農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流

第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流[教學(xué)目的]

掌握生態(tài)系統(tǒng)中能量流路徑、功能等有關(guān)概念，掌握提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率的途徑和方法。

[教學(xué)重點(diǎn)]

能源的類型及其功能地位。生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的主要路徑，能量在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞的損耗途徑，生態(tài)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率、生態(tài)金字塔等的基本概念，食物鏈加環(huán)原理及應(yīng)用。生態(tài)系統(tǒng)中初級(jí)生產(chǎn)、次級(jí)生產(chǎn)的概念及關(guān)系。提高生態(tài)系統(tǒng)初、次級(jí)生產(chǎn)力的基本途徑。人工輔助能在生態(tài)系統(tǒng)中的作用。

[教學(xué)難點(diǎn)]生態(tài)學(xué)效率、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、能流模型的設(shè)計(jì)。

[教學(xué)方法]課堂教學(xué)，以能流路徑為主線，分析生態(tài)系統(tǒng)的功能行為。[教學(xué)內(nèi)容]

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§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。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§2食物鏈一、食物鏈（foodchain）和營(yíng)養(yǎng)級(jí)（trophiclevel）：1.食物鏈（foodchain）：生態(tài)系統(tǒng)成員間，通過食物營(yíng)養(yǎng)關(guān)系彼此聯(lián)系起來的序列。2.營(yíng)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(yíng)養(yǎng)級(jí)，T2表示第二營(yíng)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。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(yíng)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）（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(yíng)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

return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(yíng)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(yíng)養(yǎng)級(jí)的數(shù)目是有限的3.不不同同生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)中中各各類類食食物物鏈鏈所所占占比比重重不不同同。。(1)森森林林生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)：：腐腐生生食食物物鏈鏈比比重重最最大大，，約約占占系系統(tǒng)統(tǒng)中中生生產(chǎn)產(chǎn)者者所所生生產(chǎn)產(chǎn)的的有有機(jī)機(jī)物物質(zhì)質(zhì)的的90%以以上上。。(2)草草原原生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)（（牧牧場(chǎng)場(chǎng)））：：腐腐生生食食物物鏈鏈約約占占70%左左右右。。(3)農(nóng)農(nóng)田田生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)：：植植物物生生產(chǎn)產(chǎn)的的有有機(jī)機(jī)質(zhì)質(zhì)大大部部分分作作為為產(chǎn)產(chǎn)品品，，留留給給腐腐生生食食物物鏈鏈的的僅僅占占凈凈初初級(jí)級(jí)生生產(chǎn)產(chǎn)的的20~30%。。如如果果不不通通過過糞糞肥肥、、秸秸桿桿還還田田等等途途徑徑向向系系統(tǒng)統(tǒng)補(bǔ)補(bǔ)充充有有機(jī)機(jī)質(zhì)質(zhì)，，則則系系統(tǒng)統(tǒng)中中腐腐生生食食物物鏈鏈上上的的生生物物群群落落將將會(huì)會(huì)因因?yàn)闉槿比鄙偕偈呈澄镂锬苣芏ニネ送?