农业生态系统的结构综合结构课件

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1、演替的顶级学说,（ 1 ）单元顶级理论 (monoclimax theory) 以美国的 F.E.Clements 为代表，认为在一定区域，演替最终会形成与当地气候环境协调的同一种顶级群落 气候顶级（ climatic climax) 。 (2) 多元顶级理论 (polyclimax theory) 以英国的 A.G.Tansley 为代表，认为在一个气候区域内，群落演替除了有气候顶级外，还有土壤顶级（ edaphic climax) 、地形顶级 (topographic climax) 、火烧顶级 (fire climax) 等。 （ 3 ）顶级型理论 (climax pattern the

2、ory) 又叫顶级 - 格局理论。由 R.H.Whittaker(1953) 提出。认为一个自然群落对许多因素（气候、土壤、生物、风、火等）的格局发生适应 。,（二）自然群落演替的趋势 无论原生演替或次生演替，生物群落总是由低级向高级、由简单向复杂的方向发展，经过长期不断的演化，最后达到一种相对稳定状态。 在演替过程中，生物群落的结构和功能发生着一系列的变化，群落中生物种类随演替而变换。 r- 型生物大多被 K- 型生物所替代；生物种类数目增多；群落内部结构的分层现象更加明显；群落的食物链由简单变得更为复杂，形成食物网，稳定性更强。,（三） 演替与人工调控 仿自然演替对农业生态系统进行人工调控

3、 （ 1 ）建立木本农业:包括有多年生木本植物在内的农林复合系统。 （ 2 ）仿建顶级群落:仿自然顶极群落结构建造乔、灌、草相结合的人工群落，可有效治理水土流失。 （ 3 ）仿自然演替过程促进农业生产 。早期重视先锋植物的作用，环境改善后再安排高产高效的农作物。,四、协同进化（ coevolution） 协同进化是指在种间相互作用的影响下，不同种生物间相关性状在进化中得以形成和加强的过程。 实质：在进化的压力下，群落中关系密切的种之间，相互选择适应性基因的一种作用。,第 四 节 农业生态系统中的生物多样性,一 生物多样性的概念 （一）生物多样性的定义 生物多样性是指生物及其与环境形成的生态复合

4、体，以及与此相关的各种生态过程的总和 生物多样性主要包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性三个层次。 1、生态系统多样性：是指生物及某一生态系统内生境、生物群落和生态过程的多样化，也称生态多样性。包含： （1）生态系统组成（生物群落和无机环境）的多样性 （2）生态系统类型的多样性； （3）生态系统结构和功能的多样性。,2、物种的多样性。物种是指具有一定的形态特征和生理特性以及一定自然分布区的生物类群。同一物种不同个体的遗传特征十分相似，能够繁殖出有繁殖能力的后代。 3、遗传多样性（基因多样性）。包括基因密码的多样性、变异和遗传规律的多样性。,（二）生物多样性的价值 1.为人类提供了基本食物

5、，是人类食物的根本和不可替代的来源（现实和潜在）。 2.人类药物和衣着的主要来源。 3.提供多种多样的工业原料，如木材、纤维、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等等 4.生物多样性是维护自然生态平衡的基础。 5.生物多样性是遗传育种的基因源泉。,二、分子生态学及其在生物多样性研究中的应用 （一）分子生态学：是应用分子生物学方法为生态学和种群生物学各领域提供革新见解的生态学分支学科。分子生态学将研究的焦点集中在自然或引入的个体及种群与环境的相互作用下引起的基因变化与生物化学变化等相关问题的研究。 （二）分子生态学的技术：主要是指分子标记分析技术。分子标记是以生物大分子（核酸或蛋白质）变异为检测基础的

6、遗传标记，它必须同时具备可稳定遗传与可明确检测两个特点。包括等位酶分析技术和 DNA分析技术。,三、 农业生态系统中的生物多样性 （一）农业活动对生物多样性的影响 1.土地的农业利用对生物多样性的影响 随着世界人口的不断增加，越来越多的山林地、沼泽地(湿地)被开发用于发展农业生产。这些土地的农业利用往往使原生境破碎或发生根本性的变化，从而导致生物种类多样性的变化甚至某些生物种的灭绝。 随着森林面积减少，森林植被对农业的调控作用越来越弱，从而引起各种各样的生态问题，如风蚀、水蚀、养分流失、病虫爆发等。,水蚀导致荒漠化,大面积虫害爆发,2.农业耕作方式对生物多样性的影响 耕作由于改变土壤物理环境如

