農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展基本理論演示文稿

農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展基本理論演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共34頁(yè)。第一節(jié)：生態(tài)學(xué)理論一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)二、農(nóng)業(yè)生態(tài)物質(zhì)循環(huán)三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)理論當(dāng)前2頁(yè)，總共34頁(yè)。一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)前3頁(yè)，總共34頁(yè)。自然生態(tài)系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)前4頁(yè)，總共34頁(yè)。自然生態(tài)系統(tǒng)地球上主要生態(tài)系統(tǒng)示意圖當(dāng)前5頁(yè)，總共34頁(yè)。自然生態(tài)系統(tǒng)功能能量流動(dòng)。自然生態(tài)系統(tǒng)能量來自于太陽(yáng)輻射，能量沿著生產(chǎn)者—消費(fèi)者—分解者單向流動(dòng)，是驅(qū)動(dòng)一切生命活動(dòng)的齒輪。物質(zhì)循環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)，主要指生物為維持生命所需要的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，沿著食物鏈在不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物之間傳遞，最終歸還給環(huán)境。信息傳遞。物理信息、化學(xué)信息、營(yíng)養(yǎng)信息、生物遺傳信息在生物與環(huán)境之間的傳遞。當(dāng)前6頁(yè)，總共34頁(yè)。典型陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)消費(fèi)者（動(dòng)物）生產(chǎn)者（植物）分解者（微生物）能量流物質(zhì)流氣候物理環(huán)境對(duì)有機(jī)體影響有機(jī)體對(duì)物理環(huán)境影響生物群落物理環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)前7頁(yè)，總共34頁(yè)。

土壤植物（即出生產(chǎn)）太陽(yáng)能降水食草動(dòng)物食肉動(dòng)物大型食肉動(dòng)物能量損失分解還原者太陽(yáng)能降水土壤植物（作物、雜草）人類動(dòng)物、家禽害蟲肥料排灌水耕作農(nóng)藥育種飼養(yǎng)農(nóng)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生物系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)前8頁(yè)，總共34頁(yè)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)基本功能能量流。除了自然生態(tài)系統(tǒng)的太陽(yáng)能通過食物鏈傳遞以外，人類還利用煤炭、石油、天然氣、風(fēng)力、水力、人力、畜力為動(dòng)力形成農(nóng)機(jī)、農(nóng)藥、化肥、灌溉、栽培、加工運(yùn)輸?shù)刃问?。物質(zhì)流。天然和人工合成化合物在生物系統(tǒng)中的流轉(zhuǎn)。信息流。不但保留了自然生態(tài)系統(tǒng)信息流以外，還利用社會(huì)信息網(wǎng)絡(luò)（電視、電話、廣播、互聯(lián)網(wǎng)、報(bào)刊等）高效傳遞信息。價(jià)值流。由于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、能量和信息流動(dòng)的加入是依賴于人類活動(dòng)的，加入人類生產(chǎn)活動(dòng)后就產(chǎn)生了價(jià)值。當(dāng)前9頁(yè)，總共34頁(yè)。二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)理論物質(zhì)循環(huán)基本概念和類型物資循環(huán)中的庫(kù)與流物質(zhì)流動(dòng)特征生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能流域物流的關(guān)系農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)當(dāng)前10頁(yè)，總共34頁(yè)。物質(zhì)循環(huán)的基本概念和類型概念：地球上的各種化學(xué)元素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在自然動(dòng)力和生命動(dòng)力的作用下，在不同層次的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，乃至整個(gè)生物權(quán)，沿著特定的途徑從環(huán)境到生物體，再?gòu)纳矬w到環(huán)境，不斷地進(jìn)行流動(dòng)和循環(huán)，構(gòu)成了生物地球化學(xué)循環(huán)。那些對(duì)生命活動(dòng)必不可少的各種元素和無(wú)機(jī)物的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)稱為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)。