，，引引起起土土壤壤肥肥力力的的下下降降。?．．在在任任何何一一生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)，，各各類類食食物物鏈鏈有有協(xié)協(xié)同同作作用用。。三、、食食物物網(wǎng)網(wǎng)食物物網(wǎng)網(wǎng)（（foodweb)：在在生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，各各種種食食物物鏈鏈交交錯(cuò)錯(cuò)起起來來構(gòu)構(gòu)成成的的網(wǎng)網(wǎng)狀狀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。食物物網(wǎng)網(wǎng)本本質(zhì)質(zhì)上上是是生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)中中有有機(jī)機(jī)體體之之間間一一系系列列反反復(fù)復(fù)的的吃吃與與被被吃吃的的相相互互關(guān)關(guān)系系。。營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)：：以以營(yíng)營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)為為紐紐帶帶，，把把生生物物與與生生物物、、生生物物與與環(huán)環(huán)境境緊緊密密聯(lián)聯(lián)系系起起來來的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。四、、農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)食食物物鏈鏈加加環(huán)環(huán)（一一））食食物物鏈鏈加加環(huán)環(huán)的的作作用用在原原有有食食物物鏈鏈中中通通過過加加入入新新的的鏈鏈環(huán)環(huán)，，延延長(zhǎng)長(zhǎng)或或完完善善食食物物鏈鏈組組合合，，改改變變農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，具具有有很很好好的的效效益益。。其其作作用用表表現(xiàn)現(xiàn)在在：：提高高農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。提高高農(nóng)農(nóng)副副產(chǎn)產(chǎn)品品的的利利用用率率提高高能能量量的的利利用用率率和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率（二二））、、食食物物鏈鏈加加環(huán)環(huán)的的類類型型--生生產(chǎn)產(chǎn)環(huán)環(huán)在食食物物鏈鏈中中加加入入能能夠夠把把非非經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)產(chǎn)產(chǎn)品品轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為人人們們直直接接利利用用的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)產(chǎn)產(chǎn)品品的的環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)，，稱稱為為生生產(chǎn)產(chǎn)環(huán)環(huán)。。如：：牛牛、、羊羊等等可可把把秸秸桿桿、、糠糠麩麩、、菜菜葉葉、、雜雜草草等等轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為肉肉、、皮皮、、奶奶、、蛋蛋等等，，蜜蜜蜂蜂可可將將花花粉粉轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為蜂蜂蜜蜜、、蜂蜂王王漿漿等等。。減耗耗環(huán)環(huán)這類類環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)的的引引入入可可減減少少生生產(chǎn)產(chǎn)消消耗耗。。如：：引引入入天天敵敵，，可可減減輕輕病病害害危危害害，，吉吉林林省省人人工工放放養(yǎng)養(yǎng)寄寄生生蜂蜂，，防防治治林林場(chǎng)場(chǎng)的的松松毛毛蟲蟲。。增益益環(huán)環(huán)這類類環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)雖雖不不提提供供人人類類直直接接消消費(fèi)費(fèi)的的產(chǎn)產(chǎn)品品，，但但可可擴(kuò)擴(kuò)大大生生產(chǎn)產(chǎn)環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)的的增增產(chǎn)產(chǎn)效效果果。。