7、水分、空气、紧实度、孔隙度和温度等，从而对土壤野生生物的种群产生影响。 3.农田杂草防治措施对生物多样性的影响 除草剂的使用不仅导致植物多样性减少，而且对一些与植物种密切相关的动物、微生物的多样性也产生明显的影响。 4.杀虫剂、杀菌剂对生物多样性的影响 农业生产中大量使用杀虫剂、杀菌剂，在有效防治病虫害的同时对害虫的天敌产生明显不良的影响。 5.放牧对草地生物多样性的影响 草原放牧强度和方式直接影响到植物群落结构和植物多样性程度发生变化。,过度放牧导致沙化,6.作物间套作对生物多样性的影响 农田作物间、套作打破单一的作物结构，作物多样性提高，对昆虫种类和数量的增加和农田生物多样性的提高起着直接

8、的积极作用，同时，作物间套作还有利于杂草、虫害的控制，从而减少农药的使用，对于生物多样性的保护起间接作用。 把乔灌草引入农业系统中，在生态农业建设中实践了各种各样的农林模式。如胶茶间作、果草间作、林药间种 ,胶茶间作,7.农业动植物品种改良对农业生态系统中遗传多样性的影响 品种改良是提高农业生产效率的重要手段之一。由于品种单一化易发病，遗传多样性减少。,（二）中国农业生物多样性的特殊性 栽培和养殖物种种类繁多 野生生物种类繁多 物种特有性 生境类型特有性 人为因素直接影响农业物种数量和生境分布,（三）威胁中国农业生物多样性的因素 土地过度开发利用：毁林开荒、围湖造田、过度放牧等。 土地集约化：

9、化肥、农药等高投入，农业品种单一化。,毁林开荒,围湖造田, 污染：工业污染、城市垃圾、农业污染 等。导致生态环境质量和产品质量下降，物种减少等,工业污染,城市垃圾,农业污染, 物种单一：普遍推广高产品种，一些品种的优良性状在丧失，野生种类下降。现在各地建立了一些保护区，如梵净山黔金丝猴保护区等。,（四）中国农业生物多样性的保护与开发利用,1 就地保护措施 设立自然保护区、基本农田保护区、商品粮基地等；开展生态农业建设；治理和改善生态环境。 2 迁地保护措施 （1）建立种质资源库、圃 （2）野生植物引种栽培 （3）野生动物驯养 （4）人工繁殖与放养 （5）人工生态库建设 （6）异地放养 （7）人

10、工保存动物精液,第三章 农业生态系统的综合结构,生态系统的结构是指生态系统组分在空间、时间上的配置及组分间的能物流顺序关系。 生态系统的结构是功能的基础，只有合理的结构才能产生高效的功能。,第一节 概述 第二节 农业生态系统的水平结构 第三节 农业生态系统的垂直结构 第四节 农业生态系统中的营养结构 第五节 农业生态系统的时间结构,水域结构,农田结构,荒漠结构,第一节 概述,一生态系统的结构 生态系统的结构就包括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），以及这些生物组分与环境组分构成的格局。 物种结构：生物物种是生态系统物质生产

11、的主体。不同生物种类的组成与数量关系的格局构成生态系统的物种结构。 时间结构：指在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。 空间结构：空间结构是指生物群落在空间上的垂直分布和水平格局变化，构成空间三维结构格局。,生态系统的物种结构,水平结构：指在一定的生态区域内，各种生物种群所占面积比例、镶嵌形式、聚集方式等水平分布特征。,垂直结构：指生物种群在垂直方向上的分布格局。在地上、地下和水域都可形成不同的垂直结构。 营养结构：指生态系统中生物间构成的食物链与食物网结构。 食物网是生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的主要途径。,食物链结构,二合理农业生态系统结构的标志,生物适应环境 生

