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1、2013/4/11#2013/4/11Agroecology第六章农业生态系统的能量流动I陈源泉中国衣录大#环衣业研究中心 电话：62731163 Emiil:Energy flow in the agroecosystem第一节能量流动的基本规律:1、能(energy),在物理学上指的是物质 具有作功的能力。能長物质运动的度。能、它霆存 左于体内部的化学 具有作功的濯 在價力.生杰艮彼中 的化学備合 能是灌腿的一种-x生态系统的能来源#2013/4/112.形态日光能(Solar cncrg) )化学能(chemical energy)动能(Kiiwtic energy )热能(therma
2、l energy)3. ft*卡或千卡(生态学上calory焦耳(农业工程上.为目前国际标准单位)joule#2013/4/11#2013/4/11L二、生态系统的能来源I三、能流动的基本定律#2013/4/11:1太阳能：占99%以上:2自然辅助能(natural auxiliary energy)；如地热能、潮汐能、核能等占 1%3.人工辅助能(artificial auxiliary energy):人畜力燃料、电力、肥料. 农药等(-)热力学第一定律(能守恒)：:一个系统的任何状态的变化，都伴随着吸 热、放热和做功.而系统的总能并不増 加或减少，它是守恒的.(二热力学第二定律(能衰变)
3、：由于总有一部分能散发为不能再利用的 热能.能从一种形态转变为另一种形态 的效率，总不可能是百分之百.#2013/4/11#2013/4/11(三)普里高津的耗散结构理论(dissipative structure):一个远离平衡态的开放系统，通过与外界 环境所进行的物质、能的不断交换，就 能克服无序状态，维持稳定状态( I.Prigogine. 1967 )#2013/4/11#2013/4/11:2 能流是能不斷递减的过程被生物体固定储存提供给下 一营养级的能叫有效能.:3能流动的途径和渠道是:食物链(food chain):食物网(food web)同化的囲定的利用食不可利用的未攵获的吃
4、剩的#2013/4/11#2013/4/11食物链(food chain):营养级：食物儀上能和物质被曾时储存和停留的位 指生态系统中生物组分通过吃与被吃的关系，彼此连 接起来的一个序列组成一个整体.就像一条链索一 样，这种链索关系就.称为食物链.也即每一种生物所处的位* （环节）食物链类型：:捕食食物链：海洋，浮-浮榜动草au草虎农田，农业生产，-人:厲食食物链（残层食物链）指以死亡有机体或生场井耐为“来瓯在徽生精生动物与r. m烂.分解将其还原为无机钩井从中取沼 代、食用:寄生食物链:以活的动植物有机体为能录耒*L以奇生方式生存.员之间的取食与披取食关系， 柱住不录草一的事JWW况下 交駅
5、在一圮的.一1生 以多种食为生.而同一食食物网（food web）又住柱多种消費双食.于 硼成了生态系统内參鉄食飽 相立交饿.互相联繪的“网ar 食辑网食物网越复杂，生态系统就 越稳定；食物网越简单，生态系统就 越容易发生波动或遭受毁灭。了减环#2013/4/11微生物籽粒肉鸡玉米生产环:4、增环效应与减环效应9能传建过程中经历的营养级越多.留给量后营 养级的有效能越少.因此在生产中我们有计划地 将一些低效菖养级或耗能营养级从食物链网中去 除从而达到高产出能的现茨叫减环效应.9在农业生产中通过适当増加某些营养级或食物链 网利用原食物链网中所ii的无效能.再为人类 利用，同样可以起到提高人类量终
6、能利用 （率）的作用这种现欽叫堆坏效应。#2013/4/11一.初级生产第二节初级生产的能转化是指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，并贮存起来的过程.其中绿色植物光合作用固定太阳能生产有机物的过 程，是最主要的初级生产，是生杰系统能童流动 的基础三、提高农业初级生产力的途径:1、因地制宜.增加绿色擅被覆盖.充分利用太阳11射能. 增加累统的生物U*或能通量，増强系统的穂定性: 2.适当堆加投入，保护和改善生态环境.清除或祓鍛限 制因子的制约.:3.改善植物品质特点.选育高光效的抗逆性豪的优良品 种.: 4加强生态系统内部物质循环，减少
