草地生态系统的物质生产力课件.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第五章,草地生态系统物质生产力,草地生态系统的物质生产力课件,第1页,一、生产力概念,二、生态系统初级生产,三、生态系统次级生产,四、初级生产与次级生产相互关系,五、提升生态系统生产力路径,草地生态系统的物质生产力课件,第2页,一、生产力概念 Productivity,（一）物质生产力概念,是指生态系统以产品形式生产能力，是任何生态系统基本数量特征，其大小标志着能量转化效率和物质循环效率高低，是生态系统功效详细表达。,有两种物质生产力：,一是总物质生产量，指包含呼吸和消耗在内同化总量；二是净物质生产量，指除去呼吸消耗后，以生物有机体组织或贮藏物质形式表达出生产量，如植物干物质生产量、产量，动物产品数量等。,草地生态系统的物质生产力课件,第3页,（二）初级生产和次级生产,1.初级生产。,指生态系统中自养者生产，包含各种绿色植物、光合细菌等在内同化太阳能并以有机物形式贮存起来生产，又称第一性（次）生产。只有初级生产才能将环境中物质和能量纳入系统，维持系统存在和发展。,(Primary production),2.次级生产。,指动物、微生物等异养者生产，是利用初级生产产物进行物质和能量转化，表现出生产力，是生态系统第二性生产。,(Secondary production),草地生态系统的物质生产力课件,第4页,（三）生产力表示方法,1.时间概念速率表示法。,指系统在单位时间、单位面积上初级生产者和次级生产者所生产有机物质量，惯用单位是：,gm,-2,年,-1,，千卡m,-2,年,-1,2.输出/输入表示方法。,即指系统产出有机物与输入物质或资源比值，简称输出/输入效率，如肥水利用率、资金生产率等。,以上两种表示方法是相互补充。假如只有速率高，可能是高消耗高速率；假如只有效率高，则可能是低生产水平高效率。,草地生态系统的物质生产力课件,第5页,二、生态系统初级生产,（一）地球上初级生产,整个生物圈提供食物能为5353 10,12,千卡.年,-1,，80%来自植物，20%来自动物。98.9%来自陆地，1%来自海洋。每人天天需要2400千卡.天,-1,地，整个地球约养活61亿人。不一样资料表明，地球可养活70150亿人。,草地生态系统的物质生产力课件,第6页,地球上初级生产量和食物供给情况,项目,面积,10,6,km,2,净初级,生产量,gm,-2,年,-1,初级生产,总量,109T年,-1,太阳能,利用率,%,植物提供,食物量,10,12,千卡年,-1,动物提供,食物量,10,12,千卡年,-1,全球,510,320,333,162.6,170,0.11,4200.06,1153.2,陆地,149,720,773,107.3,115,0.25,4200,1094,海洋,361,153,153,55.3,55,0.05,.06,59.2,Pianka（1974）和Lieth（1978）综合,草地生态系统的物质生产力课件,第7页,（二）农业生态系统初级生产,1.最大理论生产力估算,太阳总辐射,500calcm,-2,天,-1,可见光（400700nm）,44.7%50044.7%=222,calcm,-2,.,天,-1,总量子（每cal相当于8.64微埃，反射率612%（8.3%），非活性吸收损失10%）,2228.64=4320 微埃,cm,-2,.天,-1,反射360 微埃,cm,-2,天,-1,非活性吸收损失,432 微埃,cm,-2,.天,-1,有效吸收量子总量,3528 微埃,cm,-2,天,-1,产生碳水化合物量（还原1微克分子co2需10量子或微埃）,353 微克分子,cm,-2,天,-1,呼吸损失1/3（33%）,116微克分子,cm,-2,天,-1,碳水化合物净生产,237微克分子,cm,-2,天,-1,=2.37克分子,m,-2,天,-1,=2.3730克/克分子,m,-2,天,-1,=71g,m,-2,天,-1,碳水化合物是干重92%，无机成份8%，则71100/92=77g干物质m-2天-1,草地生态系统的物质生产力课件,第8页,2.