农业生物多样性

农业生物多样性及其影响分析马鹏刚提纲

一、农业生物多样性的介绍（内涵、组分和功能二、中国农业生物多样性的现状

三、低碳背景下农业生物多样性的影响因素

四、农业生物多样性测度指标的建立五、农业生物多样性与生态系统管理六、农业生物多样性评价与就地保护桃金娘一、农业生物多样性的介绍1.1农业生物多样性的内涵生物多样性biodiversity[1]是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物)有规律地结合所构成稳定的生态综合体。这种多样包括动物、植物、微生物的物种之间的多样性，物种的遗传与变异的物种内部多样性及生态系统的多样性和景观多样性4个层次。对于农业生态系统来说,生物多样性在这4个层次中都发挥着重要的作用。假苹婆

农业生物多样性是指与食物及农业生产相关的所有生物的总称。包括高等植物、高等动物、节肢动物、其他大型生物及微生物。襄荷多样性层面生物多样性农业生物多样性生态系统生态系统是有植物、动物和微生物群落及其作为一个功能单位相互作用的非生物环境共同组成的一个动态复合体，不同类型的生态系统包括森林、草地、湿地、山地、湖泊和沙漠等。从某种程度来讲，农业生态系统的多样性是由于农业和非农业土地和水资源利用形成的，农业生态系统的例子包括水田、牧场、以及耕作制度等，这些系统的各种要素可以合并起来组成复杂的混合系统。物种物种是一种在形态学上具有类似性质且能够进行异种交配并产生能够繁殖后代的有机物。植物、动物、微生物都有大量的物种。农业活动中使用动植物的多样性是由于人类为了获取植物、营养和药物之目的而对生物多样性进行管理的结果，例如驯养的家畜和家禽，种植的常见农作物等基因某个物种内部所有物种的基因变异，它决定物种内部每一个个体或种群的特殊性，DNA是特性中的表现形式从某种程度上讲，物种内部的多样性是由于农民为满足环境和其他条件而对具体特性作出选择的结果景观景观多样性是指不同类型的景观在空间结构,功能机制和时间动态方面的多样化和变异性.农业景观是被视为具有高水平生物多样性的生境岛屿植入到集约化利用的农业用地之中的景观镶嵌体。1.2农业生物多样性的意义农业生物多样性的意义在于它对人类的历史发展进程起到了重要的保障作用，包括为人类提供食物和衣服、为资源型产业提供有效资源、为农作物的品种改良提供有利基因、为有害物种提供有效的天敌等，并将为人类未来的生存与可持续发展提供保障，保证各种土地资源管理类型的合理、高效和可持续利用。为生态环境的有效保护做出重要贡献。同时，农业生物多样性是人为管理下满足人类生存及发展的生物多样性系统，是社会与自然互动的产物。黑冠长臂猿1.3农业生物多样性的组分和功能组分：农业生态系统的物种可分为生产性生物种，如农作物、林木、饲养动物等,其多样性对系统的生产力、稳定性起重要作用;资源性生物种如传粉昆虫、害虫天敌、微生物等,其多样性对系统内的传粉作用、害虫生物控制、资源分解、促进养分循环有着重要的作用,从而间接影响系统的稳定性和生产力;破坏性生物种,如杂草、害虫、病原生物等,这些生物种影响系统生产力,是被控制的对象。机构多样性农户特点、资源管理农场特征气候变异性大尺度中尺度气候干旱、水灾管理的多样性、传统农业的适应性改革、技术革新等物种的利用和管理、生产保护等促进授粉、基因交流、种群调节、生物控制、食物链与养分循环、竞争、天敌保护、作物的野生近缘种、土壤结构与养分循环、分解、捕食、病害控制等自然环境干扰环境功能空间变异为主时间变异为主传粉生物、捕食者和寄生者、草食者、蚯蚓等等生物物理多样性土壤、生产力、水分微生物、植物、生态区功能：第一：社会功能：①生产消费功能：指的是人类依靠农业生物进行适当的生产活动，保障农业的农产品生产和供给，它是农业的基本功能，是农业生物多样性的最直接功能体现。