农业生态学总结.doc

.农业生态学第一章 绪论第一节 生态学及其开展1、1866年，德国生物学家海克尔在其著作?有机体的普通形态学?中第一次正式提出生态学的概念，并将生态学定义为：生态学是研究生物与其环境互相关系的科学。2、1971年，奥德姆在其所著作的?生态学根底?中，认为生态学是研究生态系统的结构和功能的科学。3、1866年，德国学者海克尔提出生态学定义，标志着生态学的诞生。4、1935年英国生态学家坦斯列首次提出生态系统的概念，把生物有机体与其环境看成是一个整体，提出生态系统是在特定的区域互相作用的全部生物与无机环境的综合体。5、1942年，美国生态学家林德曼提出食物链6、20世纪30年代，贝塔朗菲提出系统论；40年代美国科学家香农创立信息论。7、生态工程是20世纪60年代有奥德姆和马世俊分别提出的。8、生态学按其性质一般分为理论生态学和应用生态学两大类。第二节1、1983年正式确定在农业院校开设农业生态学课，并在1986年有国家教委将农业生态学列为农学专业的主要课程，同时在局部农业院校开始试办农业生态专业。第三节1、 农业生态学的研究对象主要是农业生态学系统。2、 农业生态学的主要内容包括农业生态系统的组成、结构、功能及其调控的原理和技术途径。3、 农业生态学的特点：理论实用性、学科交叉性、研究统一性、宏观层次性第二章第一节1、 系统：有互相依赖的假设干组分结合在一起，能完成特定功能，并朝特定目标开展的有机整体。2、 一个系统的组成，必须满足3个条件：第一，系统必须具备两个以上的构成要素：第二，各要素之间必须具有某种联系；第三，各要素必须以整体的形式完成特定的功能。3、 系统的特征：系统结构的有序性、系统的层次、系统的整体性、系统功能的整合性4、 生态系统：在一定的时间和空间范围内，生物与生物之间、生物与非生物环境之间密切联系、相互作用并具有一定结构及完成一定功能的综合体，或者说是由生物群落与非生物环境互相依存所组成的一个生态学功能单位。5、 1935年，英国生态学家A.G.Tansley首次提出生态系统的概念。6、 生态系统分为生物组分和非生物组分7、 生物组分分为生产者、消费者、分解者8、 非生物组分为：太阳辐射、无机物质、有机物质、土壤9、 生态系统的结构系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。10、11、12、12生态系统的结构包括物种结构、时空结构和营养结构 生态系统具有能量流动、物质循环和信息传递3大功能 生态系统的主要类型 按环境分：海洋生态系统、森林生态系统、草原生态系统、淡水生态系统 按人类干预程度分：自然生态系统、人工生态系统、半自然生态系统第二节1、 农业生态系统：在人类的积极参与下，利用农业生物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，并按照人类社会需要进行物质生产的综合体。2、 农业生态系统的组分结构系指农、林、牧、渔、副加工各业之间的量比关系，以及各业内部的物种组成及量比关系。3、 农业生态系统的空间结构常分为水平结构与垂直结构4、 农业生态系统根本功能：1能量流2物质流3信息流4价值流第三节农业生态系统与自然生态系统的比拟：1 农业生态系统生物构成不同于自然生态系统2 农业生态系统的环境条件不同于自然生态系统3 农业生态系统结构与功能不同于自然生态系统4 农业生态系统的稳定机制不同于自然生态系统5 农业生态系统的生态立特点不同于自然生态系统6 农业生态系统的开放程度高于自然生态系统7 农业生态系统能量流特征不同于自然生态系统8 农业生态系统养分循环特点不同于自然生态系统9 农业生态系统服从的规律不同于自然生态系统10 农业生态系统运行的“目标不同于自然生态系统第三章 生物种群第一节 种群的概念与特征种群：在一定时间内占据特定空间的同一物种的集合体。种群是物种存在的根本形式，又是组成生物群落的根本单位种群的根本特征：指各类生物种群在正常的生长发育条件下所具有的共同的特征，即种群的共性，而个别种群在特定环境下所产生的特殊适应特征，不包括在此范围内。