第五章 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力

第七章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力第七章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力§7－1

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的概念§7－2初級(jí)生產(chǎn)力§7－3次級(jí)生產(chǎn)力退出主菜單主目錄返回§7－1農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的概念一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力二、自然生產(chǎn)力與經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力三、生產(chǎn)力與生產(chǎn)效率退出主菜單主目錄返回§7-1-1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)力退出主菜單主目錄返回§7-1-2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)生物自身的童話效率和積累能力。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；其次表現(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(shuō)的生產(chǎn)效率。退出主菜單主目錄返回§7-1-3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?，生產(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?！?－2初級(jí)生產(chǎn)力§7－2初級(jí)生產(chǎn)力§7－2初級(jí)生產(chǎn)力§7－2初級(jí)生產(chǎn)力一、概念二、地球生物圈主要生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力四、提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的途徑§7-2-1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(wú)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(lái)的干物質(zhì)量?！?-2-1概念現(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(yǔ)。

R呼吸枯死、采食總生產(chǎn)量Pg凈生產(chǎn)量Pn現(xiàn)存量B

§7-2-2地球生物圈主要生態(tài)系統(tǒng)

的初級(jí)生產(chǎn)力據(jù)H.Whittaker（1975）計(jì)算，地球的初級(jí)生產(chǎn)量為：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(shù)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)。GlobalPrimaryproduction

全球的初級(jí)生產(chǎn)Globalnetprimaryproductivityisapproximately120×109tonsdryweightperyearonland,and50~60×109tonsperyearinthesea.全球陸地凈初級(jí)生產(chǎn)力大約為120×109t/a干物質(zhì)，而海洋的大約為50~60×109t/a干物質(zhì)。ThisproductivityisveryunevenlydistributedacrosstheEarth.Themostproductivesystemsarefoundamongstswampandmarshland,estuaries,reefsandcultivatedland.Productivitydecreasesmovingawayfromtheequator,indicatingtheimportanceoftemperatureandradiation.這種生產(chǎn)力在地球上的分布很不均勻。最富有生產(chǎn)力的系統(tǒng)出現(xiàn)在沼澤、濕地、河口灣、珊瑚礁和耕地。距離赤道越遠(yuǎn)，生產(chǎn)力越低；這表明溫度與輻射對(duì)初級(jí)生產(chǎn)很重要。§7-2-2地球生物圈主要生態(tài)系統(tǒng)

的初級(jí)生產(chǎn)力地球上不同的生態(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。退出主菜單主目錄返回§7-2-2地球生物圈主要生態(tài)系統(tǒng)

的初級(jí)生產(chǎn)力地球上各生態(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)：①2000–3500g/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。②1000–2000g/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。③250–1000g/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。④0–250g/m2.a包括海洋、荒漠、冰川、兩極凍原等，生產(chǎn)力水平極低。全球不同生態(tài)系統(tǒng)的凈初級(jí)生產(chǎn)力

Estimatedannualnetprimaryproductivityofmajorbiomes&aquaticlifezones,expressedaskilocaloriespersquaremeterperyear.

地球生物圈主要生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力

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AveragenetprimaryproductivityingramsoforganicmaterialpersquaremeterperyearofsometerrestrialandaquaticecosystemsNETPRIMARYPRODUCTIVITY§7-2-3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。一、我國(guó)與世界農(nóng)用地初級(jí)生產(chǎn)力的比較（見(jiàn)表1）森林比世界平均低10%左右，且我國(guó)森林覆蓋率低，約占國(guó)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(guó)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(jiàn)表2）中國(guó)與世界農(nóng)用土地初級(jí)生產(chǎn)力的比較

退出主菜單主目錄返回中國(guó)與世界主要作物單產(chǎn)比較表

§7-2-3農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力二、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(jiàn)的主要有蘭花、仙人掌、百合，菠蘿等。退出主菜單主目錄返回§7-2-3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退出主菜單主目錄返回§7-2-3農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力世界與我國(guó)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27～30 1.9～2.3春小麥、水稻14～20 1.4 冬小麥 10 1.1

甘薯12～140.94～1.71

退出主菜單主目錄返回§7-2-3農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力三、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退出主菜單主目錄返回§7-2-3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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)糧食的土地生產(chǎn)潛力為9000億公斤，而目前我國(guó)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。退出主菜單主目錄返回§7-2-4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。

退出主菜單主目錄返回退出主菜單主目錄返回§7-2-4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(wèn)題。能量和物質(zhì)投入不足是目前全世界包括我國(guó)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。退出主菜單主目錄返回§7－3次級(jí)生產(chǎn)力一、概念二、次級(jí)生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的意義三、提高次級(jí)生產(chǎn)力的途徑退出主菜單主目錄返回§7-3-1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(guò)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(wú)總、凈之分。

退出主菜單主目錄返回§7-3-2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(yú)、養(yǎng)蟲(chóng)、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，可為人類直接利用，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(guò)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。退出主菜單主目錄返回§7-3-2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