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2、系统输入农业生态系统的输入既有自然的输入,如降雨、日照等,还有社会的输入,如人力、机械、化肥、信息、资金等。
3、系统输出农业生态系统有大量的农产品输出,还保留一些非目标性的自然输出,如水土流失、水分蒸发、有机物分解释放CO2等。
4、系统功能由于农业生态系统的输入和输出都加大了,与自然生态系统相比,农业生态系统和外界有更大的物质、能量和信息交流,系统更加开放。
5、系统调控农业生态系统保留利润自然生态系统的自然调控方式,且由农民直接实施人工调控,还受社会工业、交通、科技、教育、经济、法律、政治的间接调控。
农业效益的构成
农业效益可以分为农业的社会效益、经济效益和生态效益。
农业的社会效益是指农业为社会提供基本需求和社会稳定所产生的效益,通常包括社会需求的农产品和就业机会等。
农业经济效益是指农业生产推动社会经济发展产生的效益,通常包括农业经营者的经济效益、农业劳动者的经济效益和国家税收收入。
农业生态效益是指农业对资源和生态环境产生的影响,通常包括资源耗费速度、环境保护效果和景观美化程度。
统称“三生”效益。
综合应用:
20世纪60年代接连出现的危机及其对生态学和农业生态发展的影响:
(这题就靠自己啦)
农业生态系统与自然生态系统的联系与区别:
所有自然生态系统都是开放系统,通过不断地从外界输入物质和能量,经过转化变为各种输出,从而维系着系统的有序状态。
农业生态系统是特别地指以农业生物为主要组分、受人类调控、以农业生产为主要目标的生态系统。
农业生态系统不仅保留了自然生态系统的自然调控方式,而且由农民直接实施人工调控,还受社会工业、交通、科技、教育、经济、法律、政治的间接调控;
由于农业生态系统的输入和输出都加大了,与自然生态系统相比,农业生态系统和外界有更大的物质、能量和信息交流,系统更加开放。
第2章农业生态系统的基本生态关系
1、识记
协同进化:
指在种间相互作用的影响下,不同种生物碱相关性状在进行中得以形成和加强的过程。
食物链:
生态系统中的生物以营养为纽带通过这种吃与贝齿的关系构成链条关系。
食物网:
由于一种生物常常以多种生物为食,而同一种生物又常常被多种生物取食,于是多条食物链相互交错,相互联结,形成网状结构。
生态效率:
指食物链各环节上能量的各种转化效率。
林德曼十分之一定律:
在自然条件下,每年从任何一个营养级上能收获到的生产量,按能量计只不过是它前一个营养级生产量的1/10左右。
林德曼把生态系统中能量的不同利用者之间存在的这种必然的定量关系称为“十分之一定律”。
(指食物链营养级之间的能量传递效率大约平均为10%)
生态金字塔:
由于能量每经过一个营养级时被净同化的部分都要大大少于前一营养级,当营养级由低到高,其个体数目、生物量、所含能量一般呈现出下大上小类似金字塔的塔形分布。
物质循环的库与流:
物质在运动过程中被暂时固定、储存的场所称为库,物质循环的库可以分为两大类,一类为储存库,其容积较大,物质交换活动缓慢,一般为非生物成分的环境库;
二为交换库,其容积较小,与外界物质交换活跃,一般为生物成分。
物质在库与库之间的转移运行称为流。
生态系统中的能流、物流和信息流使生态系统各组分密切联系起来,并使系统与外界环境联系起来。
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(库)中的物质在单位时间内所流出的量(FO)或流入的量(FI)占库存总量(S)的分数值。
周转期是周转率的倒数,表示该组分的物质全部更换平均需要的时间。
他们是衡量物质流动(或交换)效率高低的两个重要指标。
循环效率:
当生态系统中某一组分的库存物质,一部分或全部流出该组分,但并未离开系统,并最终返回该组分时,系统内发生了物质循环。
循环物质(FC)和输入物质(FI)的比例称为物质的循环效率(EC)。
生物地球化学循环:
各种化学元素包括生命有机体所必需的营养物质,在不同层次、不同大小的生态系统内,乃至生物圈里,沿着特定的途径从环境到生物体,从生物体再到环境,不断地进行着流动和循环。
地质大循环:
指物质或元素经生物体的吸收作用,从环境进入生物有机体内,然后生物有机体以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境,进入五大自然圈层的循环。
(大气、水、岩石、土壤、生物圈)
生物小循环:
指环境中元素经过生物体吸收,在生态系统中被相继利用,然后经过分解者的作用,回到环境后,再为生产者吸收、利用的循环过程。
(范围小、时间短、速度快,开放式)
景观生态学:
研究在一个由许多不同生态系统所组成的区域内不同类型生态系统的空间格局及其相互作用过程的综合性学科。
2、理解
生态系统能流遵循的规律是什么?
