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农业生态学大纲
《农业综合知识一》农业生态学
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第一章
1、 农业生态学的研究对象主要是农业生态学系统。
2、 农业生态学的主要内容包括农业生态系统的组成、结构、功能及其调控的原理和技术途径。
3、 农业生态学的特点：
理论实用性、学科交叉性、研究统一性、宏观层次性
第二章
第一节
1、 系统：
有互相依赖的若干组分结合在一起，能完成特定功能，并朝特定目标发展的有机整体。
2、 一个系统的组成，必须满足3个条件：
第一，系统必须具备两个以上的构成要素：
第二，各要素之间必须具有某种联系；第三，各要素必须以整体的形式完成特定的功能。
3、 系统的特征：
系统结构的有序性、系统的层次、系统的整体性、系统功能的整合性
4、 生态系统：
在一定的时间和空间范围内，生物与生物之间、生物与非生物环境之间密切联系、相互作用并具有一定结构及完成一定功能的综合体，或者说是由生物群落与非生物环境互相依存所组成的一个生态学功能单位。
5、 生态系统分为生物组分和非生物组分
6、 生物组分分为生产者、消费者、分解者
7、 非生物组分为：
太阳辐射、无机物质、有机物质、土壤
8、 生态系统的结构系指生态系统中组成成分及其在时间、空间上的分布和各组分间的能量、物质、信息流的方式与特点。
9、 生态系统的结构包括物种结构、时空结构和营养结构
10、生态系统具有能量流动、物质循环和信息传递3大功能
11、 生态系统的主要类型
（1）按环境分：
海洋生态系统、森林生态系统、草原生态系统、淡水生态系统
（2）按人类干预程度分：
自然生态系统、人工生态系统、半自然生态系统
第二节
1、 农业生态系统：
在人类的积极参与下，利用农业生物和非生物环境之间以及农业生物种
群之间的相互关系，通过合理的生态结构和高效的生态机能，进行能量转化和物质循环，并按照人类社会需要进行物质生产的综合体。
2、 农业生态系统的组分结构系指农、林、牧、渔、副（加工）各业之间的量比关系，以及各业内部的物种组成及量比关系。
3、 农业生态系统的空间结构分为：
水平结构与垂直结构
4、 农业生态系统基本功能：
（1）能量流
（2）物质流（3）信息流（4）价值流
第三节
农业生态系统与自然生态系统的比较：
1、农业生态系统生物构成不同于自然生态系统
2、农业生态系统的环境条件不同于自然生态系统
3、农业生态系统结构与功能不同于自然生态系统
4、农业生态系统的稳定机制不同于自然生态系统
5、农业生态系统的生态立特点不同于自然生态系统
6、农业生态系统的开放程度高于自然生态系统
7、农业生态系统能量流特征不同于自然生态系统
8、农业生态系统养分循环特点不同于自然生态系统
9、农业生态系统服从的规律不同于自然生态系统
10、农业生态系统运行的―目标‖不同于自然生态系统
√第三章 生物种群
第一节 种群的概念与特征
1、种群：
在一定时间内占据特定空间的同一物种的集合体。
种群是物种存在的基本形式，又是组成生物群落的基本单位
2、种群的基本特征：
指各类生物种群在正常的生长发育条件下所具有的共同的特征，即种群的共性，而个别种群在特定环境下所产生的特殊适应特征，不包括在此范围内。
3、种群的基本特征包括：
1）种群的空间分布特征均匀型 、随机型、成群型（成群随机型和成群均匀型）
2）种群的数量特征
种群大小：
一个种群全体数目的多少
种群的密度：
单位面积内某个生物的个数的总数 粗密度：
单位总空间内的生物个体数（或生物量）
生态密度：
单位栖息空间内某种群的个体数量（或生物量）
4、种群的遗传特征
5、邻接效应：
当种群的密度增加时，在邻接的个体之间所出现的相互影响