如：：利利用用糞糞渣渣等等有有機(jī)機(jī)廢廢棄棄物物養(yǎng)養(yǎng)殖殖蚯蚯蚓蚓和和蠅蠅蛆蛆，，可可作作為為禽禽畜畜的的蛋蛋白白飼飼料料，，可可提提高高家家禽禽的的生生長(zhǎng)長(zhǎng)量量和和家家禽禽的的產(chǎn)產(chǎn)蛋蛋率率。。復(fù)合環(huán)兼具兩種以上上的功能環(huán)節(jié)節(jié)。如：稻田養(yǎng)魚魚、鴨，即有有減耗的作用用（魚鴨以水水稻害蟲為食食，減輕蟲害害危害，魚、、鴨糞肥又可可肥田），又又可生產(chǎn)魚、、蛋產(chǎn)品。五、食物物鏈的解列食物鏈的解列列：實(shí)質(zhì)就是利用用農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)進(jìn)行污水水處理。使現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)生生的有毒有害害物質(zhì)在食物物鏈上富集到到一定程度時(shí)時(shí)與人類的食食物鏈中斷聯(lián)聯(lián)系。處理污染土壤壤可種植非食用用的木材、麻麻類、花卉等等使污染物離離開食物鏈。。污水處理如：水生植物物鳳眼蓮（又又名水葫蘆））、浮萍等對(duì)對(duì)各種污染物物以及水體富富養(yǎng)化的N、、P等具有較較強(qiáng)的吸收凈凈化能力。食物鏈原理應(yīng)應(yīng)用舉例作物秸桿的處處理一般有兩兩種途徑：一種是直接焚焚燒，這部分分養(yǎng)分流出農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)，不僅造成成農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)的土壤養(yǎng)養(yǎng)分狀況的不不斷的下降，，而且還會(huì)造造成環(huán)境污染染。另一種是用于于飼養(yǎng)牲畜，，糞肥還田，，相比這種途途徑就會(huì)合理理的多，在農(nóng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐踐中利用的也也比較廣泛。。秸桿多級(jí)利用用技術(shù)結(jié)構(gòu)如圖§3生態(tài)態(tài)系統(tǒng)中的能能源一、太陽輻射能二、輔助能一、太陽陽輻射能是所有生態(tài)系系統(tǒng)最主要能能量來源可見光：0.4~0.76μ50%生生理效應(yīng)紅外線：＞0.76μ43%引引起熱能紫外線：＜0.4μ7%引引起生物變性性，致死太陽常數(shù)：So=1.94cal/cm2.min到達(dá)地球表面面的太陽輻射射能強(qiáng)度，因因緯度、地形形地貌、坡度度坡向、氣候候因子而不同同。太陽輻射能量量到達(dá)地球表表面的分配示意圖二、輔助助能輔助能：生態(tài)態(tài)系統(tǒng)中，除除了太陽能以以外的其它一一切補(bǔ)加能量量。包括自然能：如沿沿海河口潮汐汐的作用，風(fēng)風(fēng)力的作用以以及降雨和蒸蒸發(fā)的作用等等。人工輔助能：：對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)，輔助能能主要構(gòu)成是是人們從事農(nóng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各項(xiàng)項(xiàng)活動(dòng)中投入入的能量，當(dāng)當(dāng)然，也繼承承了自然生態(tài)態(tài)系統(tǒng)中的自自然輔助能。?！?生態(tài)態(tài)系統(tǒng)的能流流分析一、能流路徑二、生態(tài)效率三、生態(tài)金字塔一、能流路徑徑研究生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)中能量流動(dòng)動(dòng)，在于了解解一個(gè)系統(tǒng)的的能量輸入、、貯存以及作作功之間的相相互關(guān)系，從從而減少能量量損耗，提高高能量利用效效率。生態(tài)系統(tǒng)中能能量是沿著食食物鏈流動(dòng)的的：→Tn-1→Tn→NUnNAnRnNPn-1攝入量InAnNPn注：NP：凈生生產(chǎn)量A：同化化量Nu：未同化化量NA：未同同化量二、生態(tài)態(tài)效率生態(tài)效率：能能量通過各營(yíng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化化效率。1．營(yíng)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(yíng)養(yǎng)級(jí)內(nèi)部（1）同化效率：An/In（2）生態(tài)生長(zhǎng)效率率：NPn/In（生產(chǎn)產(chǎn)效率率）（3））組織織生長(zhǎng)長(zhǎng)效率率：NPn/An三、生生態(tài)金金字塔塔1.生生態(tài)金金字塔塔：營(yíng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)級(jí)由低低到高高，它它們的的個(gè)體體數(shù)或或能量量的分分布形形成一一個(gè)塔塔形結(jié)結(jié)構(gòu)，，就稱稱為生生態(tài)金金字塔塔。