農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)課件 第2章-農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

第二章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

本章在介紹有關(guān)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)概念的基礎(chǔ)上，重點講述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的定義，組成特征及其功能特性，并就農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的劃分作說明。具體講：系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概述一、系統(tǒng)的概念與基本特征二、生態(tài)系統(tǒng)的概念三、生態(tài)系統(tǒng)的組成四、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)五、生態(tài)系統(tǒng)的功能六、生態(tài)系統(tǒng)的主要類型一、系統(tǒng)的概念與基本特征（一）系統(tǒng)的概念系統(tǒng)（system）是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合而成的、具有特定功能的有機整體。組成系統(tǒng)的3個充要條件?系統(tǒng)必須具備兩個以上的構(gòu)成要素；?各要素之間必須具有某種聯(lián)系；?各要素必須以整體的形式完成特定的功能.組成系統(tǒng)必須滿足的3個條件：☆系統(tǒng)是客觀世界事物存在的普遍形式，萬事萬物皆系統(tǒng)。☆系統(tǒng)有大有小。生物大分子基因細胞組織器官個體生態(tài)系統(tǒng)全球都是生命系統(tǒng)（二）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點系統(tǒng)的邊界系統(tǒng)組分的空間關(guān)系系統(tǒng)的層次系統(tǒng)組分的量比關(guān)系系統(tǒng)的整合功能系統(tǒng)的削減功能系統(tǒng)的變異功能1+1＞21+1＜21+1±2l.系統(tǒng)的有序性:

2.系統(tǒng)的整體性:

3.系統(tǒng)的整合性:

二、生態(tài)系統(tǒng)的概念1、什么叫生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）

生態(tài)系統(tǒng)是指在一定的空間內(nèi)生物的成分和非生物的成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動互相作用、互相依存構(gòu)成的一個具有自動調(diào)節(jié)機制的生態(tài)學(xué)功能單位。生態(tài)系統(tǒng)具有自然整體性，在任何情況下，生物群落都不可能單獨存在，它總是和環(huán)境密切相關(guān)、相互作用，組成有序的整體。如一個湖泊、一片草地。2.基本含義◆生態(tài)系統(tǒng)是客觀存在的實體，有時、空概念

的功能單元；◆由生物和非生物成分組成，以生物為主體；◆各要素間有機地組織在一起，具有整體的功

能；◆生態(tài)系統(tǒng)是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。三、生態(tài)系統(tǒng)的組成

1、非生物成分(abioticcomponent)：生命支持系統(tǒng)

2、生物成分（bioticcomponent）：生態(tài)系統(tǒng)的主體功能性組分——功能群：生產(chǎn)者(producers)消費者(consumers)：植食動物、肉食動物、雜食動物、寄生動物、異養(yǎng)微生物分解者(decomposers)流通者（circulator）：昆蟲傳粉調(diào)控者（regulator）：頂極生物微生物（細菌、真菌等）生物組分綠色植物、光合細菌、

化能細菌等食草動物—一級消費者一級肉食動物—二級消費者二級肉食動物—三級消費者雜食動物—雜食消費者腐食消費者、其他消費者生產(chǎn)者消費者分解者生態(tài)系統(tǒng)的特點消費者生產(chǎn)者分解者生物群落能量流化學(xué)流氣候物理環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)四、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)指生態(tài)系統(tǒng)中組成成分及其在時間、空間上的分布和各組分問的能量、物質(zhì)、信息流的方式與特點。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。只有組建合理的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，才能獲得較高的系統(tǒng)整體功能。反過來，生態(tài)系統(tǒng)功能的高低可以作為檢驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理與否的尺度。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括物種結(jié)構(gòu)時空結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)

(一)物種結(jié)構(gòu)(speciestructure)

又稱組分結(jié)構(gòu)(componentsstructure)。是指生態(tài)系統(tǒng)中生物組分由哪些生物種群所組成，以及它們之間的量比關(guān)系。生物種群是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的基本單元，不同的物種(或類群)以及它們之間不同的量比關(guān)系，構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的基本特征。

(二)時空結(jié)構(gòu)(space—timestructure)

