農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)是用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)論的原理和方法，將農(nóng)業(yè)生物與其自然環(huán)境作為一個(gè)整體，研究其中的相互作用、協(xié)同演變，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境對(duì)其調(diào)節(jié)控制規(guī)律，促進(jìn)農(nóng)業(yè)全面持續(xù)開展的學(xué)科。lihuajun2021-11-21生態(tài)學(xué)

第一章緒論農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)〔Agroecology)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)是用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)論的原理和方法,將農(nóng)業(yè)生物與其自然環(huán)境作為一個(gè)整體,研究其中的相互作用、協(xié)同演變,以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境對(duì)其調(diào)節(jié)控制規(guī)律,促進(jìn)農(nóng)業(yè)全面持續(xù)開展的學(xué)科。Agroecologyisabranchofecologyinagriculture.Itstudiesthestructure,functions,regulation,andmanagementofagriculturalecosystems.Theaimistodevelopsustainableagriculture.生態(tài)學(xué)(Ecology)研究生物和環(huán)境之間相互關(guān)系及其作用機(jī)理的學(xué)科Ecologyisasciencewhichstudiestheinteractions(relationships)betweenorganismsandtheirenvironment.EcologyistakenfromtwoGreekwordsOikosmeanshouselogosmeansunderstandingorstudyingEHaechel1869definedecologyforthefirsttime教學(xué)目標(biāo)1.系統(tǒng)地掌握生態(tài)學(xué)的根本原理，建立起生態(tài)系統(tǒng)的觀點(diǎn)，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境意識(shí)，樹立人與自然協(xié)調(diào)相處的觀念；2.掌握農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)要揭示農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成規(guī)律、功能運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律、輸入輸出構(gòu)成規(guī)律、效益與效率提高規(guī)律、系統(tǒng)調(diào)控規(guī)律、系統(tǒng)演變規(guī)律等。3.通過對(duì)農(nóng)業(yè)歷史、現(xiàn)狀和未來的分析，使學(xué)生了解國際和國內(nèi)的農(nóng)業(yè)生態(tài)問題和解決的途徑，對(duì)生物多樣性保護(hù)、生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)、農(nóng)村可持續(xù)開展、健康平安食品生產(chǎn)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生今后能自覺尊重生態(tài)規(guī)律和經(jīng)濟(jì)規(guī)律，注意資源的保護(hù)，為農(nóng)業(yè)的持續(xù)健康開展效勞。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)課程主要內(nèi)容1.緒論：概念、開展史、研究對(duì)象2.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：根本生物結(jié)構(gòu)和綜合結(jié)構(gòu)3.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的功能：能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)4.農(nóng)業(yè)資源及其效益5.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及控制6.農(nóng)業(yè)的可持續(xù)開展7.中國的生態(tài)農(nóng)業(yè)8.農(nóng)業(yè)生態(tài)工程主要章節(jié)第一節(jié)生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與開展一、當(dāng)前面臨的生態(tài)問題〔一〕國際1.全球變化〔globalchange)：溫室效應(yīng)greenhouseeffect主要的溫室氣體：CO2、CH4、N2O、氟利昂〔是含氟、氯烴化合物的總稱〕等局部溫室氣體情況〔ml/m3)2.環(huán)境破壞問題：水土流失、沙漠化、鹽堿化后果：對(duì)人體健康、植物、生物化學(xué)循環(huán)等都有明顯影響。3.生物多樣性銳減(reductionofbiodiversity)4．遺傳多樣性geneticbiodiversity5．物種多樣性speciesbiodiversity6．生態(tài)系統(tǒng)多樣性ecosystembiodiversity〔二〕國內(nèi)面臨的環(huán)境問題1.土地環(huán)境退化：水土流失(soilandwatererosion)沙漠化(desertification)、鹽堿化(salinization)2.植被破壞：森林、草地、城市綠地等3.環(huán)境污染：工業(yè)三廢、農(nóng)業(yè)污染、城市垃圾等(赤潮及其危害情況)生態(tài)環(huán)境問題的實(shí)質(zhì)是人類的文明與支持這個(gè)文明的自然系統(tǒng)之間不協(xié)調(diào)，以致出現(xiàn)了不能持續(xù)開展的關(guān)。二、生態(tài)學(xué)的概念〔Ecology)1866年德國的生物學(xué)家E.Haeckel首先在其著作?有機(jī)體的普通形態(tài)學(xué)?中第一次提出定義：生態(tài)學(xué)是研究生物和環(huán)境之間相互關(guān)系及其作用機(jī)理的學(xué)科。Ecologyisthestudyoftheinteractionsbetweenorganismsandtheirenvironment.生物的環(huán)境既包括光、熱、水、氣、各種元素等非生物環(huán)境(physicalenvironment)，也包括動(dòng)物、植物、微生物等生物環(huán)境(bioticenvironment)。三、生態(tài)學(xué)開展的歷史階段1.生態(tài)學(xué)誕生以前時(shí)期，主要是生態(tài)學(xué)知識(shí)的積累階段〔公元前2000年——公元14-16世紀(jì)〕。〔1〕公元前700年，李聃的?道德經(jīng)?表達(dá)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(jié)氣〞；〔3〕明朝?馬-龍農(nóng)說?，用陰陽來描述生態(tài)平衡。〔4〕古希臘哲學(xué)家Aristotle其弟子提出植物群落的含義及與自然環(huán)境的關(guān)系2.生態(tài)學(xué)成長期〔公元15世紀(jì)——20世紀(jì)40年代〕〔1〕1749年布豐?生命律?；1803年馬爾薩斯?人口論?〔2〕1859年達(dá)爾文發(fā)表?物種起源?，創(chuàng)立了生物進(jìn)化論〔3〕1869年德國的海克爾〔E.Haekel〕正式將生態(tài)學(xué)定義為研究有機(jī)體與其環(huán)境條件相互關(guān)系的科學(xué)。3.近代生態(tài)學(xué)時(shí)期〔20世紀(jì)40年代——60年代〕。〔1〕1935年英國生態(tài)學(xué)家坦斯列〔A.G.Tansley〕第一次提出生態(tài)系統(tǒng)的概念。〔2〕1941年美國年輕生態(tài)學(xué)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(fā)表了?生態(tài)學(xué)根底?，第一次以生態(tài)系統(tǒng)為中心建立了完整的生態(tài)學(xué)。4.生態(tài)學(xué)應(yīng)用與調(diào)控時(shí)期〔20世紀(jì)60年代以來〕。〔1〕1962年?寂靜的春天?；1962年的IBP方案〔國際生物學(xué)方案〕〔2〕1971年的MAB方案〔人與生物圈方案〕現(xiàn)在的IGBP方案〔國際地圈生物圈方案〕〔3〕1972年6月瑞典斯德哥爾摩“人類環(huán)境大會(huì)〞，發(fā)表了?人類環(huán)境宣言?〔4〕1992年6月巴西里約熱內(nèi)盧“聯(lián)合國環(huán)境與開展大會(huì)〞，制定了?保護(hù)生物多樣性公約?、?氣候變化公約?、?關(guān)于森林問題的原那么申明?、?里約熱內(nèi)盧宣言?生態(tài)學(xué)開始配合經(jīng)濟(jì)開展探討定量調(diào)節(jié)控制生態(tài)系統(tǒng)的理論與方法，生態(tài)系統(tǒng)工程進(jìn)入許多生產(chǎn)領(lǐng)域四、生態(tài)學(xué)的分支1.按生物類別分為：動(dòng)物生態(tài)學(xué)、植物生態(tài)學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)、人類生態(tài)學(xué)等2.按環(huán)境性質(zhì)分為：陸地、海洋、湖沼等生態(tài)學(xué)3.按生物組織層次分為：基因(gene)、分子(molecule)、個(gè)體(individual)、種群(population)、群落(community)、生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)、景觀(landscape)、生物圈(biosphere)4.生態(tài)學(xué)與不同的學(xué)科結(jié)合形成：農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、森林生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)、數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)、物理生態(tài)學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)等。第二節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)產(chǎn)生和開展一、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生及開展1.土壤學(xué)、氣象學(xué)、栽培學(xué)等通常是從某一側(cè)面研究生物與環(huán)境之間的關(guān)系。2.60年代開始的“污染、資源、能源、糧食、人口〞等五大生態(tài)危機(jī)的根源是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)缺乏整體認(rèn)識(shí)。人們逐步認(rèn)識(shí)到從生態(tài)系統(tǒng)水平認(rèn)識(shí)農(nóng)業(yè)的重要性。3.從70年代開始，以生態(tài)系統(tǒng)為核心的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)逐步建立起來。1976年在荷蘭召開國際農(nóng)業(yè)生態(tài)會(huì)議1972年日本小田桂三郎發(fā)表〈農(nóng)田生態(tài)學(xué)〉1978年G.W.Cox發(fā)表〈農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)〉一書，農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)開始建立起來1987年馬世駿出版?農(nóng)業(yè)生態(tài)工程?二、農(nóng)業(yè)的開展推動(dòng)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的開展1.人類和生物的增長受資源與環(huán)境的約束，地球資源有限，而人口不斷增加，對(duì)物質(zhì)的需求也不斷增加。2.人類社會(huì)的開展經(jīng)歷四個(gè)階段〔1〕舊石器以前的原始時(shí)代：人類完全依賴自然，生產(chǎn)力極低〔2〕人類開始改造自然時(shí)代：人類開始改造自然和利用更多的自然資源。從原始社會(huì)到工業(yè)時(shí)代前面這兩個(gè)時(shí)代人類認(rèn)為大自然主宰一切，于是人們信奉上帝、神等神秘的力量操縱自然。〔3〕經(jīng)濟(jì)大開展的工業(yè)化時(shí)代：人類利用各種現(xiàn)代手段強(qiáng)烈干預(yù)自然，掠奪式開發(fā)使用資源，致使資源枯竭、環(huán)境破壞。這時(shí)人們認(rèn)為人類可以主宰一切。〔4〕后工業(yè)化時(shí)代：這時(shí)人類主張與大自然協(xié)調(diào)相處，開展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)也自覺進(jìn)行生態(tài)建設(shè)，利用資源與保護(hù)和增殖資源相結(jié)合。三、中國的農(nóng)業(yè)開展與農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)1．古代很早就有樸素的思想：用地養(yǎng)地、基塘系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)、生物防治等2.70年代末期提出生態(tài)農(nóng)業(yè)〔Ecologicalagriculture)是對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的很好實(shí)踐。50個(gè)生態(tài)農(nóng)業(yè)試點(diǎn)縣，到100個(gè)，已有7個(gè)獲聯(lián)合國全球500佳稱號(hào)。北京留民營村、浙江蕭山山一村、遼寧大洼縣西安生態(tài)養(yǎng)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(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的概念一、系統(tǒng)(system)1.定義系統(tǒng)論的創(chuàng)始人是奧地利的貝塔朗菲〔L.V.Bertalanffy〕。系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的假設(shè)干個(gè)組成局部結(jié)合而成的、具有特定功能的整體。系統(tǒng)必須具備的三個(gè)條件：由二個(gè)以上的組分組成；組分之間有密切的聯(lián)系；以整體方式完成一定的功能。2.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)系統(tǒng)都有邊界。系統(tǒng)具有層次性。即系統(tǒng)由假設(shè)干個(gè)子系統(tǒng)組成，系統(tǒng)本身也是更大系統(tǒng)的子系統(tǒng)。構(gòu)成系統(tǒng)的組分間有一定的量比關(guān)系。系統(tǒng)的組分在空間上有一定的排列位置關(guān)系。3.系統(tǒng)的功能特點(diǎn)和系統(tǒng)研究的根本途徑〔1〕系統(tǒng)功能的整合性：即整體大于局部之和。通常形象地稱“1+1>2〞〔2〕系統(tǒng)研究的根本途徑有：“黑箱〞：只了解系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換特性，了解系統(tǒng)的輸出對(duì)系統(tǒng)的輸入的響應(yīng)規(guī)律，而不揭示引起這種特性或響應(yīng)規(guī)律的系統(tǒng)內(nèi)部原因。“白箱〞：著重了解系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能對(duì)系統(tǒng)的行為和表現(xiàn)作出解釋。“灰箱〞：實(shí)際研究中常采用。即在重點(diǎn)層次、組分和關(guān)系上用白箱的方法，其它用黑箱方法。二、生態(tài)系統(tǒng)(Ecosystem)1．生態(tài)系統(tǒng)的定義生態(tài)系統(tǒng)是在一定的空間內(nèi)的全部生物和非生物環(huán)境相互作用形成的統(tǒng)一體。景觀區(qū)(landscape)是由地理、生物和人類活動(dòng)結(jié)果所綜合組成的空間和視覺的整體。景觀生態(tài)學(xué)(Landscapeecology)不僅在“垂直〞方向研究特定地點(diǎn)上的生物和環(huán)境的相互關(guān)系，而且在“水平〞方向研究異質(zhì)區(qū)域間的相互影響，把特定地點(diǎn)上的同質(zhì)區(qū)域稱為景觀元素。2．生態(tài)系統(tǒng)的根本組分