种群的根本特征包括：1 种群的空间分布特征均匀型 、随机型、成群型成群随机型和成群均匀型2 种群的数量特征1种群的大小和密度 粗密度和生态密度2出生率和死亡率 最大出生率和实际出生率、最低死亡率和实际死亡率3种群的年龄和性别结构雌、雄、两性年龄结构分增长型、稳定型、衰退型4种群的迁入和迁出种群大小：一个种群全体数目的多少种群的密度：单位面积内某个生物的个数的总数粗密度：单位总空间内的生物个体数或生物量生态密度：单位栖息空间内某种群的个体数量或生物量3 种群的遗传特征4 邻接效应邻接效应：当种群的密度增加时，在邻接的个体之间所出现的相互影响第二节 种群的增长模型种群增长模型的典型类型：几何级数增长、指数型增长、逻辑斯谛S型增长种群的几何级数增长：种群在无限的环境中生长，不受食物、空间等条件的限制，种群的寿命只有1年，且一年中只有一个繁殖季节，同时种群无年龄结构，彼此隔离的一种增长方式。种群的指数增长：在无限坏境条件下，除了种群的离散增长外，有些生物可以连续进行繁殖，没有特定的繁殖期，在这种情况下，种群的增长表现为指数形式种群的逻辑斯谛增长：在实际坏境下，由于种群数量受到食物、空间和其他资源的限制，增长是有限的。坏境对种群增长的限制作用是逐渐增加的，故增长曲线呈S型增长。逻辑斯谛曲线5个时期 ：1 开始期 也称潜伏期 种群个体数量少，密度增长缓慢2 加速期 随个体数的增加，密度增长逐渐加快3 转折期 个体数到达饱和密度一半K/2时，密度增长最快4 减速期 个体数超过K/2以后，密度增长逐渐变慢5 饱和期 种群个体数到达K值而饱和逻辑斯谛方程的重要意义：1) 许多相互作用的种群增长模型的根底2) 是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量的主要模型3) 模型中两个参数r、K，已成为生物进化对策理论中的重要概念第三节 种群数量的波动与调节一、 种群的数量动态1 种群增长 自然种群数量变动中 J型和S型增长均可见到，J型增长可以视为是不完全的S型增长2 季节消长 自然种群数量变动存在着年内季节消长和年间的差异3 不规那么波动 波动无周期性，数量也极不稳定例子马世骏研究东亚飞蝗在我国大发生4 周期性波动 例子 旅鼠、北极狐3-4年周期美洲兔、加拿大猞猁9-10年周期5种群的爆发 具有不规那么或周期性波动的生物都可能出现种群的爆发例子 农业生产中最闻名的爆发是害虫和害鼠6种群的平衡 种群较长期地维持在几乎同一个水平上7种群的衰落和死亡 种群长久处于不利条件下人类过度捕猎或栖息地被破坏，其数量会出现持久性下降，即种群衰落，甚至死亡。个体小，出生率低，生长慢，成熟晚的生物，最早出现此种情况8生态入侵 由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展，这种过程称生态入侵二、种群的空间动态 指组成种群的个体在空间的分布特征及其变化1种群对空间的需求 组成种群的每一个有机体都需要一定的空间2种群的空间结构 种群内个体在空间的分布格局及其位置上的变动情况迁移和扩散是种群中个体在空间上的变动情况的表现迁移和扩散：指种群中的个体因某种原因从某分布区向外移动的现象迁移和扩散的原因：1 种群密度过高使随拥挤效应出现的种群压力和进攻行为加强，这是引起扩散和迁移的主要原因2 种群等级低及领域性弱的个体常被排挤，它们只好去寻找高等级个体未占据的、条件较差的栖息地3 幼体长大以后被亲代驱逐出去而引起迁移4 自然扩散也是许多种群的遗传特性和生态特征扩散的方式：迁出 、迁入、迁移三、种群对空间的利用方式 分散利用和共同利用按集群的稳定性可分为：暂时性集群、季节性集群、稳定而经常性集群集群的生态学意义：三、种群波动的原因1.非密度制约 与数量无关的因素 如温度、降水、食物来源2.