农业生态学知识点.docx

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农业生态学知识点

第一章:

1、我国的农业生态环境现状：

湿地退化、草原退化、荒漠化加剧、水土流失

2、五大危机：

人口危机、粮食危机、能源危机、资源危机、环境危机。

3、三“P”危机：

Population（人口问题）、Poverty（粮食问题、能源问题、资源问题）Pollution（环境问题）

4、生态学：

是研究生物与其周围环境之间相互关系的科学。

（其中环境包括非生物环境与

生物环境）（1866年德国学者海克尔提出）

5、生态文化：

建立一种以生态学为核心的文化体系,建立起符合生态学原理的价值观念、思维模式、经济法则、生活方式和管理体系,改变以往那些不良观念,以生态学的思想与方式来认识世界、观察世界。

6、生态方法论：

整体观、层次观、关联观、协同观、动态观。

7、按研究对象的生物组织水平可分为：

个体、种群、群落、生态系统、景观、全球生态学。

8、农业生态学：

是运用生态学和系统论的原理与方法，把农业生物与其自然和社会环境作为一个整体，研究其中的相互关系、协同演变、调节控制和持续发展规律的科学。

研究对象：

农业生态系统；理论基础：

生态学原理；方法基础：

系统论。

9、系统：

系统论创始人贝塔朗菲：

相互联系的诸要素的联合体。

系统的构成必须具备三个条件：

（1）两个以上的组分

（2）组分之间有密切联系（3）共同完成一定的功能。

注：

功能→系统的功能是一种整体效应（整合特性），不但包括各组分的独立功能，还增加了各组分之间相互作用后产生的新效应（增强、减弱、原来没有）→所以各组分功能之和不等于系统的整体功能或效应（1+1≠2）

