002第二章-草地生态农业系统概述

许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院第二章草地农业生态系统概述许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院第二节草地农业生态系统的基本特征第一节草地农业生态系统的基本概念第四节草地农业生态系统的基本结构第三节草地农业生态系统的基本功能许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院第一节草地农业生态系统的基本概念许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院生态系统：由生物和非非生物两大部分构成,是有一定结构和功能的、有生命体的、有序存在的系统。可能由若干子系统组成。系统中各个有机体以一定的关互相联系，形成有机整体。系统内部生物各组分存在能量、元素和信息交流。同时，也通过对外界的能量、元素和信息交流，实现其开放特性。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院一、生态系统可逐级划分二、生态系统的构成三、生态系统的演替四、种群——草地生态系统的基本功能单位五、生态系统对能的固定六、生态系统的阶段性许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院生态系统可分为互相联系、大小不等的生态系统大小不等的生态系统，以不同的级别组成。一个细胞生物圈稳定结构明确的界面开放的，可使能量与输入与输出一、生态系统的划分许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院草地农业生态系统土地生态系统社会生产系统动物生态系统草地生态系统耦合耦合植物生态系统草畜生态系统耦合草地农业生态系统许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院子系统内部有完整的能、物、信息流程构成的序；各个子系统之间也存在一定的序。生态系统内部包含的各个生态系统，都称为子系统。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院2009学年草学概论学生学院分布图0246810园艺文理现教动科公管资环学院人数许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院2010学年草学概论学生学院分布图51719643264102468101214161820园艺文理工程经贸林学农学生科现教动科公管资环学院人数许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院0510152025人数二三年级2009学年草学概论学生年级分布图许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院051015202530人数二三四年级2010学年草学概论学生年级分布图许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院二、生态系统的构成以植物为食物制造动物有机体，称为次级生产者或一级消化者。植物为最初的有机物制造者，其产品称为初级产品。肉食动物以草食动物为食物，称为三级生产者或二级消费者。生态系统由生存环境、生产者、消费者和分解者四个组成部分构成许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院形成生态系统中的食物链（foodchain）食物链从一个环到另一个环的关系称为营养级（trophiclevel）。自然状态下，前一级生产者被后一级消费者作为营养源摄取后，大约1/10的营养物质转化为消化者的生物体，90%为消费者维持生命所消耗，这一规律称为十公之一法则。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院三、生态系统的演替生态系统作为有生命的有机体，有其发生、成长、成熟、衰老和死亡的过程生态系统演替的动物来自生态系统内部。外部环境是演替的条件，外因只有通过内因才能导致演替。生态系统的结构和与之相应的功能也在不断变化之中，这就构成生态系统的演替。生态系统处于不断演替，并逐渐趋于成熟许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院人工草地是人类生产活动强烈干预而形成的一种特殊人工群落。从生态系统的角度来看，人工草地是幼年系统，尤其是在放牧或割草干预下，经常处于成熟前阶段，很不稳定，但生产能力可以比天然草地高出许多倍。如果取消人类生产活动的干预，则人工草地将逐步演替为原生植被，适应能力虽然增强，稳定性强，但生产能力也将随之下降。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院四、种群——草地生态系统基本的功能单位种群是在一定时间内占有一定空间的同种个体组成的生物集团，植物的种群是生态系统的基本组分之一。自然形成的种群比人工种群的种群稳定，但单一种难以长期稳定。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院人工建立的种群，往往不够稳定，通过个体数量变化、新种入侵以及原有种的减少与退出而不断演变。种群经历形成、壮大、保持、衰老和消亡的过程。有时种群扩展分离，形成新的克隆种群。克隆种群具有与原来种群相同的特性。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院观测种群的变化，是观测生态系统动态的重要方法。在草地农业生态系统中，最常遇到的是种间竞争与种间协同。要判断是竞争还是协同，以生态位（ecologicalniche，或简称niche）为参照系。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院五、生态系统对能固定太阳辐射的生物有效波长的能是有限的，生态系统的组分结构，在一定时空阶段内表现的机制是相对稳定的，周围环境条件也是相对稳定的，种群对能量的固定是有限的，一般不超过可利用光的2%。但是生态系统利用多变的结构和功能，为能的固定提供了巨大的潜力。生态系统对能的固定是有限的，但潜力是巨大的许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院间作套种，合理轮作，充分利用时空生态格局，以利用季节剩余水热资源，可以增加生物量一倍以上；优质牧草可以比野生牧草的生物量高出5~10倍；自然或人工造成的环境差异，如适当施肥、灌溉，可以大幅度提高生物量。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院生态系统有其发生与发展的阶段性每一个生态系统由于受到自然环境、人类活动、其他系统干扰和其内部组分的作用，处于动态变化之中，这种变化的长期过程构成了生态系统的发展史。