农业生态学

农业生态学复习重点

生态学：生态学是研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学。目的：指导人与生物圈的协调发展。

农业生态学：运用生态学的原理和系统论的方法，研究农业生物与其自然社会环境相互关系的应用性学科。

农业生态学的研究内容：

1、农业生态系统的组分和结构

2、农业生态系统的物质循环、能量流动和价值取向

3、农业生态系统生产力初级生产力（植物性生产）

次级生产力（动物性生产）

4、农业生态系统安全与评价

5、农业生态系统调控与优化

6、生态农业技术与模式

7、农业生态规划

农业生态学的特点：应用性、综合性、统一性、宏观性

环境因子中一切影响生物生命活动的因子称为生态因子

生态因子中对生物的生存不可缺少的因子称为生存因子

生态因子作用特点：

1、综合作用

2、非等价性

3、直接作用和间接作用

4、不可替代性和互补性

5、阶段性

光周期：一天中白天和黑夜的相对长度

光周期现象：植物对光周期的反应

长日照植物：日照时间超过一定数值才能进行生殖诱导并开花的植物

短日照植物：日照时间短于一定数值才能进行生殖诱导并开花的植物

中日照植物：日昼夜长度接近才能进行生殖诱导并开花的植物

日中性植物：开花不受日照长度影响的植物

植物整个生育期或某一发育阶段内高于一定温度度数以上的昼夜温度总和，称为某作物或作物某发育阶段的积温。

生物学最低温度：作物有效生长的温度下限。

活动温度：生育期内高于生物学最低温度的温度。

有效温度：活动温度—生物学最低温度

活动积温：全生育期或某一发育时期活动温度之和。

有效积温：全生育期或某一发育时期有效温度之和。

植物遇到0℃以上的低温而受害叫冷害。

冻结温度以下的低温危害则称为冻害。

水分临界期

植物一生中对水分最敏感的时期，称为水分临界期。

在水分临界期内，若遇干旱或水分不足，对植物的生长发育影响最大。

森林的生态效应

1、涵养水源，保持水土

2、调节气候，增加雨量

3、防风固沙，保护农田

4、美化环境，防治污染

5、降低噪声，美化景观

6、提供燃料，增加饲料和肥源

草原的生态效应

以各种天然牧草和人工牧草及草食动物为主要生物的草原、草山，对生态环境具有良好的作用。特别是多年生豆科牧草，有明显改良土壤的作用，能增加土壤中的养分含量和有机质积累。牧草还能增加植被覆盖，保持水土，涵养水源

生态型：同种生物的不同个体或群体，长期生存在不同的自然生态条件或认为培育条件下，发生趋异适应，并经自然选择或人工选择而分化形成的生态、形态和生理特性不同的基因型类群。

生活型：不同种的生物，由于长期生存在相同的自然生态条件和人为培育条件下，发生趋同适应，并经自然选择和人工选择而形成的，具有类似的形态、生理和生态特性的物种类群

种群：是指在一定时间内占据特定空间的同一物种(或有机体)的集合体。

种群的特征：

空间特征：种群有一定的分布区域和分布方式。均匀分布随机分布聚群分布数量特征：种群有一定的密度、出生率、死亡率、年龄结构、性别结构等。种群在单位面积上个体数量的变动受整个生态系统自我调控能力的控制，这是种群最重要的属性。

绝对密度是指单位面积（或体积）空间中的生物个体数量。

相对密度是指单位栖息空间内某种群的个体数量。

系统特征：种群是一个自组织、自调节的系统。它以一个特定的生物种群为中心，以作用于该种群的全部环境因子为空间边界组成了系统。

生物入侵：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，这种过程称生物入侵。

种群增长型：

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。

N t＝N t—1×λ或N t＝N o×λt

式中:No为初始种群大小,Nt为时间t时的种群大小,

λ是种群的周期增长率。

根据以上模型可以计算世代不相重叠种群的增长情况。

当λ＞l时，种群增长;λ＝1时,种群稳定;λ＜1时,种群下降;λ＝0时,种群无繁殖现象,且在下一代灭亡。

指数增长

在无限环境条件下，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。

dN／dt＝r·N

N t＝N0·e rt

r为瞬时增长率（等于瞬时出生率与瞬时死亡率之差），在理论上被称为内禀增长率。

内禀增长率是指在环境条件无限制作用时，由种群内在因素决定的最大相对增殖速度。

Logistic 增长：

从种群的几何级数增长和指数增长模型可知，只要λ＞l或r＞0，种群就会持续增长，即形成无限增长，但在实际环境下，由于种群数量总会受到食物、空间和其他资源的限制，因此，种群增长是有限的。而且环境对种群增长的限制作用是逐渐增加的，故增长曲线呈现“S”型，也称S型增长，其数学模型可用logistic方程描述：

dN／dt= r·N(K—N/K)

