）：能在一個生境或生態(tài)系統(tǒng)中長期存在而對別的種群、生境或生態(tài)系統(tǒng)沒有損害影響的種群的最大數(shù)量。種群的空間分布：是指生物種個體在其生存環(huán)境空間中的配置方式，其空間分布取決于物種的生物學特性。其空間分布形式：隨機型；均勻型；成群型。生態(tài)對策：指生物朝不同方向進化的對策，也即生物以何種形態(tài)和功能特征的適應而在其生境中生存和繁衍后代。種群的數(shù)量特征：種群密度：指單位面積或容積內某個種群的個體總數(shù)。 粗密度 指單位總空間內的生物個體數(shù)。 生態(tài)密度指單位棲息空間內某種群的個體數(shù)量（或生物量）。 單種種群的增長模型：（1）幾何級增長：在無環(huán)境限制下的世代分離的種群，其增長呈不連續(xù)狀態(tài)。 （2）指數(shù)式增長（J 增長）：在無限環(huán)境條件下的世代重疊的種群，其增長呈連續(xù)狀態(tài)。 （3）邏輯斯諦增長（S型增長）：在有限的環(huán)境條件下，開始時因為種群數(shù)量少增長緩慢，隨后逐漸加快，不久之后，由于種群對有限空間資源和其他生活必需條件的種內競爭加劇，環(huán)境阻力的逐漸增加，增長速度又開始逐漸下降，直到種群數(shù)量達到環(huán)境容納量（K）并維持下去。dN/dt=rN（K-N）/Kr表示物種的潛在的增殖能力; k表示環(huán)境容納量。 S曲線有一個上漸近線，即S型曲線漸近于K值，但不會超過這個最大值，即環(huán)境容量。最大持續(xù)產量：K/2拐點農業(yè)、漁業(yè)、林業(yè)等保持種群的一定數(shù)量，防止過度放牧、捕撈及砍伐等導致物種瀕?；蛏鷳B(tài)破壞。種群進化的生態(tài)對策：不同生物對環(huán)境的適應對策各不相同，從而促使生物種群向不同的方向進化。種群的進化與適應是生態(tài)系統(tǒng)重要的穩(wěn)定機制。生態(tài)對策；分為r 對策與K對策。r-對策生物特征：r對策生物特征：通常壽命短，發(fā)育快，一般不足一年，生殖率高，但后代存活率低。r-對策種群善于利用小的和暫時的生境，有較強的遷移和散布能力，很容易在新的生境中定居。主要包括昆蟲、細菌、藻類。K-對策生物的特征：K-對策生物通常命壽長，種群數(shù)量穩(wěn)定，競爭能力強；生物個體大但生殖力弱，親代對子代提供很好的照顧和保護。對生境有極好的適應能力，能有效地利用生境中的各種資源，種群數(shù)量通常穩(wěn)定在環(huán)境負荷量的水平附近。K-對策種群由于壽命長、成熟晚，再加上缺乏有效的散布方式，所以在新生境中定居的能力較弱。K-對策者：脊椎動物和種子植物。生態(tài)對策在農業(yè)生產上的利用在農業(yè)生產中應適當配置r-k譜系中的各類物種。利用k型生物可起到穩(wěn)定環(huán)境的作用，如防護林、果樹等。利用r型生物可提高生產力,如利用浮游生物、蚯蚓、蠶、蜂、食用菌等生活周期短、繁殖快的特點可以加速物質循環(huán)利用，減少養(yǎng)分流失。大量的農作物和家畜家禽則屬于中間的過度類型。種群間的相互作用：（1）正相互作用：互利共生：指兩個物種長期共同生活在一起，彼此相互依賴、相互依存，并能直接進行物質交流的一種相互關系。真菌和高等植物根系共生形成菌根；真菌與藻類共生形成地衣。偏利共生：共生的兩種生物，一方得利，對另一方無害。林間的一些動物和鳥類，以樹木作為掩蔽或筑巢用，對樹木不造成傷害。原始協(xié)作： 兩種生物在一起生活對彼此有利，但二者并無依賴關系。稻田養(yǎng)魚，稻田可為魚提供水分和食物，魚可采食稻田的雜草和害蟲，魚的糞便可提高稻田肥力，從而促進水稻增產。（2）負相互作用：種間競爭：發(fā)生在兩個或更多物種個體之間的競爭。 種內競爭：發(fā)生在同種個體之間的競爭。競爭排斥原理：又稱高斯原理，具有相同生態(tài)位的不同物種，在同一生境中不能長期共存。