农业生态学基础教案

1绪论教学目的：通过本章的学习，了解农业生态学产生与发展的必要性和重要意义，明确农业生态学在解决农业发展宏观问题上的地位和作用，掌握农业生态学的特点。教学重点：农业生态学的内容和任务、农业生态学的特点教学难点：农业生态学的内容和任务、农业生态学的特点教学时数：2教学方法：讲授农业生态学是运用生态学的原理及系统论的方法，把农业生物与其自然和社会环境作为一个整体，研究其中的相互联系、协同演变、调节控制和平衡发展规律的科学。是研究农业生物与其自然和社会环境的相互关系的应用性学科。农业生态学是生态学在农业领域应用的一个分支学科，主要研究由农业生物与其环境构成的农业生态系统的结构、功能及其调控和管理的途径等。学习农业生态学的目的和意义一方面要了解有关农业生态的一般知识及理论与方法，另一方面要运用农业生态学的原理和方法分析农业生态系统的资源生态问题。第一节农业生态学的产生和发展一、生态学是农业生态学的学科基础1.生态学的概念：1866年德国生物学家海克尔在其著作中第一次正式提出生态学的概念：生态学是研究生物与其环境相互关系的科学。著名生态学家奥德姆认为生态学是研究生态系统的结构和功能的科学，具体内容如下：一定地区内生物的种类、数量、生物量、生活史及空间分布；该地区营养物质和水等非生命物质的质量和分布；各种环境因素，如温、湿、光土壤等，对生物的影响；生态系统中的能量流动和物质循环；环境对生物的调节和生物对环境的调节。2、生态学的主要发展阶段⑴生态学的形成：关于生物与环境的关系，我国《管子.地圆篇》详细介绍了植物分布与水文土质环境的关系，古希腊（海波诺提斯）注意到了气候、土壤与植被生长病害的关系，同时还注意到了不同地区植物群落的差异，但对促进生态学产生较大影响的是马尔萨斯《人口论》，不仅研究了生物繁殖与食物的关系，而且特别分析了人口增长与食物生产的关系。1859年达尔文《物种起源》，提出了生物进化论，对生物与环境的关系进行了深入的探讨，到19世纪末，生态学已经成为一门正式的学科。⑵生态学的发展：进入20世纪，生态的发展更为迅速，研究由描述动、植物个体生态现象，转向生物种群与群落的生态研究，并最终走向生态系统的研究。（1）生态系统概念的提出：坦斯列：把生物有机体与其环境看成一个整体，生态系统是在特定的区域内相互作用的全部生物与无机环境的综合体。（2）生态系统“食物链”的提出：1942年美国林德曼提出了著名的：“食物链”和“生态金字塔”理论，为生态系统研究奠定了基础。（3）系统论及计算机信息技术的运用：复杂生态系统研究在理论、方法及工具上日益完善，使生态学研究进入定量、控制和应用方向发展阶段。⑶生态学分支学科：生态学的综合性很强，随着生物与环境系统研究领域的不断拓宽，研究工作的不断深入，其分支学科也越来越多，生态学按其性质一般分为理论生态学和应用生态学两大类。①理论生态学：普通生态学的概括性最强，介绍生态学的一般原理和方法，包括个休生态、种群生态、群落生态和生态系统等层次。按研究对象：动物生态学、植物生态学、微生物生态学等。按生物的栖息环境分：陆地生态学、海洋生态学、森林生态学草原生态学等。2②应用生态学：污染生态学、农业生态学、自然资源生态学等二、系统分析是农业生态学的方法论基础系统分析方法的理论基础是系统论。系统分析方法的特点：一是综合考虑，全面分析。二是系统问题要系统分析。三、农业生态学是农业科学发展的产物1、农业生态学的产生与发展农业生产的实质就是利用生物与环境形成人类所需农产品的过程，离开了生物就谈不上农业，而光、热、水、气等气候和土壤等环境因素，则是生物赖以生存的自然环境，农业本身就是利用与调节生物与环境关系的一个生态过程。对于这种生态关系，实际上从农业生产开始之时，就已被重视了，在古代农业、近代农业的各种农书中，在作物栽培及畜禽养殖相关的各类学科中，都从各方面对农业生物与环境关系进行分析和调节出发的。随着生态学理论与方法的不断成熟和完善，使生态学在农业领域的运用更为普遍和深入。