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第六章 农业生态系统的结构1第六章第六章 农业生态系统的结构农业生态系统的结构6-1 概述概述6-2 农业生态系统的水平结构农业生态系统的水平结构6-3 农业生态系统的垂直结构农业生态系统的垂直结构6-4 农业生态系统的营养结构农业生态系统的营养结构26-1 6-1 概概 述述一、概念一、概念二、农业生态系统结构合理性标志二、农业生态系统结构合理性标志36-1-1 6-1-1 概概 念念农业生态系统的结构农业生态系统的结构：指农业生态系统的组分在时间、空间上的配置及组分间能指农业生态系统的组分在时间、空间上的配置及组分间能流、物流顺序关系。流、物流顺序关系。包括三个方面，即：组分结构、时空结构和营养结构包括三个方面，即：组分结构、时空结构和营养结构 组分结构组分结构：即农业生物的种类和量比关系，也包括环：即农业生物的种类和量比关系，也包括环 境组分。境组分。用农业生产的术语来说：组分结构就是农、林、牧、用农业生产的术语来说：组分结构就是农、林、牧、副、渔各业之间的比例关系，以及各业内部的物种组成和副、渔各业之间的比例关系，以及各业内部的物种组成和量比关系。量比关系。时空结构：系统中各生物种群在空间上的配置和时间上的时空结构：系统中各生物种群在空间上的配置和时间上的 分布，包括水平结构、垂直结构和时间结构。分布，包括水平结构、垂直结构和时间结构。46-1-1 6-1-1 概概 念念农业生态系统的结构农业生态系统的结构：营养结构营养结构：是系统中生物通过营养关系联结起来的方式。：是系统中生物通过营养关系联结起来的方式。即生产者、消费者和分解者三大功能类群以食物营养即生产者、消费者和分解者三大功能类群以食物营养关系联结起来组成的食物链、食物网。它是系统的物质循关系联结起来组成的食物链、食物网。它是系统的物质循环、能量流动、信息传递的主要路径。环、能量流动、信息传递的主要路径。农业生态系统的结构决定功能。人类可通过调控和管理农业农业生态系统的结构决定功能。人类可通过调控和管理农业生态系统的结构，合理利用生物种间关系及资源环境条件，生态系统的结构，合理利用生物种间关系及资源环境条件，以提高系统的生产力。以提高系统的生产力。56-1-2 6-1-2 系统结构的合理性标志系统结构的合理性标志合理的农业生态系统结构应符合以下原则：合理的农业生态系统结构应符合以下原则：1、生物与环境资源相适应，能充分发挥当地的资源优势，、生物与环境资源相适应，能充分发挥当地的资源优势，并保持资源的永续利用。并保持资源的永续利用。2、能维持生态平衡。具体体现在：、能维持生态平衡。具体体现在：保持输入输出平衡；保持输入输出平衡；农、林、牧、副、渔各业比例合理，保持系统平衡；农、林、牧、副、渔各业比例合理，保持系统平衡；系统生物组成比例合理，配置得当，使得物质能量转系统生物组成比例合理，配置得当使得物质能量转化渠道畅通。化渠道畅通。66-1-2 6-1-2 系统结构的合理性标志系统结构的合理性标志合理的农业生态系统结构应符合以下原则：合理的农业生态系统结构应符合以下原则：3、有助于系统的稳定性的加强和生态环境的改善。、有助于系统的稳定性的加强和生态环境的改善。多样性与稳定是密切联系的。多样性与稳定是密切联系的。4、能保证最终获得最高的系统产量和优质多样的产品，以、能保证最终获得最高的系统产量和优质多样的产品，以 满足人类的需求。满足人类的需求。总之，合理的农业生态系统结构应最终获得较高的经总之，合理的农业生态系统结构应最终获得较高的经济效益、较好的生态效益和良好的社会效益。济效益、较好的生态效益和良好的社会效益。76-2 6-2 农业生态系统的水平结构农业生态系统的水平结构农业生态系统水平结构：农业生态系统水平结构：指在一定的生态区域内，各种生物种群所占的指在一定的生态区域内，各种生物种群所占的面积比例、镶嵌形式、聚集方式等水平分布特征。