能量是生态系统的动力基础,一切生命活动过程都存在着能量流动和转化。
在生态系统中,能量的流动和转化服从基本的热力学定律。
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,但能量既不能被创出,也不能被消灭。
即能量在转化过程中是守恒的,只能按照严格的热功当量比例由一种形式转变为另一种形式。
2、热力学第二定律——能量效率和能流方向定律在生态系统中,能量的转换也符合热力学第二定律。
当能量在生产者、消费者和分解者之间进行流动和传递时,一部分能量通过呼吸作用变为热而消散掉,其余能量用于做功、合成新的生物组织或以物质的化学潜能储存起来。
3、普里高津的耗散结构理论一个封闭系统最终要走向无序,走向解体,生态系统作为一个能量和物质转换的开放系统,为了维持其自身的稳定和发展也必须不断输入能量,排除无序,建立有序,形成有效的耗散结构。
生态系统物质循环遵循的规律是什么?
1、物质不灭定律任何场都是由粒子或物体产生,任何粒子或物体都被场所包围,物质不灭定律定律认为:
化学方法可以改变物质的成分,但不能改变物质的量,即在一般的化学变化过程中,觉察不到物质在量上的增加或减少。
2、质能转化与守恒定律相对论认为,世界上不存在没有能量的物质质量,也不存在没有质量的物质能量。
质量和能量作为一个统一体,其总量在任何过程中都是保持不变的守恒量。
景观要素组成由那些?
景观要素是组成景观的基本单元,相当于一个生态系统。
依形状的差异,景观要素可分为斑块、廊道和基质。
斑块是景观尺度上最小的均质单元,它的起源、大小、形状和数量等对于景观多样性的形成具有十分重要的意义。
廊道是具有通道或屏障功能的线状或带状的景观要素,是联系斑块的重要桥梁和纽带。
按照来源不同,廊道可以分为:
干扰廊道、栽植廊道、更新廊道、环境资源廊道和残余廊道,不同的廊道适合不同的景观类型。
基质是相对面积大于景观中斑块和廊道的景观要素,它是景观中最具连续性的部分,往往形成景观的背景。
基质具有三个特点:
(1)相对面积比景观中的其他要素大;
(2)在景观中连接度最高;
(3)在景观动态中起重要作用。
第3章农业生态系统的结构
一、识记
物种结构(或组分结构):
是指农业生态系统或模式内农业生物种类的组成、数量及相互关系。
大农业:
是种植业、林业、牧业、渔业及其延伸的农产品加工业、农产品贸易与服务业等密切联系协同作用的耦合体,各产业之间的相互作用及结构的整体性是建立农业循环经济产业链的基础。
水平结构:
指群落在水平方向上的配置状况或水平格局,也称作群落的二维结构。
(万能的XX,下同。
景观多样性:
指生物圈内栖息地、生物群落和生态学过程的多样化。
生态交错带:
在景观中不同斑块连接之处的交错区域。
(城乡、干湿、农牧、水陆、群落交错带)
边缘效应:
由于生态环境的过渡性,不同斑块间能量、物质和信息交换频繁,生物种类繁多,生产力较高。
(积极合理地开发这些边缘地带,可使其维持高生产状态,促进经济发展)
自然区位:
同样种植一种作物,自然条件不合适的地区往往要增加投入,造成生产成本上升,而且经常由于农业生物对自然环境的不适应,或者生态环境的波动,是农业生产风险更大,对生产者产生不利影响。
杜能农业经济区位:
生态经济区位:
随着经济的高速发展,交通、运输、储藏、保鲜、加工能力的增强,销售网络的健全,是的运费率迅速下降,自然资源条件对农业的生产结构格局影响能力上升,也是的农业不同地块与中心城镇的相对位置对农业布局与安排不在是唯一的影响因素。
生产环:
在原有食物链中加入一个或几个新的环节,能够将非经济产品转化为经济产品的一种新的食物链环节。
高效环:
只利用物质的生产特性,使农作物提高生产效益,增加产量。
增益环:
这种食物链环节,本身转化产品并不能直接为人类需求,而是加大了生产环的效益。
减耗环:
是指引入一个新的环节或增大一个已有的环节,减少生产耗损,增加系统生产力。
加工环:
指农副产品加工,通过加工这一环节,可减少农业生态系统物质和能量的损失,减少系统外有机物质的富集,提高农产品的效益。
加工环有传统加工型、多次加工型和农工商结合型3种类型。
复合环:
是指具有两种以上功能的环节。
农业生态系统的时间结构:
是指在生态系统内合理安排各种生物种群,使它们的生长发育及生物量累积时间相错有序,充分利用当地自然资源的一种时序结构。
农林牧副渔各业相结合的组分结构
1、种养结合:
饲草生产技术;
配合饲料生产技术;
秸秆饲动物,粪便还田
2、农林结合:
多年生木本植物与作物和(或)动物,在空间上合理组合的土地利用和技术系统的综合。
3、农渔结合:
作物种植与渔业结合,高效利用各种资源,提高综合效益。
4、牧渔结合:
鱼塘养鸭、塘边养猪等,利用鲜禽粪作为养鱼的肥料和饲料,直接养鱼;
或将干粪作配合饲料。
林牧结合(林下养鸡)林渔结合(林鱼鸭立体种养)
农林模式举例
把多年生木本植物与栽培作物和(或)动物,在空间上进行合理组合的土地利用和技术系统的综合,如农林间作、林药间作等。
农林间作在我国有许多成功的模式,如沿海农田防护林,河南、安徽的桐农间作,河北的枣农间作,江苏的稻麦与池杉间作,热带地区的胶茶间作、桉树与菠萝间作等。
作物群体内的垂直结构(农田立体模式举例)
作物群体内的垂直结构一般包括同一作物不同品种的间作、不同农作物间作、稻田养鱼和稻田养鸭、稻萍鱼、农田种菇(农田、蔗田种菇)及基塘系统。
种养结合的食物链结构举例(P91~P94)
1、饲料作物-养殖模式如种草养牛、种草养鱼。
2、以沼气为纽带的种养结合结构类型南方猪沼果模式、北方四位一体庭院能源生态模式、西北五配套模式、秸秆多级利用。
3、以污水自净为中心的食物链结构3段进化、4步利用。
农田套作、轮作与轮养举例(p95~p97)
套作是将不同物种的不同生育时期安排在同一地块,按其生育特点嵌合在一起,充分利用空间、养分等资源,扩大产出。
(华北地区小麦玉米套作,南北方麦棉绿肥间套作,小麦玉米甘薯间套作,以粮为主、间套瓜菜,果农套作、以短养长)
轮作是在同一块田地上,有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物或复种组合的一种种植方式。
可以实现用养结合和消除病虫害。
(水旱、旱地、蔬菜、稻鱼、动物轮养和套养)
3、综合应用
农业生态系统物种结构设计的原则;
1、以一种生物为主的原则物种搭配不影响主体产量,互补,减少生态位重叠。
2、正确分析竞争与互补关系从物种的形成特征、生育期、营养及代谢产物等考虑,提互补,减伤害。
3、增加初级生产者,提高光能利用率绿色植物,种类和容量的增加,据光合特性,科学组合。
4、注意社会经济因素经济价值,市场状况和需求。
农业生态系统水平结构中为什么要考虑景观多样性?
