第五章 农业生态系统生产力

第七章农业生态系统的生产力第七章农业生态系统的生产力§7－1

农业生态系统生产力的概念§7－2初级生产力§7－3次级生产力退出主菜单主目录返回§7－1农业生态系统生产力的概念一、农业生态系统的生产力二、自然生产力与经济生产力三、生产力与生产效率退出主菜单主目录返回§7-1-1农业生态系统的生产力农业生态系统的生产力：是指农业生态系统中物质循环和能量转化的效率，是系统中最基本功的数量特征。它的大小体现了系统功能的好坏。指在单位时间（通常是一年）、空间（通常指面积）所产生的物质、能量或价值的多少。用系统的总生物量和经济产量、农业总产值、纯收入表示。包括：系统生物的自然生产力和经济生产力退出主菜单主目录返回§7-1-2自然生产力与经济生产力农业生物的自然生产力：指农业生物自身的童话效率和积累能力。农业生物在一定时间空间内的能量、物质的积累量，形成总的生物学产量。是农业生态系统生产力的基础。农业生物经济生产力指各种农业外生物提供经济产量的能力。首先表现为经济产品量的高低；其次表现为经济产品量的价值量的大小；最终表现为纯收入的多少。即通常所说的生产效率。退出主菜单主目录返回§7-1-3生产力与生产效率区别两个概念：生产效率：单位时间和空间内，投入农业生态系统的物质,能量和价值的转化效率。即：生产效率（产投比）＝产出量／投入量如：劳动生产率、价值转化率、物质利用率等。系统生产力：农业生态系统在单位时间（通常为一年），空间（通常指面积）所产出的物质、能量或价值的多少。可以看出，生产力的概念包含生产效率的含义。但通常所讲到的系统生产力主要指前两点所述的含义，指总的生物量、经济产品量或总产值。§7－2初级生产力§7－2初级生产力§7－2初级生产力§7－2初级生产力一、概念二、地球生物圈主要生态系统的初级生产力三、农业生态系统的初级生产力四、提高农业生态系统初级生产力的途径§7-2-1概念总初级生产力：（grossproductivity）植物单时间、面积内利用光能合成有机物质的量。净初级生产力：（netproductivity）植物总初级生产力中减去植物呼吸消耗量所剩下的数量。总初级生产量：（grossproductionPg）一定时期内植物合成有机物质的总量，无速率的概念。净初级生产量：（netproductionPn）总初级生产量中减去呼吸消耗量的剩余量。即一段时间内，以植物组织形式表现出来的干物质量。§7-2-1概念现存量：（standcrop）某一特定时刻，单位面积地段内有机体的数量。与生物量（Biomass）是同义语。

R呼吸枯死、采食总生产量Pg净生产量Pn现存量B

§7-2-2地球生物圈主要生态系统

的初级生产力据H.Whittaker（1975）计算，地球的初级生产量为：总初级生产量：172×109吨森林：82×109吨海洋：55×109吨温带草原：5.4×109吨热带稀树草原：10.5×109吨其余：7.74×109吨（包括湖泊、荒原和沙漠等）由于人类的干预，地球的初级生产力是呈现不断下降的趋势。GlobalPrimaryproduction

全球的初级生产Globalnetprimaryproductivityisapproximately120×109tonsdryweightperyearonland,and50~60×109tonsperyearinthesea.全球陆地净初级生产力大约为120×109t/a干物质，而海洋的大约为50~60×109t/a干物质。ThisproductivityisveryunevenlydistributedacrosstheEarth.Themostproductivesystemsarefoundamongstswampandmarshland,estuaries,reefsandcultivatedland.Productivitydecreasesmovingawayfromtheequator,indicatingtheimportanceoftemperatureandradiation.这种生产力在地球上的分布很不均匀。最富有生产力的系统出现在沼泽、湿地、河口湾、珊瑚礁和耕地。距离赤道越远，生产力越低；这表明温度与辐射对初级生产很重要。§7-2-2地球生物圈主要生态系统

的初级生产力地球上不同的生态系统生产力有着极显著的差异，主要受光照、温度、水分和养分等生态因子的制约。越接近赤道、潮湿陆地区域，其初级生产力越高。从寒带到温带、从温带到亚热带，初级生产力会成倍增加。最高产生态系统（>2000g/m2.a）集中在水陆交接地带附近，所占面积很小。退出主菜单主目录返回§7-2-2地球生物圈主要生态系统

的初级生产力地球上各生态系统的净初级生产力约在0—3500g/m2.a范围内，可分为4个等级：①2000–3500g/m2.a高生产力地区，包括热带雨林、沼泽湿地，河流岸边的湿地生态系统，也包括农业集约栽培的甘蔗等高产田。②1000–2000g/m2.a包括世界大部分的森林、湖泊，沼泽地，部分生产力高的农耕地。③250–1000g/m2.a包括干燥的疏林灌木、大部分的草地、大部分的农耕地。④0–250g/m2.a包括海洋、荒漠、冰川、两极冻原等，生产力水平极低。全球不同生态系统的净初级生产力

Estimatedannualnetprimaryproductivityofmajorbiomes&aquaticlifezones,expressedaskilocaloriespersquaremeterperyear.

