《农业生态学》第三章-农业生态系统的结构课件.ppt
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1、第三章第三章农业生态系统的结构与稳定性农业生态系统的结构与稳定性本章重点:本章重点:结构决定功能结构决定功能 农业生态系统功能的强弱与其结构状况农业生态系统功能的强弱与其结构状况关系密切。关系密切。 在合理的农业生态系统中,结构与功能在合理的农业生态系统中,结构与功能是相适应的,最佳结构必然产生最高效是相适应的,最佳结构必然产生最高效率的功能。率的功能。 因此,因此,“优化结构,强化功能优化结构,强化功能”已成为已成为我国生态农业建设中的一项重要经验。我国生态农业建设中的一项重要经验。 生态系统结构生态系统结构 定义:生态系统的结构指生态系统中组成成分及其在时间、空间上的分布和各组分间的能量、
2、物质、信息流的方式与特点。包括: 一、物种结构;一、物种结构;二、空间结构;二、空间结构; (水平、垂直)(水平、垂直)三、时间结构;三、时间结构;四、营养结构。四、营养结构。一、物种结构一、物种结构又称组分结构组分结构,是指生态系统中生物组分由哪些生物种群所组成,以及它们之间的量比关系。生物种群是构成生态系统的基本单元,不同的物种(或类群)以及它们之间不同的量比关系,构成了生态系统的基本特征。 二、空间结构二、空间结构大多数自然生态系统的结构都具有:大多数自然生态系统的结构都具有: 水平结构上的镶嵌性水平结构上的镶嵌性 垂直结构上的成层性垂直结构上的成层性(一)水平结构(一)水平结构是指在一
3、定生态区域内,各种作物种群是指在一定生态区域内,各种作物种群或类型在水平空间上的组合与分布(所或类型在水平空间上的组合与分布(所占面积比例和分布规律),即通常所说占面积比例和分布规律),即通常所说的区划或布局。的区划或布局。根据国家农业资源状况、经济基础确定根据国家农业资源状况、经济基础确定农业发展方向。根据我国国情、地貌、农业发展方向。根据我国国情、地貌、地形、气候、资源等,把我国划分为地形、气候、资源等,把我国划分为1010个个大的农业发展区和大的农业发展区和3838个个亚区以便分别亚区以便分别研究其经济与生态规律。研究其经济与生态规律。全国综合农业区划系统(一级区):全国综合农业区划系统
4、(一级区):1、东北区、东北区 2、内蒙古及长城沿线林区、内蒙古及长城沿线林区3、黄、淮海区、黄、淮海区 4、黄土高原区、黄土高原区 5、长江中下游区、长江中下游区 6、西南区、西南区7、华南区、华南区 8、甘新区、甘新区9、青藏区、青藏区10、海洋水产区、海洋水产区中国农业生态区划示意图中国农业生态区划示意图(二)垂直结构(二)垂直结构 又称又称立体结构立体结构,系指农业生物类群在同,系指农业生物类群在同一土地单元内,垂直空间上的组合与分一土地单元内,垂直空间上的组合与分布。利用形态上、生理上和生态上不同布。利用形态上、生理上和生态上不同的作物群体组成合理的的作物群体组成合理的“复合群体复合
5、群体” ,使复合群体对环境资源利用最充分,对使复合群体对环境资源利用最充分,对不良环境条件抗逆性最强。不良环境条件抗逆性最强。 立体种植;立体种植; 立体养殖;立体养殖; 立体种养立体种养立体结构高产高效的生态学基础立体结构高产高效的生态学基础生物种间互补生物种间互补 (1 1)对资源利用的种间互补)对资源利用的种间互补(2)在实现系统稳定化方面的)在实现系统稳定化方面的种间互补种间互补(1 1)对资源利用的种间互补)对资源利用的种间互补(A)借助复合群体地上部分和地下部分利)借助复合群体地上部分和地下部分利用层次的分异特性,可实现在空间上对资源用层次的分异特性,可实现在空间上对资源利用的种间
