农业类农业生态学优秀课件.ppt
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- 农业 生态学 优秀 课件
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1、2021/02/251 2021/02/252l第一节 农业生态学概述l第二节 农业生态学的基本原理(自学)l第三节 农业生态系统l第四节 农田、草地和林地生态系统(自学)l第五节 农业害虫的防治与生态调控(自学)l第六节 生态农业与持续农业2021/02/253l农业生态学农业生态学(agricultural ecology,agricoecology)l农业生态学是农业有关学科与生态学相结合而形成的交叉学科,换句话说,它是研究农业中生态学问题的一门科学。2021/02/254l回顾20世纪农业生态学的发展,我们可以看到四个比较明显的阶段。l20世纪70年代以前的农业生态学萌芽阶段。l20世
2、纪70和80年代现代农业生态学的形成和初步发展阶段。l20世纪90年代是农业生态学研究领域拓展和生态农业实践系统开展阶段。1.进入21世纪,农业生态学发展到深入研究和广泛应用的新阶段。2021/02/255lA.农业的生态规律被进一步提示l农业生态系统的能量流动、养分循环、水分平衡规律研究;l农区水土流失和风蚀的规律研究;l农业土地利用的景观生态规律;l全球变化和农业生产的相互影响规律;l污染物对农业的影响规律;l农业的生物多样性利用规律;l转基因作物的生态安全性研究;1.农业生产中的化学生态关系研究。2021/02/256lB.推动农业向可持续方向发展l生态农业、有机农业的深入研究;l农业生
3、态系统和农田生态系统模式研究;l农业区域生态安全、生态恢复和粮食安全研究。lC.构建农业可持续发展的技术体系l节水、覆盖和免耕技术的生态效应研究;l蚯蚓和微生物等生物资源的农业应用;l传统和新型营养资源的开发研究。lD.农业生态研究的系统分析方法发展l各种计算机模型在农业生态学中的应用;l农业可持续发展的综合评价;1.农业生态系统的生态核算。2021/02/257l1农业生态系统的组分结构l2农业生态系统的能量流动及物质循环l3农业生态系统的生产力l4农业生态系统的人工调控与优化l5建设生态农业l6农业资源的合理利用与农业生态环境保护2021/02/258l运用农业生态学的理论和方法,分析研究
4、农业领域中的生态问题,协调农业生态系统组分结构及其功能,促进农业生产的持续高效发展,是农业生态学的根本任务。2021/02/259l在农业生产实践中,体现自然运行规律的生态系统是农业生产的载体。它与体现人的经济运行规律的经济系统结合,又形成统一的生态经济系统,把生态和经济两个方面统一起来,就是农业生态经济系统。在农业生产中既要遵循生态学原理,又要遵循生态经济学原理。2021/02/2510l(一)相生相克与互补原理(一)相生相克与互补原理l(二)循环与再生原理(二)循环与再生原理l(三)平衡与补偿原理(三)平衡与补偿原理2021/02/2511l(1)构造整体协调,相互匹配。既要维护其独立性、
5、稳定性,又要具有适当的可调节性;l(2)系统组成的完整性、复杂性。由多因素、多层次、多序列、多量度、多子系统结构复合而成的网络系统;l(3)系统结构组合要充分反映与地区生态优势及市场需求的一致性;l(4)生态经济结构要反映与地域生态优势相适应的各组成要素在时间和空间布局方面的内在联系。2021/02/2512l(1)自然物质循环沿着生态系统的食物链传递循环,周而复始,推动着农业生产系统的不断发展,为农业经济系统的物质循环奠定了基础;l(2)农业经济系统的经济物质循环是通过农业社会再生产过程的生产、流通、分配和消费这四个环节周而复始地进行着的;l(3)农业生态系统的自然物质和农业经济系统中的经济
6、物质的相互转化体现在以下三个方面:在自然物质循环的各个环节都要产出一批农、林、牧、渔产品和副产品;通过向系统中投入一定量的经济物质(如化肥、农药),促使系统产出增多;农业经济系统在加工生产、流通和消费过程中必然产生部分废弃物质,这些物质最终将以不同形式、通过不同途径返回农业生态系统,再次成为农业生态系统中循环的自然物质。2021/02/2513l(1)在农业生态系统各类生物中流动和储存的自然能量以各种形式被人类转化为经济能量,作为经济系统的生产或消费用能;l(2)各种经济能量以多种形式转化为自然能量。关键是系统之间的能量流动在数量和方式上要合理、高效。2021/02/2514l(1)价值的投入