地球生物圈主要生态系统的初级生产力

退出主菜单主目录返回退出主菜单主目录返回退出主菜单主目录返回退出主菜单主目录返回AveragenetprimaryproductivityingramsoforganicmaterialpersquaremeterperyearofsometerrestrialandaquaticecosystemsNETPRIMARYPRODUCTIVITY§7-2-3农业生态系统的初级生产力农业生态系统主要包括农田、草原和林地生产，其初级生产量低于森林，接近草原，在250-1000g/m2.a之间。一、我国与世界农用地初级生产力的比较（见表1）森林比世界平均低10%左右，且我国森林覆盖率低，约占国土面积的13.8%，仅是世界森林覆盖率的一半；草原面积约占国土面积的40%，但生产力水平很低，仅为世界平均水平的七分之一；农田单位面积产量高出世界平均水平10%左右。（见表2）中国与世界农用土地初级生产力的比较

退出主菜单主目录返回中国与世界主要作物单产比较表

§7-2-3农业生态系统的初级生产力二、不同作物初级生产力的比较

不同种类的作物光合能力是有很大差异的，根据植物的生化途径不同分为C3、C4以及CAM景天科类植物：C3植物光饱和点低，光呼吸明显，光消耗大；例如：水稻、小麦等；C4植物光饱和点高，光呼吸消耗小，例如：玉米、高粱、甘蔗等；CAM植物主要是景天科类的植物，植株肉质多浆，储水组织发达，耐旱性强，常见的主要有兰花、仙人掌、百合，菠萝等。退出主菜单主目录返回§7-2-3农业生态系统的初级生产力

作物的生产力常用作物的平均生长率（cropgrowrate）表示。平均生长率（CGR）：植物全生育期内平均每天单位面积的净生产量，单位是g/m2.d。日本的本田吉男（1976年）利用平均作物生长率（CGR）比较各种植物的初级生产力，得到以下结果：多年生牧草最高，新叙利亚草和紫狼尾草达26～28g/m2..d甘蔗、高梁、玉米等C4植物为19～23g/m2..dC3植物：水稻、甜菜：12～16g/m2.d甘薯、大豆、大麦：8g/m2.d退出主菜单主目录返回§7-2-3农业生态系统的初级生产力世界与我国所报道的一些高产田块的CGR和光能利用率如下：

作物 CGR(g/m2/天) 光能利用率（%）玉米、高梁27～30 1.9～2.3春小麦、水稻14～20 1.4 冬小麦 10 1.1

甘薯12～140.94～1.71

退出主菜单主目录返回§7-2-3农业生态系统的初级生产力三、同种作物不同品种的生产力比较黄土高原沟壑区小麦品种演替及产量水平：品种种植年限平均产量（kg/hm2）五枝麦1963～19661506钱交麦1965～197031117021973～19853583.57211-41978～19913840.5长武1311984～19954425退出主菜单主目录返回§7-2-3农业生态系统的初级生产力可以看出：各种作物的光能的利用率还很低。全国耕地的平均光能利用率为0.4%，一般作物的平均生长率（CGR）为6～8g/m2.d，略高于世界平均水平；高产田块的光能利用率在2%左右；光能利用率的理论值为6.05%；因此，我国农作物的增产潜力是相当大的。据王宏广等采用联合国粮农组织提出的作物生产潜力估算方法的估算结果：我国粮食的土地生产潜力为9000亿公斤，而目前我国的粮食总产为5000亿公斤左右。因而采取各种措施，提高农业生态系统的初级生产力还有很大潜力。退出主菜单主目录返回§7-2-4提高农业生态系统初级生产力的途径1．选用高光效作物类型或品种。是最简捷有效的途径。2．根据环境条件合理配置各种农业植物，增加绿色植物覆盖面积。宜林则林，宜农则农，宜草则草，消灭裸地，绿化荒山、荒地，以期最大限度的利用环境资源，将其转化为现实生产力，并维护资源的永续利用，实现初级生产力长久、稳定提高。从前，不注重因地适宜，盲目的围湖造田，只能造成环境退化。

退出主菜单主目录返回退出主菜单主目录返回§7-2-4提高农业生态系统初级生产力的途径3．改进耕作制度，提高复种指数，合理密植，实行间作套种，提高栽培管理技术。4．适当增加投入，保护和改善生态环境，消除或减缓限制因子的制约。人类对自然资源的不合理利用土地等资源，已造成严重的土壤侵蚀，生产力水平下降等问题。能量和物质投入不足是目前全世界包括我国在内的大多数地区生产力不高的最直接的原因。因此，应创造条件，增加投入，同时也应注意合理的投入，提高转化效率。退出主菜单主目录返回§7－3次级生产力一、概念二、次级生产在农业生产系统中的意义三、提高次级生产力的途径退出主菜单主目录返回§7-3-1概念次级生产：指初级生产的部分产品经异养者的采食、同化，合成肉、奶蛋等动物性食品的过程。异养者包括消费者和还原者。次级生产力：单位时间内，各种异养者直接或间接消费绿色植物，制造或形成产品的数量。由于是利用生产出的有机物质转化为自身的组织的，这同时已用去了部分能量用于呼吸消耗，故次级生产力无总、净之分。

退出主菜单主目录返回§7-3-2次级生产力在农业生产系统中的意义

农业生态系统的次级生产包括家畜、家禽、养鱼、养虫、蜂、蚯蚓、食用菌等生产，在农业生产中起着重要作用：1．转化各种人类不能利用的农副产品，提高利用价值。净初级生产量主产品：30%左右，可为人类直接利用，副产品：40～70%，秸杆，根茬，糠麸等。

直接燃烧不仅浪费，而且造成环境污染。若通过动物或微生物转化利用，也可为人类提供各种优质的食品，提供大量粪肥，归还农田。退出主菜单主目录返回§7-3-2次级生产力在农业生产系统中的意义2．生产动物性蛋白质食品，改善人们膳食结构，提高人民的生活水平。3．促进物质循环，增强生态系统的功能动物粪便返田，有