1、只有多样生态系统共存,才能保证物种多样性和遗传多样性;
2、只有多种生态系统共存,并与异质的立地条件相适应,才能使景观的总体生产力达到最高水平;
3、只有多种生态系统共存,才能保障景观功能的正常发挥,并使景观的稳定性达到一定水平。
如大面积的同质农田(同一作物),最易促进病虫害的蔓延,而不同作物在空间上镶嵌搭配可减缓这种趋势。
试述农业生态系统的垂直结构;
农业生态系统的垂直结构:
指农业生物之间在空间垂直方向上的配置组合,在一定单位面积土地(或水域、区域)上,根据自然资源的特点和不同农业生物的特征、特性,在垂直方向上简历有多物种共存、多层次配置、多级物质循环利用的立体种植、养殖等的生态系统。
意义:
有可能提高自然资源利用率,提高土壤肥力,减少环境污染,获得更多的物质产量,达到经济、生态和社会效益的统一。
(农田、水体、坡地、养殖业立体模式)
试述农业生态系统食物链的结构类型;
1、以养殖业为中心的食物链结构天津蓟县采用鸡粪喂猪,猪粪养蝇蛆,蝇蛆喂鸡,剩余猪粪和鸡粪施入农田循环利用的结构。
2、种养结合的食物链结构
(1)饲料作物-养殖模式如种草养牛、种草养鱼。
(2)以沼气为纽带的种养结合结构类型南方猪沼果模式、北方四位一体庭院能源生态模式、西北五配套模式、秸秆多级利用。
(3)以污水自净为中心的食物链结构3段进化、4步利用。
试述农业生态系统结构辨识的基本方法(答此题的时候记得扩充一下哦)
生态系统的结构指生态系统组分在空间、时间上的配置及组分间能物流的联系。
基本方法:
生物组分的物种结构(多物种配置)、空间结构(多层次配置)、时间结构(时序排列)、食物链结构(物质多级循环)
第4章农业生态系统的功能-能流
辅助能:
生态系统的辅助能是指除太阳能外,通过自然补加或人工投入的方式,对生态系统输入的其他形式能量。
(自然辅助能和人工辅助能)
有机能:
无机能:
工业能
生物能
直接工业辅助能:
指石油、天然气、美、电等形式直接投入农业生态系统的能量。
间接工业辅助能:
指以化肥、农药、机具、农用塑料膜、生长调节剂和农用设施等产品形式投入的辅助能。
辅助能产投比
石油农业:
是指大量地使用话费、农药和机械,并片面依赖少数几种遗传背景简单的农业生物品种,企图以简单结构的工业化农业系统全面替代农业的生态经济过程。
生物质能:
指植物或其被动物转化的排泄物等生物有机质储存的能量。
初级生产:
指自养生物(绿色植物、化能合成细菌等)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。
初级生产力
能源作物:
是指各种以提供能源为目的而种植的植物,通常包括速生薪炭林、能榨油或产油的植物、可供厌氧发酵用的藻类和其他植物。
次级生产:
指生态系统消费者、分解者利用初级生产产物进行的同化、生长发育、繁殖后代的过程。
次级生产的能量转化效率:
农业次级生产能量转化效率的影响因子主要有次级生产者的生物种性、生产方式、养殖技术、养殖环境。
农业生态系统辅助能的分类;
不同类型生态系统辅助能的特点与能量效率;
1、自然生态系统与农业生态系统辅助能的特点自然生态系统在长期的选择、适应、演替的过程中,可形成能充分利用当地资源的结构,从而具有较高的生产水平,可以转化固定较多的日光能,但是自然生态系统生产的生物物质不能直接满足人对事物能及其他农产品的需要。
农业生态系统的输入和输出加大,开放性强,在同样的资源条件下,一个农田生态系统全年固定太阳辐射能的能力,由于农闲和苗期,会低于自然生态系统,但它生产农副产品提供给人的食物能及其他使用价值的能量就高得多。
农业生态系统中农业生物由于由于人为的调控,其能量转化率也常常高于自然生态系统,能量的大量输入输出,是农业生态系统的主要特征之一。
2、不同类型农业生态系统的能流水平与能流结构
在不同的历史发展时期,农业生态系统的能流水平及能流结构有较大差异;
不同地区的经济社会发展水平和环境资源条件存在差异,因而农业生态系统人工辅助能投入水平和投入结构也不同,从而生产力水平也有高低之别;
能量的产出水平和辅助能的转化效率与能量的投入结构有密切关系;
生态系统能量转化利用效率和能量产出量的高低,直接与辅助能的质量及其投入管理水平的高低有关。
高辅助能投入“石油农业”产生的困境;
1、过度依赖化石燃料
2、食品安全问题
3、大气污染
4、水质恶化
5、土壤退化
6、农区生物多样性减少,农业生态系统服务功能削弱
可再生能源的种类;
水能、风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能、核能和氢能。
自然生态系统的初级生产力水平;
地球各生态系统的经初级生产力在0~3500g/(m2·
a)范围内,可以划分为四个级别:
1、2000~3500g/(m2·
a)这个级别为高生产力地区,多位于温湿地带,尤其是多雨地区的森林、沼泽地、河流岸边的湿地生态系统,以及在优越条件下处于演替过程中的森林,还有农业集约栽培的甘蔗等高产田。
2、1000~2000g/(m2·
a)这是适宜气候下的陆地和淡水生态系统净初级生产力的标准值,是世界上大多数相对稳定的森林平均值,还包括部分湖泊、沼泽湿地和一部分草地及温带地区生产力比较高的农耕地。
3、250~1000g/(m2·
a)这个级别包括干燥的疏林灌丛或矮林以及大部分草地,还包括许多栽培农作物的耕地的净初级生产力。
4、0~250g/(m2·
a)这个级别包括极端干燥低温的地区和大洋深海区,也就是大面积的荒漠、两极地区的冻原及高山带和海洋净初级生产力。
作物生产力估算模型;
作物生产力的估算可以提供作物的理论产量,定量地表达在一定气候、土壤及农业技术水平下作物可能达到的生产能力,预测农业发展前景,为制定农业发展规划和农业政策提供依据;
还有助于揭示作物生育规律、产量形成与环境条件相互作用的机制,是定量分析资源利用程度、生产潜力、产量限制因素等的有效手段。
按不同因子对生产力的影响,作物生产力可分为以下4个层次:
(详见P120)
1、光能生产力Y1=f(Q)
2、光温生产力Y2=f(Q)f(T)
3、气候生产力Y3=f(Q)f(T)f(W)
4、土地生产力Y3=f(Q)f(T)f(W)f(S)
次级生产在农业生态系统中的地位与作用;
1、转化农副产品,提高利用价值
2、生产动物蛋白质,改善膳食结构,提高人民生活水平
3、促进物质循环,增强生态系统功能
4、提高农副产品价值
怎样提高农业初级生产力?