10、生态系统：

生物与生物之间以及生物与生存环境之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。

（简单定义：

在一定空间内的生物与非生物环境相互作用形成的系统）。

特点：

1）组分上：

无生命和有生命

2）空间结构上：

具有明显的地域性、动态性

3）时间变化上：

简单到复杂，低级到高级

4）内部功能上组分间不断进行能量转换与物质循环，使系统处于一种动态平衡状

5）外部关系上：

开放系统，物质能量交换

11、农业生态系统：

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。

（受自然规律和社会经济规律共同制约）

特点：

（1）组分上：

生物组分以人工驯化和培育的农业生物为主；人类——大型消费者，同时是管理者、调控者；环境组分包括自然环境和人工环境。

（2）结构上：

系统的组分及其量比关系、空间分布等都受到人类的调控，使农业生态系统满足人类社会的需要

（3）外部关系上：

输入：

增加了大量的人工输入，如肥料、农药、薄膜、农业机械、人力、信息等

输出：

农产品的大量输出，水土流失等

（4）功能上：

系统开放程度高，自身稳定性减弱。

（5）调控上：

自然调控、农民直接调控与社会经济间接调控。

第二章：

农业的基本生态关系

1、生态因子：

指自然环境中对生物生存起作用的各种因子。

分类：

气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子。

2、大气圈：

提供生物生存所必须的碳、氢、氧、氮等元素；保护地面生物的生存条件

水圈：

降水量、大气湿度影响生物的生存与分布；直接的生理与生物学作用。

土壤圈：

提供生物生存的场所提供生物适宜的生存条件；是物质和能量的贮存和转化的场所。

3、生态因子作用定律

⑴Liebig最小因子定律：

植物的生长取决于数量最不足的那一种营养元素。

这种元素不但直接限制植物生长，同时也会限制其他因子的效应。

（即最小养分定律）

⑵Blackman限制因子定律：

生态因子的最大状态对植物生长也具有限制性作用

⑶Shelford耐性定律。

（生物对每种生态因子都有一个耐性范围，即有一个生物学上限与下限。

在上限与下限之间的范围称为生态幅或生态价）

（4）生活型：

不同种的生物长期生活在相同环境条件下会发生耐性范围的趋同适应，形成形态、生理和生态特性相似的生物类群。

4、生境（栖息地）：

在环境条件制约下，具有特定生态特性的生物种和生物群落，只能在特定的小区域中生存，此小区域称该生物或群落的生境。

（简单：

生物生长的具体地段的综合环境）

5、生态型：

同种生物长期生活在不同环境条件下会发生耐性范围的趋异适应，形成形态、生理和生态特性不同的基因型类群。

6、.生态位：

生物完成其正常生活周期所表现出的对特定生态因子的综合适应位置，在时间、空间上的位置及其与相关物种之间的功能关系。

（即一个物种在生态系统中地位与角色）

同一生境中每一个物种都有一个特定生态位

意义：

在研究物种进化、竞争、资源利用等方面有理论价值

生态位理论说明：

（1）同一生境中的群落不存在两个生态位完全相同的物种

（2）同一生境中能够生存的相似物种相似性有限，会发生生态位分离

（3）为了减缓竞争，同一生境中同时存在两个或多个物种时，尽量选择生态位上有

差异的类型。

7、种群：

种群是在某一特定时间内占据某一特定空间的同种生物个体的集合。

基本特征：

数量特征、空间特征、遗传特征。

8、种群的增长模型：

（1）种群在无环境限制条件下的指数式增长特征。

种群在不受环境条件限制下，即食物充足、无种内竞争、无天敌、具有稳定的年

龄结构，并且光、温、湿等环境条件处于最适状态，种群以指数方式增长，此时的种群

增长率最大，称作内禀增长率。

种群增长率稳定不变，不受种群自身密度的影响。

类型：

A离散种群增长型：

种群的增长是一代一代进行的，各世代相互分离，没有重叠

（世代分离的种群）。

Nt+1=λNt

λ是模型的重要参数：

λ＞1，种群密度上升；λ＝1，种群稳定；

0＜λ＜1，种群下降；λ＝0，雌体没有繁殖，种群在下一代灭亡。

B连续种群增长型：

种群的增长呈连续状态，各世代间有重叠，种群中同时有不同年龄级的个体共存（世代连续的种群）。

即以种群大小Nt对时间t作图，种群增长曲线呈“J”字型。

（种群增长的初级阶段）

⑵种群在环境制约下的Logistic增长模型（即S型）

Logistic增长方程的重要意义：

1、它是许多相互作用种群增长模型的基础

2、是渔业、林业、农业等领域中确定最大持续产量的主要模型

3、模型中两个参数r、K已经成为生物进化对策理论中的重要概念。

