活动方案：农田生态系统考察

农田生态系统考察

农田中人工栽种的农作物与农业环境之间，通过能量流动和物质循环所构成的生态系统，称为农田生态系统。农田生态系统是农业生态系统中最基本的亚系统，它以栽培作物种群为主体，以农田气候、土壤环境为基础，在人工辅助能量和科学技术的作用下，进行着能量和物质的转化、固定、分配和贮藏，同时消除对农作物生长发育的不利因素，提高农作物种群的生产能力，以满足人类的需要。

一、考察目的

1.了解农田生态系统的特点。

2.了解生态工程思想在农业中的应用。

二、方法步骤

（一）调查

带学生到郊区，选择一片农田，结合以下问题，引导学生用生态学的观点，观察并记录农田生态系统中的各个组成成分。

1.农田生态系统中生产者的主体是什么，还有哪些种类的生物是生产者？它们之间是什么关系？

2.农田生态系统的初级消费者有哪些？它们与农作物之间是什么关系？

3.农田生态系统的次级消费者有哪些？它们与农作物是什么关系？

4.人与农作物的关系是什么？

5.农田生态系统的分解途径是什么？

（二）结果分析

在教师的指导下，根据观察的结果和对上述问题的讨论出农田生态系统的食物链和简单的能量流动图。

有许多农田生态系统的能流模式图，彼此大同小异。

1.用长横线分开地上和地下部分，最大的长方形代表生产者主体——作物种群，而小长方形表示杂草种群。

2.生产者的功能是利用太阳能（画出太阳），通过光合作用把水和二氧化碳合成碳水化合物，加入N、P等转化为蛋白质、脂肪等有机物（连接相应各线，区分来自地下和地上的）。而作物种群和杂草种群间的两条路线，表示了它们的竞争关系。

3.光合作用固定的能量被作物分配给生长（能量贮存）和维持消耗（能量分配）两部分。

4.危害作物的食草动物（害虫等）和病菌的活动，对作物而言，则是白白地消耗能量。

5.没有画出次级消费者（可以画出连接害虫种群的食肉动物种群的方块及连接线）和分解者。

三、教学建议

（一）组织教学

1.有条件的学校，教师可以组织学生访问一个生态户或生态村、生态县（类似的生态农业典型几乎全国各地都有），了解当地是如何根据生态工程思想，应用物种共生、物质分层多级利用和循环再生等原理来设计农业经济，以达到提高经济效益、防止环境破坏和促进系统的良性循环的。

根据调查所得，试画出这个农业经济系统的能流模式图（类似的模式图很多，在实验作业3中就有一个实例），教师可以根据调查的结果，启发学生自己绘制，并且不必要求统一规范。

如果没有条件，教师可以组织学生调查一个村，同样要绘出农业生态系统能流模式图，并且让学生以生态工程思想评估这个农业生态系统的优缺点。

2.为使学生得到更灵活的知识和激发更大的热情，可将学生分组，各组根据生态工程原理，设计一个优化的农业生态系统，在全班进行讨论评比。

3.根据所调查的农田生态系统的组成和食物网的情况，进一步调查和分析某种生物的灭绝对食物链、食物网和生态系统整体的影响。例如，鸟类的减少与害虫的增多，蛇类、猫头鹰的减少与鼠害猖獗等，进而造成作物减产和生态环境破坏等不良影响。

4.观察农田生态系统中的生态金字塔现象。选取1m2的麦田（或草地），观察统计生产者的数量及各级消费者的数量，看一看它们之间的关系。还可以进一步观察蜘蛛与昆虫的数量关系，或蚜虫与瓢虫的数量变化关系。有条件的学校可以组织学生饲养瓢虫，到田间放养，以消灭蚜虫。

（二）实验作业

1.将农业生态系统与自然生态系统（如草地）进行比较，说明农田生态系统

有哪些重要特点。

（1）比较两类生态系统的生物种类、食物网结构的特点。

（2）在这种结构简单的农田生态系统中，初级生产者——农作物的高生产量是通过什么方式达到的？

（3）这种种植单一的农田生态系统的主要不利之处是什么？

2.区别农田生态系统和农业生态系统这两个概念及其内涵，列举农业生态系统的类型。

3.以利用秸秆生产食用菌和蚯蚓等的生产设计为例，说明物质能量多层分级利用的生态工程原理。

附：（一）调查结果参考答案

1.农田生态系统生产者的主体是农作物，其他生产者有杂草。它们之间的关系是竞争关系。

2.农田生态系统的初级消费者有害虫、害鼠、害鸟等，它们与农作物的关系是食者与被食者，危害农作物。

3.农田生态系统的次级消费者有蜘蛛、蛇、鼬等，它们与农作物的关系是捕食害虫、害鼠、害鸟等，保护农作物。

4.人与农作物的关系是人以农作物为食，人是农作物的消费者；另一方面，人是农作物的培植者和保护者，所以人与农作物又是共生关系。

5.农田生态系统的分解途径是，农作物的根留在田中或秸秆还田，它们在细菌和真菌的作用下自然分解；秸秆作为人类生活用的燃料而烧毁，灰烬送还田中；秸秆直接或糖化处理后作为家畜饲料，畜粪还田等。

（二）实验作业参考答案

1.农业生态系统与自然生态系统的比较。

（1）两类生态系统的生物种类、食物网结构的特点是：农田生态系统的初级生产者以农作物种群为主体，而其他生产者植物多数被人类排除掉了；作为农田生态系统初级消费者的食农作物的动物，多数也受人类的排斥。所以，农田生态系统的生物种类少，食物网结构简单。

（2）主要是通过耕作、施肥、灌溉、除草、杀灭害虫及害鼠等人工措施。

（3）系统的结构简单，食物链简化，层次削弱，所以抵抗自然灾害和病虫

害的能力较弱，保持生态系统稳定性的能力较差；这种农田生态系统依赖大量投入人工辅助能量，包括肥料、畜力或农业机械、杀虫剂或除草剂等，因此生态系统具有一定的脆弱性，一旦措施失败如杀虫剂失效，就容易出现生产量急剧下降。

2.在一定地区内，人类利用农业生物与环境之间的相互作用，按社会经济需求进行物质生产的生态系统，称为农业生态系统。农业生态系统是一个复合大系统，它由许多亚系统组成，如农田生态系统是农业生态系统的最基本的亚系统。此外，草场生态系统、渔场生态系统、果园生态系统等都是农业生态系统的亚系统。随着科学技术的进步和社会需求的发展，还出现了如庭园、温室、塑料大棚、养鱼塘、现代化养殖场等高度集约化的亚系统。

3.人类种植小麦、水稻是为了收获果实，通常把秸秆作为燃料烧掉，或秸秆还田。本生态工程的秸秆利用多了三级：①利用糖化过程先把秸秆变成家畜喜食的饲料；②而后用家畜的排泄物及秸秆残渣来培养食用菌；③生产食用菌的残余料又用于养殖蚯蚓，然后把残余物返回农田。