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第三章农业生态系统的综合结构第一节农业生态系统结构类型第二节农业生态系统的农林牧副渔关系第二节农业生态系统结构类型1、农业生态系统的层次结构2、农业生态系统的水平结构3、农业生态系统的垂直结构4、农业生态系统的时间结构5、农业生态系统的营养结构概念物种结构（组分结构）：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。空间结构：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（立体结构）：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。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。营养结构（食物链结构）：构成生态系统的功能单位是生产者、消费者、分解者和环境，它们以营养为纽带把生物和非生物以及生物与生物之间联系起来，进行物质循环和能量转化，这就是生态系统的营养结构。1、农业生态系统的层次结构根据农业生态系统的层状结构，分为五级。国家级的农业生态系统:地区级的农业生态系统亚区级农业生态系统单位的农业生态系统农田生态系统1、农业生态系统的层次结构国家级的农业生态系统:这一级农业生态系统的研究是根据人口与土地的比例，工农业比例来决定国家经营农业的基本方针和经营原则。比如说根据国家的工农业比例来确定一个国家是以发展农业为主还是以发展工业为主。是以一个国家行政区范围为对象的农业生态系统。1、农业生态系统的层次结构地区级的农业生态系统:根据国家自然资源分布情况，按各地的社会资源特点，把一个国家划分为若干个农业发展区。国家农业区划委员会根据四条基本原则下，把全国划分一级农业区：发展农业的自然条件和社会经济条件的相对一致性，农业生产基本特征与进一步发展方向的相对一致性，农业生产关键问题与建设途径的相对一致性基本保持县级行政区界的完整1、农业生态系统的层次结构亚区级的农业生态系统:国家农业区划委员会在区划全国一级农业区的基础上，又区划二级区，这一级农业生态系统应研究本区的自然资源特点和农、林、牧、渔、副各业应有的结构和布局，从而更好地调整现有的农业生态系统结构，使之趋于合理化。如黄淮海农业区又可划分为：燕山太行山山地平原农业区、冀鲁豫低洼平原农业区、黄淮平原农业区、山东丘陵农林区、晋东豫西丘陵山地农林牧区。1、农业生态系统的层次结构单位的农业生态系统：指县乡、农场一级的农业生态系统。这一级农业生态系统应根据亚区的安排，布局农业生产结构，包括主业及兼业及其相互关系。农田生态系统：是在单位内研究有代表性的农田生态特点，产量构成及其与环境的关系，从而合理调节农田生态系统结构，以获得最高的农田系统生产力。高一级的农业生态系统是次一级的农业生态系统的大局，次一级农业生态系统是高一级农业生态系统的局部。局部性措施应服从全局性部署，方能协调、平衡整个农业生态系统。2、农业生态系统的水平结构a、由气候因素、地理位置等自然环境对农业生态系统水平结构影响我国的种植业与环境温度的关系密切，从北到南，不同气候类型条件下适宜种植的农作物和耕作制度存在较大的差异不同气候带种植制度变化气候类型≥10℃天数≥10℃积温可种植主要作物熟制（d）（℃）中温带106-1801700-3500春小麦、大豆、玉米、甜菜等一年一熟暖温带181-2253500-4500冬小麦、棉花、玉米、水稻、二年三熟或寒温带1051700早熟春小麦、马铃薯一年一熟北亚热带226-2404500-5300水稻、小麦、甘薯、玉米等一年二熟中亚热带241-2855300-6500双季稻、甘蔗、茶叶、柑橘等一年二熟或三熟南亚热带286-3656500-8200水稻、甘薯、玉米可冬种、一年三熟热带3658200-9200宜橡胶、咖啡、椰子等热带作物一年三熟或四熟b、社会经济条件对农业生态系统水平结构的影响农业生态系统的水平结构除了受到自然环境条件的影响之外，不同农业区位和社会经济条件也有重要影响。