農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)國家精品課程課件(第二章)

1、2022-2-251第二章第二章 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)Chapter 2 Agroecosystem 2022-2-252 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng) 是人類為滿足社會需求，在一定是人類為滿足社會需求，在一定邊界內(nèi)通過干預(yù)，利用生物與生物、邊界內(nèi)通過干預(yù)，利用生物與生物、生物與環(huán)境之間的能量和物質(zhì)聯(lián)系建生物與環(huán)境之間的能量和物質(zhì)聯(lián)系建立起來的功能整體。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是立起來的功能整體。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一種被馴化了的生態(tài)系統(tǒng)，而生態(tài)系一種被馴化了的生態(tài)系統(tǒng)，而生態(tài)系統(tǒng)又是生物與非生物組分構(gòu)成的一類統(tǒng)又是生物與非生物組分構(gòu)成的一類特殊的系統(tǒng)。特殊的系統(tǒng)。2022-2-253一、系統(tǒng)一、系統(tǒng)(syst

2、em)1.系統(tǒng)的概念系統(tǒng)的概念 系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若系統(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、具有特定功能干組成部分結(jié)合而成的、具有特定功能的有機(jī)整體。的有機(jī)整體。系統(tǒng)論：奧地利，系統(tǒng)論：奧地利，L.V.Bertalanffy，20世紀(jì)世紀(jì)30年代年代信息論：美國，信息論：美國，C.V.Shanon控制論：美國，控制論：美國，Nibert Wiener，19482022-2-254（1）有兩個(gè)以上的組分有機(jī)結(jié)合而成）有兩個(gè)以上的組分有機(jī)結(jié)合而成（2）各組分之間有一定聯(lián)系，系統(tǒng)具）各組分之間有一定聯(lián)系，系統(tǒng)具有邊界有邊界（3）各組分以整體形式完成特定功能）各組分以整體形式完成

3、特定功能2.系統(tǒng)組成的基本條件系統(tǒng)組成的基本條件2022-2-255（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序性）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序性 即各組分是有機(jī)結(jié)合而成。系統(tǒng)具有邊即各組分是有機(jī)結(jié)合而成。系統(tǒng)具有邊界和不同層次界和不同層次（2）系統(tǒng)的整體性）系統(tǒng)的整體性（3）系統(tǒng)功能的整合性）系統(tǒng)功能的整合性 系統(tǒng)具有其組分或子系統(tǒng)所沒有的功能系統(tǒng)具有其組分或子系統(tǒng)所沒有的功能 3.系統(tǒng)的基本特征系統(tǒng)的基本特征2022-2-2564.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)的功能系統(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，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

4、統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：是指系統(tǒng)內(nèi)各組分之間的是指系統(tǒng)內(nèi)各組分之間的數(shù)量比例關(guān)系及其相互聯(lián)系。數(shù)量比例關(guān)系及其相互聯(lián)系。管理體制和運(yùn)行機(jī)制管理體制和運(yùn)行機(jī)制 結(jié)構(gòu)？結(jié)構(gòu)？2022-2-257二、生態(tài)系統(tǒng)二、生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)1.生態(tài)系統(tǒng)的定義生態(tài)系統(tǒng)的定義 生物與生物之間以及生物與其生存環(huán)境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(zhì)交換、之間密切聯(lián)系、相互作用，通過物質(zhì)交換、能量轉(zhuǎn)化和信息傳遞，成為占據(jù)一定空間具能量轉(zhuǎn)化和信息傳遞，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，有一定結(jié)構(gòu)、執(zhí)行一定功能的動態(tài)平衡整體，稱為生態(tài)系統(tǒng)。

5、簡言之，稱為生態(tài)系統(tǒng)。簡言之，在一定空間內(nèi)的全在一定空間內(nèi)的全部生物與非生物環(huán)境相互作用形成的具有一部生物與非生物環(huán)境相互作用形成的具有一定功能的統(tǒng)一體稱為生態(tài)系統(tǒng)定功能的統(tǒng)一體稱為生態(tài)系統(tǒng)。 2022-2-2582022-2-259地生真菌地生真菌-雞油菌雞油菌西藏大型經(jīng)濟(jì)真菌西藏大型經(jīng)濟(jì)真菌2022-2-2510（1）環(huán)境組分）環(huán)境組分輻射。短波輻射、長波輻射（熱輻射）、輻射。短波輻射、長波輻射（熱輻射）、宇宙輻射、核輻射。宇宙輻射、核輻射。無機(jī)物質(zhì)無機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)土體、水、空氣土體、水、空氣 2.生態(tài)系統(tǒng)的基本組分生態(tài)系統(tǒng)的基本組分 2022-2-2511生產(chǎn)者（生產(chǎn)者（prod

