生态系统的人工调控

生态系统的人工调控12级地理科学生态系统是指在一个特定环境内，其间的所有生物和环境的统称。此特定环境里的非生物因子(如空气、水、土壤等)与其间的生物之间具有交互作用，不断地进行物质和能量的交换，并借由物质流和能量流的连接，而形成一个整体(系统)，即称此为生态系统或生态系。最大的生态系统是生物圈；最为复杂的生态系统是热带雨林生态系统，人类主要生活在以城市和农田为主的人工生态系统中。生态系统是开放系统，为了维系自身的稳定，生态系统需要不断输入能量，否则就有崩溃的危险。人工生态系统有一些十分鲜明的特点：动植物种类稀少，人的作用十分明显，对自然生态系统存在依赖和干扰。人工生态系统也可以看成是自然生态系统与人类社会的经济系统复合而成的复杂生态系统。人类利用生态工程的方法对生态系统进行人工调控，对提高系统的生产力，满足人类日益增长的需要，起着巨大的作用。但人工调控必须按照生态学原理进行，才能既可以满足目前需要，又可促进生态系统良性发展。人工调控的方法主要有：（1）生物调控。（2）环境调控。（3）系统结构调控。（4）输入输出调控。（5）设计与优化调控。人工调控是指农业生态系统在自然调控的基础上，受人工的调节与控制，人工调节遵循农业生态系统的自然属性，利用一定的农业技术和生产资料加强系统输入，改变农业生态环境，改变农业生态系统的组成成分和结构，以达到提高农业生产、加强系统输出的目的。生态农业模式是一种在农业生产实践中形成的兼顾农业的经济效益、社会效益和生态效益，结构和功能优化了的农业生态系统。为进一步促进生态农业的发展，2002年，农业部向全国征集到了370种生态农业模式或技术体系，通过专家反复研讨，遴选出经过一定实践运行检验，具有代表性的十大类型生态模式，并正式将这十大类型生态模式作为今后一个时期农业部的重点任务加以推广。这十大典型模式和配套技术是：北方“四位一体”生态模式及配套技术；南方“猪--沼--果”生态模式及配套技术；平原农林牧复合生态模式及配套技术；草地生态恢复与持续利用生态模式及配套技术；生态种植模式及配套技术；生态畜牧业生产模式及配套技术；生态渔业模式及配套技术；丘陵山区小流域综合治理模式及配套技术；设施生态农业模式及配套技术；观光生态农业模式及配套技术。一、我国南方“桑基鱼塘”农业生态系统“桑基鱼塘”在很多南方的农村很符合经济长足发展和保证不污染环境。他的特点是：农民利用生物互生互养的原理，建立起田塘生态系统。他们挖塘养鱼，在塘基面上种桑，利用桑叶养蚕，再用蚕沙喂鱼，含有鱼屎的塘泥作肥料归还塘基，形成一个闭合的生态链环，称为桑基鱼塘型。示意图在这个食物链中，桑树是生产者，蚕是一级消费者，鱼是二级消费者，鱼塘中的微生物则是分解者，物质在其中周而复始地循环，生生不息，废物得到全面的利用。这种生产模式，就其特点来说，是符合生态农业精神的。这个模型切实根据生态学原理组织农业生产，充分利用当地自然资源，利用动物、植物、微生物之间相互依存关系，实行无废物生产，提供尽可能多的清洁产品，既有效地利用机械设备、化肥、农药，又尽量减少其污染影响，也充分吸收传统农业的经验，力争实现绿色植被最大、生物产量最高、光合作用最合理、经济效益最好、生态平衡最佳等目标。二、北方“四位一体”生态模式“四位一体”生态模式是在自然调控与人工调控相结合条件下，利用可再生能源(沼气、太阳能)、保护地栽培(大棚蔬菜)、日光温室养猪及厕所等4个因子，通过合理配置形成以太阳能、沼气为能源，以沼渣、沼液为肥源，实现种植业(蔬菜)、养殖业(猪、鸡)相结合的能流、物流良性循环系统，这是一种资源高效利用，综合效益明显的生态农业模式。运用本模式冬季北方地区室内外温差可达30℃以上，温室内的喜温果蔬正常生长、畜禽饲养、沼气发酵安全可靠。这种生态模式是依据生态学、生物学、经济学、系统工程学原理，以土地资源为基础，以太阳能为动力，以沼气为纽带，进行综合开发利用的种养生态模式。通过生物转换技术，在同地块土地上将节能日光温室、沼气池、畜禽舍、蔬菜生产等有机地结合在一起，形成一个产气、积肥同步，种养并举，能源、物流良性循环的能源生态系统工程。这种模式能充分利用秸秆资源，化害为利，变废为宝，是解决环境污染的最佳方式，并兼有提供能源与肥料，改善生态环境等综合效益，具有广阔的发展前景，为促进高产高效的优质农业和无公害绿色食品生产开创了一条有效的途径。“四位一体”模式在辽宁等北方地区已经推广到２１万户。