农业生态系统的资源输入与效益输出及调控
生态农业对农田生态系统的影响及效益分析
生态农业对农田生态系统的影响及效益分析农田生态系统是农业发展的基础和保障。
传统农业生产方式所带来的环境污染和资源浪费问题已经引起了广泛关注，推动了生态农业的发展。
生态农业以保护生态环境为目标，通过改变种植、养殖等方式，对农田生态系统产生积极的影响，进而带来诸多效益。
本文将从农业生态系统的概念出发，探讨生态农业对农田生态系统的影响及其效益。
一、农业生态系统的概念农业生态系统是指在农业生产过程中，由农作物和畜禽等生物群落、土壤、水、空气和农业环境等有机组成的互为联系、相互影响的系统。
农业生态系统的稳定与健康对于保障农业可持续发展和人类粮食安全具有重要意义。
二、生态农业对农田生态系统的影响1. 保护土壤资源生态农业强调土壤有机质的积累和保持，通过合理施肥和优良的耕作措施，能够减少土壤侵蚀、保持水分和养分的保存，促进土壤结构的改善，降低土壤的退化速度，提高土壤质量。
2. 促进生物多样性生态农业注重生物多样性的保护和利用，通过采用轮作休闲，增加作物多样性和野生植物栽培，提供栖息地等措施，有助于保护和增加生态农田中的植物和动物种类，提高农田生态系统的稳定性。
3. 减少农药使用生态农业倡导绿色、无公害的农业生产方式，采用有机农业技术和生物防治等手段，减少化学农药的使用，减轻了农田生态系统受到的农药污染，并有助于提高农产品的质量和安全性。
4. 节约农业资源生态农业注重循环利用和资源节约，在农业生产过程中，通过节约用水、循环农废物等措施，减少了农田生态系统对水资源和能源的消耗，提高了农田生态系统的资源利用效益。
三、生态农业对农田生态系统带来的效益1. 增加农产品的附加值生态农业生产的农产品以绿色、有机为特点，具有较高的市场价值和附加值。
在现代消费者日益关注食品安全和健康的背景下，生态农业产品受到越来越多人的青睐，为农民增加了收入。
2. 促进农村经济发展生态农业的发展使农业生态系统得到保护和恢复，提高了农田生态系统的生产力和稳定性，促进了农村产业结构的升级和优化，推动了农村经济的发展。
农业发展的农业生态系统和资源循环利用
农业发展的农业生态系统和资源循环利用农业作为人类生存和发展的基础产业，在全球范围内都扮演着重要的角色。
然而，随着人口的增长和资源的有限性，农业发展面临着许多挑战，如土地沙漠化、水资源短缺等。
因此，建立可持续的农业生态系统和资源循环利用是当今农业发展的重要课题。
农业生态系统是指农业系统中各要素相互作用和相互依存的生态系统。
它包括土壤、作物、动物、微生物、水源和气候等因素。
建立稳定、健康的农业生态系统对于实现农业可持续发展至关重要。
首先，农业生态系统可以提供良好的土壤质量和生态环境，为作物生长提供充足的养分和水分。
其次，农业生态系统可以促进生物多样性和生态多样性，保护珍稀物种和生态环境。
最后，农业生态系统可以提供天然的防治害虫和病害的方法，减少农药的使用，保护生态环境和人类健康。
资源循环利用是指将农业生产中的废弃物和副产品重新利用，最大限度地减少资源浪费和环境污染。
资源循环利用可以通过多种途径实现。
一种方法是将农业废弃物和副产品转化为有机肥料，回归到土壤中，促进农作物的生长。
另一种方法是通过生物技术手段将农业碳排放转化为能源，如沼气发电等。
此外，还可以将农业废弃物用于生物质能源的生产，如木材、农作物秸秆等。
这些方法不仅可以提供可再生能源，还可以减少对化石能源的依赖，降低碳排放。
农业发展的农业生态系统和资源循环利用的重要性不仅体现在经济层面，也体现在社会层面和生态层面。
在经济方面，农业生态系统可以提高农作物的产量和质量，增加农民的收入。
通过资源循环利用，可以企业提高资源利用效率，降低成本，增加经济效益。
在社会方面，农业生态系统和资源循环利用可以创造就业机会，改善农民的生活条件。