不一样国家作物生产力,（1）美国（1976/3/1012，华盛顿）,理论最大值,61克米,-2,天,-1,223 T年,-1,公顷,-1,实测最大值,C4作物3852,克,米,-2,天,-1,C3作物2331,克,米,-2,天,-1,138190,T,年,-1,公顷,-1,84113,T,年,-1,公顷,-1,全国平均产量,C4作物3852,克,米,-2,天,-1,C3作物2331,克,米,-2,天,-1,431,T,年,-1,公顷,-1,49,T,年,-1,公顷,-1,理论最大值大于实测最大值大于平均值,草地生态系统的物质生产力课件,第9页,（2）中国,光能利用率理论值56%，初级生产最大值6066,克米,-2,天,-1,，作物高产统计生育期平均生长率1029,克米,-2,天,-1,，光能利用率12.3%，不一样作物差异较大。,作 物,玉米高粱,春小麦,水稻,甘薯,冬小麦,生长率,克米,-2,天,-1,27-30,22,14-16,12-13,10,光能利用率,%,1.9-2.32,1.2,1.4,1.7,1.1,因为品种、水肥条件、管理技术限制，作物生育期间平均生长率68克米,-2,天,-1,，光能利用率仅1%,草地生态系统的物质生产力课件,第10页,（3）世界,1975年，村田吉男汇总最高产量作物生育期间光能利用率CGR(,克米,-2,天,-1),，多年生牧草（新叙利亚草和紫狼尾草）2628，C4作物（甘蔗、玉米、高粱）20，水稻、甜菜14，甘薯、大豆、大麦8，三叶草、鸭茅6。,甜菜光合效率仅30mgco,2,.dm,-2,.hr,-1,，但LAI4以上天数达80天。玉米、水稻光合效率40mgco,2,.dm,-2,.hr,-1,以上。,草地生态系统的物质生产力课件,第11页,3.提升生态系统初级生产力路径,生物与环境相适应,协调系统中各组成部分之间关系,建立良好群体结构,重视生物资源开发利用,适量辅助能投入,草地生态系统的物质生产力课件,第12页,三、生态系统次级生产,（一）定义,生态系统次级生产,（secondary production）,是指初级生产部分产品，经过异养生物采食和同化，合成肉、奶、蛋、皮和毛等产品过程。,草地生态系统的物质生产力课件,第13页,次级生产力,（secondary Productivity）,指在单位时间内，各种异养生物直接或间接消费绿色植物，制造或形成产品数量。,次级生产延长了物质和能量在生态系统内流动传递过程。它是以初级生产为基础，直接反应初级生产质和量。次级生产力形成，是以动物采食可食植物开始，直到取得动物产品，这一过程经过一系列转化过程并伴有大量能量损失。,草地生态系统的物质生产力课件,第14页,（二）次级生产在生态系统中作用和地位,1.提供动力,2.转化农副产品，提升利用价值,3.提供蛋白质产品，改进人们食物组成,4.促进农业生态系统物质循环，增强生态系统机能,5.提升经济效益,草地生态系统的物质生产力课件,第15页,（三）次级生产能量转化效率,1.喂养家畜能量转化效率高于自然生态系统,2.不一样畜禽种类和品种差异较大,3.不一样喂养方式能量转化效率不一样,4.不一样喂养配比能量转化效率不一样,5.科学喂养方法能量转化效率高,草地生态系统的物质生产力课件,第16页,喂养家畜可将饲料中1629%能量转化为体质（高于十分之一法则）,33%用于呼吸消耗，33-49%以粪便形式排出。,养一只奶牛每年需饲料1800斤，天天产牛奶60斤，一斤牛奶需饲料粮0.25斤。一头猪需饲料粮500600斤，四斤饲料产一斤猪肉。蛋鸡每年需饲料65斤，0.27斤饲料产一枚蛋。,草地生态系统的物质生产力课件,第17页,（四）提升次级生产力路径,1.改进次级生产者组成，使初级产品得到屡次转化,发展草食动物，适料喂养,充分利用水面，发展鱼、虾、蟹、贝等水生动物,利用腐生食物链进行物质生产,有效地利用残渣食物链中还原能量,2.协调喂养量和饲料量关系，提升转化效率,3.选择和生产优质饲料,4.科学喂养技术,5.控制家畜非生产性消耗,草地生态系统的物质生产力课件,第18页,秸秆利用方式与能量和N素利用率,利用方式,能量利用率%,N素利用率%,沼气,3040,9098,燃烧,510,0,常规沤制,7085,草地生态系统的物质生产力课件,第19页,不一样动物消化能力不一样，应依据饲料种类安排畜禽种类。反刍动物瘤胃可容纳食物6070%，在消化道可停留78天，使食物得到充分消化。,小麦壳喂牛，消化率可达39%，喂猪仅10%。麦秸喂牛消化率42%，喂马19%，猪不消化,。,草地生态系统的物质生产力课件,第20页,我国畜牧业受制于粮食生产，传统饲料是有啥吃啥，剩啥吃啥，精饲料与蛋白质饲料缺乏。