密度制约 原因1种内竞争食物和领地2某些特殊生物种的增长，对心理抑制使种群不能繁殖过多3捕食者与猎物者之间的反响控制作用4治病的病原菌和寄生物对种群的影响四、种群波动的调节1.密度调节 包括种间调节和食物调节2.非密度调节 气候因子 化学限制因子 、污染物3.种内自动调节 包括行为调节、生理调节和遗传调节五、种群的进化与生态对策一生态对策：生物朝不同方向进化的“对策 ，有r对策和k对策适宜r对策的生物具有个体小、寿命短、存活率低，但增值率高，具有较大扩散能力，适应与多种栖息环境，种群数量常出现大起大落的突发性波动的生态特征适宜k对策的生物具有个体大、寿命长、存活率高，适应于稳定的栖息生境，不具有较大扩散能力，但有较前副的竞争能力，种群密度较稳定，常保持在k水平适宜r-k对策的生物具有生活周期短，繁殖快的特点，加速物质的循环利用，减少养分流失，增加产品产出的特点大量的农作物和家畜、家禽属于中间类型二R - C - S 生活史式样干扰型R指资源丰富的临时生境的选择威胁忍耐型S指在资源胁迫生境中的选择竞争型C 指在资源丰富的可预测生境中的选择与上述三种生活史式样相一致的可能资源分配方式，R -主要分配给生殖，C 主要分配给生长S 主要分配给维持第四节 种群间的相互关系一、种群关系的根本类型：二、正相互作用 互利共生 偏利共生 原始协作三、负相互作用 竞争 捕食与寄生 化感作用四、种群间相互关系在农业生产中的应用1.建立人工混交林、林粮间作，农作物间套种2.稻田养鱼、养萍，稻鱼、稻萍混作第四章 生物群落第一节 生物群落的概念与特征一、生物群落概念生物群落：生存于特定区域或生境内的各种生物种群的集合体，也可以指各种不同大小及自然特征的有生命物体的集合二、 生物群落的根本特征三、生物群落的种类组成及其数量特征数量特征 种的个体数量指标和种的综合数量指标种的个体数量指标包括多度、密度、盖度、频度、高度、体积、重量1.种的个体数量指标 多度、密度、盖度、频度、高度、重量2.种的综合数量指标 优势度、重要值、综合优势比、物种多样性有关多样性的指数香农-威纳指数、辛普森指数第二节 生物群落的结构一、生物群落的垂直结构生物群落的垂直结构：生物在空间的垂直分布上发生的成层现象陆生植物群落决定地上局部分层的环境因素，主要是光照、温度和湿度，决定地下分层的主要因素，是土壤的物理和化学性质，特别是水分和养分水生生物垂直分布的原因主要取决于阳光、温度、食物和氧浓度的质量分数群落垂直方向层的分化主要取决于植物的生活型生物群落的成层性使单位面积内能容纳更多的生物种类和数量，产生更多的生物物质，同时以复杂的营养结构维持着系统的相对稳定，为人类合理栽培作物群落提供了可贵的依据。如鱼的分层放养二、 群落的水平结构群落的水平结构：群落内由于环境因素在不同地点上的不均匀性和生物本身的差异性，而在水平方向上分化形成不同的生物小型组合造成群落不同水平分布的型原因，主要是群落所处的环境，如土壤、温度、湿度、阳光及植物等方面分布的不均匀作用、物种的生殖特点、种间相互关系作用以及种的分工合作程度控制农业生物群落的水平结构有两种根本方式：1 在不同的生境中因地制宜地选择适宜的物种，宜农那么农，宜林那么林。宜牧那么牧2 在同一生境中配置最正确密度，并通过饲养、栽培手段控制密度的开展各种农作物、果树、树木的种植密度、鱼塘的养殖密度、草场的放牧量等都对群落的水平结构及产量有重要影响三、 群落的时间结构群落的时间结构：由自然环境因素的时间节律所引起群落各物种在时间结构上相应的周期变化常常把群落的时间结构称为时相或季相调节农业生物群落时间结构的主要方式是复种、套种、轮作和轮养、套养四、 环境梯度与群落分布环境梯度一般包括海拔、温度、湿度、土壤、风与光等因素五、 群落的交错区和边缘效应群落交错区：是两个或多个群落或生态系统之间的过渡区域边缘效应：由于群落交错区生境条件的特殊性、抑制性和不稳定性，使得毗邻群落的生物可能聚集在这一生境重叠的交错区域中，不但增大了交错区中物种的多样性和种群密度，而且增大了某些生物种的活动强度和生产力在海洋和陆地的交接处即海岸带和三角洲地区，边缘效应应更加明显，人们利用边缘效应，适当增加森林和草原的交接处，以保护和增殖野生动物，充分利用水陆交接处的边缘效应发展滩涂养殖，生产海带、紫菜、裙带菜、石化菜和各种贝类、鱼、虾等，利用城镇与农村交接处农业生产集约化程度较高的特点开展独具特色的城郊型农业。