第四章农业生态系统的功能整理.ppt
合集下载
农业生态系统ppt课件
☆2）空间结构上 •具有明显的地域性、动态性
☆3）时间变化上 简单到复杂，低级到高级
☆4）内部功能上 •组分间不断进行能量转换与物质循环，使系统处 于一种动态平衡状态
☆5）外部关系上 •开放系统，物质、能量交换
☆6）营养级的数目上 •一般不超过5-6个
地球上的生态系统示意图
自然生态系统 半自然生态系统 人工生态系统
•“生物圈2号”里面的布局完全模拟自然界，有人造 太阳、人工降雨、人工通风；有海洋、沙漠、草原、 沼泽、雨林；有农作物生产区；有人的居住区；还有 3000多种动物和植物，简直就是一个完全独立的生命 支持系统。
•生物圈2号失败教训: •1、生物圈2号设计思路过 于简单 •地球生态系统经过几十亿 年演化，已成为一个复杂 的生态系统，它们纵横联 系，丝丝相通，是一张看 似清晰，实际上很难理清 的生命之网。 •人类目前对生物圈的认识 和研究还不到位，有些规 律还设有被发现，还必须 深入开展研究。
农业生态系统
本节要点：
一、生态系统概述 二、农业生态系统定义 三、农业生态系统的基本组分 四、农业生态系统的基本结构 五、农业生态系统的经济特征 六、农业生态系统理论的运用 七、农业环境污染与保护
生态系统
• 概念：生态系统（ecosystem）指由生物群落与 无机环境构成的统一整体。
• 1935年，英国生态学家，亚瑟·乔治·坦斯利爵士 （Sir Arthur George Tansley ）受丹麦植物学家 尤金纽斯·瓦尔明（Eugenius Warming）的影响， 明确提出生态系统的概念。认为（原文）： “Ecosystem is the whole system，… including not only the organism-complex，but also the whole complex of physical factors forming what we call the environment…
农业生态系统的功能物流教学课件
2023农业生态系统的功能物流教学课件pptcontents •农业生态系统概述•农业生态系统的物流功能•农业生态系统的能量流和物质流•农业生态系统的环境效应•农业生态系统的可持续性•教学总结与展望目录01农业生态系统概述农业生态系统是指由农业生物群落与其所在的无机环境组成的统一整体。
定义农业生态系统是一种人工生态系统，具有不同于自然生态系统的特征，如高投入、高产出、开放性等。
特征农业生态系统的定义与特征农业生态系统由农业生物群落、无机环境（土壤、水和气候等）和社会经济条件（人力、物力、财力等）组成。
结构农业生态系统的结构包括空间结构、时间结构和营养结构等，其中空间结构包括垂直结构和水平结构，时间结构包括季节变化和昼夜变化等，营养结构包括食物链和食物网等。
组成农业生态系统的组成与结构VS农业生态系统的重要性提供食物和纤维等基本生活资料，保障人类生存和发展。
提供多种生态服务，如净化空气、调节气候、防止水土流失等。
促进生物多样性，维护生态平衡和自然环境的稳定。
为农业可持续发展提供理论基础和实践指导，促进农业生产的持续发展。
02农业生态系统的物流功能物流定义物流是指将商品或服务从生产地输送到消费地的过程中，实现物的实体流动的规划、实施和控制的过程。
物流环节物流过程包括运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、信息处理等环节。
物流的定义与环节农业生产物流指农业生产资料的采购、农产品生产、收获与加工处理、农产品销售等一系列的物流活动。
农业废弃物物流指将农作物秸秆、畜禽粪便等废弃物进行收集、分类、处理和再利用的过程。
农产品物流指为满足消费者需求，将农产品从产地出发，经过运输、仓储、包装、加工、配送等一系列活动，最终到达消费者手中的过程。
农业生态系统中的物流过程物流在农业生态系统中的重要性通过优化物流过程，可以降低农业生产资料采购和农产品销售的成本。
降低农业生产成本良好的物流管理可以保证农产品的品质和新鲜度，提高农产品的市场竞争力。
农业生态学ppt最新全版
（79%淡水）→贝加尔湖→蒙古→内蒙→西北→华北 l 耕地资源短缺 l 森林资源供不应求
农业生态学的产生
l
农业实质:利用与调节生物与环境关系生态过程
l
农业生态学：生态学在农业领域分支。
l
G.Azzi(ITa,1956):研究环境、气候和土壤对农作物遗传、发育、产量和质量关系
l
生态学基础：个体生态、种群生态、群落生态、生态系统生态学
近代生态学 研究的内容
经典生态学 研究的内容
近代生态学 研究的内容
全球生态十大热点
DOLOR SIT
