农业生态系统的结构课件

农业生态系统

的结构

农业生态系统功能的强弱与其结构状况关系密切。结构决定功能，不同的结构产生不同的功能。在合理的农业生态系统中，结构与功能是相适应的，最佳结构必然产生最高效率的功能。因此，“优化结构，强化功能”已成为我国生态农业建设中的一项重要经验。

生态系统的结构农业生态系统的层状结构农业生态系统的基本结构农业生态系统的结构分析合理的农业生态系统结构

的标志一、生态系统结构

生态系统的结构指生态系统中组成成分及其在时间、空间上的分布和各组分间的能量、物质、信息流的方式与特点。具体来说，生态系统结构包括物种结构、时空结构和营养结构。

又称组分结构，是指生态系统中生物组分由哪些生物种群所组成，以及它们之间的量比关系。生物种群是构成生态系统的基本单元，不同的物种（或类群）以及它们之间不同的量比关系，构成了生态系统的基本特征。

（一）物种结构（二）时空结构

生态系统中各生物种群在空间上的配置和在时间上的分布，构成了生态系统形态结构上的特征。大多数自然生态系统的形态结构都具有水平空间上的镶嵌性、垂直空间上的成层性和时间分布上的发展演替特征，是人们组建合理农业生态系统结构的借鉴。（三）营养结构

生态系统中由生产者、消费者、分解者三大功能类群以食物营养为纽带所组成的食物链、食物网即生态系统的营养结构。它是生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的主要路径。

系统结构是系统功能的基础。只有组建合理的生态系统结构，才能获得较高的系统整体功能。反过来，生态系统功能的高低可以作为检验系统结构合理与否的尺度。人们控制管理农业生态系统，使其产生高的功能，有多条途径。调整农业生态系统结构，正确利用生物种间关系和农业资源，是提高系统生产力的有效途径之一。

农业生态系统是一个多层次的复合的大系统，它由许多亚系统、亚亚系统所组成。农业生态系统的范围大小是人为的，可以是一个国家，可以是一个流域，也可以是一个农业生产的经营单位——农场或农户。在农业生态系统内部可再分为若干个亚系统，亚系统内部还可再分为若干亚亚系统。二、农业生态系统的层状结构

农业生态系统的层状结构

全世界流域经济共同体国家地区农村手工制造农业外就业生计系统农作物林业畜牧渔业饲料作物经济作物粮食作物玉米小麦…..（一）国家农业系统

根据国家农业资源状况、经济基础确定农业发展方向。根据我国国情、地貌、地形、气候、资源等，把我国划分为10个大的农业发展区和38个亚区以便分别研究其经济与生态规律。全国综合农业区划系统（一级区）：

1、东北区2、内蒙古及长城沿线林区3、黄、淮海区4、黄土高原区5、长江中下游区6、西南区7、华南区8、甘新区9、青藏区

10、海洋水产区山东省：沿海、鲁中、鲁中南、滨湖和鲁南及鲁北五个不同生态类型区（二）不同气候地理区域

农业生态系统

区域性生态系统的研究，便于根据区域的特殊气侯土壤和经济条件，进行区域性的综合治理、开发利用。

（三）单位农业生态系统指的是县、乡、农场一级的农业生态系统。由于自然资源条件的多样性和经营上的相对独立性，这类系统通常包括有农、林、牧、副、渔各业所构成的亚系统，是一个比较完全的农业生态系统。在经营上具有种植、养殖、加工业相结合和农业、工业、商业一条龙的特点。

（四）农田生态系统是农业生态系统中主要的亚系统，是形成初级生产的系统。在农区主要是农作物的生产；在牧区主要是牧草的生产。狭义的农田生态系统仅仅指以农作物为主体构成的生态系统。构成农业生态系统的亚系统还有林木生态系统、水产生态系统、牧场生态系统等。

（五）单一生物组成

的生态系统三、农业生态系统的基本结构

根据研究者的需要可以把农业生态系统确定在某一层次水平上。但无论在那一个层次水平上，农业生态系统的基本结构是指农、林、牧、渔、副（农产品加工）之间的量比关系，以及各业内部的物种组成及量比关系。（一）农、林、牧、渔、副多业

结合的必要性与合理性

农、林、牧、渔、副各业之间的关系是相互依存、相互制约和相互促进的。各业之间不断地通过物质、能量的交换、转出与循环，使彼此紧密地结合起来。

1．多业结合与资源的合理利用

一般来说，县、乡、场或村一级农业生产经营单位所拥有的农业资源常常是丰富多样的。如地貌上的山、丘、岗、平、湖，土质水文条件不同，适宜开发利用的状况各异。根据因地制宜原则，宜林则树，宜草则牧，宜农则耕，宜水则养，才能充分挖掘水土资源潜力，使地尽其利。