第三节 生物群落中的生态位生态位：是指生物在完成其正常生活周期是所表现出来的对环境综适宜应的特征，是一个生物在物种和生态系统中的功能与地位生态位空间生态位、营养生态位、根底生态位三、 生态位理论一 生态位宽度也称生态位广度或生态位大小，指被一个有机体单位所利用的各种各样不同资源的总和公式在P74二 生态位重叠和竞争1.竞争排斥原理：自然界对环境要求很相似的两个物种大都不能长期共存，为食物或生活资源而竞争迟早会导致竞争力弱的物种局部灭亡或取代2.生态位分异：对环境资源的不同利用使得不同的物种同时存在于同一区域，这种现象称为生态位分异3.生态位重叠：生态位之间的重叠现四、 生态位理论的应用生态位理论说明：1.在同一生境中，不存在两个生态位完全相同的物种2.在一个稳定的群落中，没有任何两个物种是直接竞争者，不同或相似物种必然进行某种空间、时间、营养或年等生态位的分异和别离3.群落是一个生态位分化了的系统，物种的生态位之间通常会发生不同程度的重叠现象，只有生态位生差异较大的物种，竞争才较缓和，物种之间趋向于相互补充，而不是直接竞争生态位理论在农业生产中的应用，在水域进行立体养殖；利用林果冠层下的空间种植药材，培育食用菌第四节 群落的演替一、群落演替的概念及原因一生物群落演替：生物系统内的生物群落随时间的推移，一种生物的消失，另一些物种浸入，出现生物群落及其环境向着一定方向有顺序的开展变化过程对群落演替的理解，在用3个特征定义描述：(二)群落演替的主要原因 外因和内因1.外因演替：由于外部环境的改变所引起的生物群落的演替气候性、土壤性、生物性和人为演替2.内因演替：在生物群落里，群落的成员改变着群落内部环境，而改变了的内部环境反过来又改变着群落的成员二、原生演替、次生演替、顶级群落一原生演替：指的是从未有过任何生物的裸地上开始的演替旱生演替：从裸露的岩石外表开始的原生演替1.旱生演替系列地衣群落阶段、苔藓群落阶段、草本群落阶段、木本群落阶段2.水生演替系列自由漂浮植物阶段、沉水植物阶段、浮叶根生植物阶段、直立水生植物阶段、湿生草本植物阶段、木本植物阶段二次生演替:在原有生物群落破坏后的地段上进行的演替次生演替的一般特点：1.次生演替的速度 次生演替系列中的各个阶段，演替的速度一般都比拟快2.次生演替的趋向 当引起次生演替的外力作用停止后，群落一般都人趋向与恢复到受破坏前原生群落的类型，但在质量、层次结构和群落生境特征不完全一致3.次生演替所经历的阶段 完全决定于外界因素作用的方式和持续的时间次生演替的性质及特点一般决定于：1.外界因素作用的性质、方式，作用的强度和持续时间4.生物繁殖体的种类、数量、距离和来源5.所在地的气候、土壤及地形状况三顶级群落顶级：群落演替系列最后的稳定阶段顶级群落：演替最终形成稳定群落顶级群落在理论上应具有以下主要特征：1.它是一个在系统内部和外部，生物与非生物环境之间已达平衡的稳定系统3.有机物的年生产量与群落的消耗量和输出量之和到达平衡，没有生产量的净积累，其现存量上下波动不大4.顶级群落如无外来干扰，可以自我延续地存在下去三、演替过程中生物群落结构及功能变化四、控制演替的集中主要因素一植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性二群落内部环境的变化三种内和种间关系的改变四外界环境条件的改变五人类的活动五、顶级群落理论在农业生产中的应用一对撂荒地植物被演替的控制二农田土壤肥力变化与作物演替的利用三模仿群落演替的人工模拟群落四建立仿自然演替群落结构的人工群落五农田杂草防除第五章 生物与环境的关系第一节 环境因子的生态作用一概念环境：作用于生物个体或群体的外界条件的总和，包括生物生存的空间，维持其生命活动所必须的物质能量，即环境包括自然环境和社会环境。