生态系统有其发生、发展、成熟、衰老、以至消亡的历史过程。六、生态系统的阶段性许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院植被破坏后，首先生长一年生植物，然后依次生长根茎植物、根茎疏丛型植物和密丛型植物。与此同时，生草土也发生相应的变化，进而影响草栖和土栖脊椎动物的发展。我们可以识别的任何生态系统的质、性状、特征，都是在一定时空条件下的特殊表现。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院第二节草地农业生态系统的基本特征草地农业生态系统是在一定的非生物环境中形成的、有一定结构的，以草本植物为主或有一定树木和灌丛存在，有家畜或野生动物生存，含有前植物生产、植物生产、动物生产、后生物生产四个层次的农业系统。草地农业生态系统是以收获饲用植物和动物产品为主的生产方式，但同时兼有景观效益和产品加工流通等社会功能。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院一、环境二、界面三、空间四、时间阶段五、组分与组合单元六、能量、元素和信息流程七、外延趋势八、生产格局九、生产潜势许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院一、环境草地农业生态系统的环境可以分为两大类，一是包括大气和土地等构成的非生物环境，二是包括生产水平和管理水平等的社会环境。在非生物环境中，水分与热量的复合模式是最基本的因素。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院天然草原生态系统湿润度（表示气候湿润程度的指标，用地面水分收入量与支出量的比值表示。）主要处于0.85~1.45，即微干与微润这两个级别之间。不顾自然环境，主观对农业生产做出决策，是一切欠发达地区和国家的通病，往往造成巨大的损失。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院各个子系统可以互相影响，即一个生态系统其本身也是另一个生态系统的环境因素之一。整个生态系统内不同层次的各个子系统可以互为“环境”。由此，产生系统的演替。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院水热模式往往决定草地农业生态系统能否存在，社会环境则决定其生产水平的高低，两者互为因果。社会越进步，生产越发展，社会环境所起作用越大。科学是第一生产力，也只有当社会发展到目前的水平，即到了较高阶段时才能有这种体现。否则，自然生产力将起决定性作用。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院二、界面草地农业生态系统有一相对稳定的界面系统，并以此界面系统将草地农业生态系统的全体即各个子系统包围。界面是草地农业生态系统本身结构的组成部分，是草地农业生态系统本体活动的边界。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院界面在约束生态系统本体活动的同时，也有选择地输入与输出能量、元素和信息，以实现生态系统的开放功能。界面具有对系统内部和外部所给予的压力做出反应的能力，因此可以认为它是生态系统功能的密集区和压力的敏感区（任继周，2000）。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院生态系统由若干子系统构成，每一个子系统都有自己的界面，因而界面也组成从低级到高级的界面系统。草地农业生态系统的界面系统由三个基本界面构成：草畜——社会界面，形成草地农业系统草地——动物界面，形成草畜子系统草丛——地境界面，形成草地子系统即草地农业生态系统许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院草地农业生态系统的界面结构草丛Ⅰa草地Ⅱa草畜系统Ⅲb地境Ⅰa动物Ⅱb社会生产Ⅲb草业系统Ⅳ界面B过程界面A过程界面C过程许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院三、空间作为有一定界面包围的实体的草地农业生态系统，必须占有一定的空间。同一空间之内，不能同时容纳两个以上性质相同的生态系统，但性质不同的生态系统，可以同时存在于同一空间。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院如草地农业系统，若在一地实施，就不能在同一级别上实施林果生态系统，因为它们都属于农业生态系统。如果非要实施林果生态系统，只能作为草地农业生态系统的子系统包含其中，而不能独立于草地农业生态系统之外。但是在同一地点，可以建立科教系统、金融系统、邮电系统等性质不同的系统。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院草地农业生态系统应该在大农业系统中作为一个组分，与林业和农业等共同参与大农业系统的构建。在中同漫长的历史中，没有草地农业生态系统这一单元，相应在大农业系统的构建中，也没有草地农业生态系统的立足之地，因而造成了我国农业生态系统的重大缺失。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院草地农业生态系统的空间含义，既包含自然地理空间，也包含社会文化空间，只有这二维空间的含义得到满足，草地农业生态系统才能生存。草地农业生态系统发育的好坏，取决于两者的组合模式与满足程度。对自然生态条件需要作出科学判断；社会条件则要在现有基础上予以适当调整组建，使之适应全球一体化的总趋势。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院四、时间阶段草地农业生态系统的阶段性，可以分为大尺度阶段和小尺度阶段两种特征。大尺度阶段性：经历原始综合农业阶段、自发农业初始阶段、自发农业后期阶段、现代农业阶段。伏羲氏时期、神农氏时期以及以后的各个社会发展阶段，不能脱离当时的历史条件而单独存在。许庆方[e-mail]博士教授动物科技学院特征手工农业阶段机械农业阶段知识经济农业阶段理念自给自足，利用自然资源，资源投入型开发强力开发，追求最高利润，短期行为，与环境和生态系统严重相勃生态系统观点明确，生产、生活与生态趋于协调发展，追求持续发展科技系统人、畜以及简单风力、水力，技术简单石化动力为基础，使用强大动力机械，商品生产为目标，追求短期效益，组成大生产系统以智力构建信息网络，集成传统科技，高效低耗方法论利用自然，依靠自然，小规划，低效益，地方化，自给自足封闭型，少规范化概念，科技含量低，对生态系统的“序”茫然无知继承当时的科技成就，多创新，强化管理，林批量、高效益，外延生产，倡导“征服自然”，视自然为奴仆，发