农业生态系统的概念

第二章农业生态系统的概念本章在介绍有关系统和生态系统概念的基础上，重点讲述农业生态系统的定义，组成特征及其功能特性，并就农业生态系统的划分作说明。具体讲：系统概述生态系统概述农业生态系统概述一：系统概述主要介绍：1）系统的定义2）系统的特性3）系统的思想方法1）系统的定义系统即是指：在一定的时空范围（边界）内，由两个或两个以上相互联系和相互作用的组分构成的，具有某种特定的结构与功能，朝着特定目标运动发展的有机整体。它表明：系统的形式1：有一定的边界2：有多个组分3：组分间关联4：有特定功能5：有运动目标系统的要素主要包括2）系统的特性（1）结构的有序性（2）结构的整体性（3）功能的整合性（4）功能的离散性系统的特性，是指系统相对于非系统而言所具有的若干属性。主要包括：（1）结构的有序性系统结构的有序性--主要表现在系统外部有一定的边界，内部有鲜明的分层现象。其中，边界是指系统所涉及的时间和空间界限（可自然形成或人为划定）；分层现象是指系统按一定的层次，可向宏观逐层综合，向微观逐层分解的现象。（2）结构的整体性系统结构的整体性--即是系统对各组成要素的总体要求。它主要要求各组分间存在量比关系，各组分间存在相互作用，其中：量比关系---指组分间在数量上的比例。它控制着系统的结构。相互作用---指组分间相互关联的方式。它控制系统功能。系统功能的整合性即是指系统整体功能大于各组分功能之总和的特性。它靠系统有序为基础。系统功能的整合性又称整合效应（3）功能的整合性系统功能的离散性---指系统整体功能小于各组分功能之总和的特性，又称离散效应。它因系统失去有序所至。（4）功能的离散性3）系统的思想方法系统思想---即是指全面地而不是局部地看问题；连惯地而不是孤立看问题；灵活地而不是呆板地看问题。---辩证思维系统方法---即是指研究系统的方法。一般分为：1：黑箱方法---由表及里2：白箱方法---深入浅出3：灰箱方法---黑白兼顾。二：生态系统概述主要介绍：1、生态系统定义2、生态系统结构3、生态系统功能4、生态系统特点5、生态系统主要类型生态系统的准确定义，经历了坦斯利（1935）、林德曼（40年代）、奥德姆（70年代）。现在，简而言之：在一定的时空范围内，生物群落与其生态环境相互作用的有机整体，称生态系统。1、生态系统定义2、生态系统结构生态系统的结构是指生态系统的组成和组分在时空中的分布(生态系统的形态结构）以及组分间相互联系的有序状态（生态系统的营养结构）。（1）生态系统的组成生态系统由生物组分和环境组分构成，其中生物组分可分为生产者，消费者和分解者三大功能群；环境组分则分为能量环境，有机物环境和无机物环境三大部分。生产者生产者--指自养生物，主要包括绿色植物和光合细菌。由于它们利用光能将简单的无机物转化成有机物，同时将光能转化为生物潜能的过程称初级生产，故生产者又称初级生产者。生产者是生态系统中其它生物赖以生存的基础。消费者---指除微生物外的异养生物，主要包括各种动物。消费者按食性不同可分为：草食性消费者--如牛马羊肉食性消费者--如鹰虎蛇杂食性消费者--如猪鸡鸭腐食性消费者--如蚯蚓等寄生性消费者--如线虫等消费者消费者在推动生态系统物质循环和能量转化过程中是极为重要的环节由于消费者和分解者的生产过程都依赖初级生产，所以它们的生产过程又称次级生产；同理它们又次级生产者。分解者---指异养微生物，主要包括细菌，真菌等。由于它们的功能是把有机物还原成无机物，因此，又称还原者。分解者太阳辐射能----提供生态系统的能源和温热条件。万物生长靠太阳的说法足见太阳能对生态系统的意义太阳辐射能无机物环境--包括空气，土壤和水体及其所含无机物。主要提供生物栖息，物质贮藏及无机物质。无机物环境有机物环境--包括动植物残体，植物分泌物，动物排泄物及土壤中的有机物质。它们是联结生物与非生物之间的重要环节。有机物环境生态系统的形态结构是指生态系统中生物组分在时空上的配置与变化。生态系统的形态结构生态系统的营养结构是指生态系统中各组分间建立起来的营养（包括物质和能量）供求关系。根据建立方式不同，可分为食物链结构和食物网结构。生态系统的营养结构食物链结构---以食物链方式建立起来的营养结构。食物链是指生态系统中生物成员间通过吃与被吃方式而彼此联系起来的食物营养供求序列。如捕食食物链，腐食食物链，混合食物链和寄生食物链。食物链结构食物网结构--以食物网方式建立起来的营养结构。食物网是指生态系统是由多条食物链相互联结而成的食物供求网络关系。