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. l 全球变暖 l 臭氧层破坏 l 生物多样性下降(1.生境破碎化2.外来种入侵) l 酸雨 l 森林锐减 l 土地荒漠化(沙漠、石漠、盐碱） l 大气污染 水体污染 海洋污染 l 固体废物污染
全球气候变化对农业的影响
二氧化碳浓度的直接影响(生长发育加快,抑制呼吸,提高水分 利用率和产量; C3＞C4，热带、温带＞寒带，发达＞欠发达）
温度增加的影响扩大作物的种植范围，提高全球的土地承载力 水平潜在耕地面积扩大 ，北移种植 ，加速或抑制（极端温度） ①降水量增加恰当适时，有利于作物的生长发育②降水量增 加过于集中，有时还会成灾③对于少数地区，本来水热资源 配合较好，降水量的增加对于农业生产没有多大实际意义 海平面上升 ①水利工程建设投资②化肥农药投资③土地生产力建设投资
l群落
经典生态学l种l群个体
生命科学
农业生态学的产生
l
农业实质:利用与调节生物与环境关系生态过程
l
农业生态学：生态学在农业领域分支。
l
G.Azzi(ITa,1956):研究环境、气候和土壤对农作物遗传、发育、产量和质量关系
l
生态学基础：个体生态、种群生态、群落生态、生态系统生态学
近代生态学 研究的内容
经典生态学 研究的内容
近代生态学 研究的内容
全球生态十大热点
DOLOR SIT
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. l 全球变暖 l 臭氧层破坏 l 生物多样性下降(1.生境破碎化2.外来种入侵) l 酸雨 l 森林锐减 l 土地荒漠化(沙漠、石漠、盐碱） l 大气污染 水体污染 海洋污染 l 固体废物污染
全球气候变化对农业的影响
二氧化碳浓度的直接影响(生长发育加快,抑制呼吸,提高水分 利用率和产量; C3＞C4，热带、温带＞寒带，发达＞欠发达）
温度增加的影响扩大作物的种植范围，提高全球的土地承载力 水平潜在耕地面积扩大 ，北移种植 ，加速或抑制（极端温度） ①降水量增加恰当适时，有利于作物的生长发育②降水量增 加过于集中，有时还会成灾③对于少数地区，本来水热资源 配合较好，降水量的增加对于农业生产没有多大实际意义 海平面上升 ①水利工程建设投资②化肥农药投资③土地生产力建设投资
l群落
经典生态学l种l群个体
生命科学
《生态系统的功能》课件
生态系统具有调节气候、净化空气和水质、保持土壤肥力等功能，对地球的生态环境起着至关重要的作用。
生态系统还具有提供休闲和旅游资源、维护人类身心健康等功能，对人类社会的发展也具有重要意义。
生态系统为人类和其他生物提供了食物、水和氧气等基本生活物资。
生态系统的主要功能
总结词：物质循环是生态系统中最基本的功能之一，它维持着生态系统的稳定和持续发展。
信息传递是生态系统中生物之间交流的重要方式，它有助于维持生物种群的稳定和繁衍。
总结词
详细描述
信息传递在生态系统中具有非常重要的作用，它有助于生物适应环境并提高生存和繁衍的机会。
信息传递在生态系统中具有非常重要的作用，它有助于生物适应环境并提高生存和繁衍的机会。
总结词
详细描述
生物地球化学循环是生态系统中最复杂的功能之一，它涉及到地球上各种物质的循环和转化。
通过植被恢复、土壤改良等措施，修复受损的生态系统。
生态修复
生态补偿
生态监测
通过建立生态保护区、发展生态旅游等方式，对受损的生态系统进行补偿。
建立生态监测体系，定期对生态系统进行监测和评估，及时发现和解决来自态问题。0302
01
案例一
某森林公园植被恢复项目
案例二
某河流流域生态补偿项目
案例三
某湿地公园生态监测与评估项目
生物地球化学循环是生态系统中最复杂的功能之一，它涉及到地球上各种物质的循环和转化。
生态系统功能的实现机制
食物链是生态系统中生物之间由于捕食关系而形成的一种联系。在食物链中，每一个环节的生物都以上一环节的生物为食，并为其提供能量。食物链通常由生产者、消费者和分解者三个环节组成。
食物链
食物网是由多个食物链交织在一起形成的复杂网络。在食物网中，一个生物可能同时处于多个食物链的多个环节，扮演着不同的角色。食物网的存在增加了生态系统的稳定性和可持续性。
农业生态系统课件
通过合理利用农业废弃物，将其转化为肥料、饲料、燃料等资源，实现农业废弃物 的减量化和资源化利用。
循环农业实践包括多种模式，如畜禽养殖废弃物循环利用、农作物秸秆循环利用等 ，这些模式有助于降低农业废弃物对环境的污染。
有机农业的实践
有机农业是一种不使用化学合成物质和转基因技术的农业生产方式。
它强调农业生产的生态平衡和自然调节机制，通过合理的耕作和养殖方 式，促进土壤健康和生物多样性。
03
鼓励社会各界参与农业生态 系统的保护和建设，形成全 社会共同关注和参与的良好
氛围。
THANKS
03
