第二章-农业生态系统概述

2023/3/2山东农业高校精品课程1其次章农业生态系统Chapter2Agroecosystem2023/3/2山东农业高校精品课程2

第一节

农业生态系统概述是人类为满足社会需求，在一定边界内通过干预，利用生物与生物、生物与环境之间的能量和物质联系建立起来的功能整体。农业生态系统是一种被驯化了的生态系统，而生态系统又是生物与非生物组分构成的一类特殊的系统。先介绍系统（system）的概念，然后引出生态系统(ecosystem)和农业生态系统的概念。2023/3/2山东农业高校精品课程3一、系统1.系统的概念系统是由相互作用和相互依靠的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体。系统论：奥地利，L.V.Bertalanffy，20世纪30年头信息论：美国，C.V.Shanon限制论：美国，NibertWiener，19482023/3/2山东农业高校精品课程4（1）有两个以上的组分有机结合而成（2）各组分之间有确定联系，系统具有边界（3）各组分以整体形式完成特定功能2.系统组成的基本条件2023/3/2山东农业高校精品课程5（1）系统结构的有序性即各组分是有机结合而成。系统具有边界和不同层次（2）系统的整体性（3）系统功能的整合性系统具有其组分或子系统所没有的功能3.系统的基本特征2023/3/2山东农业高校精品课程64.系统的结构确定系统的功能凡系统必有结构，结构确定功能，要变更系统的功能必需变更结构。这是系统论的基本观点。系统的结构：是指系统内各组分之间的数量比例关系及其相互联系。管理体制和运行机制结构？2023/3/2山东农业高校精品课程7二、生态系统1.生态系统的定义生物与生物之间以及生物与其生存环境之间亲密联系、相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据确定空间具有确定结构、执行确定功能的动态平衡整体，称为生态系统。简言之，在确定空间内的全部生物与非生物环境相互作用形成的具有确定功能的统一体称为生态系统。2023/3/2山东农业高校精品课程8（1）环境组分∮辐射。短波辐射、长波辐射（热辐射）、宇宙辐射、核辐射。∮无机物质∮有机物质∮土体、水、空气

2.生态系统的基本组分2023/3/2山东农业高校精品课程9生产者（producers）：是指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。消费者（consumers）：是指除了微生物以外的异养生物，主要指依靠初级生产者为生的各种生物。分解者（decomposers）：主要是指以动物残体为生的异养微生物。（2）生物组分2023/3/2山东农业高校精品课程10消费者生产者分解者生物群落能量流化学流气候物理环境生态系统2023/3/2山东农业高校精品课程11生态系统区分于一般系统的特点生态系统也是系统，因此具有系统的共性。生态系统还具有区分于一般系统的特性：（1）在组成成分方面，不仅包括各种无生命的物理、化学成分还包括有生命的生物成分，生物群落是生态系统的核心。（2）在空间结构方面，生态系统大多与确定的地理组成相联系，具有明显的地域特征。2023/3/2山东农业高校精品课程12（3）在时间变更方面，生态系统中的生物组分具有生长、发育繁殖和衰亡的时间特征，使生态系统具有从简洁到困难，从低级到高级的演化发展规律。（4）在内部功能方面，生态系统主要靠三大类群生物（生产者、大型消费者和小型消费者）协调的能量转化和物质循环过程完成。这种联结使系统内生物之间、生物与环境之间处于一种动态平衡关系。（5）在外部关系方面，生态系统具有开放性，通过不断地从外界输入物质和能量，经过转化变为各种输出，从而维系着系统的有序状态。2023/3/2山东农业高校精品课程133.生态系统的结构定义物种结构speciesstructure时空结构space-timestructure养分结构trophicstructure2023/3/2山东农业高校精品课程144.生态系统的功能三大功能能量流淌：energyflow物质循环:nutrientcycle信息传递:informationtransfer物理信息、化学信息、养分信息和行为信息2023/3/2山东农业高校精品课程155.主要的生态系统类型

地球上全部生物极其生活区域称生物圈biosphere

一般指大气圈到水圈约20km的厚度范围。有各种各样的生态系统。（1）以环境为依据来划分

陆地生态系统terrestrialecosystem

又可分为森林生态系统forestecosystem

、草原生态系统steppeecosystem

、农田生态系统fieldecosystem等以植被特征分类的各类型生态系统。

2023/3/2山东农业高校精品课程16淡水生态系统freshwaterecosystem又可分为水体较稳定的湖泊生态系统、水库和鱼塘生态系统以及水体常处于流淌之中的溪流、江河生态系统。海洋生态系统marineecosystem又可分为海岸生态系统coastalecosystem、河口生态系统、浅海（大陆架）生态系统shallowseaecosystem和深海生态系统oceanecosystem。2023/3/2山东农业高校精品课程17自然生态系统natural

ecosystem

人工驯化生态系统semi-natural

ecosystem人工生态系统artificialecosystem

（2）依据人类干扰程度为依据划分2023/3/2山东农业高校精品课程18Thescienceofagroecology,whichisdefinedastheapplicationofecologicalconceptsandprinciplestothedesignandmanagementofsustainableagroecosystems,providesaframeworktoassessthecomplexityofagroecosystems.Theideaofagroecologyistogobeyondtheuseofalternativepracticesandtodevelopagroecosystemswiththeminimaldependenceonhighagrochemicalandenergyinputs,emphasizingcomplexagriculturalsystemsinwhichecologicalinteractionsandsynergismsbetweenbiologicalcomponentsprovidethemechanismsforthesystemstosponsortheirownsoilfertility,productivityandcropprotection.2023/3/2山东农业高校精品课程19GROWINGYIELDSWITHAGROECOLOGY

