农业生态学课件

农业生态学

目录第一章绪论第二章农业生态系统的结构—基本生物结构第三章农业生态系统的结构——综合结构第四章农业生态系统的功能——能量流动第五章农业生态系统的功能——物流第六章农业的资源与效益第七章农业生态系统的调节与控制第八章农业的可持续发展第九章中国的生态农业

第一章绪论

生态学产生和发展农业生态学的产生和发展农业生态系统的概念农业生态学的研究对象和任务第一节生态学产生和发展生态学（Ecology）定义Ecology源希腊词“Oikos”和“logos”，前者表示住所和栖息地，后者表示学科，原意是研究生物栖息环境的科学。研究生物(organism)及环境(environment)间相互关系的科学（E.Haeckel,1866）生物圈景观种群群落生态系统个体系统组织器官分子细胞生态科学生物科学生命科学经典生态学生物圈生态学研究的最高组织层次生态学的研究对象及分支学科分子（molecular）个体（individual）种群（population）群落（community）生态系统（ecosystem）景观（landscape）生物圈（biosphere）经典生态学研究的内容近代生态学研究的内容近代生态学研究的内容全球生态十大热点全球变暖臭氧层破坏生物多样性下降(1.生境破碎化2.外来种入侵)酸雨森林锐减土地荒漠化(沙漠、石漠、盐碱）大气污染水体污染海洋污染固体废物污染中国生态十大热点大气污染水污染垃圾围城噪声水土流失荒漠化（2100平方公里/年丢失=2香港）濒危物种生境缩小水资源短缺（3%淡水=80%两极+20%利用）“北水南调”：北冰洋（79%淡水）→贝加尔湖→蒙古→内蒙→西北→华北耕地资源短缺森林资源供不应求农业生态学的产生农业实质:利用与调节生物与环境关系生态过程农业生态学：生态学在农业领域分支。G.Azzi(ITa,1956):研究环境、气候和土壤对农作物遗传、发育、产量和质量关系生态学基础：个体生态、种群生态、群落生态、生态系统生态学农业生产：a生物多样性、全球变化、可持续发展b生态工程、生态设计、生态经济水能载舟，也能覆舟在沙漠中生活的仙人掌，因为在此环境中缺水使得仙人掌的叶变成刺，同时也能说明仙人掌能适应环境黄土高原，曾经是茫茫的林海和无边的草原，但由于某种原因破坏了植被，引起了严重的水土流失和生态平衡的失调，才出现了现在的黄河中泥沙众多的现象和黄土高原生物与环境一是认为地球上的各种生物有效地调节着大气的温度和化学构成；二是地球上的各种生物体影响生物环境，而环境又反过来影响达尔文的生物进化过程，两者共同进化；三是各种生物与自然界之间主要由负反馈环连接，从而保持地球生态的稳定状态；四是认为大气能保持在稳定状态不仅取决于生物圈，而且在一定意义上为了生物圈；五是认为各种生物调节其物质环境，以便创造各类生物优化的生存条件盖亚假说——地球是活的全球气候变化对农业的影响二氧化碳浓度的直接影响(生长发育加快,抑制呼吸,提高水分利用率和产量;C3＞C4，热带、温带＞寒带，发达＞欠发达）温度增加的影响扩大作物的种植范围，提高全球的土地承载力水平潜在耕地面积扩大，北移种植，加速或抑制（极端温度）

①降水量增加恰当适时，有利于作物的生长发育②降水量增加过于集中，有时还会成灾③对于少数地区，本来水热资源配合较好，降水量的增加对于农业生产没有多大实际意义海平面上升

①水利工程建设投资②化肥农药投资③土地生产力建设投资生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统生态工程案例—“九子登科”措施的具体意义①山顶戴帽子：山头实行封禁管理、营造水土保持林，保护和恢复植被②山腰系带子：半山陡坡退耕还林还草，发挥林草拦蓄作用，减少径流；③坡地修台子：坡耕地以坡改梯田为突破口，建设基本农田，为调整农业产业结构提供条件④地埂锁边子：充分利用地埂种植经济作物，既获得经济效益，又保护地埂⑤荒地荒沟栽苗子：在荒山、荒沟、荒坡地建设薪炭林⑥山脚种果子：山脚发展经济林果园，促进商品经济发展⑦沟底穿靴子：在干、支、毛沟沟底修建谷坊、拦挡坝，建设沟坝地，拦蓄泥沙，防止沟壑被水冲蚀而导致其不断扩张⑧见缝插针钉扣子：利用田间地头、房前屋后栽植林果，发挥零星作用，提高治理程度⑨秋田盖罩子：在缓坡耕地改顺坡种为横坡等高种植、实行地膜覆盖等保土耕作措施。第二节农业生态学的产生和发展农业生态学的产生早期：个体生态-种群生态-群落生态朴素思想-用地养地、基塘系统养分循环、生物防治70年代后：农业生态系统-社会.经济.技术生态农业（Ecologicalagriculture)中国70年代后：81-（生态学基础）-86（中国生态学会于广东省召开全国农业生态学研讨会农业生态学的趋势展望可持续发展:协调人类社会经济发展与生态保护矛盾。农业生产史实质:资源与环境开发强度和效率不断提高-负面效应。农业生态学的重要任务：合理调控农业生态系统,协调生态-经济-技术。第三节农业生态系统的概念农业生态系统(agroecosystem)1．农业生态系统的定义农业生态系统是农业生物与环境之间的能量和物质联系建立起来的功能整体。农业生态系统是驯化的生态系统，既受生态规律的制约，也受经济规律的制约。2．农业生态系统的基本组分生物组分：农业生物如农作物、家畜、家禽、家鱼、家蚕等，以及与这些生物有密切联系的病虫害、杂草等。其中的大型消费者也包括人。

环境组分：受到人类的不同程度的调节和影响。而有些环境如温室、禽舍等完全是人工环境。3．农业生态系统的基本结构组分结构(componentstructure)；

时空结构(Spatio-temporalstructure)；

营养结构(trophicstructure)。4．农业生态系统的基本功能能量流(energyflow)：农业生态系统除输入太阳能外，还输入人工辅助能。物质流(matterflow)：各种化学元素在生态系统中被生物吸收并传递，在生物与环境之间以及生物与生物之间形成连续的物质流。信息流(informationflow)：农业生态系统通过信源的信息产生，信道的信息传输和信宿的信息接受形成信息流。价值流(catipalflow)：价值可以在农业生态系统中被转换成不同的形式，并可以在不同组分间转移。第四节农业生态学的研究对象和任务研究对象（农业生态系统-桑基鱼塘系统）Agroecosystem：在一有限范围内，通过能量流动和物质循环把生物及其环境联系起来的系统。特色是以农业生物为主要组分、受人类调控、以农业生产为主要目标的生态系统。a系统组分（人工驯化和选育生物、人工环境）b系统输入（自然+社会）c系统输出（农产品+其他）d系统功能（更开放、浪费）e系统调控（自然+人工+其他）任务:1.理论与实践相结合2.区别农业生态与自然生态3.农业生产持续高效发展(把握-合理调控)