6、ucers）：是指自養(yǎng)生物，）：是指自養(yǎng)生物，主要指綠色植物，也包括一些化能合成主要指綠色植物，也包括一些化能合成細(xì)菌。細(xì)菌。消費(fèi)者（消費(fèi)者（consumers）：是指除了微生物）：是指除了微生物以外的異養(yǎng)生物，主要指依賴初級生產(chǎn)以外的異養(yǎng)生物，主要指依賴初級生產(chǎn)者為生的各種生物。者為生的各種生物。分解者（分解者（decomposers）：主要是指以動）：主要是指以動物殘?bào)w為生的異養(yǎng)微生物。物殘?bào)w為生的異養(yǎng)微生物。（2）生物組分）生物組分2022-2-2512綠色植物生產(chǎn)者2022-2-2513食肉動物食肉動物 食草動物食草動物植物：自養(yǎng)植物：自養(yǎng)2022-2-2515消費(fèi)者消費(fèi)者生產(chǎn)者生產(chǎn)者

7、分解者分解者生物群落生物群落能量流能量流化學(xué)流化學(xué)流氣候氣候物理環(huán)境物理環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)2022-2-2516生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別于一般系統(tǒng)的特點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別于一般系統(tǒng)的特點(diǎn) 生態(tài)系統(tǒng)也是系統(tǒng)，因此具有系統(tǒng)的共性。生態(tài)系統(tǒng)也是系統(tǒng)，因此具有系統(tǒng)的共性。生態(tài)系統(tǒng)還具有區(qū)別于一般系統(tǒng)的個(gè)性：生態(tài)系統(tǒng)還具有區(qū)別于一般系統(tǒng)的個(gè)性：（1）在組成成分方面，）在組成成分方面，不僅包括各種無生命的物理、不僅包括各種無生命的物理、化學(xué)成分還包括有生命的生物成分，生物群落是生化學(xué)成分還包括有生命的生物成分，生物群落是生態(tài)系統(tǒng)的核心。態(tài)系統(tǒng)的核心。（2）在空間結(jié)構(gòu)方面，）在空間結(jié)構(gòu)方面，生態(tài)系統(tǒng)大多與一定的地理生態(tài)系統(tǒng)

8、大多與一定的地理組成相聯(lián)系，具有明顯的地域特征組成相聯(lián)系，具有明顯的地域特征。2022-2-2517（3）在時(shí)間變化方面，）在時(shí)間變化方面，生態(tài)系統(tǒng)中的生物組分具生態(tài)系統(tǒng)中的生物組分具有生長、發(fā)育繁殖和衰亡的時(shí)間特征，使生態(tài)系統(tǒng)有生長、發(fā)育繁殖和衰亡的時(shí)間特征，使生態(tài)系統(tǒng)具有從簡單到復(fù)雜，從低級到高級的演變發(fā)展規(guī)律。具有從簡單到復(fù)雜，從低級到高級的演變發(fā)展規(guī)律。（4）在內(nèi)部功能方面，）在內(nèi)部功能方面，生態(tài)系統(tǒng)主要靠三大類群生態(tài)系統(tǒng)主要靠三大類群生物協(xié)調(diào)的能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)循環(huán)過程完成。這種聯(lián)生物協(xié)調(diào)的能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)循環(huán)過程完成。這種聯(lián)結(jié)使系統(tǒng)內(nèi)生物之間、生物與環(huán)境之間處于一種動結(jié)使系統(tǒng)內(nèi)生物之間、