種間競爭結果：第一是一個物種完全擠掉另一物種；第二是不同物種占有不同的空間，捕食不同食物，或其它生態(tài)習性上的分離，即生態(tài)分離，也可能使兩種間形成平衡而生存。捕食：指一個物種的成員取食另一個物種成員的現(xiàn)象。狹義的捕食：食肉動物以草食動物為食；廣義的捕食：還包括草食動物吃草和寄生。 寄生：是一個種（寄生者）寄居于另一種（寄主）的體內或體表，從而攝取寄主養(yǎng)分以維持生活的現(xiàn)象。化感作用：指由植物體分泌的化學物質對自身或其它種群發(fā)生影響的現(xiàn)象，是植物界種間競爭的一種表現(xiàn)形式。影響作用：包括抑制作用和促進作用。種群間相互關系在農業(yè)生產中的應用：（一）建立人工混交林，林糧間作，農作物間套種（二）稻田養(yǎng)魚、養(yǎng)萍，稻魚、稻萍混作（三）蜜蜂與蟲媒授粉作物的互利作用（四）生物防治病蟲害及雜草種群的調節(jié)因素：密度制約因素：食物、天敵等生物因子引起；非密度制約因素：有光、溫度、水分及PH等環(huán)境因素引起。種群調節(jié)理論：（1）密度制約（density dependent）：生物學派代表人物Nicholson， Smitha、種群是一個自我管理的系統(tǒng)，它“按其自身的性質及其環(huán)境的狀況調節(jié)它們的密度”。b、種群調節(jié)因子必須受密度管理，非密度因素的作用是破壞性的，而不是種群調節(jié)性的。c、調節(jié)種群密度的因素始終是競爭（食物和空間），種群圍繞“特征密度”而變化d、營養(yǎng)恢復學說（nutrient recovery hypothesis）種群的調節(jié)既取決于食物的量亦取決于食物的質，支持捕食和食物因子的作用。1964 Pitelka ， Schultz（2）非密度制約（density independent）：氣候學派代表人物Davidson，Andrewartha， Bricha、種群增長狀況主要受有利氣候條件的限制。b、種群可由氣候所調節(jié)，由于氣候所殺死掉的個體數(shù)與種群密度無關。 c、生境劃分。d、資源類型。隨機波動學說：所有因素同等重要群落生物群落（biotic community）：是指生存于特定區(qū)域或生境內的各種生物種群的集合體。（如一塊農田、一片草地、一片森林）群落的垂直結構：不同生活型的物種在地面以上不同高度和地面（或水面）以下不同深度分層排列，形成了群落的垂直結構；這種空間的垂直配置，叫成層現(xiàn)象。群落演替的概念：指生態(tài)系統(tǒng)內的生物群落隨著時間的推移，一些物種消失，另一些物種侵入，出現(xiàn)了生物群落及其環(huán)境向著一定方向，有順序發(fā)展的變化過程。原生演替（Primary Succession）：指從未有過任何生物的裸地上開始的演替 (完全沒有植被并且也沒有任何植物繁殖體存在的裸地)。從巖石開始的旱生演替 ；從湖底開始的水生演替 。次生演替：指在原有生物群落破壞的地段上進行的演替。(不存在植被，但在土壤或基質中保留有植物繁殖體的裸地)。如森林的采伐演替；草原的放牧演替等。頂級群落：是指群落演替序列中最后的穩(wěn)定群落。偏途頂極或人為亞頂極：農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)群落在人為干預下可能延續(xù)，改變方向以至與原來的方向相反進行，而難以達到自然生態(tài)系統(tǒng)的頂極階段。但在一定條件下也可能較長時間的保持某種穩(wěn)定的群落狀態(tài)，稱為偏途頂極或人為亞頂極。群落的交錯區(qū)：是兩個或多個群落或生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū)域。 邊緣效應：由于群落交錯區(qū)生境條件的特殊性、異質性和不穩(wěn)定性，使得毗鄰群落的生物可能聚集在這一生境重迭的交錯區(qū)域中，不但增大了交錯區(qū)中物種的多樣性和種群密度，而且增大了某些生物種的活動強度和生產力，這一現(xiàn)象稱為邊緣效應。 