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第三章：农业可持续发展基本理论 第一节：生态学理论 第二节：经济学理论 第一节：生态学理论 一、农业生态系统 二、农业生态物质循环 三、农业生态系统能量流动理论 一、农业生态系统 自然生态系统 农业生态系统 自然生态系统与农业生态系统 自然生态系统 农业生态系统 自然生态系统 自然生态系统功能 能量流动。 自然生态系统能量来自于太阳辐射，能量沿着生产者—消费者—分解者单向流动，是驱动一切生命活动的齿轮。 物质循环。生态系统中的物质，主要指生物为维持生命所需要的各种营养物质，沿着食物链在不同营养级生物之间传递，最终归还给环境。 信息传递。物理信息、化学信息、营养信息、生物遗传信息在生物与环境之间的传递。 典型陆地生态系统结构 农业生态系统基本功能 能量流。 除了自然生态系统的太阳能通过食物链传递以外，人类还利用煤炭、石油、天然气、风力、水力、人力、畜力为动力形成农机、农药、化肥、灌溉、栽培、加工运输等形式。 物质流。 天然和人工合成化合物在生物系统中的流转。 信息流。 不但保留了自然生态系统信息流以外，还利用社会信息网络（电视、电话、广播、互联网、报刊等）高效传递信息。 价值流。 由于农业生态系统物质、能量和信息流动的加入是依赖于人类活动的，加入人类生产活动后就产生了价值。 二、农业生态系统物质循环理论 物质循环基本概念和类型 物资循环中的库与流 物质流动特征 生态系统内能流域物流的关系 农业生态系统物质循环 物质循环的基本概念和类型 概念：地球上的各种化学元素和营养物质在自然动力和生命动力的作用下，在不同层次的生态系统内，乃至整个生物权，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，构成了生物地球化学循环。那些对生命活动必不可少的各种元素和无机物的运动统称为营养物质循环。 地质大循环与生物小循环 地质大循环是指物质或元素经生物体的吸收与作用，从环境进入生物有机体内，生物有机体在以死体、残体或排泄物形成物质或元素返回环境，进入大气、水、岩石、土壤和生物五大自然圈层的循环。时间长、范围广，是一种闭合时循环。 生物小循环是指环境中的元素经生物体吸收，在生态系统中被多次利用，然后经过分解者的作用，再为生产者吸收、利用。生物小循环时间短、范围小，是开放式的循环 碳循环模型示意图 地质大循环过程示意图 生物小循环示意图 气象型循环和沉积型循环 气象型循环 储藏在大气圈和水圈中的元素通过大气进行弥漫，很短时间内被植物物所利用，然后生物在转化过程中释放的物质再经过大气和降雨回到大海和大气。 沉积型循环 储藏在地下的元素经过风化或者开采冶炼释放出来为植物吸收，参与生命物质的形成。沿着食物链转移分解释放，一部分被植物吸收，大部分以溶液或沉积物状态随流水进入江河，汇入大海，经过沉降，淀积变成岩石 物质循环的库与流 库：物质在运动过程中被暂时固定、储存的场所称为库。可分为植物库、动物库、大气库、土壤库、水体库。 流：物质在库与库之间转移运动状态成为流。系统中的能流、物流、信息流是生态系统各个组分联系起来，并使系统与外界环境联系起来。 意义：没有库，环境资源不能被吸收，固定和转化。没有流，库与库之间不能联系，沟通，物质循环就可能短路，生命无法维持，生态系统必将瓦解。 物流的特征 生物量与现存量 在某一特定的观察时刻，单位面积或体积内积存的有机物质总量称为生物量。又称为现存量。生产量是现存量与减少量之和。要提高现存量，关键是要增加生产量和降低减小量 周转率与周转期 周转率是指系统达到稳定状态后，某一组分中的物质在单位时间内所流出或流入的量站库存总量的份额。周转期是周转率的倒数，表示该物质全部更换需要的时间。 循环效率 循环物质站在那个输入物质的比例称为循环效率。循环效率越高，表明有机体机能越强。 生态系统内能流与物流的关系 能流失单向流动，并且在转化过程中逐渐衰变，有效能的数量逐级减少，最终趋向全部转化为低效热能，离开生态系统。某些能流可以反馈一次。 物流是往复循环，不只能被利用一次，而是重复利用，物流在流动过程中只会改变形态而不会消灭，可以在系统内永恒地循环。 人类对生态系统物质循环可以干预和调节，但是忽视了生态系统固有的自我调节能力，就有可能有意的服反馈机制削弱或破坏，导致系统发展失控而产生恶果。 农业生态系统的物质循环 生物地化循环 养分循环与平衡 农业生态系统物质循环中的环境问题 生物地化循环 碳循环。 碳是生命有机体的基础物质。陆地上的植物通过光合作用，把CO2转化为有机碳，转移到土壤，被细菌分解后为植物所吸收，成为生物体。剩余的碳排放到大气中。 水循环。 水是生物体的主要组成部分，在生物体中占到70%。水溶解各种物质和营养补