生态系统中又生态因子和生存因子。生态因子：一切影响生物生命活动的因子叫生态因子。有气候因子，土壤因子和生物因子三大类。生存因子：生物生存不可缺少的因子。自然资源因子：在生态因子中，可作为原料和能量输入系统并能在系统中转换为生物产品的因子。二环境因子的生态作用生态因子的作用：包括光，温，水等气候因子的生态作用，土壤自然体、土壤化学和土壤物理的生态作用。A 气候因子一.光的生态作用：表达在光质，光量光照强度，光照时间三方面。对植物的作用1光照强度：对植物细胞的增大，分化，体积增长，重量增加关系密切；可促进组织和器官的分化，制约器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例；对植物繁殖影响很大等2光照时间：日照长度对植物繁殖特性有影响；与植物分布和起源有关系；对植物休眠，地下储藏器官形成有影响。对动物的作用1 光质中可见光对动物的生殖，体色变化，迁徙，羽毛更换，生长发育等都有影响。2 光照强度对动物的生长发育和形态建成具有重要影响。3 光照时间对动物繁殖存在不同作用。二。温度的生态作用温度的节律性：地球上的不同地区与太阳的相对位置不同，而且相对位置不断发生变化，这些变化是有规律性的，称为温度的节律性。1 温度及其变化对生物的分布体征有重要作用。2 温度影响生物体内生理生化反响。在一定范围内一般每升高10。C可使生物反响速率增加2-3倍，这叫范特贺定律。把维持生物正常生育的最高温度称为最大有效温度：使各种生物作用反响速率进行的最快的温度称为最适温度。三。水的生态作用1水是生物生长发育的重要条件。表现在；水是生物体的组成成分；水作为溶剂，参与生物代谢；水硬性生物产品的品质。2水对动植物数量和分布有影响。3水可对生物分类。水生生物和陆生生物等。综合以上所得，气候因子与生物的关系表现在对生物的形态、结构、生理生化反响、生长发育、数量分布、和质量特征等不同方面。B 土壤因子土壤的生态作用主要表现在土壤自身、土壤化学、土壤物理性等对土壤生物区系及其分布的影响。一。土壤自然体的作用1是许多生物的栖息的场所。2生物进化的过渡环境。3植物生长的基质和营养库。4污染物转化的重要场地。二土壤化学性质的生态作用PH值的作用：1 直接影响植物代谢。2 间接影响植物对养分的吸收。3 对植物病害加以控制。4 微生物的活动，有机质合成与分解，营养元素的转移与释放，微量元素的有效性，土壤保持养分的能力，植物生长等，都与PH值有关。有机质的生态作用：主要来源于绿色植物，其次是土壤中的微生物和动物，可调节土壤物理性质及生物状况。矿物元素的生态作用：植物生命活动的重要物质根底。三土壤的理化性质1土壤温度。对植物的影响有：影响植物种子的萌发和扎根出苗;制约土壤盐类的溶解度、气体交换和水分蒸发、有机物的分解和转化。2土壤水分。3土壤空气。三生态因子作用的一般特性：综合性、主导因子性、同等重要性和不可替代性、直接性、阶段性。四环境与生物的关系：从生态因子的作用特征归纳出环境与生物的关系表现为媒质关系和基底关系。一环境与生物的媒质关系媒质：介质/媒介物，是一种与生物直接接触，包围在生物体四周的物质，水和空气是最根本的媒质。二环境与生物的基底关系基底：指可供生物居住和活动的物体外表，与媒质有异同。生物对基底的反响：向性与趋性、向触性、驱触性。第二节生物的生态作用一土壤生物的生态作用，主要作用和影响。1. 促进了土壤的形成。2. 改善土壤的物理性能。3. 提高了土壤质量。4. 对土壤覆盖层的影响。二森林的生态作用最大的初级生产者主要生态作用：1. 修养水源、保持水土。2. 调节气候、增加雨量。3. 防风固沙、保护农田。4. 净化空气、防止污染。5. 降低噪音、美化大地。6. 提供燃料、增加肥源。三淡水生物的生态作用主要作用吸收水中各种矿质养分，保持水土的洁净程度，增加水体的溶氧量，对水质理化特性的变化起主导作用，形成水域生态系统的初级生产力。