生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上包括兩大組分：環(huán)境組分和生物組分。環(huán)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(chǎn)者(producer)、大型消費(fèi)者(consumer)和小型消費(fèi)者(分解者decomposer)。3.生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別于一般系統(tǒng)的特點(diǎn)〔1〕組分上包括生物，生物群落是生態(tài)系統(tǒng)的核心。〔2〕空間上有明顯的地域性。〔3〕具有明顯的時(shí)間特征，具有從簡單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)的開展演變規(guī)律〔4〕系統(tǒng)的各組分間處于動(dòng)態(tài)的平衡中。各生態(tài)系統(tǒng)都是程度不同的開放系統(tǒng)，不斷地從外界輸入能量和物質(zhì)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換變?yōu)檩敵觯瑥亩S持系統(tǒng)的有序性。4.主要的生態(tài)系統(tǒng)類型(1).根據(jù)環(huán)境的性質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)可劃分為陸地生態(tài)系統(tǒng)(Terrestrialecosystem)分為：a.森林生態(tài)系統(tǒng)b.草原生態(tài)系統(tǒng)c.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)(Freshwaterecosystem)海洋生態(tài)系統(tǒng)(Oceanecosystem)。(2).根據(jù)受人類干擾的程度可劃分為：a.自然生態(tài)系統(tǒng)b.人工馴化的生態(tài)系統(tǒng)c.人工生態(tài)系統(tǒng)。三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)(agroecosystem)1．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的定義農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)生物與環(huán)境之間的能量和物質(zhì)聯(lián)系建立起來的功能整體。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是馴化的生態(tài)系統(tǒng)，既受生態(tài)規(guī)律的制約，也受經(jīng)濟(jì)規(guī)律的制約。2．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的根本組分生物組分：農(nóng)業(yè)生物如農(nóng)作物、家畜、家禽、家魚、家蠶等，以及與這些生物有密切聯(lián)系的病蟲害、雜草等。其中的大型消費(fèi)者也包括人。環(huán)境組分：受到人類的不同程度的調(diào)節(jié)和影響。而有些環(huán)境如溫室、禽舍等完全是人工環(huán)境。3．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的根本結(jié)構(gòu)組分結(jié)構(gòu)(componentstructure)；時(shí)空結(jié)構(gòu)(Spatio-temporalstructure)；營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(trophicstructure)。4．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的根本功能能量流(energyflow)：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)除輸入太陽能外，還輸入人工輔助能。物質(zhì)流(matterflow)：各種化學(xué)元素在生態(tài)系統(tǒng)中被生物吸收并傳遞，在生物與環(huán)境之間以及生物與生物之間形成連續(xù)的物質(zhì)流。信息流(informationflow)：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)通過信源的信息產(chǎn)生，信道的信息傳輸和信宿的信息接受形成信息流。價(jià)值流(catipalflow)：價(jià)值可以在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中被轉(zhuǎn)換成不同的形式，并可以在不同組分間轉(zhuǎn)移。5.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)別類別自然生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物構(gòu)成生物農(nóng)業(yè)生物、人類環(huán)境組分自然環(huán)境人工調(diào)控系統(tǒng)穩(wěn)定性高低開放性封閉開放凈生產(chǎn)力低高服從規(guī)律自然規(guī)律自然和經(jīng)濟(jì)規(guī)律第四節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象與內(nèi)容一．農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象〔一〕農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象主要是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。〔二〕農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的研究重點(diǎn)不是注重于系統(tǒng)的組成成分，而是諸多組分間的關(guān)系，把每一個(gè)組分看作因素，從能量、物質(zhì)、信息、資金上〔著重從能量和物質(zhì)上〕研究它們之間的相互聯(lián)系、耦合、轉(zhuǎn)化、反響等。二．農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的內(nèi)容1．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的功能3．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在特定的自然和社會(huì)條件的綜合影響下的地域分布特點(diǎn)和規(guī)律4．在不同的自然和社會(huì)條件下，各農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的開展演變規(guī)律5．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制規(guī)律和方法農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)三．研究方法1．根本研究方法〔1〕熟悉研究對(duì)象〔2〕研究數(shù)據(jù)的收集及分析整理農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究涉及各組分的結(jié)構(gòu)功能、投入產(chǎn)出，收據(jù)收集需要第一手?jǐn)?shù)據(jù)，也需要集第二手?jǐn)?shù)據(jù)。〔3〕研究策略：多學(xué)科協(xié)作；多系統(tǒng)大跨度比擬；選擇適當(dāng)?shù)难芯繂卧把芯繉哟无r(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)研究中也運(yùn)用常見的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法如正交設(shè)計(jì)、回歸設(shè)計(jì)、均勻設(shè)計(jì)，及常見的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法如方差分析、回歸分析等。由于農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)研究常涉及系統(tǒng)問題，因此以數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)為主要工具的系統(tǒng)分析方法已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生態(tài)研究中最具特色的研究方法。系統(tǒng)分析方法包括對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模擬、關(guān)系分析、類型劃分、效益評(píng)價(jià)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、開展預(yù)測等。2．傳統(tǒng)方法：氣象、土壤3．現(xiàn)代方法：宏觀方法：GIS、RS、GPS計(jì)算機(jī)方法第二章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)----根本生物結(jié)構(gòu)Chapter2.StructureofagroecosystemBasicbioticstructure由生物構(gòu)成的種群和群落，既是生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，又是生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的核心。分別從個(gè)體、種群和群落水平研究生物之間、生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系及其作用規(guī)律，是生態(tài)學(xué)研究的根底和核心，也是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制和系統(tǒng)生產(chǎn)力提高的理論根底。

第一節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物與環(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。包括生物生存的空間，以及維持生命活動(dòng)的物質(zhì)和能量。自然環(huán)境中一切影響生物生命活動(dòng)的因子均稱為生態(tài)因子〔ecologicalfactor〕，如輻射強(qiáng)度、溫度、濕度、土壤酸堿度、風(fēng)力等等。太陽輻射以及地球外表的大氣圈、水圈和圖圈綜合影響著這些生態(tài)因子。〔一〕太陽輻射地球上生命存在的能量主要依靠來自太陽的輻射。太陽輻射有兩種功能：一種是通過熱能形式溫暖地球，使地球外表的土壤、水體變熱，推動(dòng)著水循環(huán)，引起空氣和水的流動(dòng)，為生物生長創(chuàng)造適宜的溫度條件；另一種功能是通過光能形式被綠色植物吸收，并通過光合作用形成碳水化合物，將能量貯存在有機(jī)物中。

〔二〕大氣圈大氣圈是地球外表包圍整個(gè)地球的一個(gè)氣體圈層。大氣的主要成分是氮、氧、氫和二氧化碳大氣圈供給生物生存所必須的各種元素，而且在提供保護(hù)地面生物的生存條件中起著良好的作用。大氣圈不僅防止了地球外表溫度的急劇變化和水分的散失，并能防護(hù)地面的生物免受外層空間多種宇宙射線的輻射。〔三〕水圈水是細(xì)胞原生質(zhì)的組分和光合作用的原料，是各種物質(zhì)運(yùn)輸?shù)拿浇椋巧矬w內(nèi)各種生化反響的溶劑；水有較高的汽化熱和比熱，可以調(diào)節(jié)和穩(wěn)定氣溫。〔四〕土壤圈土壤具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，是固相、液相、氣相共存的三相體系，具有巨大的吸收能力與貯藏能力，為生物的生長提供了適宜的條件。土壤不僅是植物生長繁育的根底，而且是物質(zhì)和能量的貯存和轉(zhuǎn)化的重要場所。二、人工環(huán)境農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是人類干預(yù)下的生態(tài)系統(tǒng)。廣義的人工環(huán)境包括所有受人類活動(dòng)影響的環(huán)境，可以分為人工影響的環(huán)境和人工建造的環(huán)境。〔一〕人工影響的環(huán)境在原有的自然環(huán)境中，人的因素促使其發(fā)生局部變化的環(huán)境。例如，為改變局部地區(qū)的氣候，控制水土流失，使農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，而人工經(jīng)營的森林、草地、防風(fēng)林、水保林等。為控制旱澇災(zāi)害而興建的水利工程。這些人工影響的環(huán)境在不同程度上仍然依賴于大自然。