思考题一、名词解释1.生物圈（Biosphere）2.生态学（Ecology）农业生态学(agoecology)

二、问答题1.为什么说农业生态与自然生态不完全一致?2.农业生态学的主要任务和发展趋势

第二章农业生态系统的结构----基本生物结构

农业生态系统生物与环境种群农业生态系统群落农业生态系统生物多样性§1农业生态系统的生物与环境一．自然环境(太阳辐射;气圈;水圈;土壤圈)二．人工环境(人工影响的环境;人工建造的环境)环境对生物的制约

最小因子定律(植物生长取决于数量最不足元素;补充-稳定及因子相互作用)谢尔福德耐性定律

生活型（lifeform）和生境（habitat）同种趋异栖息地１.高位芽植物２－３.地上芽植物４.地面芽植物５－９.地下芽植物生物对自然环境的适应

生态型（ecotype）水稻的早、中、晚稻属于不同的光照生态型；籼稻、粳稻是不同的温度生态型。水稻和陆稻主要由于土壤水分条件的不同而分化形成的土壤生态型。各种作物对病、虫、草具有不同抗性的品种群。异种趋同生态位（niche）:生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。基础生态位；实际生态位。生物对自然环境的影响

森林的生态效应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，防治污染5．减低噪音，美化大地6．提供燃料，增加肥源。淡水水域生物的生态作用：浮游植物能吸收水中各种矿质养分，保持水体一定的洁净程度，增加水体的溶氧量，对水质理化特性的变化起主导作用，同时形成水域生态系统的初级生产力草地生物的生态效应：牧草特别是豆科牧草，能改良土壤。牧草还能增加植被覆盖度，涵养水分，保持水土，固定流沙农田生物的生态效应1.对土壤肥力的影晌。2.对水土保持的影晌。3.对农田小气候的影响。4.对净化环境的作用

§2种群一．种群结构种群的大小（某个鱼塘中草鱼的总数）和密度（每公顷水稻的株数）一定面积和单位面积种群的年龄结构和性比（各个年龄级的个体数在种群中的分布年龄锥体：自下而上地按龄级由小到大的顺序将各龄级个体数或百分比用图形表示

种群结构种群的出生率（natality）和死亡率（mortality）

种群的内禀增长率与环境容纳量（生殖潜能-环境阻力）种群的空间分布和阿利氏原则（1）随机的（random）；（2）均匀的uniform）；3）成丛的（clumped）（或聚集的）§3群落

群落（bioticcommunity）是指在一定地段或生境中各种生物种群构成的集合。群落的基本特征

:1、具有一定的种类组成2、具有一定的结构3、具有一定的动态特征4、不同物种之间存在相互影响5、具有一定的分布范围6、形成一定的群落环境7、具有特定的群落边界特征群落的类型与分布纬度地带性经度地带性垂直地带性热带雨林季雨林常绿阔叶林落叶阔叶林针叶林草原荒漠湿润森林半干旱草原干旱荒漠热带雨林山地雨林樟栎常绿阔叶林常绿落叶阔叶混交林针阔叶混交林落叶阔叶林暖温带针叶林亚高山针叶林山顶矮林杜鹃灌丛。群落结构水平结构:水平方向上的配置状况(二维结构)-宜农则农，宜林则林，宜牧则牧垂直结构时间结构:季相变化\群落演替群落的交错区(ecotone)与边缘效应

两个或多个群落或生态系统之间的过渡区域。边缘效应是指增加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的现象。如森林与草§4农业生态系统中的生物多样性定义：生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和；主要包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性三个层次。生物多样性的价值：1.提供基本食物，是人类食物的根本和不可替代的来源（现实和潜在）2.人类药物和衣着的主要来源3.提供多种多样的工业原料，如木材、纤维、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等4.多样性是维护自然生态平衡的基础5.生物多样性是遗传育种的基因源泉。

农业生态系统中的生物多样性农业活动对生物多样性的影响

1.土地的农业利用2.农业耕作方式3.农田杂草防治措施（除草剂）4.杀虫剂及其使用5.放牧对草地生物多样性的影响6.作物间套轮作7.农业动植物品种改良

威胁中国农业生物多样性的因素土地过度开发利用：毁林开荒、围湖造田、过度放牧等。土地集约化：化肥、农药等高投入，农业措施单一化。污染：工业污染、城市垃圾、农业污染等。导致生态环境质量和产品质量下降，物种减少等物种单一：普遍推广高产品种，一些品种的优良性状在丧失，野生种类下降

中国农业生物多样性的保护与开发利用1就地保护措施：设立自然保护区、基本农田保护区、商品粮基地等；开展生态农业建设；治理和改善生态环境

2迁地保护措施

（1）建立种质资源库、圃（2）野生植物引种栽培（3）野生动物驯（4）人工繁殖与放养（5）人工生态库建设（6）异地放养

（7）离体人工保存动物精液

生物多样性生物多样性biodiversity是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物)有规律地结合所构成稳定的生态综合体。

多彩的动物世界以上呈现给我们的是多么多彩的世界啊!但是,.让人扼腕叹息的是,这些美丽的生物却正在一点点消逝……

亚南极海狗分布于南太平洋和南印度洋海域的小岛。亚南极海狗的皮毛堪称极品，因此亚南极海狗被偷猎的数量越来越多，以至于濒临灭绝。被伤害的朋友现在你有两个选择：

1，帮助保护生物多样性

2，什么都不做只是去承受

我们希望你选择第一项。我们正是那样做的！

保护生物多样性，国家在行动

害虫综合治理是一种以生态学为依据，强调诸如天敌、气候等自然致死因素的作用，并寻求对这些自然因素影响尽可能小的防治技术，以控制害虫的策略，其实质是一个应用生态学问题。害虫综合治理的理论基础全球环境面临威胁和挑战赤潮乱伐森林森林火灾大气污染保护生物多样性国际公约1996年6月11日，在巴西的里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上，李鹏在《生物多样性公约》上签字。该公约有153个国家签字。主要内容：绪言、42条、2个附件。目标:促进保护和持续利用。原则:各国要按照其环境原则开发生物资源。《生物多样性公约》的保护措施

制定国家的保护生物多样性计划对生物多样性的组成进行调查、监测及编目。迁地保护及就地保护。关于遗传资源的获取：要保护发展中国家的利益。技术转让：发达国家要以优惠条件、非商业条件转让给发展中国家。关于财务机制：发达国家要提供援助；保护生物多样性的基金由全球基金会管理。目前生物多样性的热点生物多样性的调查、编目及信息系统的建立。人类活动对生物多样性的影响。生物多样性的生态系统功能与生态系统的管理。生物多样性的长期动态监测。物种濒危机制及保护对策的研究。栽培植物与家养动物及野生近缘种的遗传多样性研究。生物多样性保护技术与对策。生物多样性的研究内容物种间的协同进化在农田群落的发展过程中，物种间的协同进化是在捕连续的时间、空间条件下长期相互适应的结果。所谓“协同进化”（coevolution）是指两种（或两种以上）具有密切的生态关系但不交换基因的生物的联合进化，通过生物间相互施加压力，使一方的进化部分的依靠另一方的进化而实现的。农田群落的多样性和稳定性问题农田生态系统尽管是人工生态系统，同森林、湖泊、海洋等自然生态系统一样具有生物多样性。近十几年来，农田中生物多样性与害虫发生的关系受到了研究者的关注。生物多样性是指生物及其所在生态复合体的种类丰富度和相互间差异性。前面已经提到它至少包括3个层次的范畴，即基因多样性（或遗传多样性）、物种多样性和生态系统多样性。大家开动脑筋想一想：生物多样性的调控策略或措施有哪些？分组讨论:生物多样性的调控策略或措施－农业措施