第二节 种群的增长模型
1、种群增长模型的典型类型：
几何级数增长、指数型增长、逻辑斯谛（S型）增长
1）种群的几何级数增长：
种群在无限的环境中生长，不受食物、空间等条件的限制，种群的寿命只有1年，且一年中只有一个繁殖季节，同时种群无年龄结构，彼此隔离的一种增长方式。
2）种群的指数增长：
在无限坏境条件下，除了种群的离散增长外，有些生物可以连续进行繁殖，没有特定的繁殖期，在这种情况下，种群的增长表现为指数形式
3）种群的逻辑斯谛增长：
在实际坏境下，由于种群数量受到食物、空间和其他资源的限制，增长是有限的。
坏境对种群增长的限制作用是逐渐增加的，故增长曲线呈S型增长。
逻辑斯谛曲线5个时期 ：
A开始期 也称潜伏期 种群个体数量少，密度增长缓慢
B加速期 随个体数的增加，密度增长逐渐加快
C转折期 个体数达到饱和密度一半（K/2）时，密度增长最快
D减速期 个体数超过K/2以后，密度增长逐渐变慢 E饱和期 种群个体数达到K值而饱和
逻辑斯谛方程的重要意义：
A许多相互作用的种群增长模型的基础
B是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量的主要模型 C模型中两个参数r、K，已成为生物进化对策理论中的重要概念
第三节 种群数量的波动与调节
一、 种群的数量动态
1、种群增长：
自然种群数量变动中 J型和S型增长均可见到，J型增长可以视为是不完全的S型增长
2、季节消长：
自然种群数量变动存在着年内（季节消长）和年间的差异
3、不规则波动：
波动无周期性，数量也极不稳定（例子马世骏研究东亚飞蝗在我国大发生）
4、周期性波动：
例子 旅鼠、北极狐3-4年周期，美洲兔、加拿大猞猁9-10年周期
5、种群的爆发：
具有不规则或周期性波动的生物都可能出现种群的爆发例子 农业生产中最闻名的爆发是害虫和害鼠
6、种群的平衡：
种群较长期地维持在几乎同一个水平上
7、种群的衰落和死亡：
种群长久处于不利条件下（人类过度捕猎或栖息地被破坏），其数量会出现持久性下降，即种群衰落，甚至死亡。
个体小，出生率低，生长慢，成熟晚的生物，最早出现此种情况
8、生态入侵：
由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展，这种过程称生态入侵
二、种群的空间动态：
指组成种群的个体在空间的分布特征及其变化
1、种群对空间的需求：
组成种群的每一个有机体都需要一定的空间
2、种群的空间结构：
种群内个体在空间的分布格局及其位置上的变动情况迁移和扩散是种群中个体在空间上的变动情况的表现
3、迁移和扩散：
指种群中的个体因某种原因从某分布区向外移动的现象 迁移和扩散的原因：
1）种群密度过高使随拥挤效应出现的种群压力和进攻行为加强，这是引起扩散和迁移的主要原因
2）种群等级低及领域性弱的个体常被排挤，它们只好去寻找高等级个体未占据的、条件较差的栖息地
3）幼体长大以后被亲代驱逐出去而引起迁移 4）自然扩散也是许多种群的遗传特性和生态特征 扩散的方式：
迁出 、迁入、迁移
三、种群对空间的利用方式：
分散利用和共同利用
按集群的稳定性可分为：
暂时性集群、季节性集群、稳定而经常性集群 集群的生态学意义：
1.改变小气候 2.共同取食和对空间资源的充分利用 3.共同防御天敌 4.有利于动物的繁殖和幼体的发育
四、种群波动的原因
1.非密度制约：
与数量无关的因素， 如温度、降水、食物来源
2.密度制约：
原因
1）种内竞争食物和领地
2）某些特殊生物种的增长，对心理抑制使种群不能繁殖过多
3）捕食者与猎物者之间的反馈控制作用
4）治病的病原菌和寄生物对种群的影响 四、种群波动的调节
1.密度调节：
包括种间调节和食物调节
2.非密度调节：
气候因子、化学限制因子、污染物