7、过程,也即农业经济系统向农业生态系统投入价值的过程。科学合理的价值投入是农业生态系统增值的基础;l(2)价值的输出(产出)过程,也即农业系统经自然再生产过程产生的各种农林渔牧产品的使用价值,或作为商品出售后实现其价值,或者经过经济系统的加工增值后再把新产品出售,以实现更多的价值。2021/02/2515l(1)正确处理人地关系 l(2)正确处理生态效益和经济效益的关系l(3)正确处理生态经济效益与社会效益的关系 2021/02/2516l 农业生态学是一门应用基础性学科,具有较强的实用性。l 农业生态学是介于农学与生态学之间的交叉学科,综合性很强。l 农业生态学强调适用于不同学科的共同思想和共
8、同语言,强调适用于生态系统不同组分的通用方法。l 农业生态学区别于一般的个体生态学、作物生态学及动物生态学等有明确界限的微观生态学,它的宏观性及伸缩范围很大。2021/02/2517l农业生态系统农业生态系统(agroecosystem)l农业生态系统农业生态系统是指某一特定空间内农业生物与其环境之间,通过互相作用联结成进行能量转换和物质生产的有机综合体。2021/02/2518l农业生态系统与自然生态系统一样,也有生物与环境两大部分组成。但是生物是以人工驯化栽培的农作物、家畜、家禽等为主。环境也是部分受到人工控制或是全部经过人工改造的环境。在农业生态系统中的生物组分中增加了人这样一个大型消费
9、者,同时又是环境的调控者。2021/02/2519图5-1 农业生态系统示意图2021/02/2520l与自然生态系统一样,农业生态系统的生物组分包括以绿色植物为主的生产音、以动物为主的消费者和以微生物为主的分解者。然而,农业生态系统中占据主要地位的生物是人工驯养的农用生物,包括农作物、家畜、家禽、家鱼、家蚕等,以及与这些农用生物关系密切的生物类群,如作物害虫、寄生虫、根瘤菌等。农业系统中其他生物种类和数量一般较少,其生物多样性往往低于同地区的自然生态系统。此外,在农业生态系统的生物组分中极为重要的是增加了最重要的农事活动者和操作者主体-人类。2021/02/2521l包括自然环境组分和人工环
10、境组分。前者虽与自然生态系统的组分性质相似,但也已受到不同程度的人为影响。例如,作物群体内的温度、鱼塘水体的透光率、耕作土壤的理化性质等,都会受到了人类各种活动的影响,甚至大气成分也受到工农业生产的影响而有所改变。后者包括生产、加工、贮藏设备和生活设施。如温室、露舍、露道,防护林带、加工厂,仓库和住房等。人工环境组分是自然生态系统中所没有的,通常以间接的方式对生物产生影响。人工环境组分在研究时常部分或全部被划在农业生态系统的边界之外,归于社会系统范畴。2021/02/2522l1人类强烈干预下的开放系统。l2农业生态系统中的农业生物具有较高的净生产力,较高的经济价值和较低的抗逆性。l3农业生态
11、系统受自然生态规律和社会经济规律的双重制约。l4农业生态系统具有明显的地区性。l5系统自身的稳定性差。2021/02/2523 由作物与其生长发育有关的光、热、水、气、肥、土及作物伴生生物(土壤微生物、作物病虫和农田杂草)等环境组成。并通过与环境的作用完成产品的生产过程。由以木本植物为主体的生物与其生长发育所需的光、热、水、气、肥、土及伴生生物等环境组成的,并完成特定的林产品生产和农业水土保持功能的农业生态系统。其是多功能的生态系统,素有“农业水库”、“都市肺脏”和“天然洗尘器”等美称。指以天然牧草、人工牧草及草食性农业动物为主体的生物种群与其生长发育所需的环境条件构成的,并完成肉、奶、皮、毛
12、等动物性农产品生产的农业生态系统。l 指人们为发展农业生产,特别是为发展渔业经济而加以利用和改造的湿地、溪流、江河、湖泊、水库池塘等水域系统的总称。内陆淡水生态系统的功能主要表现在各种水生生物产品的生产和为农田作物提供灌溉水源两大方面。2021/02/2524l能量流动是生态系统基本功能之一,也是农业生态系统主要研究内容,了解农业生态系统能流规律,对分析系统的机能及其组分之间的内在关系,以及系统物质生产力的形成都是必需的。l农业生态系统能量来源除接受并转化太阳辐射能外,还有人工辅助能量的投入。l优化农业生态系统,关键在于获得和转化更多的太阳辐射能,合理利用辅助能,提高生产效率。2021/02/
13、2525l(1)初级生产初级生产 农业生态系统的初级生产主要包括农田、草地和林地等的生产。l(2)次级生产次级生产 农业生态系统的次级生产主要是指畜牧业和渔业生产。2021/02/2526 l辅助能其实也是太阳能的一种变换形式,不过在农业生产中,我们把除太阳能以外人类可以利用的能源,包括工业能、生物能、自然能等都称之为辅助能。如工业能:煤、石油、天然气;生物能:人力、畜力和沼气等;自然能:风能、水能、地热能、潮汐能等。l辅助能的使用主要是用于改善农业生产环境,提高作物能量利用率及能量转化效率,用于灌溉、排水、施肥、耕作与农田基本建设,培育苗木、田间管理、收获和贮藏加工。2021/02/2527