生態(tài)系統(tǒng)中各生物種群在空間上的配置和在時間上的分布，構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)形態(tài)結(jié)構(gòu)上的特征。大多數(shù)自然生態(tài)系統(tǒng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)都具有水平空間上的鑲嵌性、垂直空間上的成層性和時間分布上的發(fā)展演替特征。自然生態(tài)系統(tǒng)的自養(yǎng)和異養(yǎng)成分在空間上通常是分層的

草地

池塘

(三)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(trophicstructure)

生態(tài)系統(tǒng)中由生產(chǎn)者、消費者、分解者三大功能類群以食物營養(yǎng)關(guān)系所組成的食物鏈、食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。它是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞的主要路徑。

五、生態(tài)系統(tǒng)的功能

生態(tài)系統(tǒng)具有能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞三大功能，能量流動和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能，信息傳遞在能量流動和物質(zhì)循環(huán)中起調(diào)節(jié)作用，能量和信息依附于一定的物質(zhì)形態(tài)，推動或調(diào)節(jié)物質(zhì)運動，三者不可分割，成為生態(tài)系統(tǒng)的核心。

能量金字塔(一)能量流動(EnergyFlow)

能量是生命活動的動力。生態(tài)系統(tǒng)的能量來自太陽輻射，能量沿著生產(chǎn)者—消費者—分解者單向流動，是驅(qū)動一切生命活動的齒輪。

能流特征逐級減少單方向性能流路徑大氣圈水圈巖石圈土壤圈生物圈物質(zhì)或元素

進入生物體

返回環(huán)境大氣圈水圈巖石圈土壤圈生物圈2）物質(zhì)循環(huán)(二)物質(zhì)循環(huán)(NutrientCycle)

生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)，主要是指生物為維持生命所需的各種營養(yǎng)元素，它們沿著食物鏈在不同營養(yǎng)級生物之間傳遞，最終歸還環(huán)境，并可被多次重復(fù)吸收利用，構(gòu)成物質(zhì)循環(huán)。物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。特點可循環(huán)利用質(zhì)能守恒類型 氣體型循環(huán)沉積型循環(huán)水循環(huán)

(三)信息傳遞(InformationTransfer)

在生態(tài)系統(tǒng)中，生物與環(huán)境產(chǎn)生:物理信息(聲、光、色、電等)、化學(xué)信息(酶、維生素、生長素、抗生素等)營養(yǎng)信息(食物和養(yǎng)分)行為信息(生物的行為、動作)

在生物之間、生物與環(huán)境之間的傳遞，把生態(tài)系統(tǒng)的各組分聯(lián)系成為一個整體，具有調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性的功能。

甲殼蟲噴出毒液蝴蝶用鮮艷的“眼睛”嚇走敵人六、生態(tài)系統(tǒng)的主要類型

（一）以環(huán)境的性質(zhì)為依據(jù)來劃分

根據(jù)環(huán)境的性質(zhì)，地球上的生態(tài)系統(tǒng)一般被分為：陸地生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)分為森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)等以植被特征分類的各類型生態(tài)系統(tǒng)。海洋生態(tài)系統(tǒng)分為海岸生態(tài)系統(tǒng)、河口生態(tài)系統(tǒng)、淺海（大陸架）生態(tài)系統(tǒng)和深海生態(tài)系統(tǒng)。淡水生態(tài)系統(tǒng)分為湖泊生態(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).（二）以受人類干擾的程度為依據(jù)劃分

根據(jù)人類活動對生態(tài)系統(tǒng)干預(yù)程度，地球上的生態(tài)系統(tǒng)一般被分為：自然生態(tài)系統(tǒng)人工馴化生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)受到的調(diào)節(jié)和控制主要是來自自然界的物理、化學(xué)和生物學(xué)過程，如原始森林生態(tài)系統(tǒng)、珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)、高山凍原生態(tài)系統(tǒng)等。人工馴化生態(tài)系統(tǒng)主要生物種類已經(jīng)受過人類的馴化改造，生態(tài)系統(tǒng)不但受到自然過程的調(diào)節(jié)控制，而且相互關(guān)系也受到了相當(dāng)強烈的人類活動的調(diào)節(jié)控制，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)就是典型的人工馴化生態(tài)系統(tǒng)。人工生態(tài)系統(tǒng)不但生物種類受人類改造成以人類為主而且環(huán)境也由人類設(shè)計、制造和調(diào)節(jié)控制，如城市生態(tài)系統(tǒng)，遠洋船生態(tài)系統(tǒng)和航天器生態(tài)系統(tǒng)。