群落演替分類：據(jù)起始條件分原生演替系列、次生演替系列；據(jù)基質類型分水生演替 、旱生演替；據(jù)主導因素分內因性演替、外因性演替。影響群落演替的內外因素：（1）內因：種內關系和種間關系動態(tài)變化是群落演替的催化劑；群落內部環(huán)境的變化是群落演替的動力（2）外因：自然因素如氣溫的大幅度變化、洪水、干旱等；人為因素，人類可以砍伐森林、填湖造地、捕殺動物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原。人類活動往往會使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向進行。 頂極群落理論在農業(yè)生產上的應用：(1)對撂荒地植被演替的控制(2)農田土壤肥力變化與作物演替的利用(3)仿群落演替建立人工模擬群落(4)農田雜草的防治景觀與景觀生態(tài)學景觀（landscape）：是一個相當大的區(qū)域內，由許多不同生態(tài)系統(tǒng)所組成的整體。 不同學科如美學（地表景象的綜合直觀視覺感受與風景、景色、景致即scenery）、地理學（地形、地貌、土壤、生物、水文自然的和人文的等）和生態(tài)學（格局、動能、動態(tài)及生態(tài)聯(lián)系）對景觀的理解均不同。景觀生態(tài)學（landscape ecology）：是研究在一個由許多生態(tài)系統(tǒng)所組成的區(qū)域內（即景觀）不同類型生態(tài)系統(tǒng)的空間格局及其在相互作用過程的綜合性學科。景觀要素可分為斑塊、廊道和基質。斑塊（patch）：是指與周圍環(huán)境不同的空間實體，是景觀尺度上最小的均質單元，是構成景觀的基本結構和功能單元。斑塊的起源、大小、形狀和數(shù)量等對景觀多樣性、生態(tài)學效應、干擾擴散、生境破碎化等的形成具有十分重要的意義。廊道（corriidor）:是具有通道或屏障功能的現(xiàn)狀或帶狀的景觀要素，是聯(lián)系斑塊的重要橋梁和紐帶。基質：是相對面積大于景觀中斑塊和廊道的景觀要素，它是景觀中最具連續(xù)性的部分，往往形成景觀背景。景觀生態(tài)屬性：（1）景觀的異質性（heterogeneity）：由于景觀基質地球化學背景和自然干擾、人類活動和物種在不同景觀要素中的異質分布，使景觀要素在大小、性狀、數(shù)目、類型和外貌發(fā)生變化。（2）景觀格局（landscape pattern）：（3）干擾（disturbance）：破壞生態(tài)系統(tǒng)、群落或種群結構，并改變資源、基質的可利用性，或物理環(huán)境的任何在時間上相對不連續(xù)的事件。（4）尺度（scale）：通常是指研究一定對象所采用空間分辨率或時間間隔，同時又可指某一研究對象在空間上的范圍或時間上的發(fā)生頻率。尺度是景觀生態(tài)學中另一重要概念，包括空間和時間尺度，景觀的結構、功能和動態(tài)變化都受尺度制約，離開尺度去討論景觀的異質性、格局、干擾都是沒有意義的。景觀生態(tài)學原理：（1）島嶼生物地理學理論（island biogeography theory）（2）景觀等級理論（hierarchy theory）與尺度效應（scale effect）：（3）景觀自組織理論（self-organization theory）基礎：（4）邊緣效應理論（ edge effect）：生物多樣性（biodiversity）：指地球上的生物（包括動物、植物、真菌、原核生物）和其所參與的各種生態(tài)過程及其環(huán)境所形成的所有聯(lián)合體的多樣化。包括遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性”。