三、草地生态恢复与持续利用模式草地生态恢复与持续利用模式是遵循植被分布的自然规律，按照草地生态系统物质循环和能量流动的基本原理，运用现代草地管理、保护和利用技术，在牧区实施减牧还草，在农牧交错带实施退耕还草，在南方草山草坡区实施种草养畜，在潜在沙漠化地区实施以草为主的综合治理，以恢复草地植被，提高草地生产力，遏制沙漠东进，改善生存、生活、生态和生产环境，增加农牧民收入，使草地畜牧业得到可持续发展。包括：牧区减牧还草模式、农牧交错带退耕还草模式、南方山区种草养畜模式、沙漠化土地综合防治模式、牧草产业化开发模式。四、农林牧复合生态模式农林牧复合生态模式是指借助接口技术或资源利用在时空上的互补性所形成的两个或两个以上产业或组分的复合生产模式(所谓接口技术是指联结不同产业或不同组分之间物质循环与能量转换的连接技术，如种植业为养殖业提供饲料饲草，养殖业为种植业提供有机肥，其中利用秸秆转化饲料技术、利用粪便发酵和有机肥生产技术均属接口技术，是平原农牧业持续发展的关键技术)。平原农区是我国粮、棉、油等大宗农产品和畜产品乃至蔬菜、林果产品的主要产区，进一步挖掘农林、农牧、林牧不同产业之间的相互促进、协调发展的能力，对于我国的食物安全和农业自身的生态环境保护具有重要意义。包括：“粮饲－猪－沼－肥”生态模式及配套技术、“林果－粮经”立体生态模式及配套技术、“林果－畜禽”复合生态模式及配套技术。五、设施生态农业及配套技术设施生态农业及配套技术是在设施工程的基础上通过以有机肥料全部或部分替代化学肥料（无机营养液）、以生物防治和物理防治措施为主要手段进行病虫害防治、以动、植物的共生互补良性循环等技术构成的新型高效生态农业模式。设施清洁栽培模式主要内容：（1）设施生态型土壤栽培。通过采用有机肥料（固态肥、腐熟肥、沼液等）全部或部分替代化学肥料，同时采用膜下滴灌技术，使作物整个生长过程中化学肥料和水资源能得到有效控制，实现土壤生态的可恢复性生产；（2）有机生态型无土栽培。通过采用有机固态肥（有机营养液）全部或部分替代化学肥料，采用作物秸秆、玉心芯、花生壳、废菇渣以及炉渣、粗砂等作为无土栽培基质取代草炭、蛭石、珍珠岩和岩棉等，同时采用滴灌技术，实现农产品的无害化生产和资源的可持续利用；（3）生态环保型设施病虫害综合防治模式。通过以天敌昆虫为基础的生物防治手段以及一批新型低毒、无毒农药的开发应用，减少农药的残留；通过环境调节、防虫网、银灰膜避虫和黄板诱虫等离子体技术等物理手段的应用，减少农药用量，使蔬菜品种品质明显提高。六、丘陵山区小流域综合治理模式及配套技术这种生态农业模式的基本做法是：依据山体高度不同因地制宜布置等高环形种植带，农民形象地总结为“山上松槐戴帽，山坡果林缠腰，山下瓜果梨桃”。这种模式合理地把退耕还林还草、水土流失治理与坡地利用结合起来，恢复和建设了山区生态环境，发展了当地农村经济。等高环形种植带作物种类的选择因纬度和海拔高度而异，关键是作物必须适应当地条件，并且具有较好的水土保持能力。例如，在半干旱区，选择耐旱力强的沙棘、柠条、仁用杏等经济作物建立水土保持作物条带等。另外，要注意在环形条带间穿播布置不同收获期的作物类型，以便使坡地终年保存可阻拦水土流失的覆盖作物等高条带。建设坚固的地埂和地埂植物篱，也是强化水土保持的常用措施。云南哈尼族梯田历数千年不衰也证实了生态型梯地利用的可持续性。七、观光生态农业模式及配套技术该模式是指以生态农业为基础，强化农业的观光、休闲、教育和自然等多功能特征，形成具有第三产业特征的一种农业生产经营形式。主要包括高科技生态农业园、精品型生态农业公园、生态观光村和生态农庄等4种模式。高科技生态农业观光园：主要以设施农业(连栋温室)、组配车间、工厂化育苗、无土栽培、转基因品种繁育、航天育种、克隆动物育种等农业高新技术产业或技术示范为基础，并通过生态模式加以合理联结，再配以独具观光价值的珍稀农作物、养殖动物、花卉、果品以及农业科普教育(如农业专家系统、多媒体演示)和产品销售等多种形式，形成以高科技为主要特点的生态农业观光园。技术组成：设施环境控制技术、保护地生产技术、营养液配制与施用技术、转基因技术、组培技术、克隆技术、信息技术。有机肥施用技术、保护地病虫害综合防治技术、节水技术等。典型案例：北京的锦绣大地农业科技园、中以示范农场、朝来农艺园和上海孙桥现代农业科技园。系统结构调控的意义：在充分利用和保护资源的基础上，获得最高系统生产力，发挥最大的综合效益。