第十二章生态系统与服务管理.docx
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第十二章生态系统与服务管理
一、简答题
1.农业生态学的主要研究内容：
农业生态系统的组分结构
农业生态系统的能量流动及物质循环
农业生态系统的生产力
农业生态系统的人工调控与优化
建设生态农业
农业资源的合理利用与农业生态环境保护。
2.农业生态学的任务是揭示农业生态系统各种内外因子相互关系的规律，探讨最佳农业生态系统或生态农业模式，协调农业的生态效益、经济效益和社会效益，促进农业的可持续发展。
运用农业生态学的理论和方法，分析研究农业领域中的生态问题，协调农业生态系统组分结构及其功能，促进农业生产的持续高效发展，是农业生态学的根本任务。
3
构造整体协调，相互匹配。
既要维护其独立性、稳定性，又要具有适当的可调节性；
系统组成的完整性、复杂性。
是由多因素、多层次、多序列、多量度、多子系统结构复合而成的网络系统；
系统结构组合要充分反映与地区生态优势及市场需求的一致性；
生态经济结构要反映与地域生态优势相适应的各组成要素在时间和空间布局方面的内在联系。
4
在自然物质循环的各个环节都要产出一批农、林、牧、渔产品和副产品；
通过向系统中投人一定量的经济物质（如化肥、农药），促使系统产出增多；
农业经济系统在加工生产、流通和消费过程中必然产生部分废弃物质，这些物质最终将以不同形式、通过不同途径返回农业生态系统，再次成为农业生态系统中循环的自然物质。
5.农业生态系统（agroecosystem）是指在人类的积极参与下，利用农业生物种群和非生物环境之间以及农业生物种群之问的相互关系，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，并按人类的意愿进行物质生产的综合体。
农业生态系统与自然生态系统的本质区别在于：
农业生态系统具有以人类需要的农副产品为中心内容的社会经济和技术力量的投入，并作为系统重要的组成成分之一，影响着系统的存在与发展。
6
特征
农业生态系统
自然生态系统
净生产力
高
中等
营养变化
简单
复杂
品种多样性
少
多
物种多样性
少
多
矿物质循环
开放式
封闭式
熵
高
低
人为调控
明显需要
不需要
时间
短
长
生境不均匀性
简单
复杂
物候
同时发生
季节性发生
成熟程度
未成熟的（为早期演变）
成熟的
71）投能水平与能效率
一般的情况下，随辅助能投人水平的增加，能量的产出水平及农业产量是相应增加的，但辅助能的产投比不一定增加，甚至会出现下降趋势。
2）投能结构与能效率
大量研究结果表明，辅助能的转化效率不仅与能量投入水平密切相关，而且与能量的投入结构关系也很大。
投能结构是指能量投入中辅助能在总输入能量中所占比例；无机能和有机能所占比例；化肥、农机各项投能占无机能投入的比例等。
3）调查得知，在无机能投入量相对较低的阶段，增加无机能投入，农业产出和投能效率都明显增加；但在无机能投入较高阶段，继续大量投人无机能，其能量效率有降低趋势。
81）需要大量养分投入，才能维持系统养分的平衡
2）养分输入主要来源于人工生产的无机肥
3）有机质在养分循环中具有重要作用
有机质是各种养分的载体。
为土壤微生物提供生活物质。
具有吸附离子的能力。
有机质还能保蓄水分，提高土壤的抗旱能力。
91）种植制度中合理安排归还率较高的作物。
2）建立合理的轮作制度，加速养分循环。
3）农、林、牧结合，发展沼气，解决生活能源问题，促使秸秆还田。
4）农产品就地加工，提高物质的归还率。
5）合理施肥，促进养分循环平衡。
6）充分利用非耕地进行养分的区域性富集。
10.生态学的实质就是协调生物与环境或个体与整体间的辩证关系，协调的实质是综合，是平衡，是和谐，是对立的统一。
