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第十一章农村生态系统分析方法农村区域发展管理，是基于其上的农村生态系统管理，需要运用生态系统分析的观点和方法去了解农村、观察农村、研究农村。主要内容第一节农村生态系统的概念及特征第二节农户生态系统分析方法•能流分析法•物流分析法•投入产出分析法第三节村镇生态系统分析•区位分析法•可持续发展度分析第四节农户生态系统分析实例第一节农村生态系统的概念及特征一、农村生态系统的概念二、农村生态系统的结构和功能三、农村生态系统的特征四、农村生态系统数据的收集生态系统理论定义：生态系统（ecosystem）是指由生物群落及其地理环境相互作用的自然系统，由无机环境、生物的生产者（绿色植物）、消费者（草食动物和肉食动物）以及分解者（腐生微生物）4部分组成。无机环境：生物环境的因子中的非有机环境，包括光、温、水、风等气候因子、土壤因子、地理因子、化学因子、地质因子等。生态系统理论随着生态学的发展，生态学家认为生物与环境是不可侵害的整体，以至后来欧德姆(E.P.Odum)认为应把生物与环境看作一个整体来研究，定义生态学是“研究生态系统结构与功能的科学”，研究一定区域内生物的种类、数量、生物量、生活史和空间分布；环境因素对生物的作用及生物对环境的反作用；生态系统中能量流动和物质循环的规律等。他本人荣获美国生态学的最高荣誉--泰勒生态学奖，也是首次提出生态系统概念的人。生态系统理论1935年，英国生态学家，阿瑟·乔治·坦斯利爵士（SirArthurGeorgeTansley）受丹麦植物学家尤金纽斯·瓦尔明（EugeniusWarming）的影响，明确提出生态系统的概念。认为：“Ecosystemisthewholesystem,…includingnotonlytheorganism-complex,butalsothewholecomplexofphysicalfactorsformingwhatwecalltheenvironment…”（生态系统是一个的‘系统的’整体。这个系统不仅包括有机复合体，而且包括形成环境的整个物理因子复合体……这种系统是地球表面上自然界的基本单位，它们有各种大小和种类）斯坦利对生态系统的组成进行了深入的考察，为生态系统下了精确的定义。生态系统理论1940s，美国生态学家R.L.林德曼（R.L.Lindeman）在对赛达伯格湖（CedarBogLake）进行定量分析后发现了生态系统在能量流动上的基本特点：•能量在生态系统中的传递不可逆转•能量传递的过程中逐级递减，传递率为10%～20%这也就是著名的林德曼定律。生态系统的分类地球上的生态系统可以分为陆地生态系统和水域生态系统。在陆地生态系统中，又可以分为森林生态系统、草原生态系统、农田生态系统等；在水域生态系统中，又可以分为海洋生态系统、湖泊生态系统等。生态系统的分类地球上的生态系统可以分为自然生态系统和农业生态系统、人工生态系统。自然生态系统又可以分为森林生态系统、草原生态系统、水域生态系统、沙漠生态系统等；农业生态系统又可以分为农田生态系统、人工林生态系统、人工草地生态系统、牧场生态系统、鱼塘生态系统、养殖生态系统、微生物生态系统等；人工农业生态系统又可以分为城镇生态系统、工矿生态系统、温室生态系统、宇宙飞船生态系统等。一、农村生态系统的概念农村生态系统是指在一定的农村地域内，占据支配地位的人与各种生物（包括自然生物和农业生物）和环境（自然环境和人工环境）相互联系、相互作用、相互影响、相互制约的一个有机整体。包括各种农业生态系统（农业生物之间、农业生物与环境之间）、乡村景观生态系统（空间地物的几何形态和组合特征）。二、农村生态系统的结构和功能1、农村生态系统的组成2、农村生态系统的结构3、农村生态系统的功能1、农村生态系统的组成组成：生物组分和环境组分生物组分：人、自然（野生）生物、农业生物•农业生物：农、林、牧、鱼、虫、菌（人工驯化生物）环境组分：人工环境和自然环境•人工环境：住房、道路、水渠、圈舍、水库等人工设施；政策、法律、文化、人文精神等。