农业生态基础(本科)课件

农业生态学基础(网教本科)主要参考教材:《农业生态工程技术》编者：杨怀森雷圣远2004课程的性质和地位“农业生态学”是广义农业体系中的一个基础学科，它的理论基础是生态学。农业生态学是有关农业生态的基本理论、基本方法和基本技能的学科。考核知识点根据本课程的性质，其知识点主要是基本理论基本方法基本技能关于网络教育本科农业生态基础课程考试的说明1.考试题型简要回答(40%)分析与论述(40%)计算(20%)2.考试方向着重基础知识和基本理论强调对知识的灵活及综合运用第一部分农业生态系统的生物学特点及分析生态因子对生物作用的规律性生态因子对生物的作用是多种多样的，但它们都遵循共同的规律1）

生态因子的综合作用。理解为：A生态因子之间相互影响。B各种生态因子综合地对生物发生作用。2）生态因子的不可代替性和可调节性。理解为：A环境中各个生态因子对生物的作用都是同等重要的，不可替代的。任何一种生态因子的不足都会引起生物生长不良甚至死亡。B某一生态因子的不足可以由其他生态因子的增强而得到调节，并获得相似的生态效应。3）生态因子的主导作用和辅助作用。理解为：生态因子的主导作用:生态因子中有一些因子是起重要作用的主导因子。主导因子的变化会使系统的全部生态关系发生变化，还会使生物的生长发育和产量形成发生明显变化。B生态因子的辅助作用：有一些生态因子的重要程度不如主导因子，即辅助因子。辅助因子的变化主要是使生物的生长发育发生量的差异。4）生态因子的直接作用和间接作用。理解为：A直接作用是指一些生态因子直接影响生物的新陈代谢，这些生态因子又被称为直接因子。B间接作用则通过直接因子起作用。5）生态因子作用的阶段性。理解为：A生物的不同发育阶段需要不同的综合生境。B生态因子在生物的不同发育阶段的作用是不同的我国土壤颜色的地带性分布地区主要的土壤类型东北黑土四川盆地紫色土江西、湖南、云南红土西北有沙漠的省份白土华北地区黄土水对植物有什么重要意义？P21植物光合作用的原料依靠水分调节体温运输有机、无机养料维持膨压日照长度对植物的生态作用及植物的生态类型（1）影响萌发和休眠：一般情况下日照促进萌发，而短日照促进休眠（2）影响开花。日照程度的影响：植物从营养生长到生殖生长的这个转折过程，有些植物需要一定的日照长度来诱导。植物的不同反应类型:长日照植物：诱导形成花需要比较长的日照。如菠菜。短日照植物：诱导形成花需要比较短的日照。如烟草、菊花。中日照植物：诱导形成花需要昼夜长短差不多的日照。如甘蔗。中性日照植物：形成花对日照长度不敏感。如月季、黄瓜、西红柿生态型的类型可以分为三种生态型：（1）气候生态型：指植物长期生活在不同的光周期、温度和降水等气候条件下，而形成的生态型。（2）土壤生态型：植物长期生活在不同的土壤条件下形成的生态型。（3）生物生态型：生物长期生活在不同的生物环境下，而形成的生态型。水稻的不同生态型类型：（1）气候生态型：光照（长度）生态型：水稻的早稻、中稻、晚稻温度生态型：水稻的籼稻、粳（jing）稻（2）土壤生态型：不同的土壤水分生态型：水稻和陆稻不同的土壤肥力生态型：水稻的耐肥（抗倒伏）和耐贫瘠品种（3）生物生态型：：抗病和不抗病品种系统必须具备哪三个条件？P5两个以上的组分组分间有联系以整体的方式共同完成一定的功能分析稻田生态系统的食物链构成：生产者：水稻和杂草一级消费者：水稻螟虫和其他草食性昆虫，田鼠等二级消费者：螳螂等肉食性昆虫，蛇等农业生态系统的特点1、人工强烈干预，开放程度高：高投入，高产出2、农业生物具有较高的净生产力、较高的经济价值和较低的抗逆性。3、受自然生态规律和社会经济规律的双重制约4、农业生态系统是综合生产系统5、农业生态系统具有明显的地域性。根据受人为影响的程度，生态系统可以分为哪些基本类型？举例说明各类型的特点。