Inaneffortcalled“agroecology,”Clemsonscientistsareinvestigatingnewcropproductionsystemsthatincreasegrowerprofitability,enhanceenvironmentalconservation,improvepestmanagementstrategies,andutilizenewgeneticandmechanicaltechnologies.Thenewcroppingsystems—suchasnarrow-rowplanting,conservationtillage,deeptillage,anddouble-cropping—havedramaticallyincreasedyieldsinsoybeanandcorn.Nowtheresearchersarestudyingtheecologicalandenvironmentalbenefitsofthesepracticesandexaminingtheireffectsonsoilandwaterquality,insectpestsandbeneficialinsects.Theyarealsodevelopingnewvarietiesofcropplantsthatarespecificallyadaptedtothenewproductionsystemstofurtherimproveyields2023/3/2山东农业高校精品课程20Ecosystemsarecharacterizedbyaspectssuchasnutrientcycling,populationregulation,energyflowsandadynamicequilibrium.Thesecharacteristicsapplytonaturalecosystems,and,inamuchalteredform,alsotoman-madeoragriculturalecosystems.Themagnitudeofthedifferencesbetweennaturalandagriculturalecosystemsdependsmainlyonthehumanmanipulations,generallycharacterizedbytheintensityofmanagementorintervention,andthelevelofdisturbancevis-à-visthe(natural)equilibrium.Boththeintensityofmanagementandthelevelofdisturbancehavetobeconsideredasaresultofsocialandeconomicpressuresonthehumanactorsintheagriculturalecosystem.Thisincreasingintensityofmanagementisclearlyvisibleintechnicalinnovationsinagriculture,ofteninventedundertheeconomicpressuretobecomemoreefficient.Theinnovationsoftenrequireauniformity(incrops,insoilmanagement)bywhichtheagro-ecosystemmovesfurtherandfurtherawayfromthenaturalsystem.2023/3/2山东农业高校精品课程21AgroecosystemsAbout40%ofterrestrialNPPisdirectlyorindirectlyconsumedbyhumans.Agroecosystemsareecosystemswhichareconsciouslycontrolledbyhumansforthepurposeofextraction.Theyincludemanagedforests,farms,rangelands,andaquaculturesystems.Whilehunting-gatheringissustainableatverylowhumandensities,itisextremelydamagingathighdensities,andcannotbesustainedforlong.Thusagroecosystemsareabsolutelynecessary.However,mostagroecosystemstodayarenotsustainable(yieldscannotbemaintainedindefinitely).2023/3/2山东农业高校精品课程22三、农业生态系统

1.农业生态系统的定义是指在人类的主动参与下，利用农业生物种群和非生物环境之间以及农业生物种群之间的相互关系，通过合理的生态结构和高效的生态机能，进行能量转化和物质循环，并按人类的志向要求进行物质生产的综合体。2023/3/2山东农业高校精品课程232.农业生态系统的基本组分（1）农业生态系统的生物组分农业生态系统的生物组分按功能区分为以绿色植物为主的生产者，以动物为主的大型消费者和以微生物为主的小型消费者，而占主要地位的生物是经过人工驯化的农业生物如农作物、家畜、家禽、家鱼、家蚕等,以及与这些农用生物关系亲密的生物类群，如作物病虫、家畜寄生虫、豆科植物的根瘤菌等。农业生态系统还增加了一个重要的大型消费者—人。其他生物种类和数量一般少于同区域的自然生态系统。2023/3/2山东农业高校精品课程24（2）农业生态系统的环境组分农业生态系统除了具有从自然生态系统继承下来的自然环境组分之外，还有人工环境组分。无论是水体、土体、气体甚至辐射，在农业生态系统中都或多或少受到人类不同程度的调整和影响。农业生态系统中的禽舍、温室、仓库、厂房、住房等生产、加工、贮存和生活设施都会成为系统内生物生活环境的一个组成部分。设施中的环境与自然环境相比，温、湿、光、养分等条件都受到较大的变更，而且有独特的特点。2023/3/2山东农业高校精品课程253.农业生态系统的结构

组分结构：componentstructure时空结构：spacestructureandtemporalstructurehorizontalstructure,verticalstructure养分结构：Theorganizationoffeedingenergy-transferrelationshipthatdeterminethepathofenergyflowthroughacommunityorecosystem.2023/3/2山东农业高校精品课程264.农业生态系统的基本功能

☉能量流☉物质流☉信息流☉价值流valueflow2023/3/2山东农业高校精品课程275.农业生态系统的特点(1)农业生态系统与自