如该地区的人口、交通、生产技术、资金、信息等都强烈地影响。杜能的农业经济区委理论背景：在商品经济发展初期，农业生产的产品必须能够到达市场才能获取效益，然而不够发达的运输、加工、储藏、保鲜等成为商品制约条件杜能的独立国假设（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。杜能圈层（1）鲜活农作圈：紧靠城市，生产蔬菜、牛奶、鲜花等（2）林业圈：生产林木，用于薪柴、建筑、家具，用量大（3）轮作农作圈：黑麦－黑麦－马铃薯－大麦－苜蓿－豌豆（4）谷物农作圈：谷物、畜产品，经营比较粗放（5）三圃式农作圈：谷物－牧草－休闲(出现休闲地)（6）畜牧圈：以牲畜及乳制品供应市场（牧草比重加重）（7）自然区域：以休闲、狩猎为主的灌木林带杜能的农业区位理论生产集约度理论——越靠近中心城镇，生产集约程度越高。如果用单位土地的劳动力来衡量生产的集约程度，越靠近中心城镇，单位土地投入劳动力越多。生产结构理论——易腐烂变质、不耐储藏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。生态经济区位理论——在经济高度发达阶段，交通、运输、保鲜、存储、加工能力加强，销售网络健全，商品信息流通，相对自然环境引起的产量差异来说，运费的相对重要性下降，这样，逐渐在最有利的自然条件下，按市场需求形成规模的专业化生产区域。3、农业生态系统垂直结构•垂直结构又称立体结构，是指农业生物之间在空间垂直方向上的配置组合•即在一定单位面积土地（或水域、区域）上，根据自然资源的特点和不同农业生物的特征、特性，在垂直方向上建立由多物种共存、多层次配置、多级量能循环利用的立体种植、养殖等的生态系统，•从而高度地利用自然资源，增进土壤肥力，减少环境污染，获得更多的物质产量，达到经济、生态和社会效益的统一。（一）自然地理位置与农业生态系统的垂直结构（二）农田生态系统的垂直结构（一）自然地理位置与农业生态系统的垂直结构不同的地理位置条件，由于受气候、地形、土壤、水分、植被等生态因子的综合影响，使得农业生态系统的垂直结构也呈现出一系列的变化。（1）.大尺度的地形变化如四川、云南高原独特的地貌、气候条件，随着海拔的变化，农业生态系统的结构也发生不同的变化，从而出现不同的农业发展类型。(见图3.5）。图3.5川滇高原随海拔变化的农业生态系统的结构图3.7广东省潮州市有些丘陵地区农业生产分布（骆世明等，1987）（2）小尺度的地形变化在丘陵或一些低海拔山地，由于地貌复杂多变，从山顶到半山、山脚等，由于生态条件的不同，农业生态系统的水平结构也表现出不同的变化。华南农业生态合理化模式---丘陵坡地的生态环境问题单一幼令树种草被覆盖不全果园没有水保措施养鸡破坏植被暴雨多开采石头地貌破坏作物种植过高华南农业生态合理化模式---丘陵坡地园林的绿化模式山顶混交水保林村后“风水林”低山果园畜果结合种草低山梯带式种植猪-沼-果模式，工程措施与生物措施结合，治坡与治沟相结合农业生态系统的立体结构大体有农田立体模式、水体立体模式、坡地立体模式、养殖业立体模式等。农业生态系统的这种优化的人工生物群落，形成中国独具特色的立体农业模式。a、农田立体模式·Ⅰ－1型：即单一作物群体，其地上部分与地下部分在同一层次内。其前期资源利用不充分，中后期争光、热、水、气、养分严重，从生态学的观点看，并不是理想的结构。（二）农田生态系统的垂直结构2233Ⅰ-2型：如小麦与蚕豆间作，Ⅱ-1型：如玉米与豆类、棉花与芝麻，Ⅱ-2型：如河北枣粮间作，·还有特殊类型，如稻鱼结构、稻苹结构、果菇结构、蔗菇结构以及湖北省近年出现的稻田养鱼和塘边种葡萄结构。例如稻田养鱼：①鱼类取食杂草、浮游生物、水稻害虫稻虱、叶蝉等，将其储藏能量转化为鱼产品；②鱼在稻田中搅动，能疏松土壤，增加稻田的氧气，有利于有机物的分解，促进水稻根系的呼吸和发育；③鱼类的排泄物可肥田。