在生态方面，这种可持续的农业发展可以提供生态服务，如水源保护、气候调节和自然灾害防护等。
然而，要实现农业发展的农业生态系统和资源循环利用并不容易。
首先，传统的农业生产模式常常依赖大量的农药和化肥，这不仅对生态环境造成损害，还会污染土壤和水源。
设施农业技术专业《农业生态与环境保护》课程标准
《农业生态与环境保护》课程标准一、课程概况二、专业对课程要求设施农业技术专业培养学生的目标是适应经济社会发展和文化传承创新需要，掌握设施作物生产、管理、经营的基础理论、基本知识，具备设施作物生产、经营、管理能力，面向设施园艺作物生产及示范、设施运行维护管理及园艺产品采后处理和推广等岗位（群）“会生产、能经营、懂管理”的德智体美全面发展、具有可持续发展能力的高端技能型专门人才。
《农业生态与环境保护》是高等职业技术学院植物生产、加工类专业的主要专业选修课之一，从农业生态学和农业环境保护两大应用领域来分析农业生态系统的基本原理和基本规律，通过对农业生态系统的科学管理和合理调控，以实现农业的可持续发展，是直接服务于生产的应用性科学。
通过本课程的授课，可以丰富学生的知识结构和提升学生的综合素质以及实际应用能力。
三、课程培养目标总体目标《农业生态与环境保护》是高等职业技术学院园艺、植物保护、食品加工、食品检验、现代农业等相关专业的一门专修课。
本课程的教学目的是：通过教学和实践，使学生明确农业生态与环境保护的性质和任务，较好的掌握农业生态与环境保护的基本理论和基本方法，为今后的专业课打下良好的基础。
本课程其有较强的理论性和实践性，在教学中，必须紧密联系实际，突出重点，加强基础知识和基本理论的讲授，重视讲练结合，适当培养学生的实际操作能力。
向学生讲授生态学的概念、产生及发展、学科体系，让学生认识、理解农业生态学能广泛指导解决农业发展过程中的生态问题，科学处理人与自然的关系。
提高学生的农业生态意识，树立科学发展观。
紧密联系生产实际，培养学生系统分析问题，解决问题的能力。
知识目标农业生态系统的组成和特点、农业生态系统的结构、农业生态系统的功能、农业生态系统中的生物与环境、农业生态系统的调节与控制、农业生态工程、农业生态系统与农业发展、农业资源的利用与保护、农业环境问题、农业环境污染及防治、农业环境管理。
实训内容力争深入浅出，强调应用性，突出操作性，紧密结合当前农业生产实际，以使学生能够全面掌握本学科的知识和技能。
第七章 农业生态系统的结构调控(新高职)
2、自然条件对农业生态水平结构的影响 纬度限界（北半球，Andreae,1983）
作物 椰子 纬度限界 15 作物 棉花 纬度限界 38
可可
香蕉
22
23
水稻
玉米
52
54
橡胶
甘蔗
25
39
大豆
小麦
45
63
•干旱限界
热带
香蕉 2000mm 可可 1300 mm 咖啡 900 木薯 500
亚热带
茶叶 1500 mm 甘蔗 1400 柑橘 1000 花生 300
3）减耗环
通过引入一个新的环节或增大一个 已有的环节，从而减少生产损耗，增加 系统生产力。例如，在棉花、麦、蔬菜 等农作物上，常发生蚜虫危害，如果人 工引进蚜虫天敌，就可以大大抑制蚜虫 繁殖危害，减少损失。
4）复合环
是指具有两种以上功能的环节。复 合环的加入把几个食物链串联在一起， 增加系统产出，提高系统效能。
准等）
农业生产结构调整与发展间的
“趋同性” 特征
要 优 ！！（质量和数量控制、技术创新、技术领先、技术服务体系等）
农产品生产与消费需求间的
要
“多样性” 特
区域农业
精 ！！（市场细分、市场容量与份额、多层次和多样性市场变化、
2、农业结构调整的核心问题：
充分的市场分析与科学的产业结构动态调整 要解决的问题：
生态系统结构
物种结构
时空结构
营养结构
物种结构 又称组分结构，是指生态 系统中生物组分由哪些生物种 群所组成，以及它们之间的量 比关系