2．多业结合与物质的循环利

用和转化增值农、林、牧、渔及其产品加工业是农业生态系统中的基本功能单元，各业之间存在着物质交换和能量转化的内在联系。如果各业之间的相互关系处理得好，交互作用能够充分发挥，则系统的整体功能必将大于各单元功能的简单相加。

（1）农牧之间：

农业除提供人类食物和工业原料外，还为牧业提供饲料。牧业生产各种畜禽产品并为农业提供畜力和肥料。牧业是作物库向土壤库转移物质的中间环节——畜牧库。无论传统农业或现代化农业，农牧结合方式虽有不同，但农牧结合都是不可少的。（2）农渔、牧渔之间：农渔关系基本同农牧关系。

渔业提供优质动物蛋白质；以肥沃的塘泥、河泥为农业提供有机肥；农作物秸秆、田间杂草以及人畜粪便均可作为鱼饵，使农业与牧业的“废弃物”得到了充分利用和转化增值，渔业的能量利用率高。水陆结合，农渔、牧渔相促，使生物质能得到多级利用，同时鱼塘可接纳径流，维持系统的养分循环平衡。

能够提高生物能利用效率存在供求关系存在连锁关系存在限制关系（3）农、林之间：森林可改善生态环境，增加大气湿度，在一定范围内还可增加降水量，使系统的水分输入增加；减少径流，减轻风沙侵蚀和水土流失，使系统中水、养分的非生产损耗减少；可提供燃料，解决农村生活用能源的部分需要，使秸杆得以还田；可以提供饲科，通过牲畜转化为粪肥，使系统的物质输人增加。

没有林业的农业是生态不稳定的农业；没有畜牧业的农业是缺乏物质基础的农业。

协调方面矛盾方面争地矛盾“胁地”效应（4）农副关系：农产品的加工业也是改善物质循环，提高系统生产力的重要环节。农产品的就地加工，使副产品得以再利用，既减少了物质（养分）和能量向城市的外流，提高物质回收率，同时加工增值也活跃了农村经济。对于交通不发达的山区，加工产品便于运输和外销。3.多业结合与社会需求随着人类社会的进步，人们的需求也发生着不断的变化，不仅需要各种种植蛋白质营养，还需要多种多样的动物蛋白质营养，不仅需要良好的物质享受，还需要优美的环境和洁净的栖息场所。这就要求农业作为一种产业进行物质生产的同时，还要种草、种花、种果、美化环境；在进行物质生产时，必须兼顾多种需要，提供多种类型的产品。（二）影响基本结构变化的因素1．自然环境条件是结构变化的前提2．粮食生产水平是结构变化的基础3．城乡消费改变影响基本结构变化4．工业的发展影响基本结构(三)调整农业生态系统组分结构，

应研究解决的若干问题

1．系统中的组分是否匹配2．各组分之间的量比关系是否合理3．各组分之间交互作用是否发挥

四、农业生态系统结构分析（一）水平结构

是指在一定生态区域内，各种作物种群或类型在水平空间上的组合与分布（所占面积比例和分布规律），即通常所说的区划或布局。

农业生态系统最佳的水平空间结构，应当是与当地的自然资源组合的特点相适应，并能满足经济的和社会的需求。（二）垂直空间结构

又称立体结构，系指农业生物类群在同一土地单元内，垂直空间上的组合与分布。利用形态上、生理上和生态上不同的作物群体组成合理的“复合群体”，使复合群体对环境资源利用最充分，对不良环境条件抗逆性最强。

立体种植、立体养殖、立体种养立体结构高产高效的生态学基础

——生物种间互补

1．对资源利用的种间互补合理的复合群体结构对光热水土等资源的利用，具有在空间上、时间上和营养需求类型上的互补性，因而能最大限度地、有效地利用环境资源，增加产出。

（1）借助复合群体地上部分和地下部分

利用层次的分异特性，可实现在空

间上对资源利用的种间互补。

（2）错开生长盛期可实现在时间上对资

源利用的种间互补。

（3）借助对营养需求类型的不同，实现

对资源利用的种间互补。

2．在实现系统稳定化方面

的种间互补使系统能够抗拒不良环境条件的干扰，获得持续高产，有着多方面的原因。在复合群体结构中利用生物种间互补作用，保持系统的稳定化，体现在以下一些方面：

（1）抗灾能力的增强使产量稳定。

（2）生境条件的改善。

（3）土壤肥力的提高。

（4）病虫草害的减轻。

（三）时间结构各种生物种群在时间上的变化动态称为时间结构。作物所需要的自然资源大多是随着时（季节）的推移而变化的。从时间上合理搭配各种类型的作物，使自然资源得到最充分的利用。（四）营养结构