(1)采用小型和分散的田块,使不同作物的田块与非耕土地相嵌排列,为天敌创建避所和提供替代食物。害虫也可能遇到适生植物而在这种环境中繁衍扩散;但是,维持低水平的害虫或替代寄主种群对保护该区域的天敌也许是必要的。(2)建造以多年生作物为主的农场。例如：果园被认为是一种半永久性的生态系统,比一年生的作物系统稳定。因为果园较少受到干扰,结构较复杂多样,建立天敌群落的可能性也较大,特别是当采用地面覆盖的措施时更是如此。(3)维持较高的作物密度或保留某些具有较高耐受性的特殊杂草。控制有害昆虫种群的分布范围改变寄主食物的条件改变群落营养结构改变系统的物理环境条件改变系统中生物成分间的信息联系改变害虫种群的遗传组成害虫种群的生态学控制途径第三章农业生态系统的综合结构

概述农业生态系统的水平结构农业生态系统的垂直结构农业生态系统的营养结构§1概述合理农业生态系统结构的标志生物适应环境生物与生物之间相互配合组分之间量比关系协调有利于农业生产的可持续发展有较高的生产力和经济效边缘效应与生态交错带（ecotone）城乡交错带（不稳定）—干湿交错带—农牧交错带—群落交错带§2农业生态系统的水平结构杜能农业区位: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。

自然区位：沙漠中的骆驼和南方的荔枝

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

种间关系在农业生产中的应用1)农作物间作套种共生,互利2)生物防治病虫害及杂草竞争,偏利,捕食,寄生种群指数增长的应用虫害预报、防治适宜期、防治策略种群阻滞增长的应用增强环境阻力、减少病虫爆发R对策k对策在种植业生产中的应用产业结构调整中防治r对策生物推广过快，大起大落，促进k对策生物增长，防治种群过大导致重大损失§3农业生态系统的垂直结构大尺度地形变化地形变化: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、铁杉等川滇高原随海拔变化的农业生态系统的结构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。农田立体模式农作物间作：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

§4农业生态系统的营养结构食物链(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。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。

食物链结构类型食物链加环及类型:（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。（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．食物链应用：（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（广西恭城县和广东梅县等）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-稻田作物对水分的生态适应性喜水耐涝型水稻、稗、高粱、高秆玉米年降水大于800毫米，可种植水稻喜湿润型陆稻、燕麦、黄麻、烟草、多数叶菜类、根菜类、黄瓜、马铃薯甘蔗、茶、毛竹、柑桔（高山、多雾、名茶）中间型一般大田作物，小麦、棉花、玉米、大豆耐旱怕涝型高粱、谷子、甘薯、苜蓿、花生、向日葵、蓖麻耐涝顺序：高粱、玉米、棉花、花生、大豆、谷子、甘薯、芝麻耐旱性顺序：谷子、糜子，高粱，玉米耐旱又耐劳型高粱、田箐，绿豆、黑豆雨养农业作物布局特点干旱地区年降水量小于250毫米干燥度(k)大于4.0荒漠、沙漠景观，只有少数低矮灌木或草被，植被覆盖率小于10%半干旱地区年降水量250-500，干燥度k=1.5-4.0矮草原为典型植被，乔木少见（避风多雨处可见）200-400，k=2.4，以牧业为主350-400，k=1.5-2.0，喜凉耐旱作物，春小麦、谷子、荞麦、青稞等半湿润地区年降水量500-1000，干燥度k=1.0-1.49500-750，高草原750-1000，落叶阔叶林与针叶林，有森林分布主要农业区，湿润地区年降水量1000毫米以上，干燥度k<1.0（长江以南）主要农区水稻、旱作、山林、山草坡灌溉农业作物布局特点有水则水，无水则旱稻、麦、棉多种植雨季作物夏秋作物为主，玉米、小麦同心圆分布水稻、小麦、玉米、蔬菜在第一圈棉花、大豆在第二圈花生、谷子、高粱、芝麻在第三圈节水灌溉水稻半旱种植，地膜覆盖作物（稀植）喜光作物？棉、高粱、谷子、果树，稻、麦、大豆，耐荫作物？叶菜类、茶树短日照作物？大豆、棉花、玉米、高粱、水稻、甘蔗、甘薯，长日照作物？大小麦、燕麦、苜蓿、油菜、罗卜、甜菜中性日照作物？番茄、四季豆、黄瓜、菜豆喜凉耐寒作物？冬麦、冬大麦、冬黑麦喜凉耐霜作物？油菜、豌豆、向日葵、春麦越冬叶菜，温凉型作物？大豆、谷子、甜菜、红麻等温暖型作物？水稻、玉米、棉花、甘薯、芝麻、田箐、黄麻、烟草、花生等喜水耐涝型作物？水稻、稗、高粱、高秆玉米耐旱怕涝型作物？高粱、谷子、甘薯、苜蓿、花生、向日葵、蓖麻作物对土壤肥料的生态适应性土壤质地适应性适应砂性土壤类型块根、块茎、地下果实型花生、甘薯、马铃薯苜蓿、沙打旺、南瓜、西瓜、桃、葡萄等适应粘性土壤类型水稻，小麦、玉米、高粱、大豆适应壤土类型大多数作物土壤适应性的相对性限制因子的消除，灌溉、排水、肥力酸碱度适应性适宜于PH值5.5-6荞麦、马铃薯、燕麦、甘薯、小花生、油菜、烟草适宜于PH值6.2-6.9大麦、玉米、花生、油菜、大豆、棉花、向日葵、甜菜水稻、高粱等适宜于PH值7.5以上苜蓿、棉花、甜菜、高粱、草木樨等对碳酸钙的忍耐性（从大到小）高粱、小麦、大豆、玉米、甘薯、棉花、花生，马铃薯、柑桔、香蕉，烟草、茶、橡胶盐碱度适应性耐盐较强的向日葵、高粱、田箐、苜蓿、芦苇中等耐盐的棉花、甜菜、油菜、葡萄不耐盐的谷子、小麦、甘薯、马铃薯、蚕豆耐碱小麦、大麦、棉花中度耐碱水稻敏感豆类极端敏感柑桔耐肥与耐瘠耐肥玉米、蔬菜喜肥小麦、棉花、杂交稻、甘薯耐瘠豆科、高粱、荞麦、黑麦2.5.5.养地与耗地作物类型养地豆科耗地禾本科富氮（易于腐烂）豆科富碳（富有机质、不易腐烂）禾本科半养地（还田作物、落叶落花）棉花、油菜、花生联合国提出的作物土壤条件坡度高产中低产最佳临界最佳临界大多数农作物0-88-160-38-24果树0-1616-300-1616-50淹排水状况大多数农作物最佳临界对盐水而言不淹水偶然排水对排水而言良好排水微过量排水质地一般作物最佳条件壤土-粉砂粘壤土果树壤土-砂粘土土层厚度最佳临界作物50-100厘米以上25-75厘米果树100厘米以上75-150厘米深根作物小麦108-124，116玉米77-213，117