时空结构
是指生态系统中各生物种群在 空间上的配置和在时间上的分布， 它构成了生态系统形态结构上的特 征。
农业生态学复习题及参考答案
农业生态学重点内容第一章绪论一、名词解释1. 生态学2. 农业生态学3. 系统4. 生态系统5.农业生态系统(agroecosystem)6. 农业效益（agriculture effect）7. 社会效益（social effect）8. 经济效益(economic effect)9. 生态效益(ecological effect)二、重点内容1 系统必须具备的条件①有两个以上的组分；②组分之间有密切联系；③各组分能以整体方式共同完成一定的功能。
2 系统的结构特征（1）系统的边界区分系统内外的标志。
自然形成的：有机体、天体；人为确定的：农场、学校（2）系统的组织层次系统常常由不同的层次构成。
系统内各组分自身构成的系统--子系统。
（3）系统组分的量比关系构成系统的多个组分在数量上有一定的比例关系。
H2O H2O2 （4）系统组分的空间关系构成系统的多个组分在空间上有一定的位置排列关系。
碱基（核苷酸）排列与遗传密码：AUU,AUG, GUT,等构成不同的密码子。
氧原子的空间排列不同，造成丙酮和丙醛的差异3 系统的功能特点系统能产生其组分或子系统所没有的功能，称为系统的整合特性。
蛋白质与氨基酸的关系；“整体大于部分之和”，1+1>2；加强各组分原有的独立功能；减弱各组分原有的独立功能；产生各组分原来没有的功能。
系统的结构决定系统的功能4 生态系统的组分、重要功能辐射。
短波辐射、长波辐射（热辐射）、宇宙辐射、核辐射，气体，水体，土体。
生产者（producers）：是指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。
消费者（ consumers ）：是指除了微生物以外的异养生物，主要指依赖初级生产者为生的各种生物。
分解者（decomposers）：主要是指以动植物残体为生的异养微生物。
三大功能能量流动：energy flow物质循环: nutrient cycle信息传递5 农业生态系统的组分及其特点6 农业生态系统与自然生态系统的区别7 推动现代农业生态学发展的动力8 农业生态学的发展历程，经历的几个阶段，每个阶段的主要事件。
第八章 农业生态系统的调控
种群水平的调控，主要是建立理的群体结构 和采取相应的栽培技术，调节作物种植密度、 牧畜放养密度、水域捕捞强度、森林砍伐强度 等，从而协调种群内个体与个体、个体与种群 之间的关系，控制种群的动态变化，保持种群 的最大繁荣和持续利用。 群落水平的调控，是调控农业生物群落的垂直 结构、平面结构、时间结构和食物链结构，以 及作物复种方式、动物混养方式、林木混交方 式等，建立合理的群落结构，以实现对资源的 最佳利用。
• • • •
•
•
第三节农业生态系统的调节控制 农业生态系统调控机制的基本特点 1.兼有中心式调控和非中心式调控两种机制。 2.农业生态系统的调控层次。 （1）从自然生态系统继承的非中心式调控机制是农业生 态系统的第一层调控。这个层次的调控通过生物与其环境、 生物与生物的相互作用，生物本身的遗传、生理、生化机 制来实现。 （2）由直接操作农业生态系统的农民或经营者充当调控 中心的人工直接控制构成第二层调控。这个层次的人直接 调度系统的重要结构与功能。农业生产技术是这个层次的 主要调控形式之一。 （3）农业生态系统调控机制的第三个层次是社会间接调 控。这一层次通过社会的财政系统、金融系统、工交系统、 通讯系统、行政系统、政法系统、科教系统等影响第二层 次的农民或经营者的决策和行动，从而间接调控了农业生 态系统
第八章 农业生态系统的 调控与优化设计
