《农业生态学》第二章第三节生物群落

一、群落的概念
• 生物群落(biotic community)是指生存于特定 区域或生境内的各种生物种群的集合体。
• 即群落是由不同种类的生物组成的生物复合体。 • 常把群落按物种分为： • 植物群落； • 动物群落； • 微生物群落。
主要群落类型
1.森林
• 包括热带雨林，亚热带常绿阔叶林，温带 落叶阔叶林，北极泰加群落（针叶林、山 地森林）
间种套作是组建陆地农业生物垂直结构的 主要形式。
间作
间作(intercropping) 在同 一田地上于同一生长期内， 分行或分带相间种植两种或 两种以上作物的种植方式。
• 间作的作物播种期、收获 期相同或不相同，但作物共 处期长，其中，至少有一种 作物的共处期超过其全生育 期的一半。
套作
套作(接替间作) Relay intercropping
在前季作物生长后期的株行间种植（播种或移 栽）后季作物的种植方式，也称为套种、串种。 如于小麦生长后期每隔3-4行小麦播种一行玉 米。后季作物英文有时称为under-sown crop。 每种作物的共生期都不超过其全生育期的一半。
间套作的效益原理
• 提高作物群体种植密度，增加光合面积，提 1 高光能利用效率
• 不同层次提供不同的 １ 食物；
• 与不同层次的微气候 ２ 条件有关。
广东省顺德市淡水鱼混养特性：
上层 • 鲢鱼，食浮游动植物，使水质变清，比例：2.7% 中上层 • 鳙鱼，食浮游动植物，使水质变清，比例：2.7% 中层 • 草鱼，草食，利于鲢、鳙鱼繁殖，比例：16.3% 中下层 • 团头舫，食草与昆虫，提高饵料利用率，比例：5.4% 下层 • 鲮鱼，杂食，耐低氧浓度利用排泄物，比例：70.7% 下层 • 鲤鱼，杂食，耐低氧浓度利用排泄物，比例：2.2%
利用边缘效应：
1.增加森林和草原的交接带， 以保护和增殖野生动物；
2.充分利用水陆交接处的边 缘效应发展滩涂养殖，生产 海带类和鱼虾养殖；
3.利用城镇和农村交接处发 展生产集约化程度高的城郊 型农业。
五、群落的演替
•（一）群落演替的概念
•生态系统内的生物群落随着时间的推移，一些物种 消失，另一些物种侵入，出现了生物群落及其环境 向着一定方向，有顺序的发展变化过程，称为生物 群落演替(community succession)。 • 群落不是一个静止不变的实体，而是一个有着能流 、物流和结构变化的动态系统。它通过生物与环境 的相互作用，进行着能量与物质的不断代谢，使其 本身的面貌不断变化，并遵循一定的规律。
• 同时，在一个生物群落内，由于各群落 成员之间的矛盾，即使群落的外部、内 部环境没有显著的改变，群落仍进行着 演替，也称为内因演替。
• 内因演替与外因演替是两个相对的过程， 一般情况下，二者同时存在，自然界有许 多成熟的群落由于周期干旱、水灾等而重 现周期性演替现象。每一类型的演替，除 了受本类型的主导条件影响外，还在一定 程度上受着其他类型的演替条件的影响。
• 2.多元顶极理论 (polyclimax theory) 以英 国的 A.G.Tansley 为代表，认为在一个气 候区域内，群落演替除了有气候顶极外， 还有土壤顶极（ edaphic climax) 、地形 顶极 (topographic climax) 、火烧顶极 (fire climax) 等。
群落生态
群落演替图
裸
底
阶
段
沉水植物阶段
浮叶根生植物阶段 挺水植物和沼泽植物阶段
群落生态 群落演替示例
裸底阶段
沉水植物阶段
浮叶根生 植物阶段
挺水植物和沼 泽植物阶段
•（二）群落演替的主要原因
• 群落演替是群落内部关系与外界环境中 各种生态因子综合作用的结果。
• 生物群落演替的主要原因可归纳为: • 1.外因演替 • 2.内因演替
• 生态优势种通常可作为群落的命名依据。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、 群落的结构
• 组成群落的生物种群在群落中所处的位 置和存在的状态称为群落结构。
• 农业生物群落合理的空间与时间结构是 高产高效农业生态系统的基础。