3.种内自动调节：
行为调节、生理调节、遗传调节
五、种群的进化与生态对策
一、生态对策：
生物朝不同方向进化的―对策‖ ，有r对策和k对策
A适宜r对策的生物具有个体小、寿命短、存活率低，但增值率高，具有较大扩散能力，适应与多种栖息环境，种群数量常出现大起大落的突发性波动的生态特征
B适宜k对策的生物具有个体大、寿命长、存活率高，适应于稳定的栖息生境，不具有较大扩散能力，但有较前副的竞争能力，种群密度较稳定，常保持在k水平
生物群落的成层性使单位面积内能容纳更多的生物种类和数量，产生更多的生物物质，同时以复杂的营养结构维持着系统的相对稳定，为人类合理栽培作物群落提供了可贵的依据。
如鱼的分层放养
二、群落的水平结构：
群落内由于环境因素在不同地点上的不均匀性和生物本身的差异性，而在水平方向上分化形成不同的生物小型组合
造成群落不同水平分布型的原因，主要是群落所处的环境，如土壤、温度、湿度、阳光及植物等方面分布的不均匀作用、物种的生殖特点、种间相互关系作用以及种的分工合作程度 控制农业生物群落的水平结构有两种基本方式：
（1）在不同的生境中因地制宜地选择合适的物种，宜农则农，宜林则林，宜牧则牧
（2）在同一生境中配置最佳密度，并通过饲养、栽培手段控制密度的发展各种农作物、果树、树木的种植密度、鱼塘的养殖密度、草场的放牧量等都对群落的水平结构及产量有重要影响
三、群落的时间结构：
由自然环境因素的时间节律所引起群落各物种在时间结构上相应的周期变化
常常把群落的时间结构称为时相或季相
调节农业生物群落时间结构的主要方式是复种、套种、轮作和轮养、套养
四、环境梯度与群落分布
环境梯度一般包括海拔、温度、湿度、土壤、风与光等因素 五、群落的交错区和边缘效应
群落交错区：
是两个或多个群落或生态系统之间的过渡区域
边缘效应：
由于群落交错区生境条件的特殊性、抑制性和不稳定性，使得毗邻群落的生物可能聚集在这一生境重叠的交错区域中，不但增大了交错区中物种的多样性和种群密度，而且增大了某些生物种的活动强度和生产力 在海洋和陆地的交接处即海岸带和三角洲地区，边缘效应应更加明显，人们利用边缘效应，适当增加森林和草原的交接处，以保护和增殖野生动物，充分利用水陆交接处的边缘效应发展滩涂养殖，生产海带、紫菜、裙带菜、石化菜和各种贝类、鱼、虾等，利用城镇与农村交接处农业生产集约化程度较高的特点发展独具特色的城郊型农业。
第三节 生物群落中的生态位
一、 概念
生态位是指生物在完成其正常生活周期是所表现出来的对环境综合适应的特征，是一个生物在物种和生态系统中的功能与地位。
（空间生态位、营养生态位、基础生态位）
2、生态位理论
（一）生态位宽度也称生态位广度或生态位大小，指被一个有机体单位所利用的各种各样不同资源的总和
（二）生态位重叠和竞争 1.竞争排斥原理：
自然界对环境要求很相似的两个物种大都不能长期共存，为食物或生活资源而竞争迟早会导致竞争力弱的物种部分灭亡或取代 2.生态位分异：
对环境资源的不同利用使得不同的物种同时存在于同一区域，这种现象称为生态位分异
3.生态位重叠：
生态位之间的重叠现像
三、 生态位理论的应用
生态位理论表明：
1.在同一生境中，不存在两个生态位完全相同的物种
2.在一个稳定的群落中，没有任何两个物种是直接竞争者，不同或相似物种必然进行某种空间、时间、营养或年等生态位的分异和分离 。
3.群落是一个生态位分化了的系统，物种的生态位之间通常会发生不同程度的重叠现象，只有生态位生差异较大的物种，竞争才较缓和，物种之间趋向于相互补充，而不是直接竞争 生态位理论在农业生产中的应用：
在水域进行立体养殖，利用林果冠层下的空间种植药材，培育食用菌
第四节 群落的演替
一、群落演替的概念及原因
（一）对群落演替的理解，在用3个特征定义描述：
1.演替是群落发展有顺序的过程