當(dāng)前11頁(yè)，總共34頁(yè)。地質(zhì)大循環(huán)與生物小循環(huán)地質(zhì)大循環(huán)是指物質(zhì)或元素經(jīng)生物體的吸收與作用，從環(huán)境進(jìn)入生物有機(jī)體內(nèi)，生物有機(jī)體在以死體、殘?bào)w或排泄物形成物質(zhì)或元素返回環(huán)境，進(jìn)入大氣、水、巖石、土壤和生物五大自然圈層的循環(huán)。時(shí)間長(zhǎng)、范圍廣，是一種閉合時(shí)循環(huán)。生物小循環(huán)是指環(huán)境中的元素經(jīng)生物體吸收，在生態(tài)系統(tǒng)中被多次利用，然后經(jīng)過分解者的作用，再為生產(chǎn)者吸收、利用。生物小循環(huán)時(shí)間短、范圍小，是開放式的循環(huán)當(dāng)前12頁(yè)，總共34頁(yè)。碳循環(huán)模型示意圖大氣土壤巖石江河海洋陸地動(dòng)物陸地植物水生動(dòng)物水生植物流入流出同化同化工業(yè)廢水淋溶流入廢渣廢水沉淀風(fēng)化當(dāng)前13頁(yè)，總共34頁(yè)。地質(zhì)大循環(huán)過程示意圖玄武巖（熔巖）玄武巖（侵入巖）溶漿變成巖地表巖石沉積巖土壤、沉淀物風(fēng)化腐蝕過程侵蝕埋存固體化溶化過程溶漿升起抬升暴露當(dāng)前14頁(yè)，總共34頁(yè)。生物小循環(huán)示意圖消費(fèi)者食物基礎(chǔ)可利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)腐屑儲(chǔ)存分解者當(dāng)前15頁(yè)，總共34頁(yè)。氣象型循環(huán)和沉積型循環(huán)氣象型循環(huán)儲(chǔ)藏在大氣圈和水圈中的元素通過大氣進(jìn)行彌漫，很短時(shí)間內(nèi)被植物物所利用，然后生物在轉(zhuǎn)化過程中釋放的物質(zhì)再經(jīng)過大氣和降雨回到大海和大氣。沉積型循環(huán)儲(chǔ)藏在地下的元素經(jīng)過風(fēng)化或者開采冶煉釋放出來為植物吸收，參與生命物質(zhì)的形成。沿著食物鏈轉(zhuǎn)移分解釋放，一部分被植物吸收，大部分以溶液或沉積物狀態(tài)隨流水進(jìn)入江河，匯入大海，經(jīng)過沉降，淀積變成巖石當(dāng)前16頁(yè)，總共34頁(yè)。物質(zhì)循環(huán)的庫(kù)與流庫(kù)：物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)過程中被暫時(shí)固定、儲(chǔ)存的場(chǎng)所稱為庫(kù)。可分為植物庫(kù)、動(dòng)物庫(kù)、大氣庫(kù)、土壤庫(kù)、水體庫(kù)。流：物質(zhì)在庫(kù)與庫(kù)之間轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)狀態(tài)成為流。系統(tǒng)中的能流、物流、信息流是生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)組分聯(lián)系起來，并使系統(tǒng)與外界環(huán)境聯(lián)系起來。意義：沒有庫(kù)，環(huán)境資源不能被吸收，固定和轉(zhuǎn)化。沒有流，庫(kù)與庫(kù)之間不能聯(lián)系，溝通，物質(zhì)循環(huán)就可能短路，生命無(wú)法維持，生態(tài)系統(tǒng)必將瓦解。當(dāng)前17頁(yè)，總共34頁(yè)。物流的特征生物量與現(xiàn)存量在某一特定的觀察時(shí)刻，單位面積或體積內(nèi)積存的有機(jī)物質(zhì)總量稱為生物量。又稱為現(xiàn)存量。生產(chǎn)量是現(xiàn)存量與減少量之和。要提高現(xiàn)存量，關(guān)鍵是要增加生產(chǎn)量和降低減小量周轉(zhuǎn)率與周轉(zhuǎn)期周轉(zhuǎn)率是指系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，某一組分中的物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)所流出或流入的量站庫(kù)存總量的份額。周轉(zhuǎn)期是周轉(zhuǎn)率的倒數(shù)，表示該物質(zhì)全部更換需要的時(shí)間。循環(huán)效率循環(huán)物質(zhì)站在那個(gè)輸入物質(zhì)的比例稱為循環(huán)效率。循環(huán)效率越高，表明有機(jī)體機(jī)能越強(qiáng)。當(dāng)前18頁(yè)，總共34頁(yè)。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能流與物流的關(guān)系能流失單向流動(dòng)，并且在轉(zhuǎn)化過程中逐漸衰變，有效能的數(shù)量逐級(jí)減少，最終趨向全部轉(zhuǎn)化為低效熱能，離開生態(tài)系統(tǒng)。某些能流可以反饋一次。物流是往復(fù)循環(huán)，不只能被利用一次，而是重復(fù)利用，物流在流動(dòng)過程中只會(huì)改變形態(tài)而不會(huì)消滅，可以在系統(tǒng)內(nèi)永恒地循環(huán)。人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)可以干預(yù)和調(diào)節(jié)，但是忽視了生態(tài)系統(tǒng)固有的自我調(diào)節(jié)能力，就有可能有意的服反饋機(jī)制削弱或破壞，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)展失控而產(chǎn)生惡果。