农业生态系统是一个人工管理的生 态系统，既有自然生态系统的属性，又 有人工管理系统的属性。它一方面从自 然界继承了自我调节能力，保持一定的 稳定性；另一方面它在很大程度上受人 类各种技术手段的调节。充分认识农业 生态系统的调控机制及调控途径，有助 于建立高效、稳定、整体功能良好的农 业生态系统，有助于利用和保护农业资 源，提高系统生产力。
农业生态学复习思考题
《农业生态学》复习思考题
六、论述题 图例或公式表述农田生态系统的水分平衡。
输入项
输出项
● 降水 (R) ● 灌溉 (I)
● 地下水上升
(U)
● 蒸发蒸腾 (ET ） ● 渗漏 (P) ● 侧漏 (S) ● 排水 (D) ●
农田持水 (O)
为什么辅助能能够增加转化效率达到增产作用或辅助能的作用
（1）维持开放系统的平衡与稳定
（2）维持低墒和低级的群落系统的平衡与稳定 （3）资源的优化组合 要求稍有解释。
题干
答案
图例表述农业生产系统中氮循环与输入输出的一般模型，并分析存在的问题及对
策。
农业生态系统中氮循环的特点与问题 A 输入：
多种人工输入，主要是化肥和有机肥 及种苗 三条自然输入，和闪电固N 和风化。
B 输出：
畜禽亚库
人亚库
土壤有机亚库 微生物亚库
土壤速效亚库
氨 挥 发
饲料及垫草
厩肥
产品 食品
有机肥 生物固
淋 溶 矿 化 径流 固N
氨 挥 发
反 硝 化
风 化
化肥
产品
种
苗
大气 吸收
燃 烧。
3.1 农业生态系统调控概述
第三个层次是社会经济系统对农业生态系统的间接调节。利用资金流在农业 生态系统中的运转规律，掌握市场动态，通过调整生产项目、扩大生产规模、降 低生产成本、合理融资等手段，使农业生态系统获得更好的农业技术经济效果。 经营者在制订生产计划和实施直接调控措施时，除了要考虑系统的自然状况外， 还要考虑各种社会经济条件，经营者的行动和决策总要不同程度地受到市场贸易、 交通运输、金融货币、工业生产、科学技术、文化教育、联络通信、新闻宣传、 法律政策、国际关系等各方面的影响。
(一)自然调控的类型 1.程序调控 植物从种子萌发到开花结实，动物从卵开始的发育、成熟、死亡过程， 昆虫的顺序变态过程等，都是由基因所预编的程序所控制的。生物群落的演替也表 现出明显的程序调控特征。 2.随动调控 像雷达跟踪飞机一样，鹰靠视觉跟踪能抓到跑动的兔子，蝙蝠靠超声波 听觉能捕提到飞行的昆虫，向日葵的花随太阳转动，植物根系伸向肥水集中的部位， 都是生物个体所表现出的典型随动调控。 3.最优调控 生态系统经历了长期的进化压力，优胜劣汰，现存的很多结构与功能都 是最优或接近最优的。蜜蜂建成的六角形蜂巢，其几何形状已在数学上被证明是最 省材料的;鱼类的流线型结构是减少流体阻力的最优体形;鸟类骨骼既省材料，又有 很理想的结构强度。自然顶极群落通过多层结构和循环机理，对能量和营养物的利 用率也达到了很高水平。 4.稳态调控 自然界有一 种在发展过程中趋于稳定， 在干扰中维持稳定，偏移后恢 复原态的能力，这种稳态受到多种机制的调控，从基因、酶、细胞器、组织，直到 个体、种群、群落和生态系统各个层次，都有着丰富的表现。
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纬度升高、变化加大，两极有极昼、极夜
光照强度 低海拔、高纬度光照强度弱，高海拔、低纬度光照强度大 夏季、中午光照强度大，冬季、早晚光照强度弱 (北半球)南坡光照强度大，北坡光照强度弱
大鸭下田吃 杂草田螺
放小鸭下田共 赶长大的鸭子上田 作放养 养第二批小鸭
放
水稻成熟
放鸭下田吃 落穗
技术体系： 种植技术、养殖技术、植被恢复技术、水土流失治理技术、
污染治业生态系统的调控
79
80
当资源价格上升的幅度小于银行利率时，产权人倾向开采资源。
资源利用的生态经济规律