进行害虫的管理必须从整个生态系统出发，根据生态学、经济学和生态调控论的基本原理，强调充分发挥系统内一切可以利用的能量，综合使用包括害虫防治在内的各种生态调控手段，对生态系统及其作物→害虫→天敌食物链的功能流（能流、物流、价值流）进行合理的调节和控制，变对抗为利用，变控制为调节，化害为利，将害虫防治与其他增产技术融为一体，通过综合、优化、设计和实施，建立实体的生态工程技术，从整体上对害虫进行生态调控，以达到害虫管理的真正目的------农业生产的高效、低耗和持续发展。
开展害虫的生态调控，应遵循以下四项基本原则：
功能高效原则
结构和谐原则
持续调控原则
经济合理原则。
111）调控害虫种群密度。
2）调控害虫----天敌关系。
3）调控作物----害虫关系。
4）调控生态系统的结构与功能。
5）促进高新技术在害虫管理中的应用。
121）能源过度消耗。
2）水资源日益紧缺。
3）生产成本增加。
4）污染加剧。
5）其他负效应。
131）整体效应原理。
2）生态位原理。
3）食物链原理。
4）物质循环与再生原理。
5）生物种群相生互克原理。
6）生物与环境协同进化原理。
14.中国生态农业是按照“整体、协调、循环、再生”的原理建立的，具有两个显著特征：
一是对农业结构的优化，体现出系统性、整体性和综合性，有利于生物种间互利作用的发挥，有利于提高外部投入的效率；二是生产、经济发展与环境保护同步，通过对可再生资源的利用及各种促进土壤肥力提高的生物学措施，提高系统的自我维持能力------农业持续发展的内部机制，从而形成与常规农业所不同的运行机制，实现生态和经济的良性循环。
生态农业的性质决定了它具有这几方面特点和优越性：
全面规划，整体协调发展
高效、节能、低消耗
生产、交换与消费环环相扣
改善生态环境
明显的地域性。
15.中国农业发展背景特殊，面临的问题较多。
人口越来越多，而消费水平越来越高，资源供应日趋紧张，生态环境问题不断加重。
集约持续农业的主要内容包括：
改善农业生产条件，提高物质投入水平
努力提高土地生产率
提高资源利用效率和投入效益
提高农业生产效益，增加农民收人
加强农田基本建设
16.生态城规划的五项原则是：
①生态保护策略，包括自然保护，动、植物区系及资源保护和污染防治；②生态基础设施，即自然景观和腹地对城市的持续支持能力；③居民的生活标准；④文化历史的保护；⑤将自然融入城市。
生态城的衡量标准是：
①生态滞竭系数。
测度城市物质、能量的流畅程度；②生态协调系数，测度城市的组织合理程度；③自我调节能力。
17.城市生态调控的具体内容是调节城市生态关系的时、空、量、序四种表现形式。
时：
眼前利益和长远利益，历史背景和现实发展，机会利用和风险防避；空：
局部建设和区域发展、土地利用的空间格局，资源开发利用的区域影响；量：
物质的输入与输出（效率、效益与效用），结构的多样性和优势度，系统的依赖性和自主性；序：
自然的“美”（天蓝地绿，气洁水畅，鸟语花香，和谐而非失衡），经济的“活”（物尽其用，地尽其力，人尽其才，高效而非高速），社会的“稳”（物茂财丰，人杰地灵，持续安定，开放而非封闭）。
18.研究内容可归纳为城市生态系统的发生、发展、组合与分布，结构（包括社会、经济和自然三个亚系统）和其物流、能流、信息流、人口流、资金流等功能以及这些功能的调控机理、方法和演替过程，城市人口、生态环境、城市灾害及防范，城市景观、城市与区域持续发展和城市生态学原理的社会应用等方面。
其中，对城市生态系统的研究主要集中在以下4个方面：
①以城市人口为研究中心，侧重于城市社会系统，并以社会生活质量为标志，以人口为基本变量，探讨城市人口生物学特征、行为特征和社会特征在城市化过程中的地位和作用；②以城市能流、物流和信息流为主线，侧重于城市生态经济系统及以城市为中心的区域生态经济系统功能的研究。