面积比例、镶嵌形式、聚集方式等水平分布特征。就大农业而言：就大农业而言：就种植业而言：就是通常所说的作物布局。就种植业而言：就是通常所说的作物布局。8大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点96-2 6-2 农业生态系统的水平结构农业生态系统的水平结构一、农业景观一、农业景观二、影响系统水平结构的因素二、影响系统水平结构的因素 106-2-1 6-2-1 农业景观农业景观一、农业景观一、农业景观：多种类型的在景观上有差异的农业生态系统的集合。多种类型的在景观上有差异的农业生态系统的集合。具有明显的边界。具有明显的边界。其中单一的景观类型（或生态系统）称景观单元。其中单一的景观类型（或生态系统）称景观单元。农业景观可大可小，可包括单一的生态系统，也可由农业景观可大可小，可包括单一的生态系统，也可由多种生态系统构成。多种生态系统构成。二、景观的多样性二、景观的多样性 遗传多样性遗传多样性 生物多样性生物多样性 物种多样性物种多样性 生态系统多样性（景观多样性）生态系统多样性（景观多样性）116-2-1 6-2-1 农业景观农业景观景观的多样性意义：景观的多样性意义：多样的生态系统共存，可保证物种的多样性和遗传多多样的生态系统共存，可保证物种的多样性和遗传多 样性，并与当地的环境条件相适应，使景观的总体生产力样性，并与当地的环境条件相适应，使景观的总体生产力达到最高，并保证景观功能的正常发挥，并使景观的稳定达到最高，并保证景观功能的正常发挥，并使景观的稳定性达到一定的水平。性达到一定的水平。三、边缘效应和生态交错带三、边缘效应和生态交错带 不同景观单元的交错区域。不同景观单元的交错区域。126-2-2 6-2-2 影响农业生态系统水平结构的因素影响农业生态系统水平结构的因素一、自然环境条件一、自然环境条件 农业作物尤其只植物的生长发育与环境条件密切相关，农业作物尤其只植物的生长发育与环境条件密切相关，环境因子在很大程度上决定农业生物的水平分布。环境因子在很大程度上决定农业生物的水平分布。例如：北方种植：小麦、玉米、棉花、甘薯等例如：北方种植：小麦、玉米、棉花、甘薯等 南方种植：水稻、甘蔗等。南方种植：水稻、甘蔗等。果树南方与北方：果树南方与北方：动物如骆驼、牦牛等。动物如骆驼、牦牛等。二、社会经济条件二、社会经济条件 人口密度人口密度 城乡经济梯度城乡经济梯度 136-3 6-3 农业生态系统垂直结构农业生态系统垂直结构农业生态系统的垂直结构（立体结构）：农业生态系统的垂直结构（立体结构）：指农业生物之间在空间垂直方向上的配置组合。指农业生物之间在空间垂直方向上的配置组合。一、农业生态系统的立体结构类型一、农业生态系统的立体结构类型二、基塘生态系统二、基塘生态系统三、胶茶间作三、胶茶间作四、四、立体农业高效的生态学基础立体农业高效的生态学基础生物种间互补生物种间互补 146-3-1 6-3-1 农业生态系统立体结构类型农业生态系统立体结构类型农业生态系统的立体结构有：农业生态系统的立体结构有：1、农田立体结构：、农田立体结构：农作物间作农作物间作、稻田养鱼稻田养鱼、稻萍鱼、农田稻萍鱼、农田种菇。种菇。例如例如 稻田养鱼：稻田养鱼：鱼类取食杂草、浮游生物、水稻害虫稻虱、叶蝉鱼类取食杂草、浮游生物、水稻害虫稻虱、叶蝉 等，将其等，将其储藏能量转化为鱼产品；储藏能量转化为鱼产品；鱼在稻田中搅动，能疏松土壤，增加稻田的氧气，有利于鱼在稻田中搅动，能疏松土壤，增加稻田的氧气，有利于有机物的分解，促进水稻根系的呼吸和发育；有机物的分解，促进水稻根系的呼吸和发育；鱼类的排泄物可肥田。鱼类的排泄物可肥田。稻田养鱼使得稻、鱼相辅相成稻田养鱼使得稻、鱼相辅相成、相得益彰。水稻增产、相得益彰。水稻增产一至四成，产鱼一至四成，产鱼100公斤公斤/亩左右。亩左右。156-3-1 6-3-1 农业生态系统立体结构类型农业生态系统立体结构类型2、水体立体养殖：鱼的分层放养、鱼牧结构、基塘系统等。