《农业生态学》第一章绪论

1、农业生态学主要研究的问题(4W)生物的分布格局与规律生物的分布格局与规律: :在哪里在哪里( (WhereWhere) )生物的时空量度生物的时空量度: :有多少有多少(When and how many)(When and how many)决定生物分布与量度的内外因决定生物分布与量度的内外因: :为什么为什么(Why)(Why)稳定与改善环境途径稳定与改善环境途径:(What can be done):(What can be done)本课程考核办法本课程考核办法： 1.学科 基础课。平时成绩30：课程论文与考勤；期末闭卷成绩70。 2. 缺课，旷课达课时数的1/3取消考试资格。 3.

2、无故缺席达三次，平时成绩为0分。 4.鼓励上课踊跃发言，适当加分。第一章第一章 绪论绪论 1.生态学和农业生态学的基本概念； 2.农业生态学的产生与发展趋势； 3.农业生态系统的基本概念与特点； 4.农业生态学的任务及其研究方法。第一节第一节 生态学的产生与发展生态学的产生与发展 一、生态学的定义；一、生态学的定义； 二、生态学发展的历史阶段；二、生态学发展的历史阶段； 三、生态学产生背景；三、生态学产生背景； 四、生态学的分支；四、生态学的分支； 五、农业生态学的产生及发展。五、农业生态学的产生及发展。生态学概念深入人心一、生态学的定义一、生态学的定义(Ecology) 德国科学家德国科学家

3、 E.Haeckel（海克尔）（海克尔） 1866 首次定首次定义生态学概念。义生态学概念。 Oikos(住所或栖息地）；住所或栖息地）；logos（学科）（学科） 生态学：研究生物和环境之间相互关系及其作用机理的学科。 生物生物 环境；生态学环境；生态学环境科学环境科学二、生态学发展的历史阶段二、生态学发展的历史阶段 1. 生态学诞生以前时期，主要是生态学知生态学知识的积累阶段识的积累阶段（公元前 2000 年 公元 14-18 世纪）。（1）公元前 700 年，李聃的道德经表达了 “ 金木水火土 ”五行相生相克的思想；（2）公元 100-200 年秦汉 “ 二十四节气 ” ；（3）明朝马

4、- 龙农说，用阴阳来描述生态平衡。（4）古希腊哲学家 Aristotle 其弟子提出植物群落的含义及与自然环境的关系 （5）1749年：布丰生命律； 1803年：马尔萨斯人口论2. 个体生态学与群落生态学阶段（个体生态学与群落生态学阶段（1866-1935） （1）植物生态学家瓦尔明：以植物生态地理为基础的植物分布学（1885）； （2）辛柏：以生理学为基础的植物地理学（1898） （3）1859年：达尔文发表物种起源，创立生物进化论 （4）1866年 德国的海克尔（ E. Haeckel ）正式将生态学定义为研究 有机体与其环境条件相互关系的科学。 3. 生态系统生态学阶段（生态系统生态学阶

5、段（1935-1962） （1）1935年 英国生态学家坦斯列坦斯列（ A. G. Tansley ）第一次提出生态系统生态系统的概念。 （2）1941年 美国年轻生态学家林德曼林德曼（ R. L. Lindeman ）提出食物链中能量利用的 “ 十分之一定律十分之一定律 ” 。 （3）1952 年年 E. P. Odum 发表了生态学基生态学基础础，第一次以生态系统为中心生态系统为中心建立了完整的生态学。 4. 生态学向调控与工程方向发展阶段生态学向调控与工程方向发展阶段(1962-)4. 生态学向调控与工程方向发展阶段生态学向调控与工程方向发展阶段(1962-)（1）1962年寂静的春天；

6、 1962 年的 IBP 计划（国际生物学计划）（2）1971年的 MAB 计划（人与生物圈计划） 现在的 IGBP 计划（国际地圈生物圈计划） （3）1972年 6 月瑞典斯德哥尔摩 “ 人类环境大会 ” ，发表了人类环境宣言（4）1992年 6 月巴西里约热内卢 “ 联合国环境与发展大会 ” ，制定了保护生物多样性公约、气候变化公约、关于森林问题的原则申明、里约热内卢宣言生态学开始配合经济发展探讨定量调节控制生态系统的理论与方法，生态系统工程进入许多生产领域。二、生态学发展的历史阶段小结二、生态学发展的历史阶段小结4生态学向调控与工程方向发展阶段生态学向调控与工程方向发展阶段三、生态学产生