9、种群间的相互作用：

中性作用、负相互作用、（竞争（分直接干涉型和资源利用型）、偏害作用、捕食作用、寄生作用）、正相互作用（偏利作用、原始协作、互利共生）。

10、化感作用（他感作用）：

植物或微生物的代谢分泌物对环境中其他植物或微生物的有利或不利的作用，一种特殊的种间关系。

生态意义：

（1）对自然生态系统的影响，植物群落组成，生物多样性；

（2）对农业生态系统的影响，在农林业生产管理中，利用化感作用控制田间杂草和病虫害，是一种具有潜力的可持续发展农业的措施。

植物化感物质产生途径：

茎叶挥发、茎叶淋溶、根系分泌、残体腐解。

11、作物自毒现象：

连作后产量降低，是造成作物连作障碍的一个原因。

12、生物防治：

利用自然的或经过改造的生物、基因或基因产物来减少有害生物的作用，使

其有利于有益生物如作物、树木、动物和益虫及微生物。

（一）农田害虫的生物防治：

以虫治虫（捕食、寄生）、以菌治虫。

（二）植物病害的生物防治：

放线菌抗菌素、真菌抗菌素、细菌抗菌素、噬菌体。

（三）农田杂草的生物防除：

以虫防草、微生物防治杂草、动物和植物防除杂草。

13、种群的生活史对策：

生物在生存斗争中为适应环境而采用的不同进化对策，表现在体型大小、生理功能、繁殖方式、迁移方式、寿命长短等方面，也称生态对策。

能量分配原则：

生物采取的任何一种生态对策，都意味着能量的合理分配与权衡，并通过能量使用的协调，来促进自身的有效生存与繁殖。

生活史对策的类型：

生物按其栖息环境和进化对策分为r—对策型和k—对策型两种。

属于K选择类的生物：

个体较大，寿命较长，存活率高，要求稳定的栖息生境，不具较大扩散能力，具有较强的竞争能力，其种群密度较稳定，常保持在K水平。

（虽然种间竞争能力强，但增长率r低，自平衡时间长，容易灭绝，如大象、恐龙等。

）

（属于r选择类的生物与属于K选择类的生物相反）。

14、农业生态系统r—K对策类型者的合理配置：

利用r-生物加速系统的物质循环，减少损失，增加次级产品的输出；利用K-生物稳定农业生态环境

15、生物群落：

在相同时间聚集在同一地段上的各种生物种群的集合。

16、群落的结构：

（1）群落的水平结构：

群落中各物种在水平空间方向上的配置状况。

交错区：

相邻的不同群落或生态系统的过渡区域

边缘效应：

交错区单位面积内的生物种类和种群密度较相邻群落有所增加，且系统生产

力也相应增大的效应。

（2）群落的垂直结构：

包括两个方面：

不同类型群落在海拔高度不同的生境上的垂直分布；

同一群落中不同类型物种在垂直空间方向上的分层配置，即成层性，最基本的外貌特征。

（3）时间结构：

包括两个方面的内容

一是：

自然环境因素的时间节律所引起的群落各物种在时间结构上相应的周期性变

化，即不同季节和不同年份的有序变化

二是：

群落演替。

17、自然生物群落的演替：

指生物群落的种类组成及其环境随时间发生有序变化的现象。

主要标志：

物种组成上质的变化。

特点与趋势：

由低级到高级、由简单到复杂的不可逆过程。

依据演替发生的最初场所性质：

分为原初演替与次生演替。

原初演替：

指在从未有过生物的裸地上开始形成的演替（演替进程慢，上千年）。

次生演替：

指在原有群落被破坏后的地面上进行的演替，如撂荒地、火烧后的森林地

（演替进程快，几十年或十几年）。

18、顶极群落：

在一个地区内，植物群落相继替代，通过一系列的演替阶段，最后达到与该地区环境条件相适应的稳定群落。

19、群落的多样性与稳定性

（一）群落多样性：

群落中物种的多样化和变异性，是群落生物组成结构的重要指标。

（由

物种的丰富度与均匀度构成）

丰富度：

指一个群落中物种数目的多寡。

均匀度：

指一个群落中全部物种个体数目的分配状况，即反映分配的均匀程度。

（二）群落稳定性

包括两个不同的特征方面：

抵抗力:

指群落在受到干扰时维持物种相互结合及各物种数量关系的能力。

恢复力：

指群落受干扰后恢复到原来平衡状态的能力。

注意：

群落的稳定性有一定限度，而非无限。

（三）两者关系：

群落多样性是影响稳定性的一个重要因素，多样性有利于提高稳定性。

20、生物多样性：

指生物的多样化或变异性以及物种生境的生态复杂性。

包括3个主要层次：

基因多样性、物种多样性、生态系统多样性.

生物多样性数学表达式：

通常采用多样性指数表示生物多样性的数量特征，以下介绍常用的辛普生指数）。

S

D=1-∑（Pi）^2（0≤D≤1-1/S）

i=1

D为辛普生多样性指数，Pi为群体中物种i个体所占的比例，S为种类数目。

21、景观生态学：

是研究在一个由许多不同生态系统所组成的区域内（即景观）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。