从生存的角度来看，保护农业生物多样性的生产功能是保障食物的前提。②生活服务功能：指基于农业生物多样性的保护，农业生物为人类提供生活服务方面的功能。这些功能随着生物多样性的丰富程度而发生变化。例如，依靠农业生物多样性形成的农业环境可以为人类提供观光休闲场所、产生相关文化形态，且为了保护生物多样性可以提供就业机会和岗位等。第二二：：生生态态功功能能：：主要表现现在农业业生物多多样性对对生态环境境的支撑撑和保护护方面。。农业生物在吸吸收CO2与释释放O2、净化化空气、消纳纳废弃物物净化环环境、保保持土壤肥力与与涵养水水源、营营造绿色色景观与与减轻城城市热岛岛效应，调节气气候等方方面，有有着突出出的不可可替代的的生态作作用。有数据表表明[5]，2005年北京京农田生生态系统统总服务务价值为为175.7亿元元，其中中生态价价值为107.0亿元元，是产产品经济济价值的1.6倍。。生物多多样性对对于经济济发展的的作用可可见一斑斑。第三：政政治功能能保护农业业生物多多样性是是保证中中国粮食食安全，，促进社社会可持持续发展展，树立立良好的的大国形形象的需需要。农农业生物物多样性性越丰富富，人类类能够获获得食物物的途径径更广阔阔，粮食食安全得得到保障障，社会会稳定局局面才能能得以保保持。二、中国国农业生生物多样样性的现现状中国是世世界上生生物多样样性最丰丰富的国家之之一，是是世界农农作物的的八大起起源中心之之一，也也是世界界栽培植植物四大大起源之一一。物种种多样性性高度丰丰富，生生物物种的的特有性性高，拥拥有大量量特有的的物种和孑孑遗物种种，生物物区系起起源古老老，经济济物种异异常丰富富。球兰据统计[7-8]，中国约约有高等等植物32000种，，占世界界种数的的10%，居世世界第3位；动动物资源源上拥有有世界总总数13%的鸟鸟类和12.88%的的哺乳动动物；已已发表的的微生物物种名数数已超过过10000种种，占世世界已知知种数的的11%。其中中，特有有种子植植物有14939种，，占到了了中国全全部种子子植物的的52%；特有有哺乳动动物110种，，特有鸟鸟类106种，，特有爬爬行动物物178种，特特有两栖栖动物252种种；已经经发现的的特有微微生物约约2000种。。三、低碳背背景下农农业生物物多样性性的影响因素农业生物物多样性性的影响响因素可可以概括括为土地过度度开发、、集约化化利用导导致的农农业景观观格局的的改变;农业扩展展、发展展及农业业活动导导致的生生态系统统结构功功能、物物种的变变化;环境污染染。主要要表现在在以下几几个方面面。红果坚木木3.1对资源的的掠夺式式开发利利用3.2生物生境境的改变变3.3环境污染染（化学学污染日日益严重重）3.4外来物种种入侵3.5农田也品品种单一一化3.6气候变化化3.7其他农药是用用来防治治农作物物病虫害害和消除除杂草的的药剂，是保证证农业增增产的重重要因素素，也是是解决世世界上60亿人口温温饱问题题的有力力措施。。农业生生产上若若不使用用农药，全全世界农农作物每每年因病病、虫、、草害造造成的经经济损失达达800亿美元元，我国国由于防防治农作作物病、、虫、草害，每每年可挽挽回谷物物损失150～～200亿kg、棉花花2.5～3.0万kg等。使使用农药药获得巨巨大作用用的同时时，也由由于农药的的广泛应应用和使使用不当当，已对对生物多多样性造造成了较大大的影响响。在这这里我主主要是从从农药对对基因、、物种和生生态系统统三个水水平上讲讲一下其其对生物物多样性性的负面影影响。（1）基因多多样性的的降低①向田间间喷撒农农药，在在农作物物上、田田间及土土壤中的的一些敏敏感个体体会迅速速消失，，从而使使整个种种群的基基因多样样性水平平降低。。