高粱100-170，棉花140-180，150浅根作物谷子、芝麻、豆类适应沙性土作物？花生、甘薯、马铃薯、苜蓿、沙打旺、南瓜、西瓜等适应粘性土作物？水稻，小麦、玉米、高粱、大豆耐碱性土作物？苜蓿、棉花、甜菜、高粱、草木樨等稍耐酸性土作物？荞麦、马铃薯、燕麦、甘薯、小花生、油菜、烟草耐盐强的作物？向日葵、高粱、田箐、苜蓿、芦苇中等耐盐作物？棉花、甜菜、油菜、葡萄耐碱作物？小麦、大麦、棉花碱敏感作物？豆类，柑桔耐肥作物？玉米、蔬菜耐瘠作物？豆科、高粱、荞麦、黑麦养地作物？豆科耗地作物？禾本科半养地作物？棉花、油菜、花生作物与地貌适应性地貌光照温度降水水分土壤（海拔、坡度、坡向、沟河、高地、洼地）作物1000-1200m荒漠、杨树、榆树（河川）1300-1500m草、灌木（降水300-400mm）1700-2300m云杉林（降水500-700mm）2700-3500m高山草甸>3500m雪线天山北坡海拔与植被分布1300m1400m1500m1700m1800m2000m2400m2800m棉花（河西走廊）高粱水稻玉米谷子冬麦春小麦为主青稞为主草地祁连山北麓（甘肃省民乐县）海拔与作物分布第四章农业生态系统的能量流动

能量流动的基本规律初级生态系统中的能流次级生态系统中的能流农业生态系统中的辅助能农业生态系统的能量关系参考文献思考题预习内容课堂讨论§1能量流动的基本规律生态系统的能量来源1.太阳能：占99%以上2.自然辅助能(naturalauxiliaryenergy)：如地热能、潮汐能、核能等占<1%3.人工辅助能(artificialauxiliaryenergy)：人畜力、燃料、电力、肥料、农药等农业生态景观与农业生态系统的水平结构

能量流动的基本定律热力学第一定律：一个系统的任何状态的变化，都伴随着吸热、放热和做功，而系统的总能量并不增加或减少，它是守恒的。

热力学第二定律：由于总有一部分能量散发为不能再利用的热能，能量从一种形态转变为另一种形态的效率，总不可能是百分之百。自由能是系统中可用于做功的那一部分能量。自由能做功后即衰变为不能利用的无用能，通常是分散的热能。由热力学第二定律可知，世界上一切有序的结构、格局、安排都会自然地趋向于无序。要使系统维持有序状态，只有使系统获得更多的潜能以做功。普里高津的耗散结构理论:一个远离平衡态的开放系统，通过与外界环境所进行的物质、能量的不断交换，就能克服无序状态，维持稳定状态。生态系统为一个具有耗散结构的开放系统，服从热力学第二定律。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(foodchain)

和食物网(foodweb§2初级生产的能量转化

初级生产：是指自养生物利用无机环境中的能量进行同化作用，在生态系统中首次把环境的能量转化成有机体化学能，并贮存起来的过程。净初级生产量=总初级生产量-呼吸量作物生产力估算的重要意义在于：

1.提供作物的理论产量，定量表达在一定的气候、土壤和农业技术水平下作物可能达到的生产能力，预示农业的发展前景；2.为国家或地区制定农业发展规划，确定投资方向及有关农业政策的依据；3.是估算土地人口承载能力的基础；4.是揭示作物生育规律、产量形成与环境条件相互作用的机制，对定量分析资源利用程度、生产、潜力、产量限制因素等的有效的手段。提高农业初级生产力的途径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。

§3次级生产的能量转化

次级生产:是指异养生物的生产,也就是生态系统消费者、分解者利用初级生产量进行的同化、生长发育、繁殖后代的过程。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。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。我国农业生态系统的次级生产1.生产结构上：我国应由以猪为主的单一结构向禽、蛋、猪、水产多元结构转变。加快发展家禽。2.次级生产精料转化效率低主要原因是饲料资源高度分散和蛋白质饲料短缺。我国应大力提高饲料转化率，发展高蛋白质饲料。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。次级生产的改善途径

1.调整种植业结构，建立粮-经-饲三元结构2.培育、改良、推广优良畜禽渔品种3.将分散经营适度集约化养殖4.大力开发饲料，进行科学喂养5.改善次级生产构成：发展草食动物、水产业，发展腐生食物链，利用分解能等§4生态系统中的辅助能生态系统的辅助能人工辅助能对农业增产的意义1.辅助能输入的作用是改善不良的生态环境条件，解除环境中一些限制因子的制约，促进农作物对日光能的吸收、利用和转化。2.总的来说，随着人工辅助能投入的增加，特别是工业辅助能投入量的增加，产量明显提高。3.工业辅助能投入的增加也带来了能源短缺、环境污染和成本提高等问题。今后应优化辅助能投入，提高辅助能的利用效率。未来农业更多的是应该更多地投入科学技术和信息，替代工业辅助能的直接投入。农业生态系统的能流特征和转化效率1.自然生态系统与农业生态系统的比较

自然生态系统：主要是自然辅助能。

农业生态系统：自然辅助能和人工辅助能能量的大量输入输出。2.不同类型农业生态系统的比较不同历史发展时期：

原始农业（primitiveagriculture)：辅助能投入少，生产力低

传统农业（traditionalagriculture)：辅助能投入多，生产力相对高

现代农业(modernagriculture)：辅助能投入更多，生产力大大提高、次级生产的改善途径§5生态系统的能量关系

生态系统的能流路径1.太阳辐射能通过光合作用进入生态系统,成为生态系统能量的主要来源。2.以植物有机物质形式贮存起来的化学潜能,沿着食物链和食物网流动,驱动生态系统完成物质流动、信息传递等功能。3.化学潜能贮存在生态系统的生物组分内，或者随着产品等输出，离开生态系统。4.植物、动物和微生物有机体通过呼吸作用释放热能，并散失。5.辅助能对以太阳辐射能为始点，以食物链为主线的能量流动起辅助作用。1.生态效率：即食物链各环节上的能量转化效率2.生态金字塔是指由于能量每经过一个营养级时被净同化的部分都要大大少于前一个营养级，当营养级由低到高，其个体数目、生物量或所含能量就呈现类似埃及金字塔的塔形分布。3.林德曼的十分之一定律：在自然条件下，每年从任何一个营养级上能收获到的生产量，按能量计只不过是它前一个营养级生产量的十分之一左右。