农业生态系统的环境影响
气候变化
温室气体排放
农业活动中使用的化肥和农药，以及 土地利用变化导致的森林砍伐等行为 ，会产生大量的二氧化碳、甲烷等温 室气体，加剧全球气候变暖。
适应性策略
适应气候变化需要采取一系列的适应 性策略，包括培育抗逆性更强的农作 物品种、改进农业管理措施等。
水资源利用
农业用水量大
农业用水量占全球总用水量的 70%左右，包括灌溉和动物饮用 等。
水资源短缺
由于过度开采和不合理利用，许 多地区的水资源已经面临严重短 缺，导致农作物减产和水生态系 统破坏。
土壤质量
土壤侵蚀
不合理的土地利用和耕作方式会导致土壤侵蚀，降低土壤肥力和生产力。
土壤污染
农业活动中使用的化肥、农药等化学物质，以及畜禽养殖产生的粪便等废弃物 ，可能对土壤造成污染，影响农作物生长和食品安全。
02
农业生态系统的类型
森林农业生态系统
总结词
森林农业生态系统是一种以森林为主要植被类型的农业生态 系统，利用森林的多层次结构，进行多种农业生产活动。
详细描述
循环农业实践包括多种模式，如畜禽养殖废弃物循环利用、农作物秸秆循环利用等 ，这些模式有助于降低农业废弃物对环境的污染。
有机农业的实践
有机农业是一种不使用化学合成物质和转基因技术的农业生产方式。
它强调农业生产的生态平衡和自然调节机制，通过合理的耕作和养殖方 式，促进土壤健康和生物多样性。
03
鼓励社会各界参与农业生态 系统的保护和建设，形成全 社会共同关注和参与的良好
氛围。
THANKS
03
农业生态系统的环境影响
气候变化
温室气体排放
农业活动中使用的化肥和农药，以及 土地利用变化导致的森林砍伐等行为 ，会产生大量的二氧化碳、甲烷等温 室气体，加剧全球气候变暖。
适应性策略
适应气候变化需要采取一系列的适应 性策略，包括培育抗逆性更强的农作 物品种、改进农业管理措施等。
水资源利用
农业用水量大
农业用水量占全球总用水量的 70%左右，包括灌溉和动物饮用 等。
水资源短缺
由于过度开采和不合理利用，许 多地区的水资源已经面临严重短 缺，导致农作物减产和水生态系 统破坏。
土壤质量
土壤侵蚀
不合理的土地利用和耕作方式会导致土壤侵蚀，降低土壤肥力和生产力。
土壤污染
农业活动中使用的化肥、农药等化学物质，以及畜禽养殖产生的粪便等废弃物 ，可能对土壤造成污染，影响农作物生长和食品安全。
02
农业生态系统的类型
森林农业生态系统
总结词
森林农业生态系统是一种以森林为主要植被类型的农业生态 系统，利用森林的多层次结构，进行多种农业生产活动。
详细描述
《生态系统的功能》PPT课件
(二)氮循环
氮是组成蛋白质和核酸的主要成分。氮占大 气成分的79％，必须经过生物固氮作用、硝 化作用、反硝化作用等才能在生物群落与无 机环境间反复循环。
氮循环
大气中的N2
生物固氮：N2＋3H2→2NH3 氨化作用：含氮有机物→NH3
反 硝 化
O2 生物固氮 不
闪电固氮 工业固氮
细足
菌时
硝酸盐和氨等物质
• 温室有两个特点：温度较室外高、不散热。 • 由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象。
它会使地球上的病虫害增加，土地干旱，沙漠化面积 增大，海平面上升，气候异常，海洋风暴增多。 • 科学家预测：如果地球表面温度的升高按现在的速度 继续发展，到2050年全球温度将上升2-4摄氏度，南 北极地冰川将大幅度融化，导致海平面大大上升，一 些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，其中包括纽约、 上海、东京和悉尼几个国际大城市。
练习
4、下图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。
（3）甲代表_生__产__者___,乙代表__消__费__者____,丙代表__分__解__者____ （4）X与甲中图示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为_硝__化__细__菌___等_____ （5）丙成分除了有图中所示生物外，还有__真__菌___和__蚯__蚓___等生物。这些生物 与丙中图示生物不同，Y的细胞结构最主要的特点是__有__核__膜__包__围__的__细__胞__核____
绿色植物 分解者
感谢下 载
A.分解者 B.植食动物 C.肉食动物 D.绿色植物
2、与自然界的碳循环关系最为密切的两种细胞器是（ B ）
A.内质网和高尔基体 B.叶绿体和线粒体
C.核糖体和叶绿体
《农业生态系统模型》课件
智能化趋势
借助大数据、物联网、人工智能等技术手段，农 业生态系统模型正逐步实现智能化。通过智能化 管理，可以更精准地掌握农业生产的各个环节， 提高生产效率和资源利用率。