〔二〕人工建造的環(huán)境人工建造的環(huán)境是指人類根據(jù)生物生長發(fā)育所需要的外界條件進(jìn)行模擬或塑造的環(huán)境如無土栽培環(huán)境、大棚溫室環(huán)境、集約化養(yǎng)殖環(huán)境等。三、環(huán)境對(duì)生物的制約〔一〕最小因子定律德國化學(xué)家李比西〔JustusLiebig〕提出“植物的生長取決于數(shù)量最缺乏的的那一種營養(yǎng)物質(zhì)〞，即最小因子定律。E.P.Odum〔1973〕對(duì)最小因子作了兩點(diǎn)補(bǔ)充。〔1〕這一定律只有在相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)下才能運(yùn)用。〔2〕要考慮因子間的相互作用。〔二〕謝爾福德耐性定律在生物的生長和繁殖所需要的眾多生態(tài)因子中，任何一個(gè)生態(tài)因子在數(shù)量上的過多過少或質(zhì)量缺乏，都會(huì)成為限制因子。即對(duì)具體生物來說，各種生態(tài)因子都存在著一個(gè)生物學(xué)的上限和下限〔或稱“閥值〞〕，它們之間的幅度就是該種生物對(duì)某一生態(tài)因子的耐性范圍〔又稱耐性限度〕。E.P.Odum〔1973〕等對(duì)耐性定律作了如下補(bǔ)充：〔1〕同一種生物對(duì)各種生態(tài)因子的耐性范圍不同，對(duì)一個(gè)因子耐性范圍很廣，而對(duì)另一因子的耐性范圍可能很窄。〔2〕不同種生物對(duì)同一生態(tài)因子的耐性范圍不同。對(duì)主要生態(tài)因子耐性范圍廣的生物種，其分布也廣。僅對(duì)個(gè)別生態(tài)因子耐性范圍廣的生物，可能受其它生態(tài)因子的制約，其分布不一定廣。〔3〕同一生物在不同的生長發(fā)育階段對(duì)生態(tài)因子的耐性范圍不同，通常在生殖生長期對(duì)生態(tài)條件的要求最嚴(yán)格，繁殖的個(gè)體、種子、卵、胚胎、種苗和幼體的耐性范圍一般都要比非繁殖期的要窄。例如，在光周期感應(yīng)期內(nèi)對(duì)光周期要求很嚴(yán)格，在其它發(fā)育階段對(duì)光周期沒有嚴(yán)格要求。〔4〕由于生態(tài)因子的相互作用，當(dāng)某個(gè)生態(tài)因子不是處在適宜狀態(tài)時(shí)，那么生物對(duì)其它一些生態(tài)因子的耐性范圍將會(huì)縮小。〔5〕同一生物種內(nèi)的不同品種，長期生活在不同的生態(tài)環(huán)境條件下，對(duì)多個(gè)生態(tài)因子會(huì)形成有差異的耐性范圍，即產(chǎn)生生態(tài)型的分化。任何一種生物，對(duì)自然環(huán)境中的各理化生態(tài)因子都有一定的耐性范圍，耐性范圍越廣的生物，適應(yīng)性越廣。據(jù)此，可將生物大體劃分為廣適性生物和窄適性生物。〔三〕生活型〔lifeform〕和生境〔habitat〕1．生活型由于環(huán)境對(duì)生物的限制作用，不同種的生物長期生存在相同的自然生態(tài)條件和人為培育條件下，會(huì)發(fā)生趨同適應(yīng)，經(jīng)過自然選擇和人工選擇形成具有類似形態(tài)、生理和生態(tài)特性的物種類群稱為生活型。生活型是生物對(duì)綜合環(huán)境條件的長期適應(yīng)，而在外貌上反映出相似性和一致性的生物類型。對(duì)植物生活型的分類應(yīng)用最廣的是丹麥植物學(xué)家C.Raunkiaer的生活型分類系統(tǒng)。他認(rèn)為地球上的各個(gè)地區(qū)，冬季和旱季是植物生活中最嚴(yán)酷的臨界期。他以溫度、濕度、水分作為指示生活型的根本要素，以植物度過生活不利時(shí)期對(duì)惡劣條件的適應(yīng)方式為根底，具體以休眠芽或復(fù)蘇芽所處的上下和保護(hù)方式為依據(jù)建立了生活型系統(tǒng)〔圖2.1〕。圖2.1Raunkiaer生活型圖解〔引自C.Raunkiaer,1934〕

１.高位芽植物２－３.地上芽植物４.地面芽植物５－９.地下芽植物〔1〕高位芽植物這類植物的芽和頂端嫩枝是位于離地面較高處的枝條上，如喬木、灌木和一些生長在熱帶潮濕氣候條件下的草本等。它們之中根據(jù)體型的高矮又可分為大型〔30m以上〕，中型〔8-30m〕，小型〔2-8m〕以及矮小型〔0.25-2m〕四類，即大、中、小、矮高位芽，然后又根據(jù)植物是常綠還是落葉，以及是否具有芽鱗這兩類特征，進(jìn)一步劃分為十五個(gè)亞類。

2〕地上芽植物這類植物的芽或頂端嫩枝位于地表或接近地表處，一般都不高出土表20-30cm，因此它們受土表的殘落物所保護(hù)，在地表積雪地區(qū)也受積雪的保護(hù)。〔3〕地面芽植物這類植物在不利季節(jié)，植物體地上局部死亡，只有被土壤和殘落物保護(hù)的地下局部仍然活著，并在地面處有芽。〔4〕地下芽植物這類植物度過惡劣環(huán)境的芽埋在土表以下，或位于水體中。〔5〕一年生植物一年生植物只能在良好季節(jié)中生長，在惡劣的氣候條件下，它們以種子形式度過不良季節(jié)。2.生境在環(huán)境條件的制約下，具有特定生態(tài)特性的生物種和生物群落，只能在特定的小區(qū)域中生存，這個(gè)小區(qū)域就稱為該生物種或生物群落的生境。生境也稱棲息地四、生物對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)〔一〕生態(tài)型〔ecotype〕同種生物的不同個(gè)體群，長期生存在不同的自然生態(tài)條件和人為培育條件下，發(fā)生趨異適應(yīng)，并經(jīng)自然選擇和人工選擇而分化形成的生態(tài)、形態(tài)、和生理特性不同的可以遺傳的類群，稱為生態(tài)型。根據(jù)形成生態(tài)型的主導(dǎo)生態(tài)因子類型的不同，可以把植物生態(tài)型劃分為氣候生態(tài)型、土壤生態(tài)型和生物生態(tài)型三種。1、氣候生態(tài)型：長期適應(yīng)不同的光周期、氣溫和降水等氣候因子而形成的各種生態(tài)型。例如，水稻的早、中、晚稻屬于不同的光照生態(tài)型；秈稻、粳稻是不同的溫度生態(tài)型。2、土壤生態(tài)型：長期在不同的土壤水分、溫度和肥力等自然和栽培條件的作用下分化而形成。例如，水稻和陸稻主要由于土壤水分條件的不同而分化形成的土壤生態(tài)型。3、生物生態(tài)型：是指主要在生物因子的作用下形成的生態(tài)型。例如，各種作物對(duì)病、蟲、草具有不同抗性的品種群。(二)生態(tài)位〔niche〕生態(tài)位可表述為：生物完成其正常生活周期所表現(xiàn)的對(duì)特定生態(tài)因子的綜適宜應(yīng)位置。即用某一生物的每一個(gè)生態(tài)因子為一維〔Xi〕，以生物對(duì)生態(tài)因子的綜適宜應(yīng)性〔y〕為指標(biāo)構(gòu)成的超幾何空間。物種對(duì)環(huán)境的潛在綜適宜應(yīng)范圍，稱為根底生態(tài)位。而實(shí)際占據(jù)的生態(tài)位稱實(shí)際生態(tài)位。實(shí)際生態(tài)位比根底生態(tài)位要小。五．生物對(duì)自然環(huán)境的影響生物不只是簡單地、被動(dòng)地接受環(huán)境的種種影響，同時(shí)也對(duì)其生存環(huán)境產(chǎn)生多方面的影響，或者不同程度地改善環(huán)境條件，使環(huán)境變得更有利于生物生存，或者對(duì)環(huán)境資源和環(huán)境質(zhì)量造成不良影晌。〔一〕森林的生態(tài)效應(yīng)1．修養(yǎng)水源，保持水土。2．調(diào)節(jié)氣候，增加雨量。3．防風(fēng)固沙，保護(hù)農(nóng)田。4.凈化空氣，防治污染。5．減低噪音，美化大地。6．提供燃料，增加肥源。〔二〕淡水水域生物的生態(tài)作用淡水水域生物的主要生態(tài)作用是，浮游植物能吸收水中各種礦質(zhì)養(yǎng)分，保持水體一定的潔凈程度，增加水體的溶氧量，對(duì)水質(zhì)理化特性的變化起主導(dǎo)作用，同時(shí)形成水域生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力。〔三〕草地生物的生態(tài)效應(yīng)牧草特別是豆科牧草，能改進(jìn)土壤。牧草還能增加植被覆蓋度，修養(yǎng)水分，保持水土，固定流沙。〔四〕農(nóng)田生物的生態(tài)效應(yīng)1.對(duì)土壤肥力的影晌。2.對(duì)水土保持的影晌。3.對(duì)農(nóng)田小氣候的影響。4.對(duì)凈化環(huán)境的作用第二節(jié)種群種群是指在某一特定時(shí)間中占據(jù)某一特定空間的一群同種的有機(jī)體的總稱，或者說一個(gè)種群就是在某一特定時(shí)間中占據(jù)某一特定空間的同種生物的集合體。一、種群結(jié)構(gòu)〔一〕種群的大小和密度種群大小是指一定面積或容積內(nèi)某個(gè)種群的個(gè)體總數(shù)。例如，某個(gè)魚塘中草魚的總數(shù)。種群密度是指單位面積或容積內(nèi)某個(gè)種群的個(gè)體總數(shù)。如每公頃水稻的株數(shù)。種群的密度可以分為粗密度〔crudedensity〕和生態(tài)密度〔ecologicaldensity〕。粗密度〔又稱天然密度〕是指單位空間某個(gè)種的實(shí)際個(gè)體數(shù)量〔或生物量〕生態(tài)密度是指單位棲息空間某個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量〔或生物量〕。〔二〕種群的年齡結(jié)構(gòu)和性比齡級(jí)比：假設(shè)一個(gè)種群中的不同個(gè)體具有不同的年齡，那么可按一定的年齡分組，統(tǒng)計(jì)各個(gè)年齡組個(gè)體數(shù)占種群總個(gè)體數(shù)的比率。種群的年齡結(jié)構(gòu)是指各個(gè)年齡級(jí)的個(gè)體數(shù)在種群中的分布情況，它是種群的一個(gè)重要特征，既影響出生率，又影響死亡率。年齡錐體：自下而上地按齡級(jí)由小到大的順序?qū)⒏鼾g級(jí)個(gè)體數(shù)或百分比用圖形表示〔圖2.2〕。(1)增長型種群:其年齡結(jié)構(gòu)呈典型的金字塔形，種群中有大量的幼體和極少的老年個(gè)體，種群的出生率大于死亡率。(2)穩(wěn)定型種群:每一齡級(jí)的個(gè)體死亡數(shù)接近于進(jìn)入該齡級(jí)的新個(gè)體數(shù)，種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定。(3)衰退型種群:種群中幼體比例很小，而老年個(gè)體比例較大，出生率小于死亡率。種群趨于衰退甚至消失。性比〔sexratio〕是指一個(gè)雌雄異體的種群所有個(gè)體或某個(gè)齡級(jí)的個(gè)體中雄性對(duì)雌性的比率。性比是種群結(jié)構(gòu)的一個(gè)要素，它反映了種群產(chǎn)生后代的潛力。〔三〕種群的出生率〔natality〕和死亡率〔mortality〕1．出生率：種群產(chǎn)生新個(gè)體的能力。最大出生力〔潛在出生力〕:不受任何生態(tài)因子限制，種群處于理想狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生新個(gè)體的最大能力。反映了該生物的特性。實(shí)際出生力〔生態(tài)出生力〕：種群在一定的環(huán)境條件下，產(chǎn)生新個(gè)體的能力。反映了環(huán)境對(duì)該種群的影響。2．死亡率：單位時(shí)間內(nèi)種群死亡的個(gè)體數(shù)。最低死亡率：種群處于理想狀態(tài)時(shí)的死亡率。實(shí)際死亡率：種群在一定的環(huán)境條件下的死亡率。又稱生態(tài)死亡率，不僅受環(huán)境條件的影響，而且受種群大小和年齡組成的影響。〔四〕種群的內(nèi)稟增長率與環(huán)境容納量內(nèi)稟增長率:在沒有任何環(huán)境因素〔食物、領(lǐng)地和其它生物〕限制的條件下，由種群內(nèi)在因素決定的穩(wěn)定的最大增殖速度。也稱生物潛能〔bioticpotential〕或生殖潛能〔reproductivepotential〕。種群的內(nèi)稟增長率與觀測到的種群實(shí)際增長率之差可以看作環(huán)境阻力的度量〔Odum，1971〕。環(huán)境阻力：就是防礙種群內(nèi)稟增長率實(shí)現(xiàn)的環(huán)境限制因素的總和。〔五〕種群的空間分布和阿利氏原那么由于自然環(huán)境〔棲境〕的多樣性，以及種內(nèi)種間個(gè)體之間的競爭，每一個(gè)種群都呈現(xiàn)特定的分布形式。種群的分布有三種根本類型：〔1〕隨機(jī)的〔random〕；〔2〕均勻的〔uniform〕；〔3〕成叢的〔clumped〕〔或聚集的〕二、種群的動(dòng)態(tài)〔一〕生命表〔lifetable〕和生命曲線〔survivorshipcurve〕生命表又稱壽命表或死亡率表，它可用來綜合評(píng)定種群各年齡組的死亡率和壽命，預(yù)測某一年齡組的個(gè)體能活多少年，還可以看出不同年齡組的個(gè)體比例情況。只要掌握了種群各年齡組的個(gè)體數(shù)目(nx)和各年齡組的死亡個(gè)體數(shù)〔dx〕后，就可編制生命表。依據(jù)取得nx和dx方法的不同，生命表可以分為動(dòng)態(tài)生命表和靜態(tài)生命表。動(dòng)態(tài)生命表的nx和dx是通過追蹤觀測同一時(shí)期出生的種群隨著時(shí)間變化得到的，適用于壽命較短的物種。靜態(tài)生命表是通過觀測某一時(shí)段種群所有不同年齡組的個(gè)體狀況獲得nx和dx，適用于壽命較長的物種。現(xiàn)以康內(nèi)爾〔Conell，1970〕對(duì)藤壺〔Balanusglandula〕的調(diào)查資料為例，說明動(dòng)態(tài)生命表的編制方法〔表2.2〕。年齡(年)x

