农业生态系统的特征及组成

【专家解说】：第五节 农业生态系统 一、知识结构 二、教学目的 1.农业生态系统的特点（D：应用）。 2.生态农业的概念和原理（D：应用）。 3.我国生态农业取得的成就（A：知道）。 三、重点和难点 生态农业的概念和原理是本节的教学重点。 四、参考答案 复习题二、 1.（√）； 2.（×）。 三、2.生态农业可以实现对物质和能量的多级利用，减少对资源和能源的消耗，减少污染；生态农业提倡生物防治，能减少农药污染。由此可见，生态农业是实现可持续发展的重要途径。 3.农业生态系统的食物链数量和食物链中营养级的数量并不是越多越好，而需要根据当地的自然实际进行合理设计。在一定的农业生态系统中，生产者所产生的有机物是有一定限度的，如果该生态系统内食物链过多，各食物链中生物的数量就难以达到一定规模，这样就会影响经济效益。如果食物链中营养级过多，根据生态系统的能量流动原理，处于较高层次营养级的生物获得的能量就很少，该营养级的生物数量相应也会很少，这样也不会获得较高的经济效益。 旁栏思考题 除肥料、种子、能源等外，人类从外界向农业生态系统输入的物质还有很多，如农用机械、塑料薄膜、灌溉管道，等等。 防止塑料薄膜造成农田污染，除了将使用过的塑料薄膜定期回收、集中处理以外，人们还正在研究各种有效的办法，如使塑料薄膜中含有较多的淀粉等生物可降解的成分；通过生物工程的方法让生物体生产塑料，这样的塑料可以被自然界的微生物分解；通过生物工程的方法培养能迅速分解塑料的工程菌等。 五、参考资料 中国生态农业建设的基本内容 中国生态农业建设的基本内容包括以下几个方面。 第一，充分利用太阳能，努力实现农业生产的物质转化。也就是利用绿色植物的光合作用，不断提高太阳能的转化率，加速物流和能流在生态系统中的运动过程，以不断提高农业生产力。 第二，提高生物能的利用率和废物的循环转化。这里所说的废物主要是指作物秸秆、人畜粪便、杂草、菜屑等。对于这些废物，传统的处理方法是直接烧掉或作为肥料直接肥田，这实际上是一种浪费。如果把作物秸秆等用来发展畜牧业，用牲畜粪便制沼气，就既为农村提供了饲料和能源，又为农业生产增加了肥源。 第三，开发农村能源。解决农村能源问题应当因地制宜，采取多种途径，除采用供电、供煤等途径外，还可以兴建沼气池，推广节柴灶，利用风能、水能、太阳能、地热能等，改变靠砍树来解决烧饭燃料问题的做法。 第四，保护、合理利用和增殖自然资源。要保护森林，控制水土流失，保护土壤，保护各种生物种群。 第五，防治污染，使农业生产拥有一个良好的生态环境。 第六，建立农业环境自净体系，主要措施有扩大绿色植被覆盖面积，修建大型氧化塘，保护天敌等有益野生生物，推广生物防治。 生态农业建设的设计方式 进行生态农业的设计和布局时可以从生态农业的平面设计、垂直设计、时间设计、食物链设计等方面着手。 生态农业的平面设计是指在一定区域内，确定各种作物的种类和各种农业产业所占比例及分布区域，也就是通常所说的农业区划或农业规划布局。 生态农业的垂直设计是指运用生态学原理，将各种不同的生物种群组合成合理的复合生产系统，达到最充分、最合理地利用环境资源的目的。垂直结构包括地上和地下两部分。地上部分包括复合群体茎、叶的层次分布以及不同生物种群在不同层次空间上的配置，目的是能够最大限度地利用光、热、水、气等。地下部分是指复合群体根系在土壤中不同层次的分布，合理的地下垂直设计能够有效地利用不同层次土壤中的水分和矿质元素。 生态农业的时间设计就是根据各种农业资源的时间节律，设计出有效利用农业资源的生产格局，使资源转化率达到最高。生态农业的时间设计包括种群嵌合设计（如套种）、育苗移栽的设计、改变作物生长期的调控型设计等。 生态农业的食物链设计是指根据当地实际和生态学原理，合理设计农业生态系统中的食物链结构，以实现对物质和能量的多层次利用，提高农业生产的效益。