,1/41/5粮食用作饲料（,美国为80%）。,植物生产中，粮棉油和绿肥中蛋白质/粮食占11.6%（美国为25.7%），其中粮食蛋白质/粮食占 9.6%。饲料中蛋白质/精料为9.4%。,饲料中蛋白质理论值为占1520%。,草地生态系统的物质生产力课件,第21页,我国主要牧区提供肉类仅是四川省1/5，是全国肉类总产1/20。主要是牧区第一生产力低造成。,我国33亿亩可利用草原，每亩草原年产干草仅33斤，整年干草仅5000万吨，不足全国主要农区秸秆产量1/10。所以，全国畜牧业重点在农区，而不是在牧区。,草地生态系统的物质生产力课件,第22页,四、初级生产与次级生产相互关系,（一）次级生产对初级生产依存关系,各种动物依赖于初级生产而取得食料，以得到生长发育所需各种物质和能量，进行产品生产。所以，初级生产产品和副产品种类、质量和数量决定了农业生态系统中畜、禽、鱼或其它动物种类、数量和转化效率。,。,草地生态系统的物质生产力课件,第23页,次级生产转化效率也在很大程度上取决于初级生产产品和副产品种类和质量。,合理初级生产布局，还能够改进环境质量，为家畜提供良好生长和栖身环境，这对草原牧区畜牧生产更具主要意义,草地生态系统的物质生产力课件,第24页,（二）次级生产对初级生产促进作用,合理次级生产能够促进初级生产。,合理放牧，畜群践踏使大量茎叶埋入土表根层，使有机和无机营养物在这一土层内大量积累，为土栖生物生长创造了良好条件，形成生命活动中心，在草原土栖动物中，以蚯蚓为最多，其生物量可能到达，甚至超出家畜生物量。蚯蚓活动使有机质转变成细腐殖质，并能使土壤中各种无机元素发生移动，不但促进土壤肥力增加，而且也极大地提升了植物对营养元素同化效率，进而促草原初级生产力提升。,草地生态系统的物质生产力课件,第25页,在农区，伴随社会对各种动物产品需求增加和饲料科学发展，喂养种类拓展必将对饲料生产提出更高更广泛要求，从而促进种植业结构改革和调整、栽培管理技术改进和农业生态系初级生产力提升。,草地生态系统的物质生产力课件,第26页,（三）不合理放牧对草原初级生产影响,不合理放牧指草原载畜量超过或大大低于其承载量，对初级生产都会产生不良影响。,过分放牧不但会使可食草种数量降低而影响初级生产力和牧草品质，还会导致土壤板结、杂草和毒草增多，严重时发生沙化和盐碱化，使草原初级生产力大大下降。,放牧过于不足也是有害，这一方面造成牧草资源浪费，其次则使植物残体积累速度超过了微生物分解速度而延缓了营养元素再循环。植物残体积累还可能产生火灾。,草地生态系统的物质生产力课件,第27页,五、提升生态系统生产力路径,生态系统是个生态经济技术复合系统。生态系统生产力形成是自然、经济和社会原因综合作用结果，包含一系列相互联络、相互作用、相互制约复杂原因。生态系统生产力提升，实质上是对整个系统调整控制，以到达最优目标，而不是某一级生产力单纯在数量上增加，也不是系统内农业生物学产量简单增加。它是依据投入与产出，在协调社会效益与生态效益基础上寻求最正确经济效益。,草地生态系统的物质生产力课件,第28页,草地生态系统的物质生产力课件,第29页,草地生态系统的物质生产力课件,第30页,（一）影响我国农业生态系统生产力 原因,1.自然资源条件,自然资源是指农业生产所面临自然环境原因数量、质量及其配合水平，经过对农业生物种类、数量、品质和农业生态系统类型制约作用来影响农业生产力水平。,我国农业系统环境资源除光热资源优越之外，土地和水资源数量最短缺，质量低下，气候条件年际大幅度波动对农业系统组成很大威胁，土地资源破坏和气候灾害加剧可能使农业系统出现不良趋势。,草地生态系统的物质生产力课件,第31页,2.社会经济条件,社会经济条件指农业生态系统面临社会经济环境和农业生产单位经营水平。,社会经济环境影响农业生态系统与人类社会系统进行物质、能量和信息交流质和量，决定农业生态系统结构类型和功能。一方面，人类社会进步使人类干预和控制生态系统方式、能力不停提高，从外界输人物质、能量和信息不停增多，所起生产效能也不停扩张，成了提高农业生态系统生产力主要动力。其次，商品经济发展使生态系统与社会市场紧密联系，社会需求变化引起商品价格变化，进而导致系统结构和生产力发生变化。人类社会需求与农业生态系统生产力之间这种客观联系是改变农业生态系统结构根本动力之一。