各年齡開始存活數(shù)nx各年齡死亡個(gè)體數(shù)dx各年齡開始存活分?jǐn)?shù)lx各年齡死亡qx各年齡期平均存活數(shù)Lx各年齡期及其以上存活的年總數(shù)Tx平均壽命期望值ex0

1

2

3

4

5

6

7

8

9142

62

34

20

15.5

11

6.5

2

2

080

28

14

4.5

4.5

4.5

4.5

0

2

-1.000

0.437

0.239

0.141

0.109

0.077

0.046

0.014

0.014

00.563

0.452

0.412

0.225

0.290

0.409

0.692

0.000

1.0

-102

48

27

17.75

13.25

8.75

4.25

2.0

1.0

0.0224

122

74

47

29.25

16

7.25

3

1

01.58

1.97

2.18

2.35

1.89

1.45

1.12

1.50

0.50

-表2.2藤壺的生命表**對(duì)1959年固著的種群進(jìn)行逐年觀察，到1968年全部死亡。資料根據(jù)Conell(1970)(引自Krebs,1978)計(jì)算生命期望要求出每年齡期的平均存活數(shù)目求出所有Lx值列入表中，然后由表底向上逐漸累計(jì)Lx值，得到Tx值，最后用Tx值除以nx，就得到平均期望壽命〔ex〕，即Tx=x，ex=Tx/nxΣLii=∞依據(jù)生命表可以繪制存活曲線〔圖2.3〕。存活曲線是反映種群在每個(gè)年齡級(jí)生存的數(shù)目。存活曲線以時(shí)間間隔為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)的存活個(gè)體數(shù)或存活率為縱坐標(biāo)在平面內(nèi)繪制而成。通常縱坐標(biāo)是取存活數(shù)目的對(duì)數(shù)，這樣使圖形更加直觀些。存活曲線通常分為三種根本類型。A型：凸型的存活線。表示種群在接近生理壽命前，死亡率一直很低，直到生命末期死亡率才升高。許多大型動(dòng)物包括人類屬于或接近這種類型。