②农药引引起种群群数量的的减少，，以致达达到了种种群的遗遗传学瓶瓶颈。③农药引引起种群群规模和和群落数数的减少少，由于于随机的的基因漂漂变，降降低了种种群的基基因多样样性水平平。(2)物种多样样性的减减少农药的直直接毒害害作用使使物种多多样性减减少；农药的间间接毒害害作用使使物种多多样性减减少；（3）生态系系统的简简单化①农药直接接影响物物种的生生存和发发展，导导致生态态系统的的简单化化②农药大大大降低了了初级生生产，导导致生态态系统的的简单化化四、农业生物物多样性性测度指指标的建建立与应用黑鹳白腹锦鸡鸡4.1理论基础础（1）Shannon-Wiener指数该该指数数是信息息论中用于测定定系统中中的信息息量。其计算公公式是：：H=-∑∑|ni∕∕Nlg（ni/N））|式中：ni———第i个个种的个个体数目目，N——群群落中所所有种的的个体总总数它的计算算公式表表明，群群落中生生物种类类增多代表了群群落的复复杂程度度增高，，即H值值愈大，，群落所含的信信息量愈愈大。例如：设设有A、B、C三个群落落，各有有两个物物种组成，其中中各种个个体数组组成如下下。计算它的的物种多多样性指指数:HB=-(0.50××ln0.50+0.50××ln0.50)=0.69HC=-ΣNi/NlnNi/Ni=-（0.99×ln0.99+0.01×ln0.01）=0.056物种甲物种乙群落A100(1.0)0(0)群落B50(0.5)50(0.5)群落C99(0.99)1(0.01)从上面的的计算可可以看出出,群落的物物种多样样性指数数与以下两两个因素素有关:①种类数目目,即丰富度度;②种类中个个体分配配上的均均匀性.热带雨林林(2)等级多样样性考考虑一个个全面普普查的群群落其个个体成员员已分类成成属和种种令个体体分类成成属为G分类类并假设设共有g个属第i属中中个体数数为Ni（i=1,2,...g,）。个体体按种的分类称称为S分分类，并假定定在第i属中中有Si个种种，在第i属的第j种中中有Nij个个个体（j=1,2,...g,)。令H(G)为群群落的属属多样性性；H(GS)为为群落的的种多样样性即总总体多样样性;HiS为第第i属属内的种种多样性性；并且，表示在在所有g个属属中，种多样性性的加权权平均。显然可可知同样对于于测量大大群落多多样性的的Shannon-Wiener指数H’’来说有有4.2构建模型型(1)基于经典典生物多多样性模模型的农农业物种种多样性的测度度指标此处依然然借用““属”的的说法，，共有2个属，，即利用和不可可利用，，第i属属中个体体数为Ni（i=1，，2;∑Ni=N）。个个体按种种的分类类称为S分类，，并假定定在第i属属中有Si个种种，在第第i属的的第j种种中有Nij个个个体（j=1，2，，…，Si；∑∑Nij=Ni）则H（（G）为为群落或或样方内内的属多多样性；；H（GS）为群群落或样样方内的的种多样样性，即即总体多样性；；H1（S）为为可利用的多多样性，即农农业物种多样样性计算公式式为：虽然该公式能能很好地表示示农业物种多多样性，但在在没有计算H（GS）或H2（S）的情况下，，不能很好地地反应一个群群落或样方中中可利用的物物种与全部物物种的关系。...........................................(1)(2)基于于信息增益的的农业物种多多样性的测测度指标Shannon-Wiener多样样性指数实际际上是信息熵熵在生态学中的应应用。假设有有一变量X，，它可能的取取值有n种，分分别是X1，，X2，…，Xn，每一种种取到的概率分别别为P1，P2，…，Pn，那么X的熵就定义为：..........................................................