③以城市生物与非生物环境的演变过程为主线，侧重于城市的自然生态系统研究和城市生物与居民及生态环境相互关系的研究；④将城市视为社会-经济-自然复合生态系统，以复合生态系统的概念、理论为主线，研究该系统中物质、能量的利用，社会和自然的协调，以及系统动态的自身调节等。
19.城市生态学以城市生态系统为研究对象，它利用生态学和城市科学的原理、方法、观点去研究城市的结构、功能、演变动力和空间组合规律，研究城市生态系统的自我调节与人工控制对策。
其研究目的是通过对系统结构、功能、动力的研究，最终对城市生态系统的发展、调控、管理及人类的其它活动提供建设性的决策依据，使城市生态系统沿着有利于人类利益的方向发展。
20.1）以人类为主体的生态系统
2）以人工生态系统为主的生态系统
3）流量大、运转快的开放系统
4）依赖性很强、独立性很弱的生态系统
5）文明的产物与文明的异化
21.城市生态系统的功能是指系统及其内部各子系统或各组分所具有的作用。
城市作为一个开放型人工生态系统，具有两方面的功能，即外部功能和内部功能。
外部功能是联系其它生态系统，根据系统的内部需求，不断地把物质和能量从外系统输入或向外系统输出，以保证系统内部能量和物质的正常运转与平衡；内部功能是维持系统内部物质和能量的循环与畅通，并将各种流的信息不断反馈，以调节外部功能，同时把系统内部剩余的或不需要的物质与能量输出到其它系统中去。
外部功能要依靠内部功能的协调运转来维持。
因此，城市生态系统的功能表现为系统内外的物质、能量、信息、货币及人流的输入、转换和输出。
22.城市居民或城市人群
城市生态系统生命
自然环境
城市环境系统非生命
政治
社会环境法律
经济
文化教育
生命
自然生态系统
非生命
人类的经济活动
经济生态系统第一产业
城市生态系统第二产业
第三产业
文化
政治
社会生态系统科学
法律
政策
23.城市化（urbanization）通常是指农业人口转化为城市人口的过程，其标志表现在：
①空间上城市规模的扩大；②数量上农业人口转变为城镇非农业人口；③质量上城市居民生活方式的现代化。
24.优点：
人口密集，产业集中，能源结构改变，需水量增加，交通便捷，信息传递快速，不透水的地面增加，绿地减少，人们相应的生活习惯改变。
缺点：
住房困难，交通拥挤，水源短缺，环境污染，疾病流行，犯罪增加，就业困难等等。
25.城市化问题的生态学实质是：
①城市中的物流链很短，常常就是从资源到产品和废物。
大量资源在生产过程中不能完全被利用，以“三废”（废液、废渣、废气）形式输出，资源利用效率低，污染环境；②城市中的生产、生活需要大量能源特别是矿物能源。
煤炭和石油等燃料的燃烧消耗了大量氧气，加重了大气污染，能源使用的浪费也使环境问题更加严重；③城市中的各部门、各行业条块分割，各自为政。
④城市生产多着眼于本部门、本企业的局部利益和当前的经济效益，忽视城市生态系统的整体功能和长远效益；⑤城市生态系统中消费者和生产者的比例常常失调，生态锥体倒置，稳定性很差，对外部环境有较大依赖性；⑥城市中密集的人口、鳞次栉比的房屋，把人们集中在一个相对密闭的有限空间内，人和自然隔绝，人际间关系疏远、紧张。
26概括为两大类：
气态污染物和颗粒污染物。
气态污染物：
①硫氧化物；②氮氧化物；③碳氢化物；④碳氧化物；⑤3，4-苯并芘，简称B（a）P或BP，城市空气中BP主要来源于汽车废气。
颗粒污染物是指空气中分散的微小的固态或液态物质，其颗粒直径在0.005～100μm。
①烟气；②烟雾（smog）；③烟尘；④粉尘；⑤飘尘；⑥降尘。
27.①编制城市总体规划，调整城市功能布局
②加强基础设施建设，提高污染防治能力
③开展城市生态环境综合整治，改善城市环境质量
④创建国家环保模范城市，树立可持续发展城市的楷模
⑤限期停用含铅汽油，加强对机动车尾气污染的控制
28.①都市农业是一种“镶嵌”、“插花”型农业。
②都市农业是一种集约化、设施化农业。