第三、四、五章 生態(tài)系統(tǒng)和農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質、能量生態(tài)系統(tǒng)中能量的3種基本形式：1. 日光能（Solar energy)；2. 生物化學能(chemical energy) ；3. 熱能(thermal energy)人工輔助能主要包括：人畜力、燃料、電力、化肥、農藥、飼料、種苗等。人工輔助能的作用：是農業(yè)增產的主要原因?？梢詮娀洼o助生態(tài)系統(tǒng)中生物對太陽光能的固定、轉化和流動。食物鏈：指生態(tài)系統(tǒng)中生物組分通過吃與被吃的關系彼此連接起來的一個序列，組成一個整體，形成的鏈索關系。營養(yǎng)級：食物鏈上能量何和物質被暫時儲存和停留的位置，即食物鏈上的有機體叫營養(yǎng)級。（1）捕食食物鏈（又稱草牧食物鏈 gazing food chain）：是由植物到草食動物，再到肉食動物，直接消耗活有機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（又稱殘渣食物鏈 detritus food chain）：由多種微生物構成，是以死有機體為營養(yǎng)源，通過腐爛、分解，將有機物還原為無機物質的食物。 如：秸桿（畜糞）食用菌 垃圾蚯蚓（3）寄生食物鏈（parasite food chain）：以寄生的方式取食活著生物有機體。食物鏈成員有自大到小的趨勢。如：菟絲子 大豆 蛔蟲馬金小蜂紅鈴蟲（4）另外，混合食物鏈：構成食物鏈的各營養(yǎng)級中，既有活食生物成員，也有腐食生物成員。如：稻草牛（牛糞）蚯蚓雞（雞糞）豬（豬糞）魚稻螟赤眼蜂生態(tài)金字塔（ecological pyramid）：能量在營養(yǎng)級上的傳遞過程中逐漸損失，轉化為呼吸熱，使其后的營養(yǎng)級上的物質和能量分配總是越來越少，沿著食物鏈順序急劇地、梯級遞減而成金字塔形系列稱之為生態(tài)金字塔。“十分之一”定律（林德曼效率）：生態(tài)系統(tǒng)每一次物質和能量的轉化大約只有10%轉移到下一營養(yǎng)級，其余大部分以腐屑的形式和呼吸熱散失到環(huán)境中。林德曼效率的意義：開創(chuàng)了生態(tài)系統(tǒng)能量轉化效率的定量研究，以后的研究證實眾多的生態(tài)效率為10%20%。食物網(wǎng)（food web）：在生態(tài)系統(tǒng)中，各種生物成員之間的取食與被取食關系交織在一起而形成了生態(tài)系統(tǒng)內的多條食物鏈相互交叉、連接的“網(wǎng)絡”，這種網(wǎng)絡被稱為食物網(wǎng)。初級生產：又稱第一性生產，主要指綠色植物通過光合作用固定太陽能并轉化為儲存在植物體中的化學潛能的過程。次級生產：亦稱第二性生產，生態(tài)系統(tǒng)中初級生產以外的有機體的生產，即消費者、分解者利用初級生產的產品進行同化作用，表現(xiàn)為自身的生長、繁殖和營養(yǎng)物質的儲存。生物圈（biophere）：是地球上全部生物和適于生物生存的環(huán)境組成的圈層，也就是有生命存在的那部分地球層面。生物地球化學循環(huán)（biogeochemical cycle）：各種化學元素包括生命有機體所必需的營養(yǎng)物質，在不同層次、不同大小的生態(tài)系統(tǒng)內，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，不斷進行著流動和循環(huán)。它包括地質大循環(huán)和生物小循環(huán)兩部分。它是物理、化學和生物過程，是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一。氣相型循環(huán)：元素或化合物可以轉化為氣體形式的物質（特點：循環(huán)迅速）。