12、物与生物之间互补 组分之间量比关系协调 有利于农业生产的可持续发展 有较高的生产力和经济效益,第二节 农业生态系统的水平结构 一农业生态景观与农业生态系统的水平结构 （一）景观多样性 农业景观是由多种类型有差异的农业生态系统的集合所组成的区域。,农业生态系统的水平结构,保持景观多样性的作用： （1）只有多样生态系统的共存，才能保证物种多样性和遗传多样性； （2）只有多种生态系统的共存，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）只有多种生态系统的共存，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。,（二）边缘效应与生态交错带（ ecotone）,在景观中不

13、同斑块连接之处的交错区域为生态交错带。 在生物圈中，有如下一些交错带类型： 1城乡交错带：在城市与农村之间的过渡地带。由于人口数量和质量、经济和物质能量交换水平等因素的不同，使得这一过渡带兼有城市和农村的特征。,城乡交错带,干湿交错带：从比较湿润向比较干燥变化的过渡地带。,农牧交错带：在农业地区和牧业地区的衔接处，形成的交界地带。,4 群落交错带：不同生物群落之间的交界地带。如 森林与草原、草原与湖泊之间的交界地带。,二、农业生产的三种农业区位,（一）自然区位：自然条件差异是影响农作物与牲畜结构安排的重要因素。,（二）杜能农业区位：农产品只有到达市场才能获取效益，而运输成为制约条件。这样在自然

14、区位的基础上增加了受运输制约的农业专业生产区域。 杜能假设一个与世隔绝的孤立国 : （1）在农业自然条件一致的平原上,农产品能够实现销售的唯一市场是中心城市。 （2）农产品的唯一运输工具是马车。 （3）农产品的运费与重量及运输距离成正比。 （4）农作物的经营以获取最大利润为目的。,根据这样的假设, 杜能为孤立国推断出围绕中心城市的六个同心圈层，每个圈层分别有不同的最适农业生产结构 (见图 ) 杜能的农业圈 一、自由农作圈 二、农作圈 三、轮作农业圈 四、谷物农作圈 五、三圃式农作圈 六、畜牧圈 七、自然区域 两个结论： 1 ）生产集约度理论：越靠近中心城镇，生产集约度越高。 2 ） 生产结构理

15、论 ：易腐烂变质、不耐贮存和单 位重量价格低的农产品在靠近城市的区域生 产，反之亦然。,杜能的农业圈,（三）经济区位：经济高速发展阶段，经济条件对农业的生产结构格局影响更加明显。,三、社会经济条件对农业生态系统水平结构的影响,（一）人口密度梯度:人口密度对农业生态系统结构的影响是综合的。人口密度增加使人均资源量减少，劳动力资源增加，对基本农产品的需求上升。 这样，必然使农业向劳动密集型转化。 （二）城乡经济梯度:农业生态系统受城镇的影响，离城镇远近不同的地方生态系统有显著差异。,第三节 农业生态系统的垂直结构,一、自然地理位置与垂直结构 (一)流域位置： 从上游 中游 下游 海拔、温度、养分、

16、水分、自然景观、生产力、经济发展等变化 （二）地形变化 1、大尺度地形变化：如盆地、高原：,垂直结构,地形,地形变化,2、小尺度地形变化 如广东潮州市官塘区秋溪乡的农业生产布局， 坡顶用材林，坡腰经济林、果树，坡脚果树， 旱地蔬菜、旱粮，水田水稻，低洼地养鱼等。,二、农田立体模式 1 农作物间作：玉米 / 大豆（甘薯、棉花）， 小麦 / 棉花（蔬菜），棉花 / 油菜等。 2. 主要立体种植模式的代表符号: / 套作， / 间作， - 复种， 轮作，混作,三、水体立体模式,1、鱼的分层放养：利用鱼的不同食性和栖息特性 上层鱼：鲢鱼、鳙鱼，以浮游植物和动物为食； 中层鱼：草鱼、鳊鱼，以浮萍、水草、蔬菜、菜叶等； 下层鱼：鲤鱼、鲫鱼，以底栖动物、有机碎屑等杂物。 2、鱼牧结构： 如鱼鸭（猪、鸡、鹅等）混养。 基塘系统：粤、浙、苏一带。桑基鱼塘、蔗基鱼塘、花基鱼塘、果基鱼塘、杂基鱼塘（如牧草、蔬菜、粮作等）