食物链设计的重点之一是在原有的食物链中引入或增加新的环节。例如，引进捕食性动物控制有害昆虫的数量，增加新的生产环节将人们不能直接利用的有机物转化为可以直接利用的农副产品，等等。 以虫治虫 我国是世界上最早利用天敌防治有害生物的国家，早在公元300年左右，我国就开展了生物防治工作。在我国晋代和唐代典籍中，就记载了在广州附近利用“黄蚁”防治柑橘害虫的事例。新中国成立后，我国在利用天敌防治害虫方面的研究和实践取得了迅猛发展，产生了许多行之有效的灭虫模式。 我国利用天敌昆虫防治害虫的做法有许多种，如利用赤眼蜂防治玉米螟，用七星瓢虫防治棉蚜，用红蚂蚁防治甘蔗螟等。 自1951年起，我国广东省进行利用赤眼蜂防治甘蔗螟的研究，经过试验后，于1958年在顺德建立了中国第一个赤眼蜂站，在湛江、顺德等地近7 000 hm2甘蔗田防治甘蔗螟，取得了明显的成效。接着在广西、福建、四川、湖南等省区相继推广了这一技术。1972年，广东省大面积释放赤眼蜂防治稻纵卷叶螟，取得了很好的效果。广东省四会县大沙区应用拟澳洲赤眼蜂防治稻纵卷叶螟，放蜂面积从1973年的8 hm2增加到1976年的396 hm2，稻纵卷叶螟卵有67%～83%被寄生。在东北、华北地区利用松毛虫赤眼蜂防治玉米螟也获得成功，基本上代替了化学防治，从而有效地防止了农药污染。 以菌治虫 以菌治虫是生物防治的重要内容。我国目前用于生物防治的细菌制剂主要是苏云金杆菌类的青虫菌、杀螟杆菌、松毛虫杆菌、武汉杆菌等。广东省四会县施用杀螟杆菌防治稻纵卷叶螟和稻苞虫幼虫，杀虫效果达到了70%～90%。 我国还广泛利用白僵菌防治玉米螟、大豆食心虫、松毛虫等害虫。例如，辽宁省昌图县于1983年用白僵菌防治玉米螟，施用面积达50 000 hm2，增产玉米1.45×107 kg。 http://www.pep.com.cn/200406/ca455600.htm ============================================== 农业生态系统 我国作为一个农业大国，在农业上取得了举世瞩目的成就。但是，我国的农业也面临着许多问题，如人多地少、土壤肥力下降和环境污染等。要解决这些问题，就必须认真研究农业生态系统的特点，大力发展生态农业。 农业生态系统的特点 农业生态系统是人类按照自身的需要，用一定的手段来调节农业生物种群和非生物环境间的相互作用，通过合理的能量转化和物质循环，进行农产品生产的生态系统。它与自然生态系统相比，具有许多不同的特点。 在农业生态系统中，人的作用非常突出。种植哪些农作物，饲养哪些家禽和家畜，都是由人来决定的。人们还要不断地从事喂养、播种、施肥、灌溉、除草、治虫和收割等活动，只有这样，才能使农业生态系统朝着对人类有益的方向发展(如图)。农业生态系统的主要组成成分是人工种养的生物，抗逆性(抵抗不良环境的能力)较差。除按人们的意愿种养的优势物种外，其他物种通常要予以抑制或排除，导致生物种类大大减少，营养结构简单。因此，农业生态系统的抵抗力稳定性比较低，容易受到旱涝灾害和病虫害的影响，需要人为的管理调节。 人类从外界向农业生态系统输入的物质还有哪些？ 农业生态系统的物质循环过程与自然生态系统有明显的区别。自然生态系统生产的有机物基本上都保持在系统内部，许多矿质元素的循环可以在系统内保持动态平衡，基本上实现自给自足。农业生态系统生产的农副产品，往往被大量地输出到农业生态系统以外，因此，必须经常输入大量的物质，如肥料、种子等，才能使农业生态系统的物质循环正常进行。此外，现代农业还需要消耗大量的石油、电力等能源。 随着工业的高度发展，美国等发达国家的农业生产工具已经实现了机械化、电气化、自动化，农业生产技术日益先进，人类对农业生态系统的调控能力大大增强，农产品的产量迅速提高。由于这样的农业需要由工业提供大量的物质和能量，如农业机械、化肥、农药、塑料薄膜、电力、燃油等，而这些物质和能量又大都与石油等化石能源有关，因此又称为石油农业。