1、第一章 緒論 農業生態學 （agroecology) 農業生態學是用生態學和系統論的原理和方法 , 將農業生物與其自然環境作為一個整體 , 研究其 中的相互作用、協同演變 , 以及社會經濟環境對 其調節控制規律 , 促進農業全面持續發展的學 科。agroecology is a branch of ecology in agriculture. it studies the structure, functions, regulation, and management of agricultural ecosystems. the aim is to develop sustainable

2、agriculture. 生態學 (ecology) 研究生物和環境之間相互關系及其作用機理的學科ecology is a science which studies the interactions (relationships) between organisms and their environment.ecology is taken from two greek words oikos means houselogos means understanding or studyinge haechel 1869 defined ecology for the first time 教

3、學目標 1.系統地掌握生態學的基本原理，建立起生態系統的觀點，加強生態環境意識，樹立人與自然協調相處的觀念；2.掌握農業生態學要揭示農業生態系統的結構組成規律、功能運轉規律、輸入輸出構成規律、效益與效率提高規律、系統調控規律、系統演變規律等。3. 通過對農業歷史、現狀和未來的分析，使學生了解國際和國內的農業生態問題和解決的途徑，對生物多樣性保護、生態農業建設、農村可持續發展、健康安全食品生產有一個全面的認識，使學生今后能自覺尊重生態規律和經濟規律，注意資源的保護，為農業的持續健康發展服務。 農業生態學課程主要內容1. 緒論：概念、發展史、研究對象2. 農業生態系統的結構：基本生物結構和綜合結構

4、3. 農業生態系統的功能：能量流動和物質循環4. 農業資源及其效益5. 農業生態系統的調節及控制6. 農業的可持續發展7. 中國的生態農業8. 農業生態工程主要章節 第一節 生態學的產生與發展 一、當前面臨的生態問題（一）國際1.全球變化（ global change) ：溫室效應 greenhouse effect 主要的溫室氣體： co2 、 ch4、n2o 、氟利昂 （是含氟、氯烴化合物的總稱）等 2：水土流失、沙漠化、鹽堿化后果：對人體健康、植物、生物化學循環等都有明顯影響。 3. 生物多樣性銳減 (reduction of biodiversity)（右圖是瀕臨滅絕的大熊貓、東北虎和

5、已滅絕的澳洲袋狼）遺傳多樣性 genetic biodiversity 物種多樣性 species biodiversity 生態系統多樣性 ecosystem biodiversity （二）國內面臨的環境問題 1. ：水土流失 (soil and water erosion)沙漠化 (desertification) 、鹽堿化 (salinization) 2. 植被破壞：森林、草地、城市綠地等 3. 環境污染：工業三廢、農業污染、城市垃圾等 生態環境問題的實質是人類的文明與支持這個文明的自然系統之間不協調，以致出現了不能持續發展的關。二、生態學的概念 （ ecology)1866 年德國

6、的生物學家 e.haeckel 首先在其著作有機體的普通形態學中第一次提出定義：生態學是研究生物和環境之間相互關系及其作用機理的學科。 ecology is the study of the interactions between organisms and their environment. 生物的環境既包括光、熱、水、氣、各種元素等非生物環境 (physical environment) ，也包括動物、植物、微生物等生物環境 (biotic environment) 。 三、生態學發展的歷史階段 1. 生態學誕生以前時期，主要是生態學知識的積累階段（公元前 2000 年 公元 14-1

7、6 世紀）。（1）公元前 700 年，李聃的道德經表達了 “ 金木水火土 “ 五行相 生相克的思想；（2）公元 100-200 年秦漢 “ 二十四節氣 ” ；（3）明朝馬 - 龍農說，用陰陽來描述生態平衡。（4）古希臘哲學家 aristotle 其弟子提出植物群落的含義及與自然環 境的關系 2. 生態學成長期（公元 15 世紀 20 世紀 40 年代）（1）1749 年布豐生命律； 1803 年馬爾薩斯人口論（2）1859 年達爾文發表物種起源，創立了生物進化論（3）1869 年德國的海克爾（ e. haekel ）正式將生態學定義為研究 有機體與其環境條件相互關系的科學。 3. 近代生態學時