9、生物與環(huán)境之間處于一種動態(tài)平衡關(guān)系。態(tài)平衡關(guān)系。（5）在外部關(guān)系方面，）在外部關(guān)系方面，生態(tài)系統(tǒng)具有開放性，通生態(tài)系統(tǒng)具有開放性，通過不斷地從外界輸入物質(zhì)和能量，經(jīng)過轉(zhuǎn)化變?yōu)楦鬟^不斷地從外界輸入物質(zhì)和能量，經(jīng)過轉(zhuǎn)化變?yōu)楦鞣N輸出，從而維系著系統(tǒng)的有序狀態(tài)。種輸出，從而維系著系統(tǒng)的有序狀態(tài)。 2022-2-25183.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定義定義物種結(jié)構(gòu)物種結(jié)構(gòu) species structure時(shí)空結(jié)構(gòu)時(shí)空結(jié)構(gòu) space-time structure營養(yǎng)結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu) trophic structure2022-2-25194.生態(tài)系統(tǒng)的功能生態(tài)系統(tǒng)的功能三大功能三大功能能量流動：能量流

10、動：energy flow物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán): nutrient cycle信息傳遞信息傳遞: information transfer物理信息、化學(xué)信息、營養(yǎng)信息和行為信息物理信息、化學(xué)信息、營養(yǎng)信息和行為信息5.主要的生態(tài)系統(tǒng)類型主要的生態(tài)系統(tǒng)類型 地球上全部生物極其生活區(qū)域稱生物圈地球上全部生物極其生活區(qū)域稱生物圈biosphere 一般指大氣圈到水圈約一般指大氣圈到水圈約20 km的厚度范圍。有各種的厚度范圍。有各種各樣的生態(tài)系統(tǒng)。各樣的生態(tài)系統(tǒng)。（1）以環(huán)境為依據(jù)來劃分）以環(huán)境為依據(jù)來劃分 陸地生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng) terrestrial ecosystem 又可分為森林生態(tài)系統(tǒng)又可分

11、為森林生態(tài)系統(tǒng)forest ecosystem、草、草原生態(tài)系統(tǒng)原生態(tài)系統(tǒng)steppe ecosystem、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)field ecosystem等以植被特征分類的各類型生態(tài)系統(tǒng)。等以植被特征分類的各類型生態(tài)系統(tǒng)。 2022-2-2522 淡水生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)freshwater ecosystem又可分為又可分為水體較穩(wěn)定的湖泊生態(tài)系統(tǒng)、水庫和魚塘生態(tài)系水體較穩(wěn)定的湖泊生態(tài)系統(tǒng)、水庫和魚塘生態(tài)系統(tǒng)以及水體常處于流動之中的溪流、江河生態(tài)系統(tǒng)以及水體常處于流動之中的溪流、江河生態(tài)系統(tǒng)。統(tǒng)。 海洋生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)marine ecosystem又可分為海又可分為海岸生態(tài)系

12、統(tǒng)岸生態(tài)系統(tǒng)coastal ecosystem、河口生態(tài)系統(tǒng)、河口生態(tài)系統(tǒng)、淺海（大陸架）生態(tài)系統(tǒng)淺海（大陸架）生態(tài)系統(tǒng)shallow sea ecosystem和和深海生態(tài)系統(tǒng)深海生態(tài)系統(tǒng)ocean ecosystem。水生生態(tài)系統(tǒng)水生生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)2022-2-2524自然生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)natural ecosystem 人工馴化生態(tài)系統(tǒng)人工馴化生態(tài)系統(tǒng)semi-natural ecosystem人工生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)artificial ecosystem （2）根據(jù)人類干擾程度為依據(jù)劃分）根據(jù)人類干擾程度為依據(jù)劃分2022-2-2525The science

13、of agroecology, which is defined as the application of ecological concepts and principles to the design and management of sustainable agroecosystems, provides a framework to assess the complexity of agroecosystems. The idea of agroecology is to go beyond the use of and to develop agroecosystems with

14、 the minimal dependence on high agrochemical and energy inputs, emphasizing complex agricultural systems in which ecological interactions and synergisms between biological components provide the mechanisms for the systems to sponsor their own soil fertility, productivity and crop protection.2022-2-2

15、526GROWING YIELDS WITH AGROECOLOGY In an effort called “agroecology”, Clemson scientists are investigating new crop production systems that increase grower profitability, enhance environmental conservation, improve pest management strategies, and utilize new genetic and mechanical technologies. The

16、new cropping systems such as narrow-row planting, conservation tillage, deep tillage, and double-cropping have dramatically increased yields in soybean and corn. Now the researchers are studying the ecological and environmental benefits of these practices and examining their effects on soil and wate