7、背景三、生态学产生背景 （一）国际生态问题（一）国际生态问题 地球的地面平均温度：如无大气，为-18度；有了大气，为15度。 差33度，大气象被子一样造成温室效应。 全球温度上升趋势，2010年全球平均温度 升幅度1.8-4度，海平面升高18-59cm。 高纬度、冬季、陆地增温明显。1、温室效应、温室效应COCO2 2, CH, CH4 4, , N N2 2O, HO, H2 2O O地表吸收地表吸收地表吸收地表吸收温室温室太阳短波辐射太阳短波辐射地球和大气长波辐射地球和大气长波辐射大气层大气层太阳短波辐射太阳短波辐射地球和大气长波辐射地球和大气长波辐射增温效应增温效应增温效应增温效应气温升

8、高的原因气温升高的原因温室效应温室效应大中的某些气体能使大中的某些气体能使太阳的短波辐射太阳的短波辐射几乎无衰减地通过，几乎无衰减地通过，但却可以但却可以吸收地球的长波辐射吸收地球的长波辐射，使地表的温度升高，使地表的温度升高，就象温室就象温室 中的玻璃一样，称为中的玻璃一样，称为温室效应温室效应。受控的受控的6种人为温室气体：种人为温室气体：CO2（二氧化碳）（二氧化碳）CH4（甲烷）（甲烷）O3（臭氧）（臭氧）N2O（氧化亚氮）（氧化亚氮）氯氟碳（氯氟碳（CFCs）水蒸汽水蒸汽1、温室效应、温室效应温室效应的后果 1.全球气候的异常现象全球气候的异常现象，冬季缩短、夏季延冬季缩短、夏季延长

9、长，蒸发增强，大片地区的土壤湿度将会降低。 （例2006年桑美为15级台风，2009年莫拉克，50年未遇夏季） 2.南北极地冰川将大幅度融化南北极地冰川将大幅度融化,海平面上升.到到2050年全球温度将上升年全球温度将上升2-4摄氏度，摄氏度，导致一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，其中将淹于水中，其中包括纽约、上海、东京和悉尼几个国际大包括纽约、上海、东京和悉尼几个国际大城市城市。 3. 农业农业方面。温室效应对农业影响 (1)植物会长得更大植物会长得更大,较快地把土壤中的养分较快地把土壤中的养分吸光吸光，农家就不得不购买更多的化肥。 (2)粮食的质量可能随着二氧化碳的提高而质量可能随着二氧化

10、碳的提高而下降下降，因为叶子的含碳量可能增加，含氮含碳量可能增加，含氮量可能减少量可能减少。 (3)在温室效应中，害虫和病害较易蔓延害虫和病害较易蔓延，这就需要更多的农药治理。 年月日年月日，京都议定书京都议定书正式生效。正式生效。这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放。为了促进各国完成温室气体减排目标，议定书允许采取以下四种减排方式： 一、两个发达国家之间可以进行排放额度买卖的“排放权交易排放权交易”，即难以完成削减任务的国家，可以花钱从超额完成任务的国家买进超出的额度。 二、以“净排放量净排放量”计算温室气体排放量，即从本国实际排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的数量。 三、可以采用

11、绿色开发机制绿色开发机制，促使发达国家和发展中国家共同减排温室气体。 四、可以采用“集团方式集团方式”，即欧盟内部的许多国家可视为一个整体，采取有的国家削减、有的国家增加的方法，在总体上完成减排任务。2 2、环境破坏问题、环境破坏问题2 2、环境破坏问题、环境破坏问题水土流失水土流失 危害主要主要表现在以下几个方面： (1)破坏土壤肥力。 (2) 加剧沟壑发展。 (3) 淤积水库、阻塞河道、抬高河床。 (4)威胁工矿交通设施安全。 2 2、环境破坏问题、环境破坏问题沙尘暴沙尘暴沙尘暴主要由水土流失造成。沙尘暴主要危害方式： 强风； 沙埋； 土壤风蚀； 大气污染： 治理沙尘暴的根本方面方法:防风

