【正文】 向發(fā)展階段（1962 ）進(jìn)入九十年代后，生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)集中在生物多樣性、全球變化和可持續(xù)發(fā)展方面。122 研究的對(duì)象和基本內(nèi)容二、研究的對(duì)象和基本內(nèi)容1 對(duì)象：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（argroecosystem）2 基本內(nèi)容（1）生態(tài)學(xué)的基本概念和原理（2）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)：生物+環(huán)境結(jié)構(gòu)：水平結(jié)構(gòu) 垂直結(jié)構(gòu) 時(shí)間結(jié)構(gòu)167。125 農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的任務(wù)五、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的任務(wù)總?cè)蝿?wù)：研究協(xié)調(diào)生物與環(huán)境的關(guān)系，協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各組成要素的關(guān)系，以使實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)力，高生產(chǎn)效率，經(jīng)濟(jì)效率和良好的生態(tài)效益。從這個(gè)概念可以看出，構(gòu)成系統(tǒng)必須具備三個(gè)條件：兩個(gè)或兩個(gè)以上的組分；組分間密切聯(lián)系；以整體的方式完成一定的功能?？梢哉f：任何系統(tǒng)都是由更小的子系統(tǒng)構(gòu)成的，同時(shí)自身又是更高一級(jí)系統(tǒng)的子系統(tǒng)。三、系統(tǒng)的條件四、研究系統(tǒng)的方法：從分析輸入輸出著手研究，如中醫(yī)：從分析內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系著手研究：167。1.　無生命成分：即無機(jī)環(huán)境，它是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的來源，包括生命活動(dòng)空間的大基質(zhì)，即光、水、COO2和各種礦物鹽類等。包括綠色植物和一些化能合成細(xì)菌(綠色和紫色細(xì)菌、藍(lán)藻)。2．在空間結(jié)構(gòu)方面：通常與特定的空間相聯(lián)系，因而反映出一定的地區(qū)特性以及與此相聯(lián)系的空間結(jié)構(gòu)。綠色植物（包括藻類種高等植物）：自然界有機(jī)物質(zhì)的主要生產(chǎn)者，也是地球上生命活動(dòng)所需氧氣的主要供給者。一、 生物圈（biosphere）：地球上全部生物及其生活域的總和。四、草原生態(tài)系統(tǒng)：世界草原面積約30億公頃，占陸地面積的24%，分布在干旱和半干旱地區(qū)，雨量少（240~450mm），并集中在夏季。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為滿足人類社會(huì)生活的各種需求，一般要求停留在高草群落階段。自然生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)幾乎全部保留在系統(tǒng)內(nèi)，許多化學(xué)元素基本上可以在系統(tǒng)內(nèi)部取得循環(huán)平衡，是一個(gè)自給自足的系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是實(shí)際上是一個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。三、 熵(entropy)(entropy):系統(tǒng)熱量除以溫度后得到的商。32 食物鏈一、食物鏈（food chain）和營養(yǎng)級(jí)（trophic level）：（food chain）：生態(tài)系統(tǒng)成員間，通過食物營養(yǎng)關(guān)系彼此聯(lián)系起來的序列。食物鏈成員有自大到小的趨勢(shì)。(3)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)：植物生產(chǎn)的有機(jī)質(zhì)大部分作為產(chǎn)品，留給腐生食物鏈的僅占凈初級(jí)生產(chǎn)的20~30%。太陽輻射能量到達(dá)地球表面的分配示意圖二、輔助能輔助能：生態(tài)系統(tǒng)中，除了太陽能以外的其它一切補(bǔ)加能量。