都市地区土地资源相对缺乏，级差地租高，通过集约化的相对优势弥补自然资源稀缺的相对劣势是发展都市农业的重要战略。
③都市农业是一种多功能农业，“净、美、绿”的特点，建立了人与自然间和谐的生态环境。
④都市农业是一种形态多姿的农业，是工农业融合过程中形成的发达农业形态。
⑤都市农业是一种开放型农业。
二、论述题
1.农业建设的最终目标是实现生态效益、经济效益和社会效益的统一。
农业系统是由农业生态系统、农业经济系统和以人类为核心的社会系统共同组成的有机整体。
生态效益、经济效益和社会效益三者互为条件、相互依赖、相互促进、相互联动。
生态效益是经济效益的基础，经济效益是生态效益的表现，社会效益又是生态效益和经济效益的目标。
因此，农业生产建设的最终目标是生态效益、经济效益和社会效益同步提高，社会经济的协调发展。
为此必须处理好以下三个关系：
（1）正确处理人地关系
在人类社会经济发展过程中，必须遵循生态经济规律，运用现代科学技术积极作用于自然界，努力开发自然资源，在维护生态平衡、改善生态环境的前提下，去不断提高生态系统的综合生产力，为人类社会的进步和经济的持续发展服务。
但在改造、开发利用自然的过程中，切不可以征服者自居而应该把自然界视为休戚相关、利害与共的“伙伴”，这才能真正保持人与自然的和谐相处，才能确保社会经济的持续、稳定和协调发展。
（2）正确处理生态效益和经济效益的关系
农业生产依赖于一定的生态环境，客观上就要求农业生产过程中必须首先顾及生态效益，在生态环境改善和生态效益不断提高的基础上，提高经济效益。
经济效益的不断提高也为生态环境的进一步改善增强了实力，同时也可促进农业生态效益的进一步提高，使农业系统的生态效益、经济效益进入良性循环，生态经济综合效益不断地提高。
（3）正确处理生态经济效益与社会效益的关系
生态农业作为新兴的现代农业生产体系，适合我国人口基数大、资源相对拥有量少、气候跨度大、地势复杂、市场经济处于初级阶段、生产力水平尚低这样一个基本国情，在可持续发展农业建设中，生态效益是基础，经济效益是桥梁，社会效益是目标。
在我国尤应注意在经济建设的同时注重保护自然资源，自觉应用生态经济规律去指导农业生产，才会使我国的农业生产建设持久蓬勃地发展。
2.1）确定系统的边界
根据研究目的，确定研究对象的系统边界。
2）确定系统主要成分及其关系并绘成能流图
首先分别确定各亚系统能流的输入和输出及其相互关系，然后绘出能流图，所建立的能流模型具有定量化、规范化、符号语言统一的好处。
3）确定系统各组分的实物流量
为了确定能流量，可先确定各能流输入、输出的实际量。
4）将各种能流转换为能量
5）分析计算结果
能量输入与输出结构分析
一般要分析工业能输入和有机能输入占总输入能量的比重；在输入的人工辅助能中化肥、农机动力等所占比重，从而对投能的结构有所了解。
分析输出部分中经济产品和副产品占的比重；各类农产品（如种植、养殖、水产等）占的比重。
评价整个系统或不同子系统自给能力的强弱、系统的开放程度等。
能量输入输出强度及能量转化效率分析
对单位面积或单位体积的能量投入与产出的能流密度进行比较分析，把握系统的能量流动状况。
同时，对系统中能量转化的效率进行评价，如：
系统能量转化效率=总产出能/总投入能；人工辅助能效率=总产出能/人工辅助能投入量；无机能效率=总产出能/无机能投入量。
对所研究系统的能流状况进行综合分析和评价，并可与其他系统进行比较，判断该系统的能流问题并找出调控途径，也可运用系统论和最优化方法作进一步预测分析。
3.1）相同点：
农田生态系统、草地生态系统和林地生态系统是农业生态系统的三个子系统，所以都具有农业生态系统的特点：
受人控制
净生产力高
组成要素简化，自我稳定性能较差
开放性
受自然与社会“双重”规律制约
明显的区域性。
2）不同点：
农田生态系统
