第四章　农业生态系统的功能 淮安生物工程高等职业学校 　　     第四章  农业生态系统的功能        第一节  农业生态系统的能量流动  一、能量流动的基本规律    (一)能量     1、能量：在物理学上指的是物质具有作功的能力。    一般把能分为两种存在形式：潜能和动能。    潜能是静态能量，它是存在于物体内部的化学能量，具有作功的潜在能力。     动能则与物体本身的质量、运动速度和相对位置有关，动能是物理学上所主要讨论的能量形式。    2、形态：日光能、化学能、动能、热能    3、单位：度量卡或千卡、 焦耳 (二) 能量来源     1.太阳能：占 99% 以上     2.辅助能：生态系统中除太阳能以外的一切其它能量输入称为辅助能。      (1)自然辅助能：如 地热能、潮汐能、核能等占 <1%       (2)人工辅助能：人畜力、燃料、电力、肥料、农药等      生物辅助能：来自生物有机体或生物有机物的能量。      工业辅助能包括直接辅助能和间接辅助能 潮汐畜力风能煤矿 畜力  (三) 能量流动的基定律       1、热力学第一定律---能量守恒：进入农业生态系统的太阳能和辅助能，不会自行消灭，而是以严格的当量比例，由一种形式转换成另一种形式。      即Δ E=ΔQ+ΔW。ΔE表示系统内能的变化，ΔQ表示系统吸热或放热，ΔW表示自身做功或系统对外做功。。      2、热力学第二定律---能量递减：进入农业生态系统的能量在不同营养级之间转换时，上一营养级的能量只能部分地被下一营养级生物有效利用。  (四)能量流动的特征      1 .能流是单向流动      2 .能流是能量不断递减的过程      3. 能量流动的途径和渠道是食物链和食物网 四、农业生态系统的生物生产（重点）  （一）生产力的概念 　　１、物质生产力的概念      　　　单位时间内、单位面积上生产的有机物质的多少称为生态系统的生产力。 　　　是任何生态系统基本的数量特征，其大小标志着能量转化效率和物质循环效率的高低，是生态系统功能的具体体现。  　　　衡量生产力高低的两个指标： 　　　一是总物质生产量　　指包括呼吸和消耗在内的同化总量； 　　　二是净物质生产量　　指除去呼吸消耗后，以生物有机体组织或贮藏物质的形式体现出的生产量，如植物干物质生产量、产量，动物产品数量等。 2、初级生产和次级生产　　(1)初级生产：是指自养生物把太阳辐射能转化为化学能，把无机物质转化为有机物质的生产。　　又称第一性（次）生产。　　初级生产者：包括绿色植物和化能合成细菌等。 　　(2)次级生产：指动物、微生物直接或间接利用初级生产的产品进行的物质生产。　　是生态系统的第二性生产。　　次级生产者:大农业中的畜牧水产业和虫、菌业生产都属次级生产。 （二）初级生产力与光能利用率低的原因（掌握）　　1、漏光损失影响光能利用率　　2、光饱和限制造成光能浪费　　3、呼吸消耗造成光合产物的耗损　　4、光能利用率受环境条件及生理状况的限制（三）提高农业初级生产力的途径（重点掌握） 　　1、因地制宜，增加绿色植被覆盖，充分利用太阳辐射能，增加系统的生物量通量或能通量，增强系统的稳定性。 2、适当增加投入，保护和改善生态环境，消除或减缓限制因子的制约。 3、改善植物品质特点，选育高光效的抗逆性强的优良品种。 4、加强生态系统内部物质循环，减少养份水分制约。 5、改进耕作制度,提高复种指数,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，尽早形成并尽量维持最佳的群体结构。  （四）次级生产在农业生态系统中的地位和作用 　　1.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，增强生态系统功能。 　　4.提高经济价值。 （五）初级生产与次级生产的关系 　　1.次级生产依赖初级生产。　　2.合理的次级生产促进初级生产。　　3.过度放牧破坏初级生产，使草原退化。  （六）提高次级生产力的途径（重点掌握） 　1.改善次级生产者的构成，使初级产品得到多次转化 　　⑴发展食草动物　　⑵充分利用水面等非耕地，开发非耕地生产能力 　　⑶充分利用腐生食物链进行物质生产　　⑷有效利用分解能 　2.协调饲养量和饲料量的关系，提高转化效率 　3.选择和生产优质饲料 　4.科学的饲养技术 　5.控制家畜的非生产性消耗 　　　第二节 农业生态系统的物质循环 　　物质循环：指生态系统的一切物质在生物与环境不同组分之间的频繁转移和循环流动。包括有机物、无机物、化学元素和水（作为介质） 　　生物地球化学循环：各种化学元素和营养物质，在不同层次、不同大小的生态系统内，乃至整个生物圈里，沿着特定的途径从环境到生物体，再从生物体到环境，不断地进行流动和循环，就构成了生物地球化学循环，简称生物地化循环 。　　而那些生命必需元素和无机化合的移动，则称之为养分循环。　　养分循环一词被更多地称做矿质养分循环或矿质循环，而不用于碳、氧、水等这样一些生命必需的、非矿质的元素成分或化合物的循环。 一、生态系统物流的一般特点 　（一）生命活动中的营养元素 　1. 基本元素：  1% ： C 、 O 、 H 、 N 、 K 　2. 大量元素：0.1-1%Ca 、Mg 、P 、S 、Cl 、Fe 、Cu 　3. 微量元素： <0.1% : Al 、 B 、 Br 、 F 、 I 、 Mn 、 Mo 、 Si 、 Zn 等 　（二） 物质循环的库与流 　1. 库：物质在运动过程中被暂时固定、贮存的场所。　　（ 1 ）贮存库 (storing sink) ：容积较大，交换慢，一般为 环境库。如土壤库、大气库、水体库等 　　（ 2 ）交换库 (exchange sink) ：容积小，交换快，一般为 生物库。如植物库、动物库等。　2. 流：物质在库与库之间的转移运动状态。　能流、物流、信息流使生态系统中各组分联系起来。  　（三） 物质循环的特征 （一般了解）　　物质循环在生态系统中是时刻进行的，并与能 量流动紧密结合在一起，它们把各个组分有机 地结合在一起，共同构成及其复杂的能量流动与物质循环网络系统，从而维持了生态系统的存在。 　　物质循环是双向流动，而能量流动则是单向 的，是不可逆的。 （四）物质循环的类型 　　１. 基本形式：　　生物地球化学循环化学元素在生物圈内从环境 - 生物 - 生物 - 环境的流动和 循环。包括：　（１）地质大循环：在五大自然圈（大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、生物圈）进行循环。　　特点：时间长，范 围广，闭合式。 　（２）生物小循环：在生态系统水平上。　　特点：时间短、范围 小、开放式。(如下图) 　　２. 物质循环的类型：根据贮存库可分为： 　（１）水循环：　　贮存库：水圈，属液相型循环 　（２）气相型循环：　　贮存库：大气圈或水圈，以气体的方式参与循环，循环迅速、完全。　　代表物质： C 、 O 、 N 、 F 　（ 3 ）沉积型循环：　　贮存库：岩石圈和土壤圈，循环缓慢、周期长，不完全 　　代表物质： S 、 P 、 Ca 、 Na 、 Mg 、 Fe 、 Cu 、 
第四章农业生态系统的功能2.ppt