第二節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的概念二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組成三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)四、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)（agroecosystem）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)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)機能，進行能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)循環(huán)，并按人類的理想要求進行物質(zhì)生產(chǎn)的綜合體。一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的定義二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組成

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)類似于自然生態(tài)系統(tǒng)，其基本組成也包括但由于受到人類的參與和調(diào)控，其組分的構(gòu)成與自然生態(tài)系統(tǒng)不同。生物組分：其生物是以人類馴化的農(nóng)業(yè)生物為主。非生物環(huán)境組分：環(huán)境也包括了人工改造的環(huán)境部分.

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物組分可以按功能區(qū)分為：（一）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物組分占主要地位的生物是經(jīng)過人工馴化的農(nóng)業(yè)生物農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)還增加了一個重要的大型消費者——人。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)。

以綠色植物為主的生產(chǎn)者以動物為主的大型消費者以微生物為主的小型消費者農(nóng)業(yè)生物和種類農(nóng)業(yè)生物林業(yè)生物牧業(yè)生物漁業(yè)生物蟲菌類生物飼料作物園藝作物經(jīng)濟作物糧食作物經(jīng)濟林木用材林木家禽家畜灘涂養(yǎng)殖類海洋魚類淡水魚類微生物昆蟲類小動物（二）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)境組分包括生產(chǎn)、加工、儲藏設(shè)備和生活設(shè)施，人工環(huán)境組分是自然生態(tài)系統(tǒng)中沒有的，人工環(huán)境組分在研究中時常部分或全部被劃在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的邊界之外，歸于社會系統(tǒng)范疇。包括水體、土體、氣體、輻射等，是從自然生態(tài)系統(tǒng)繼承下來的，但已受到人類不同程度的調(diào)控和影響。自然環(huán)境組分人工環(huán)境組分三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

(一)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組分結(jié)構(gòu)

(二)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的時空結(jié)構(gòu)(三)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組分結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組分結(jié)構(gòu)(ComponentsStructure)指農(nóng)、林、牧、漁、副(加工)各業(yè)之間的量比關(guān)系，以及各業(yè)內(nèi)部的物種組成及量比關(guān)系。對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)組分結(jié)構(gòu)的定量描述，常采用各業(yè)用地面積占總土地面積的比例，或各業(yè)產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比例，以及各業(yè)產(chǎn)出的生物能量占系統(tǒng)生物能總產(chǎn)出量的比例，或各業(yè)蛋白質(zhì)生產(chǎn)量占系統(tǒng)蛋白質(zhì)生產(chǎn)總量的比例來表示。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物環(huán)境可以通過建水庫、筑堤圍、修排灌系統(tǒng)、開梯田、建防護林體系、挖塘抬田、平整土地、建房舍、造溫室等環(huán)境改造工程而發(fā)生變化。這類環(huán)境工程成為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)獨特的組分結(jié)構(gòu)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的時空結(jié)構(gòu)水平結(jié)構(gòu)(HorizontalStructure)

指一定區(qū)域內(nèi)，各種農(nóng)業(yè)生物類群在水平空間上的組合與分布，亦即由農(nóng)田、人工草地、人工林、池塘等類型的景觀單元所組成的農(nóng)業(yè)景觀結(jié)構(gòu)。垂直結(jié)構(gòu)(VerticalStructure)

指農(nóng)業(yè)生物類群在同一土地單元內(nèi)，垂直空間上的組合與分布。農(nóng)業(yè)生物也因適應(yīng)環(huán)境的垂直變化而形成各類層帶立體結(jié)構(gòu)。