生物在长期演化和适应的过程中，不仅建立了食物链类型的联系，而且形成了独特生活习性的明确分工，分级利用自然界所提供的各类物质。正是由于此种原因，才使有限的空间内能养育众多的生物种类，并保持着相对稳定状态。研究设计合理的食物链结构，直接关系着农业生态系统生产力的高低和经济效益的大小。1．物链“加环”

在原有食物链中增加或引人新的环节，可扩大系统的生产力和经济效益。根据加入环节的功能性质，可以划分为以下诸类型。

（1）生产环

在食物链中加人能够将非经济产品转化为人们直接利用的经济产品的环节，称为生产环。例如牛、羊、猪，可以将秸秆、糠麸、饼粕、菜叶和田间废弃的杂草，以及饲料粮转化为肉、蛋、奶、毛、皮等，属一般生产环。蚕和蜜蜂属高效生产环。它们能将人们不需要或不能直接取得的生物产品转化为高值经济产品。（2）减耗环

这类环节的引人可以减少生产损耗。例如捕食性天敌的引入，可减轻害虫的危害。广东省电白县引进澳洲瓢虫，成功地控制了木麻黄防护林带的吹绵介壳虫；吉林省放养寄生蜂防治松毛虫获得良好效果。

（3）增益环

这类环节虽不提供人类直接消费的产品，但可以扩大生产环节的增产效果。例如利用猪、鸡粪便养蚯蚓和蝇蛆，再以蚯蚓、蝇蛆作为猪、鸡的生物蛋白质饲料，促进猪、鸡转化饲料效率的提高。蚯蚓和蝇蛆起着增加饲养猪、鸡的效益，故称之为增益环。

（4）复合环（多功能环）

即兼有两种以上功能的环节。如稻田养鱼、鸭，鱼、鸭既有减耗作用，又可以生产鱼、蛋产品。食用菌和沼池微生物引人食物链后，也具有多种功能。食用菌既生产各种菇类食品，又生产菌糠饲料；沼气池既产生沼气，又较好地保存了有机质和各种养分，使沼渣沼液成为农作物速缓兼备的有机肥料。（5）加环特例——“加工环”

农产品的加工是物理、化学过程，并不是生物学过程，本不属于食物链的范畴。但通过加工环节后，既可以提高物质回收率，保持养分的循环平衡，提高资源利用率和经济效益。

！食物链加“环”是有条件的。加环必须合理，不是环节愈多愈好2．食物链加“环”应注意的问题和原则

评价食物链加“环”，不应局限于某一单项效益的高低，应建立以某种目的效益为主的评价指标体系，进行综合评价，才能得出一个合理的结论。在设计食物链结构，进行加环处理时，还应遵循如下一些原则：

①填补生态位，增加产品产出。②使废弃物资源化。③减少养分和能量的无效损耗。④增加就业，提高经济收人。⑤实现环境净化和美化。水稻蘑菇牛蚯蚓人草粪菌糠水稻、食用菌、牛、蚯蚓食物链示意图稻草蘑菇蚯蚓鸡渣1005.1524.031.0430.22损耗52.23.3642.724.8产品43.470.811.51副产品26.31N素稻草蘑菇蚯蚓鸡渣10060.9715.830.2177.01损耗33.030.356.016.85产品6.040.040.1副产品16.95能量作物蘑菇牲畜沼池灵芝粮食秸秆籽实体（食用）渣

饲料蝇蛆鸡底料废料粪废料肥料医用能源秸秆多级利用粪肉蛋奶

应综合评价食物链的效益。农业生产过程不是一个单纯的生物学过程，还受着社会、经济、技术的强烈制约；同时人们从事农业生产的目的也不单是为了获取食物能量或食物蛋白，还有着其它多种目的，诸如经济收人、环境保护等。不同类型的食物链，它们在社会、经济和生态三大效益方面的表现不同。

由于工业“三废”污染和农业内部农药、化肥、土壤改良剂和除草剂等对环境的污染，使一些有害物质进入农业植物体内，并沿着食物链逐级富集浓缩。为了不使有害物质通过食物链进人人体，殃及人类的健康和生存，除加强工业“三废”治理，进行无公害农业生产外，采用食物链“解列”方法，使有害物质沿食物链富集达到一定浓度之前，使其与人类的食物链联系中断。

3．食物链“解列”五、合理农业生态系统结构的标志

1．生物与环境相适应，能充分发挥当地的资源优势，并保持资源的永续利用。2．各种生物