B型：呈對(duì)角線的存活曲線。即種群下降的速率從開始到生命后期都是相等的，說明在各個(gè)時(shí)期的死亡率是相等的。典型的B2型曲線在自然界是不多的。B1為階梯型曲線，說明在生活史各個(gè)時(shí)期的存活率變化劇烈，差異很大，在生活史的中存在假設(shè)干非常危險(xiǎn)的時(shí)期，如完全變態(tài)的昆蟲屬于這一類。B3曲線為S型，它表示在幼體的死亡率較高，但到成年期死亡率降低，直到到達(dá)較為穩(wěn)定的狀態(tài)。C型：凹型的存活曲線。表示幼體的死亡率很高，以后的死亡率低而穩(wěn)定。屬于這種類型的有魚類、兩棲類、海產(chǎn)無脊椎動(dòng)物和寄生蟲等。〔二〕種群的增長型1.指數(shù)增長〔J型增長〕種群在無食物和生存空間限制的條件下呈指數(shù)式增長，種群個(gè)體的平均增長率不隨時(shí)間變化。〔如右圖〕2.邏輯斯諦增長〔S型增長〕在自然條件下，環(huán)境、資源條件總是有限的，當(dāng)種群數(shù)量到達(dá)一定量時(shí)，增長速度開始下降，種群數(shù)量越多，競爭越劇烈，增長速度也越小，直到種群數(shù)量到達(dá)環(huán)境容納量〔K〕并維持下去。增長呈S型。〔如右圖〕多數(shù)生物的增殖，包括水稻和小麥的分蘗數(shù)的增長根本上屬于S型。多數(shù)種群在自然界由于受年齡結(jié)構(gòu)、密度、食物和環(huán)境條件的影響，其增長的類型是多種多樣的，種群數(shù)量變化的J型和S型增長只是兩種典型情況〔如右圖〕三、種群間的相互作用生物種間存在著各種相互依存、相互制約的關(guān)系。根據(jù)種間相互作用的性質(zhì)，可以分為三種類型。負(fù)相互作用：結(jié)果至少一方受害〔-〕正相互作用：結(jié)果一方得利或雙方得利〔+〕中性作用：結(jié)果是雙方無明顯的影響〔0〕(一)負(fù)相互作用1．競爭〔competition〕廣義的競爭是指兩個(gè)生物爭奪同一對(duì)象而產(chǎn)生的對(duì)抗作用。發(fā)生在兩個(gè)或更多個(gè)物種個(gè)體之間的競爭稱為種間競爭；發(fā)生在同一種群個(gè)體間的競爭稱為種內(nèi)競爭。高斯的競爭排斥原理：在一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境中，生態(tài)位相同的物種不能長期共存在一起。將高斯原理推廣，在一個(gè)穩(wěn)定的群落中，占據(jù)相同生態(tài)位的兩個(gè)物種，其中必有一個(gè)物種最終被消滅；在一個(gè)穩(wěn)定的群落中，沒有任何兩個(gè)種是直接的競爭者；群落是個(gè)生態(tài)位分化了的系統(tǒng)，種群之間趨于相互補(bǔ)充，而不是直接的競爭者。2．捕食狹義的捕食是指肉食動(dòng)物捕食草食動(dòng)物。廣義的捕食還包括草食動(dòng)物吃食植物，植物誘食動(dòng)物，以及寄生等。捕食和被捕食的關(guān)系是控制種群增長的一種作用力。在一個(gè)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中，捕食者與被捕食者之間由于相互制約的結(jié)果，保持著相對(duì)平衡的狀態(tài)。同時(shí)，由于共同進(jìn)化的結(jié)果，捕食者和被捕食者、寄生者和寄主之間的負(fù)相互作用趨向于減弱。芋螺在捕食魚類鱷蜥正在捕食青蛙3．寄生〔parasitism〕：寄生是指一個(gè)種〔寄生者〕寄居于另一種〔寄主〕的體內(nèi)或體表，從而攝取寄主的養(yǎng)分以維持生活的現(xiàn)象。4、偏害作用：是指某些生物產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)對(duì)其它生物產(chǎn)生毒害作用。如青霉產(chǎn)生的青霉素可以殺死多種細(xì)菌和植物的化感作用。〔二〕正相互作用1．偏利作用〔commensalism〕偏利作用又稱單惠共生，是指相互作用的兩個(gè)種群一方獲利，而對(duì)另一方那么沒什么影響。〔如右圖吸附在鯊魚腹上的魚〕２．原始合作〔protocooperation〕原始合作，即兩種生物在一起，彼此各有所得，但二者之間不存在依賴關(guān)系。作物間種稻田養(yǎng)鴨3．互利共生〔mutualism〕互利共生是一種專性的、雙方都有利并形成相互依賴和能直接進(jìn)行物質(zhì)交流的共生關(guān)系。菌根地衣〔三〕次生代謝產(chǎn)物在種間關(guān)系中的作用次生代謝物是一些非根本生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)，與生物的根底代謝無直接的關(guān)系。主要是生物堿、萜類、黃酮類、醌類、酚酸類、脂族化合物、非蛋白質(zhì)氨基酸、聚乙炔類、生氰糖甙、單寧、多環(huán)芳香族化合物等。化學(xué)生態(tài)學(xué)〔chemicalecology〕是研究生物之間以及生物和非生物環(huán)境之間化學(xué)聯(lián)系的科學(xué)。生物的次生代謝產(chǎn)物是生物之間建立化學(xué)聯(lián)系的媒介。化感作用〔allelopathy〕指植物〔包括微生物〕通過向周圍環(huán)境中釋放化學(xué)物質(zhì)影響鄰近植物生長發(fā)育的化感作用現(xiàn)象。化感途徑：淋溶、揮發(fā)、根分泌、凋落物分解、種子萌發(fā)、花粉傳播1.植物與植物的化感作用2．植物與微生物的化感作用青霉菌與燕麥；蘑菇圈現(xiàn)象。可利用微生物的拮抗作用防治病蟲害3．植物與草食動(dòng)物間的化學(xué)相互作用植物借助于植物毒素來保護(hù)自己。植物的次生代謝物質(zhì)對(duì)昆蟲的行為有3種作用：吸引、排斥、中性。4．動(dòng)物信息素信息素指動(dòng)物通過外分泌腺向外分泌，攜帶著特定的信息，借助氣流或水流，使其它個(gè)體嗅到或接觸到，產(chǎn)生某些行為反響或產(chǎn)生某些生理變化的化學(xué)物質(zhì)。引起的行為反響包括性引誘、警戒、跟蹤、聚集、防衛(wèi)等。動(dòng)物的群居、誘食、警戒、跟蹤、防衛(wèi)等行為與釋放的化學(xué)物質(zhì)有關(guān)。這種釋放的化學(xué)信息叫信息素，可分為性信息素、報(bào)警信息素和跟蹤信息素。四、種群的生態(tài)對(duì)策一切生物都處在一定的選擇壓力〔競爭、捕食、寄生等〕之下，每種生物對(duì)特定的生態(tài)壓力都采取許多不同的生態(tài)對(duì)策或行為對(duì)策。生態(tài)對(duì)策〔bionomicstrategies〕就是生物為適應(yīng)環(huán)境而朝不同方向進(jìn)化的“對(duì)策〞，也即生物以何種形態(tài)和功能特征的適應(yīng)而在其生境中生存和繁衍后代。能量分配原那么生物攝取的能量用于自身的生長發(fā)育、生存斗爭和繁殖后代上。任何一種生物做出的一種生活史對(duì)策，都意味著能量的合理分配，并通過能量使用的協(xié)調(diào)，來促進(jìn)自身的有效生存和繁殖，這就是Cody〔1982〕提出的所謂能量分配原那么生態(tài)對(duì)策就是生物為適應(yīng)環(huán)境而朝不同方向進(jìn)化的“對(duì)策〞，也即生物以何種形態(tài)和功能特征的適應(yīng)而在其生境中生存和繁衍后代。生態(tài)對(duì)策有兩種根本的類型，即K-對(duì)策和r-對(duì)策。K對(duì)策的生物：個(gè)體較大，壽命較長，存活率較高，要求穩(wěn)定的棲息環(huán)境，不具較大的擴(kuò)散能力，但有較強(qiáng)的競爭能力。其種群密度較穩(wěn)定。r對(duì)策的生物：個(gè)體較小，壽命較短，存活率較低，但增殖率高，具較大的擴(kuò)散能力，適應(yīng)多變的棲息環(huán)境，其種群密度常出現(xiàn)大起大落的波動(dòng)。K對(duì)策的生物，遭到劇烈的變動(dòng)后，返回平衡的時(shí)間長，種群容易走向滅絕。如大象、鯨魚、恐龍、大型喬木等。這類生物對(duì)穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)有重要作用，應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)。r對(duì)策的生物雖競爭力弱，但繁殖率高，平衡受破壞后返回的時(shí)間少。滅絕的危險(xiǎn)性小。協(xié)同進(jìn)化是指在種間相互作用的影響下，不同種生物間相關(guān)性狀在進(jìn)化中得以形成和加強(qiáng)的過程。五、種群調(diào)節(jié)種群調(diào)節(jié)是指種群數(shù)量的控制。種群的調(diào)節(jié)是物種的一種適應(yīng)性反響。1．密度制約密度制約是指通過密度因子對(duì)種群大小的調(diào)節(jié)過程。〔1〕種內(nèi)調(diào)節(jié)〔2〕種間牽制2．非密度調(diào)節(jié)非密調(diào)節(jié)主要指非生物因子(包括氣候因素、污染物、化學(xué)因素等)對(duì)種群大小的調(diào)節(jié)。3．農(nóng)業(yè)有害生物種群的綜合防治有害生物是指造成農(nóng)業(yè)生物不可忽略的損失的生物,包括各種有害昆蟲、病原菌、雜草及其它有害的動(dòng)物〔老鼠等〕。有害生物的綜合防治是：“根據(jù)有害物種有關(guān)的環(huán)境和種群動(dòng)態(tài)整體，盡可能協(xié)調(diào)地應(yīng)用一切適宜的技術(shù)和方式，使有害種群數(shù)量保持在低于經(jīng)濟(jì)損失水平以下的有害生物管理系統(tǒng)〞。害蟲綜合防治的措施包括：生物防治、化學(xué)防治、農(nóng)業(yè)技術(shù)防治、抗性品種的應(yīng)用、動(dòng)植物檢疫、物理防治和利用昆蟲信息素控制害蟲等。第三節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的群落生物群落〔bioticcommunity〕是指在一定地段或生境中各種生物種群所構(gòu)成的集合。一．群落的根本特征〔一〕群落具有如下特征1、具有一定的種類組成。群落是由一定的植物、動(dòng)物和微生物種類組成的，為研究的方便，常把群落按物種分為植物群落、動(dòng)物群落和微生物群落等。2、具有一定的結(jié)構(gòu)。群落本身具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。如生活型組成，種的分布格局，成層性，季相，捕食者和被食者的關(guān)系等。3、具有一定的動(dòng)態(tài)特征。生物群落是生態(tài)系統(tǒng)中有生命的局部，生命的特征就是不斷運(yùn)動(dòng)，群落也是如此。其運(yùn)動(dòng)形式包括季節(jié)變化、年際變化，演替與演化。4、不同物種之間存在相互影響。群落中的物種以有規(guī)律的形式共處，即是有序的。一個(gè)群落的形成和開展必須經(jīng)過生物對(duì)生物的適應(yīng)和生物種群的相互適應(yīng)。5、具有一定的分布范圍。任何一個(gè)群落只能分布在特定的地段和生境中，不同群落的生境和分布范圍不同。全球范圍內(nèi)的群落都是按一定的規(guī)律分布的。6、形成一定的群落環(huán)境。生物群落對(duì)其居住環(huán)境產(chǎn)生重大影響。如森林中都形成特定的群落環(huán)境，與周圍的農(nóng)田或裸地大不相同。7、具有特定的群落邊界特征。在自然條件下，有的群落有明顯的邊界，有的邊界不明顯。前者見于環(huán)境梯度變化較陡，或者環(huán)境梯度突然中斷的情形，如陸地和水環(huán)境的交界處湖泊、島嶼等。〔二〕群落的類型與分布群落的分布往往受環(huán)境梯度的制約，表現(xiàn)出明顯的緯度地帶性、經(jīng)度地帶性和垂直地帶性在溫度和水分的共同走用下的世界植被分布情況一、緯度地帶性〔主要受溫度梯度的影響〕北半球歐亞大陸從南到北，隨著緯度增加，熱量減少，形成了以熱量為主的環(huán)境地帶性分布，從南到北植被類型依次是：熱帶雨林季雨林常綠闊葉林落葉闊葉林針葉林草原荒漠。二、經(jīng)度地帶性〔主要受水分梯度的影響〕如:我國從東到西因距海遠(yuǎn)近造成水分的差異。相應(yīng)分布著濕潤森林半干旱草原干旱荒漠等不同的植被類型。三、垂直地帶性隨海拔高度的增加，地形地勢、熱量和水分等環(huán)境因子條件會(huì)發(fā)生變化，相應(yīng)物種的分布也會(huì)受到影響。以臺(tái)灣玉山西北坡為例：從山腳到山頂植被群落依次是：熱帶雨林山地雨林樟櫟常綠闊葉林常綠落葉闊葉混交林針闊葉混交林落葉闊葉林暖溫帶針葉林亞高山針葉林山頂矮林杜鵑灌叢。二、群落的結(jié)構(gòu)〔一〕群落的水平結(jié)構(gòu)群落的水平結(jié)構(gòu)是指群落的在水平方向上的配置狀況或水平格局，也稱作群落的二維結(jié)構(gòu)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)、林、牧、漁以及各業(yè)內(nèi)部的面積比例及其格局是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)。控制農(nóng)業(yè)生物群落的水平結(jié)構(gòu)有兩種根本方式。1．在不同的生境中因地制宜選擇適宜的物種，宜農(nóng)那么農(nóng)，宜林那么林，宜牧那么牧。2．在同一生境中配置最正確密度，并通過飼養(yǎng)、栽培手段控制密度的開展。各種農(nóng)作物、果樹、林木的種植密度、魚塘的養(yǎng)殖密度、草場的放牧量等都對(duì)群落的水平結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量有重要影響。〔二〕群落的垂直結(jié)構(gòu)群落的垂直結(jié)構(gòu)：群落的不同物種或類群出現(xiàn)在地面以上不同的高度或水面以下不同的深度。是群落充分利用空間的一種途徑。如森林群落的分層和水體中不同藻類的分層〔見下列圖〕農(nóng)業(yè)生物的垂直結(jié)構(gòu)：如作物的間套作、特殊類型〔稻田養(yǎng)魚、魚塘養(yǎng)鴨等〕、魚的分層放養(yǎng)等。〔見下列圖〕魚塘養(yǎng)鴨森林群落分層〔三〕群落的時(shí)間結(jié)構(gòu)光、溫度和水分等很多環(huán)境因子有明顯的時(shí)間節(jié)律〔如晝夜節(jié)律、季節(jié)節(jié)律〕，受這些因子的影響，群落的組成和結(jié)構(gòu)也隨時(shí)間序列發(fā)生有規(guī)律的變化。這就是群落的時(shí)間結(jié)構(gòu)。時(shí)間結(jié)構(gòu)是群落的動(dòng)態(tài)特征之一，它包括兩方面的內(nèi)容：一是自然環(huán)境因素的時(shí)間節(jié)律所引起的群落各物種在時(shí)間結(jié)構(gòu)上相應(yīng)的周期變化；二是群落在長期歷史開展過程中，由一種類型轉(zhuǎn)變成另一種類型的順序變化，亦即群落的演替。〔四〕群落的交錯(cuò)區(qū)(ecotone)與邊緣效應(yīng)(edgeeffect)群落的交錯(cuò)區(qū)是兩個(gè)或多個(gè)群落或生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū)域。邊緣效應(yīng)是指增加了交錯(cuò)區(qū)中物種的多樣性和種群密度，而且增大了某些生物種的活動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)力的現(xiàn)象。如森林與草原交界地帶，海灣、沿河兩岸、河口三角洲等利用：灘涂的利用、城郊農(nóng)業(yè)、間作、基塘系統(tǒng)〔見右圖〕等。三．群落的演替指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物群落隨著時(shí)間的推移，群落種的一些物種消失，另一些物種侵入，出現(xiàn)群落與其環(huán)境向著一定方向，有順序的開展變化。〔一〕自然群落演替〔succession〕按群落的開展方向和趨勢劃分，演替分為進(jìn)展演替與逆行演替。按演替發(fā)生的基質(zhì)劃分，演替有原生演替(primarysuccession)和次生演替(secondarysuccession)。自裸地上或深層水體下開始的演替稱原生演替。在原有植被已被破壞，但保存有土壤和植物繁殖體的地方開始的演替稱為次生演替。演替系列