全球化视野
在全球化的背景下，农业生态系统模型正逐步打 破地域限制，向全球化方向发展。各国之间的农 业合作与交流日益频繁，共同推动农业生产的进 步。
生态平衡原理要求农业生态系统内部各组成部分之间保持相对稳定和平衡，包括生物种群数量、资源利用和分配 、能量流动和物质循环等。同时，农业生态系统与周围环境之间也要保持平衡，如土壤、水、气候等条件，以确 保系统的可持续性和稳定性。
物质循环原理
总结词
物质循环原理是农业生态系统模型的重要基础，它描述了系统中物质如何循环利用的过程。
模型验证与修正
模型验证
通过对比实际数据和模拟结果，验证模型的准确性和可靠性。
模型修正
根据验证结果，对模型进行必要的修正和优化，提高模型的预测精度和实用性 。
04
农业生态系统模型的应 用
农业资源管理
农业资源监测
利用农业生态系统模型对 土壤、水、气候等农业资 源进行实时监测，为资源 管理提供科学依据。
详细描述
物质循环原理强调了农业生态系统中的物质循环，包括土壤养分、水分、空气中的二氧化碳等。这些 物质在系统中不断循环利用，为农作物提供必要的养分和水分。通过合理的农业管理措施，可以促进 物质的循环利用，提高系统的生产力和可持续性。
能流分析原理
总结词
能流分析原理是农业生态系统模型中用 于描述系统能量流动的过程。
案例二：某地区农业生态系统的信息传递研究
总结词
深入探讨了某地区农业生态系统中信息传递 的机制和过程，包括信息传递的途径、方式 和影响等方面的研究。
农业生态系统的功能
农业文化也是人类文化的重要组成部分，通过传承和发展 农业文化，可以促进文化多样性和人类文明的进步。
04
农业生态系统的可持续性发展
生态农业的实践与推广
生态农业是一种将生态学原理应用于农业生产的模式，旨在实现农业的可持续发展。
通过生态农业的实践与推广，可以促进农业的绿色转型，减少对环境的负面影响， 提高农业生产效率和经济效益。
法规建设
为了保障农业生态系统的可持续发展，政府将加强相关法规的建设和执行，制定严格的环保法规和农业管理条例， 对ห้องสมุดไป่ตู้坏农业生态系统行为进行惩罚。
农业生态系统的教育与普及
教育普及
通过开展各种形式的宣传教育活动，提高公众对农业生态系统的认识和重视程度，让更多的人了解农 业生态系统的重要性，增强人们的环保意识。
土壤质量提升
通过合理轮作、种植绿肥 等措施，提升土壤质量， 为植物生长提供良好的土 壤环境。
水资源保护与利用
水资源保护
合理利用水资源，防止水 体污染和过度开采，保护 水资源可持续利用。
节水灌溉技术应用
推广节水灌溉技术，如喷 灌、滴灌等，提高灌溉水 的利用效率。
水土保持
采取水土保持措施，如植 树种草、修建梯田等，减 少水土流失，保持土地生 产力。
净化环境
农业生态系统中的植物通过吸收和转化污染物，可以净化空气和水质，减少环境 污染。
农业活动产生的有机废弃物可以通过堆肥等方式转化为肥料，实现废弃物的资源 化利用，减少对环境的负担。
提供休闲与文化价值
农业生态系统不仅提供物质产品，还具有休闲和文化价值 ，如乡村旅游、农家乐、农业体验等，为人们提供了亲近 自然、放松身心的机会。
03
农业生态系统的服务功能
04
农业生态系统的可持续性发展
生态农业的实践与推广
生态农业是一种将生态学原理应用于农业生产的模式，旨在实现农业的可持续发展。
通过生态农业的实践与推广，可以促进农业的绿色转型，减少对环境的负面影响， 提高农业生产效率和经济效益。
法规建设
为了保障农业生态系统的可持续发展，政府将加强相关法规的建设和执行，制定严格的环保法规和农业管理条例， 对ห้องสมุดไป่ตู้坏农业生态系统行为进行惩罚。
农业生态系统的教育与普及
教育普及
通过开展各种形式的宣传教育活动，提高公众对农业生态系统的认识和重视程度，让更多的人了解农 业生态系统的重要性，增强人们的环保意识。
土壤质量提升
通过合理轮作、种植绿肥 等措施，提升土壤质量， 为植物生长提供良好的土 壤环境。
水资源保护与利用
水资源保护
合理利用水资源，防止水 体污染和过度开采，保护 水资源可持续利用。
节水灌溉技术应用
推广节水灌溉技术，如喷 灌、滴灌等，提高灌溉水 的利用效率。
水土保持
采取水土保持措施，如植 树种草、修建梯田等，减 少水土流失，保持土地生 产力。
净化环境
农业生态系统中的植物通过吸收和转化污染物，可以净化空气和水质，减少环境 污染。
农业活动产生的有机废弃物可以通过堆肥等方式转化为肥料，实现废弃物的资源 化利用，减少对环境的负担。
提供休闲与文化价值
农业生态系统不仅提供物质产品，还具有休闲和文化价值 ，如乡村旅游、农家乐、农业体验等，为人们提供了亲近 自然、放松身心的机会。
03
农业生态系统的服务功能