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有大量的人工輔助能輸入，同時(shí)有大量的能量以農(nóng)產(chǎn)品的形式輸出系統(tǒng)外。167。5．結(jié)果分析。（一）農(nóng)田亞系統(tǒng)：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)主體、輔助能投入重點(diǎn)輸出的能流：人、畜禽、城市、還田（二）畜禽亞系統(tǒng)：（三）林果亞系統(tǒng)：個(gè)體大，生育期長(zhǎng)，強(qiáng)自我維持能力和光能轉(zhuǎn)化，生態(tài)效益（保持水土、改善氣候、穩(wěn)定良好的生態(tài)環(huán)境、為病蟲害的天敵活動(dòng)提供保護(hù)），提供多樣化食品、生產(chǎn)資料和生活資料，改善農(nóng)村景觀（四）加工業(yè)亞系統(tǒng)： 第四章 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物流物流也和能流一樣，是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能之一。（二） 類型：根據(jù)物質(zhì)循環(huán)的范圍、路線和周期不同，可分為：地質(zhì)大循環(huán)：物質(zhì)和元素經(jīng)生物體的吸收作用，從環(huán)境進(jìn)入有機(jī)體內(nèi)，然后生物以死體、殘?bào)w、排泄形式將物質(zhì)或元素返回環(huán)境，進(jìn)入五大自然圈的循環(huán)。（2）。沉積型（Sedimentary types）其貯存庫在地殼里。庫（pool）生態(tài)系統(tǒng)中能量和物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)過程中被暫時(shí)固定，貯存的場(chǎng)所，稱為庫。庫的吸收，固定和貯存的能力，不僅決定于生物種群的特性也決定于循環(huán)。生物的呼吸作用，使CO2返回到大氣。雖然[CO2]↑有利于光合作用增強(qiáng)，但也導(dǎo)致全球近地表溫度升高，這對(duì)全球的氣候，大氣環(huán)境。 固N(yùn)作用②N2 NH4＋ 食物鏈工業(yè)固N(yùn)：＊106噸（1977年）→100＊106噸（1997年）大氣固N(yùn)：通過閃電和宇宙射線固N(yùn)，＊106噸。同時(shí)有機(jī)質(zhì)分解時(shí)大量消耗水中的溶解O2少于4mg/升時(shí)，會(huì)造成魚類和其它水生動(dòng)物的死亡。水循環(huán)概況水是生物圈中最豐富的化合物，以固、液、氣三相存在。 內(nèi)因：其相變――P和E水循環(huán) 外因：水的重力梯度（R）和太陽輻射 全球上水分循環(huán)有兩種途徑： ①通過相變和大氣環(huán)流形成蒸發(fā)和降雨 ②通過熱力學(xué)梯度與勢(shì)能梯度的作用以洋流和徑流的方式運(yùn)動(dòng)水循環(huán)是生物地球化學(xué)循環(huán)的基礎(chǔ)水的溶解性使它在物質(zhì)循環(huán)中起到載體的作用，因而任何生物地球化學(xué)循環(huán)都有水的參與，如元素的遷移，流動(dòng)和積累都離不開水。；然而由于空氣中SO2和氮化物的溶解，改變降水性質(zhì)，當(dāng)PH＜“酸雨”。――使本來固定在土壤中的有毒金屬如Al、Cu、鎘等溶解出來為植物吸收。 如DDT在生態(tài)系統(tǒng)中的富集作用（）。NO、NO2還與CO等受太陽輻射發(fā)生還原作用形成光化學(xué)煙霧，對(duì)動(dòng)植物造成傷害?；室淮擞卸疚镔|(zhì)如酚、氟、重金屬帶入農(nóng)田、植物因過量攝入而減產(chǎn)施N不當(dāng)會(huì)污染地下水和飲用水，NO2－過高產(chǎn)生致癌物質(zhì)；反硝化作用的N2O破壞臭氧層農(nóng)藥： 有機(jī)氯殺蟲劑 含鉛、砷、汞的農(nóng)藥 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易分解、殘留時(shí)間長(zhǎng)，時(shí)土壤污染 一些特異性的除草劑 嚴(yán)重污染環(huán)境：土壤、大氣、水體農(nóng)產(chǎn)品殘毒性量高，影響人畜健康：廣州蔬菜中毒不合理的化學(xué)控制，使益蟲減少，主要害蟲再次猖獗，次要害蟲上升為主要害蟲；農(nóng)田中用藥量增大，濃度增高，但防治效果反而下降。產(chǎn)品大部分作為商品輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的養(yǎng)分隨之離開系統(tǒng)。，占74％西北黃土高原區(qū)尤為突出。調(diào)節(jié)農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)的途徑合理搭配種植歸還率高的作物：如花生、大豆、綠肥、油菜。利用池塘、溝渠放養(yǎng)水花生、水浮蓮、水葫蘆等水生植物富集水體中養(yǎng)分，作為牲畜飼料，將糞便轉(zhuǎn)入耕地。