17、r quality, insect pests and beneficial insects. They are also developing new varieties of crop plants that are specifically adapted to the new production systems to further improve yields2022-2-2527 Ecosystems are characterized by aspects such as nutrient cycling, population regulation, energy flows

18、 and a dynamic equilibrium. These characteristics apply to natural ecosystems, and, in a much altered form, also to man-made or agricultural ecosystems. The magnitude of the differences between natural and agricultural ecosystems depends mainly on the human manipulations, generally characterized by

19、the intensity of management or intervention, and the level of disturbance vis-vis the (natural) equilibrium. Both the intensity of management and the level of disturbance have to be considered as a result of social and economic pressures on the human actors in the agricultural ecosystem. This increa

20、sing intensity of management is clearly visible in technical innovations in agriculture, often invented under the economic pressure to become more efficient. The innovations often require a uniformity (in crops, in soil management) by which the agro-ecosystem moves further and further away from the

21、natural system.2022-2-2528AgroecosystemsAbout 40% of terrestrial NPP is directly or indirectly consumed by humans. Agroecosystems are ecosystems which are consciously controlled by humans for the purpose of extraction. They include managed forests, farms, rangelands, and aquaculture systems. While h

22、unting-gathering is sustainable at very low human densities, it is extremely damaging at high densities, and cannot be sustained for long. Thus agroecosystems are absolutely necessary. However, most agroecosystems today are not sustainable (yields cannot be maintained indefinitely). 2022-2-2529三、農(nóng)業(yè)生

23、態(tài)系統(tǒng)三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng) 1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的定義農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的定義 是指在人類的積極參與下，利用農(nóng)是指在人類的積極參與下，利用農(nóng)業(yè)生物種群和非生物環(huán)境之間以及農(nóng)業(yè)業(yè)生物種群和非生物環(huán)境之間以及農(nóng)業(yè)生物種群之間的相互關(guān)系，通過合理的生物種群之間的相互關(guān)系，通過合理的生態(tài)結(jié)構(gòu)和高效的生態(tài)機(jī)能，進(jìn)行能量生態(tài)結(jié)構(gòu)和高效的生態(tài)機(jī)能，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)循環(huán)，并按人類的理想要求轉(zhuǎn)化和物質(zhì)循環(huán)，并按人類的理想要求進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的綜合體。進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的綜合體。2022-2-25302022-2-25312022-2-25322022-2-25332022-2-25342022-2-25352022-2-25362.

24、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本組分農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本組分 （1）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物組分）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物組分 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物組分按功能區(qū)分為以綠農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物組分按功能區(qū)分為以綠色植物為主的生產(chǎn)者，以動物為主的大型消費(fèi)者色植物為主的生產(chǎn)者，以動物為主的大型消費(fèi)者和以微生物為主的小型消費(fèi)者，而和以微生物為主的小型消費(fèi)者，而占主要地位的占主要地位的生物是經(jīng)過人工馴化的農(nóng)業(yè)生物生物是經(jīng)過人工馴化的農(nóng)業(yè)生物如農(nóng)作物、家畜、如農(nóng)作物、家畜、家禽、家魚、家蠶等家禽、家魚、家蠶等, 以及與這些農(nóng)用生物關(guān)系以及與這些農(nóng)用生物關(guān)系密切的生物類群，如作物病蟲、家畜寄生蟲、豆密切的生物類群，如作物病蟲、家畜寄生蟲、豆

25、科植物的根瘤菌等?？浦参锏母鼍?。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)還增加了一個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)還增加了一個(gè)重要的大型消費(fèi)者重要的大型消費(fèi)者人人。其他生物種類和數(shù)量一其他生物種類和數(shù)量一般少于同區(qū)域的自然生態(tài)系統(tǒng)。般少于同區(qū)域的自然生態(tài)系統(tǒng)。 2022-2-2537（2）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境組分）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境組分 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)除了具有從自然生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)除了具有從自然生態(tài)系統(tǒng)繼承下來的繼承下來的自然環(huán)境組分自然環(huán)境組分之外，還有之外，還有人工環(huán)人工環(huán)境組分境組分。無論是水體、土體、氣體甚至輻射，。無論是水體、土體、氣體甚至輻射，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中都或多或少受到人類不同在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中都或多或少受到人類不同程度

