高中生物 第三章农业生态系统的结构.docx

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高中生物第三章农业生态系统的结构

第三章农业生态系统的结构

第一节农业生态系统的物种结构

∙一．生态系统的结构

　　生态系统的结构就是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和水平格局变化，构成空间三维结构格局。

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。

　　　　食物网是是生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的主要途径。

二．合理农业生态系统结构的标志

1.生物适应环境

2.生物与生物之间相互配合

3.组分之间量比关系协调

4.有利于农业生产的可持续发展

5.有较高的生产力和经济效

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的在景观上有差异的农业生态系统的集合所组成的区域。

　　对于景观多样性来说：

（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：

２．干湿交错带

：

３．农牧交错带：

4．水陆交错带：

５．群落交错带：

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

二、农业生产的三种农业区位

（一）自然区位：

自然条件差异为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。

杜能假设这样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

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。

（三）生态经济区位：

经济高速发展阶段，自然条件对农业的生产结构格局影响能力上升。

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，即离城镇的远近。

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、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：

如四川、云南高原：

川滇高原随海拔变化的农业生态系统的结构

四川省米易县农业综合开发示意图（卢良恕，1993）

从低热层（甘蔗、冬春季蔬菜、热带性果树、药材等）

中暖层：

发展粮、油、生猪、蚕桑、烤烟等）

高寒层：

细毛羊、冷杉、铁杉等

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。

/套作，//间作，-复种，→隔年，×混作

2．稻田养鱼：

鱼类取食浮游生物和水稻害虫，减少病虫害，增加水体氧气；鱼类的粪便和排泄物作为水稻的肥料。

主要分布在四川、湖南、江西、江苏、广东

农作物间作

鸭稻共作

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

二、农田立体模式

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）。

基塘系统随时间的变化。

四、养殖业立体模式

1、分层立体养殖：

节约棚圈材料和综合利用废气物，如新疆米泉县种猪场，上层笼养鸡，中层养猪，下层养鱼。

2.林鱼鸭立体种养：

湖北省新洲县林科所，在低洼积水区。

五、农林立体模式

1、农林业系统（agroforestry）的定义：

同一土地单元或农业生产系统内既包含木本植物又包含农作物或动物的一种土地利用系统。

特点：

复合性、系统性、集约性。

在发展中国家发展迅速。

2、农林业模式举例

（1）桐粮间作：

华北平原已达300多万公顷。

分布在河南、山东等地。

有几种类型：

以农为主、以桐为　　　　　　　　主、桐粮并重等。

（2）枣粮间作：

华北、西北等地，尤其在河北、山东较多。

有枣树为主、枣粮并举、农作物为主等类型。

（3）林胶茶复合经营：

在热带地区（云南、海南等）。

防护型立体结构，具有良好的环境（减少水土流失,　　　　　　　　　　　减少病虫害等）和经济效应。

如海鸥农场茶叶作为绿色食品，效益很好。

胶--茶间作生态农业模式

果--药间作生态农业模式

桉树--菠萝间作生态农业模式