人工建造的環(huán)境。2 應(yīng)考慮生態(tài)因子之間的補(bǔ)償作用。對(duì)主要生態(tài)因子耐性范圍大的物種其分布也廣。一定的生活型是植物長(zhǎng)期對(duì)環(huán)境條件適應(yīng)的結(jié)果。根據(jù)形成生態(tài)型的主導(dǎo)因子類型，可把植物生態(tài)型分為：氣候生態(tài)型：如粳稻和秈稻；早稻和晚稻地壤生態(tài)型：如水稻和陸稻；耐肥品種與耐瘠品種生物生態(tài)型：如抗病、蟲品種和一般品種（二）生境與生態(tài)位生境即有機(jī)體居住的地方，是具體的、特定地段上對(duì)生物起作用的環(huán)境因子的總和。營養(yǎng)生態(tài)位：即模擬中生物種在物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中所處的位置。52 種群生態(tài)種群：一定時(shí)間內(nèi)占據(jù)某一特定空間的同種有機(jī)體的集合群。害蟲綜合防治的根本任務(wù)是注意害蟲種群數(shù)量大小的變化，將其控制在引起經(jīng)濟(jì)損失的程度以下。豐度 ― 一個(gè)樣本中某種植物個(gè)體數(shù)占個(gè)體數(shù)的比率。繪制年齡錐體的步驟：按一定年齡分組，統(tǒng)計(jì)各年齡組的個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比例；用矩形的長(zhǎng)度表示比例大?。话妖g級(jí)比按年齡從小到大疊起，就形成年齡錐體。為一變數(shù)，反映了環(huán)境對(duì)該種群的影響。又稱生物潛能或生殖潛能。農(nóng)田也應(yīng)保持適宜的種植密度。S型增長(zhǎng)的logistic 模型如下：N：種群數(shù)量 K：環(huán)境容納量r：種群增長(zhǎng)率看圖：種群的增長(zhǎng)的S曲線；綿羊數(shù)量的S型增長(zhǎng)；草履蟲數(shù)量的S型增長(zhǎng)與指數(shù)增長(zhǎng)相比，新增的因子(kN)/k 表明：當(dāng) N 由 0174。種群的波動(dòng)由于環(huán)境條件變化情況不同，具有不同的波動(dòng)規(guī)律。如 ：北溫帶湖泊中的浮游生物種群數(shù)量就是隨著水體在一年中光、溫和營養(yǎng)物質(zhì)等的變化而波動(dòng)的。猞猁每隔9—10年出現(xiàn)一個(gè)高峰，高峰過后數(shù)。大量浮游生物的生長(zhǎng)使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)減少，浮游生物數(shù)量在晚春下降。如干旱、凍害等。0，即隨著種群數(shù)量N的增大，種群指數(shù)增長(zhǎng)的實(shí)現(xiàn)程度就逐漸變小，直到N=k時(shí)，增長(zhǎng)為0。N：種群數(shù)量 N0：種群初始數(shù)量Nt：種群t時(shí)刻的數(shù)量 r：種群增長(zhǎng)率瞬時(shí)增長(zhǎng)率r0，則種群數(shù)量指數(shù)上升。思考：內(nèi)稟增長(zhǎng)率=最大出生率最小死亡率內(nèi)稟增長(zhǎng)率常用于與實(shí)際增長(zhǎng)率比較，其差值可看作環(huán)境阻力。如：老鼠的出生力大于大象的出生力。穩(wěn)定型（圖 b ）：各年齡組上個(gè)體比例適中，分布均勻，種群大小趨于平衡。如：森林覆蓋率達(dá)30－50％，則生態(tài)系統(tǒng)較穩(wěn)定。取樣調(diào)查：（1）取樣方法 農(nóng)田用10 m2，森林用100m2，水體浮游生物＞250ml（2）標(biāo)志重捕法： 林可指數(shù)法、海奈圖解法和連續(xù)重捕法種群密度：?jiǎn)挝幻娣e或容積內(nèi)某種生物的個(gè)體數(shù)或生物量。種群不是某個(gè)種多個(gè)個(gè)體的簡(jiǎn)單組合，形成種群的個(gè)體間存在相互作用，使得種群具備個(gè)體所沒有的群體特征。實(shí)際生態(tài)位：由于競(jìng)爭(zhēng)的存在，物種實(shí)際占據(jù)的生態(tài)位。一定的生境總是與一定生活習(xí)性的生物有著固定聯(lián)系。如 ： 非洲荒漠中的大戟科植物與美洲荒漠的仙人掌科植物雖在分類上的地位不同，但以肉質(zhì)化來適 應(yīng)它們各自的所在的荒漠生 境卻是一致，因而屬于同一生活型。由于生態(tài)因子的相互作用，當(dāng)某個(gè)生態(tài)因子不處于適宜狀態(tài)時(shí)，則生物對(duì)其他生態(tài)因子的耐性范圍會(huì)縮小。光、溫的相互補(bǔ)償。需注意：環(huán)境中對(duì)生物生命活動(dòng)產(chǎn)生影響的生態(tài)因子，不是孤立作用的，而是相互聯(lián)系、相互影響形成統(tǒng)一的整體，共同作用于生物。