第三章农业生态系统综合结构

第三章农业生态系统的结构——综合结构•概述•农业生态系统的水平结构•农业生态系统的垂直结构•农业生态系统的营养结构•农业生态系统的时间结构农业生态系统的结构产业结构营养结构食物链结构空间结构时间结构物种结构组分结构垂直结构水平结构农业生态系统的区域景观结构第一节概述几个基本概念•物种结构—不同生物种类的组成和数量关系的格局•空间结构—指生物群落在空间上的垂直和水平格局的变化，包括水平结构和垂直结构。•时间结构—是指生态区域内各生物种群生活周期在时间分配上形成的格局。•营养结构—是指生态系统中生物间构成的食物链与食物网结构。食物网是生态系统物质循环、能量循环和信息传递的主要途径。第二节农业生态系统的水平结构一、不同自然环境条件对农业生态系统水平结构的影响地域分异规律纬度地带性：是指由于太阳辐射能按纬度分布不同引起的气候、植被、土壤、农业生物与耕作制度等在纬向上的分异规律。经度地带性：由于海陆位置不同而导致地理环境和生物群落等在经向上的分异规律。垂直地带性：由于地形、地质结构导致地理环境和生物群落在垂直高度上的分异规律。农业生态系统的自然分布梯度气候土壤梯度：由于气候、土壤的差异导致农业生态系统的梯度分布。流域地形梯度：由于流域地形条件和地貌部位差异而导致的农业生态系统的梯度分布。气候梯度流域地形梯度二、农业区位对农业水平结构的影响•1、自然区位——由于地理位置、自然环境所决定的位置优势。•2、经济区位——由于交通、市场、技术、资金、信息等所决定的空间位置优势。区位自然区位人缘区位资源区位交通区位市场区位技术区位信息区位文化区位杜能的农业经济区位理论•背景：在商品经济发展初期，农业生产的产品必须能够到达市场才能获取效益，然而不够发达的运输、加工、贮藏、保鲜等成为商品的制约条件。•杜能的孤立国假设：•（1）在农业自然条件一致的平原上，农产品能够实现销售的唯一市场是中心城市。•（2）农产品的唯一运输工具是马车。•（3）农产品的运费与重量及运输距离成正比。•（4）农作物的经营以获取最大利润为目的。杜能的农业区位理论•生产集约度理论——越靠近中心城镇，生产集约程度越高。如果用单位土地投入的劳动力来衡量生产的集约程度，则越靠近中心城镇，单位土地投入的劳动力越多。•生产结构理论——易腐烂变质、不耐贮藏和单位重量价格低的农产品在靠近城市的区域生产，反之亦然。•生态经济区位理论——在经济高度发达阶段，交通、运输、保鲜、贮存、加工能力加强，销售网络健全，商品信息流通，相对自然环境引起的产量差异来说，运费的相对重要性下降，这样，逐步在最有利的自然条件下，按市场需求形成规模的专业化生产区域。三、社会经济条件对农业生态系统水平结构的影响•人口密度梯度•城乡经济梯度四川省米易县农业综合开发示意图第三节农业生态系统的垂直结构一、由于地理位置和地形变化引起的垂直结构变化广东省潮州市官塘区秋溪乡农业生产分布农田立体模式农作物或农林间作不同株高不同根深不同营养特性玉米与大豆小麦与棉花枣粮间作胶茶间作桐粮间作林药间作利用植物和动物的原始协作作用，减少植物病虫害，解决动物饲料问题，提高土壤肥力。