生态系统类型例基本特点自然生态系统原始森林、远洋受人为活动干预小半自然生态系统农业生态系统自然生态系统经人类驯化人工生态系统城市生态系统，高级设施农业以人造组分和人工过程为主能流能量流动的过程遵循热力学定律：第一和第二定律植物一级消费者二级消费者热能耗散粪便、落叶、尸体分解者热能耗散太阳能农业生态系统的能量分析一般采取什么样的步骤？P13确定研究对象和系统的边界确定系统组成的相互关系确定各种食物流量食物流量换算成能流量结果分析次级生产在农业生态系统中的重要功能（1）转化农副产品，提高利用价值。通过畜禽和微生物的转化，可使低价的有机物质转变为高价优质的蛋白质食物、皮、毛等。（2）生产动物蛋白食物，改善人们的食物组成，从而有利于提高人口素质。（3）促进物质循环，增强生态机能。可使营养元素的周转速度和还田量提高，有利于营养元素的循环。（4）提高农产品经济价值，增加农业生产的经济收益。次级生产能利用人们不能直接食用的农副产品，将其转变为具有经济价值和实用价值的动物产品，或者将经济价值较低的种植业产品转化为经济价值较高的动物产品，提高经济价值。提高次级生产力的主要途径有哪些？P18发展草食动物发展水生生物发展混合食物链控制饲料供应量用流入量和流出量的的相对关系来说明土壤的养分平衡状态。P15流入量=流出量系统处于养分平衡状态流入量>流出量系统处于养分积累状态流入量<流出量系统处于养分减少状态农业生态系统养分循环调节的基本原则和实施措施有哪些？答案要点（1）扩大循环输入（2）建立和利用养分再生机制（3）强调养分保蓄、供求同步（4）充实有机库存（5）提高投入效率（6）整体优化草地生物的生态效应1、形成完善的生态系统，完善的系统内循环2、豆科牧草和其他一些牧草能改良土壤3、增加植被覆盖度，涵养水源、保持水土、固定流沙SO2污染对植物有什么危害？P21形成酸雨破坏植物酶活性，妨碍植物的正常代谢使原生质硬化一个生态系统达到生态平衡的标志有哪些？P28具有完善的营养结构物质和能量的输入输出处于协调平衡状态非生物环境各因素间应保持协调第二部分农业生态系统的经济特征及分析农业生态系统的经济分析常用到哪三条原理？P18经济效果原理边际平衡原理价值转移原理边际平衡原理的基本要点：投入资源获得产品的最大产出量不可能超出边际产量为零这个经济临界限。边际投入在边际产量已经为0的情况下如果继续增加投入，产出不会增加，但投入的费用增加，实际收入是降低了。过多的投入甚至会引起系统的其他不良后果。农业外购资源的第一经济界限：农业利用外购资源所增加的总收入应当大于这种资源转移到农产品中的价值和使用费用之和。即：增加收入>资源价值+使用中的劳动力费用例如：使用化肥，所增加的收益应该比化肥的价格和使用化肥的劳动力的价格之和高。农业外购资源的第二经济界限：农业利用外购资源，换出的农业原有资源的价值转移到其他部门生产的产品中去，并获得高于原有收益的资源转移效益。资源X使用在农业中创造的产品剩余价值A资源X使用在其他行业中创造的剩余价值B实现转移，必须B大于A例如：木材用于栽培食用菌，取得的剩余价值A现在改用购买棉籽栽培食用菌，也取得剩余价值A木材用于生产一次性使用的筷子，取得的剩余价值B要将木材改用为生产一次性使用筷子，必须B大于A边际平衡原理的应用：判断投入量：当边际收入大于边际费用总产值还有潜力可以继续增加投入当边际收入等于边际费用总产值达到最大不能继续增加投入边际平衡原理的应用：

分析实现农产品的最低成本资源组合资源的利用被市场所支配：当能用多种资源生产同一农产品时，可以用廉价或高效的资源代替原来使用的资源原来廉价的资源因为越来越多地被使用，价格会升高原来较贵的资源因为越来越少地被使用，价格会降低使用A种资源的边际费用=使用B种资源的边际费用表明资源之间的替换率最适度，此时生产等量农产品的成本最平均，也最低。应用分析例如：某种农机使用的能源可以是汽油和柴油从两种油的成本来看，柴油比汽油便宜因此大多数此种农机都使用柴油用柴油的多了，柴油的需求量大了，价格上涨如果新增一台机器，用柴油和用汽油的成本差不多了结果：一部分农机用柴油，一部分用汽油这是最低成本组合边际平衡原理的应用