典型的旱生演替系列典型的旱生演替系列次生演替系列以云杉林的演替為例分四個(gè)階段地衣自由漂浮植物

采伐跡地階段

〔禾本科、莎草科〕沉水植物〔如輪藻〕苔蘚先鋒樹種階段

〔樺木、山楊等〕浮葉根生植物〔睡蓮〕草本植物直立水生植物〔蘆葦〕云杉定居階段濕生草本植物

(禾本科植物)木本植物云杉恢復(fù)階段

木本植物

演替的頂級(jí)學(xué)說〔1〕單元頂級(jí)理論(monoclimaxtheory)以美國的F.E.Clements為代表，認(rèn)為在一定區(qū)域，演替最終會(huì)形成與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境協(xié)調(diào)的同一種頂級(jí)群落——?dú)夂蝽敿?jí)〔climaticclimax)。(2)多元頂級(jí)理論(polyclimaxtheory)以英國的A.G.Tansley為代表，認(rèn)為在一個(gè)氣候區(qū)域內(nèi)，群落演替除了有氣候頂級(jí)外，還有土壤頂級(jí)〔edaphicclimax)、地形頂級(jí)(topographicclimax)、火燒頂級(jí)(fireclimax)等。〔3〕頂級(jí)型理論(climaxpatterntheory)又叫頂級(jí)-格局理論。由R.H.Whittaker(1953)提出。認(rèn)為一個(gè)自然群落對(duì)許多因素〔氣候、土壤、生物、風(fēng)、火等〕的格局發(fā)生適應(yīng)。〔二〕自然群落演替的趨勢無論原生演替或次生演替，生物群落總是由低級(jí)向高級(jí)、由簡單向復(fù)雜的方向開展，經(jīng)過長期不斷的演化，最后到達(dá)一種相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。在演替過程中，生物群落的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生著一系列的變化，群落中生物種類隨演替而變換。r-型生物大多被K-型生物所替代；生物種類數(shù)目增多；群落內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分層現(xiàn)象更加明顯；群落的食物鏈由簡單變得更為復(fù)雜，形成食物網(wǎng)，穩(wěn)定性更強(qiáng)。〔三〕演替與人工調(diào)控仿自然演替對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行人工調(diào)控〔1〕建立木本農(nóng)業(yè):包括有多年生木本植物在內(nèi)的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)。〔2〕仿建頂級(jí)群落:仿自然頂極群落結(jié)構(gòu)建造喬、灌、草相結(jié)合的人工群落，可有效治理水土流失。〔3〕仿自然演替過程促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。早期重視先鋒植物的作用，環(huán)境改善后再安排農(nóng)業(yè)生物。四、協(xié)同進(jìn)化〔coevolution〕協(xié)同進(jìn)化是指在種間相互作用的影響下，不同種生物間相關(guān)性狀在進(jìn)化中得以形成和加強(qiáng)的過程。實(shí)質(zhì)：在進(jìn)化的壓力下，群落中關(guān)系密切的種之間，相互選擇適應(yīng)性基因的一種作用。物種的多樣性是群落生物組成的重要指標(biāo)。群落的多樣性與物種的豐富度及物種的均勻度密切相關(guān)。多樣性高導(dǎo)致穩(wěn)定性。也有學(xué)者不同意這種說法。如熱帶雨林物種多樣性高，但更易受人類的干擾而不穩(wěn)定；相反象沼澤地、濱海群落物種少，但系統(tǒng)卻很穩(wěn)定。第四節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性一、生物多樣性的概念〔一〕生物多樣性的定義生物多樣性是生物及其與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和。生物多樣性主要包括遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個(gè)層次。1、生態(tài)系統(tǒng)多樣性：是指生物及某一生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生境、生物群落和生態(tài)過程的多樣化，也稱生態(tài)多樣性。包含：