,草地生态系统的物质生产力课件,第32页,农业生产单位经营水平,包含该生产单位技术、装备，经济实力、人员素质和经营管理水平,表现为投入各生产要素数量、质量及其配合百分比和整体运行效果。经营水平差距在同等自然、经济、社会环境下是各生产单位生产力水平差异主要原因。,草地生态系统的物质生产力课件,第33页,3.农业科学技术水平,农业科学技术进步对提升农业生态系统生产力至关主要，不一样地域，特定农业科学技术对生产力影响是不一样。,4.农业生态系统结构,农业生态系统生产力不但取决于各组成单元个别生产力，而且受结构本身及其功效影响。系统结构对生产力影响主要表现为：,适当调整食物链可增大系统生产力。,提升系统稳定性，能够增强系统整体生产力。,草地生态系统的物质生产力课件,第34页,（二）增加人工辅助能量、提升初级生产力,辅助能量在当代农业初级生产中起着十分主要作用。增加辅助能投入能够改进农业生态系统机能、提升初级生产力。,草地生态系统的物质生产力课件,第35页,提升辅助能利用效率是降低初级生产成本提升净生产力关键之一。主要路径是适量投入、合理配比，以寻求最正确经济生产力。防止工业辅助能对环境资源、土壤性状破坏，也是充分利用辅助能增加初级生产力主要方面。不恰当使用工业辅助能即使有时会暂时对作物生产有一定促进作用，但长此以往可能会引发环境资源、土地资源破坏造成初级生产力下降。,草地生态系统的物质生产力课件,第36页,（三）引进新物种，开发生态位，实施 多样化生产,在现有农业生态系统中引进一些新物种，能够使整个系统功效发生改变。,1.引进新物种，增强系统功效,（1）扩大生产，提升效益。,（2）消除或防治污染。,（3）增加系统稳定性。,2.开发生态位，提升系统生产力,草地生态系统的物质生产力课件,第37页,（四）因地制宜，发展次级生产,（五）控制生态和经济平衡,生态平衡,控制就是依据生态学规律，建立合理生产结构，使生态系统保持良性循环。,经济平衡,有四方面内容：第一，生产周期内投入产出平衡。二是生产与社会需求平衡。第三，经济均衡发展。第四，控制生产规模。,草地生态系统的物质生产力课件,第38页,Global net primary productivity is approximately 120*10,9,tons dry weight per year on land,and 50*10,9,tons per year in the sea.this productivity is unevenly distributed across the earth.the most productive systems are found amongst swamp and marshland,estuaries,reefs and cultivated land.productivity decreases moving away from the equator,indicating the importance of temperature and radiation.,草地生态系统的物质生产力课件,第39页,Secondary production is defined as the rate of production of new biomass by heterotrophic organism.heterotrophy are organisms,such as animals and fungi,with a requirement for energy-rich organic molecules.secondary production by heterotrophy is inevitably dependent on primary productivity.generally,in grazer systems,that part of the tropic structure of a community which depends on the consumption of l vigilant biomass,secondary productivity is an order of magnitude less than primary production resulting in a pyramidal structure.however,there are exceptions to this.,草地生态系统的物质生产力课件,第40页,