农业生态系统

农业生态系统第二章农业生态系统（agroecosystem）是人类为满足社会需求，在一定边界内通过干预，利用生物与生物、生物与环境之间的能量和物质联系建立起来的功能整体。农业生态系统是一种人工驯化的生态系统。系统（system）→生态系统(ecosystem)→农业生态系统。一、系统1.系统的概念系统（system）由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体。系统论：奥地利，L.V.Bertalanffy，20世纪30年代信息论；Informationtheory,美国，C.V.Shanon控制论：Cybernetics,美国，NibertWiener，1948路德维希·冯·贝塔朗菲（LudwigVonBertalanffy，1901-1972)。他从生物学领域出发，涉猎医学、心理学、行为科学、历史学、哲学等诸多学科，以其渊博的知识、浓厚的人文科学修养，创立了具有深远意义的一般系统论，使他的名字永久地与系统理论联系在一起。自然界的一切都在一个统一的、运动的系统之中，一切伟大的进步都必须以系统论作为出发点和归宿。LudwigVonBertalanffy（1901-1972)grewupinAustriaandsubsequentlyworkedinVienna,London,CanadaandtheUSA.Today,Bertalanffyisconsideredtobeafounderandoneoftheprincipalauthorsoftheinterdisciplinaryschoolofthoughtknownasgeneralsystemstheory.AccordingtoWeckowicz(1989),heoccupiesanimportantpositionintheintellectualhistoryofthetwentiethcentury.Hiscontributionswentbeyondbiology,andextendedintocybernetics,education,history,philosophy,psychiatry,psychologyandsociology.Someofhisadmirersevenbelievethatthistheorywillonedayprovideaconceptualframeworkforallthesedisciplines.Spendingmostofhislifeinsemi-obscurity,LudwigvonBertalanffymaywellbetheleastknownintellectualtitanofthetwentiethcentury.（1）有两个以上的组分有机结合而成（2）各组分之间有一定联系，系统具有边界（3）各组分以整体形式完成特定功能2.系统组成的基本条件（1）系统结构的有序性。即各组分是有机结合而成。系统具有边界、系统的层次（2）系统的整体性。（3）系统功能的整合性。系统具有其组分或子系统所没有的功能3.系统的基本特征4.系统的结构决定系统的功能凡系统必有结构，结构决定功能，要改变系统的功能必须改变结构。这是系统论的基本观点。系统的结构：是指系统内各组分之间的数量比例关系及其相互联系。管理体制和运行机制结构？二、生态系统1.生态系统的定义生物与生物之间以及生物与其生存环境之间密切联系、相互作用，通过物质交换、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，称为生态系统。简言之，在一定空间内的全部生物与非生物环境相互作用形成的具有一定功能的统一体称为生态系统。（1）环境组分•辐射。短波辐射、长波辐射（热辐射）、宇宙辐射、核辐射。•无机物质•有机物质•土体、水、空气2.生态系统的基本组分（2）生物组分生产者（producers）：是指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。消费者（consumers）：是指除了微生物以外的异养生物，主要指依赖初级生产者为生的各种生物。分解者（decomposers）：主要是指以动物残体为生的异养微生物。消费者生产者分解者生物群落能量流化学流气候物理环境生态系统生态系统区别于一般系统的特点生态系统也是系统，因此具有系统的共性。生态系统还具有区别于一般系统的个性：（1）在组成成分方面，不仅包括各种无生命的物理、化学成分还包括有生命的生物成分，生物群落是生态系统的核心。（2）在空间结构方面，生态系统大多与一定的地理组成相联系，具有明显的地域特征。（3）在时间变化方面，生态系统中的生物组分具有生长、发育繁殖和衰亡的时间特征，使生态系统具有从简单到复杂，从低级到高级的演变发展规律。（4）在内部功能方面，生态系统主要靠三大类群生物（生产者、大型消费者和小型消费者）协调的能量转化和物质循环过程完成。这种联结使系统内生物之间、生物与环境之间处于一种动态平衡关系。（5）在外部关系方面，生态系统具有开放性，通过不断地从外界输入物质和能量，经过转化变为各种输出，从而维系着系统的有序状态。3.生态系统的结构定义物种结构speciesstructure时空结构space-timestructure营养结构trophicstructure4.生态系统的功能三大功能能量流动：energyflow物质循环:nutrientcycle信息传递:informationtransfer5.主要的生态系统类型地球上全部生物极其生活区域称为生物圈biosphere一般指大气圈到水圈约20km的厚度范围。有各种各样的生态系统。（1）以环境为依据来划分陆地生态系统terestrialecosystem又可分为森林生态系统forestecosystem、草原生态系统steppeecosystem、农田生态系统fieldecosystem等以植被特征分类的各类型生态系统。