生态效率和生态金字塔农业生态系统能流关系的调整方向

1.重视初级生产，扩大绿色植物面积，提高光能利用效率，为稳定环境和扩大能流规模奠定基础。2.调整生物组合，优化农业生态系统结构。

3.开发农村新能源，提高生物能的利用效率。

4.开发和推广节能降耗技术。5.优化人工辅助能投入，提高能量利用效率。6.大力发展农业科技和信息产业。

第五章农业生态系统的功能-物流

生物地化循环的概念水循环气体型循环沉积型循环有毒物质的迁移和转化放射性核素循环生物地化循环与人体健康参考文献思考题预习内容课堂讨论题§1生物地化循环的概念生物地化循环生物地化循环的特点生物地化循环的类型生物地化循环(biogeochemicalcycle)矿物元素在生态系统之间的输入和输出，它们在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地(球)化(学)循环，即物质循环(cyclingofmaterial)。生物地化循环的特点①物质循环不同于能量流动，后者在生态系统中的运动是循环的；②生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化学物质所构成的，可分为贮存库和交换库。前者的特点是库容量大，元素在库中滞留的时间长，流动速率小，多属于非生物成分；交换库则容量较小，元素滞留的时间短，流速较大。物质在生态系统单位面积(或单位体积)和单位时间的移动量称流通率。③生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳定的平衡状态。④元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和生物放大现象。生物地化循环的类型水循环气体型循环沉积型循环§2水循环(aquaticcycle)水循环的意义：水是所有营养物质的介质；水对物质是很好的溶剂；水是地质变化的动因之一。水循环的途径人类活动对水循环的影响：空气污染和降水；改变地面，增加径流；过度利用地下水；水的再分布。海水用作农业生产用水对承受着巨大人口压力而拥有18000km漫长海岸线和20779km2沿海滩涂的我国,发展海水灌溉农业的经济、社会、生态意义可想而知。海水农业指在沿海盐碱荒地或内陆盐碱地上,种植能用海水直接浇灌的盐生、有经济价值作物的农业。海水农业开辟了扩大直接利用海水的领域,已作为现代化农业的一个新分支正在兴起,是人类面临自然灾害、生态环境恶化的合理选择与有效对策,也是21世纪农业领域令人注目的发展方向。海水灌溉农业相当于“海水灌溉耐盐作物业”,包括需要人工增水的滨海湿地的海洋林业。从大农业系统的结构看,海水农业是农业分支;而海水灌溉农业又是海水农业的分支。海水灌溉农业不但区别于一般陆地农业,而且区别于其他海水农业。海水灌溉农业它区别于其他海水农业的特点有两点:①海水灌溉农业是用海水或者与淡水混合的水进行灌溉。世界上的植物能与海水相容的很多,由于地球上的海水是淡水的近百倍,海水植物的数量应该超过淡水植物。但大多数海水植物直接生活在海水环境中,如海带等藻类,红树林等木本植物,它们无须人工灌溉。红树林灌溉是指通过渠道和管道把水引进田间以满足作物对水需求的生产活动,包括地面灌溉、地下灌溉和空中灌溉——喷灌、滴灌、人工降雨等。目前需要和能够用海水灌溉的植物只是植物王国的极小部分。②海水灌溉农业的生物资源可以是海中植物,也可以是陆上植物,追求的目标是用海水灌溉陆上植物。因此,简单定义:“海水灌溉农业是以海水资源、沿海滩涂资源和耐盐植物为劳动对象的特殊农业。”海水灌溉农业明显的特点是海陆两大地理单元的资源交叉组合。陆地农业的水、土、苗是陆地体系的:海洋农业中的海藻种植、红树林栽培，水、土、苗是纯海洋的;而海水灌溉农业中的水、土是海洋的,植物却是陆生的。这种资源体系的二元化是海水灌溉农业本质的特征，体现海水灌溉农业节水、产品独特等优点,直接制约着产业分布,限制在沿海岸线的狭长地带,土地高程一般不高于海平面。中国发展海水灌溉农业的重要性人均土地资源和淡水日益缺乏,海水灌溉农业是合理选择巨大生态环境价值,决定海水灌溉农业的地位独特产品使海水灌溉农业具有独特经济价值海水灌溉农业的成功有可能为内陆盐碱地农业利用开辟道路自1985年以来,中国大陆每年净增人口1500～1800万,而耕地面积仅占大陆国土的14%,人均耕地不及世界平均数据的1/2,全国有666个县人均耕地低于联合国食物和农业组织确定的0.53hm2警戒线。耕地的质量不高,分布在平原、盆地的仅占34%。

人均土地资源和淡水日益缺乏,海水灌溉农业

是合理选择

中国人食物主体是粮食,人均占有量只有400kg,全国还有6000万人口没有完全脱贫。农业是用水大户,约占用水总量的70%,但我国还有61%的耕地没有水资源保证。因此,一个拥有大量闲置滩涂和海水的国家选择海水灌溉农业是合乎逻辑的。广阔的滩涂巨大的生态环境价值,决定了海水灌溉农业的地位沿海地区生态环境脆弱,土地盐碱化、风沙化严重。原因是地下水位高,矿化度大,随土地毛细管蒸发,水变成蒸汽,而把盐碱留在地表。如果改地下水地表蒸发为通过植物叶片蒸腾,地下水中的盐分就积聚不到地面上来,耐盐作物植被覆盖了地面,抑制了风沙,腐败的枝叶和根部微生物活动还会提高土壤肥力。有些耐盐植物如大米草、互花米草等,具有良好的消浪、促淤、护滩作用。江苏大米草种植两年,使草丛滩面抬高10cm。射阳县进行互花米草保滩护岸生态工程试验,20km海岸每年可节约护岸工程费用200多万元。独特产品使海水灌溉农业具有独特经济价值耐盐作物多数品种是陆地农业没有,即便与陆地共有品种性状也有较大区别,所以有独特使用价值。山东师大李法曾教授研究,中国耐盐植物经济价值有8大类型:①药用76种,如补血草、枸杞、甘草、水麦冬等;②牧草29种,如滨麦、海边香豌豆、苜蓿等;油脂类19种,如碱蓬、野大豆、月见草等;枸杞为茄科落叶灌木或小乔木，耐旱、耐瘠薄，耐盐碱，成苗可耐盐0.6％。枸杞子具有补肾益精、养肝明目、降低血糖、胆固醇、血压脂肪等功能，同时也是盐碱地绿化好材料。补血草蓝雪科，多年生草本植物，肉质发达，花冠黄漏斗状，花枝常年不落，经久不衰，可做干花，有极高观赏价值，自然分布于盐碱地，适宜人工栽植。耐盐1%左右。碱蓬藜科碱蓬，属一年生草本植物，抗逆性及耐盐能力强，是典型的盐碱地指示植物。③鞣料类16种,如海莲、红树、海桑等;纤维类20种,如芦苇、筛草、罗布麻等;④芳香油类10种,如海州蒿、薄荷等;⑤食物类26种,如大叶藻、珊瑚菜、地瓜苗、沙枣、海菖蒲等;⑥绿化、⑦建材及⑧薪炭类27种,如大米草、芦苇、柽柳、红树、盐桦、海芒果等。罗布麻夹竹桃科多年生灌木，耐盐0．5％以下，叶子是治高血压中药，已加工成降压药和降压茶；其纤维是良好的高级纸原料。该植物还可以作盐地绿化的重要植物。沙枣胡颓子科落叶灌木或小乔木，具有抗风沙、耐干旱、耐盐碱的特点。用途广、经济价值高，有根瘤，能改良土壤、提高土壤肥力，是我国重要的盐碱地造林树种。美国亚利桑那州立大学塔可逊环境研究实验室,从800种耐盐植物中筛选出一种海蓬子,可用海水灌溉和漫灌,其种籽含油量占重量的30%,油中含有73%的亚油酸,优于大豆,具有食用、药用价值,油饼还富含40%的蛋白质,是高营养饲料。海蓬子海水灌溉农业的成功有可能为内陆盐碱地的农业利用开辟道路除沿海滩涂,我国还有约3.7×107hm2的内陆盐碱荒地,包括咸水湖周边的滩涂。若解决海水灌溉关键技术和农艺问题,尤其培育出优良抗盐作物,就有可能给内陆盐碱荒地农业利用提供启发和某些通用技术。或许这种连带的、扩展的经济、社会、生态价值更为可观,有可能为国家扶贫大业做出意外的贡献。中国发展海水灌溉农业的可行性资源丰富技术问题已初步解决资源丰富海水灌溉农业必需的自然资源包括海水、滩涂和耐盐植物,这在我国都不缺乏。我国有大陆岸线18000km,海岛岸线14000km,沿海滩涂2077900hm2,由于入海江河携带大量泥沙,河口滩涂还以每年2.0～3.0×104hm2的速度继续淤长。

