[农学]4第四章农业生态系统的功能-能流.ppt

农业生态系统的功能：能量流动、物质循环、价值转化、信息传递。 能量流动和物质循环是生态系统的基本功能，是地球上生命赖以生存和发展的基础。 第四章 农业生态系统的功能 ——能量流动 第一节 能量流动遵循的规律 一、生态系统中能量的主要来源 能量：物理学上指物质所具有的作功的能力 能量的度量单位是焦耳（Ｊ） 主要能源：太阳辐射能 辅助能源： 自然辅助能：风能、水能、地热能、潮汐能等 人工辅助能：人力、畜力、有机肥、种苗、饲料等 人工辅助能： 生物辅助能：来自生物有机物的能量 如劳力、畜力、有机肥、种苗、饲料等 工业辅助能： 直接工业辅助能：石油、煤、电、天然气等 间接工业辅助能：化肥、农药、农用塑料、生长调节剂、农业机具等 有机能与无机能 人工辅助能的作用： 辅助能可以通过改善农业生态系统中某些生态限制因子，改善系统机能，减少能量消耗，提高生态系统能量转化效率，进而提高系统生产力 二、能量流动遵循的基本热力学定律 1.热力学第一定律——能量守恒定律 　　能量可以在不同的介质中被传递，在不同的形式间被转换，但能量既不能消失，也不能凭空产生，而只能以严格的热功当量比例由一种形式转变为另一种形式。 　　因此，可以根据此定律列出能量平衡式和编制能量平衡表。 2.热力学第二定律——能量效率定律 主要内容： 一切自发过程，能量的传递均有一定方向，而且任何的能量转化效率都不可能达到100%。 除了一部分可以继续传递和作功的能量外，总有一部分不能继续传递和作功，而以热的形式消散。 第二节 生态系统的能量关系 一、生态系统的能流路径 1.太阳辐射能通过光合作用进入生态系统，成为生态系统能量的主要来源。 2.植物有机质能沿着食物链和食物网流动，驱动生态系统完成物质流动、价值转化和信息传递。 3.生物质能储存在生态系统的生物组分内，或随着产品等输出，离开系统。 4.生物体通过呼吸作用释放热能，并散失。 5.辅助能对能量流动起辅助作用。 二、生态效率和生态金字塔 1.生态效率 食物链各营养级上能量的转化效率 2.林德曼效率（十分之一定律） 生态系统食物链营养级之间的能量转化效率大致为十分之一，其余由于消费者采食时的选择性浪费，以及呼吸消耗和排泄而被消耗掉 意义：定量化 不足：缺乏营养级内部描述 能量在营养级内和营养级间的损耗 3.生态金字塔 含义：当生态系统的营养级由低到高排列时，其个体数目、生物量及能量一般呈现出下大上小的塔形分布 数量金字塔，有时倒置 生物量金字塔，有时倒置 能量金字塔：能量金字塔最能保持金字塔形 意义：对提高生态系统的能量转化效率，调控食物链上的营养结构，实现可持续发展，具有重要意义 三、农业生态系统能流关系的调整方向 调整的基本原则 依靠现代科学技术和信息，对农业生态系统进行适度调控，以较少的人工辅助能投入，获得较高的经济产品与能量的产出，并减少环境污染、水土流失等非目标能量的输出，保持农业生产的可持续性 调整途径 第三节 初级生产中的能量流动 一、基本概念 初级生产（primary production）：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，并储存起来的过程． 自养生物又称为初级生产者。 初级生产力(量)：单位时间单位面积植物固定或制造的光合产物总量，常用单位：J/(m2·a)或g/(m2·a) 净初级生产力(量)：初级生产量扣除呼吸消耗的能量后，剩下的可用于植物生长的那部分生产量，单位同上 生物量：指单位面积上现有的生物累积的有机物质量或生物干物质量，g/m2 能量转化效率：某一种生物固定的能量与所消费的食物能量之比。 光能利用率： 反映初级生产能量转换效率的重要指标 　　指单位时间单位面积上植物通过光合作用形成的干物质中所积累的能量与同期投射到该面积上的太阳辐射能（或光合有效辐射能）的比值 二、初级生产力的限制因素 　　光、温度、水、CO2及营养物质等因素都影响初级生产力 温度是影响光合效率的主要因素 呼吸作用速率随温度上升而上升 从寒带到温带、到亚热带，初级生产量增长很大，但到热带则增加很小 水分是主要的限制因素 各地区降水量与初级生产量关系最密切 营养物质是初级生产力的基本资源，最重要的是N、P 三、初级生产力的改善方向 １. 增加绿色植被覆盖，提高光能利用率 　　光能利用率决定于光合效率、光合时间和光合面积 培育高光效品种 延长光合时间，提高复种指数。 增加有效光合面积 增加绿色植被覆盖，消灭裸地 建立合理作物群体结构，合理密植，实行间套种 ２.保护和改善生态环境，消除或减缓限制因子的制约 　　防止水土流失、荒漠化、防止土壤污染、水体污染等 ３.加强生态系统内部物质循环，减少养