2.三三種基基本類類型：：（1））生物物個(gè)體體數(shù)———數(shù)目金金字塔塔（2））每種種生物物的現(xiàn)現(xiàn)存生生物量量———生物量量金字字塔（3））能量量———能量金金字塔塔returnreturnreturn§5農(nóng)農(nóng)業(yè)生生態(tài)系系統(tǒng)的的能流流一、能源二、人工輔輔助能能提高高農(nóng)業(yè)業(yè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)力的的原因因三、工工業(yè)輔輔助能能的使使用所所帶來來的一一系列列的問問題四、農(nóng)農(nóng)業(yè)生生態(tài)系系統(tǒng)的的能量量轉(zhuǎn)化化一、能能源生物界界的能能源，，直接接、間間接地地來源源于太太陽的的輻射射能。。農(nóng)業(yè)生生態(tài)系系統(tǒng)有有大量量的人人工輔輔助能能輸入入，同同時(shí)有有大量量的能能量以以農(nóng)產(chǎn)產(chǎn)品的的形式式輸出出系統(tǒng)統(tǒng)外。。太陽陽能仍仍是主主要能能量來來源，，但輔輔助能能所占占的比比例大大大提提高了了。自然輔輔助能能輔助能能工工業(yè)業(yè)能：：農(nóng)藥藥、化化肥、、農(nóng)機(jī)機(jī)、電電力、、燃料、、薄膜膜、設(shè)設(shè)施人工輔輔助能能生生物能能：勞勞動(dòng)、、畜力力、有有機(jī)肥肥、燃燃料食物能能：種種子、、種苗苗、飼飼料、、種畜、、種禽禽二、人人工輔輔助能能提高高農(nóng)業(yè)業(yè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)力的的原因因1．輔輔助能能的投投入，，促進(jìn)進(jìn)農(nóng)作作物對(duì)對(duì)太陽陽能的的吸收收、利利用和和轉(zhuǎn)化化。2．減減少農(nóng)農(nóng)業(yè)生生物的的非生生產(chǎn)能能量損損耗。。3．使使農(nóng)業(yè)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中的的一些些自然然生物物過程程可以以用人人工過過程取取代，，提高高效率率。三、工工業(yè)輔輔助能能的使使用所所帶來來的一一系列列的問問題1．輔輔助能能的效效益隨隨著輔輔助能能的增增加而而降低低（報(bào)報(bào)酬遞遞減律律）。。2．能能源緊緊張。。3．．化肥肥農(nóng)藥藥對(duì)農(nóng)農(nóng)業(yè)環(huán)環(huán)境造造成污污染。。四、農(nóng)業(yè)生生態(tài)系系統(tǒng)的的生產(chǎn)產(chǎn)力--農(nóng)業(yè)生生態(tài)系系統(tǒng)的的能量量轉(zhuǎn)化化（一））、農(nóng)業(yè)生生態(tài)系系統(tǒng)生生產(chǎn)力力的概概念（二））、初級(jí)生生產(chǎn)力力（三））、次級(jí)生生產(chǎn)力力（一））農(nóng)業(yè)業(yè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)的生生產(chǎn)力力概念念1.農(nóng)農(nóng)業(yè)生生態(tài)系系統(tǒng)的的生產(chǎn)產(chǎn)力：：是指農(nóng)農(nóng)業(yè)生生態(tài)系系統(tǒng)中中物質(zhì)質(zhì)循環(huán)環(huán)和能能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的的效率率，是是系統(tǒng)統(tǒng)中最最基本本功的的數(shù)量量特征征。它它的大大小體體現(xiàn)了了系統(tǒng)統(tǒng)功能能的好好壞。。指在單單位時(shí)時(shí)間（（通常常是一一年））、空空間（（通常常指面面積））所產(chǎn)產(chǎn)生的的物質(zhì)質(zhì)、能能量或或價(jià)值值的多多少。。用系系統(tǒng)的的總生生物量量和經(jīng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)產(chǎn)量、、農(nóng)業(yè)業(yè)總產(chǎn)產(chǎn)值、、純收收入表表示。。包括：：系統(tǒng)統(tǒng)生物物的自自然生生產(chǎn)力力和經(jīng)經(jīng)濟(jì)生生產(chǎn)力力2.自自然然生產(chǎn)產(chǎn)力與與經(jīng)濟(jì)濟(jì)生產(chǎn)產(chǎn)力農(nóng)業(yè)生生物的的自然然生產(chǎn)產(chǎn)力：：指農(nóng)業(yè)業(yè)生物物自身身的同同化效效率和和積累累能力力。農(nóng)農(nóng)業(yè)生生物在在一定定時(shí)間間空間間內(nèi)的的能量量、物物質(zhì)的的積累累量，，形成成總的的生物物學(xué)產(chǎn)產(chǎn)量。。