根据其对过量盐类适应特点分为：①聚盐性植物,如海蓬子、海岸灯心草②泌盐性植物,如柽柳、大米草;③不透盐或抗盐植物等。盐生植物即是具有适应盐化生境形态和特性的植物区系：

根据其生境特点分为：①沉水类即直接生活于海水中的,如大叶藻属、喜盐草属;②湿生类即生于海岸滩涂的,如红树林、水麦冬等;③旱生类即生于盐碱土地的,如假木贼属、猪毛菜属等。山东师大生物系多年调查,确定我国有盐生植物424种,隶属于66科200属。技术问题已初步解决盐生植物的筛选、改良和利用细胞工程和基因工程培育耐海水和高度耐盐的农作物新品种

耐盐(耐海水)植物的综合开发白刺果实酸甜可食，可治肺病和胃病；也能用以酿酒和制醋；果核可榨油。是沙漠和盐碱地区重要的耐盐固沙植物。星星草禾本科，碱茅属草本植物，耐瘠薄、耐寒、耐盐碱能力强，在1%以下土壤生长，绿期可达290天以上，是盐碱地绿化的优质材料。亦是盐碱地的优质牧草植物芦笋（龙须菜）百合科天门冬属宿根植物,露地种植，抗酸耐碱。含有多种医药保健效果的特殊营养成分.耐盐小麦细胞工程和基因工程培育耐海水和高度耐盐的农作物新品种利用植物离体培养技术,中国、印度和菲律宾的科学家分离获得耐高浓度盐的水稻突变体。中科院植物所通过细胞工程技术,筛选培育出可用1/3甚至1/2海水浇灌的蔬菜10余种。海南大学林栖凤研究小组较早开展海洋植物抗逆基因研究,将红树中的抗盐DNA导入豇豆、番茄和辣椒等蔬菜品种中,获得耐盐性较强,能用海水灌溉的材料。耐盐番茄中果型，适宜保护地栽培的或露地早春栽培；抗寒、抗盐、无限生长型单株，果高桩型；每果序4-8果、坐果率高、单果重70-100g，糖度5.0-6.0%，Vc含量为41.4mg/100g鲜重；耐贮藏、利于通风透光，适于保护地栽培，产量可达5000～8000kg。渗透调节作为一种植物耐盐机制已被公认；代谢改造以提高这些渗透调节物质的生物合成水平是耐盐基因工程的首选策略。渗透调节物质如脯氨酸、甜菜碱、甘油、山梨醇、甘露醇、肌醇及其衍生物。盐生植物山菠菜耐盐的相关基因——甜菜碱醛脱氢酶(BADH)ｃDNA最早被Weretilnyk和Hanson克隆,后来又相继从甜菜、大麦、大肠杆菌、高粱、水稻中克隆出BADH基因。目前BADH基因已经转入烟草、草莓、水稻、小麦、豆瓣菜中,转基因植物的耐盐水平有不同程度的提高。Tarczynski等将大肠杆菌1-磷酸甘露醇脱氢酶基因(ｍtlD)转化烟草,烟草获得了合成和积累甘露醇的能力,转基因烟草表现出强的耐盐性。刘俊君等克隆了大肠杆菌的ｍtlD基因和gutD基因，获得分别表达ｍtlD和gutＤ基因的单价转基因烟草,首次证实gutＤ基因的表达能显著提高转基因烟草的耐盐性。他们将ｍtlD基因和gutＤ基因构建在同一表达载体中,通过农杆菌介导法转化烟草,发现双价转基因烟草比单价转基因烟草的耐盐性强。中科院遗传所已获得转ｍtlD和gutＤ基因的耐盐草莓,转基因草莓可在0.4%～0.8%盐中生长。中科院海洋所邢军武经多年观察、试验,筛选并成功培育出一种可在盐碱环境灌溉海水的碱蓬品种,种子含油30%,不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的91.8%,人体必需脂肪酸占80%,可用于生产蔬菜、食用油和保健品。中科院植物所对芹菜、青菜、叶用甜菜、甘蓝、豆瓣菜、番茄、菠菜等18种蔬菜的300个材料进行大规模种质资源筛选,从芹菜、叶用甜菜等植物中筛选出20多个能耐1%NaCl或1/3海水盐度的蔬菜品系,产量达到淡水水培的80%～90%,其中芹菜的一个品系可在1/2海水中正常生长。叶用甜菜3.2.3耐盐植物的综合开发沿海滩涂种植耐盐(海水)植物主要用于生产蔬菜、油料及饲料等(表3-14),目前尚处于试验示范阶段,应进一步加快产业化开发的进程。