（如：碳、氮、氧、水、氯、溴、氟）沉積型循環(huán)：地殼礦質元素自然風化和人類開采釋放植物吸收參與生命物質形成沿食物鏈轉移動植物遺骸或排泄物放回環(huán)境植物吸收，沉降、淀積和成巖（特點：緩慢、非完全）生態(tài)系統(tǒng)內能流與物流的區(qū)別： 1. 能流是單向流動并且在轉化過程中逐漸衰變，有效能的數(shù)量逐級減少，最終趨向于全部轉化為低效熱能，離開生態(tài)系統(tǒng)。2. 物流不是單方向流動，而是往復循環(huán)，重復利用，物質在流動的過程中只是改變形態(tài)而不會消滅，可以在系統(tǒng)內永恒地循環(huán)，不會成為廢物。溫室效應的危害：溫室氣體：CO2、CH4、N2O、臭氧、氟氯烴（CFCs)等1) 地球上的病蟲害增加； 2) 海平面上升； 3) 氣候反常，海洋風暴增多； 4) 土地干旱，沙漠化面積增大。 農業(yè)中氮素來源與損失途徑：（1）生物固氮：即通過豆科作物和其它固氮生物固定空氣中的氮；（2）高能固氮：又稱大氣固氮。通過閃電、宇宙射線、火山作用等造成高溫和光化學作用，將大氣中的分子氮以氨、硝酸鹽的形式固定下來。（3）工業(yè)固氮：人類直接介入自然界的氮循環(huán)，即通過化工廠將空氣中的氮合成為氨，再進一步制成各種氮肥。 氮素損失：（1）揮發(fā)損失，即由于有機質的燃燒分解或其它原因導致氨的揮發(fā)損失； （2）氮的淋失，主要是硝態(tài)氮由于雨水淋洗而損失； （3）在水田中或土壤通氣不良時，硝態(tài)氮受反硝化作用而變成游離氮，導致氮素損失。 氮素的流失對環(huán)境的影響：1.農田氮素損失可造成地表水體的富營養(yǎng)化 ；2.農作物從土壤中吸收過量的氮素后，易引起各種病蟲害，并影響作物的品質；3.作物和蔬菜中硝酸鹽的積累通過食物鏈進入人體和牲畜體，進而形成亞硝酸鹽和亞硝酸胺，嚴重危硫循環(huán)的環(huán)境問題：SO2的大量排放，導致酸雨形成的主要原因。酸雨：大氣中的SO2在蒸餾水達到溶解平衡時的酸度約為pH5.6，因此pH小于5.6的雨稱酸雨；農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的特點：開放的生態(tài)系統(tǒng)。1產品大部分作為商品輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)內的養(yǎng)分隨之離開系統(tǒng)。輸出產品越多，被帶走的養(yǎng)分也越多。2向系統(tǒng)內歸還各種有機質和施入大量的化學肥料，方能維持系統(tǒng)的養(yǎng)分相對平衡。有大量養(yǎng)分隨產品離開系統(tǒng)，又必須通過人類生產活動輸入養(yǎng)分才能維持平衡，這正是農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質與自然生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)別：農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分循環(huán)的一般模式：土壤植物動物土壤理解“健康的土壤健康的食品人”的含義。農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的3個主要養(yǎng)分庫：植物庫（P）、家畜庫（L）和土壤有效養(yǎng)分庫（A）植物庫：包括植物的地上和地下部分所含養(yǎng)分動物庫：動物體土壤庫：（土壤有機殘余庫、土壤礦物庫)、有效養(yǎng)分庫保持農田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)平衡的途徑：（一）合理搭配種植歸還率高的作物，（如花生、大豆、綠肥、油菜）；（二）實行合理輪作； 種植豆科植物和歸還率高的植物；在種植制度中安排綠肥主作或間套作，組成合理的輪作系統(tǒng)，有利于維持農田土壤養(yǎng)分平衡，恢復或提高土壤肥力，從而增產增收。