四草原、草山生物的生态作用主要生物：天然牧草、人工牧草、草食牲畜，还有多种其他动物、植物和土壤微生物。作用：改善土壤、增加植被覆盖度、修养水分、保持水土、固定流沙。五农田生物的生态作用，对无机环境产生影响1. 对土壤肥力的影响。2. 对水土保持的影响。3. 对农田气候的影响。4. 对净化环境的作用。六生物因素作用的一般特征1. 生物因素对某个物种的影响，只涉及种群中某些个体，很少情况下，才出现一个地区种群的全部个体被某种生物取食的现象。2. 对于生物种群影响的程度常与种群的密度有关。3. 生物因素之间的关系复杂，在相互作用，相互制约中产生了协同进化。4. 生物因素直接涉及到两个物种/与邻近密切相关物种之间的关系。七环境与生物关系的根本规律 P1071. 最小因子定律。2. 耐受性定律。第三节 生物的生态适应性生态适应性：生物在生存竞争中为适应环境而形成的特定性状的一种表现。趋同适应：亲缘关系相当疏远的生物，由于长期生活在相同的环境之中，通过变异、选择和适应，在器官形态方面出现很相似的现象。趋异适应：指同种生物的不同个体群，由于分布地区的差异，长期受不同环境条件的综合影响，不同个体群之间在形态，生理等方面产生的相应的生态变异。(一)生态型。同种生物的不同个体群，长期生存在不要同的生态环境和人工培养条件下，发生趋异适应，并经自然和人工选择而分化，形成的生态，形态和生理特性的基因型类群，称生态型。生态型是分类学上种一下的分类单位。生态型有：气候生态型、土壤生态型、生物生态型。(二)生活型不同种生物，由于长期生存在相同的自然生态和人为培育环境条件下，发生趋异适应，并经自然选择和人工选择后行成的，具有类似形态、生理和生态特性的物种类型，称生活型。生活型着重从形态外貌上进行划分的，是种以上的分类单位。植物；7地面芽植物；8.地上芽植物；9.高位芽植物；10.树上的附生植物。(三)生境和生态位生境：某一生物种群/生物群，由于生态环境的约束，只能在某一特定区域中生存，那么把该区域称该生物种群/生物群落的生境。从生物生存的小区域方面来考虑生物与环境相互关系的概念生态位：生物物种在完成其正常生活周期时所表现出的对环境综适宜应的特性，即一个物种在生物群落和生态系统中的功能和地位。类型：根底生态位，现实生态位，空间生态位。第六章 农业生态系统的能量流动一，农业生态系统能量流动的途径1.能量：作为一种做功的动力，根据是否做功，可划分为动能和潜能。动能：正在做功的能量；潜能：尚未做功，但具有潜在的做功能力的能量；生物化学能：储存在有机化合物中的一种潜在能量。热能：一种广泛见于不同能量做功过程中的能量转化形式。人工辅助能：指人类通过各种生产活动所投入到农业生态系统中的人力、畜力、燃料、电力、机械、农药、饲料等。人工辅助能对农业生产的作用：强化和辅助生态系统中生物对太阳能的固定、转化、流动、推动农业生产力的开展。食物链：指生态系统中生物组分通过吃与被吃的关系彼此连接起来的一个序列，组成一个整体，像一条链索一样，这种链索关系就被分为食物链。营养级：食物链上能量和物质被暂时储存和停留的位置，也即每一种生物所处的位置食物链的三种类型：1捕食食物链；2腐食食物链；3寄生食物链。食物网：生态系统内多条食物链相互交织，互相联结的“网络，这种网络称为“食物网“。农业生态系统能量转化与流动途径：将日光能转化为储存在植物有机物质中的化学潜能，根据化学潜能去向不同而形成了种不同的能流路径。P121.热力学三个根本定律一.热力学第一定律能量守恒定律能量可以在不同的介质中被传递，在不同的形式中被转化，但数量上既不能被创造；也不能被消灭，即能量在转化过程中式守恒的。公式：Q=U+W。Q：系统吸收的能量；U：系统内能变化；W:系统对外做功。二.热力学第二定律能量衰变定律自然界的所有自发过程都是能量从集中型转变为分散型的衰变过程，而且是不可逆转的过程。三.熵与耗散结构熵：系统从温度为绝对零度无分子运动的最大有序状态向含热状态变化过程中每一度温度变化的热量变化，即熵变化时热量变化与绝对温度之比，在温度处于绝对零度时，熵值为零。