石油农业一方面大大提高了农产品的产量，另一方面也会消耗大量的资源和能源，并且会造成环境污染。 如何防止塑料薄膜造成的白色污染？ http://www.sw-sj.com/rwdata/upload/zjm/dzkb/gzsw-3/651.htm 我国农业正处于由传统农业向现代农业转变的过程中，农业生产工具正在逐步实现机械化，化肥、农药、塑料薄膜、电力和燃油的投入越来越多，农产品的产量不断提高。但是，大量使用化肥导致水体污染、富营养化、土壤板结等问题；不合理使用农药导致土壤、水体和农产品受到污染，害虫产生抗药性后再度猖獗；塑料薄膜的大量使用造成白色污染，破坏了土壤的结构，使农作物减产。从20世纪80年代初期开始，我国开始探索适合我国国情的农业可持续发展的道路，这就是目前正在全国推广的生态农业。 生态农业的概念和原理生态农业 是指运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多 功能的综合农业生产体系。 生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础。我们知道，生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理。食物链是生态系统能量流动和物质循环 的主渠道，它既是一条能量转换链，也是一条物质传递链，从经济上看还是一条价值增值链。因此，遵循这一原理，就可以合理设计食物链，使生态系统中的物质和能量被分层次多级利用，使生产一种产品时产生的有机废弃物，成为生产另一种产品的投入，也就是使废物资源化，以便提高能量转化效率，减少环境污染。例如，南京古泉生态农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、养蚯蚓、养蘑菇和种植果树等生产过程合理地组合在一起，形成一个良性循环系统(如图)。农场将鸡粪作为猪的部分饲料，猪粪投入沼气池作为沼气的发酵原料，产出的沼气用来烧饭、照明，沼液和沼渣用来喂鱼、培养食用菌、养殖蚯蚓和作为果园的肥料；鱼塘为鸭提 赤眼蜂是一种寄生虫。雌蜂找到寄主卵后，将产卵器刺入寄主卵中产卵，其幼虫吃寄主卵里的物质长大，使寄主卵死亡。赤眼蜂的寄主有甘蔗螟、稻螟、棉铃虫、松毛虫等农林害虫。 供活动场所，鸭粪下塘作为鱼的饵料；塘泥作为果园的肥料；果园内养殖蚯蚓；猪粪、鸡粪、菌渣作为蚯蚓饵料；蚯蚓改良果园土壤，蚓粪为果园提供肥料，蚯蚓作为鸡的饲料。农场内各种农产品的生产互相协调，互惠互利，实现了对能量和物质的多级利用，表现出明显的优越性。 生态系统中的各种生物之间存在着相互依存、相互制约的关系。在农业生态系统中，人们可以利用生物种群之间的关系，对生物种群进行人为调节。在生态系统中增加有害生物的天敌种群，可以减轻有害生物的危害。例如，我国广东省某地利用放养赤眼蜂来防治稻纵卷叶螟，基本上代替了化学防治，从而防止了农药的污染。 我国生态农业取得的成就 我国政府高度重视生态农业的建设。1984年我国政府提出：“要认真保护生态环境，积极推广生态农业，防止农业环境污染和破坏”。1992年，国务院将发展生态农业列为我国环境与发展十大对策之一，发展生态农业已经成为我国实施可持续发展战略的一项重要措施。自1984年以来，我国先后有七个生态农业建设单位被授予环境保护“全球500佳”称号。到1995年底，全国生态农业试点县国家级的有50个，省级的有近100个，并且取得了显著的经济效益、生态效益和社会效益。根据我国部分地区生态农业试点的调查，开展生态农业建设后，粮食总产量增长幅度一般都在15％以上，当地生态环境也得到一定的改善。目前，我国的生态农业正在由试点阶段逐步向常规发展阶段转化，基因工程和发酵工程等生物技术将广泛地应用在生态农业中。生态农业在我国有着广阔的发展前景。