农业生态系统的调控与平衡农业生态系统是一个人工管理的生态系统,既有自然生态系统的属性,又有人工管理系 统的属性它一方面从自然界继承了自我调节能力,保持一定的稳定性;另一方面它在很大 程度上受人类各种技术手段的调节充分认识农业生态系统的调控机制及调控途径,有助于 建立高效、稳定、整体功能良好的农业生态系统,有助于利用和保护农业资源,提高系统生 产力1、 农业生态系统调控的生态学原理① 系统的整体效应②生物与环境协调发展的生态平衡原理③生态系统结构决定功能原理④限制因素原理2、 农业生态系统自然调控机制(生态系统保持稳定的两种机制)农业生态系统的自然调控机制是从自然生态系统中继承下来的生物与生物、生物与环境 之间存在的反馈调控、多元重复补偿稳态调控机制如光温对作物生长发育的调节作用;昼夜节律对家畜家禽行为的调节作用;林木的自疏 现象;功能组分冗余现象;反馈现象等多种自我调节机制A.反馈机制农业生态系统具有多种正负反馈机制,能在不同的层次结构上行使功能控制a. 在个体水平上,通过正负反馈,使得个体与环境、个体与群体之间保持一定的协调 关系b种群之间,捕食者与被捕食者之间的数量调节也是一种反馈机制。
c. 在群落水平上,一方面生物种群间通过相互作用,调节彼此间种群数量和对比关系, 同时又受到共同的最大环境容纳量的制约d. 在系统水平上,交错的群落关系、生态位的分化、严格的食物链量比关系等等,都 对系统的稳态机制起积极作用生态系统的反馈调节机制及其作用是有一定限度的系统在不降低和不破坏其自动调节 能力的前提下所能忍受的最大限度的外界压力(临界值),称为生态阈值外界压力包括自 然灾害、不利环境因素的影响等自然力,也包括人力的获取、改造和破坏生态容量也是一 类生态阈值,指的是某种物质(通常指有害物质)的最大容纳量,即系统通过自净作用维持 稳定状态的能力生态容量的大小,取决于有毒、有害物质的性质以及生态系统本身的抗毒 自净能力B、多元重复补偿多元重复补偿是指在生态系统中,有一个以上的组分具有完全相同或相近的功能,或者 说在网络中处在相同或相近生态位上的多个组成成分,在外来干扰使其中一个或两个组分破 坏的情况下,另外一个或两个组分可以在功能上给予补偿,从而相对地保持系统的输出稳定 不变这种多元重复有时也理解为生态系统结构上的功能组分冗余现象生态系统中的反馈控制和多元重复往往同时存在,使系统的稳定性得以有效地保持下 去。
这些自然调控相对人为调控来说,往往更为经济、可靠和有效,对保护生态环境更为有 利3、 农业生态系统人工调控机制人工调控是指农业生态系统在自然调控的基础上,受人工的调节与控制,人工调节遵循 农业生态系统的自然属性,利用一定的农业技术和生产资料加强系统输入,改变农业生态环 境,改变农业生态系统的组成成分和结构,以达到提高农业生产、加强系统输出的目的农 业生态系统的调控途径可分为经营者的直接调控和社会间接调控两种A、经营者的直接调控a. 生境调控生境调控就是利用农业技术措施改善农业生物的生态环境,达到调控目的它包括对土壤、 气候、水分、有利有害物种等因素的调节,其主要目的是改变不利的环境条件,或者削弱不 良环境因子对生物种群的危害程度调节土壤环境,可通过物理、化学和生物等方法进行传统的犁、耙、耘、起畦,以至 排灌、建造梯田等同于物理方法,它们改善耕层结构,协调水、肥、气、热的矛盾化肥、 除草剂和土壤改良剂的使用,能够改善土壤中营养元素的平衡状况,属于化学方法而施用 有机肥、种植绿肥、放养红萍、繁殖蚯蚓等措施属于生物方法,它们既能改善土壤的物理性 状,又能改善士壤中营养元素的平衡状况,有利于提高土壤肥力。
调节气候环境,表现在区域气候环境的改善上,可通过大规模绿化和农田林网建设,人 工降雨、人工驱雹、烟雾防霜等措施来得以实现局部气候环境的改善,可通过建立人工气 候室和温室、动物棚舍、薄膜覆盖、塑料大棚、地膜覆盖,施用地面增温剂等方法实现调节水分的方法很多;如修水库,打机井,建水闸,田间灌排、喷灌、滴灌、施用叶面 抗蒸腾剂等方法都可以直接改善水分供应状况通过土壤耕作,增施有机肥料,改良土壤结 构,也可以增强土壤的保水能力b、 输入输出调控农业生态系统的输入包括肥料、饲料、农药、种子、机械、燃料、电力等农业生产资料; 输出包括各种农业产品输入调控包括输入的辅助能和物质的种类、数量和投入结构的比例输出调控包括调控 系统的贮备能力,使输出更有计划;或对系统内的产品加工,改变产品输出形式,使生产加 工相结合,产品得到更充分的利用,并可提高产品的经济值;同时,控制非目标性输出,如 防止因径流、下渗造成的营养元素的流失c、 农业生物调控农业生物调控是在个体、种群和群落各水平上通过对生物种群遗传特性、栽培技术和饲 养方法的改良,增强生物种群对环境资源的转化效率,达到调控目的个体水平的调控,其主要手段包括品种的选用和改良,以及有关物种的栽培和饲养方法。