在农田生态系统中，初级生产者主要为粮食、蔬菜、经济作物、林木果树等，主要消费者为家畜、家禽及人类本身，某些情况下包括农业有害动物，分解者主要是农田微生物和农田土壤动物。
它的特点有：
a、输入、输出量加大；b、辅助能的作用十分显著；c、食物链趋于缩短；d、系统中有多种人工安排的残余物利用链。
草地生态系统
草地生态系统（grasslandecosystem）是以草地和牧畜为主体构成的一类特殊的生物生产系统，初级生产者----草本植物，通过光合作用蓄积能量，通过消费者----家畜，将牧草的蓄积能转化为人类所需要的畜产品。
它的特点有：
a、光能利用率不及高产的农田生态系统，也不及林地生态系统；b、食物链通常由植物（牧草）→动物（家畜）→人，构成一个“食物”流程；c、生物多样性较丰富；d、牧草和食草动物协同进化。
林地生态系统：
林地生态系统（forestecosystem）包括天然林地、人工林地等以乔木树种作为群落建群种的生态系统。
林地生态系统是陆地生态系统中生物量最大、结构最复杂、功能最完善的生态系统。
它的特点有：
a、生物量最大；b、空间结构复杂；c、生物多样性丰富；d、稳定性高。
4.生态城建设的基本途径是：
①加强城市绿化工作，推进城区和城郊绿地、生态林的建设和保护；②建立城区生物、文化的多样性，使城市的生物、人口、建筑乃至文化保持链状平衡；③技术绿色化，即技术与生态平衡，用先进技术进行开发的同时要使居民的身心健康与生活环境得到最大保护；④节约能源，合理地分配和利用水、气、土地、物等自然资源；⑤利用现代科学技术如生态工程、环境工程、系统工程和生物工程等科学技术手段，协调城市经济与城市生物之间的关系，提高综合利用资源的再生、生产水平，提高城市生态系统的自我调节、修复、维持和发展能力；⑥建立城市生态试验区，包括生态田、生态园、生态户、生态村和生态区，完善和优化城市生态系统，向系统的零排出目标迈进。
5.城市水污染可分为5大类：
无机物污染；有机物污染；生物污染；热污染和放射性物质污染。
（1）无机物污染：
①酸、碱、及一般无机盐类污染；②氰化物；③重金属污染；④颗粒沉淀物。
（2）有机物污染：
①耗氧污染物；②难降解有机污染物。
（3）生物污染：
①病原微生物；②水体富营养化。
（4）热污染。
（5）放射性物质污染。
解决水问题的途径：
解决城市水问题的关键是推行“城市水资源可持续开发利用战略”，即“节流优先，治污为本，多渠道开源”。
提出“节流优先”，是我国水资源匮乏这一基本水情的客观要求，也是反对用水浪费、降低供水投资、减少污水排放、提高用水效率的最佳选择。
强调“治污为本”，是保护供水水源水质、改善水环境的必然要求，也是实现城市水资源与水环境协调发展的根本出路。
重视“多渠道开源”，既是水资源综合利用的需要，也是不同水工程技术经济比较和投资组合优化的需要。
6.“热岛效应”（heatislandeffect）是指城市气温比周围地区高的现象，即温度以城市为中心向郊区递减。
“热岛效应”的形成原因：
①城市工业的高度集中，工厂排放的煤灰、粉尘、CO2、工业锅炉产生的热量、废气、汽车尾气以及居民消耗的能源气体覆盖在城市上空，它们吸收长波辐射，增加温度。
②城市规模扩大，高楼相连，马路纵横，池塘被填平，植被被破坏，城市调节温度的能力越来越差。
水泥建筑、柏油马路的吸热能力强，白天大量吸热，夜晚持续散发热量。
③城市人口密集，现代家庭中大量使用电冰箱、微波炉、空调等家电。
防止和减轻“热岛效应”的方法：
①建筑物表面涂上白色或换上浅颜色的材料，以减少吸收太阳辐射。
②在路边、花园和屋顶种花栽树，可使城市温度下降。
③加强城市规划，统筹安排工厂区、居民区和商业区。
在热岛区加强绿化，通过植物吸收热量来改善城市小气候。
④将城区分散的热源集中控制，提高工业热源和能源的利用率，减少热量散失和释放。
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