碱蓬:营养成分全,鲜嫩茎叶蛋白质含量占干物质40%,与大豆相似,且茎叶中含有大量人体必需的氨基酸、维生素、胡萝卜素以及Ca、P、Fe、Cu、Zn、Mn、Se等微量元素,许多指标高于螺旋藻。盐地碱蓬鲜嫩茎叶有特异海鲜味,口感好,可作为保健蔬菜。我国沿海居民早有食用碱蓬叶的历史,近年来碱蓬叶出现在高级宴席上,干燥碱蓬叶可制成小包装进入市场。三角叶滨藜:具有低脂肪和高维生素Ｃ的特点,微量元素Fe、Mn、Zn、Cu含量丰富。对该物种引种的生态学、毒理学、营养价值测试和应用的研究表明该植物叶无毒可食,口感好(与菠菜、苋菜类似),烹调中叶绿素不易分解。滨藜北美海蓬子:A．北美海蓬子生物学特性北美海蓬子(SalicorniaBigeloviiTorr.)隶属于藜科(Chenopodiaceae)盐角草属(Salicornia),该属在全世界大约有50多个种。北美海蓬子生长于北美温带及亚热带地区的海滨及内陆盐沼中,为一年生双子叶草本植物。海蓬子北美海蓬子经济开发价值北美海蓬子可做油料作物(种子与饼粕)、饲料作物(地上部生物量)、蔬菜作物(嫩枝嫩茎)、生物能源作物(燃料)和环境改良作物(覆盖地表、养殖废水处理)等。目前,北美海蓬子已形成了商业化生产,其主要产品有油脂与蔬菜。海蓬子嫩枝嫩茎部分是一道鲜美多汁、咸咸脆脆的绿色时令蔬菜,也可作为色拉腌菜。北美海蓬子嫩尖富含维生素Ａ、C和矿质元素如Na、K、Ca、Mg以及多种人体所必需的微量元素如I、Fe、Cu、Zn、Mn等。北美海蓬子青嫩时,其肉质梗和籽荚是绿色美味的蔬菜。在欧洲特别是法国和英国,当地居民习惯在海蓬子营养生长期(大约5～7月)将其嫩茎部分从野外采回,或作色拉,或做腌菜。美国国际海蓬子公司与名厨合作,已经研发出10多种不同风格的海蓬子菜谱以及罐头制品。此外,海蓬子嫩尖组织中的皂角甙对于降低血管壁上胆固醇的活性具有明显作用。在欧洲,海蓬子被用作治疗肥胖症的传统草药。海蓬子本身微咸,烹调时不用加盐,鲜嫩可口,别有风味。北美海蓬子种子中的含油量高达29%,油脂中不饱和脂肪酸含量高达90%,而其中人体所必需的亚油酸含量就达74%,是一种优质食用油脂。据测定不饱和脂肪酸含量在900g/kg,其中亚油酸含量达700g/kg以上,α亚麻酸60g/kg左右；油酸约110g/kg。亚油酸和α亚麻酸都是人类生长发育的必需脂肪酸,具有降低血脂、防治动脉粥样硬化、提高视力、增强智力等功能，因此海蓬子籽油均为营养价值很高的营养保健油。榨油后的饼粕含粗蛋白43.5%,粗纤维7.6%,灰分8.7%,是优良的蛋白饲料。海蓬子饼粕中的主要抗营养因子为皂角甙(30g/kg),皂角甙味苦,也影响海蓬子饼的动物适口性。Glenn等的试验发现,在海蓬子饼中添加1%的胆固醇,可以有效地去除皂角甙抗营养效应。此外,榨油制饼的子粒先用1%的NaOH溶液浸洗,也可收到同样的脱毒效果。合理调节海蓬子饼在动物饲料中的添加剂量,也是控制皂角甙抗营养效应的一种有效方法。2003年印度中央食盐与海洋化学研究所最近从古吉拉特邦沿海一带生长的植物海蓬子中，成功地提炼出营养丰富的食用盐。据称，这是世界上首次从植物中提炼出食用盐。这种独特的植物盐富含钾、钙、镁、铁等微量元素，加工过程中无需添加任何化学物质，因此堪称“天然营养盐”。

海蓬子作为高产油料作物已经被我国列入国家海洋“863”计划。现在国际市场价是每磅8美元，国内每公斤7元，有很好的社会效益和生态效益前景。目前栏冲村已成功引种了10余公顷海蓬子，亩产最高可达2800公斤。2003年6月广西壮族自治区防城港市港口区光坡镇栏冲村利用低产旧盐田引种的海蓬子远销上海等地，尝到甜头的农民喜上眉梢。④蔬菜：海南大学林栖凤教授等,以盐生植物为供体,蔬菜为受体,运用花粉管通道技术,将海岸耐盐植物红树林DNA导入普通茄子、辣椒,获得了耐盐能力明显增强的后代。海水灌溉农业发展的限制因素主观需求不足。沙特政府在第6个发展计划中把“海水用于农业”放在国民经济技术的重要位置。中国虽面临12亿人口压力,但内陆农业还有潜力,近年粮食形势好转,不搞海水灌溉农业仍然过得去,愿望不那么强烈；海水灌溉农业不是“短平快”,试验周期可能很长,结果没把握。资源匹配条件严格中国虽有海水、滩涂、盐生植物,但不是天然协调组合。对某一地区,有海水不一定有滩涂;有滩涂不都用于搞海水灌溉农业；有海水和滩涂,不一定有适宜的作物品种,因为耐盐和抗盐植物品种,耐盐程度、生长气候条件等,有很大差别。用海水漫灌引起土壤严重盐渍化必须选择能灌能排的地方种植,并要求有廉价高效的防渗漏措施。§3气体型循环(gaseouscycle)氧循环碳循环氮循环氧循环(oxygencycle)H2O+CO2→H2CO3→

HCO3-+H+↑CO2HCO3-→CO32

-Ca2+→CaCO3O2水体臭氧层沉积物火山作用4FeO+O2→2FeO3CO2CO↑O2+2COCO2O2O3O2OO2HOHH2OH2OOCO2高能紫外辐射在距离地球表面15-25公里的高空，因受太阳紫外线照射的缘故，形成了包围在地球外围空间的臭氧层，这臭氧层正是人类赖以生存的保护伞。臭氧有极强的氧化性，少量的臭氧会使人感到精神振奋；但过强的氧化性也使其具有杀伤作用CFCl3+紫外线→自由氯原子（Cl）

Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2

其一为保护作用其二为加热作用其三为温室气体的作用紫外线又分为长波、中波、短波紫外线，长波紫外线能够杀菌。但是波长为200～315纳米的中短波紫外线对人体和生物有害碳循环(carboncycle)化泥碳煤大气中CO2CO2碳化作用石油水生植物光合作用腐烂燃料呼吸作用光合作用腐烂扩散岩石圈和化石燃料大气圈库、水圈库和生物库三高农业(高产量、高质量、高效益)生态农业即生态循环农业

生物措施(如：植树、种草、增种绿肥等)，工程措施(如：大江大河治理，在坡耕地上修水平梯田等)，耕作栽培措施(如：合理轮作、深松少耕、横坡打拢、秸秆还田、增施农肥等)氮循环(nitrogencycle)陆地陆地其它动植物蓝藻浅层死有机物溶解死有机物土壤中无机氮库丢失于深层沉积中动植物活体共生或自由生活的固氮微生物死有机体陆地河流带走生物固氮大气库N2大气库HN3,NO,NO2,N2O