當(dāng)前19頁(yè)，總共34頁(yè)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)生物地化循環(huán)養(yǎng)分循環(huán)與平衡農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的環(huán)境問題當(dāng)前20頁(yè)，總共34頁(yè)。生物地化循環(huán)碳循環(huán)。碳是生命有機(jī)體的基礎(chǔ)物質(zhì)。陸地上的植物通過光合作用，把CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，轉(zhuǎn)移到土壤，被細(xì)菌分解后為植物所吸收，成為生物體。剩余的碳排放到大氣中。水循環(huán)。水是生物體的主要組成部分，在生物體中占到70%。水溶解各種物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充進(jìn)生物體中。海洋被蒸發(fā)，輸入內(nèi)陸遇冷凝下降到陸地形成徑流，再流入大海。氮、磷、鉀循環(huán)。氮磷鉀是植物生長(zhǎng)過程中的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。通過太陽(yáng)輻射、生物分解等各種方法把大氣中的氮磷鉀轉(zhuǎn)移到土壤中，再通過水溶解被植物吸收。當(dāng)前21頁(yè)，總共34頁(yè)。養(yǎng)分循環(huán)與平衡農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)通過輸出農(nóng)產(chǎn)品到市場(chǎng)，再?gòu)氖袌?chǎng)返回煤炭、石油、種子、化肥等物質(zhì)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)是一個(gè)開放性的循環(huán)系統(tǒng)，如果輸出大于輸入，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)就會(huì)退化，如果輸出物質(zhì)小于輸入，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)才能改善。有機(jī)質(zhì)是各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的載體。有機(jī)質(zhì)來源于作物殘?bào)w和牲畜糞便。必須增加系統(tǒng)中的有機(jī)質(zhì)。燃燒作物秸稈是一種浪費(fèi)。沼氣、秸稈還田是增加有機(jī)體及營(yíng)養(yǎng)平衡的重要措施。就地加工，提高物質(zhì)的歸還率。不同的農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)作物的營(yíng)養(yǎng)需求和歸還率不同，因此要建立合理的輪作制度，提高營(yíng)養(yǎng)成分的效能。當(dāng)前22頁(yè)，總共34頁(yè)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的環(huán)境問題化肥、農(nóng)藥中除氮磷鉀有用元素外，還有大量的鉻、汞、鉛、硼等毒性物質(zhì)。這些物質(zhì)被植物吸收后對(duì)植物生長(zhǎng)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量是有害的?；?、農(nóng)藥施用過量會(huì)使水體富營(yíng)養(yǎng)化，產(chǎn)生藻類植物，光合作用后消耗水體中的氧，引起農(nóng)作物缺氧而死亡?；兽r(nóng)藥施用過量，會(huì)通過反硝化作用把NOx物質(zhì)排放到大氣，造成溫室氣體的增加。當(dāng)前23頁(yè)，總共34頁(yè)。三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量的來源食物鏈與食物網(wǎng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的路徑農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的基本定律當(dāng)前24頁(yè)，總共34頁(yè)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量來源日光能日光能是太陽(yáng)放射出來的廣譜電磁波組成。日光能進(jìn)入大氣層后，大部分轉(zhuǎn)化為熱能，溫暖了地球。少部分被綠色植物吸收，參與到生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化與流動(dòng)生物化學(xué)能生物化學(xué)能是儲(chǔ)存在有機(jī)化合物中的一種潛在的能量。生物化學(xué)能一部分來自于日光能通過光合作用轉(zhuǎn)化固定在植物中的化學(xué)能，另一部分來自食物鏈轉(zhuǎn)化導(dǎo)致物體和微生物體中的化學(xué)能。熱能熱能是一種廣泛見于不同能量做功過程中的能量轉(zhuǎn)化形式。最終所有的能量都散逸在環(huán)境中。當(dāng)前25頁(yè)，總共34頁(yè)。食物鏈與食物網(wǎng)捕食食物鏈海洋：浮游植物—浮游動(dòng)物—蝦—魚；草原：綠草—羚羊—老虎；農(nóng)田：水稻—蝗蟲—青蛙；農(nóng)業(yè)：作物秸稈—?！烁呈澄镦溗劳鲇袡C(jī)體或生物排泄物為能量來源，在微生物參與下，經(jīng)腐爛分解還原為無(wú)機(jī)物并從中取得能量的食物。秸稈糞便生產(chǎn)沼氣和肥料；棉籽殼、稻草培育蘑菇。寄生食物鏈以活的動(dòng)植物有機(jī)體為能量來源，以寄生方式生存的食物鏈哺乳動(dòng)物—跳蚤—原生動(dòng)物—細(xì)菌—病毒；馬—蛔蟲