是農(nóng)農(nóng)業(yè)生生態(tài)系系統(tǒng)生生產(chǎn)力力的基基礎(chǔ)。。農(nóng)業(yè)生物物經(jīng)濟(jì)生生產(chǎn)力指各種農(nóng)農(nóng)業(yè)外生生物提供供經(jīng)濟(jì)產(chǎn)產(chǎn)量的能能力。首先表現(xiàn)現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)濟(jì)產(chǎn)品量量的高低低；表現(xiàn)為經(jīng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品品量的價(jià)價(jià)值量的的大小；；最終表現(xiàn)現(xiàn)為純收收入的多多少。即即通常所所說的生生產(chǎn)效率率。3.生生產(chǎn)力力與生產(chǎn)產(chǎn)效率區(qū)別兩個(gè)個(gè)概念：：生產(chǎn)效率率：?jiǎn)挝粫r(shí)間間和空間間內(nèi)，投投入農(nóng)業(yè)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)的物物質(zhì)能量量和價(jià)值值的轉(zhuǎn)化化效率。。即：生產(chǎn)產(chǎn)效率（（產(chǎn)投比比）＝產(chǎn)產(chǎn)出量／／投入量量如：勞動(dòng)動(dòng)生產(chǎn)率率、價(jià)值值轉(zhuǎn)化率率、物質(zhì)質(zhì)利用率率等。系統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)力：農(nóng)業(yè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)在在單位時(shí)時(shí)間（通通常為一一年），，空間（（通常指指面積））所產(chǎn)出出的物質(zhì)質(zhì)、能量量或價(jià)值值的多少少?？梢钥闯龀?，生產(chǎn)產(chǎn)力的概概念包含含生產(chǎn)效效率的含含義。但但通常所所講到的的系統(tǒng)生生產(chǎn)力主主要指前前兩點(diǎn)所所述的含含義，指指總的生生物量、、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)產(chǎn)品量或或總產(chǎn)值值。（二）、、初級(jí)生生產(chǎn)力1、概念念2、地球生物物圈主要要生態(tài)系系統(tǒng)的初初級(jí)生產(chǎn)產(chǎn)力3、農(nóng)業(yè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)的的初級(jí)生生產(chǎn)力4、提高農(nóng)業(yè)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力力的途徑徑1、概念念總初級(jí)生生產(chǎn)力：：（grossproductivity）植物單時(shí)時(shí)間、面面積內(nèi)利利用光能能合成有有機(jī)物質(zhì)質(zhì)的量。。凈初級(jí)生生產(chǎn)力：：（netproductivity）植物總初初級(jí)生產(chǎn)產(chǎn)力中減減去植物物呼吸消消耗量所所剩下的的數(shù)量。?？偝跫?jí)生生產(chǎn)量：：（grossproductionPg）一定時(shí)期期內(nèi)植物物合成有有機(jī)物質(zhì)質(zhì)的總量量，，無速率率的概念念。凈初級(jí)生生產(chǎn)量：：（netproductionPn））總初級(jí)生生產(chǎn)量中中減去呼呼吸消耗耗量的剩剩余量。。即一段段時(shí)間內(nèi)內(nèi)，以植植物組織織形式表表現(xiàn)出來來的干物物質(zhì)量?！，F(xiàn)存量：：（standcrop）某一特定定時(shí)刻，，單位面面積地段段內(nèi)有機(jī)機(jī)體的數(shù)數(shù)量。與與生物量量（Biomass））是同義義語。R呼吸吸枯枯死死、采食食總生產(chǎn)量量Pg凈生產(chǎn)量量Pn現(xiàn)存量B2、地地球生物物圈主要要生態(tài)系系統(tǒng)初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力力據(jù)H.Whittaker（（1975）計(jì)計(jì)算，地地球的初初級(jí)生產(chǎn)產(chǎn)量為：：（單位位：×109噸）總初級(jí)生生產(chǎn)量：：172×109噸森林：82×109噸海洋：55×109噸溫帶草原原：5.4××109噸熱帶稀樹樹草原：：10.5××109噸其余：7.74×109噸（包括括湖泊、、荒原和和沙漠等等）由于人類類的干預(yù)預(yù)，地球球的初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力力是呈現(xiàn)現(xiàn)不斷下下降的趨趨勢(shì)。