4第四章 农业生态系统的能量流动【荐】.ppt

第四章 农业生态系统的能量流动 能量流动的基本规律 初级生态系统中的能流 次级生态系统中的能流 农业生态系统中的辅助能 农业生态系统的能量关系 参考文献 思考题 预习内容 课堂讨论 §1能量流动的基本规律 生态系统的能量来源 1.太阳能：占 99% 以上 2.自然辅助能 (natural a uxiliary energy ) ：如 地热能、潮汐能、核能等占 1% 3. 人工辅助能 (artificial auxiliary energy) ：人畜 力、燃料、电力、肥料、农药等农业生态景观 与农业生态系统的水平结构 能量流动的基本定律 热力学第一定律：一个系统的任何状态的变化，都伴随着吸热、放热和做功，而系统的总能量并不增加或减少，它是守恒的。热力学第二定律：由于总有一部分能量散发为不能再利用的热能，能量从一种形态转变为另一种形态的效率，总不可能是百分之百。 自由能是系统中可用于做功的那一部分能量。自由能做功后即衰变为不能利用的无用能，通常是分散的热能。 由热力学第二定律可知，世界上一切有序的结构、格局、安排都会自然地趋向于无序。要使系统维持有序状态，只有使系统获得更多的潜能以做功。 普里高津的耗散结构理论 :一个远离平衡态的开放系统，通过与外界环境所进行的物质、能量的不断交换，就能克服无序状态，维持稳定状态。 生态系统为一个具有耗散结构的开放系统，服从热力学第二定律。 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 (food chain)和食物网 (food web §2 初级生产的能量转化 初级生产：是指自养生物利用无机环境中的能量进行同化作用，在生态系统中首次把环境的能量转化成有机体化学能，并贮存起来的过程。 净初级生产量 = 总初级生产量 - 呼吸量 作物生产力估算的重要意义在于： 1.提供作物的理论产量，定量表达在一定的气候、土壤和农业技术水平下作物可能达到的生产能　力，预示农业的发展前景；2.为国家或地区制定农业发展规划，确定投资方向及有关农业政策的依据；3.是估算土地人口承载能力的基础；4.是揭示作物生育规律、产量形成与环境条件相互作用的机制，对定量分析资源利用程度、生产、潜力、产量限制因素等的有效的手段。 提高农业初级生产力的途径 1、因地制宜，增加绿色植被覆盖，充分利用太阳辐射能，增加系统的生物量通量或能通量，增强系统的稳定性。 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。 ? ? ? §3 次级生产的能量转化 次级生产:是指异养生物的生产,也就是生态系统消费者、分解者利用初级生产量进行的同化、生长发育、繁殖后代的过程 。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。 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。 我国农业生态系统的次级生产 1.生产结构上：我国应由以猪为主的单一结构向禽、蛋、猪、水产多元结构转变。加快发展家禽。 2.次级生产精料转化效率低　主要原因是饲料资源高度分散和蛋白质饲料短缺。我国应大力提高饲料转化率，发展高蛋白质饲料。 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。 次级生产的改善途径 1.调整种植业结构，建立粮 - 经 - 饲三元结构 2.培育、改良、推广优良畜禽渔品种 3.将分散经营适度集约化养殖 4.大力开发饲料，进行科学喂养 5.改善次级生产构成：发展草食动物、水产 业，发展腐生食物链，利用分解能等 §4 生态系统中的辅助能 生态系统的辅助能 人工辅助能对农业增产的意义 1.辅助能输入的作用是改善不良的生态环境条件，解除环境中一些限制因子的制约，促进农作物对日光能的吸收、利用和转化。2.总的来说，随着人工辅助能投入的增加，特别是工业辅助能投入量的增加，产量明显提高。3.工业辅助能投入的增加也带来了能源短缺、环境污染和成本提高等问题。今后应优化辅助能投入，提高辅助能的利用效率。未来农业更多的是应该更多地投入科学技术和信息，替代工业辅助能的直接投入。 农业生态系统的能流特征和转化效率 1.自然生态系统与农业生态系统的比较 自然生态系统：主要是自然辅助能。农业生态系统：自然辅助能