分析实现农产品的最大收入资源组合资源配置受市场的支配如果用资源X去生产产品A，利润较高如果用资源X去生产产品B，利润较低人们就会倾向于生产产品A，而产品增加，价格下降人们就会减少去生产产品B，而产品减少，价格上升当生产产品A和产品B的边际收入相等时，生产效益最大，此时就是资源的最大收入组合。应用举例某地生产的玉米可以用于两种生产：养猪和酿酒开始时酿酒的利润高于养猪，所以小酒厂越来越多酿酒的利润越来越低养猪的少了，猪肉价格上涨新增一个经营户，养猪和酿酒的利润相当此时是玉米利用的最大收入组合离城市的远近不同，农业生态系统也不同，呈现同心圆递变同心圆递变的主要线索1、离城市越近，受城市的影响越大，市场越大，农业生产的商品化程度越高2、离城市越近，人口越密集，农业生产的集约化程度越高（单位土地的经济效益越高）3、离城市越近，运费相对较低，适合生产重、湿的产品4、离城市越近，运输的时间越短，适合生产较易腐烂的商品问题：那么越远呢？第三部分农业生态学的应用生态农业设计建设生态农业应该遵循哪些基本原则？（1）因地制宜原则。强调农业生产必须因地制宜，不同自然条件和社会经济条件的抵御或地区需要根据本地的实际情况确定生态农业的发展模式（2）提高农业系统的有序化程度原则。强调农业是一个开放、非平衡的系统，必须扩大对农业系统的物质、能量、信息输入，加强与外部环境的物质交换，提高农业生态系统的有序化程度，增加农业系统的产出（3）树立农业的经营思想原则。强调树立农业经营思想，实行劳动、资金、能源、技术密集相交叉的集约经营，既要使农业有高的经济产出，又要保持和加强系统内各组分或生产要素的互利、互补、协调发展的关系（4）农产品商品化原则。强调农业的商品生产，要求生产的商品率逐年提高，农业生产向商品化、专业化、社会化发展，使我国农业发展进入资源——商品的良性循环。（5）无污染原则。强调农业改善环境，创造无污染农业。注意农业投入的物质种类、数量、结构和对象；有机和无机相结合，强调物质投入的经济效益和生态效益的统一。简要论述生态农业的技术特征。P35实现可再生资源的可持续利用保持最大的绿色覆盖率实行因时因地制宜发展专业化和多种经营相结合自然调节与人工调节相结合现代科学技术与我国传统农业经验相结合循环利用废物，形成生产自净系统，创造舒适的生活环境。□农业生态系统的人工直接调控的原则与主要方法目的：对农业生态系统必须进行人为干预，以保持农业生态系统的稳定与系统运行目的的实现。原则：人为措施应该与自然调控相互补充，达成一致，才能使系统的发展既符合生态规律，又满足人类的需要。主要方法：1、生物环境调控：改善农田生态环境，满足生物生长发育需要。2、农业生物调控：品种水平：利用优良品种和理想物种，以达到既适应环境，又充分利用资源。群体水平：适当的密度和品种间的间、套搭配。3、系统结构控制：调整农业生态系统结构，改善系统中物质和能量的流动与分配，增强系统的机能。4、系统输入和输出调控：输入：调控输入物质如种子、农药、化肥等的质与量。输出：调控输出物质的形式，如粗产品还是精加工产品，这不仅关系效益，也关系流出系统的物质的量的多少。合理利用时间的时序结构技术包括以下类型特点名称把种群的幼龄阶段用较小的面积集中培养，使生育期分成两个阶段种群密集型立体种植技术利用人工设施改变1——2个限制因素，延长植物生长的适宜时间设施型立体种植技术将两个种群根据其生育期特点套嵌在一起，以充分利用时间和资源种群嵌合型立体种植技术绿色食品生态工程的建设，应该实施哪些生产措施。