如优良品种的选育,杂种优势的利用,遗传工程手段,生长期间整枝打顶、疏花疏果、激素 喷施等措施调节生长种群水平的调控,主要是建立合理的群体结构和采取相应的栽培技术,调节作物种植密 度、牧畜放养密度、水域捕捞强度、森林砍伐强度等,从而协调种群内个体与个体、个体与 种群之间的关系,控制种群的动态变化,保持种群的最大繁荣和持续利用群落水平的调控,是调控农业生物群落的垂直结构、平面结构、时间结构和食物链结构, 以及作物复种方式、动物混养方式、林木混交方式等,建立合理的群落结构,以实现对资源 的最佳利用d、 系统结构调控农业生态系统的结构调控是利用综合技术与管理措施,协调农业内部各产业生产间的关 系,确定合理的农、林、牧、渔比例和配置,用不同种群合理组装,建成新的复合群体,使 系统各组成成分间的结构与机能更加协调,系统的能量流动、物质循环更趋合理在充分利 用和积极保护资源的基础上,获得最高系统生产力,发挥最大的综合效益从系统构成上讲, 结构调控主要包括以下三个方面:1)确定系统组成在数量上的最优比例如用线性规划方法求农林牧用地的最佳比例2) 确定系统组成在空间上的最优联系方式要求因地制宜、合理布局农林牧生产,使生 态位原理进行立体组合,按时空二维结构对农业进行多层配置。
3) 确定系统组成在时间上的最优联系方式要求因地制宜找出适合地区优先发展的突破 口,统筹安排先后发展项目B、社会的间接调控是指农业生态系统的外部因素,包括财经金融、公交通讯、科技文献、政法管理等通过经营 者对生态系统产生调节作用的有关社会机制①财贸金融系统的间接调控②工交通讯系统的间接调控③科技文教系统的间接调控④政法 管理系统的间接调控4、农业生态系统平衡的特点① 农业生态系统是一个典型的生态经济系统,其平衡是相对的动态平衡② 人们可以通过投入而改变平衡的结构,不断建立新的平衡③ 应维持农业生态系统的相对平衡城市生态系统调控城市生态环境调控就是要根据自然生态系统高效、和谐原理去调控城市生态环境的物 质、能量流动,使之达到平衡、协调的目的1、 城市生态环境系统调控的基本原理和依据——协同共生——生态选择 循环再生生态工艺设计的基本思想:变对抗为利用,变征服为制服,变调控为调节,以退为进,化害为利,顺应自然, 尊重自然,因位制宜2. 生态协调对策——正负反馈和限制因子定律 整体最优和最适功能定律 最小风险定律2、 生态协调对策——正负反馈和限制因子定律 整体最优和最适功能定律 最小风险定律3、 城市生态环境系统调控的目标:经济目标高效社会目标和谐 环境目标优美 综合目标协调城市生态调控的目的就在于利用一切可以利用的机会,充分提高物质能量利用效率,使 系统风险最小,而综合效益最高,社会、经济、环境三大子系统得到协调发展。
4、 城市生态环境系统调控的手段和方法a. 生态工艺设计与改造内容包括:能源结构的改造,生物资源的利用;物质循环与再生;共生结构的设计;化学生 态工艺;景观生态设计b. 生态关系规划与协调运用系统分析手段、生态控制论原理以及专家经验对城市机会、风险及效益进行模拟与决策c. 生态环境意识的普及与提咼 调控的案例——生态工业园区1•丹麦目前,国际上最成功的生态工业园区是丹麦的卡伦堡工业园区该园区以发电厂、炼 油厂、制药厂和石膏板厂4个厂为核心,把一家企业的废弃物或副产品作为另一家企业的投 入或原料,通过工业共生和代谢生态群落关系,建立“纸浆一造纸”“肥料一水泥”,“炼钢—肥料一水泥”等工业联合体发电厂以炼油厂的废气为燃料,其他公司与炼油厂共享冷却水;发电厂煤炭燃料的副 产品可用于生产水泥和铺路材料;发电厂的余热可为养鱼场和城里的居民住宅提供热能 2.广西贵港国家生态工业园区贵港国家生态工业区由6个系统组成:——蔗田系统——制糖系统——酒精系统:利用甘蔗制糖的副产品废糖蜜,生产出能源酒精和高附加值的酵母精 ——造纸系统:利用甘蔗制糖的副产品蔗渣,生产文化用纸和高附加值的的CMC (羧甲基 纤维素钠)。
——热电联产系统:利用甘蔗制糖的副产品蔗髓替代部分燃料煤,热电联产,供应生产所 必须的电力和蒸汽,保障园区整个生产系统的动力供应薦田系统有机甘薜土地废糖蜜废液复合肥(酒精厂V - _制糖系统废糖蜜酒精系统"一 ■ 糖食用酒窄有机糖” 丙蜜酵母精低聚果糖燃料酒精*1 造纸系统环境r ►处理« 聚统i1甘— —-1甘蘆sn-8贵港咬式的总休结椅土堆蔗渣 白泥图11—?责犍(集更[制密生态工业群形。