群落结构包括：
1.垂直结构 2.水平结构 3.时间结构
1．群落的垂直结构
群落中生物按高度或深度的垂直配置，即形成了 群落的成层现象，保证了群落中各物种在单位空 间中更充分利用环境资源。
陆生植 物群落
地上部分
地下部分
光照
温度
湿度
土壤物 理性质 (水分)
土壤化 学性质 (养分)
典型森林的分层比较明显：
1.地下层 2.林底层 3.草本层 4.灌木层 5.乔木层
群落垂直方向层的分化主要取决与植物的生活型。 生活型决定了该种处于地面以上不同的高度和地 面以下不同的深度。
动物分层取决于：
• 加强对地力的利用 2
3 • 发挥边行优势
4 • 利用代谢产物的有利影响
5 • 减轻病虫害
2．群落的水平结构
群落内由于环境因素在不同地点上的不均匀性和生物本 身特性的差异，而在水平方向上分化形成不同的生物小 型组合，称为群落的水平结构。
群落中生物分布通常是不均匀的。
规则性在自然群落中是罕见的。
物种的组成和个体数量的多少往 往出现明显的片状分布或斑块状 镶嵌。
• 演替最终形成的稳定群落，叫做顶极群落(climax community)。
演替的顶极学说
• 1. 单元顶极理论 (monoclimax theory) 以 美国的 F.E.Clements 为代表，认为在一 定区域，演替最终会形成与当地气候环 境协调的同一种顶级群落 —— 气候顶极 （ climatic climax) 。
温带落叶阔叶林
群落生态
针叶林
群落生态
热带草原
群落生态
温带草原
群落生态
冻原
群落生态
代 表 植 物
荒漠
农田群落
山区群落
径流水群落
二、群落的基本特征
• 各种植物、动物、微生物群居在一起， 在生物和生物之间就发生了复杂的相互 关系。这种相互关系包括生存空间，各 种生物对光能的利用，对土壤水分和矿 质养料的利用，代谢产物的彼此影响以 及彼此间附生、寄生和共生的关系等等。
2.草原
• 包括热带草原、温带草原、冻原。
3.荒漠
4.其他群落
1.纬度地带性（温度梯度）
从南到北： 热带雨林——季雨林——常绿阔叶林——落叶阔叶林 ——针叶林——草原——荒漠
2.经度地带性（水分梯度）
由东到西：湿润森林——半干旱草原——干旱荒漠
3.垂直地带性（海拔高度）
群落生态
热带雨林
群落生态
主因：环境因素周期性变化；
结果：生物群落结构有规律的变化。
周期性是群落适应环境的一种必然的表现形式。
在农业生产中，通过人为的栽培、饲养技术， 调节作物畜禽的组合匹配使其机能节律与环境 因素的变化节律最大限度地吻合和协调。
复种
套养
调节农业生 物群落时间 结构的主要
方式
套种
轮养
轮作
麦套稻
多种作物套作
• 生物群落的组成指组成群落的生物种类， 以及它们在群落中的地位与作用。
• 种类组成是决定群落性质最重要的因素， 也是鉴别不同群落种类的基本特征。
生态优势种
• 在一个群落中存在着成百成千的生物体， 常常只有比较少数的几个种或类群以它 们的数量多、生产力高、影响大。
• 对群落的结构和环境的形成有明显控制 作用的物种称为生态优势种（dominant species）。
造成群落不同水平分布型的原因
群落所处地段的环境因子分布的不均匀
物种的生殖特点
种间相互关系作用
种的分工合作程度等
群落中的每一物种都有自己的种群分布形式; 这些分布形式又与环境和其它物种的分布形式相关联; 从而形成了群落的水平分布格局。
农业生产中的农、林、牧、渔以及各业内部的 面积比例及其格局是农业生态系统的水平结构。 控制农业生物群落的水平结构有两种基本方式：
农林复合系统。 • 2.仿建顶极群落:仿自然顶极群落结构建造乔、
灌、草相结合的人工群落，可有效治理水土流失。 • 3.仿自然演替过程促进农业生产。早期重视先锋
植物的作用，环境改善后再安排农业生物。
五、群落的演替小结
（一）群落演替的概念 （二）群落演替的主要原因 （三）原生演替 （四）次生演替 (五）顶极群落及演替的顶级学说 （六）利用群落演替原理建造农业群落
（1）在不同的生境中因地制宜选 择合适的物种，宜农则农，宜林则 林，宜牧则牧。