P371、基地建设：选择无污染的、生态条件良好的区域，建立绿色食品原料生产基地2、控制农药残留（对于产品可对于土壤）在病虫害防治方面，优先使用生物和物理防治，控制农药残留3、栽培管理技术尽可能精耕细作，利用轮作和使用有机肥，尽可能少使用化肥4、在资源利用尽可能使用可再生资源，减少资源消耗和环境污染5、加工和包装大力提高农副产品的就地加工和包装。在包装时要避免使用对产品或环境有害的包装材料和添加剂6、严格管理建立严格的监督和监测体系，推行基地和产品的认证及监督。第四部分综合应用举例论述建立农业和林业相结合的生态农场的好处。答题要点：对生产资料，如土地、劳动力、时间和空间更好的利用。多项产出将减少由于一种作物歉收而后带来的经济损失。通过根系深入土壤和落叶层覆盖土壤表面保持了水土。更深的根系列是得更多的土壤养分得到了循环。固氮的树木通过它们的落叶为农作物提供养分。落叶增加了土壤的有机质含量。更多的生物多样性意味着有更多的天敌来消灭害虫，减少了对化学杀虫剂的要求，保护了农业环境，也提高了农产品的质量。树冠的荫护保持了土壤湿度。通过遮荫和落叶覆盖减少了杂草的生长。空气湿度和小环境的改善，促进了植物生长。论述森林在水资源保护中的作用。答题要点：树冠能截留雨水，降低雨水侵蚀地表的强度。树冠的荫蔽作用能降低地表温度，减少水分蒸发。地被植物能和苦枝落叶形成天然的物理屏障，减慢径流速度，防止雨后江河暴涨。深入土壤的水能被根系吸收，避免土壤的含水量过高。降低地下水位，避免土地沼泽化。森林地区的土壤中的各种有机质能通过腐殖化过程形成腐殖质，改善土壤对土壤的渗透性能。土壤腐殖质能提高土壤的保水能力，能在干旱季节释放一定的水量，避免江河断流。树木根系能打破板结土壤中的毛细管作用，从而减轻土壤水分的散失，又能改善土壤对土壤的渗透性能。森林是稳固的水源保障，在有森林覆盖的流域内，季节性水流变化幅度小，减少洪水的发生。□某地种植洋葱出口到俄罗斯，请你分析在其中起作用的人员和组织是否构成一个系统。分析：参与的组分：农民，收购商，出口商，进口商，批发商，零售商，市民等。组分之间的联系：市场信息，协议或合同，资金流等。复杂的功能：完成异地销售，实现比较优势，创造更多的收益。结论：构成一个系统四川是生猪大省，但饲料用玉米却主要来自东北，请分析原因。并分析在四川要求得养殖业的高效益，还可以采取哪些措施。分析：原因：四川的气温，尤其是冬春气温比东北高，生猪消耗在维持体温方面的能量少，出肉率高。可以通过以下途径提高效益：配合饲料，提高饲料的取食和吸收率减少活动量，预防伤病消耗粪便的综合利用等用农业生态系统生态平衡的原理，分析对农田使用有机肥的必要性。使用有机肥能在成分上均衡地补充系统的输出。使用有机肥能在时间上均匀地供给植物生长的需要使用有机肥能够改善土壤的理化性质，从而减少物质的流失，保障植物对水和空气的需要等我认为化学农药是一把“双刃剑”，你赞同吗？说说你赞同或不赞同的理由。“双刃剑”意味着有利有弊化学农药有利的方面：能很快控制病虫害和杂草等农业有害生物的滋生，以较低的成本获得很好的控制效果化学农药有害的方面：使病虫害和杂草产生抗药性，使以后对付农业有害生物更加困难使农业生态系统的食物链被破坏，从而破坏了生态系统的平衡农药残留和通过食物链的富集作用，最终危害到人类□水稻栽秧在密度方面的弹性比较大,从稳态调控的角度来分析原因。稳态调控是指：生态系统在其自然发展过程中，有区域稳定的性能，即受到干扰后维持稳定，偏移后恢复原态的能力。当栽秧密度太高，过分拥挤时，分蘖就会较早停止，分蘖量较少。当栽秧密度太低时，分蘖的时间就会延长，分蘖量较多。通过这样的稳态作用，从而将种群的密度维持在一个比价合适的范围内。□水稻土在含氧量方面有什么特点?水稻是如何适应这样的环境的?