、水体立体养殖：鱼的分层放养、鱼牧结构、基塘系统等。3、养殖业立体结构：立体分层养殖、养殖业立体结构：立体分层养殖、林鱼鸭立体结构林鱼鸭立体结构。例如：湖北省新洲县在低洼积水地区种植耐水湿、生长快的池例如：湖北省新洲县在低洼积水地区种植耐水湿、生长快的池 松，松，8401650株株/公顷，每年公顷，每年410月浇水，水深月浇水，水深0.8 1.0米，水中养鱼，水面养鸭，用树叶、饲料喂鸭、鸭米，水中养鱼，水面养鸭，用树叶、饲料喂鸭、鸭 粪喂鱼，鱼粪肥树，构成了由树、鱼、鸭组成的立体养粪喂鱼，鱼粪肥树，构成了由树、鱼、鸭组成的立体养 殖系统，获得良好的效益。殖系统，获得良好的效益。4、农林立体结构：桐粮间作、胶茶间作、枣粮间作、林药、农林立体结构：桐粮间作、胶茶间作、枣粮间作、林药 间作等。间作等。166-3-2 6-3-2 基塘生态系统基塘生态系统存在地区：珠江三角洲、江浙一带和其它水网地带。存在地区：珠江三角洲、江浙一带和其它水网地带。环境特点：水热资源丰富，土壤肥沃，但地势低，地下水位环境特点：水热资源丰富，土壤肥沃，但地势低，地下水位 高，加之高温多雨，土壤有机质分解很快。高，加之高温多雨，土壤有机质分解很快。结结 构：（如图示）构：（如图示）类类 型：桑基鱼塘、蔗基鱼塘、果基鱼塘、菜基鱼塘、花型：桑基鱼塘、蔗基鱼塘、果基鱼塘、菜基鱼塘、花 基鱼塘及杂基鱼塘。基鱼塘及杂基鱼塘。应用状况：二十世纪应用状况：二十世纪80年代，广东省实行基塘生态系统的面年代，广东省实行基塘生态系统的面积占耕地面积的积占耕地面积的 32%，目前稍有减少，且传统的桑基鱼塘、，目前稍有减少，且传统的桑基鱼塘、蔗基鱼塘由于劳动力成本高、利润不高，已由利润工、收入蔗基鱼塘由于劳动力成本高、利润不高，已由利润工、收入大的果基鱼塘、菜基鱼塘和花基鱼塘代替。大的果基鱼塘、菜基鱼塘和花基鱼塘代替。17 186-3-3 6-3-3 胶茶间作胶茶间作存在地区：广东、云南地区。存在地区：广东、云南地区。单作缺点：橡胶单作不能充分利用光热资源，对风害、低温单作缺点：橡胶单作不能充分利用光热资源，对风害、低温 等自然灾害抵御能力差。等自然灾害抵御能力差。优优 点：点：为茶树创造适宜生长的良好环境，有利于提高茶叶品质；为茶树创造适宜生长的良好环境，有利于提高茶叶品质；增强抵御自然灾害的能力，使橡胶高产、早产；增强抵御自然灾害的能力，使橡胶高产、早产；具有良好的生态效益；土壤流失量降低，土地肥力提高；具有良好的生态效益；土壤流失量降低，土地肥力提高；提高了土地利用率（提高了土地利用率（50%70%）和光合利用率。）和光合利用率。效效 益：如表所示益：如表所示19胶茶群落与单胶林胶乳产量的比较胶茶群落与单胶林胶乳产量的比较 单位：公斤单位：公斤/公顷公顷 20胶茶群落中茶树与纯茶园茶叶产量的比较胶茶群落中茶树与纯茶园茶叶产量的比较 单位：公斤单位：公斤/公顷公顷 216-3-4 6-3-4 立体农业高效的生态学基础立体农业高效的生态学基础生物种间互补生物种间互补运用生物间互补原理上，将形态、生态和生理上不相运用生物间互补原理上，将形态、生态和生理上不相同的生物种群组成合理的复合群体，实现对环境资源同的生物种群组成合理的复合群体，实现对环境资源的充分利用。的充分利用。立体农业利用生物种间的互补，保持系统的稳定、增立体农业利用生物种间的互补，保持系统的稳定、增强系统的抗灾能力，改善生境条件，提高土壤肥力，强系统的抗灾能力，改善生境条件，提高土壤肥力，减轻病虫草害。减轻病虫草害。226-4 6-4 农业生态系统的营养结构农业生态系统的营养结构农业生态系统的营养结构农业生态系统的营养结构 指生态系统中生物间联结的食物链、食物网结构，又指生态系统中生物间联结的食物链、食物网结构，又称食物链结构。称食物链结构。一、食物链结构类型一、食物链结构类型二、食物链解列二、食物链解列三、食物链结构的举例三、食物链结构的举例236-4-1 6-4-1 食物链结构类型食物链结构类型一、食物链加环的作用一、食物链加环的作用 在原有食物链中通过加入新的链环，延长或完善食物链在原有食物链中通过加入新的链环，延长或完善食物链组合，改变农业生态系统的结构，具有很好的效益。