（2）在同一生境中配置最佳的种 植密度和饲养量，并通过饲养、栽 培手段控制密度的发展。
3．群落的时间结构
光、温度和水分等很多环境因子有明显的时间 节律（如昼夜、季节节律），受这些因子的影 响，群落的组成和结构也随着时间序列发生有 规律的变化，称为群落的时间结构。
3.顶极型理论
指出：一个自然群落对诸多因素（如气候、土壤、生 物因素、风、火等）的整个格局发生适应。 顶极型理论强调各个顶极群落类型的连续性，这些顶 极群落类型沿着环境梯度是逐渐变化，难以明确把各 个顶极群落类型划分开来。
（六）利用群落演替原理建造农业群落
• 仿自然演替对农业生态系统进行人工调控 • 1.建立木本农业:包括有多年生木本植物在内的
稻鸭萍共作
红萍养鱼
红萍养鹅
红萍养鸭
三、群落结构小结：
1 • 水平镶嵌性 2 • 垂直成层性 3 • 时间演替性
四、群落的交错区 (ecotone) 与 边缘效应 (edge effect)
• 群落的交错区：两个或 多个群落或生态系统之 间的过渡区域。
• 边缘效应：群落交错区 中不但增大了物种的多 样性与种群密度，而且 增大了某些种的活动强 度和生产力的现象。
（四）次生演替
• 次生演替是指在原有生物群落破坏后的 地段上进行的演替。
• 次生演替由外因引起： • 1.自然灾害； • 2.人为经济活动。 • 涉及到的绝大部分都是次生演替问题。
(五）顶极群落及演替的顶极学说
• 演替中群落结构变化开始较快，随着演替的进行， 变化速度慢而趋于稳定。
• 群落演替系列最后达到稳定阶段，称为顶极 (climax)。
稻田昆虫群落结构
• 光照强、通风好、叶片茂密浓绿，主要是稻
上层： 苞虫、稻纵卷叶螟等食叶性害虫栖居和危害；
• 光照较弱，湿度较大，为水稻的茎秆层，主
中下层： 要是飞虱、叶蝉及螟虫栖居和危害；
• 淹水条件，主要是食根性害虫(稻根叶甲幼虫)
地下层： 等危害。
农业生物的垂直结构有多种形式
合理的垂直结构能更充分的利用资源，对 不良环境有较强的抵抗性。
稻田套播油菜
棉油套作
沙尘暴卷土重来
多种作物套作
“麦-棉-瓜” 套种
麦套玉米
大麦套棉花
人工散播
麦田套播水稻
弥雾机喷播
左：手栽稻 （05邗江杭集） 右：套播稻
间套作主要类型与方式 立体种养类型与方式
稻鸭共作 稻鱼模式 稻萍鱼模式 玉米食用菌模式 蔗田食用菌模式 基塘结合模式
稻鸭共作技术
红萍
稻萍共作
第二章第三节 生物群落
• 生物群落是生态系统中比生物个体和生 物种群更高一级的组织水平层次。
• 影响到生态系统中能量转化、物质循环 的方向、速度和效率的高低，最终影响 到生态系统的生产力及其稳定性。
本节内容
• 一、群落的概念； • 二、群落的基本特征； • 三、群落的结构； • 四、群落的交错区与边缘效应 • 五、群落的演替； • 六、协同进化
1．外因演替
• 由于外部环境的改变所引起的生物群落 演替，叫外因演替。
• 外因演替又可细分为：
（1）气候性外因演替
（2）土壤性外因演替
（3）生物性外因演替
（4）人为演替
2.内因演替
• 在生物群落里，群落成员改变着群落内 部环境，改变了的内部环境反过来又改 变着群落成员。
• 这种循环往复的进程所引起的生物群落 演替，称为内因演替。
• 另一方面，群居在一起的生物在受环境 影响的同时，又作为一个整体影响于一 定范围的环境。
群落的基本特征：
1．具有一定的种类组成； 2．具有一定的结构； 3．具有一定的动态特征； 4．不同物种之间存在相互影响； 5．具有一定的分布范围； 6．形成一定的群落环境； 7.具有特定的群落边界特征。
群落的种类组成
（三）原生演替
• 原生演替指的是从未有过任何生物的裸 地上开始的演替。
• 在裸露的岩石表面开始的原生演替称旱 生演替；
• 从湖底或河底开始的原生演替称水生演 替。
1．旱生演替系列
（1）地衣群落阶段 （2）苔藓群落阶段 （3）草本群落阶段 （4）木本群落阶段
2．水生演替系列
（1）自由漂浮植物阶段 （2）沉水植物阶段 （3）浮叶根生植物阶段 （4）直立水生植物阶段 （5）湿生草本植物阶段 （6）木本植物阶段