淡水生态系统freshwaterecosystem又可分为水体较稳定的湖泊生态系统、水库和鱼塘生态系统，以及水体常处于流动之中的溪流、江河生态系统。海洋生态系统marineecosystem又可分为海岸生态系统coastalecosystem、河口生态系统、浅海（大陆架）生态系统shallowseaecosystem和深海生态系统oceanecosystem。（2）根据人类干扰程度为依据划分自然生态系统naturalecosystem人工驯化的生态系统semi-naturalecosystem人工生态系统artificialecosystem三、农业生态系统1.农业生态系统的定义农业生态系统（agroecosystem）是指在人类的积极参与下，利用农业生物种群和非生物环境之间以及农业生物种群之间的相互关系，通过合理的生态结构和高效的生态机能，进行能量转化和物质循环，并按人类的理想要求进行物质生产的综合体。2.农业生态系统的基本组分（1）农业生态系统的生物组分农业生态系统的生物组分可以按功能区分为以绿色植物为主的生产者，以动物为主的大型消费者和以微生物为主的小型消费者，然而占主要地位的生物是经过人工驯化的农业生物如农作物、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，如作物病虫、家畜寄生虫、豆科植物的根瘤菌等。农业生态系统还增加了一个重要的大型消费者——人。其他生物种类和数量一般少于同区域的自然生态系统。（2）农业生态系统的环境组分农业生态系统除了具有从自然生态系统继承下来的自然环境组分之外，还有人工环境组分。无论是水体、土体、气体甚至辐射，在农业生态系统中都或多或少受到人类不同程度的调节和影响。农业生态系统中的禽舍、温室、仓库、厂房、住房等生产、加工、贮存和生活设施都会成为系统内生物生活环境的一个组成部分。设施中的环境与自然环境相比，温、湿、光、养分等条件都受到较大的改变，而目有独特的特点。3.农业生态系统的结构组分结构：componentstructure时空结构：spacestructurandtemporalstructurehorizontalstructure,verticalstructure营养结构：4.农业生态系统的基本功能能量流物质流信息流价值流valueflow5.农业生态系统的特点(1)农业生态系统与自然生态系统的比较在农业生态系统中，由于人类的强烈参与，其结构组成已经发生了较大的变化，有别于自然生态系统，二者在结构与功能上的差别如下页表：植物微生物动物气体土体水体自然环境自然生态系统社会经济环境植物微生物动物作为消费者的人土体水体气体人工环境模式建设技术措施出入调节作为调控者的人评价、诊断、决策、预测自然环境各种信息农业生态系统特征农业生态系统自然生态系统净生产力高中等营养变化简单复杂品种多样性少多物种多样性少多矿物质循环开放式封闭式熵高低人为调控明显需要不需要时间短长生境不均匀性简单复杂物候同时发生季节性发生成熟程度未成熟（早期演替）成熟的ComparisonofNaturalandAgroecosystemsGliessman,1998NaturalEcosystemsAgro-ecosystemsNetProductivityMediumHighTrophicInteractionsComplexSimple,linearSpeciesDiversityHighLowGeneticDiversityHighLowNutrientCyclesClosedOpenStability(resilience)HighLowHumancontrolIndependentDependentTemporalPermanenceLongShortHabitatHeterogeneityComplexSimple（2）农业生态系统的特点农业生态系统是被人类驯化了的自然生态系统，因此，它既保留了自然生态系统的一般特点，又具备很多人类改造、控制、调节、干扰甚至破坏所带来的新特点。新的特点主要表现在：①受人类控制。②净生产力高。③组成要素简化，自我稳定性较差。④开放性系统。⑤同时受自然与社会经济“双重”规律的制约。⑥有明显的区域性。Thescienceofagroecology,whichisdefinedastheapplicationofecologicalconceptsandprinciplestothedesignandmanagementofsustainableagroecosystems,providesaframeworktoassessthecomplexityofagroecosystems(Altieri1995).Theideaofagroecologyistogobeyondtheuseofalternativepracticesandtodevelopagroecosystemswiththeminimaldependenceonhighagrochemicalandenergyinputs,emphasizingcomplexagriculturalsystemsinwhichecologicalinteractionsandsynergismsbetweenbiologicalcomponentsprovidethemechanismsforthesystemstosponsortheirownsoilfertility,productivityandcropprotection(AltieriandRosset1995).AgroecosystemsAbout40%ofterrestrialNPPisdirectlyorindirectlyconsumedbyhumans.Agroecosystemsareecosystemswhichareconsciouslycontrolledbyhumansforthepurposeofextraction.Theyincludemanagedforests,farms,range