生态学在农业领域的分支-----农业生态学在进入20世纪以来，不断受到重视而渐渐成为一门独立的学科，世界各国也把农业生态学作为一个重要的专业方向或是一门学科。发展；早期的农业生态学明显有农学学科的痕迹，其研究的重点集中在农作物与农田土壤、气候、杂草等相互的关系，以及影响农作物分布和生态适应能力等方面，多数局限于个体生态学或作物生态学的研究。进入70年代后，以研究农业生态系统为重点的农业生态学开始发展，研究重点从个别作物的生理生态、种群生态及群落生态问题，扩展到农田生态系统和农业生产系统的各种生态问题。随着农业生产水平的不断提高，农业生态学研究范畴和对象已不再是单纯的自然环境与生物关系，而已重视到社会、经济、技术因素的影响。中国从70年代后期，生态问题得到重视，作为研究农业生态系统的农业生态学借机得到重视和发展。1983年正式确定在农业院校开设农业生态课程，并在1986年由国家教委将农业生态学列为农学专业的课程。四、农业生态学产生发展的社会原因农业生产发展的历史，实质上是人类对资源与环境开发强度和效率不断地提高的历史。从原始农业到传统农业，再到现代农业，人类对自然资源的需求量急剧增长，利用规模和数量不断地扩大，同时，越来越多的能量、物资投入到农业生态系统中，尽管其产出量也相应增多，但对资源和环境的一系列负效应也随之而来，如能源水资源的缺乏、生态环境的破坏，污染加剧等资源环境问题日益严重。人口的进一步增长和社会经济的不断发展，生态问题仍有加剧的趋势。如何调控农业生态系统，协调农业生态系统，协调生态---经济---技术之间的关系，是农业生态学的重要任务和目标。因此，农业生态的研究和应用也将越来越活跃。一是人口危机二是世界生态问题：人口危机、粮食危机、资源危机、污染危机、能源危机。第二节农业生态学的内容和特点农业生态学的研究对象是农业生态系统，即研究农业生态生物之间、环境之间及生物与环境之间的相互关系及调控途径，利用生态学及系统学的理论及方法对农业系统各组成成分及其相互关系进行研究，以提高其整体效益。一、农业生态学的主要内容1.农业生态系统的组分结构：A、农业生物组分（农作物、畜禽等）、环境组分（自然环境与社会经济环境）B、农业生态系统的层次结构和空间结构：如不同生产层次的结构的相互关系，在自然与社会经济条件影响下的地域分布特点、水平及垂直上的结构配置。如立方种植、养殖，农田间作平菇，鱼的分层放养，上层鲢、浮游生物、中层草鱼等，下层鲤鱼、鲫鱼等。林药间作松树下种人参、细辛、桔梗等。3C农业农业生态系统的时间结构，如系统的演化规律、D农业生态系统的营养结构，如农业生态系统中的食物营养关系、食物链等。2.、农业生态系统中的功能：能量与物质的流动、转化的途径与通量强度，物质和能量转化利用的效率与效益。主要的能量来源是太阳能；辅助能分为自然辅助能和人工辅助能。自然辅助能为风雨、流水等人工辅助能有燃料、劳力、有机肥、饲料、种子等；工业辅助能为石油、化石、电能等。初级生产者产生的能量、次级生产者产生的能量，伴随着进行能量的流动。3.生物的种群与群落研究农业生态系统中生物数量的增长规律、种群数量的变动与调节等。4.生物与环境的关系生态因子对生物的影响：温、光、水、气。5.农业资源的合理利用与生态环境保护：农业生产对资源合理利用的原则及途径，农业生产对生态环境的影响与防治途径。农业资源有自然资源、太阳能、风、电等社会资源、人力、物力、财力、农农具、化肥等。。6.、农业生态系统中的调节与控制控：利用生态工程技术对农业系统进行人工调节和优化。生态农业建设的原理及技术等。7.生态农业与或持续农业二、农业生态学的特点：1.应用性：应用基础性学科，具有较强的应用性。研究内容与农业生产密切结合，研究成果在农业区划、区域综合开发和治理、农业资源利用、生态工程建设等方面都有广泛的应用。2.综合性：农业生态学是介于农学和生态学之间的交叉学科，综合性强。从知识内容上，它涉及土壤学、作物学、动物学等；从研究对象上，包括自然生态内容，也有人工生态，涉及农业、经济、技术等多方面的内容。