12、造林防风造林.3.3.生物多样性锐减生物多样性锐减 (reduction of biodiversity) （二）国内面临的环境问题（二）国内面临的环境问题 1. 土地环境退化土地环境退化：水土流失 ；沙漠化 ；盐碱化。 2. 植被破坏：植被破坏：森林、草地、城市绿地等 3. 环境污染：环境污染：工业三废、农业污染、城市垃圾，水体污染(赤潮及其危害情况，如赤潮及其危害情况，如2005年哈尔滨松花江事件、年哈尔滨松花江事件、2007年太湖蓝藻等年太湖蓝藻等) 。 生态环境问题的实质是人类的文明与支持这个文明的自然系统之间不协调不协调，以致出现了不能持续发展的关系。地球约存在地球约存在46亿年，亿

13、年，35亿年前出现生物（菌藻类），恐龙亿年前出现生物（菌藻类），恐龙2.3亿年前出现，六千五百万年前消失；人类已存在大约亿年前出现，六千五百万年前消失；人类已存在大约400万年。万年。18世纪蒸汽机的发明，即工业革命以来，人类的发展冲击大自然的结果。 地球的年龄地球的年龄4646亿年，人类在地球上诞生大亿年，人类在地球上诞生大约约400400万年，工业革命才万年，工业革命才200200年；年； 如果将如果将4646亿年浓缩为亿年浓缩为100100年，就是说地球的年，就是说地球的年龄是年龄是100100岁的话，人类在地球上才岁的话，人类在地球上才1 1个月，个月，而工业革命才而工业革命才3 3分

14、钟！仅仅是这分钟！仅仅是这3 3分钟，人分钟，人类就把地球糟蹋成这个样子，可见人的本类就把地球糟蹋成这个样子，可见人的本事多么大？！事多么大？！ 检讨自己的行为，寻找新的战略，那么未检讨自己的行为，寻找新的战略，那么未来人与自然怎样共存。来人与自然怎样共存。 四、生态学的分支四、生态学的分支四、生态学的分支四、生态学的分支四、生态学的分支四、生态学的分支四、生态学的分支四、生态学的分支按按生物组织层次生物组织层次分类分类四、生态学的分支四、生态学的分支五、农业生态学的产生及发展五、农业生态学的产生及发展 1. 土壤学、气象学、栽培学等通常是从某一侧面研究生物与环境之间的关系。 2. 60 年代

15、开始的 “ 污染、资源、能源、粮食、人口污染、资源、能源、粮食、人口 ” 等五大等五大生态危机生态危机的根源是对生态系统缺乏整体认识。人们逐步认识到从生态系统水平认识农业的重要性。 3. 从 70 年代开始，以生态系统为核心生态系统为核心的农业生态学逐步建立起来。 1976 年在荷兰召开国际农业生态会议 1972 年日本小田桂三郎发表农田生态学 1978 年 G.W.Cox 发表农业生态学一书，农业生态学开始建立起来1987 年马世骏出版年马世骏出版农业生态工程农业生态工程 中国的农业发展与农业生态学中国的农业发展与农业生态学 1 .古代很早就有朴素的思想：用地养地、基塘系统养分循环、生物防治

16、等 2. 70 年代末期提出生态农业（ Ecological agriculture) 是对农业生态学的很好实践。 50 个生态农业试点县，到 100 个，已有 7 个获联合国 全球 500 佳称号。 北京留民营村、浙江萧山山一村、辽宁大 洼县西安生态养殖场、江苏姜堰市河横村、江苏宝应县、安徽 颖上小张庄、浙江瑾县上李家村、浙江奉化县腾头村等。 第一节第一节 生态学的产生与发展小结生态学的产生与发展小结 一、生态学的定义；一、生态学的定义； 二、生态学发展的历史阶段；二、生态学发展的历史阶段； 三、生态学产生背景；三、生态学产生背景； 四、生态学的分支；四、生态学的分支； 五、农业生态学的产生