8、期（ 20 世紀 40 年代 60 年代）。（1）1935 年英國生態學家坦斯列（ a. g. tansley ）第一次提出生態系統的概念。（2）1941 年美國年輕生態學家林德曼（ r. l. lindeman ）提出食物鏈中能量利用的 “ 十分之一定律 ” 。（3）1952 年 e. p. odum 發表了生態學基礎，第一次以生態系統為中心建立了完整的生態學。 4. 生態學應用與調控時期（ 20 世紀 60 年代以來）。（1）1962 年寂靜的春天； 1962 年的 ibp 計劃（國際生物學計劃）（2）1971 年的 mab 計劃（人與生物圈計劃） 現在的 igbp 計劃（國際地圈生物圈計

9、劃） （3）1972 年 6 月瑞典斯德哥爾摩 “ 人類環境大會 ” ，發表了人類環境宣言（4）1992 年 6 月巴西里約熱內盧 “ 聯合國環境與發展大會 ” ，制定了保護生物多樣性公約、氣候變化公約、關于森林問題的原則申明、里約熱內盧宣言生態學開始配合經濟發展探討定量調節控制生態系統的理論與方法，生態系統工程進入許多生產領域 四、生態學的分支 1. 按生物類別分為：動物生態學、植物生態學、微生 物生態學、人類生態學等 2. 按環境性質分為：陸地、海洋、湖沼等生態學 3. 按生物組織層次分為：基因 (gene) 、分子 (molecule) 、個體 (individual) 、種群 (pop

10、ulation) 、群 落 (community) 、生態系統 (ecosystem) 、景觀 (landscape) 、生物圈 (biosphere)4. 生態學與不同的學科結合形成：農業生態學、森林 生態學、系統生態學、環境生態學、經濟生態學、 數學生態學、物理生態學、化學生態學等。 第二節 農業生態學產生和發展 一、農業生態學的產生及發展 1. 土壤學、氣象學、栽培學等通常是從某一側面研究生 物與環境之間的關系。 2. 60 年代開始的 “ 污染、資源、能源、糧食、人口 ” 等五大生態危機的根源是對生態系統缺乏整體認識。人們 逐步認識到從生態系統水平認識農業的重要性。 3. 從 70 年

11、代開始，以生態系統為核心的農業生態學逐步 建立起來。1976 年在荷蘭召開國際農業生態會議 1972 年日本小田桂三郎發表農田生態學 1978 年 g.w.cox 發表農業生態學一書，農業生態學 開始建立起來1987 年馬世駿出版農業生態工程 二、農業的發展推動農業生態學的發展 1. 人類和生物的增長受資源與環境的約束，地球資源有限，而人口不斷增加，對物質的需求也不斷增加。 2. 人類社會的發展經歷四個階段 （1）舊石器以前的原始時代： 人類完全依賴自然，生產力 極低 （2）人類開始改造自然時代： 人類開始改造自然和利用更 多的自然資源 從原始社會到工業時代前面這兩個時代人類認為大自然主宰一切

12、，于是人們信奉上帝、神等神秘的力量操縱自然。（3）經濟大發展的工業化時代：人類利用各種現代 手段強烈干預自然，掠奪式開發使用資源，致 使資源枯竭、環境破壞。這時人們認為人類可 以主宰一切。（4）后工業化時代：這時人類主張與大自然協調相處，發展經濟的同時也自覺進行生態建設，利用資源與保護和增殖資源相結合。 三、中國的農業發展與農業生態學 1 古代很早就有樸素的思想：用地養地、基 塘系統養分循環、生物防治等2. 70 年代末期提出生態農業（ ecological agriculture) 是對農業生態學的很好實踐。 50 個 生態農業試點縣，到 100 個，已有 7 個獲聯合國 全球 500 佳稱

13、號。北京留民營村、浙江蕭山山一村、遼寧大 洼縣西安生態養殖場、江蘇泰縣河橫村、安徽 穎上小張莊、浙江瑾縣上李家村、浙江奉化縣 騰頭村等 第三節 農業生態系統的概念 一、系統 (system) 1.定義 系統論的創始人是奧地利的貝塔朗菲（ l. v. bertalanffy ）。 系統是由相互作用和相互依賴的若干個組 成部分結合而成的、具有特定功能的整體。系統必須具備的三個條件：由二個以上的組分組成；組分之間有密切的聯系；以整體 方式完成一定的功能。2.系統的結構特點 系統都有邊界。 系統具有層次性。即系統由若干個子系統 組成，系統本身也是更大系統的子系統。構成系統的組分間有一定的量比關系。系統