稻田养鱼使得稻、鱼相辅相成、相得益彰。水稻增产一至四成，产鱼100公斤/亩左右。intercropping胶茶间作•存在地区：广东、云南地区。•单作缺点：橡胶单作不能充分利用光热资源，对风害、低温等自然灾害抵御能力差。•优点：–为茶树创造适宜生长的良好环境，有利于提高茶叶品质；–增强抵御自然灾害的能力，使橡胶高产、早产；–具有良好的生态效益；土壤流失量降低，土地肥力提高；–提高了土地利用率（50%—70%）和光合利用率。•效益：胶茶群落与单胶林胶乳产量的比较单位：公斤/公顷胶茶群落单胶林胶茶群落占单胶林胶乳产量的百分比%第一割年第二割年第三割年第四割年第五割年第六割年846.0895.5925.51036.51510.51633.5943.5826.5855.0729.01165.51534.589.7108.3108.2142.2129.6106.5合计6847.56054.5平均1141.51009.5113.1胶茶群落中茶树与纯茶园茶叶产量的比较单位：公斤/公顷主菜单主目录返回退出胶茶群落纯茶园1978197919801981198219831984合计82520103472.5310520551762.52287.51551751013202422.531203187.51290258014430水体立体模式鱼分层养殖塘基农业系统林鱼鸭系统胶茶系统水体立体模式（1）.鱼的分层放养分层立体养鱼主要是利用鱼类的不同食性和栖息习性进行立体混养。在水域中按鱼类的食性分为上层鱼、中层鱼、下层鱼，鲢鱼、鳙鱼以浮游植物和浮游动物为食，栖息于水体的上层；草鱼主要吃草类，如浮萍、水草、陆草、蔬菜和菜叶等，居水体中层鲤鱼、鲫鱼吃底栖动物和有机碎屑等杂物，居水体底层。（2）基塘系统桑基鱼塘：是基塘系统中最复杂也是最早的一种。它从明末清初开始开始出现，由基面种桑、水面养鱼，桑叶养蚕，蚕沙、蚕蛹水养鱼，鱼粪肥塘、塘泥为桑树肥料构成。同时还发展了工业。鱼桑树蚕蚕沙、蚕蛹塘泥基塘生态系统存在地区：珠江三角洲、江浙一带和其它水网地带。环境特点：水热资源丰富，土壤肥沃，但地势低，地下水位高，加之高温多雨，土壤有机质分解很快。结构：（如图示）类型：桑基鱼塘、蔗基鱼塘、果基鱼塘、菜基鱼塘、花基鱼塘及杂基鱼塘。应用状况：二十世纪80年代，广东省实行基塘生态系统的面积占耕地面积的32%，目前稍有减少，且传统的桑基鱼塘、蔗基鱼塘由于劳动力成本高、利润不高，已由利润工、收入大的果基鱼塘、菜基鱼塘和花基鱼塘代替。华南农业生态合理化模式---低洼地的基塘模式蔗基鱼塘：果基鱼塘：花基鱼塘：莲藕、马蹄、茭白、慈姑花果草甘蔗蕉、柑、橙水葫芦、红萍鸭鳗鱼、桂鱼、草、鲢、鲤、鲫低洼地的高畦深沟模式蔬菜花、果甘蔗水浮莲、红萍鱼工作通道山东济宁（3）.林鱼鸭立体种养鸟水鱼池杉鸭太阳能饲料、外界食物等木材、种籽鱼产品鸭产品图3.8池杉——鱼——鸭型生态林业模式（国家环保局编，1995）立体农业高效的生态学基础—生物种间互补•运用生物间互补原理上，将形态、生态和生理上不相同的生物种群组成合理的复合群体，实现对环境资源的充分利用。•立体农业利用生物种间的互补，保持系统的稳定、增强系统的抗灾能力，改善生境条件，提高土壤肥力，减轻病虫草害。4、农业生态系统时间结构所谓时间结构是指在生态区域内各个种群的生长发育和生物量积累与当地资源协调状况。不同地区，可供作物种群利用的自然资源大多数是随时间变化而变化的，如何从时间上合理搭配各种作物，使自然资源得到充分合理利用，以达到提高系统的生产力的目的，并且也使从外界投入的物质能量与作物生长发育的需要紧密配合，防止过多过少，都是时间结构应研究的课题。我国在这方面是有经验的，如育苗移栽、间作套种、轮作倒茬、播种混播等形式，6月10小麦收获6月20日玉米播种10月10日玉米收获10月15日小麦播种玉米生育期90天，只能中熟品种如果在小麦收获前10天播种（点播行间），就可以播农大10