14、l1)投能水平与能效率)投能水平与能效率 一般的情况下,随辅助能投入水平的增加,能量的产出水平及农业产量是相应增加的,但辅助能的产投比不一定增加,甚至会出现下降趋势。l2)投能结构与能效率)投能结构与能效率 大量研究结果表明,辅助能的转化效率不仅与能量投入水平密切相关,而且与能量的投入结构关系也很大。l投能结构投能结构是指能量投入中辅助能在总输入能量中所占比例;无机能和有机能所占比例;化肥、农机各项投能占无机能投入的比例等等。2021/02/2528l1)能量输入与输出结构分析l2)能量输入输出强度及能量转化效率分析l3)对所研究系统的能流状况进行综合分析和评价,并可与其他系统进行比较,判断该
15、系统的能流问题并找出调控途径,也可运用系统论和最优化方法作进一步预测分析。2021/02/2529l农业生态系统中的养分循环是个非常复杂的问题。Frissel(1997)对农业生态系统养分循环的大量实例进行综合分析,并设计了由土壤-植物-动物,再回到土壤的养分循环的一般模式(图5-2)。2021/02/2530图图5-2 一个农田生态系统养分循环的动态模型一个农田生态系统养分循环的动态模型2021/02/2531(1)需要大量养分物质投入,才能维持系统中养分的平衡(2)养分输入主要来源于人工生产的无机肥(3)有机质在养分循环中具有重要作用l1)农业生态系统有机物质的来源 l2)有机质在农业生态
16、系统养分循环中的作用(4)农业生态系统养分的无效输出2021/02/2532l(1)种植制度中合理安排归还率较高的作物l(2)建立合理的轮作制度,加速养分循环l(3)农、林、牧结合,发展沼气,解决生活能源问题,促使桔秆还田l(4)农产品就地加工,提高物质的归还率 l(5)合理施肥,促进养分循环平衡l(6)充分利用非耕地进行养分的区域性富集2021/02/2533l农业生态系统主要由农田生态系统、草地生态系统(不等同于草原生态系统)和林地生态系统(不等同于森林生态系统)三个子系统所组成。这三个子系统又分别由农作物、饲料作物(不同于天然牧草)和林作物(不同于天然林木)的个体、种群以及由它们通过生态
17、关系与其他生物共同构成的农业生物群落所组成。相应于农业生态系统及其各个组成层次,形成不同研究对象的学科:农业生态学、农田生态学、草地生态学、林地生态学及作物生态学等。2021/02/2534l农田是农作物生产的基地,农田凭借土地资源和光、热、水、气等自然资源,通过植物转化、积累太阳能和各种物质,是人类社会赖以生存和发展的物质基础。2021/02/2535l1输入、输出量加大l2辅助能的作用十分显著l3食物链趋于缩短l4系统中有多种人工安排的残余物利用链2021/02/2536l农田土壤中的生物是多种多样的,其中土壤微生物包括细菌、真菌、放线菌和原生动物等,是土壤中最重要的分解者。土壤动物是土壤
18、中重要的消费者和分解者。在土壤中存在的动物种类有上千种,其中很多是节肢动物,最重要的有螨、蜈蚣、马陆、跳虫、白蚁、蚂蚁、多种昆虫和昆虫幼虫等。而以螨类和跳虫的种类最多、分布最广。非节肢土壤动物主要有土壤线虫和蚯蚓。2021/02/2537l农田所有生物组成复杂的农田生物系统,对农田无机和有机环境同样产生各方面的影响。l(1)提高土壤肥力l(2)涵水保土效益 l(3)改善农田小气候l(4)净化环境的作用2021/02/2538l草地(grassland)是畜牧生产的基地,是以草本植物为基础营养级的重要的农业生态系统之一。草地生态系统是以草地和牧畜为主体构成的一类特殊的生物生产系统,初级生产者草本
19、植物,通过光合作用蓄积能量,通过消费者家畜,将牧草的蓄积能转化为人类所需要的畜产品。2021/02/2539l1光能利用率方面l2食物链方面l3生物多样性较丰富l4牧草和食草动物协同进化2021/02/2540l适度放牧适度放牧活动能调节植物的种间关系,使草场植被保持一定的稳定性,但在轻度过牧的情况下,植被与土壤的相关性有所降低,预示着植被退化的开始;l重度过牧区重度过牧区域植被类型与土壤类型及其表层性质又变得密切相关,也即经过长时间退化,土地性质也发生了较大变化,形成了严重退化状态下的稳定的草地类型。随着放牧强度的增加,植被与土地同时退化,表现为耐盐碱群落范围增大,盖度和高度减小,总生产力下
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