17、及发展。五、农业生态学的产生及发展。第二第二节节 农业生态系统的概念农业生态系统的概念 一、系统一、系统 (system) 系统论的创始人是奥地利的奥地利的贝塔朗菲贝塔朗菲（ L. V. Bertalanffy ）。 1.定义：定义：系统系统是由相互作用和相互依赖的若干个组成部分结合而成的、具有特定功能的整体。2.系统必须具备的三个条件：系统必须具备的三个条件： （1）由二个以上的组分组成； （2）组分之间有密切的联系； （3）以整体方式完成一定的功能。3.系统功能的整合性系统功能的整合性 定义：系统能产生其组分或子系统所没有的功能，即整体大于部分之和。 通常形象地称 “ 1+12 ” 4.系

18、统的结构特点系统的结构特点 （1）系统都有边界边界。 （2）系统具有层次性层次性。系统由若干个子系统组成，系统本身也是更大系统的子系统。 （3）构成系统的组分间有一定的量比关系量比关系。 （4）系统的组分在空间空间上有一定的排列位置关系。 5. 系统研究的基本途径系统研究的基本途径 （1）“ 黑箱黑箱 ” ：只了解系统的转换特性，了解系统的输 出对系统的输入的响应规律，而不揭示引起这种特性 或响应规律的系统内部原因。 （2）“ 白箱白箱 ” ：着重了解系统内部结构和功能对系统的 行为和表现作出解释。 （3）“ 灰箱灰箱 ” ：实际研究中常采用。即在重点层次、组分和关系上用白箱的方法，其它用黑箱

19、方法。二、二、 生态系统生态系统 1.生态系统的定义生态系统的定义：生物与生物之间以及生物与其生存的环境之间密切联系，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。 由1935年英国生态学家A.G.Tansley提出2.生态系统的基本组分生态系统的基本组分（2 2）生物组分）生物组分 A.生产者生产者 (producer) ：是自养生物。包括绿色植物和一些化能合成细菌(绿色和紫色细菌、蓝藻)。 B. 消费者消费者 (consumer) 是异养生物，动物。可分为草食动物(一级消费者)、肉食动物(二级消费者)、寄生动物、腐食动物和杂食动物（

20、猪、鲤）。 C. 分解者分解者（decomposer）属异养生物。主要是细菌、放线菌和真菌，也包括一些原生动物（如眼虫、草履虫等）及腐食性动物（如蚯蚓、蟹、白蚁等）。3、 生态系统的一般特征生态系统的一般特征 （ 1 ） 组分上包括生物生物，生物群落是生态系统的核心。 （ 2 ） 空间上有明显的地域性地域性。 （ 3 ）具有明显的时间特征时间特征，具有从简单到复杂，从低级到高级的发展演变规律。 （ 4 ） 系统的各组分间处于动态的平衡动态的平衡中。 各生态系统都是程度不同的开放系统，维持系统的有序性。 4、主要的生态系统类型、主要的生态系统类型 （1 1）根据环境的性质生态系统可划分为）根据环

21、境的性质生态系统可划分为 A.A.陆地生态系统陆地生态系统 (Terrestrial ecosystem)分为： a.森林生态系统 b.草原生态系统 c.农田生态系统 B.B.淡水生态系统淡水生态系统 (Freshwater ecosystem) C.C.海洋生态系统海洋生态系统 (Ocean ecosystem) 。4、主要的生态系统类型、主要的生态系统类型 （2）根据受人类干扰的程度受人类干扰的程度可划分为： A.自然生态系统B.人工驯化的生态系统C .人工生态系统三、农业生态系统三、农业生态系统 (agroecosystem) 1.1.定义：定义：农业生态系统农业生态系统是指以农业生物为主要组组分分，受人类调控，以农业生产为主要目标的生态系统。 农业生态系统是农业生物与环境之间农业生物与环境之间的能量和物质联系建立起来的功能整体。 农业生态系统是驯化的生态系统，既受驯化的生态系统，既受生态规律的制约，也受的制约，也受经济规律的制约。的制约。2 2 农业生态系统的基本组分农业生态系统的基本组分 生物组分：生物组分：农业生物如农作物、家畜、家禽、家鱼、家蚕等，以及与这些生物有密切联系的病虫害、杂草等。其中的大型消费者也包括人。 环境组分：环境组分：受到人类的不同