2.演替是生物与环境反复作用的结果
3.演替以稳定的生态系统为发展定点
（二）群落演替的主要原因 外因和内因
1.外因演替：
由于外部环境的改变所引起的生物群落的演替（气候性、土壤性、生物性和人为演替）
2.内因演替：
在生物群落里，群落的成员改变着群落内部环境，而改变了的内部环境反过来又改变着群落的成员
二、原生演替、次生演替、顶级群落
（一）原生演替：
指的是从未有过任何生物的裸地上开始的演替 旱生演替：
从裸露的岩石表面开始的原生演替
1.旱生演替系列（地衣群落阶段、苔藓群落阶段、草本群落阶段、木本群落阶段）
2.水生演替系列（自由漂浮植物阶段、沉水植物阶段、浮叶根生植物阶段、直立水生植物阶段、湿生草本植物阶段、木本植物阶段）
（二）次生演替:
在原有生物群落破坏后的地段上进行的演替 次生演替的一般特点：
1.次生演替的速度 次生演替系列中的各个阶段，演替的速度一般都比较快
2.次生演替的趋向 当引起次生演替的外力作用停止后，群落一般都人趋向与恢复到受破坏前原生群落的类型，但在质量、层次结构和群落生境特征不完全一致
3.次生演替所经历的阶段 完全决定于外界因素作用的方式和持续的时间
次生演替的性质及特点一般决定于：
1.外界因素作用的性质、方式，作用的强度和持续时间 2.原生群落受破坏的面积
3.次生植物群落中对原生群落的生物成分和土壤特性的保留程度
4.生物繁殖体的种类、数量、距离和来源 5.所在地的气候、土壤及地形状况
（三）顶级群落
顶级：
群落演替系列最后的稳定阶段 顶级群落：
演替最终形成稳定群落
顶级群落在理论上应具有以下主要特征：
1.它是一个在系统内部和外部，生物与非生物环境之间已达平衡的稳定系统
2.它的结构和组成已相对恒定
3.顶级群落如无外来干扰，可以自我延续地存在下去
4.有机物的年生产量与群落的消耗量和输出量之和达到平衡，没有生产量的净积累，其现存量上下波动不大
三、演替过程中生物群落结构及功能变化
1.群落的能流特征
2.群落发展与物质循环
3.群落的营养结构
4.群落的结构和物质组成
四、控制演替的集中主要因素
1、植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性
2、群落内部环境的变化
3、种内和种间关系的改变
4、外界环境条件的改变
5、人类的活动
五、顶级群落理论在农业生产中的应用
1、对撂荒地植物被演替的控制
2、农田土壤肥力变化与作物演替的利用
3、模仿群落演替的人工模拟群落
4、建立仿自然演替群落结构的人工群落
5、农田杂草防除
第五章 生物与环境的关系
第一节 环境因子的生态作用
一．概念
1、环境：
作用于生物个体或群体的外界条件的总和，包括生物生存的空间，维持其生命活动所必须的物质能量，即环境包括自然环境和社会环境。
2、生态系统中有生态因子和生存因子。
生态因子：
一切影响生物生命活动的因子叫生态因子。
有气候因子，土壤因子和生物因子三大类。
生存因子：
生物生存不可缺少的因子。
自然资源因子：
在生态因子中，可作为原料和能量输入系统并能在系统中转换为生物产品的因子。
二．环境因子的生态作用
生态因子的作用：
包括光，温，水等气候因子的生态作用，土壤自然体、土壤化学和土壤物理的生态作用。
A． 气候因子
（一）光的生态作用：
体现在光质，光量（光照强度），光照时间三方面。
对植物的作用
1．光照强度：
对植物细胞的增大，分化，体积增长，重量增加关系密切；可促进组织和器官的分化，制约器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例；对植物繁殖影响很大等
2．光照时间：
日照长度对植物繁殖特性有影响；与植物分布和起源有关系；对植物休眠，地下储藏器官形成有影响。
对动物的作用
1．光质中可见光对动物的生殖，体色变化，迁徙，羽毛更换，生长发育等都有影响。