，工业固氮（汽车,化肥,电厂）脱氮闪电化学反应海洋火山作用降水大气苜蓿根瘤菌——苜蓿、草木樨三叶草根瘤菌——三叶草豌豆根瘤菌——豌豆、蚕豆菜豆根瘤菌——菜豆紫云英根瘤菌——紫云英大豆根瘤菌——大豆豇豆根瘤菌——豇豆、花生、绿豆、赤豆、柽麻、扁豆、刀豆§4沉积型循环(sedimentarycycle)磷循环硫循环磷循环（phosphoruscycle）沉积型循环沉积物中的磷（约为土壤和海洋中千倍以上）陆地海洋死有机物土壤中的无机磷活有机物死有机物深海的磷活有机物捕鱼鸟粪悬浮在水中随河水带走摄取排泄死亡下,沉分解沉积溶解于水上升风化开采摄取排泄死亡上涌硫循环（sulfurcycle）陆地海洋沉积物（CaSO4,FeS2）溶解的SO42-SO2H2SSCaSO4FeS2死有机物活有机物SO42-降水SO2,SO42-扩散海浪SO42-大气上升，分化SO2FeS2死有机物活有机物SO42-H2SS分解化肥工业SO42-摄取扩散火山活动H2S,SO2,SO42-植物摄取SO2,SO42-降水SO2,SO42-化石燃烧

SO2H2S,SO2,SO42-§5有毒物质的迁移和转化有毒物质的类型有毒物质的迁移和转化有毒物质循环的典型代表----汞循环有毒物质的类型有毒物质(toxicsubstance)又称污染物(pollutant)，按化学性质分两类。无机有毒物质主要指重金属、氟化物、和氰化物；有机有毒物质主要有酚类、有机氯药等。按污染物的作用分一次污染物和二次污染物。前者由污染源直接排入环境的，其物理和化学性状未发生变化的污染物，又称原发性污染物；后者是由前者转化而成，排入环境中的一次性污染物在外界因素作用下发生变化，或与环境中其它物质发生反应形成新的物理化学性状的污染物，又称继发性污染物。有毒物质的迁移和转化迁移(transport)是重要的物理过程,包括分散、混合、稀释和沉降等；转化(transformation)主要是通过氧化、还原、分解和组合等作用，会发生物理的化学的和生物化学的变化。汞循环(mercurycycle)火山活动化石燃烧

降水挥发挥发沉积物农田风化和淋溶作用农药喷洒径流(CH3)2HgHg2＋CH3Hg鱼水生植物水鸟工厂汞的废物捕鱼由河水带走(中性pH)(酸性pH)§6放射性核素循环放射性核素可在多种介质中循环，并能被生物富集。放射性核素通过核试验或核作用物进入大气层，然后，通过降水、尘埃和其他物质以原原子状态回到地球上。人和生物既可直接受到环境放射源危害，也可因食物链带来的放射性污染而间接受害。放射性物质由食物进入人体，随血液循环遍布全身，有的放射物质在体内可存留14年之久。§7生物地化循环与人体健康地方病：自然界由于环境条件的不同，地表元素发生迁移，常造成一些元素在地表分布的不均。这种生物地化循环时常导致某些生态系统中生命元素含量的异常，或不足，或过剩，从而造成植物、动物乃至人类的疾病。这种疾病常呈区域性，故称“地方病”。微量元素循环：地方病大多数与微量元素有关。碘的循环与分布特点：碘由陆地随水进入海洋，由海洋逸出进入大气，再通过降水进入陆地，形成一个大循环。在生物中，通过海洋、陆地两个食物链保持碘的生态平衡。山区少于平原，平原少于沿海，沿海少于海洋。微量元素与人体健康：碘缺乏：缺碘症：甲状腺肿大，智力低下，影响胎儿发育等。硒缺乏：引起克山病、大骨节病，也被认为是引起癌症的主要因素。农业生态系统中的养分循环与平衡农业生态系统中养分循环的一般模式弗里斯的土壤植物动物土壤模式（一）植物库，家畜库，土壤库（二）养分在几个库之间的转移沿一定路线，31条。（三）各种养分元素在各库之间完成一次循环所需时间长短不一，养分在转移循环中各作用过程经历时间长短不一样。（四）各养分平衡状态的把握农业生态系统中养分循环及特征1.封闭性低于自然生态系统。2.自我维持能力缺乏，要靠大量投入物质才能维持系统的养分平衡。如粮—猪—沼—鱼模式

立体种植、立体养殖或立体种养免耕法或其他秸秆还田沼气发酵(种植业\养殖业)有机质与农田养分循环有机质在养分循环中的作用（1）载体（2）为土壤微生物提供生活物质（3）吸附阳离子（4）保蓄水分、抑制有害线虫繁殖、形成腐殖酸农田土壤有机质的积累和分解（1）来源是作物载体（2）有机氮与无机氮合理配比保持农田生态系统养分平衡的途径种植制度中合理安排归还率较高的作物及其类型。建立合理的轮作制度。农、林、牧结合，发展沼气，解决生活能源问题，促使秸杆还田。农产品就地加工，提高物质的归还率采用实地访问和田间调查的方式,对江苏省句容市水稻—大棚草莓轮作农田生态系统施肥状况进行调查,并对氮、磷、钾输入输出的数量特征及其平衡状况进行了分析。结果表明,系统养分投入结构以有机养分为主,其中氮、磷、钾分别占各项总输入量的80.01%、57.65%和55.50%;氮、磷、钾比例为1∶0.28∶0.70,基本合理;氮、磷、钾盈余率分别为34.27%、264.47%和33.12%;磷投入偏高,应适当降低磷的投入。

物质循环中的环境问题化肥对环境的影响（1）化肥对土壤的污染（二）化肥对水体的污染：1施肥与水体富营养化2施肥与大气污染农药对环境的污染及生物浓缩（1）农药对大气的污染（2）农药对水体的污染（3）农药对土壤的污染：土壤的吸附使农药残留与土壤中；农药在土壤中进行气迁移和水迁移，并被作物吸收；在土壤中发生化学、光化学和生物降解，残量渐少（4）生物的浓缩：生物富集增加土壤重金属和有毒元素重金属是化肥对土壤产生污染的主要污染物质，进入土壤后不仅不能被微生物降解，而且可以通过食物链不断在生物体内富集，甚至可以转化为毒性更大的甲基化合物，最终在人体内积累危害人体健康。导致营养失调，造成土壤硝酸盐累积

促进土壤酸化降低土壤微生物活性有机肥配施无机肥＞单施有机肥＞单施无机肥

对策

增施有机肥推广配方施肥技术施用硝化抑制剂改进施肥方法(氮肥深施，主要是指铵态氮肥和尿素肥料)对于施肥造成的土壤重金属污染，可采取施用石灰，增施有机肥，调节土壤氧化还原电位等方法降低植物对重金属元素的吸收和积累，还可以采用翻耕、客土深翻和换土等方法减少土壤重金属和有害元素

思考题何谓生物地化循环？有哪些主要特点？概述生态系统中碳循环的主要过程和特点，并对“温室效应”

的形成机制作一说明。用图解和叙述的方式介绍一种沉积型物质循环。什么是一次污染物、二次污染物？说明放射性核素在生态系统中的迁移特点。什么是“地方病”，列举一种地方病，并说明与生物地化循环的关系。以碳、氮为例，说明生物地球化学循环的基本过程及特点。第六章农业资源与效益农业资源资源利用的生态经济规律第一节农业资源山区农业资源的开发以南方低山丘陵区为例30N02326N0,