地球上不不同的生生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)生產(chǎn)力力有著極極顯著的的差異，，主要受受光照、溫溫度、水水分和養(yǎng)分等等生態(tài)因因子的制制約。越接近赤赤道、潮潮濕陸地地區(qū)域，，其初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力力越高。。從寒帶帶到溫帶帶、從溫溫帶到亞亞熱帶，，初級(jí)生生產(chǎn)力會(huì)會(huì)成倍增增加。最高產(chǎn)生生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)（>2000g/m2.a）集集中在水水陸交接接地帶附附近，所所占面積積很小。。地球上各各生態(tài)系系統(tǒng)的凈凈初級(jí)生生產(chǎn)力約約在0——3500g/m2.a范圍圍內(nèi)，可可分為4個(gè)等級(jí)級(jí)：2000–3500g/m2.a高生產(chǎn)力力地區(qū)，，包括熱帶雨林、沼澤濕濕地，河河流岸邊的的濕地生態(tài)態(tài)系統(tǒng)，也也包括農(nóng)業(yè)業(yè)集約栽培培的甘蔗等等高產(chǎn)田。。1000––2000g/m2.a包包括世界大大部分的森森林、湖泊泊，沼澤地地，部分生生產(chǎn)力高的的農(nóng)耕地。。250––1000g/m2.a包包括干燥的的疏林灌木木、大部分分的草地、、大部分的的農(nóng)耕地。。0–250g/m2.a包包括海洋、、荒漠、冰川、兩極凍原等等，生產(chǎn)力力水平極低低。退出主菜單主目錄返回退出主菜單主目錄返回退出主菜單主目錄返回退出主菜單主目錄返回3、農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)的初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)主要包包括農(nóng)田、、草原和林林地生產(chǎn)，，其初級(jí)生生產(chǎn)量低于于森林，接接近草原，，在250-1000g/m2.a之間。。（1）、我我國與世界界農(nóng)用地初初級(jí)生產(chǎn)力力的比較（見表1）森林比世界界平均低10%左右右，且我國國森林覆蓋蓋率低，約約占國土面面積的13.8%，，僅是世界界森林覆蓋蓋率的一半半；草原面積約約占國土面面積的40%，但生生產(chǎn)力水平平很低，僅僅為世界平平均水平的的七分之一一；農(nóng)田單位面面積產(chǎn)量高高出世界平平均水平10%左右右。（見表2）中國與世界界農(nóng)用土地地初級(jí)生產(chǎn)產(chǎn)力的比較較中國與世界界主要作物物單產(chǎn)比較較表3、農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)的初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力（2）、不不同作物初初級(jí)生產(chǎn)力力的比較不同種類的的作物光合合能力是有有很大差異異的，根據(jù)據(jù)植物的生生化途徑不不同分為C3、C4以及CAM景天科類類植物：C3植物光飽和點(diǎn)低低，光呼吸吸明顯，光光消耗大；；例如：水水稻、小麥麥等；C4植物光飽和點(diǎn)高高，光呼吸吸消耗小，，例如：玉玉米、高粱粱、甘蔗等等；CAM植物物主要是景天天科類的植植物，植株株肉質(zhì)多漿漿，儲(chǔ)水組組織發(fā)達(dá)，，耐旱性強(qiáng)強(qiáng)，常見的的主要有蘭蘭花、仙人人掌、百合合，菠蘿等等。3、農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)的初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力作物的生產(chǎn)產(chǎn)力常用作作物的平均均生長(zhǎng)率（（cropgrowrate）表表示。平均生長(zhǎng)率率（CGR）：植物全生育育期內(nèi)平均均每天單位位面積的凈凈生產(chǎn)量量，單位是是g/m2.d。日本的本田田吉男（1976年年）利用平平均作物生生長(zhǎng)率（CGR）比比較各種植植物的初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力，，得到以下下結(jié)果：多年生牧草草最高，新新敘利亞草草和紫狼尾尾草達(dá)26～28g/m2..d甘蔗、高梁梁、玉米等等C4植物為19～23g/m2..dC3植物：水稻、甜菜菜：12～16g/m2.d，甘甘薯、大豆豆、大麥：：8g/m2.d3、農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)的初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力世界與我國國所報(bào)道的的一些高產(chǎn)產(chǎn)田塊的CGR和光光能利用率率如下：作物CGR(g/m2/天)光光能利利用率（（%）玉米、高梁梁27～301.9～2.3春小麥、水水稻14～201.4冬小麥101.1甘薯12～140.94～1.713、農