农作物或（林果）+动物稻田养鱼稻田养鸭稻田养鱼养鸭稻萍鱼果园种草养养家畜林药间作实例南方丘陵山区华北平原区东北林区杉木、桐树泡桐树杉树、松树、椴树+++黄连、魔芋、砂仁三七、胡椒、益智肉桂、咖啡、可可芍药、桔梗、天麻贝母、板蓝根天南星、金银花人参、桔梗、贝母等三、水体立体模式鱼的分层放养水面浮萍、莲藕、菱角、水草鸭、鹅猪、鸡饲料鲢鱼、鳙鱼草鱼、鳊鱼、鲂鱼鲤鱼、鲫鱼粪便水生生态系统鱼牧结合基塘系统第四节农业生态系统的营养结构一、食物链定义•食物链（foodchain）•食物网(foodweb)•营养级(trophiclevel)•“十分之一定律”二、食物链的类型•捕食食物链（grazingfoodchain）•青草→兔子→狐狸→老虎•腐食食物链（detritusfoodchain）•植物残体→蚯蚓→鸡；植物残体→真菌•寄生食物链（parasitefoodchain）•大豆→菟丝子；牛→蚊子；马→蛔虫三、食物链结构类型•食物链加环的作用•1、提高农业生态系统的稳定性•2、提高农副产品的利用率•3、提高能量的利用率和转化率农作物20%~30%被人类直接食用70%~80%为副产品苜蓿绿肥只利用物质，而浪费能源肉牛饲料——能量利用率8%猪饲料——能量利用率20%奶牛饲料——能量利用率65%生产环增益环减耗环复合环加工环在食物链中加入新的环节，将非经济产品转化为经济产品。又可分为一般生产环和高效生产环。这种食物链环节，本身转化产品并不能直接为人类需求，而是加大了生产环的效益。通过引入一个新的环节，或增加一个已有的环节，从而减少生产耗损，增加系统生产力。具有两个以上功能的食物链环节。复合环的加入把几个食物链串联在一起，增加系统产出。将农副产品加工成半成品或成品，或在此基础上进行多次利用，或农-工-贸一体化。食物链加环食物链加环类型农作物生产人类食用沼渣沼气粪便蚯蚓、蝇蛆食用菌生产猪、马、牛、羊、鸡、鸭、鹅引入蜜蜂引入害虫天敌秸秆、秕糠、饼粕、菜叶、粮食等肉、蛋、奶制品市场、销售、贸易加工篮、筐、箩等食物链加环实例食物链加环遵循的原则•食物链加环并非越长越好。关键是要尽早从链条中获取更多的产品。根据十分之一法则，链条越长，营养级层次越多，沿食物链耗损的能量也就越多，而且太长、太复杂的食物链在实际应用中也有技术与经济方面的问题。•食物链加环要讲究综合效益。不同食物链类型在社会效益、经济效益、生态效益方面的表现不同。例如，净化环境的食物链，可能具有较高的生态环境效益，但经济效益却不一定高。因此，加环应当结合具体情况进行。食物链解列•食物链解列——为减少有毒物质通过食物链进入畜禽和人体，危害动物和人类的健康，可采用食物链“解列”的方法，即在有毒物质在食物链上富集达到一定程度时，使其与达到人类的食物链中断联系。用柴林、薪炭林、花卉、微生物污染土壤污水处理凤眼莲、浮萍、水花生、芦苇、宽叶香蒲、水葱、微生物食物链结构举例厕所温室（种菜、保温）猪禽舍沼气池猪粪原料保暖保温、肥料肥料畜产品蔬菜“四位一体”的庭院能源生态模式肥料秸秆还田多级利用示意图第五节农业生态系统的时间结构•农业生态系统的时间结构指在生态系统内安排各种生物群落，使它们的生长发育及生物量积累时间错落有序，充分利用当地自然资源的一种时序结构。•时间结构涉及的因素有环境条件的季节性和生物的生长发育规律。一般来说，环境因素在一个地区是相对稳定的，选择搭配适当的物种，实现周年生产。•搭配的方法有长短生育期搭配，早、中、晚品种搭配，喜光作物与耐阴作物时序交错，籽粒作物和叶类、块根类作物交错，绿色生物与非绿色生物交错，设置控制措施延长生长季节，化学催熟，假植移栽等。如稻萍鱼中几种鱼混养，分期投放，分批捕捞，实现周年养鱼，也是得益于巧妙的时间结构。