26、的調(diào)節(jié)和影響。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的禽舍、程度的調(diào)節(jié)和影響。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的禽舍、溫室、倉庫、廠房、住房等生產(chǎn)、加工、貯溫室、倉庫、廠房、住房等生產(chǎn)、加工、貯存和生活設(shè)施都會成為系統(tǒng)內(nèi)生物生活環(huán)境存和生活設(shè)施都會成為系統(tǒng)內(nèi)生物生活環(huán)境的一個(gè)組成部分。設(shè)施中的環(huán)境與自然環(huán)境的一個(gè)組成部分。設(shè)施中的環(huán)境與自然環(huán)境相比，溫、濕、光、養(yǎng)分等條件都受到較大相比，溫、濕、光、養(yǎng)分等條件都受到較大的改變，而且有獨(dú)特的特點(diǎn)。的改變，而且有獨(dú)特的特點(diǎn)。 2022-2-25383.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) 組分結(jié)構(gòu)：組分結(jié)構(gòu)：component structure時(shí)空結(jié)構(gòu)：時(shí)空結(jié)構(gòu)：space struct

27、ure and temporal structure horizontal structure, vertical structure營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：The organization of feeding energy-transfer relationship that determine the path of energy flow through a community or ecosystem.2022-2-2539蠶桑蔬菜間作蠶桑蔬菜間作 柑橘青椒間作柑橘青椒間作 柑橘花生間作柑橘花生間作 農(nóng)林間作型農(nóng)林間作型煙果間作煙果間作 2022-2-2540玉米玉米-薯類間作薯類間作

28、農(nóng)作物高矮間作型農(nóng)作物高矮間作型玉米花生間作玉米花生間作 2022-2-2541溝壟（畦）結(jié)構(gòu)與立體種植溝壟（畦）結(jié)構(gòu)與立體種植 茭白青菜間作茭白青菜間作 水稻玉米間作水稻玉米間作 2022-2-25424.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本功能農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本功能 能量流能量流物質(zhì)流物質(zhì)流信息流信息流價(jià)值流價(jià)值流value flow2022-2-25435.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng) 的比較的比較 在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，由于人類的強(qiáng)烈參在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，由于人類的強(qiáng)烈參與，其結(jié)構(gòu)組成已經(jīng)發(fā)生了較大的變化，與，其結(jié)構(gòu)組成已經(jīng)發(fā)生了較大的變化，有

29、別于自然生態(tài)系統(tǒng)，二者在結(jié)構(gòu)與功能有別于自然生態(tài)系統(tǒng)，二者在結(jié)構(gòu)與功能上有差別。上有差別。2022-2-2544植物植物微生物微生物動物動物氣體氣體土體土體水體水體自然環(huán)境自然環(huán)境自然生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)自然環(huán)境自然環(huán)境植物植物微生物微生物動物動物作為消費(fèi)作為消費(fèi)者的人者的人土體土體水體水體氣體氣體人工人工環(huán)境環(huán)境模式建設(shè)模式建設(shè)技術(shù)措施技術(shù)措施出入調(diào)節(jié)出入調(diào)節(jié)社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境作為調(diào)控者的人作為調(diào)控者的人評價(jià)、診斷、決策、預(yù)測評價(jià)、診斷、決策、預(yù)測各種各種信信息息農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)2022-2-2545特征特征農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)凈生產(chǎn)力凈生產(chǎn)力高高中

30、等中等營養(yǎng)變化營養(yǎng)變化簡單簡單復(fù)雜復(fù)雜品種多樣性品種多樣性少少多多物種多樣性物種多樣性少少多多礦物質(zhì)循環(huán)礦物質(zhì)循環(huán)開放式開放式封閉式封閉式熵熵低低高高人人 為為 調(diào)調(diào) 控控明顯需要明顯需要不需要不需要時(shí)時(shí) 間間短短長長生境不均勻性生境不均勻性簡單簡單復(fù)雜復(fù)雜物物 候候同時(shí)發(fā)生同時(shí)發(fā)生季節(jié)性發(fā)生季節(jié)性發(fā)生成熟程度成熟程度未成熟（早期演替）未成熟（早期演替）成熟的成熟的2022-2-2546Comparison of Natural and AgroecosystemsGliessman, 1998Natural EcosystemsAgro-ecosystemsNet ProductivityM