公共资源利用的生态经济规律 在一定的经济条件下，以公共资源形式存在的生物种群数量会稳 定在一个水平上，在这个水平上对其开发利用的收益恰好等于其 成本。 R=P×E×N-C×E R为净收益，P 为价格， E 开发能力， N 为种群数量， C 为单 位开发能力成本。
持相对的稳态。
生态系统的反馈调节
正反馈：具有增强系统功能的作用，增大与中心点距离，远离稳态。
负反馈：具有消弱和减低系统功能的作用，减少与中心点距离。
正反馈
负反馈
生态系统的负反馈调节
兔数量增加 兔数量减少 兔的食 物增加 兔因饥 饿死亡 植物减少 兔吃少 量植物 兔吃大 量植物
植物增加
-3/2自疏法则
中 国 各 省 动 物 数 量
省份 动物种类 6541 云南省 6336 台湾省 5036 四川省 4298 福建省 4247 广西 4018 海南省 3647 广东省 3616 浙江省 2501 陕西省 2342 甘肃省 2308 贵州省 2276 湖南省 2190 湖北省 2145 新疆 1914 江西省 1874 河北省 1728 江苏省 1590 吉林省 1567 内蒙古 1548 辽宁省 1527 黑龙江省 1506 河南省 1465 山东省 1371 安徽省 1280 青海省 1267 西藏 1202 山西省 1023 重庆市 828 宁夏
叶、咖啡、多种花卉植 物生产地。
31
生 态 服 务 功 能
调节服务
气体调节 气候调节 水文调节
废物处理
生 态 服 务 功 能
支持服务
保持土壤 维持生物多样性
生态服务功能
文 化 服
生 态 服 务 功 能
务
美 学 景 观
农业生态系统服务功能
社会效益
农产品满足社会生活需求；就业岗位。
降 水
中 国 干 湿 地 区 划 分 图
人均需水量
1700m3？
11
人均需水量
中国水资源
中国水资源
14
地下水循环过程
15
华北平原地下漏斗区
16
2002-2012根据
华 北 平 原 地 下 漏 斗 区
重力场变化推算
出的水量变化
1964-1998根据 水位线监测数据 绘制
华北平原地下漏斗区
+
生态 效益
+
农业生态系统的调控
68
农业生态系统的调控
69
农业生态系统的调控
70
生态系统的反馈调节
反馈（feedback）指的是系统的输出端通过一定的通道反送到输入
端，变成决定系统本来功能的输入，具有这种反馈机制的系统称为 控制论系统。
反馈环
输入
系统 环境
输出
自然生态系统是开放系统，必须依赖外界环境的输入，输入一旦停 止，系统将失去功能，生态系统通过反馈机制实现其自我调控以维
主机
无线传感器节点
气象观测
/caipoweb/monitor/index#13017218
稻香园农业物联网
虫情 专家系统
墒情 云 平 台 苗情、灾情 信息共享
第六章 农业生态系统的调控机理
农业生态系统的信息流
农业生态系统的资金流
农业生态系统的调控
完善农业生态转型的政策法规
62
农业生态系统的资金流
63
农业生态系统的资金流
64
资金流与能流物流独立的后果
65
第六章 农业生态系统的调控机理
农业生态系统的信息流 农业生态系统的资金流 农业生态系统的调控
66
农业效益的构成及其相互关系示意图
社会 效益
+
农业生 态系统
经济 效益
-
25
26
生 物 资 源 丨 生 态 系 统
中 国 实 际 植 被 分 布
国 家 农 业 战 略 布 局
29
第二节 农业生态系统的效益输出
生态系统服务功能
资源供给
调节服务 支持服务
文化服务
生态服务功能
资源供给
粮食； 木材供给地； 生物药原料产地；
经济作物如橡胶、茶
平均株干重(W)
对数值与种群密
度（d）之间的 关系，a=-3/2
农业生态系统的调控
75
人工直接调控
系统模式： 组分结构、组分关系配 置、输入、输出 技术体系： 种植技术、养殖技术、 植被恢复技术、水土流 失治理技术、污染治理
技术等
76