（4）林药间作：

许多药用植物喜阴凉、湿润的环境。

南方丘陵区：

杉木、桐树与黄连、魔芋、天麻、三七、胡椒、肉桂、咖啡、可可等；

　华北平原：

泡桐间作芍药、贝母、板蓝根、天南星、金银花等；

　东北：

松树、杉树间作人参、桔梗等；三北农牧区：

胡杨间作干草等。

立体结构的生态学基础：

（1）对资源利用的种间互补（空间、时间、营养等）

（2）对系统稳定性方面的互补（抗灾，减少病虫害，改善生境，提高土壤肥力等）

第四节农业生态系统的营养结构

∙一、食物链（foodchain）

食物链是指生物成员之间通过取食与被取食的关系所联系起来的链状结构。

食物链是生态系统营养结构的基本单元，是物质循环、能量流动、信息传递的主要渠道。

∙二、食物链的类型：

1.捕食食物链（grazingfoodchain）：

从绿色植物开始，再到草食动物，肉食动物。

如青草-兔子-狐狸-老虎

2.腐食食物链（detritusfoodchain）：

又叫碎屑食物链，主要以死的有机体或生物排泄物为食物，将有机物分解为无机物。

如：

植物残体-蚯蚓-鸡

3.寄生食物链（parasitefoodchain）：

以寄生方式取食活的有机体而构成的食物链。

如：

大豆-菟丝子，蛔虫-马（牛）

实际生态系统中，经常是以食物网的形式存在。

三、食物链结构类型

1．食物链加环的作用

（1）提高农业生态系统的稳定性。

农业生态系统食物链结构简单，引入捕食性昆虫或动物可抑制病虫　　　　　　　　　　　　　　　　害发生。

（2）提高农副产品的利用率

（3）提高能量的利用率和转化率。

如绿肥-回田变为绿肥喂牛或猪。

2．食物链加环类型

（1）生产环：

将非经济产品转化为经济产品

（2）增益环：

加大了生产环的效益，如猪、鸡粪-蚯蚓-饲料-促进猪、鸡的消化

（3）减耗环：

捕食性天敌的引入，减少生产消耗，增加系统生产力

（4）复合环：

具有两种以上的功能。

稻田养鱼、鸭具有减耗、生产的功能

（5）加工环：

通过加工增值，有传统加工，多次加工等。

木材-家具；玉米-淀粉、玉米油。

食物链加环应注意：

加环并非越长越好；讲究综合效益

3．食物链解列：

（1）处理污染土壤：

非食用的用材林、薪碳林或花卉等

（2）污水处理：

生物净化，如凤眼莲、浮萍、水花生、芦苇、宽叶香蒲、水葱、香根草等。

污染指标：

BOD、COD、氮、磷、重金属等。

4．食物连结构举例

（1）以养殖业为主：

鸡粪喂猪，猪粪养蝇蛆，蝇蛆作饲料喂鸡，剩余猪、鸡粪回到农田循环利用。

（2）畜禽-沼气食物链结构：

以沼气为纽带：

如畜-沼-果模式　　　　　北方四位一体庭院能源生态模式：

厕所-----猪舍--------沼气------温室

（3）秸秆多级利用：

秸秆------培养食用菌------菌渣作畜禽饲料-----养鸡-------鸡粪下沼气-------沼气渣培养食用菌------废料施于农田

（4）以污水自净为中心：

辽宁大洼县西安生态养殖场，三段净化四次利用。

猪舍-水葫芦（吸N）-细绿萍（吸P、K）-鱼塘-稻田

第五节农业生态系统的时间结构

∙一、农业生态系统的时间结构

　　农业生态系统的时间结构是指在生态系统内合理安排各种生物种群，使它们的生长发育及生物量积累时间错落有序，充分利用当地自然资源的一种时序结构。

∙二、在农业生产中，调节农业生物群落时间结构的方式为间作、轮作、套作、轮养、套养等。

（一）作物套作（relaycropping）

1．小麦套玉米：

华北地区，小麦收获前15-20天套下去

2．麦-棉-绿肥间套作：

南北方粮棉种植区均普遍。

3．作物与蔬菜套种：

小麦---菠菜-----番茄------大白菜四种四收结构

4.果农间套作：

幼龄果园间套作一年生作物，以短养长

（二）轮作（rotation）、轮养

1．作物的轮作：

如湖南的豆稻轮作；太湖流域的粮食作物------绿肥作物轮作；东北玉米轮作大豆

2．稻鱼轮作：

种一季稻，养一季鱼。

如广东的肇庆

3．动物的轮养、套养。

如鱼的轮养，同时放足不同大小规格鱼种-------分期分批捕捞；同一规格鱼种多次放养，多次收获；动物的轮牧：

牛------马或羊

（三）农业生产模式的演替

新开垦土地：

耐瘦瘠作物（牧草、绿肥、木薯等----中产作物-----玉米、小麦------蔬菜

美国的中央谷地：

放牧草场-----大田谷场------经济作物------蔬菜-------水果------花卉园艺

食品生产：

传统食品-------无公害食品-----绿色食品--------有机食品生产等