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)的初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力（3）、同同種作物不不同品種的的生產(chǎn)力比比較黃土高原溝溝壑區(qū)小麥麥品種演替替及產(chǎn)量水水平：品種種種植植年限平平均產(chǎn)產(chǎn)量（kg/hm2）五枝麥1963～19661506錢交麥1965～197031117021973～19853583.57211-41978～19913840.5長(zhǎng)武1311984～～199544253、農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)的初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力可以看出：：各種作物物的光能的的利用率還還很低。全國耕地的的平均光能能利用率為為0.4%，一般般作物的平平均生長(zhǎng)率率（CGR）為6～8g/m2.d，略高高于世界平平均水平；；高產(chǎn)田塊的的光能利用用率在2%左右；；光能利用率率的理論值值為6.05%；；因此，我國國農(nóng)作物的的增產(chǎn)潛力力是相當(dāng)大大的。據(jù)王宏廣等等采用聯(lián)合合國糧農(nóng)組組織提出的的作物生產(chǎn)產(chǎn)潛力估算算方法的估估算結(jié)果：：我國糧食食的土地生生產(chǎn)潛力為為9000億公斤，而而目前我國國的糧食總總產(chǎn)為5000億公斤左右右。因而采取各各種措施，，提高農(nóng)業(yè)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)的初級(jí)生生產(chǎn)力還有有很大潛力力。4、提高農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)初級(jí)生生產(chǎn)力的途途徑（1）．選選用高光效效作物類型型或品種，，是最簡(jiǎn)捷捷有效的途途徑。（2）．根根據(jù)環(huán)境條條件合理配配置各種農(nóng)農(nóng)業(yè)植物，，增加綠色色植物覆蓋蓋面積。宜林則林，，宜農(nóng)則農(nóng)農(nóng)，宜草則則草，消滅滅裸地，綠綠化荒山、、荒地，以以期最大限限度的利用用環(huán)境資源源，將其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)實(shí)生產(chǎn)力，，并維護(hù)護(hù)資源的永永續(xù)利用，，實(shí)現(xiàn)初級(jí)級(jí)生產(chǎn)力長(zhǎng)長(zhǎng)久、穩(wěn)定定提高。從前，不注注重因地適適宜，盲目目的圍湖造田，只能造成成環(huán)境退化化。退出主菜單主目錄返回4、提高農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)初級(jí)生生產(chǎn)力的途途徑（3）．改改進(jìn)耕作制制度，提高高復(fù)種指數(shù)數(shù)，合理密密植，實(shí)行行間作套種種，提高栽培管管理技術(shù)。。（4）．適適當(dāng)增加投投入，保護(hù)護(hù)和改善生生態(tài)環(huán)境，，消除或減減緩限制因因子的制約。。人類對(duì)自然然資源的不不合理利用用土地等資資源，已造造成嚴(yán)重的的土壤侵蝕蝕，生產(chǎn)力力水平下降降等問題。。能量和物質(zhì)質(zhì)投入不足足是目前全全世界包括括我國在內(nèi)內(nèi)的大多數(shù)數(shù)地區(qū)生產(chǎn)產(chǎn)力不高的的最直接的的原因。因因此，應(yīng)創(chuàng)創(chuàng)造條件，，增加投入入，同時(shí)也也應(yīng)注意合合理的投入入，提高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化效率。。（三）、次次級(jí)生生產(chǎn)力1、概念2、次級(jí)生產(chǎn)在在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)中的的意義3、提高次級(jí)生生產(chǎn)力的途途徑1、概念念次級(jí)生產(chǎn)：指初級(jí)生生產(chǎn)的部分分產(chǎn)品經(jīng)異異養(yǎng)者的采采食、同化化，合成肉肉、奶蛋等等動(dòng)物性食食品的過程程。異養(yǎng)者包括括消費(fèi)者和和還原者。。次級(jí)生產(chǎn)力力：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)內(nèi)，各種異異養(yǎng)者直接接或間接消消費(fèi)綠色植植物，制造造或形成產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量量。由于是利用用生產(chǎn)出的的有機(jī)物質(zhì)質(zhì)轉(zhuǎn)化為自自身的組織織的，這同同時(shí)已用去去了部分能能量用于呼呼吸消耗，，故次級(jí)生生產(chǎn)力無總總、凈之分分。