1、选育高光效的抗逆性强的优良品种;
2、保护农业环境,治理生态退化,改善农业生产的资源环境条件,建立可持续农业生产体系;
3、调控作物群体结构,尽早形成并尽量维持最佳的群体结构;
4、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;
试述提高农业系统生态次级生产力的途径;
1、调整种植业结构,建立“粮、经、饲”三元生产体系,增加饲料来源,开发草山草坡,发展氨化秸秆养畜,全面使用配合饲料,提高饲料转化率。
2、培育、改良和推广优良畜禽鱼品种,不断提高良种推广率,全面提高农业次级生产力。
3、适度集约养殖,加强畜禽鱼环境控制及设施工程建设,减少维持能和其他消耗。
4、推广鱼畜禽结合、种养加配套的综合养殖模式,充分利用各种农副产品和废弃物。
试述农业生态系统能流分析的方法
第5章农业生态系统的物流
碳源:
指二氧化碳气体成分从地球表面进入大气(如地面燃烧过程向大气中排放CO2),或者在大气中由其他物质经化学过程转化为二氧化碳气体成分(如大气中的CO被氧化为CO2,对于CO来说也叫源)(XX的)
碳汇:
主要是指森林吸收并储存二氧化碳的多少,或者说是森林吸收并储存二氧化碳的能力。
低碳经济:
指在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。
温室气体:
大气中能吸收地面反射的太阳辐射,并重新发射辐射的一些气体,如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。
全球变化:
全球变化学是研究地球系统整体行为的一门科学。
它把地球的各个层圈(如大气圈、水圈、岩石圈和生物圈)作为一个整体,研究地球系统过去、现在和未来的变化规律和控制这些变化的原因和机制,从而建立全球变化预测的科学基础,并为地球系统的管理提供科学依据。
环境污染:
由于人为的因素,环境受到有害物质的污染,使生物的生长繁殖和人类的正常生活受到有害影响
面源污染:
农业面源污染是指在农业生产活动中,氮素和磷素等营养物质、农药以及其他有机或无机污染物质,通过农田的地表径流和农田渗漏形成的环境污染,主要包括化肥污染、农药污染、畜禽粪便污染等。
固碳增汇:
生物固氮:
是指具有固氮能力的生物将N2转化成NH3、NO2-和NO3-的过程。
高能固氮:
也叫做大气固氮,是指雷电、太阳高能辐射、火山爆发等使空气中的N2转换成NH3、NO3-的过程,NO3-极易溶于水形成NH4+,NO3-和NH4+则由雨水带到地面。
硝化作用:
在有氧的条件下,土壤中的NH3或NH4+在硝化细菌作用下氧化成HNO2,并最终氧化成HNO3的过程。
反硝化作用:
在氧气不足的条件下,土壤中的NO3-被反硝化细菌还原成NO2-、N2和N2O的过程。
水体富营养化:
指生物所需的氮、磷等无机营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等相对封闭、水流缓慢的水体,在适宜的外界环境因素综合作用下,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶氧量下降,水质恶化,鱼类及其他水生生物大量死亡的现象。
食物链浓缩作用(生物放大作用):
(生物学放大作用)指有毒物质沿食
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