水稻土的含氧量很低，因而积累了很多的还原性物质，这些物质能对植物根系造成伤害。水稻能从根系向周围环境分泌氧化性物质，使水稻根系避免这些还原性物质的伤害。你认为生产苹果的最佳生态条件组合是什么？什么样的地区能达到这样的组合？苹果生产要求产品产量高，含糖量高，着色好；需要的生态条件组合是：比较湿润的气候，（有利于植物的生长发育）比较强烈的日照，（有利于产量形成）比较大的昼夜温差，（有利于产量形成和物质转化）比较强的紫外线，（有利于花青素的形成）湿润的高海拔地区容易达到这样的条件用因时因地制宜原则分析退耕还林工程的合理性。参考思路：因地制宜：退耕还林工程推广的地区都是陡坡地，并不适合种植农作物，但适合造林或种草因时制宜：现在粮食问题的紧迫性降低了，但环境生态问题的紧迫性严重了。市场需求结构发生了改变，人们多种商品和服务的要求增加了第五部分计算能量转化效率的计算四川农民传统上用玉米养猪。农民李某买一头小猪37.5公斤，肥猪出栏时150公斤，养殖的7个月中共需要玉米250公斤，青饲料4500公斤。假设猪肉热值是玉米热值的2倍，是青饲料热值的15倍，求传统方法养猪的能量转化效率养猪的能量转化效率=猪体重的增加总量换算成的能量×100%全部饲料换算成的能量=（150-37.5）÷{（250×1/2）+（4500×1/15）}×100%=25%人工辅助能能效的计算某农业生态系统中某年输入的辅助能是：柴油和电力A（10），种子和乳猪B（20），化肥和农药C（10)，人工D(50)，太阳能E(100000)；当年输出的粮食的X(1000)，猪肉Y(500)（括号中表示相对的能量单位）。请列出算式并计算人工辅助能的能效R。R=（X+Y）/（A+B+C+D）=（1000+800）/（10+20+10+50）=20周转率和周转期的计算一个生态系统达到比较稳定的状态时，系统内氮元素的总量是A（100单位），氮同时又在以速度X（1单位/天）流出，以速度X（1单位/天）补充，达到总量平衡。请列出算式，以计算氮元素的周转率R，并计算需要多少时间氮元素会被完全更换一次T。答：周转率R=X/A=1/100=1%即每天的更新率（周转率）为1%T=1/R=A/X=100天即系统内氮全部周转一次需要100天光能利用率的计算光能利用率：在一块农田中，一个生长季节内，地块得到的总辐射量为E（10000能量单位），农作物生物量的增加量为W（10重量单位），这种农作物的热值为H（10单位能量/单位重量），请计算这段时间这块农田的光能利用率R。R=WH/E×100%=10×10/10000×100%=1%即这块农田的光能利用率为1%追加投资增收率的计算：某设施农业系统先期已投入1000万，第一年收入达到400万；后来又将所有收益作为追加投资继续投入设施改造和作为流动资金，第二年的收入达到700万。请计算其追加投资增收率。计算：追加投资增收率=（报告期总收入—对照期总收入）/追加投资额×100%=（700万—400万）/400万=75%即追加投资增收率为75%边际平衡原理中的计算（1）某农户有1公顷小麦。2002年小麦钾肥总用量为100公斤，总产4000公斤。2003年用钾肥150公斤，总产5000公斤。假设小麦单价为1元/公斤，钾肥每公斤3元。请计算这一措施的边际产量、边际收入、资源的边际用量、边际费用解答资源的边际用量（ΔX）=150－100=50（公斤）产品增加量（ΔY）=5000－4000=1000（公斤）边际产量:MPP=ΔX/ΔY=1000/50=20（公斤小麦/公斤钾肥）边际收入：边际收入=边际产量×产品价格如果小麦单价1元/公斤增施钾肥边际收入=20×1=20（元收入/公斤钾肥）即增施1公斤钾肥可以提高20元收入边际平衡原理中的计算（2）资源的边际用量：增产某一数量的产品所增投的某一变动资源的数量。资源的