2．光照强度对动物的生长发育和形态建成具有重要影响。
3．光照时间对动物繁殖存在不同作用。
（二）温度的生态作用
温度的节律性：
地球上的不同地区与太阳的相对位置不同，而且相对位置不断发生变化，这些变化是有规律性的，称为温度的节律性。
1． 温度及其变化对生物的分布体征有重要作用。
2． 温度影响生物体内生理生化反应。
在一定范围内一般每升高10。
C可使生物反应速率增加2-3倍，这叫范特贺定律。
把维持生物正常生育的最高温度称为最大有效温度：
使各种生物作用反应速率进行的最快的温度称为最适温度。
（3）水的生态作用
1．水是生物生长发育的重要条件。
表现在：
①水是生物体的组成成分；
②水作为溶剂，参与生物代谢；
③水硬性生物产品的品质。
2．水对动植物数量和分布有影响。
3．水可对生物分类、水生生物和陆生生物等。
综合以上所得，气候因子与生物的关系表现在对生物的形态、结构、生理生化反应、生长发育、数量分布、和质量特征等不同方面。
B． 土壤因子
土壤的生态作用主要表现在土壤自身、土壤化学、土壤物理性等对土壤生物区系及其分布的影响。
（一）土壤自然体的作用
1．是许多生物的栖息的场所。
2．生物进化的过渡环境。
3．植物生长的基质和营养库。
4．污染物转化的重要场地。
（二）土壤化学性质的生态作用 PH值的作用：
1．直接影响植物代谢。
2．间接影响植物对养分的吸收。
3．对植物病害加以控制。
4．微生物的活动，有机质合成与分解，营养元素的转移与释放，微量元素的有效性，土壤保持养分的能力，植物生长等，都与PH值有关。
有机质的生态作用：
主要来源于绿色植物，其次是土壤中的微生物和动物，可调节土壤物理性质及生物状况。
矿物元素的生态作用：
植物生命活动的重要物质基础。
（三）土壤的理化性质
1．土壤温度。
对植物的影响有：
影响植物种子的萌发和扎根出苗;制约土壤盐类的溶解度、气体交换和水分蒸发、有机物的分解和转化。
2．土壤水分。
3．土壤空气。
三．生态因子作用的一般特性：
综合性、主导因子性、同等重要性和不可替代性、直接性、阶段性。
四．环境与生物的关系：
从生态因子的作用特征归纳出环境与生物的关系表现为媒质关系和基底关系。
1、环境与生物的媒质关系
媒质：
介质/媒介物，是一种与生物直接接触，包围在生物体四周的物质，水和空气是最基本的媒质。
2、环境与生物的基底关系
基底：
指可供生物居住和活动的物体表面，与媒质有异同。
生物对基底的反应：
向性与趋性、向触性、驱触性。
第二节．生物的生态作用
（1）土壤生物的生态作用，主要作用和影响。
1. 促进了土壤的形成。
2. 改善土壤的物理性能。
3. 提高了土壤质量。
4. 对土壤覆盖层的影响。
（2）森林的生态作用（最大的初级生产者）主要作用：
1. 涵养水源、保持水土。
2. 调节气候、增加雨量。
3. 防风固沙、保护农田。
4. 净化空气、防止污染。
5. 降低噪音、美化大地。
6. 提供燃料、增加肥源。
（三）淡水生物的生态作用（主要作用）
吸收水中各种矿质养分，保持水土的洁净程度，增加水体的溶氧量，对水质理化特性的变化起主导作用，形成水域生态系统的初级生产力。
（四）草原、草山生物的生态作用
主要生物：
天然牧草、人工牧草、草食牲畜，还有多种其他动物、植物和土壤微生物。
作用：
改善土壤、增加植被覆盖度、涵养水分、保持水土、固定流沙。
（五）农田生物的生态作用，对无机环境产生影响
1. 对土壤肥力的影响。
2. 对水土保持的影响。
3. 对农田气候的影响。
4. 对净化环境的作用。
（六）生物因素作用的一般特征
1. 生物因素对某个物种的影响，只涉及种群中某些个体，很少情况下，才出现一个地区种群的全部个体被某种生物取食的现象。
2. 对于生物种群影响的程度常与种群的密度有关。