式中：N为种群数量，K为环境容量。

r表示物种的潜在增殖能力，而K则表示环境容纳量，即物种在特定环境中的平衡密度。

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

3.蜜蜂与虫媒授粉作物的互利作用

4.生物防治病虫害及杂草

生物群落（biotic community）

指生活在一定的自然区域内,相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和。

生物群落的一般特征

1．群落具有一定的种类构成或称生物组合，并具有一定的结构和物质生产力。2．群落有一定的相对一致的外貌。

3．在群落中有能大量控制能流及对其它物种和环境强烈影响的生物优势种现象。4．群落有随时间和空间变化，表现为群落随环境梯度变化及随时间演替的现象。5．群落有一定的营养结构和代谢方式。由不同生物形成一定的食物网关系和生产，消费、分解特点。

群落交错区：又称生态交错带或生态过渡带，指两个或多个群落之间（或生态系统之间）的过渡区域。

群落交错区的特点：

1、多种要素联合作用强烈，生物多样性较高

2、生态环境恢复原状的可能性较小

3、生态环境变化快，恢复困难

生物群落演替（community suceession）：生态系统内的生物群落随时间的推移，一些物种消失，另一些物种侵入而出现的群落替代过程，称为生物群落演替在一定的地区内，群落由一种类型转变为另一种类型的整个取代顺序，称为演替系列。

（一）原生演替

指在没有任何生物的裸地上开始的群落演替。

在裸露的岩石表面开始的原生演替称旱生演替，从湖底或海湾开始的原生演替称水演替。

（二）次生演替

次生演替是指生物曾经占领过原有生物群落被破坏后的地段上进行的演替。

群落演替顶极理论在农业生产中的应用

1对撩荒地植被演替的控制

2农田土壤肥力变化与作物演替利用

3人工模拟群落演替进展，促进植被建立和恢复

4农田杂草防除

农业生态系统是指人类利用农业生物和非生物环境之间及农业生物种群之间的相互关系，构建合理的生态结构和机能，在人工调节和控制下进行能量转化和物质循环，并按人类社会需要进行物质生产的综合体。

食物链

定义：生物之间通过取食与被取食的关系所联系起来的链状结构称为食物链。农业生态系统结构合理性标准

持续性

农业生态系统的持续性是指生态系统中生物群体与环境资源组合之间互相适应，能充分发挥当地的资源优势，并保持资源的永续利用；有助于农业生态环境的改善和农业生产的持续发展。

稳定性

农业生态系统的稳定性是指系统中各组分之间量比关系协调，物质、能量输入输出平衡，具有较强的自我调控能力。

高效性

农业生态系统的高效性指生态系统中的各种生物群体之间能互相配合，科学衔接，充分利用光、热、水、土资源，提高光能利用率，并实现生物物质和能量的多级利用，成为一个高效的、无废物的系统。

协调性

农业生态系统的协调性指农业生态系统中农、林、牧、副、渔各业协调发展，并能够适应社会经济发展的需要，满足适时调整农业内各业结构的要求。农业生态系统结构调整的方法：

1.食物链的加环

（1）生产环（2）增益环（3）减耗环（4）复合环（5）加工环（加环特例）2.食物链的解列

农业生态系统的生产力是指单位时间、单位面积上能为人类社会提供消费的有机物质数量。

初级生产力就是单位时间、单位面积内初级生产者生产的干物质或积累的能量，初级生产力常用总初级生产力(gross productivity)和净初级生产力(net productivity)表示。总初级生产力即植物在单位面积和时间内利用光能合成有机物的总量。净初级生产力即单位面积和单位时间内总生产力减去植物呼吸消耗所剩下的数量。

提高农业生态系统生产力的基本途径：

1、制定科学的农业发展战略

2、构建合理的农业生态系统结构

3、增加人工辅助能，提高初级生产力

4、合理引进新物种，充分利用生态位

5、改进育种、耕作及栽培制度

6、因地制宜，发展次级生产

构建合理的次级生产结构，提高初级产物利用率

科学喂养畜禽

7、控制生态平衡与经济平衡

农业生态系统的生产力具有自然生产力和经济生产力两重属性。农业生态系统生产力的调控是一项复杂的系统工程，提高农业生态系统的生产力必须综观全局，合理控制生态平衡与经济平衡，从生物产量到经济产量，从个别生产力到系统生产力，各项系统调控密切联系、互相制约。在农业生产过程中要综合分析，全面调控，才能不断优化、提高系统生产力。