6、互补。利用的种间互补。 (B)错开生长盛期可实现在时间上对资源)错开生长盛期可实现在时间上对资源利用的种间互补。利用的种间互补。 (C)借助对营养需求类型的不同,实现对)借助对营养需求类型的不同,实现对资源利用的种间互补。资源利用的种间互补。 (2 2)在实现系统稳定化方面的种间互补)在实现系统稳定化方面的种间互补(A A)抗灾能力的增强使产量稳定。)抗灾能力的增强使产量稳定。 (B B)生境条件的改善。)生境条件的改善。 (C C)土壤肥力的提高。)土壤肥力的提高。 (D D)病虫草害的减轻。)病虫草害的减轻。 (1)自然地理位置与农业生态系统垂直结构自然地理位置与农业生态系统垂直结构2、农
7、田立体模式、农田立体模式胶茶间作胶茶间作3、水体立体模式、水体立体模式基塘系统基塘系统第三节第三节 时间结构时间结构 各种生物种群在时间上的变化动态称为各种生物种群在时间上的变化动态称为时间结构。时间结构。 作物所需要的自然资源大多是随着时(作物所需要的自然资源大多是随着时(季节)的推移而变化的。从时间上合理季节)的推移而变化的。从时间上合理搭配各种类型的作物,使自然资源得到搭配各种类型的作物,使自然资源得到最充分的利用。最充分的利用。农业生态系统时间结构调节方法农业生态系统时间结构调节方法时间结构调节方法小麦套玉米麦、棉绿肥间套作物与蔬菜套种果、农套作 作物的轮作稻鱼轮作动物的轮养、套养草食
8、动物的轮牧轮作与连作轮作与连作CROP ROTATION 轮作纲要轮作纲要一、轮作换茬的概念一、轮作换茬的概念二、轮作换茬的作用二、轮作换茬的作用三、连作三、连作四、作物茬口顺序的安排四、作物茬口顺序的安排一、轮作换茬的概念一、轮作换茬的概念 轮作轮作 Crop rotation: 在同一块田地上在同一块田地上有顺序地轮换有顺序地轮换种植种植不同不同作物作物的种植方式。的种植方式。一、轮作换茬的概念一、轮作换茬的概念 换茬换茬 :在同一块田地上在同一块田地上一种作物收获以一种作物收获以后后换种另一种作物换种另一种作物。 重茬:一种作物收获后重茬:一种作物收获后接连种植同一种接连种植同一种作物。
9、作物。一、轮作换茬的概念一、轮作换茬的概念 轮作轮作:由不同的复种方式组成,称为复由不同的复种方式组成,称为复种轮作。种轮作。 连作:连作:与轮作相反,是在同一田地上连与轮作相反,是在同一田地上连年种植相同作物的种植方式。年种植相同作物的种植方式。 在同一田地上采用同一种复种方式称为在同一田地上采用同一种复种方式称为复种连作复种连作。 一、轮作换茬的概念一、轮作换茬的概念第一期第一期( (年年) )豆類十字花科塊根莖類第二期第二期( (年年) )塊根莖類豆類十字花科第三期第三期( (年年) )十字花科塊根莖類豆類豆类 十字花科块根块茎类 块根块茎类 豆类十字花科十字花科块根块茎类 豆类123二
10、、轮作的作用二、轮作的作用(一)减轻病虫草害(一)减轻病虫草害(二)均衡利用土壤养分,调养地力(二)均衡利用土壤养分,调养地力(三)调节茬口季节(三)调节茬口季节“倒茬如上粪”。“庄稼要想好,三年两头倒”二、轮作的作用二、轮作的作用(一)减轻病虫草害(一)减轻病虫草害1.减轻病虫害减轻病虫害 (1)换种非寄主作物非寄主作物; (2)前作前作的根际微生物和根系分泌物抑制后作抑制后作病害的发生; (3)通过前后茬管理措施和田间环境剧烈变化环境剧烈变化达到抑制和消灭病原的效果。 (4)轮作可促进促进土壤中对病原物有拮抗拮抗作用的微生物活动微生物活动。2.防除农田杂草防除农田杂草 (1)换种非寄主作物
11、非寄主作物; (2)利用前作前作的根系分泌物抑制后作抑制后作杂草的发生;(麦茅草) (3)使生态适应性与作物相似的杂草相似的杂草易结合耕作等田间管理间管理措施措施而防除; (4)通过水旱轮作使环境条件环境条件发生剧烈变化剧烈变化抑制和消灭杂草。不同种植方式下杂草种子库的变化不同种植方式下杂草种子库的变化(魏守辉等,2005) 水稻-小麦玉米-小麦2年后大豆-小麦2年后杂草种子库密度CK-27.16%-44.44%种子库中主要杂草陌上菜、异 型 莎草 、 菵草 、 水苋 菜 、千 金 子等马唐、碎米莎草、飘拂草的相对优势度显著上升,鸭舌草、水苋菜、菵草的相对优势度显著下降通泉草、马唐、鳢肠、飘拂