31、ediumHighTrophic InteractionsComplexSimple, linearSpecies DiversityHighLowGenetic DiversityHighLowNutrient CyclesClosedOpenStability (resilience)HighLowHuman ControlIndependentDependentTemporal PermanenceLongShortHabitat HeterogeneityComplexSimple（2）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是被人類馴化了的自然農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是被人類馴化了的

32、自然生態(tài)系統(tǒng)，因此，它既保留了自然生態(tài)生態(tài)系統(tǒng)，因此，它既保留了自然生態(tài)系統(tǒng)的一般特點(diǎn)，又具備很多人類改造、系統(tǒng)的一般特點(diǎn)，又具備很多人類改造、控制、調(diào)節(jié)、干擾甚至破壞所帶來的新控制、調(diào)節(jié)、干擾甚至破壞所帶來的新特點(diǎn)。新的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：特點(diǎn)。新的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在： 2022-2-2548受人類控制受人類控制凈生產(chǎn)力高凈生產(chǎn)力高組成要素簡化，自我穩(wěn)定性較差組成要素簡化，自我穩(wěn)定性較差開放性系統(tǒng)開放性系統(tǒng)同時(shí)受自然與社會經(jīng)濟(jì)同時(shí)受自然與社會經(jīng)濟(jì)“雙重雙重”規(guī)規(guī) 律的制約律的制約有明顯的區(qū)域性有明顯的區(qū)域性2022-2-2549（3）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)特點(diǎn)）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)特點(diǎn)有較高的養(yǎng)分輸出

33、率與輸入率。有較高的養(yǎng)分輸出率與輸入率。內(nèi)部養(yǎng)分的庫存量較低，但流量大，內(nèi)部養(yǎng)分的庫存量較低，但流量大，周轉(zhuǎn)快。周轉(zhuǎn)快。養(yǎng)分保持能力較弱，流失率較高。養(yǎng)分保持能力較弱，流失率較高。養(yǎng)分供求同步機(jī)制較弱。養(yǎng)分供求同步機(jī)制較弱。2022-2-2550Problems with contemporary agroecosystems: PESTICIDES Pests tend to be r-selected species with rapid growth rates. They therefore tend to evolve resistance very quickly. Most im

34、portant insect pest species have evolved resistance to all major insecticides. The same has happened for weeds and herbicides. This leads to the pesticide treadmill. (resistance is not the same as immunity) Temporary solution: transfer genes from weeds to crops. This exacerbates the pesticide treadm

35、ill in the long run. 2022-2-2551Predatory animals are more k-selected, and cannot evolve resistance to pesticides quickly enough. Toxins accumulate at each level in the food chain, and thus have a large effect on predators. This is the reason for the decline of birds of prey. Pesticides are present

36、in rainfall samples wherever they have been measured. Pesticide in rain is a negligible direct health risk for humans, but the effects on the ecosystem are unknown. There is great promise in controlling pests by biological and cultural (physical) controls. The problem is that such controls are more

37、information-intensive. Agriculturalists must study the life histories of all beneficial and harmful species. Extension agents must know population biology and community ecology. 2022-2-2552FERTILIZERBecause of this, humans control more than half of all nitrogen fixation. Anthropogenic nitrogen fixat

38、ion is extremely energy intensive, thus affecting the carbon cycle through fossil fuel use. Nitrates escaping into groundwater have serious health effects (blue babies) Nitrogen is the most limiting nutrient in most agroecosystems. Runoff of N and P into streams causes eutrophication.Fertilization b

39、y N, P, and K causes higher yields, but when plants are removed, many cations (esp. Ca and Mg) are removed. This increases the acidity of the soil. 2022-2-2553SOIL EROSIONExposing bare soil to the elements and decreasing infiltration rates causes wind and water erosion. Conservation Reserve Programs

40、, low-till techniques, increasing organic matter, and planting of hedgerows have decreased this problem. MONOCULTURESPlanting crops in monocultures encourages pests, diseases, and crop failure. Polycultures allow complementarily, and are making a comeback.2022-2-2554GENETIC EROSIONThe genetic diversity of domestic animals and crop plants is becoming depleted. Genes for resistance to stress and disease are lost.ENERGETICSMost mechanized agriculture has more energy input than output.2022-2-2555Recommendations of The Science Advisory Board to the