库(pool): 即物质在运动过程中被暂时固定、贮存的场所

流(flow): 即物质在库与库之间循环转移的过程。

一般将产生和释放物质的库（即输出大于输入）又称为源（source），而将吸收和固定物质的库（即输入大于输出）称为汇（sink）。

生物量又可称为现存量（standing crop）。生产量是指现存量与减少量的总和。在生态学研究中通常测定的是现存量及由其推算的净生产量（net production）。

净生产量是总生产量扣除植物或动物器官呼吸消耗分解后的剩余量，即在一定时间内以植物或动物组织或贮藏物质的形式表现出来的有机质数量。

有机质的作用：

（1）有机质是各种养分的载体，经微生物分解能释放出供植物吸收利用的有效N、P、K等，增加土壤速效和缓效养分的含量；

（2）有机质能够为土壤微生物提供生活物质，促进微生物活动，加速微生物的矿化作用；

（3）有机质经过微生物作用能够转变成为腐殖质，从而增加土壤中腐殖质和腐殖酸的含量，改善土壤物理状况；

（4）有机质具有和硅酸盐同样的吸附阳离子的能力，对于磷、钾、铁等易于固定的离子保持在缓效性状态有重要作用；

（5）有机质的还田与覆盖，一方面有吸附水分作用，同时还能减少土壤水

分的无效蒸发，因此具有一定的保水抗旱作用。

有机质（有机质主要包括粪、尿、土肥、堆肥、厩肥、秸秆及脱落物、根茬等）的开发途径：

充分挖掘有机肥源

合理轮作，创造不同类型的有机质并安排归还率高的作物

选择适宜的秸秆还田方式

农林牧结合，发展沼气

农产品就地加工，提高物质的归还率

农业生态系统养分循环的特点：

养分输入率与输出率较高

库存量较低，但流量大，周转快

保持能力弱，容易流失

养分供求不同步

水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。

生物体从周围环境中吸收某些元素或不易分解的化合物，这些污染物在体内积累，并通过食物链向下传递，在生物体内的浓度随生物的营养级的升高而升高，最终使生物体内某些元素或化合物的浓度超过了环境中浓度并造成毒害的现象，叫做生物放大作用，又叫生物富集作用，也叫生物浓缩。

农业生态系统中提高氮素利用效率的主要措施：

1、平衡施肥和测土施肥，充分发挥生物固N的作用；

2、改进施肥技术，包括分次施肥、氮肥深施，减少挥发损失；

3、施用缓效氮肥；

4、使用硝化抑制剂如脒基硫脲、双氰胺等；

5、合理灌溉，消除大水漫灌等方式造成的深层淋失；

6、防止水土流失和土壤侵蚀，消除和减少土壤耕层氮素径流损失。

生态系统能量流动的特点：

1．单向流动与逐级递减。

2．必须不断地补充系统外能源。

3．通过食物链形成生态金字塔。

4．能量数量的递减伴随着质量的提高。

提高光能利用率的途径:

1、延长光合作用时间

（1）提高复种指数

（2）延长生育期

（3）补充人工光照

2、增加光合作用面积

（1）合理密植

（2）改变株型

3、提高光合作用效率

（1）控制光照强弱：如根据不同植物（阳生植物、阴物植物）对光照强度的大小要求不同，给以不同强度的光照。

（2）控制温度：适当增加昼夜温差，增加光合产物的积累。（3）适当提高CO2浓度：可通过加强通风（大田），增施农家肥和使用CO2发生器（温室大棚）等措施实现。

（4）合理灌溉：满足植物对水分的需求，使光合作用正常进行。

（5）保证矿质元素供应：满足光合作用对矿质元素的需求。

我国生态安全问题的发展对策

1. 推动环保法制化过程

2. 开发生物技术

3. 将清洁生产上升到生态安全的高度

4. 转变经济发展方式

5. 转变传统的消费模式

绝对安全被认为是确保不可能因食用某种食品而危及健康或造成伤害的一种承诺。

相对安全为一种食物或成分在合理食用方式和正常食量的情况下不会导致对健康的损害。