农业生态系统的能量流2

Chapter4Energyflowintheagroecosystem

农业生态系统的能量流任何生命过程无不自始至终贯穿着能量、物质和信息的有组织、有秩序的流动。能量的输入、传递、转化、做功，是生态系统最重要的功能；农业生态系统的能量流动，是体现农业生产持续运转的基本过程。Thelawsofthermodynamicsdescribethetransformationofenergyfromoneformtoanother

Thefirstlawofthermodynamicsdealswiththeconservationofenergy,statingthatonekindofenergymaybetransformedintoanotherform,energyitselfcannotbecreatedordestroyed.热力学第一定律认为：一个系统的任何状态的变化，都伴随着吸热、放热和做功，而系统的总能量并不增加或减少，它是守恒的。即ΔE=ΔQ+ΔW。ΔE表示系统内能的变化，ΔQ表示系统吸热或放热，ΔW表示自身做功或系统对外做功。热力学第二定律（能量衰变定律）

Thesecondlawofthermodynamicsbasicallysaysthatnoenergytransferfromoneformtoanotheris100%efficient(often,theadditionalenergyislostasheat).由于总有一部分能量散发为不能再利用的热能，能量从一种形态转变为另一种形态的效率，总不可能是百分之百。Prigogine’sdissipativestructure耗散结构是指在远离平衡区的非平衡状态下，系统可能出现的一种稳定化的有序结构。一个远离平衡态的开放系统，通过与外界环境所进行的物质、能量的不断交换，就能克服无序状态，维持稳定状态。Sun农业生态系统PyramidofenergyflowEnergyorTrophicPyramidFoodChain食物链Thetransferoffoodenergyfromthesourceinautotrophs(plants)throughaseriesoforganismsthatconsumeandareconsumediscalledthefoodchain.食物链是指在生态系统中来源于植物的食物能，通过一系列吃与被吃的营养关系，把生物与生物联系起来的生物链条。每个链节上的生物都构成下一链节生物的食物能来源。食物链的不同链节称为营养级。植物是第一营养级，草食动物是第二营养级，依次类推。水稻稻飞虱青蛙蛇老鹰营养级一二三四五Ageneralizedfoodchainshowingthepassageoffoodfromproducertothirdlevelcarnivores食物链类型Typesoffoodchain根据食性的不同，食物链分为四种类型：捕食食物链Grazingfoodchain腐食食物链（又称碎屑食物链或残渣食物链）Detritusfoodchain混合食物链MixedFoodchain寄生食物链ParasitismfoodchainLindeman'slawoftrophicefficiencyAstheenergyistransferredupwardthroughtrophiclevels,theamountofproductionenergyavailabletothenextlevelbecomessmallerandsmaller.LindemanwasanecologistwhoworkedontheecologyofasmalllakeinMinnesota.Hediedin1942whenhewasonly26yearsold.Hislastpaperpublishedin1942afterhisdeath.Lindeman'slawoftrophicefficiencystatesthattheefficiencyofenergytransferfromonetrophicleveltothenextisabout10%.林德曼的十分之一定律：在自然条件下，每年从任何一个营养级上能收获到的生产量，按能量计只不过是它前一个营养级生产量的十分之一左右。农业生态系统的辅助能农业生态系统的两类输入能（一）Solarenergy农业生态系统的最主要能量来源是日光能。（二）Auxiliaryenergy除太阳能以外对农业生态系统施加的能量称为辅助能。辅助助能能分分自自然然能能和和人人工工辅辅助助能能。。1.自自然然能能包包括括风风、、雨雨、、流流水水等等。。2.人人工工辅辅助助能能包包括括生生物物能能和和工工业业辅辅助助能能。。(1)工工业业辅辅助助能能包包括括化化肥肥、、农农药药、、农农机机、、电电力力、、薄薄膜膜等等。。(2)生生物物辅辅助助能能包包括括劳劳动动力力、、畜畜力力、、种种子子、、有有机机肥肥等等。。Rolesofartificialauxiliaryenergy人人工工辅辅助助能能的的作作用用辅助助能能主主要要通通过过改改善善农农业业生生态态系系统统中中的的一一些些限限制制因因子子，，改改善善系系统统的的功功能能，，从从而而提提高高农农业业生生产产力力。。农农业业生生态态系系统统处处在在生生态态演演替替的的前前期期单单一一而而不不稳稳定定的的阶阶段段。。功功能能上上缺缺乏乏足足够够的的自自我我调调节节和和再再生生机机制制，，应应用用辅辅助助能能可可以以在在一一定定程程度度上上控控制制演演替替趋趋势势，，部部分分弥弥补补农农业业生生态态系系统统功功能能的的不不足足。。辅辅助助能能的的应应用用是是农农业业增增产产的的重重要要原原因因。。农业业上上主主要要的的辅辅助助能能1．．良种种的的培培育育；；2．生态工工程建建设，，为农农业生生物提提供良良好的的物理理环境境；3．使用农农机具具，提提高劳劳动生生产率率；4．使用化化肥、、农药药、农农膜、、生长长调节节剂和和人工工合成成饲料料、兽兽药等等，提提供生生态系系统的的能量量转换换效率率，减减少物物质能能量消消耗。。工业辅辅助能能投入入来的的问题题工业辅辅助能能投入入的增增加也也带来来了能能源短短缺、、环境境污染染和成成本提提高等等问题题。今今后应应优化化辅助助能投投入，，提高高辅助助能的的利用用效率率。未未来农农业更更多的的是应应该更更多地地投入入科学学技术术和信信息，，替代代工业业辅助助能的的直接接投入入。提高能能量转转化效效率的的途径径（一））调整整生物物结构构。（二））优化化投入入组合合。（三））改善善资源源基础础状况况。（四））采用用节能能技术术。自然生生态系系统与与农业业生态态系统统的比比较（一））自然然生态态系统统可能能具有有较高高的能能量生生产水水平，，但其其生产产的物物质和和能量量大多多人类类不可可直接接利用用。（二））农业业生态态系统统的特特征是是大量量输入入人工工辅助助能，，同时时向系系统外外大量量输出出农产产品，，是一一个更更加开开放的的系统统。不同类类型农农业生生态系系统的的能流流水平平与能能流结结构（一））在原原始农农业和和传统统的自自给型型农业业中，，辅助助能的的投入入上水水