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(4) 不合理施肥造成氮素流失污染地下水、蔬菜硝 酸盐中毒
2、初级生产和次级生产 (1)初级生产：是指自养生物把太阳辐射
能转化为化学能，把无机物质转化为有机物 质的生产。
又称第一性（次）生产。
初级生产者：包括绿色植物和化能合成 细菌等。
(2)次级生产：指动物、微生物直接或间 接利用初级生产的产品进行的物质生产。
是生态系统的第二性生产。
次级生产者:大农业中的畜牧水产业和虫、 菌业生产都属次级生产。
5、我国水资源开发利用方面存在的问题 （1）现有水利设施不能适应农业和现代 化建设的需要。
（2）现有水利工程及田间渠系配套等遗 留问题比较多。
（3）水体污染日趋严重。 （4） 地下水的超采严重（如在北方旱区、 一些大中城市中），形成地下水位下降和
地下水漏斗以及地面下沉现象。
6、农业生态系统的水分管理 （1）植树造林，发挥“绿色水库” 作用，扩大土壤的水分库容。
第二节 农业生态系统的物质循环
物质循环：指生态系统的一切物质在生物与环境 不同组分之间的频繁转移和循环流动。包括有机物、 无机物、化学元素和水（作为介质）
生物地球化学循环：各种化学元素和营养物质， 在不同层次、不同大小的生态系统内，乃至整个生物 圈里，沿着特定的途径从环境到生物体，再从生物体 到环境，不断地进行流动和循环，就构成了生物地球 化学循环，简称生物地化循环 。
（2）加强农田水利基本建设，提高 水分利用率
（3） 改变耕作制度与管理方式， 发展节水农业
（4）防治水体污染 （5）加强全流域的水资源保护与统 一调度
(二)碳循环:全球循环也是典型的气相循环 1、碳的贮存库 (1) 大气圈（ CO2 ） (2) 生物圈（有机分子） (3) 土壤 ( 有机质） (4) 岩石圈（化石燃料和沉积岩） (5) 水圈（溶解 CO2 和碳酸钙） 2、碳循环过程 (1) 细胞水平上：光合作用和呼吸作用 (2) 个体水平上：大气 CO2 和植物之间 (3) 生态系统水平上：大气 CO2--- 植物 --- 动物
（六）提高次级生产力的途径（重点掌握）
1.改善次级生产者的构成，使初级产品得到多 次转化
⑴发展食草动物
⑵充分利用水面等非耕地，开发非耕地生产 能力
⑶充分利用腐生食物链进行物质生产 ⑷有效利用分解能 2.协调饲养量和饲料量的关系，提高转化效率 3.选择和生产优质饲料 4.科学的饲养技术 5.控制家畜的非生产性消耗
３. 农业生态系统物质循环：
二、几种重要的物质的循环 （一）水循环： 1、水循环过程：从全球范围看，水循环主要由四大过程
组成：蒸发、水汽输送、降水、径流。
对一个地区而言，降水进入陆地生态学系统后将发生以 下一系列过程：
①植被截流：这使部分降水随后蒸发汽化，部分养分随 淋洗液进入土壤；
②蒸发蒸腾：水分进入再循环； ③入渗：即降水渗入地下； ④渗流：入渗的水渗流到土壤深层直至地下水中 ⑤滞留：即多余的水停蓄于地表洼陷处； ⑥坡面流：即水分沿地面向低处流动； ⑦壤中流：水分在土层内顺坡向流动并引起地下水运动 ⑧径流：将水最终导入河流入海。
射，因此，这些气体有类似温室的作用，故称上述
气体为“温室气体”，由此产生的效应称为温室效 应。
（三）氮循环:是一种极其复杂的气相循环 1、氮的贮存库 (1) 岩石圈 ：93.8% 参与循环很少 (2) 大气圈 ：6.2%为 N 循环的主要贮存库 2、氮素的输入和输出 (1) 输入：生物固氮，工业固氮，高能固氮：
１、物质生产力的概念
单位时间内、单位面积上生产的有机物质的多少
称为生态系统的生产力。
是任何生态系统基本的数量特征，其大小标志着 能量转化效率和物质循环效率的高低，是生态系统功 能的具体体现。
衡量生产力高低的两个指标：
一是总物质生产量 指包括呼吸和消耗在内的 同化总量；
二是净物质生产量 指除去呼吸消耗后，以生 物有机体组织或贮藏物质的形式体现出的生产量，如 植物干物质生产量、产量，动物产品数量等。
能流、物流、信息流使生态系统中各组分联系起来。
（三） 物质循环的特征 （一般了解） 物质循环在生态系统中是时刻进行的，并与能 量流动
紧密结合在一起，它们把各个组分有机 地结合在一起，共
同构成及其复杂的能量流动与物质循环网络系统，从而维 持了生态系统的存在。
物质循环是双向流动，而能量流动则是单向 的，是 不可逆的。
第四章 农业生态系统的功能
淮安生物工程高等职业学校
第四章 农业生态系统的功能
第一节 农业生态系统的能量流动
一、能量流动的基本规律 (一)能量 1、能量：在物理学上指的是物质具有作功
的能力。 一般把能分为两种存在形式：潜能和动能。 潜能是静态能量，它是存在于物体内部的
化学能量，具有作功的潜在能力。 动能则与物体本身的质量、运动速度和相