12、草的相对优势度显著上升.玉米-小麦轮作种子库的物种多样性指数高于大豆-小麦轮作和水稻-小麦轮作,玉米-小麦与大豆-小麦轮作种子库的物种组成相似性较高二、轮作的作用二、轮作的作用(二)调养地力(二)调养地力1 1、利用豆科作物和红萍固氮、利用豆科作物和红萍固氮,把用地和养地结合起来;,把用地和养地结合起来;秸秆养分归还率:KNP,水溶性钾(高达70) 2 2、均衡利用土壤养分和水分;、均衡利用土壤养分和水分;禾谷类作物对氮、磷、硅吸收较多,对钙吸收较少,而豆科作物对钙、磷、氮吸收较多,对硅吸收较少;3 3、改善土壤的物理化学特性和微生物状态。、改善土壤的物理化学特性和微生物状态。、改变农田生态条
13、件,改善土壤理化特性,增加生、改变农田生态条件,改善土壤理化特性,增加生物多样性。物多样性。 通过水旱轮作,使水田的土壤得以脱水产生干土效应。二、轮作的作用二、轮作的作用(二)调养地力(二)调养地力红壤区不同轮作系统中作物的养分积累量(红壤区不同轮作系统中作物的养分积累量(kg/hakg/ha) 轮作组合作物NPK稻稻油菜全部195.043.7212.9秸秆66.010.0183.0稻稻大麦全部187.538.0217.9秸秆61.56.5166.8稻稻紫云英早晚稻433.576.0288.8紫云英163.517.7102.1花生油菜花生97.59.834.9油菜39.013.136.1二、轮
14、作的作用二、轮作的作用(三)调节作物茬口季节(三)调节作物茬口季节利于错开农忙季节,避免或缓和劳力紧张,保证各项农事作业如期完成,使各种作物都处于最佳的生长季节从而获得高产高效。三、连作三、连作 Continuous CroppingContinuous Cropping(一)连作的利(一)连作的利(二)连作的危害(二)连作的危害(三)连作危害的消除途径(三)连作危害的消除途径(四)作物对连作的反应(四)作物对连作的反应三、连作三、连作 Continuous CroppingContinuous Cropping(一)连作的利(一)连作的利(1)可可多种多种特别适宜于当地气候土壤的作物,以满足
15、国特别适宜于当地气候土壤的作物,以满足国家的需要,并获得家的需要,并获得较多的利润较多的利润。(2)一个生产单位,经营作物比较单一,所需的农机)一个生产单位,经营作物比较单一,所需的农机具和建筑具和建筑设施设施可相对可相对简化简化,从而,从而降低成本降低成本。(3)采用连作制,作物单一,)采用连作制,作物单一,专业化程度高专业化程度高,生产者,生产者比较比较容易容易掌握其高产栽培技术,获得较高产量。掌握其高产栽培技术,获得较高产量。 (4)在某些)在某些特殊特殊情况下,只能种植某种农作物,情况下,只能种植某种农作物,不得不得不实行连作不实行连作。如烂田,只适合种植水稻。如烂田,只适合种植水稻。
16、三、连作三、连作 Continuous CroppingContinuous Cropping(二)连作的危害(二)连作的危害(1)土壤养分偏耗(2)有毒物质积累(3)土壤物理性质恶化(4)病虫草害加重三、连作三、连作 Continuous CroppingContinuous Cropping(二)连作的危害(二)连作的危害(1)土壤养分偏耗)土壤养分偏耗长期种植一种作物,因其根系总停留在同一水平上,该作物大量吸收某种特需营养元素后,就会造成土壤养分的偏耗,使土壤营养元素失去平衡,不利于继续种植同种作物。三、连作三、连作 Continuous CroppingContinuous Cropp
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