（三） 農、林、牧結合，發(fā)展沼氣，解決生活能源問題，促使秸稈還田；（四）農產品就地加工，提高物質的歸還率。環(huán)境污染：指人類直接、間接制造或所用物品的廢棄物等排放到環(huán)境中，其數(shù)量超過環(huán)境的自凈能力，使環(huán)境的理化和生物性狀發(fā)生了有害的改變。按污染物分類：非降解性污染和可降解性污染。前者如重金屬和一些長鏈苯酚化合物、DDT; 后者如食品加工的廢棄物等。按污染物的來源：點源污染和面源污染。按環(huán)境庫的種類：大氣污染、水域污染和土壤污染。重金屬污染：汞、鎘、鉛、鉻、砷，人稱五毒?；省⑥r藥等對水體污染（1）水體富營養(yǎng)化：是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質大量進入湖泊、河口、海灣等地表或地下水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，藻類等死亡分解消耗水體大量溶解氧，導致水生浮游生物魚類等缺氧大量死亡，使體發(fā)生烏黑、發(fā)臭，水質惡化，水體生物多樣性和生態(tài)調節(jié)功能喪失的現(xiàn)象。引起富營養(yǎng)化其關鍵作用的元素是氮、磷。由于氮在環(huán)境的豐富性，通常把磷視為限制性營養(yǎng)元素，對它的控制能有效減緩水體的富營養(yǎng)化進程。（2）生物濃縮：也稱為生物富集，是指有毒物質沿食物鏈各營養(yǎng)級傳遞時，在生物體內的殘留濃度不斷升高，愈是上面的營養(yǎng)級，生物體內有毒物質的殘留濃度越高的現(xiàn)象。第八章 農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調控與優(yōu)化設計反饋：是生態(tài)系統(tǒng)固有特性，是指系統(tǒng)輸出端通過一定通道，通過反饋環(huán)反饋到輸入端，變成了決定整個系統(tǒng)未來功能的輸入。多元重復補償：是指在生態(tài)系統(tǒng)中，有一個以上的組分具有完全或相近的功能，當有關組分被破壞時，另外的相關的組分可以在功能上給以補償，從而相對保持輸出穩(wěn)定不變。生態(tài)閾值：系統(tǒng)在不降低和破壞自動調節(jié)能力的前提下所能忍受的最大限度的外界壓力。第九章 農業(yè)資源利用與農業(yè)生態(tài)環(huán)境保護資源：指人類從事社會活動所需要的全部物質、能量和信息來源。（一切可以被人類利用的各種物質、能量和信息要素的總稱。）農業(yè)資源：人類在農業(yè)活動中所依賴的各種物質、能量、信息要素的總稱。農業(yè)資源的分類：（一）來源分類：自然資源和社會資源；（二）重復利用程度分類：可更新資源和不可更新資源；（三）是否具有可存留性分類：可存留、不可存留和半存留資源可更新資源：是指通過天然作用或人工作業(yè)能為人類反復利用的各種自然資源。如生物資源和土地資源、水資源、空氣資源等。不可更新資源：是指人類開發(fā)利用后，在現(xiàn)階段尚不可能再生的自然資源。如石油、煤、天然氣等 。可存留性資源：可以長時間存留或儲藏下來，不予利用并不消逝，如化石燃料，化工產品等；不可存留資源：不能儲藏下來供以后使用的儲藏，不及時利用則會立即消失；如太陽能、熱量、風能；半存留資源：兼有存留和流失的兩種性質。如土壤中的水分、養(yǎng)分。生態(tài)平衡：是指在一定時間內，生物與環(huán)境、生物與生物之間相互適應所維持著的一種協(xié)調狀態(tài)。生態(tài)平衡的基本特征：1. 物質與能量的輸入與輸出保持相對平衡；2. 物質與能量的流動保持合理的比例與速度；3. 生物的種類和數(shù)量相對穩(wěn)定；4. 生態(tài)系統(tǒng)具有良好的自我調節(jié)能力保持生態(tài)平衡的途徑：（一）增加組成成分的多樣性；（二）不得超過生態(tài)閥值；（三）巧設食物鏈結構（四）生態(tài)環(huán)境的人為調控（五）增