7、养份水分制约.:5、改进耕作制度提高复种指敷合理密植实行间套种. 提高栽培管理技术.6.调控作物群体结构.尽早形成并尽量傩持最佳的群体 结构.二、初级生产力测定的方法:主要分为接测定和间接测定:宜接测定是测定初级生产者的生物量（作物、树）:间接测定是通过测定初级生产者的代谢活动的情 况，如测定Q或CO?的浓度变化等再对初级生 产力进行推（估）算.:使用光合作用测定仪测定和利用遥感（卫星）技 术间接测定则是比较先进的方法.#2013/4/11#2013/4/11第三节次级生产的能转化:次级生产:是指异 养生物的生产也 就霆生态系统消费分解者利用初 级生产者进行的同 化.生长发育.K 殖后代的过程
8、次级生产者:大农业中 的誉牧水产业和虫. 苜业生产都厲次级生 产#2013/4/11:二.次级生产在农业生态系统中的地位和作用 :转化农副产品，提高利用价值:2.生产动物蛋白质，改善食物构成:3.促进物质循环，増强生态系统功能 4.提高经济价值三.初级生产与次级生产的关系 :1 次级生产依賴初级生产.初级生产为次级生产提供产品.初级生产 产品和副产品的种类.质和数量决定了 农业生态系统中畜禽.鱼或其他动物的种 类.数和转化效率#2013/4/11#2013/4/11:2合理的次级生产促进初级生产次级生产的需要刺激初级产品的生产 次级生产为初级生产提供养分，有利于初 级生产者良性生产.在农区，次
9、级生产促进了初级生产者的结 构调整。 3过度放牧破坏初级生产.使草原退化.不合理的放牧对草原的初级生产的破坏.过牧晶导致草原急 剧退化.使草的数量减少.品质降低.土壤板结.沙化.盐 礪化、杂草增多.使草跟初级生产力大大下降。放牧过于不足也有害.一是资潭浪费，二是延毀了营养 元素的再循环:五次级生产的改途径:r 调整种植业结构，建立報-经-饲三元结构:2培仏改仏推广优良畜您渔品种3.将分散经营适度集约化养殖:4大力开发饲料.进行科学喂养:5改善次级生产构成：发展草伶动物、水产业. 发展腐生食物链.利用分解能等。辅助能：是指人类为满足系统平衡和提高 系统生产率的需要而额外投入到系统内的除 太阳能以
10、外的能量。入力、0力.种子.化尺.农机具.农药.泊.农用电力* XM r. AM.水炖、二.人工辅助能对农业増产的広义1. 辅助能输入的作用是改善不良的生态环境条件， 解除环境中一些限制因子的制约，促进农作物对 日光能的吸收、利用和转化。2. 总的来说.随着人工辅助能投入的增加.特别是 工业辅助能投入量的增加.产明显提高.3. 工业辅助能投入的增加也带来了能源短缺、环境 污染和成本提高尊问题.：今后应优化辅助能投入.提高辅助能的利用效率. 未来农业更多的是应该更多地投入科学技术，瞽 代工业辅助能的直接投入.2.不同类型农业生态系统的比较原始农业(primitive agriculture):辅
11、助能投入少.生产力低传统农业 traditional agriculture): 助能投入多.生产力相对高现代农业(modern agriculture): 助能投入更多.生产力大大提高:一 生态系统的能流路径O太阳拇射刼过光合作用进入生冻系统，成为生态累统 能壬的主 以植第有側農形式贮存超来的化学粗船”检健 和食第想流动越动生态累鋭完成输质潦你 信息传递 够功能 化沖繼贮存住生态鬲统的生物组分蚊 农者|看产品 奪输出.育开生态系统 植物、动物和微生*有机体通过睜吸作用释放热魁 并 故失 辅助能以食输桂为主线的能壬渣动超辅助作用二. 生态效率和生态金字塔1 生态效率*將食袋健各环节上能*的各科
12、转化效率.唯盼赂Eg间的#2013/4/11#2013/4/112林備襲效率（十分之一定律）一某一营养级所固定的能与前一营养 级所持有的能的比值在自然条件下.毎年 从任何一个营养级上 能收获到的生产， 按能计只不过是它 前一个营养级生产* 的十分之一左右。以后的研究表明自然生态系统各营养级消 费者之间的能量传递效率在4.520 %之间在集釣生产中几种畜产品的能传連效率 分别为：肉牛3.2%,羊2.4V.2%,猪23-27%,肉 鸡15%,蛋鸡11-12%,奶牛12-16%.鱼 15-20%料肉比:牛肉6:1.羊肉6:1.猪肉4.3:1.鸡 肉3:1、水产养殖业1.5:1#2013/4/11三. 农业生态系统能流动特点1.能流动途径为“双通道 I辅助tfl2.能传递效率提高.农业増产明显全 0绿0*彷光利用本平均力01 % 输坨农作*平场为离L田为1.2-1.5%o 咅至抽化511來 ALit也心心#2013/4/11#2013/4/11世界各地辅助能投入与谷物产出*单位i m/hrn2 kg/hin:我国不同地区能投入与产出单位* kg/hnrlOJ/hnP#2013/4/11