农业生态本身就是一个社会---经济---自然复合系统。3、统一性：农业生态学强调适用于不同学科的共同思想和语言，强调适用于生态系统不同组分的通用方法，有较强的统一性。4、宏观性：边界小的，可以是一块田、一个农户，大的可以是一个地区、一个国家甚至世界。以研究农业生态系统为核心的农业生态学是以研究宏观性农业问题为重点。第三节农业生态学的应用运用农业生态学的理论和方法，分析研究农业生态领域中的生态问题，探讨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。农业生态学不仅要进行基础性的理论研究，更要为发展农业生产提出切实可行的技术途径，要理论与实践相结合。人类社会的发展一定程度上必然要以牺牲自然资源为代价，如何尽可能减少经济发展对生态环境的压力和降低资源成本，走可持续发展之路，是生态学面临的重大问题。同时，也是农业生态要探索的问题。把握农业生产的生态—技术—经济复合系统的相互作用关系与特点，从整体结构优化和提高系统功能上进行合理调控，以促进农业生产持续高效发展，是农业生态学未来发展中面临的重要任务。第二章农业生态系统教学目的：了解掌握农业生态系统的概念、组分及特点；掌握农业生态系统的调节方式。教学重点：农业生态系统的组分、农业生态系统的调节方式。教学难点：农业生态系统的特点、农业生态系统的调节方式。教学时数：64教学方法：讲授教学内容：一、系统二、生态系统三、农业生态系统四、农业生态系统的调节与控制农业生态系统是一种有人类参与并控制的生态系统，与自然生态系统有很明显的区别。由于农业是一个生物和非生物环境组成的统一体，所以其客观上是以系统形式存在的。从系统的角度研究和分析农业生态问题，可以深入和全面地了解农业生产体系的特点与规律，并可进一步调节控制农业生产及其对资源环境的有效利用。第一节系统概述教学目的：了解掌握系统的概念、组分及特点教学重点：系统的组分、教学难点：系统的特点、教学时数：1教学方法：讲授教学内容：一、系统的概念二、系统的特点一、系统的概念1、系统：系统是指由相互依赖的若干组分结合在一起，完成特定功能，并朝着特定目标发展的有机整体。客观世界都是系统.如一台收音机、一台电视机、一个生物系统、一个企业、一个部门、一个经济协作区、一个社会组织等。组织有大也有小，大到一个国家甚至整个世界，小到一个基本粒子。一个系统的组织必须满足三个条件：第一、构成系统必须具备两个以上的要素；第二，各要素间必须有某种联系；第三，各要素必须以整体的形式完成特定的功能。二、系统的结构特点第一、系统都有边界。第二、系统是由多个组分和不同的层次构成。第三、构成系统的多个组分在数量上有一定的比例关系。第四、构成系统的多个组分在空间上有一定的位置排列关系。三、系统的功能特点系统的功能特点是系统的整合性。系统的整合性：指系统能够产生其组分或子系统所没有的功能，这种特性称为整合性。第二节生态系统教学目的：了解掌握生态系统的概念、组分及特点教学重点：生态系统的组分、教学难点：生态系统的特点、教学时数：1教学方法：讲授教学内容：一、生态系统的概念二、生态系统的组分三、生态系统的类型一、生态系统的概念生态系统是指生物群落与生存环境之间，以及生物群落内生物之间密切联系、相互作用，通5过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。生态系统是指在一定时间和空间内，生物组分与非生物之间相互联系、相互作用、完成一定功能的统一体。生态系统的核心是生物群落。二、生态系统的组成生态系统的种类多种多样，其组成成分也繁杂，但从这些组分的性质可以分为两类，即是指生物组分和环境组分。生物组分是指生态系统中的动物、植物、微生物等；环境组分是指生命以外的环境部分，包括大气、水、土壤及一引起有机物质。（一）生物组分根据各生物组分在生态系统中对物质循环和能量转化所起的作用以及它们取得营养方式的不同，将其分