3. 生物因素之间的关系复杂，在相互作用，相互制约中产生了协同进化。
4. 生物因素直接涉及到两个物种/与邻近密切相关物种之间的关系。
（7）环境与生物关系的基本规律 P107
1. 最小因子定律。
2. 耐受性定律。
第三节 生物的生态适应性
1、生态适应性：
生物在生存竞争中为适应环境而形成的特定性状的一种表现。
2、趋同适应：
亲缘关系相当疏远的生物，由于长期生活在相同的环境之中，通过变异、选择和适应，在器官形态方面出现很相似的现象。
3、趋异适应：
指同种生物的不同个体群，由于分布地区的差异，长期受不同环境条件的综合影响，不同个体群之间在形态，生理等方面产生的相应的生态变异。
4、生态型：
同种生物的不同个体群，长期生存在不要同的生态环境和人工培养条件下，发生趋异适应，并经自然和人工选择而分化，形成的生态，形态和生理特性的基因型类群，称生态型。
生态型是分类学上种一下的分类单位。
生态型有：
气候生态型、土壤生态型、生物生态型。
5、生活型：
不同种生物，由于长期生存在相同的自然生态和人为培育环境条件下，发生趋异适应，并经自然选择和人工选择后行成的，具有类似形态、生理和生态特性的物种类型，称生活型。
生活型着重从形态外貌上进行划分的，是种以上的分类单位。
分类型：
1.浮游生物；2.土壤微生物；3.内生植物；4.一年生植物；5.水生植物；6.地下芽植物；
7地面芽植物；8.地上芽植物；9.高位芽植物；10.树上的附生植物。
6、生境和生态位
A生境：
某一生物种群/生物群，由于生态环境的约束，只能在某一特定区域中生存，则把该区域称该生物种群/生物群落的生境。
（从生物生存的小区域方面来考虑生物与环境相互关系的概念
B生态位：
生物物种在完成其正常生活周期时所表现出的对环境综合适应的特性，即一个物种在生物群落和生态系统中的功能和地位。
类型：
基础生态位，现实生态位，空间生态位。
√第六章 农业生态系统的能量流动
第一节 农业生态系统能量流动的途径
1、能量：
作为一种做功的动力，根据是否做功，可划分为动能和潜能。
动能：
正在做功的能量；潜能：
尚未做功，但具有潜在的做功能力的能量；
2、生物化学能：
储存在有机化合物中的一种潜在能量。
3、热能：
一种广泛见于不同能量做功过程中的能量转化形式。
4、人工辅助能：
指人类通过各种生产活动所投入到农业生态系统中的人力、畜力、燃料、电力、机械、农药、饲料等。
5、人工辅助能对农业生产的作用：
强化和辅助生态系统中生物对太阳能的固定、转化、流动、推动农业生产力的发展。
6、食物链：
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，像一条链索一样，这种链索关系就被分为食物链。
食物链的三种类型：
（1）捕食食物链；
（2）腐食食物链；（3）寄生食物链。
7、营养级：
食物链上能量和物质被暂时储存和停留的位置，也即每一种生物所处的位置
8、食物网：
生态系统内多条食物链相互交织，互相联结的―网络‖，这种网络称为―食物网―。
9、农业生态系统能量转化与流动途径：
将日光能转化为储存在植物有机物质中的化学潜能，根据化学潜能去向不同而形成了种不同的能流路径。
第二节 能量流动与转化的基本定律
（一） 热力学三个基本定律
1、热力学第一定律——能量守恒定律
能量可以在不同的介质中被传递，在不同的形式中被转化，但数量上既不能被创造；也不能被消灭，即能量在转化过程中式守恒的。
2、热力学第二定律——能量衰变定律
自然界的所有自发过程都是能量从集中型转变为分散型的衰变过程，而且是不可逆转的过程。
3、熵与耗散结构
熵定律：
一切自发过程总是向熵值增加的方向进行。
耗散结构：
利用外界环境的物
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