5—1 生物與環(huán)境的關(guān)系一、生態(tài)系統(tǒng)中的環(huán)境（一）自然環(huán)境自然環(huán)境：是生態(tài)系統(tǒng)中作用于生物的外界條件的總和?；ㄉ⒋蠖?、油菜：不僅自然歸還率高，而且經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品輸出的是CH化合物；返回的油餅和莖葉中所含的N、P、K等可保留在生態(tài)系統(tǒng)中。而燃燒秸桿和畜糞的熱值利用率極低（僅10％ or so），且會(huì)造成結(jié)合態(tài)氮的大量揮發(fā)損失。向系統(tǒng)內(nèi)歸還各種有機(jī)質(zhì)和施入大量的化學(xué)肥料，方能維持系統(tǒng)的養(yǎng)分相對(duì)平衡。 原因：①天敵以害蟲為食，居食物鏈的上端，廣譜性殺蟲劑在天敵體內(nèi)富集濃縮，產(chǎn)生毒害作用更大②施用農(nóng)藥雖殺死害蟲，但并不消滅食物源；而對(duì)天敵來說，由于害蟲被殺死，同時(shí)也消滅了天敵的食物源③任何藥物都不能將害蟲滅絕，一旦害蟲開始活動(dòng)，即可得到食物，迅速繁殖，但天敵因受食物限制而失去作用。水污染：汞、鎘、鉛、鉻、砷重金屬的污染 人稱“五毒”，毒性：汞＞鎘 特點(diǎn)：在水體中不能被微生物分解，危害較大水體富養(yǎng)化：見前熱污染和油污染工業(yè)冷卻用水回流，使水溫提高，直接危及水生生物的存活，同時(shí)打亂生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈關(guān)系。各種殺蟲劑、除草劑、農(nóng)藥、化肥等礦山開發(fā)、原子反應(yīng)堆試驗(yàn)、核電站的建立工業(yè)“三廢”等污染大氣、水體和土壤，破壞生態(tài)平衡，嚴(yán)重者甚至造成公害大氣污染污染源：鉛煙、粉塵、SOCO氮氧化合物、氟化物和各種有機(jī)物。腐蝕建筑隊(duì)雅典古神廟已被腐蝕得面目全非北京故宮的漢白玉石雕已有幾百年歷史。挪威和瑞典2300個(gè)湖泊，因酸雨魚類死亡了1／10。不同地區(qū)降雨不同：我國臺(tái)灣地省的火燒寮1963年9月10－11日降雨1245mm，為世界最大一次降雨量智利的依奇立14年來完全沒有降雨徑流量R（陸地→水體）：與當(dāng)?shù)刂脖桓采w率有關(guān)，可實(shí)測(cè)或據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式推算蒸發(fā)量E：為植物蒸騰耗水與裸露地面和水體蒸發(fā)散失水分的總和植被截留量水分平衡公式P－E－R－△W＝0 輸入：降水P，人工灌溉輸出：蒸發(fā)E，徑流R森林調(diào)節(jié)水分循環(huán)的重要作用豐茂的森林可截留夏季降水量的20－30％（草地為5－13％）樹冠有強(qiáng)大的蒸騰作用：比同緯度的海洋蒸發(fā)的水分多50％林區(qū)比無林、少林區(qū)降水量多30％在坡地，森林可減輕對(duì)土壤的侵蝕作用：林地內(nèi)地表逕流比無林地少10％。其中： 海洋液態(tài)咸水：97％ 3／4：固態(tài)水。據(jù)推測(cè)，在今后幾年內(nèi)農(nóng)業(yè)使用的氮肥約有1－6％成為N2O進(jìn)入大氣，到2000年，臭O3層密度將減少2％ ④作物偏N 谷類作物，塊根塊莖作物經(jīng)濟(jì)系數(shù)低 偏N→營養(yǎng)生長(zhǎng)過度 對(duì)病蟲害抗性下降磷循環(huán)特點(diǎn)：典型的沉積循環(huán)，以不活躍的地殼作為主要貯存庫，是一種不完的循環(huán)，其時(shí)間尺度地質(zhì)時(shí)間，因而從人類的觀點(diǎn)看，進(jìn)入了沉積循環(huán)的磷就作為是損失掉了，因此這部分磷在短期內(nèi)對(duì)生物無效。食物和飲用水中NO3－含量過高，在一定程度下生成的亞硝胺是致癌物質(zhì)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的碳流的問題養(yǎng)分循環(huán)的兩種控制：生物控制：通過食物鏈控制人為控制：通過食物輸入，產(chǎn)品輸出等控制農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)要求促進(jìn)和保護(hù)生物控制這就面臨兩個(gè)選擇：動(dòng)植物殘?bào)w的去向肥料：提高地力（以有機(jī)物形式返回土壤）燃料：以CO2形式返回大氣→土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量不足 ↓ 土壤有機(jī)質(zhì)含量↓←土壤微生物C源不足 ↓ 地力衰退 燃料發(fā)展中國家，因人口多耕地少，大量砍伐森林 耕地 沙漠化（Negro）毀林的結(jié)果 地力下降 廣種薄收因此必須提供輔助能源為生活能源，同時(shí)大力控制人口數(shù)量解決糧食，耕地問題。過程：沉積循環(huán)：（1）特點(diǎn)：①這是一自然過程――這兩種途徑經(jīng)化石，石灰?guī)r或油