研究对象：

景观

景观生态学研究内容包括：

（1）景观结构：

不同景观要素之间的空间关系。

（2）景观功能：

各种景观要素之间的相互作用，不同生态系统之间的能量

流、物质流和物种流（例如动物活动等）。

（3）景观变化：

景观的结构和功能上随时间的变化。

（4）景观管理：

通过分析景观特征，提出景观利用管理最优化方案。

特点：

（1）宏观性：

景观生态学研究的主要层次包括生态系统、景观和区域。

（2）异质性：

景观内部事物或者其属性在时间或空间分布上的不均匀性或非随机性特征。

与异质性相反的景观特征被称为均质性。

（3）强调空间分异

尺度：

在观察景观现象或过程时一个特定的空间分辨率或标准时间单元。

尺度效应：

优势景观现象或过程特征随尺度变化而变化的现象。

（4）注重人为活动

22、景观：

是由景观元素组成，景观元素是地面上相对同质的生态要素或单元。

景观元素有三种类型：

1斑块：

是一个在外观上与周围环境明显不同的非线性地表区域，是景观尺度上最小

的匀质单元

2走廊或廊道：

与本底有所区别的一条带状土地,可以看作是一个线状或带状的斑块。

例如:

树篱、公路

3基质（本底）：

相对面积大于景观中斑块和廊道的景观要素，是景观中最具有连续

性的部分，往往形成景观背景。

基质的特点：

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在景观动态中起最重要的作用

本底结构特征——孔隙度：

斑块在本底中称为孔，单位面积的斑块数目称为孔隙度。

它是本底中斑块密度的量度。

与斑块大小无关。

23、景观的功能：

就是景观元素之间的相互作用，即能量流、养分流和物种流从一种景观元素迁移到另外一个景观元素。

通过大量的“流”，一种景观元素对另外一种景观元素施加于控制作用。

关于景观要素间的流有两个基本观点：

其一是半透膜观点，其二是关于源区和汇区的观点。

24、景观生态学理论：

包含以下几个方面：

（1）岛屿生物地理学理论：

在生物群落里，物种的多样性随面积的增加而增加。

岛上种数与面积大小的关系的三种解释：

稀有种多、大岛屿物种多、小岛近亲繁殖。

S=CAZ（S-多样性；A-面积；C-比例常数）Z-一般为0.18~0.35（0.25~0.30）

（2）等级理论与尺度效应

等级理论认为：

任何系统皆属于一定的等级，并具有一定的时间和空间尺度。

尺度：

是对研究对象在空间上或时间上的测度，分别称为空间尺度和时间尺度，一般包含范围和分辨率两方面的意义。

范围：

是指研究对象在空间或时间上的持续范围。

分辨率：

是指研究对象时间和空间特征的最小单元。

尺度效应:

生态学系统的结构、功能及其动态变化在不同的空间和时间尺度上有不同的表现，也会产生不同的生态效应.

尺度外推:

在景观生态学研究中，人们往往需要利用某一尺度上所获得的信息或知识来推断其他尺度上的特征的这一过程。

（包括尺度上推和尺度下推）

（3）自组织理论

（4）边缘效应与生态交错带

边缘：

指两个不同的生态系统相交而形成的狭窄地区。

边缘效应或边际效应：

是指斑块边缘部分由于受两侧生态系的共同影响和交互作用而表

现出与斑块内部不同的生态学特征和功能的现象。

边缘物种：

生活在边际带中多种环境资源条件或适应多变环境的物种。

第三章农业生态系统的结构

1、生态系统的结构:

指生态系统组分在时间、空间上的配置及组分间的能物流联系。

生态系统的结构包括：

生物组分的物种结构、空间结构（水平结构与垂直结构）、时间结

构、营养结构

物种结构：

生物种群组成及它们之间的量比关系

空间结构：

生物群落在空间上的垂直和水平格局变化。

时间结构：

生态区域内各生物种群生活周期在时间分配上形成的格局。

营养结构：

生态系统中生物间构成的食物链和食物网结构。

2、农业生态系统的水平结构：

（1）景观多样性与农业生态系统的水平结构

农业景观：

是由多种类型的在景观上有差异的农业生态系统的集合所组成的区域，如农田、鱼塘、林地等。

（2）自然条件引起的农业生态系统水平结构

包括：

温度和湿度等气候条件引起的水平结构和地貌类型差异形成的水平结构。

（3）农业区位引起的农业生态系统水平结构

杜能农业经济区位——农业圈布局：

不同类型的农业以中心城市为圆心呈同心圆状的空间分布。

三个要素决定农业的利润：

P=V-（E+T）

P为利润,V为商品售价,E为生产成本,T为商品运费。

杜能的两个理论：

生产集约度理论、生产结构理论。

3、生态交错带：

在景观中不同斑块连接之处的交错区域为生态交错带。

4、农业生态系统的垂直结构

垂直结构：

根据自然资源的特点和不同农业生物的特征，在垂直方向上建立的由多物种共存、多层次配置、多级物质能量循环利用的立体种植、养殖等的生态系统。

（1）自然地理位置与农业生态系统的垂直结构

包括：

流域位置与垂直结构、地形变化与垂直结构。

（2）木本群落内的垂直结构（农林复合）

农林复合生态系统：

指在同一土地单元内将农作物生产与林业或畜牧业生产同时或交替结合起来，使得土地生产力得以提高的持续性土地经营系统。

（分农主型、林主型、牧主型）。

（3）作物群体内的垂直结构（农田立体模式）

农作物间混套复种复合群落——立体种植

稻田养鱼——立体种养

效益：

在空间结构和营养关系上互为补充的利用农业资源，提高了稻田物质和能量的利用率与转化率；生态、经济与社会效益协调统一。

农田种菇——立体种养

效益：

提高系统生产力和经济效益

基塘系统——立体种养

效益：

充分利用资源，提高系统的生产力、稳定性和经济效益

注：

体种植作物组合的原则：

选择形态、生理、生化、生态特性互补的物种进行搭配。

5、食物链：

生态系统的生物成员间通过取食与被取食的关系而联系起来的链状结构。

营养级：

食物链上的每一个食性环节

生态意义：

食物链是生态系统营养结构的基本单元；

是物质循环、能量流动及信息传递的主要渠道。

食物网：

一种生物以多种生物为食，同时又被多种生物取食，食物链相互交错形成复杂的网状结构。

生态意义：

食物网维持生态系统的相对平衡，提高生态系统的稳定性和能量利用效率。

生态系统的营养结构：

以营养为纽带,把生物和环境、生物和生物紧密联系起来的结构.

6、食物链加环类型：

生产环（如在种植业的基础上，发展畜牧渔养殖业）、

增益环（如用粪、沼气养殖蚯蚓、蝇蛆，用于喂猪、鸡、鱼）、

减耗环（如引入天敌，减少生产损耗）、

复合环（如建立沼气池；稻田养鱼，增产、灭草灭虫减耗，同时增加动物产品）、

加工环（如编织篮、筐、草帽、凉席、密度板、燃料等）

注：

食物链加环并非越长越好；食物链加环要讲究综合效益。

食物链加环的作用：

（1）提高农业生态系统的稳定性

（2）提高农副产品的利用率和经济效益

（3）提高能量的利用率和转化率

7、设计食物链、网结构的原则：

①填补空白生态位，增加产品产出。

②使废弃物质资源化，提高废弃物的利用价值。

③减少养分的丢失浪费和能量的无效损耗。

④扩大产品的多样化，广开就业门路，增加收入。

⑤实现环境净化，提高生态效益。

8、农业生态系统的时间结构：

指在生态系统内合理安排各种生物使他们的生长发育及生物量积累的时间相错有序，充分利用当地自然资源的一种时序结构。

（农业生产中，调节时间结构的方式为间作、轮作、套作、轮养、套养等）

第四章:

农业生态系统的功能——能量流动

1、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。

2、农业生态系能量：

来源：

（1）太阳能③④

（2）辅助能：

除太阳辐射能以外，其它进入系统的任何形式的能量。

分为自然辅助能、人工辅助能。

①自然辅助能：

在自然过程中产生的除太阳辐射能以外的其它形式的能量

②人工辅助能：

人们在生产活动中地投入的各种形式的能量（分生物辅助能、工业辅助能）

生物辅助能：

来自生物有机体或有机物的能量。

如畜力的做功，有机肥、种苗的化学潜能。

工业辅助能：

来自工业生产中的各种形式的能量。

包括石油、电等形式直接投入的和化肥、农药、农膜、机械等等形式间接投入的能量。

3、

（1）生物辅助能一般是农业系统内部能量的再利用，表示归还率，是有限的；封闭形式的投入。

（2）工业辅助能表示对该系统能量的补充。

开放形式的投入。

（资源量、形式、成本、环境影响不同）

（3）生物辅助能/工业辅助能，称人工辅助能的组成（投能结构）。

产出生物能/投入人工辅助能，称人工辅助能的能效

单位面积单位时间内人工辅助能投入量，称为人工辅助能投入水平

4、生物质能：

主要是植物或其被动物转化的排泄物等生物有机质储存的能量。

5、生态系统的能量流动和物质循环通过食物链和食物网进行的。

6、食物链：

生态系统中生物成员通过一系列吃与被吃的食物营养关系将彼此联系起来的链条。

类型：

捕食食物链、腐食食物链、寄生食物链、混合食物链。

营养级：

食物链上的每个食性环节

绿色植物：

第一营养级

草食动物：

第二营养级

肉食动物：

第三营养级

食物网：

多条食物链交错形成的网络。

生态效率：

食物链各营养级上能量的转化效率。

十分之一定律：

生态系统中，能量在食物链上流动，上一营养级大约只能固定下一营养级能量的10%，这种规律称之为十分之一定律。

生态金字塔：

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。

7、能流路径：

（1）太阳辐射能通过光合作用进入生态系统，成为生态系统能量主要来源；

（2）植物有机质形式的化学潜能，通过食物链和食物网在生态系统中流动；

（3）化学潜能储存在生态系统生物组分内，或者随着产品等输出离开系统；

（4）生物通过呼吸作用释放热能，离开生态系统；

（5）辅助能起辅助作用。

8、生产力是农业生态系统最基本的数量特征，

农业生态系统的生产力分为：

初级生产（植物，光合）：

次级生产（动物，转换）；

系统生产力（最终产品，生物维持量）

9、提高初级生产力方法：

间套复种、育种、改良生产环境和条件、生产技术、充分利用非耕地。

提高次级生产力的途径：

（1）发展草食动物充分利用富含纤维素的有机物质；

（2）控制环境,管理水平。

（3）发展水生生物，提高能量利用效率；（4）利用腐生食物链，增加能量利用层次；

（5）优化饲料喂量与配比，提高转化效率；（6）优化畜禽结构，优质、高效；

第五章：

农业生态系统的物质循环

1、生物地球化学循环：

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，不断地进行流动和循环。

2、地质大循环：

指化合物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、残体或排队泄物形式将物质或元素返回环境，经过五大自然圈循环后，再被生物利用的过程。

特点：

时间长，范围广，是闭合式的循环

3、生物小循环：

生态系统环境中的元素或化合物被生物利用后返回环境，不经五大自然圈层的循环，又相继被生物利用的过程。

特点：

时间短、范围小，是开放式的循环。

4、库：

物质在循环过程中被暂时固定、贮存的场所。

分为：

（1）储存库：

即环境库，容积较大，物质交换活动缓慢。

如大气库、土壤库、水体库等。

（2）交换库：

即生物库，容积较小，与外界物质交换活跃。

如植物库、动物库、微生物库。

源：

产生与释放物质的库。

汇：

吸收与固定物质的库。

流：

物质在库与库之间的转移运动状态。

5、周转率（更新率）：

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

出的量或流入的量占库存总量的分数值。

单位时间交换量

周转率=————————

库存量

周转期（更新期）：

是库中物质全部更换平均需要的时间，也是周转率的倒数。

6、物质循环的特点：

（1）物质不灭，循环往复（物质不灭定律）

（2）物质循环与能量流动不可分割，相辅相成,质能作为一个统一体,

其总量在任何过程都保持不便的守恒量.

（3）物质循环的生物富集

（4）没有生物则难于循环

（5）生态系统对物质循环有一定调节能力

（6）各物质循环过程相互联系，不可分割。

7、几种重要的循环：

（1）水循环：

降水（P）、蒸发（E）和径流（R）在整个水循环是3个最重要的环节。

海洋水平衡：

E=P+R陆地水平衡：

P=E+R

影响农业水利用效率的因素:

灌溉工程条件、作物配置与布局、灌溉方式、耕作方式、施肥条件。

农业