熵定律：一切自发过程总是想熵值增加的方向进行。耗散结构：利用外界环境的物质、能量等不断地支换，使趋向和混乱状态的系统变为有序和稳定的状态叫耗散结构。四.生态金字塔生态金字塔：生态学研究中用以反映食物链各营养级之间生物个体数量、实物量和能量比例关系的一个图解模型。生态金字塔理论对提高能量利用与转化效率、调控营养结构、保持生态系统的稳定性具有重要的指导意义。五。林的曼效率与生态效率定律P125第三节 农业生态系统的能量生产初级生产：指绿色植物通过光合作用固定太阳光能并转化为储存在植物有机体中的化学潜能的过程，这是生态系统能量流动的根底。次级生产：指消费者、复原者利用初级生产量进行的同化、生长、发育和繁殖后代的过程，这些利用初级生产量实现了能量再一次储存和积累的异养生物被称为次级生产。一初级生产一。初级生产的能量转化化学反响过程表示为： 6CO2 + 12H2O + 太阳辐射能C6H12O6 + 6H2O + O2在单位时间内年、小时、分等、单位面积上hm2、m2初级生产积累的能量或者于物质的量称为初级生产力量，或称为第一性生产力量。二。农业生态系统的初级生产力二次级生产一。次级生产的能量平衡 P130二。次级生产的能量转化效率1营养级之间能量利用效率或消费效率2营养级之内的生长效率第四节 农业生态系统的辅助能辅助能：除太阳辐射能之外，生态系统接收的其他形式的能量统称为辅助能，包括自然辅助能和人工辅助能。人工辅助能包括生物辅助能和工业辅助能两类。生物辅助能：来自于生物有机物的能量，如劳力、畜力、种子、有机肥、饲料等，称为有机能。工业辅助能：指来源于工业的能量投入，也称为无机能、商业能、化石能,包括石油、煤、天然气、电等含能物质直接投入到农业生态系统的直接工业辅助能，以及以化肥、农药、机具、农膜等本身不含能量，但在制造过程中消耗了大量能量的物质形式投入的间接工业辅助能。一生态系统的能流分析能流分析是对生态系统能量的流动、转化、散失过程的描述，一般多采用的是模型图解决法。进行生态系统能量分析的几个步骤：1 确定系统的边界。2 确定系统的组成成分及其相互关系。3 确定各组分之间的实物能量流动或输入输出量。4 将实物量换算为能量。5 绘制能流图。6 能流分析。二生态系统的能值分析能值是一种流动或储存的能量中所包含的另一种类别能量的数量，称为该能量的能值。作用：以能值为基准，可以衡量和比拟生态系统中不同等级能量的真实价值与奉献，能值分析把生态系统或生态经济系统中不同种类、不可比拟的能量转换成用统一标准的能值来衡量和分析，从中评价其在系统中的作用和地位。能值分析的方法步骤：1 资料收集。2 能量系统图的绘制3 编制各种能值分析表4 构建系统的能值综合结构图5 建立能值指标体系6 系统模拟7 系统的开展评价和策略分析三 农业生态系统能流的调控途径 P1421 扩源2 强库3 载流4 减耗第七章 农业生态系统的物质循环1 生物地化循环：地球的各种化学元素和营养物质在自然动力和生命动力的作用下，在不同的生态系统、生物圈内，沿着特定的途径从环境到生物体再到环境，不断的进行流动和循环，就构成了生物地化循环。2 营养物质循环：对生命活动比不可少的各种元素和无机化合物的运动通常称为营养物质循环。3 生物地化循环：由地质大循环时间长、范围广、属于闭合式循环和生物小循环时间短、范围小、属于开放式循环组成，可分为气相型循环eg：碳，氮，氧，水蒸气，氯，溴。氟等和沉积型循环eg：磷，硫，碘，钙，钾，镁，铜等，存在库物质在运动过程中被暂时固定、储存的场所。Eg：植物库、动物库、水体库、土壤库和流物质是库与库之间的转移运动状态。Eg：能流、物流、信息流两种状态。4 碳循环：绿色植物吸收大气中的CO2，经过植物呼吸、动物与微生物分解、动植物残体燃烧等各种途径返回大气。温室效应大气中CO2质量分数上升的直接导致的后果，对生态环境和人类健康都具有重大影响。5 氮循环：氮以氮气形式储存在于大气中，通过生物固氮、化学固氮、降雨输入农业生态系统，再通过挥发、淋失、反硝化等损失和农业产品输出系统。