14、的組分在空間上有一定的排列位置關系。 3. 系統的功能特點和系統研究的基本途徑 （ 1 ） 系統功能的整合性：即整體大于部分之和。通常形象地稱 “ 1+12 ” （ 2 ） 系統研究的基本途徑有：“ 黑箱 ” ：只了解系統的轉換特性，了解系統的輸 出對系統的輸入的響應規律，而不揭示引起這種特性 或響應規律的系統內部原因。“ 白箱 ” ：著重了解系統內部結構和功能對系統的 行為和表現作出解釋。“ 灰箱 ” ：實際研究中常采用。即在重點層次、組分和關系上用白箱的方法，其它用黑箱方法。 二、生態系統 (ecosystem) 1 生態系統的定義 生態系統是在一定的空間內的全部生物和非生物環境相互作用形

15、成的統一體。 景觀區 (landscape) 是由地理、生物和人類活動結果所綜合組成的空間和視覺的整體。 景觀生態學 (landscape ecology) 不僅在 “ 垂直 ” 方向研究特定地點上的生物和環境的相互關系，而且在 “ 水平 ” 方向研究異質區域間的相互影響，把特定地點上的同質區域稱為景觀元素。2 生態系統的基本組分生態系統在結構上包括兩大組分：環境組分和生物組分。環境組分包括四方面：輻射 (radiation) 、 氣體 (air) 、水 (water) 、土體 (soil) 。生物組分包括生產者 (producer) 、大型消費者 (consumer) 和小型消費者 ( 分解

16、者 decomposer) 。3. 生態系統區別于一般系統的特點 （ 1 ） 組分上包括生物，生物群落是生態系統的核心。 （ 2 ） 空間上有明顯的地域性。 （ 3 ）具有明顯的時間特征，具有從簡單到復雜，從低級到高級的發展演變規律（ 4 ） 系統的各組分間處于動態的平衡中。各生態系統都是程度不同的開放系統，不斷地從外界輸入能量和物質，經過轉換變為輸出，從而維持系統的有序性。 4. 主要的生態系統類型 (1). 根據環境的性質生態系統可劃分為陸地生態系統 (terrestrial ecosystem)分為：a.森林生態系統b.草原生態系統c.農田生態系統 淡水生態系統 (freshwater

17、ecosystem) 海洋生態系統 (ocean ecosystem) 。(2). 根據受人類干擾的程度可劃分為：a.自然生態系統b.人工馴化的生態系統c.人工生態系統。 三、農業生態系統 (agroecosystem) 1 農業生態系統的定義 農業生態系統是農業生物與環境之間的能量和物質聯 系建立起來的功能整體。 ? 農業生態系統是馴化的生態系統，既受生態規律的制 約，也受經濟規律的制約。2 農業生態系統的基本組分 生物組分：農業生物如農作物、家畜、家禽、家魚、 家蠶等，以及與這些生物有密切聯系的病蟲害、雜草 等。其中的大型消費者也包括人。環境組分：受到人類的不同程度的調節和影響。而有 些環

18、境如溫室、禽舍等完全是人工環境。 3 農業生態系統的基本結構 組分結構 (component structure) ；時空結構 (spatio-temporal structure) ；營養結構 (trophic structure) 。4 農業生態系統的基本功能 能量流 (energy flow) ：農業生態系統除輸入太陽能 外，還輸入人工輔助能。物質流 (matter flow) ：各種化學元素在生態系統中被生物吸收并傳遞，在生物與環境之間以及生物與生物之間形成連續的物質流。 信息流 (information flow) ：農業生態系統通過信源 的信息產生，信道的信息傳輸和信宿的信息接受形成 信息流。價值流 (catipal flow) ：價值可以在農業生態系統中被轉換成不同的形式，并可以在不同組分間轉移。5. 農業生態系統與自然生態系統的區別 類別 自然生態系統 農業生態系統 生物構成 生物 農業生物、人類 環境組分 自然環境 人工調控 系統穩定性 高 低 開放性 封閉 開放 凈生產力 低 高 服從規律 自然規律 自然和經濟規律 第四節 農