(2)同样的，对分分类系统来说说，类别C是是变量，它的的可能取值为C1，C2，，…，Cn，而每一一个类别出现现的概率为P（C1），P（（C2），…，P（Cn）因因此n就是类别的总数，，此时分类系系统的熵为：：信息增益是针针对一个一个个的特征而言言的，就是看看一个特征t，，系统有它和和没它的时候候信息量各是是多少，两者的差值就就是这个特征征给系统带来来的信息量，，即增益。系统含有有特征t的时时候，系统的的信息量即为为式(3)。。..............................................(3)当系统不含有有特征t时，，即当一个特特征t不能变变化时，条件熵为为：式中P(t））为T出现的的概率，为T不出现的概概率，由....................(4)..............................(5)..............................(6)因此特征T带带给系统的信信息增益式中P（Ci）表示种Ci出现的概概率，即第i个物种个数占物种总总数的比；P（t）表示示可利用物种种数出现的概率，即可可利用物种总总数除以总的的物种数；P（Ci|t）表示可利用用物种出现时时，Ci出现现的概率，即即第i个可利用物种个数数占可利用的的物种总数的的比；表表示没没有可利用物种时时，类别C出出现的概率，，这里为0。。五、农业生物物多样性与生生态系统管理理5.1农业生态系统统农业生态系统统：是农业生物与与环境之间的的能量和物质联系系建立起来的的功能整体。。农业生态系系统是驯化的生态系系统，既受生生态规律的制制约，也受经经济规律的制约。。它是一种是人人工建立的生生态系统，人人的作用非常突出，人们们种植的各种种农作物是生生态系统的主主要成员，动植物物的种类较少少，群落的结结构单一。一一旦人的作用消失失，农田生态态系统很快就就退化。特点：①人类活动对对生态系统的的发展起重要要的支配作用用。②对其他生态态系统具有高高度的依赖性性。③对其他生态态系统产生强强烈的干扰。。基本组分：①生物组分：：农业生物如如农作物、家家畜、家禽、、家鱼、家蚕等，，以及与这些些生物有密切切联系的病虫虫害、杂草等。其其中的大型消消费者也包括括人。②环境组分：：受到人类的的不同程度的的调节和影响响。而有些环境境如温室、禽禽舍等完全是是人工环境。。基本结构：组分结构、、时空结构构、营养结构构基本功能：能量流：农业生态系系统除输入太太阳能外，，还输入人工辅辅助能；物质流：各种种化学元素在在生态系统中中被生物吸收并传传递，在生物物与环境之间间以及生物与与生物之间形成连连续的物质流流；信息流：农业业生态系统通通过信源的的信息产生，信道的的信息传输和和信宿的信息息接受形成信信流；价值流：价值值可以在农业业生态系统中中被转换成不同的的形式，并可可以在不同组组分间转移。。5.2农业生态系统统管理生态系统管理理是指在某一一限定的生态态系统内协调调、控制发展方方向或人类活活动,平衡长期和短短期目标,并获取最大利益的的行为。农业生态系统统是受人类管管理的生态系系统,从空间尺度上可以划分分为农田、农农场、流域、、生态区、生生态大区、生物圈等不不同的等级结结构,从目标上涉及及生物、物理理、社会和经济济方面。因此此,农业生物多样样性的管理也也应从不同的等级级和维度加以以分析。5.3农田生态系统统管理廊道还可以防防止病害的传传播、阻止害害虫的运动土地景观格局局是控制物种种时空分布和和生态学过程；集约化可能导导致动植物生生境破碎化、、田块扩大、、植被类型减少少和农业景观观中动植物多多样性急剧变变化,降低农业可持续续性。5.4决策支持系统统在农业生态态系统管理中中的应用农业生态系统统管理的对象象是一个受人人工干扰和自然状态并并存的系统,其间相互关系