6 磷循环：含磷岩矿经过风化和化学分解成为可溶性磷酸盐，供作物吸收利用；可溶性磷在土壤中易被固定成为难溶性磷化物。利用率只有10%25%7 钾循环：主要储存在岩石圈，通常土壤中都含富含钾，但主要为难溶性钾，多雨地区由于土壤中可溶性钾的强烈淋失，易出现钾缺失。8 水循环 驱动力：太阳能。 组成：大循环 小循环水的物理性质：具有可溶性、可动性、比热高9 我国水资源利用特征：1水源的总供给不能满足总需要2过量开采地表水及地下水，形成地上断流、地下漏斗、水位下降、下游水资源减少、海水入侵、河流枯槁、地面下沉3破坏植被导致区域水平衡失调4用水效率低，工农业用水矛盾大5水资源受污染日益严重10 物质流动的特征：1生物量与现存量 2周转率和周转期3循环效率生物量现存量：某一特定观察时刻，单位面积或体积内积存的有机物质总量。周转率R： 指系统到达稳定状态后，某一个组分库中的物质在单位时间内所流出的量F0或流入的量F1占库存总量S的份额。周转率R=F0/S=F1/S周转期：是周转率的倒数，指该组份的物质全部更换平均需要的时间。循环效率：循环物质Fc占总输入物质Fi的比例。是衡量生态系统的功能强弱的重要标志。11 物质循环的过程：是物质由简单的无机态到复杂有机态再回到简单无机态的再生过程，也是系统的能量由生物固定、转化和消散的过程。12 农业生态系统的养分循环和平衡：养分循环模式由植物库、家畜库、土壤有效成分库组成。动植物所需养分沿土壤植物动物土壤的渠道流动，组成多环的循环系统。农业生态系统养分输入输出工程多、数量大，物质循环开放程度高。13 有机质在养分循环中的作用：1有机质是各种养分的载体；2为土壤微生物提供养分；3具有和硅酸盐一样的吸附阳离子的能力，有助于土壤中阳离子交换量的增加。14 保持农田生态系统养分的循环平衡的途径：1种植制度中合理安排归还率较高的作物及其类型；2建立合理的轮作制度；3农林牧结合，开展沼气，解决生活能源问题，促使桔杆还田；4农产品就地加工，提高物质的归还率。15 物质循环中的环境问题：1化肥对环境的影响土壤以矿石为原料的磷肥、锌肥、硼肥等对土壤的污染，水体地下水的污染和水体富营养化，大气NH3的挥发、沼气CH4、有机肥的恶臭、反硝化过程中形成的NO和 NO2等；2农药对环境的污染土壤、水体、大气及生物浓缩富营养化：营养物质的富集过程及其所引起的后果，它是一种自然过程，主要指氮、磷。生物浓缩生物富集：指生物体从环境中吸收微量农药，并在生物体内积累的现象。第八章 农业生态系统的调控与优化设计1 农业生态系统是一个人工管理的生态系统，既有农业生态系统的属性，又有人工管理系统的属性。2 农业生态系统的调控：1自然调控反响机制、多元重复调节；2人工调控直接调控、间接调控3 反响在农业生态系统中具有多种正负反响机制，能在不同层次个体、种群、群落、系统结构上行使功能控制。4 生态阈值：系统在不降低和破坏其自动调节能力的前提下所能忍受的最大限度的外界压力临界值。外界压力包括：自然灾害、环境因素、人类的获取、改造和破坏等。5 多元重复补偿：在生态系统中，有一个以上的组分具有完全相同或相近的功能，即在网络中处在相同或相近生态位上的多个组成成分，在外来干扰使其中1个或2个组分被破坏的情况下，另外1个或2个组分可以在功能上给予补偿，从而相对的保持系统输出稳定不变。6 直接调控：1生境调控利用农业技术措施改善农业生物的生态环境2输入输出调控3农业生物调控是指在个体、种群、群落个水平上通过对生物种群遗传特性、栽培技术和饲养方法的改进，增强生物种群对环境资源的转化效率，到达调控的目的4系统结构调控包括确定系统组成在数量上的最优比例、在空间上和时间上的最优组合方式7 间接调控：农业生态系统的外部因素，包括财贸金融、公交通讯、科学文化、政法管理等，通过经营者对生态系统产生调节作用的有关社会机制。8 系统分析：是从系统的总体最优和实现系统目标的途径最优出发，采用有效的分析手段和方法，通过一系列步骤，对