生物辅助能：来自生物有机体或生物有机
物的能量。
工业辅助能包括直接辅助能和间接辅助能
潮汐畜力风能煤矿
畜力
畜力
潮汐
风能
煤矿
(三) 能量流动的基定律 1、热力学第一定律---能量守恒：进入农
业生态系统的太阳能和辅助能，不会自行消
灭，而是以严格的当量比例，由一种形式转 换成另一种形式。
即Δ E=ΔQ+ΔW。ΔE表示系统内能的变化， ΔQ表示系统吸热或放热，ΔW表示自身做功 或系统对外做功。。
而那些生命必需元素和无机化合的移动，则称之 为养分循环。
养分循环一词被更多地称做矿质养分循环或矿质 循环，而不用于碳、氧、水等这样一些生命必需的、 非矿质的元素成分或化合物的循环。
一、生态系统物流的一般特点
（一）生命活动中的营养元素
1. 基本元素： >1% ： C 、 O 、 H 、 N 、 K 2. 大量元素：0.1-1%Ca 、Mg 、P 、S 、Cl 、Fe 、Cu 3. 微量元素： <0.1% : Al 、 B 、 Br 、 F 、 I 、 Mn 、 Mo 、 Si 、 Zn 等 （二） 物质循环的库与流
其中数量最大的离子形态养分是 Ca2+ ， Na+，K+ ，NO3- ，PO43-，SO42- 和CO32- 。
（3）植物吸收养分必须在水分作为介质，在
能量的驱动下才能完成。
4、人类活动对水循环的影响 (1) 植被破坏：水土流失、河流洪涝或干枯
(2)兴建大型的截留、蓄水、引水、灌溉工程 (3)过度开采地表和地下贮水库 (4)围湖造田：地表水蓄水、调洪能力降低，易 造 成地区性干旱 （如湿地的减少）
（四）次级生产在农业生态系统中的地位 和作用
1.转化农副产品，提高利用价值 2.生产动物蛋白质，改善食物构成。 3.促进物质循环，增强生态系统功能。 4.提高经济价值。 （五）初级生产与次级生产的关系
1.次级生产依赖初级生产。 2.合理的次级生产促进初级生产。 3.过度放牧破坏初级生产，使草原退 化。
2、热力学第二定律---能量递减：进入农 业生态系统的能量在不同营养级之间转换时，
上一营养级的能量只能部分地被下一营养级 生物有效利用。
(四)能量流动的特征 1 .能流是单向流动 2 .能流是能量不断递减的过程 3. 能量流动的途径和渠道是食
物链和食物网
四、农业生态系统的生物生产（重点）
（一）生产力的概念
对位置有关，动能是物理学上所主要讨论的 能量形式。
2、形态：日光能、化学能、动能、热能 3、单位：度量卡或千卡、 焦耳
(二) 能量来源 1.太阳能：占 99% 以上 2.辅助能：生态系统中除太阳能以外的一切
其它能量输入称为辅助能。
(1)自然辅助能：如 地热能、潮汐能、核 能等占 <1%
(2)人工辅助能：人畜力、燃料、电力、肥 料、农药等
--- 微生物 (4) 地质大循环：如下图
3、农业生态系统中的碳素流动
农业生态系统中碳素流动包括以下几个过程：
（1）碳素通过作物的光合作用从大气流向 作物。
（2）碳素自作物流向土壤。 （3）碳素沿食物链向家禽家畜和人体流动， 再由人畜粪便及其遗体等重新进入环境。
（4）土壤向大气排放CO2 。 （5）土壤向大气排放CH4 。 （6）人为施入土壤中的碳量，主要包括有 机肥和化肥（尿素）中的碳量。
2、适当增加投入，保护和改善生态环境， 消除或减缓限制因子的制约。
3、改善植物品质特点，选育高光效的抗逆 性强的优良品种。
4、加强生态系统内部物质循环，减少养份 水分制约。
5、改进耕作制度,提高复种指数,合理密植, 实行间套种,提高栽培管理技术。
6、调控作物群体结构，尽早形成并尽量维 持最佳的群体结构。
（２）气相型循环：
贮存库：大气圈或水圈，以气体的方式 参与循环，循环迅速、完全。
代表物质： C 、 O 、 N 、 F （ 3 ）沉积型循环：
贮存库：岩石圈和土壤圈，循环缓慢、 周期长，不完全
代表物质： S 、 P 、 Ca 、 Na 、 Mg 、 Fe 、 Cu 、 Si
过程：岩石、土壤→风化 → 植物利用、 沉积 → 回到环境 → 风 化、重新利用
（7）作物收获移出农业生态系统的碳量。
4、人类活动对碳循环的干扰及全球变化对农业 生产的可能影响
（1）全球变化是指由于人类活动排放温室气体而 产生温室效应导致全球气候变暖、降水量增加、海
平面上升，并由此而产生一系列生态和环境变化的 总称。
（2）人类活动对大气中二氧化碳浓度的影响 （3）人类活动对大气中甲烷浓度的影响 ☆（4）温室效应：大气中的二氧化碳、甲烷、一氧 化二氮、臭氧、氯氟碳（ CFCs）、水蒸气等可以使 短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收长波辐
1. 库：物质在运动过程中被暂时固定、贮存的场所。 （ 1 ）贮存库 (storing sink) ：容积较大，交换慢，