〔1〕生態(tài)系統(tǒng)組成〔生物群落和無機(jī)環(huán)境〕的多樣性〔2〕生態(tài)系統(tǒng)類型的多樣性；〔3〕生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的多樣性。2、物種的多樣性。物種是指具有一定的形態(tài)特征和生理特性以及一定自然分布區(qū)的生物類群。同一物種不同個(gè)體的遺傳特征十分相似，能夠繁殖出有繁殖能力的后代。3、遺傳多樣性〔基因多樣性〕。包括基因密碼的多樣性、變異和遺傳規(guī)律的多樣性〔三〕生物多樣性的價(jià)值1.為人類提供了根本食物，是人類食物的根本和不可替代的來源〔現(xiàn)實(shí)和潛在〕。2.人類藥物和衣著的主要來源。3.提供多種多樣的工業(yè)原料，如木材、纖維、橡膠、造紙?jiān)稀⑻烊坏矸邸⒂椭鹊?.物多樣性是維護(hù)自然生態(tài)平衡的根底。5.生物多樣性是遺傳育種的基因源泉。二、分子生態(tài)學(xué)及其在生物多樣性研究中的應(yīng)用〔一〕分子生態(tài)學(xué)：是應(yīng)用分子生物學(xué)方法為生態(tài)學(xué)和種群生物學(xué)各領(lǐng)域提供革新見解的生態(tài)學(xué)分支學(xué)科。分子生態(tài)學(xué)將研究的焦點(diǎn)集中在自然或引入的個(gè)體及種群與環(huán)境的相互作用下引起的基因變化與生物化學(xué)變化，重組或基因修飾的個(gè)體環(huán)境釋放后的生態(tài)學(xué)后果等相關(guān)問題的研究。〔二〕分子生態(tài)學(xué)的技術(shù)：主要是指分子標(biāo)記分析技術(shù)。分子標(biāo)記是以生物大分子〔核酸或蛋白質(zhì)〕變異為檢測根底的遺傳標(biāo)記，它必須同時(shí)具備可穩(wěn)定遺傳與可明確檢測兩個(gè)特點(diǎn)。包括等位酶分析技術(shù)和DNA分析技術(shù)。三農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性〔一〕農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)生物多樣性的影響1.土地的農(nóng)業(yè)利用對(duì)生物多樣性的影響隨著世界人口的不斷增長，越來越多的山林地、沼澤地(濕地)被開發(fā)用于開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。這些土地的農(nóng)業(yè)利用往往使原生境破碎或發(fā)生根本性的變化，從而導(dǎo)致生物種類多樣性的變化甚至某些生物種的絕滅隨著森林面積減少，距離增加，森林植被對(duì)農(nóng)業(yè)的調(diào)控作用越來越弱，從而引起各種各樣的生態(tài)問題，如風(fēng)蝕水蝕、養(yǎng)分流失、病蟲爆發(fā)等。水蝕荒漠化蟲害爆發(fā)2.農(nóng)業(yè)耕作方式對(duì)生物多樣性的影響耕作由于改變土壤物理環(huán)境如水分、空氣、緊實(shí)度、孔隙度和溫度等，從而對(duì)土壤野生生物的種群產(chǎn)生影響。3.農(nóng)田雜草防治措施對(duì)生物多樣性的影響除草劑的使用不僅導(dǎo)致植物多樣性減少，而且對(duì)一些與植物種密切相關(guān)的動(dòng)物、微生物的多樣性也產(chǎn)生明顯的影響。4.殺蟲劑及其使用對(duì)生物多樣性的影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用殺蟲劑、殺菌劑，在有效防治病蟲害的同時(shí)對(duì)非靶標(biāo)生物產(chǎn)生明顯不良的影響。5.放牧對(duì)草地生物多樣性的影響草原放牧強(qiáng)度和方式直接影響到植物群落結(jié)構(gòu)和植物多樣性程度發(fā)生變化。6.作物間套輪作對(duì)生物多樣性的影響農(nóng)田作物間、套作打破單一的作物結(jié)構(gòu)，作物多樣性提高，對(duì)昆蟲種類和數(shù)量的增加和農(nóng)田生物多樣性的提高起著直接的積極作用，同時(shí)，作物間套作還有利于雜草、蟲害的控制，從而減少農(nóng)藥的使用，對(duì)于生物多樣性的保護(hù)起間接作用。把喬灌草引入農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，在生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)中實(shí)踐了各種各樣的農(nóng)林模式。如膠茶間作、果草間作、林藥間種……7.農(nóng)業(yè)動(dòng)植物品種改進(jìn)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中遺傳多樣性的影響品種改進(jìn)是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的重要手段之一。由于品種單一化易發(fā)病，農(nóng)家優(yōu)良品種喪失，遺傳多樣性減少。〔二〕中國農(nóng)業(yè)生物多樣性的特殊性栽培和養(yǎng)殖物種種類繁多野生生物種類繁多物種特有性生境類型特有性人為因素直接影響農(nóng)業(yè)物種數(shù)量和生境分布隨著農(nóng)業(yè)種植區(qū)域土地集約化利用程度增高，形成了栽培作物單一分布的局面，使傳統(tǒng)的多樣化種植物種和品種分布面積縮小或消失，造成許多以農(nóng)業(yè)區(qū)域?yàn)橹饕獥⒌氐膭?dòng)物種群大大減少或消失。〔三〕威脅中國農(nóng)業(yè)生物多樣性的因素土地過度開發(fā)利用：毀林開荒、圍湖造田、過度放牧等。土地集約化：化肥、農(nóng)藥等高投入，農(nóng)業(yè)措施單一化。污染：工業(yè)污染、城市垃圾、農(nóng)業(yè)污染等。導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量下降，物種減少等物種單一：普遍推廣高產(chǎn)品種，一些品種的優(yōu)良性狀在喪失，野生種類下降。如高州擬準(zhǔn)備建立野生稻保護(hù)區(qū)，從化野生稻保護(hù)區(qū)等。〔四〕中國農(nóng)業(yè)生物多樣性的保護(hù)與開發(fā)利用1、就地保護(hù)措施設(shè)立自然保護(hù)區(qū)、根本農(nóng)田保護(hù)區(qū)、商品糧基地等；開展生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)；治理和改善生態(tài)環(huán)境2遷地保護(hù)措施〔1〕建立種質(zhì)資源庫、圃〔2〕野生植物引種栽培有些珍稀植物已開始作為綠化植物引進(jìn)栽培，如作為“活化石〞的銀杏、水杉；農(nóng)業(yè)上還引進(jìn)種植了花卉和欣賞植物、藥用植物、食用植物和其它經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的植物種類。栽培野生植物包括藥用和欣賞用在內(nèi)達(dá)1000種以上。〔3〕野生動(dòng)物馴養(yǎng)野生動(dòng)物馴養(yǎng)主要解決了人工條件下繁殖和大量生產(chǎn)問題，在客觀上人為地保存了物種，減少了因經(jīng)濟(jì)需要而濫肆捕殺的風(fēng)險(xiǎn)。中國在此方面進(jìn)行了多種有益的工作，取得了顯著成效，如東北虎、梅花鹿等的馴養(yǎng)和繁殖。〔4〕人工繁殖與放養(yǎng)〔5〕人工生態(tài)庫建設(shè)〔6〕異地放養(yǎng)〔7〕離體人工保存動(dòng)物精液第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的綜合結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是指生態(tài)系統(tǒng)組分在空間、時(shí)間上的配置及組分間的能物流順序關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是功能的根底，只有合理的結(jié)構(gòu)才能產(chǎn)生高效的功能。第一節(jié)概述一、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就包括生物組分的物種結(jié)構(gòu)〔多物種配置〕、空間結(jié)構(gòu)〔多層次配置〕、時(shí)間結(jié)構(gòu)〔時(shí)序排列〕、食物鏈結(jié)構(gòu)〔物質(zhì)多級(jí)循環(huán)〕，以及這些生物組分與環(huán)境組分構(gòu)成的格局。物種結(jié)構(gòu)：生物物種是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)生產(chǎn)的主體。不同生物種類的組成與數(shù)量關(guān)系的格局構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的物種結(jié)構(gòu)。時(shí)間結(jié)構(gòu)：指在生態(tài)區(qū)域內(nèi)各生物種群生活周期在時(shí)間分配上形成的格局。空間結(jié)構(gòu)：空間結(jié)構(gòu)是指生物群落在空間上的垂直和水平格局變化，構(gòu)成空間三維結(jié)構(gòu)格局。水平結(jié)構(gòu)：指在一定的生態(tài)區(qū)域內(nèi)，各種生物種群所占面積比例、鑲嵌形式、聚集方式等水平分布特征。垂直結(jié)構(gòu)：指生物種群在垂直方向上的分布格局。在地上、地下和水域都可形成不同的垂直結(jié)構(gòu)。營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：指生態(tài)系統(tǒng)中生物間構(gòu)成的食物鏈與食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。食物網(wǎng)是是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞的主要途徑。二、合理農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的標(biāo)志生物適應(yīng)環(huán)境生物與生物之間相互配合組分之間量比關(guān)系協(xié)調(diào)有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)開展有較高的生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)效第二節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)一、農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)〔一〕景觀多樣性農(nóng)業(yè)景觀是由多種類型的在景觀上有差異的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的集合所組成的區(qū)域。對(duì)于景觀多樣性來說：〔1〕只有多樣生態(tài)系統(tǒng)的共存，才能保證物種多樣性和遺傳多樣性；〔2〕只有多種生態(tài)系統(tǒng)的共存，并與異質(zhì)的立地條件相適應(yīng)，才能使景觀的總體生產(chǎn)力到達(dá)最高水平；〔3〕只有多種生態(tài)系統(tǒng)的共存，才能保障景觀功能的正常發(fā)揮，并使景觀的穩(wěn)定性到達(dá)一定水平。〔二〕邊緣效應(yīng)與生態(tài)交錯(cuò)帶〔ecotone〕在景觀中不同斑塊連接之處的交錯(cuò)區(qū)域?yàn)樯鷳B(tài)交錯(cuò)帶。在生物圈中，有如下一些交錯(cuò)帶類型：1．城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶：在城市與農(nóng)村之間的過渡地帶。由于人口數(shù)量和質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)和物質(zhì)能量交換水平等因素，使得這一過渡帶表現(xiàn)出十分迅速和不穩(wěn)定的特征〔如圖右〕２．干濕交錯(cuò)帶：從比擬濕潤向比擬枯燥變化的過渡地帶。〔下列圖左〕３．農(nóng)牧交錯(cuò)帶：在農(nóng)業(yè)地區(qū)和牧業(yè)地區(qū)的銜接處，形成的交界地帶。〔上圖右〕4．群落交錯(cuò)帶：不同生物群落之間的交界地帶。如森林與草原、草原與湖泊之間的交界地帶。〔如圖右〕二、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的三種農(nóng)業(yè)區(qū)位〔一〕自然區(qū)位：自然條件差異為農(nóng)作物與牲畜結(jié)構(gòu)安排的重要因素。右圖為沙漠中的駱駝和南方的荔枝〕〔二〕杜能農(nóng)業(yè)區(qū)位：農(nóng)產(chǎn)品只有到達(dá)市場才能獲取效益，而運(yùn)輸成為制約條件。這樣在自然區(qū)位的根底上增加了受運(yùn)輸制約的農(nóng)業(yè)專業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。杜能假設(shè)這樣一個(gè)與世隔絕的孤立國:〔1〕在農(nóng)業(yè)自然條件一致的平原上,農(nóng)產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)銷售的唯一市場是中心城市。〔2〕農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)產(chǎn)品的唯一運(yùn)輸工具是馬車。〔3〕農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)費(fèi)與重量及運(yùn)輸距離成正比。〔4〕農(nóng)作物的經(jīng)營以獲取最大利潤為目的。根據(jù)這樣的假設(shè),杜能為孤立國推斷出圍繞中心城市的六個(gè)同心圈層，每個(gè)圈層分別有不同的最適農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)(見右圖)杜能的農(nóng)業(yè)圈一、自由農(nóng)作圈二、農(nóng)作圈三、輪作農(nóng)業(yè)圈四、谷物農(nóng)作圈五、三圃式農(nóng)作圈六、畜牧圈七、自然區(qū)域兩個(gè)結(jié)論：1〕生產(chǎn)集約度理論：越靠近中心城鎮(zhèn)，生產(chǎn)集約度越高。2〕生產(chǎn)結(jié)構(gòu)理論：易腐爛變質(zhì)、不耐貯存和單位重量價(jià)格低的農(nóng)產(chǎn)品在靠近城市的區(qū)域生產(chǎn)，反之亦然。〔三〕生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)位：經(jīng)濟(jì)高速開展階段，自然條件對(duì)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)格局影響能力上升。〔右圖為蔬菜基地〕三、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)水平結(jié)構(gòu)的影響〔一〕人口密度梯度:人口密度對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響是綜合的。人口密度增加使人均資源量減少，勞動(dòng)力資源增加，對(duì)根本農(nóng)產(chǎn)品的需求上升。這樣，必然使農(nóng)業(yè)向勞動(dòng)密集型轉(zhuǎn)化。〔二〕城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)梯度:農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)受城鎮(zhèn)的影響，即離城鎮(zhèn)的遠(yuǎn)近。第三節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu)一、自然地理位置與垂直結(jié)構(gòu)(一)流域位置：從上游——中游——下游海拔、溫度、養(yǎng)分、水分、自然景觀、生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)開展等變化〔二〕地形變化

1、大尺度地形變化：如四川、云南高原：川滇高原隨海拔變化的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)〔孫頷，1994〕四川省米易縣農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)示意圖〔盧良恕，1993〕從低熱層〔甘蔗、冬春季蔬菜、熱帶性果樹、藥材等〕中暖層：開展糧、油、生豬、蠶桑、烤煙等〕高寒層：細(xì)毛羊、冷杉、鐵杉等2、小尺度地形變化