當(dāng)前26頁(yè)，總共34頁(yè)。食物鏈與食物網(wǎng)食物網(wǎng)的概念：在生態(tài)系統(tǒng)中，各種生物之間的取食與被取食關(guān)系互相交織在一起，一種生物常常以多種食物為主，而同一種食物又往往被多種消費(fèi)者取食。于是就形成了多條食物鏈相互交織，互相聯(lián)結(jié)成食物網(wǎng)。特點(diǎn)：食物網(wǎng)的穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于食物鏈，因?yàn)楫?dāng)一種食物短缺時(shí)，其他食物鏈可以進(jìn)行調(diào)節(jié)和補(bǔ)償。作用：農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，作物，林木、牧草、禽畜、魚蝦等生物如能保持較多種類和品種，就能增加農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)前27頁(yè)，總共34頁(yè)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的路徑日光能綠色植物人工輔助能微生物食肉動(dòng)物食草動(dòng)物呼吸消耗第三條路徑第一條路徑第二條路徑第四條路徑排泄物死亡體排泄物死亡體農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)路徑示意圖當(dāng)前28頁(yè)，總共34頁(yè)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的基本定律熱力學(xué)第一定律——能量守恒定律熱力學(xué)第二定律——能量衰變定律熵（entropy)與耗散結(jié)構(gòu)生態(tài)金字塔定律林德曼效率農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量生產(chǎn)輔助能量當(dāng)前29頁(yè)，總共34頁(yè)。熱力學(xué)第一定律——能量守恒定律熱力學(xué)第一定律認(rèn)為：能量可以在不同的介質(zhì)中被傳遞，在不同的形式中被轉(zhuǎn)化，但數(shù)量上既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅。Q=⊿U+WQ-系統(tǒng)吸收的能量；⊿U-系統(tǒng)內(nèi)能的變化W-系統(tǒng)對(duì)外所做的功日光能被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能與熱能，在食物鏈中又被轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、熱能。當(dāng)前30頁(yè)，總共34頁(yè)。熱力學(xué)第二定律——能量衰變定律自然界所有的自發(fā)過程都是能量從際中轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑿退プ冞^程，而且是不可逆的過程。由于總有一些能量在轉(zhuǎn)化過程中要變?yōu)椴豢衫玫臒崮埽匀魏文芰康霓D(zhuǎn)化都不可能達(dá)到100%。生態(tài)系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)化始于太陽(yáng)輻射的一些列能量轉(zhuǎn)化過程，只有少量的能量轉(zhuǎn)化為在職物體活動(dòng)物體的化學(xué)潛能，大部分已熱能的形似消耗在維持動(dòng)植物生命活動(dòng)或微生物的分解過程中。這些散發(fā)的能量是一種毫無(wú)利用價(jià)值的能量形式，因此，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是不可逆的。當(dāng)前31頁(yè)，總共34頁(yè)。熵（entropy)與耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)從絕對(duì)零度無(wú)分子運(yùn)動(dòng)的最大有序狀態(tài)向含熱狀態(tài)變化過程中每一度（溫度變化）的熱量（變化），即熵變化就是熱量變化與絕對(duì)溫度之比，在溫度處于絕對(duì)零度時(shí)熵值為零。一切自發(fā)過程總是向熵值增加的方向進(jìn)行。在自發(fā)過程中，熵值不斷增加，孤立系統(tǒng)的不平衡態(tài)隨著時(shí)間的推移，最終會(huì)趨向平衡態(tài)——熵最大狀態(tài)，使系統(tǒng)從有序走向無(wú)序。系統(tǒng)要保持有序狀態(tài)，必須從外界吸取負(fù)熵。意義：生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，可以通過外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量的不斷交換，輸入太陽(yáng)能和輔助能，增加系統(tǒng)的負(fù)熵，使系統(tǒng)保持有序的狀態(tài)和一定的穩(wěn)定性。當(dāng)前32頁(yè)，總共34頁(yè)。生態(tài)金字塔定律生態(tài)金字塔原理由于能量沿食物鏈傳遞過程中的衰減規(guī)律，使得每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)被凈同化的部分都要大大少于前一級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)及由低到高，其個(gè)體數(shù)目、生物現(xiàn)存量和所含能量一般呈出基部寬，頂部尖的立體金字塔。一