鸭稻共作生态农业技术流程
育 秧
插 放 秧 鸭
抽 穗
成 熟
收 割
经济效益
农业经营过程中农民、企业和政府的经济收益。
生态效益
环境调节服务和支持服务。
第六章 农业生态系统的调控机理
农业生态系统的信息流
农业生态系统的资金流
农业生态系统的调控
完善农业生态转型的政策法规
36
农业生态系统的信息流
自然界中，以物理形态（光、电磁、声音等）、化学形态（各种化学物质）及生物形态 （行为方式）出现的自然信息，以及以图像、数据、文字、语言等形式出现的人工信息， 都有一个产生、传输、接收的过程，这个过程称为信息流（information flow）。
R=P×E×N-C×E
4
资源输入： 我国的资源问题
水资源匮乏 耕地资源不足 矿产资源不丰富 海洋资源有待开发
生物资源需要保护
5
水资源
GRACE 重力卫星 世界水资源
6
水 资 源 随 季 节 变 化
青 藏 高 原 隆 起
荒漠、沙漠、草原 青藏高原 亚热带森林
西南季风
东南季风
矢车菊
48
植物与植物间的信息传递
飞机草
49
植物和动物之间的信息传递
兰科植物
植物与动物之间的信息传递
植物-动物
植物与微生物之间的信息传递
豆科、红萍、蓝藻等的多样性
植物与微生物之间的信息传递
牛肝菌属、鹅膏属和口蘑属 鹅膏属
牛肝菌属
红菇属 红菇属 内囊霉科
球囊霉属
水晶兰类菌根（寄生）、外生菌根、内生菌根、丛枝菌根
农业生态系统的自然信息流
环境与动植物的信息关系 植物与植物间的信息关系 植物与动物间的信息关系 动物与动物间的信息关系
38
环境与动植物的信息关系-光为例
大气圈内物质的吸
收、反射和散射
太阳高度角 季节变动 、纬度 海拔高度、朝向和 坡度等
自然光组成
光照
地球表面太阳光分布的特点
光的生态作用及生物的适应
光合作用
光的生态作用及生物的适应
光影响形态建成
光的生态作用及生物的适应
C4
C3
光的生态作用及生物的适应
动物的昼夜节律
光的生态作用及生物的适应
1. 长日照植物
2. 短日照植物
3. 中日照植物
4. 日中性植物
光的生态作用及生物的适应
长日照
短日照
植物与植物间的信息传递
18
节水措施
雨水汇集利用工程
梯田
节水措施
滴灌
塑料薄膜防渗水
生 物 资 源 丨 温 度 带 划 分 图
生 物 资 源 丨 生 态 系 统
中 国 各 省 植 物 数 量
省份 植物种类 14438 云南省 9513 四川省 7123 广西 6683 西藏 5674 贵州省 5404 广东省 4504 台湾省 3863 湖北省 3789 甘肃省 3761 海南省 3736 湖南省 3680 福建省 3455 新疆 3392 陕西省 3326 浙江省 3278 江西省 2520 安徽省 2239 青海省 2224 河南省 2159 内蒙古 2135 河北省 2020 江苏省 1922 山西省 1832 辽宁省 1724 黑龙江省 1714 吉林省 1416 山东省 978 宁夏 705 重庆市
幼叶鲜艳
动物与动物之间的信息传递
农业生态系统的人工信息流
人工模仿的自然信息
56
农业生态系统的人工信息流
人工模仿的自然信息
57
人工采集和收集的信息
水稻相关性状
生物 监测
微生物、杂草、病虫害
理化性质 温室气体
土壤 监测
鸭稻 生态 系统
水文 监测
气象 监测
温湿度等
水体化学性质
气象观测
气温、土温、辐射、降水、土壤 湿度、空气湿度、风向和风速等
第五章 农业生态系统的资源输入与效益输出 第六章 农业生态系统的调控机理
李 荣 华 2018.11.14
资源输入：资源利用的生态经济规律
自有资源利用的生态经济规律
H. Hotelling （ 1931 ）提出：资源的拥有者会根据资源价格和银 行利率的变化决定资源的处理方式。
当资源价格上升的幅度大于银行利率时，产权人倾向保留资源；