2、次級(jí)生生產(chǎn)力在農(nóng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系系統(tǒng)中的意意義農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)的次級(jí)級(jí)生產(chǎn)包括括家畜、家家禽、養(yǎng)魚魚、養(yǎng)蟲、、蜂、蚯蚓蚓、食用菌菌等生產(chǎn)，，在農(nóng)業(yè)生生產(chǎn)中起著著重要作用用：（1）．轉(zhuǎn)化各種人人類不能利利用的農(nóng)副副產(chǎn)品，提提高利用價(jià)價(jià)值。凈初級(jí)生產(chǎn)產(chǎn)量主產(chǎn)品品：30%左右，人人類可直接接利用副產(chǎn)品：40～70%，秸桿桿，根茬，，糠麩等。。直接燃燒不不僅浪費(fèi)，，而且造成成環(huán)境污染染。若通過動(dòng)物物或微生物物轉(zhuǎn)化利用用，也可為為人類提供供各種優(yōu)質(zhì)質(zhì)的食品，，提供大量量糞肥，歸歸還農(nóng)田。。2、次級(jí)生生產(chǎn)力在農(nóng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系系統(tǒng)中的意意義（2）．生生產(chǎn)動(dòng)物性性蛋白質(zhì)食食品，改善善人們膳食食結(jié)構(gòu)，提提高人民的的生活水平平。（3）．促促進(jìn)物質(zhì)循循環(huán)，增強(qiáng)強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)的功能動(dòng)物物糞糞便便返返田田，，有有利利于于微微生生物物分分解解轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為植植物物可可再再利利用用的的營(yíng)營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)元元素素，，促促進(jìn)進(jìn)了了物物質(zhì)質(zhì)循循環(huán)環(huán)，，增增強(qiáng)強(qiáng)了了生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)功功能能。。（4））．．種種養(yǎng)養(yǎng)結(jié)結(jié)合合，，農(nóng)農(nóng)牧牧互互促促，，有有利利于于農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)資資源源的的合合理理利利用用和和農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)的的可可持持續(xù)續(xù)發(fā)發(fā)展展。。（5））．．增增加加就就業(yè)業(yè)門門路路，，增增加加農(nóng)農(nóng)民民收收入入。。3、、提提高高次次級(jí)級(jí)生生產(chǎn)產(chǎn)力力的的途途徑徑（1））．．調(diào)調(diào)整整種種植植業(yè)業(yè)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，建建立立糧糧、、經(jīng)經(jīng)、、飼飼三三元元結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，開開發(fā)發(fā)草草山山草草坡坡，，增增加加飼飼料料飼飼草草來來源源。。人口口增增加加，，經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)發(fā)發(fā)展展，，動(dòng)動(dòng)物物食食品品需需求求增增加加，，糧糧食食問問題題嚴(yán)嚴(yán)重重；；糧食食問問題題關(guān)關(guān)鍵鍵是是飼飼料料糧糧的的問問題題；；確確定定糧糧、、經(jīng)經(jīng)、、飼飼比比例例為為59：：20：：21的的合合理理的的三三元元結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)；；開發(fā)發(fā)草草山山草草坡坡，，拓拓寬寬飼飼料料、、飼飼草草來來源源。。3、、提提高高次次級(jí)級(jí)生生產(chǎn)產(chǎn)力力的的途途徑徑（2））調(diào)調(diào)整整次次級(jí)級(jí)生生產(chǎn)產(chǎn)者者的的種種群群結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，培培育育、、改改良良和和推推廣廣優(yōu)優(yōu)良良的的畜畜、、禽禽、、魚魚品品種種。。不同同家家畜畜、、家家禽禽對(duì)對(duì)飼飼料料的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化效效率率不不同同。。以以料料：：肉肉比比進(jìn)進(jìn)行行比比較較：：豬豬4.3：：1，，牛牛、、羊羊6：：1，