其作用组合，改变农业生态系统的结构，具有很好的效益。其作用表现在：表现在：提高农业生态系统的稳定性。提高农业生态系统的稳定性。提高农副产品的利用率提高农副产品的利用率提高提高 能量的利用率和转化率能量的利用率和转化率246-4-1 6-4-1 食物链结构类型食物链结构类型二、食物链加环的类型二、食物链加环的类型生产环生产环 在食物链中加入能够把非经济产品转化为人们直接利用的在食物链中加入能够把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。经济产品的环节，称为生产环。如：牛、羊等可把秸杆、糠麸、菜叶、杂草等转化为肉、如：牛、羊等可把秸杆、糠麸、菜叶、杂草等转化为肉、皮、奶、蛋等，蜜蜂可将花粉转化为蜂蜜、蜂王浆等。皮、奶、蛋等，蜜蜂可将花粉转化为蜂蜜、蜂王浆等。减耗环减耗环 这类环节的引入可减少生产消耗。这类环节的引入可减少生产消耗。如：引入天敌，可减轻病害危害，吉林省人工放养寄生蜂，如：引入天敌，可减轻病害危害，吉林省人工放养寄生蜂，防治林场的松毛虫。防治林场的松毛虫。256-4-1 6-4-1 食物链结构类型食物链结构类型增益环增益环 这类环节虽不提供人类直接消费的产品，但可扩大生产这类环节虽不提供人类直接消费的产品，但可扩大生产环节的增产效果。环节的增产效果。如：利用粪渣等有机废弃物养殖蚯蚓和蝇蛆，可作为禽畜如：利用粪渣等有机废弃物养殖蚯蚓和蝇蛆，可作为禽畜 的蛋白饲料，可提高家禽的生长量和家禽的产蛋率。的蛋白饲料，可提高家禽的生长量和家禽的产蛋率。复合环复合环 兼具两种以上的功能环节。兼具两种以上的功能环节。如：稻田养鱼、鸭，即有减耗的作用（鱼鸭以水稻害虫为如：稻田养鱼、鸭，即有减耗的作用（鱼鸭以水稻害虫为 食，减轻虫害危害，鱼、鸭粪肥又可肥田），又可生食，减轻虫害危害，鱼、鸭粪肥又可肥田），又可生 产鱼、蛋产品。产鱼、蛋产品。266-4-2 6-4-2 食物链的解列食物链的解列食物链的解列：食物链的解列：实质就是利用农业生态系统进行污水处理。使现代工业产实质就是利用农业生态系统进行污水处理。使现代工业产生的有毒有害物质在食物链上富集到一定程度时与人类的食物生的有毒有害物质在食物链上富集到一定程度时与人类的食物链中断联系。链中断联系。处理污染土壤处理污染土壤 可种植非食用的木材、麻类、花卉等使污染物离开食物链。可种植非食用的木材、麻类、花卉等使污染物离开食物链。污水处理污水处理 如：水生植物凤眼莲（又名水葫芦）、浮萍等对各种污染物以及如：水生植物凤眼莲（又名水葫芦）、浮萍等对各种污染物以及 水体富养化的水体富养化的N、P等具有较强的吸收净化能力。等具有较强的吸收净化能力。276-4-3 6-4-3 食物链结构举例食物链结构举例作物秸杆的处理一般有两种途径作物秸杆的处理一般有两种途径：一种是直接焚烧，这部分养分流出农业生态系统，不一种是直接焚烧，这部分养分流出农业生态系统，不仅造成农业生态系统的土壤养分状况的不断的下降，而且仅造成农业生态系统的土壤养分状况的不断的下降，而且还会造成环境污染。还会造成环境污染。另一种是用于饲养牲畜，粪肥还田，相比这种途径就另一种是用于饲养牲畜，粪肥还田，相比这种途径就会合理的多，在农业生产实践中利用的也比较广泛。会合理的多，在农业生产实践中利用的也比较广泛。秸杆多级利用技术秸杆多级利用技术 结构如图结构如图28 返回返回29 农业生态系统的时间结构农业生态系统的时间结构 指在生态系统内合理安排各种生物种群，使它们的生指在生态系统内合理安排各种生物种群，使它们的生长发育及生物量积累时间错落有序，充分利用当地自然资长发育及生物量积累时间错落有序，充分利用当地自然资源的一种时序结构。源的一种时序结构。环境条件的季节性变化环境条件的季节性变化生物的发育规律生物的发育规律30