一般为 环境库。如土壤库、大气库、水体库等
2、初级生产和次级生产 (1)初级生产：是指自养生物把太阳辐射
能转化为化学能，把无机物质转化为有机物 质的生产。
又称第一性（次）生产。
初级生产者：包括绿色植物和化能合成 细菌等。
(2)次级生产：指动物、微生物直接或间 接利用初级生产的产品进行的物质生产。
是生态系统的第二性生产。
次级生产者:大农业中的畜牧水产业和虫、 菌业生产都属次级生产。
5、我国水资源开发利用方面存在的问题 （1）现有水利设施不能适应农业和现代 化建设的需要。
（2）现有水利工程及田间渠系配套等遗 留问题比较多。
（3）水体污染日趋严重。 （4） 地下水的超采严重（如在北方旱区、 一些大中城市中），形成地下水位下降和
地下水漏斗以及地面下沉现象。
6、农业生态系统的水分管理 （1）植树造林，发挥“绿色水库” 作用，扩大土壤的水分库容。
第二节 农业生态系统的物质循环
物质循环：指生态系统的一切物质在生物与环境 不同组分之间的频繁转移和循环流动。包括有机物、 无机物、化学元素和水（作为介质）
生物地球化学循环：各种化学元素和营养物质， 在不同层次、不同大小的生态系统内，乃至整个生物 圈里，沿着特定的途径从环境到生物体，再从生物体 到环境，不断地进行流动和循环，就构成了生物地球 化学循环，简称生物地化循环 。
（2）加强农田水利基本建设，提高 水分利用率
（3） 改变耕作制度与管理方式， 发展节水农业
（4）防治水体污染 （5）加强全流域的水资源保护与统 一调度
(二)碳循环:全球循环也是典型的气相循环 1、碳的贮存库 (1) 大气圈（ CO2 ） (2) 生物圈（有机分子） (3) 土壤 ( 有机质） (4) 岩石圈（化石燃料和沉积岩） (5) 水圈（溶解 CO2 和碳酸钙） 2、碳循环过程 (1) 细胞水平上：光合作用和呼吸作用 (2) 个体水平上：大气 CO2 和植物之间 (3) 生态系统水平上：大气 CO2--- 植物 --- 动物
（六）提高次级生产力的途径（重点掌握）
1.改善次级生产者的构成，使初级产品得到多 次转化
⑴发展食草动物
⑵充分利用水面等非耕地，开发非耕地生产 能力
⑶充分利用腐生食物链进行物质生产 ⑷有效利用分解能 2.协调饲养量和饲料量的关系，提高转化效率 3.选择和生产优质饲料 4.科学的饲养技术 5.控制家畜的非生产性消耗
３. 农业生态系统物质循环：
二、几种重要的物质的循环 （一）水循环： 1、水循环过程：从全球范围看，水循环主要由四大过程
组成：蒸发、水汽输送、降水、径流。
对一个地区而言，降水进入陆地生态学系统后将发生以 下一系列过程：
①植被截流：这使部分降水随后蒸发汽化，部分养分随 淋洗液进入土壤；
②蒸发蒸腾：水分进入再循环； ③入渗：即降水渗入地下； ④渗流：入渗的水渗流到土壤深层直至地下水中 ⑤滞留：即多余的水停蓄于地表洼陷处； ⑥坡面流：即水分沿地面向低处流动； ⑦壤中流：水分在土层内顺坡向流动并引起地下水运动 ⑧径流：将水最终导入河流入海。
射，因此，这些气体有类似温室的作用，故称上述
气体为“温室气体”，由此产生的效应称为温室效 应。
（三）氮循环:是一种极其复杂的气相循环 1、氮的贮存库 (1) 岩石圈 ：93.8% 参与循环很少 (2) 大气圈 ：6.2%为 N 循环的主要贮存库 2、氮素的输入和输出 (1) 输入：生物固氮，工业固氮，高能固氮：
１、物质生产力的概念
单位时间内、单位面积上生产的有机物质的多少
称为生态系统的生产力。
是任何生态系统基本的数量特征，其大小标志着 能量转化效率和物质循环效率的高低，是生态系统功 能的具体体现。
衡量生产力高低的两个指标：
一是总物质生产量 指包括呼吸和消耗在内的 同化总量；
二是净物质生产量 指除去呼吸消耗后，以生 物有机体组织或贮藏物质的形式体现出的生产量，如 植物干物质生产量、产量，动物产品数量等。
能流、物流、信息流使生态系统中各组分联系起来。
（三） 物质循环的特征 （一般了解） 物质循环在生态系统中是时刻进行的，并与能 量流动
紧密结合在一起，它们把各个组分有机 地结合在一起，共
同构成及其复杂的能量流动与物质循环网络系统，从而维 持了生态系统的存在。
物质循环是双向流动，而能量流动则是单向 的，是 不可逆的。
第四章 农业生态系统的功能
淮安生物工程高等职业学校
第四章 农业生态系统的功能
第一节 农业生态系统的能量流动
一、能量流动的基本规律 (一)能量 1、能量：在物理学上指的是物质具有作功
的能力。 一般把能分为两种存在形式：潜能和动能。 潜能是静态能量，它是存在于物体内部的
化学能量，具有作功的潜在能力。 动能则与物体本身的质量、运动速度和相
生物辅助能：来自生物有机体或生物有机
物的能量。