食物网结构3、生态系统功能一般而言，生态系统的基本功能主要表现为三个方面，即：1）能量流动2）物质循环3）信息传递1）能量流动能量流动是生态系统存在和发展的动力。（1）能源---生态系统的能量来源主要是太阳能（90%以上），其次为自然能，如风能，潮汐能和水势能。（2）能流路径---能量在生态系统中的流动途径（下图）（3）能流规律生态系统能量流动规律主要有三：其一是热力学第一定律：即进入生态系统的太阳能和其它自然能，不会自行消失，而是以严格的当量比例，由一种形式转换为另一种形式。其二是热力学第二定律：即进入生态系统的能量只能部分地被生物有效利用，或者说某一营养级只转化上一营养级的部分能量。其三是十分之一定律：即生态系统营养级之间能量的转换，大致十分之一转移到下一营养级，以组成生物量；十分之九被消耗掉，主要是消费者采食时的选择浪费，以及用于呼吸和排泄（林德曼）。生态金字塔能量流动规律（1）物质循环的概念物质循环，即是指物质的重复利用。根据重复方式不同，物质循环可分为地质大循环和生物小循环：地质大循环是指物质或元素经生物体吸收作用，从环境进入生物体内；然后生物以死体残体或分泌（排泄）物形式将物质或元素返回环境，进而加入五大自然圈的循环过程。（2）物质循环类型大气圈水圈岩石圈土壤圈生物圈物质或元素进入生物体返回环境大气圈水圈岩石圈土壤圈生物圈物质循环是生态系统存在和发展的物质基础。2）物质循环生物小循环是指环境中的物质或元素经初级生产者吸收作用，继而被各级消费者转化和分解者还原，并返回到环境中；其中大部分很快又被初级生产者再次吸收利用，如此不断进行的过程。生物小循环的特点是：历时短，范围小，而且呈开放式循环地质大循环的特点是：历时长，范围大，而且呈封闭式循环生物小循环物质循环，按其循环物质属性不同，可分为气相循环和沉积循环两大类，其中：气相循环，如二氧化碳，氮气和水循环，具有全球性循环的特点，属于相当完善的循环。沉积循环，如磷，硫，钙，钾，钠，铁等循环，表现出非全球性循环，属于不完善循环。氮气循环水循环磷循环（2）生物循环类型信息传递是生态系统进行自我调控的依据1）信息传递的概念信息传递是指生态系统中各种信息借助由信源，信道和信宿构成的信息网进行传播的过程。2）生态系统信息类型3）信息传递营养信息---通过营养交换形式把信息从A传送给B（如鹰鼠鹌鹑）。化学信息--通过分泌特殊的化学物质把信息从A传送给B（蚂蚁狗）。物理信息--通过声，光，色变化把信息从A传递给B（兽吼，蜜蜂）。行为信息--通过各种行为格式变化向同伴发送信息。（2）生态系统信息类型4、生态系统特点生态系统是一般系统的特殊类型，它与一般系统比较具有以下特点：1：以生物为核心组分2：具有明显的时空性3：具有动态平衡特征4：具有代谢机能特征5：具有自我调节特征5、生态系统主要类型根据人类活动对生态系统干预程度，生态系统一般被分为：自然生态系统半自然生态系统人工生态系统三：农业生态系统概述3、农业生态系统的类型1、农业生态系统的定义2、农业生态系统的特点1、农业生态系统的定义农业生态系统即是指人们在一定的时空范围内，利用农业生物与非生物环境之间，以及生物种群间相互作用建立起来的，并在人为和自然共同支配下进行农副产品生产的综合体。2、农业生态系统的特点农业生态系统作为一生态系统的特殊类型，与一般生态系统比较具有以下特点：1：系统受人类的调控2：系统自身稳定性差3：系统净生产力较高4：系统的开放性更强5：系统受双规律支配3、农业生态系统的主要类型1）农业生态系统边界划分2）农业生态系统主要类型（1）农田生态系统（2）森林生态系统（3）草原生态系统（4）内陆淡水生态系统1）农业生态系统边界的划分1）以行政区域划分边界2）以农业生产内容或产业划分边界3）将上述两者结合起来划分边界边界划分是农业生态系统分类的基础。目前农业生态系统边界划分的方法主要有以上三种。农田生态系统---指由作物与其有关的光，温，水，气，肥，土及作物伴生生物等环境组成的，并完成作物产品生产的农业生态系统。（1）农田生态系统森林生态系统--指由木本植物为主体的生物与其生育有关的光，温，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。（2）森林生态系统草原生态系统---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与其生育所环境条件构成的，并完成肉，奶，皮，毛，蛋等动物性农产品生产的农业生态系统。（3）草原生态系统内陆淡水生态系统---指人们为发展农业生产，特别是发展渔业经济而加以利用和改造的湿地，溪流，江河，池塘等水域系统的总称。（4）内陆淡水生态系统