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的時間結(jié)構(gòu)(TemporalStructure)指農(nóng)業(yè)生物類群在時間上的分布與發(fā)展演替。隨著地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，環(huán)境因子呈現(xiàn)晝夜和季節(jié)變化，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)生物經(jīng)過長期適應(yīng)和人工選擇，表現(xiàn)出明顯的時相差異和季節(jié)適應(yīng)性。如農(nóng)業(yè)生物類群有不同的生長發(fā)育階段、生育類型和季節(jié)分布類型，適應(yīng)不同季節(jié)的作物按人類需求可以實行復(fù)種、套作或輪作，占據(jù)不同的生長季節(jié)。蠶桑蔬菜間作柑橘青椒間作柑橘花生間作農(nóng)林間作型玉米-薯類間作

農(nóng)作物高矮間作型玉米花生間作溝壟（畦）結(jié)構(gòu)與立體種植茭白青菜間作水稻玉米間作農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)

營養(yǎng)結(jié)構(gòu)（NutritiveStructure)指生態(tài)系統(tǒng)中生物間構(gòu)成的食物鏈與食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。人類為了擴大農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和經(jīng)濟效益，常采用食物鏈“加環(huán)”來改造營養(yǎng)結(jié)構(gòu)；為了防止有害物質(zhì)沿食物鏈富集而危害人類的健康與生存，而采用食物鏈“解列”法中斷食物鏈與人類的連接從而減少對人類健康危害。

四、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)通過由生物與環(huán)境構(gòu)成的有序結(jié)構(gòu)，可以把環(huán)境中的能量、物質(zhì)、信息和價值資源，轉(zhuǎn)變成人類需要的產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有能量轉(zhuǎn)換功能、物質(zhì)轉(zhuǎn)換功能、信息轉(zhuǎn)換功能和價值轉(zhuǎn)換功能，在這種轉(zhuǎn)換之中形成相應(yīng)的能量流、物質(zhì)流、信息流和價值流。（一）物種流(SpeciesFlow)

物種流是指物種在空間位置上的變動。這種變動既可以是個體的，也可以是種群、群落等多種形式。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物種大多是由于人類有目的的選擇和控制，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)種其他生物種類和數(shù)量一般較少，其生物多樣性往往低于同地區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)。(二)能量流(energyflow)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不但像自然生態(tài)系統(tǒng)那樣利用太陽能，通過植物、草食動物和肉食動物在生物之間傳遞，形成能量流，而且為提高生物的生產(chǎn)力還利用煤炭、石油、天然氣、風(fēng)力、水力、人力和畜力為動力形成以農(nóng)機生產(chǎn)、農(nóng)藥生產(chǎn)、化肥生產(chǎn)、田間排灌、栽培操作、加工運輸?shù)刃问匠霈F(xiàn)的輔助能量流。

(三)物質(zhì)流(nutrientcycle)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)流中的物質(zhì)不但有天然元素和化合物，而且有大量人工合成的化合物。即使是天然元素和天然化合物，由于受人為過程影響，其集中和濃縮程度也與自然狀態(tài)有很大差異。

(四)信息流(informationflow)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不但保留了自然生態(tài)系統(tǒng)的自然信息網(wǎng)，而且還利用了人類社會的信息網(wǎng)，利用電話、電視、廣播、報刊、雜志、教育、推廣、郵電、計算機網(wǎng)絡(luò)等方式高效地傳送信息。

(五)價值流(valueflow)

價值可在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換成不同的形式，并且可以在不同的組分間轉(zhuǎn)移。以實物形態(tài)存在的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的價值，在人類勞動的參與下，轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)形態(tài)的價值，最后以增值了的產(chǎn)品價值形態(tài)出現(xiàn)。價格是價值的表現(xiàn)形式，以價格計算的資金流是價值流的外在表現(xiàn)。

第三節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特征

(1)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)

的比較在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，由于人類的強烈參與，其結(jié)構(gòu)組成已經(jīng)發(fā)生了較大的變化，有別于自然生態(tài)系統(tǒng)，二者在結(jié)構(gòu)與功能上的差別如下：植物微生物動物氣體土體水體自然環(huán)境自然生態(tài)系統(tǒng)自然環(huán)境植物