工业辅助能包括直接辅助能和间接辅助能
潮汐畜力风能煤矿
畜力
畜力
潮汐
风能
煤矿
(三) 能量流动的基定律 1、热力学第一定律---能量守恒：进入农
业生态系统的太阳能和辅助能，不会自行消
灭，而是以严格的当量比例，由一种形式转 换成另一种形式。
即Δ E=ΔQ+ΔW。ΔE表示系统内能的变化， ΔQ表示系统吸热或放热，ΔW表示自身做功 或系统对外做功。。
而那些生命必需元素和无机化合的移动，则称之 为养分循环。
养分循环一词被更多地称做矿质养分循环或矿质 循环，而不用于碳、氧、水等这样一些生命必需的、 非矿质的元素成分或化合物的循环。
一、生态系统物流的一般特点
（一）生命活动中的营养元素
1. 基本元素： >1% ： C 、 O 、 H 、 N 、 K 2. 大量元素：0.1-1%Ca 、Mg 、P 、S 、Cl 、Fe 、Cu 3. 微量元素： <0.1% : Al 、 B 、 Br 、 F 、 I 、 Mn 、 Mo 、 Si 、 Zn 等 （二） 物质循环的库与流
其中数量最大的离子形态养分是 Ca2+ ， Na+，K+ ，NO3- ，PO43-，SO42- 和CO32- 。
（3）植物吸收养分必须在水分作为介质，在
能量的驱动下才能完成。
4、人类活动对水循环的影响 (1) 植被破坏：水土流失、河流洪涝或干枯
(2)兴建大型的截留、蓄水、引水、灌溉工程 (3)过度开采地表和地下贮水库 (4)围湖造田：地表水蓄水、调洪能力降低，易 造 成地区性干旱 （如湿地的减少）
（四）次级生产在农业生态系统中的地位 和作用
1.转化农副产品，提高利用价值 2.生产动物蛋白质，改善食物构成。 3.促进物质循环，增强生态系统功能。 4.提高经济价值。 （五）初级生产与次级生产的关系
1.次级生产依赖初级生产。 2.合理的次级生产促进初级生产。 3.过度放牧破坏初级生产，使草原退 化。
2、热力学第二定律---能量递减：进入农 业生态系统的能量在不同营养级之间转换时，
上一营养级的能量只能部分地被下一营养级 生物有效利用。
(四)能量流动的特征 1 .能流是单向流动 2 .能流是能量不断递减的过程 3. 能量流动的途径和渠道是食
物链和食物网
四、农业生态系统的生物生产（重点）
（一）生产力的概念
对位置有关，动能是物理学上所主要讨论的 能量形式。
2、形态：日光能、化学能、动能、热能 3、单位：度量卡或千卡、 焦耳
(二) 能量来源 1.太阳能：占 99% 以上 2.辅助能：生态系统中除太阳能以外的一切
其它能量输入称为辅助能。
(1)自然辅助能：如 地热能、潮汐能、核 能等占 <1%
(2)人工辅助能：人畜力、燃料、电力、肥 料、农药等
--- 微生物 (4) 地质大循环：如下图
3、农业生态系统中的碳素流动
农业生态系统中碳素流动包括以下几个过程：
（1）碳素通过作物的光合作用从大气流向 作物。
（2）碳素自作物流向土壤。 （3）碳素沿食物链向家禽家畜和人体流动， 再由人畜粪便及其遗体等重新进入环境。
（4）土壤向大气排放CO2 。 （5）土壤向大气排放CH4 。 （6）人为施入土壤中的碳量，主要包括有 机肥和化肥（尿素）中的碳量。
2、适当增加投入，保护和改善生态环境， 消除或减缓限制因子的制约。
3、改善植物品质特点，选育高光效的抗逆 性强的优良品种。
4、加强生态系统内部物质循环，减少养份 水分制约。
5、改进耕作制度,提高复种指数,合理密植, 实行间套种,提高栽培管理技术。
6、调控作物群体结构，尽早形成并尽量维 持最佳的群体结构。
（２）气相型循环：
贮存库：大气圈或水圈，以气体的方式 参与循环，循环迅速、完全。
代表物质： C 、 O 、 N 、 F （ 3 ）沉积型循环：
贮存库：岩石圈和土壤圈，循环缓慢、 周期长，不完全
代表物质： S 、 P 、 Ca 、 Na 、 Mg 、 Fe 、 Cu 、 Si
过程：岩石、土壤→风化 → 植物利用、 沉积 → 回到环境 → 风 化、重新利用
（7）作物收获移出农业生态系统的碳量。
4、人类活动对碳循环的干扰及全球变化对农业 生产的可能影响
（1）全球变化是指由于人类活动排放温室气体而 产生温室效应导致全球气候变暖、降水量增加、海
平面上升，并由此而产生一系列生态和环境变化的 总称。
（2）人类活动对大气中二氧化碳浓度的影响 （3）人类活动对大气中甲烷浓度的影响 ☆（4）温室效应：大气中的二氧化碳、甲烷、一氧 化二氮、臭氧、氯氟碳（ CFCs）、水蒸气等可以使 短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收长波辐
1. 库：物质在运动过程中被暂时固定、贮存的场所。 （ 1 ）贮存库 (storing sink) ：容积较大，交换慢，
一般为 环境库。如土壤库、大气库、水体库等