如廣東潮州市官塘區(qū)秋溪鄉(xiāng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局，坡頂用材林，坡腰經(jīng)濟(jì)林、果樹，坡腳果樹，旱地蔬菜、旱糧，水田水稻，低洼地養(yǎng)魚等。二、農(nóng)田立體模式1．農(nóng)作物間作：玉米//大豆〔甘薯、棉花〕，小麥//棉花〔蔬菜〕，棉花//油菜等。/套作，//間作，-復(fù)種，→隔年，×混作2．稻田養(yǎng)魚：魚類取食浮游生物和水稻害蟲，減少病蟲害，增加水體氧氣；魚類的糞便和排泄物作為水稻的肥料。主要分布在四川、湖南、江西、江蘇、廣東三、水體立體模式1、魚的分層放養(yǎng)：利用魚的不同食性和棲息特性上層魚：鰱魚、鳙魚，以浮游植物和動(dòng)物為食；中層魚：草魚、鳊魚，以浮萍、水草、蔬菜、菜葉等；下層魚：鯉魚、鯽魚，以底棲動(dòng)物、有機(jī)碎屑等雜物。2、魚牧結(jié)構(gòu)：如魚鴨〔豬、雞、鵝等〕混養(yǎng)。基塘系統(tǒng)：粵、浙、蘇一帶。桑基魚塘、蔗基魚塘、花基魚塘、果基魚塘、雜基魚塘〔如牧草、蔬菜、糧作等〕。基塘系統(tǒng)隨時(shí)間的變化。四、養(yǎng)殖業(yè)立體模式1、分層立體養(yǎng)殖：節(jié)約棚圈材料和綜合利用廢氣物，如新疆米泉縣種豬場，上層籠養(yǎng)雞，中層養(yǎng)豬，下層養(yǎng)魚。2.林魚鴨立體種養(yǎng)：湖北省新洲縣林科所，在低洼積水區(qū)。五、農(nóng)林立體模式1、農(nóng)林業(yè)系統(tǒng)(agroforestry)的定義：同一土地單元或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)既包含木本植物又包含農(nóng)作物或動(dòng)物的一種土地利用系統(tǒng)。特點(diǎn)：復(fù)合性、系統(tǒng)性、集約性。在開展中國家開展迅速。2、農(nóng)林業(yè)模式舉例〔1〕桐糧間作：華北平原已達(dá)300多萬公頃。分布在河南、山東等地。有幾種類型：以農(nóng)為主、以桐為主、桐糧并重等。〔2〕棗糧間作：華北、西北等地，尤其在河北、山東較多。有棗樹為主、棗糧并舉、農(nóng)作物為主等類型。〔3〕林膠茶復(fù)合經(jīng)營：在熱帶地區(qū)〔云南、海南等〕。防護(hù)型立體結(jié)構(gòu)，具有良好的環(huán)境〔減少水土流失,減少病蟲害等〕和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。如海鷗農(nóng)場茶葉作為綠色食品，效益很好。膠-茶間作生態(tài)農(nóng)業(yè)模式果-藥間作生態(tài)農(nóng)業(yè)模式桉樹-菠蘿間作生態(tài)農(nóng)業(yè)模式〔4〕林藥間作：許多藥用植物喜陰涼、濕潤的環(huán)境。南方丘陵區(qū)：杉木、桐樹與黃連、魔芋、天麻、三七、胡椒、肉桂、咖啡、可可等；華北平原：泡桐間作芍藥、貝母、板藍(lán)根、天南星、金銀花等；東北：松樹、杉樹間作人參、桔梗等；三北農(nóng)牧區(qū)：胡楊間作干草等。立體結(jié)構(gòu)的生態(tài)學(xué)根底：〔1〕對(duì)資源利用的種間互補(bǔ)〔空間、時(shí)間、營養(yǎng)等〕〔2〕對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的互補(bǔ)〔抗災(zāi)，減少病蟲害，改善生境，提高土壤肥力等〕第四節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)一、食物鏈(foodchain)食物鏈?zhǔn)侵干锍蓡T之間通過取食與被取食的關(guān)系所聯(lián)系起來的鏈狀結(jié)構(gòu)。食物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的根本單元，是物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、信息傳遞的主要渠道。二、食物鏈的類型：1.捕食食物鏈(grazingfoodchain)：從綠色植物開始，再到草食動(dòng)物，肉食動(dòng)物。如青草-兔子-狐貍-老虎2.腐食食物鏈(detritusfoodchain)：又叫碎屑食物鏈，主要以死的有機(jī)體或生物排泄物為食物，將有機(jī)物分解為無機(jī)物。如：植物殘?bào)w-蚯蚓-雞3.寄生食物鏈(parasitefoodchain)：以寄生方式取食活的有機(jī)體而構(gòu)成的食物鏈。如：大豆-菟絲子，蛔蟲-馬〔牛〕實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)中，經(jīng)常是以食物網(wǎng)的形式存在。(如右圖為一食物網(wǎng))三、食物鏈結(jié)構(gòu)類型1．食物鏈加環(huán)的作用〔1〕提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈結(jié)構(gòu)簡單，引入捕食性昆蟲或動(dòng)物可抑制病蟲害發(fā)生。〔2〕提高農(nóng)副產(chǎn)品的利用率〔3〕提高能量的利用率和轉(zhuǎn)化率。如綠肥-回田變?yōu)榫G肥喂牛或豬。2．食物鏈加環(huán)類型〔1〕生產(chǎn)環(huán)：將非經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品〔2〕增益環(huán)：加大了生產(chǎn)環(huán)的效益，如豬、雞糞-蚯蚓-飼料-促進(jìn)豬、雞的消化〔3〕減耗環(huán)：捕食性天敵的引入，減少生產(chǎn)消耗，增加系統(tǒng)生產(chǎn)力〔4〕復(fù)合環(huán)：具有兩種以上的功能。稻田養(yǎng)魚、鴨具有減耗、生產(chǎn)的功能〔5〕加工環(huán)：通過加工增值，有傳統(tǒng)加工，屢次加工等。木材-家具；玉米-淀粉、玉米油。食物鏈加環(huán)應(yīng)注意：加環(huán)并非越長越好；講究綜合效益3．食物鏈解列：〔1〕處理污染土壤：非食用的用材林、薪碳林或花卉等〔2〕污水處理：生物凈化，如鳳眼蓮、浮萍、水花生、蘆葦、寬葉香蒲、水蔥、香根草等。污染指標(biāo)：BOD、COD、氮、磷、重金屬等。4．食物連結(jié)構(gòu)舉例〔1〕以養(yǎng)殖業(yè)為主：雞糞喂豬，豬糞養(yǎng)蠅蛆，蠅蛆作飼料喂雞，剩余豬、雞糞回到農(nóng)田循環(huán)利用。〔2〕畜禽-沼氣食物鏈結(jié)構(gòu)：以沼氣為紐帶：如畜-沼-果模式〔廣西恭城縣和廣東梅縣等〕北方四位一體庭院能源生態(tài)模式：廁所-----豬舍--------沼氣------溫室〔3〕秸稈多級(jí)利用：秸稈------培養(yǎng)食用菌------菌渣作畜禽飼料-----養(yǎng)雞-----雞糞下沼氣-------沼氣渣培養(yǎng)食用菌------廢料施于農(nóng)田〔4〕以污水自凈為中心：遼寧大洼縣西安生態(tài)養(yǎng)殖場，三段凈化四次利用。豬舍-水葫蘆〔吸N〕-細(xì)綠萍(吸P、K)-魚塘-稻田第五節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間結(jié)構(gòu)一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間結(jié)構(gòu)是指在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)合理安排各種生物種群，使它們的生長發(fā)育及生物量積累時(shí)間錯(cuò)落有序，充分利用當(dāng)?shù)刈匀毁Y源的一種時(shí)序結(jié)構(gòu)。二、在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)生物群落時(shí)間結(jié)構(gòu)的方式為間作、輪作、套作、輪養(yǎng)、套養(yǎng)等。(一)作物套作(relaycropping)1．小麥套玉米：華北地區(qū)，小麥?zhǔn)斋@前15-20天套下去2．麥-棉-綠肥間套作：南北方糧棉種植區(qū)均普遍。3．作物與蔬菜套種：小麥---菠菜-----番茄------大白菜四種四收結(jié)構(gòu)4.果農(nóng)間套作：幼齡果園間套作一年生作物，以短養(yǎng)長(二)輪作(rotation)、輪養(yǎng)1．作物的輪作：如湖南的豆稻輪作；太湖流域的糧食作物------綠肥作物輪作；東北玉米輪作大豆2．稻魚輪作：種一季稻，養(yǎng)一季魚。如廣東的肇慶3．動(dòng)物的輪養(yǎng)、套養(yǎng)。如魚的輪養(yǎng)，同時(shí)放足不同大小規(guī)格魚種-------分期分批捕撈；同一規(guī)格魚種屢次放養(yǎng)，屢次收獲；動(dòng)物的輪牧：牛------馬或羊(三)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的演替新開墾土地：耐瘦瘠作物〔牧草、綠肥、木薯等----中產(chǎn)作物-----玉米、小麥------蔬菜美國的中央谷地：放牧草場-----大田谷場-----經(jīng)濟(jì)作物-----蔬菜-----水果-----花卉園藝食品生產(chǎn)：傳統(tǒng)食品-----無公害食品-----綠色食品------有機(jī)食品生產(chǎn)等第四章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流Chapter4Energyflowintheagroecosystem任何生命過程無不自始至終貫穿著能量、物質(zhì)和信息的有組織、有秩序的流動(dòng)。能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、做功，是生態(tài)系統(tǒng)最重要的功能；農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，是表達(dá)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的根本過程。第一節(jié)能量流動(dòng)的根本規(guī)律一、能量的根本概念,形態(tài)與度量能量〔energy〕，在物理學(xué)上指的是物質(zhì)具有作功的能力。能是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的量度。一般把能分為兩種存在形式：潛能和動(dòng)能。潛能是靜態(tài)能量，它是存在于物體內(nèi)部的化學(xué)能量，具有作功的潛在能力，生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)物質(zhì)的化學(xué)結(jié)合能是潛能的一種。動(dòng)能那么與物體本身的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)速度和相對(duì)位置有關(guān)，動(dòng)能是物理學(xué)上所主要討論的能量形式。1．形態(tài)：日光能〔Solarenergy)化學(xué)能(chemicalenergy)動(dòng)能(Kineticenergy)熱能(thermalenergy)2．度量卡或千卡〔生態(tài)學(xué)上〕calory焦耳〔農(nóng)業(yè)工程上，為目前國際標(biāo)準(zhǔn)單位〕joule二、生態(tài)系統(tǒng)的能量來源1.太陽能：占99%以上2.自然輔助能(naturalauxiliaryenergy)：如地?zé)崮堋⒊毕堋⒑四艿日?lt;1%3.人工輔助能(artificialauxiliaryenergy)：人畜力、燃料、電力、肥料、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)三、能量流動(dòng)的基定律〔一〕熱力學(xué)第一定律認(rèn)為：一個(gè)系統(tǒng)的任何狀態(tài)的變化，都伴隨著吸熱、放熱和做功，而系統(tǒng)的總能量并不增加或減少，它是守恒的。即ΔE=ΔQ+ΔW。ΔE表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化，ΔQ表示系統(tǒng)吸熱或放熱，ΔW表示自身做功或系統(tǒng)對(duì)外做功。實(shí)際上，能量的當(dāng)量轉(zhuǎn)換關(guān)系不限于熱、功和內(nèi)能之間，各種形式的能量都有當(dāng)量轉(zhuǎn)換關(guān)系。在生態(tài)系統(tǒng)中，太陽的輻射能，大局部通過地面、水面、生物外表等反射、散射和蒸發(fā)蒸騰耗能而離開生態(tài)系統(tǒng)；只有小局部通過綠色植物的光合作用轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)中的化學(xué)潛能。〔二〕熱力學(xué)第二定律認(rèn)為：由于總有一局部能量散發(fā)為不能再利用的熱能，能量從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)的效率，總不可能是百分之百。自由能是系統(tǒng)中可用于做功的那一局部能量。自由能做功后即衰變?yōu)椴荒芾玫臒o用能，通常是分散的熱能。由熱力學(xué)第二定律可知，世界上一切有序的結(jié)構(gòu)、格局、安排都會(huì)自然地趨向于無序。要使系統(tǒng)維持有序狀態(tài)，只有使系統(tǒng)獲得更多的潛能以做功。〔三〕普里高津的耗散結(jié)構(gòu)理論一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，通過與外界環(huán)境所進(jìn)行的物質(zhì)、能量的不斷交換，就能克服無序狀態(tài)，維持穩(wěn)定狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)為一個(gè)具有耗散結(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng)，服從熱力學(xué)第二定律。四、能量流動(dòng)的特征1．能流是單向流動(dòng)2．能流是能量不斷遞減的過程3.能量流動(dòng)的途徑和渠道是食物鏈(foodchain)和食物網(wǎng)(foodweb)第二節(jié)初級(jí)生產(chǎn)的能量轉(zhuǎn)化一、初級(jí)生產(chǎn)中的能量平衡關(guān)系〔一〕初級(jí)生產(chǎn)：是指自養(yǎng)生物利用無機(jī)環(huán)境中的能量進(jìn)行同化作用，在生態(tài)系統(tǒng)中首次把環(huán)境的能量轉(zhuǎn)化成有機(jī)體化學(xué)能，并貯存起來的過程。其中綠色植物光合作用固定太陽能