2、农村生态系统的结构农村生态系统包括：自然生态子系统农业生态子系统农户生态子系统村镇生态子系统自然生态子系统是基础，农业生态子系统是主体，村镇生态子系统则是不可缺少的重要组成。2、农村生态系统的结构自然生态子系统是自然界选择适应过程的产物。是在一定时间和空间范围内,依靠自然调节能力维持的相对稳定的生态系统。•受自然规律的制约，其运行主要由太阳能与生物能支配，表现为较强的自然节律性。•生物能：太阳能通过绿色植物的光合作用转换成化学能，储存在生物体内部的能量。2、农村生态系统的结构农业生态子系统是自然与人类交互作用的结合区，既受自然规律的制约，又受经济规律的支配。每次作物收获或畜禽出栏就意味着能量流动的结束，系统的继续需要人类的投入来重新启动。2、农村生态系统的结构村镇生态子系统属性与城市生态系统接近，由乡镇及农村非农活动组成，系统的演变与发展主要受人类社会的经济规律所主宰，化石能是系统运行的主要能源。具有人工系统的典型特征。化石能：煤炭、石油、天然气3、农村生态系统的功能农村生态系统的四项基本功能：能量转化、物质循环、信息传递、价值转换。这四项基本功能也分别看做是能流、物流、信息流和价值流。3、农村生态系统的功能能流：能量在生态系统中的流动过程。包括对太阳能的转化（光能利用率）和对辅助能投入的利用效率。（1）从太阳的辐射能转变为植物的化学能，然后通过食物链，使能量在各级消费者之间流动，这就构成能流。（2）能流是单向性的，每经过食物链一个环节，能量都剧烈地减少一次，食物链越长，散失能量越多。（3）由于能量在流动中层层递减，所以需从太阳能中不断补充能量，生态系统才能维持正常功能。3、农村生态系统的功能物流：生态系统中的各种元素，通过生物有机体的生命活动进入生物体，进而在食物链上传递。其中一部分会进入生物体组织，形成产量；另一部分则随着排泄进入环境，再被分解吸收，循环利用。物流可以循环，物流是能流的载体。物质循环周期和循环效率。3、农村生态系统的功能信息流：人与人之间、各种生物之间、环境组分之间及彼此之间的信息沟通和传递，反映系统各组分数量信息和需求信息。•生态系统中信息依性质而言,有物理信息、化学信息、营养信息和行为信息之分。•建立农村信息通道和网络，开展信息服务。3、农村生态系统的功能价值流：使系统中的各种投入都具有一定的价值形态，经过系统转化以后会形成更高价值形态的产品，满足人们的消费需求，进而使系统获得经济效益。价值流是农村生态系统管理的根本目标，没有高效价值流的农村生态系统不是可持续发展的系统。三、农村生态系统的特征1、以土地为中心2、目的性强：利益3、非自律性自律性：系统的行为独立于系统外部的流入或压力的程度4、自然节律性5、地域差异性四、农村生态系统数据的收集农村生态系统：农村社会—经济—自然复合生态系统由生态核、生态基、生态库三个圈层集合组成。•生态核：由人组成，包括人的组织、技术和文化。•生态基：人类活动的直接环境，包括物理环境、人工环境和生态环境。•生态库：系统的外部支持系统。农村生态系统数据收集包括自然、经济和社会在内的各类数据四、农村生态系统数据的收集（一）农村资源数据的收集1、自然资源数据：•土地资源•气候资源•生物资源2、社会经济资源数据人口、劳动力、物质技术装备状况、交通运输条件、信息资源和管理资源。四、农村生态系统数据的收集（二）农村社会经济数据的收集1、农村生产：•农业生产结构•农村商品生产•农村经济政策•农业生产经营效果2、农村经济结构数据•经济组织结构•产业结构•技术结构•流通结构•分配结构•消费结构四、农村生态系统数据的收集（三）农村生态系统数据收集的方法农户调查、实地调研、专家咨询等方法农户调查应用的调查方法主要有：•参与式农村评估•问卷调查农户调查方法的优点：•直接入户，数据获取直接，干扰较少•时效性强•较全面的反映问题第二节农户生态系统分析方法一、能流分析法二、物流分析法三、投入产出分析法一、能流分析法（一）生态系统中的能源与能流（二）能流分析的类型（三）能流的分析方法（四）能值分析（一）生态系统中的能源与能流1、能量生态系统中能量指的是系统内以有机物质形式存在的化学潜能。有两种存在形式：潜能：存在于物体内部的化学能动能：物体本身具有的能量，以热量和辐射能存在（一）生态系统中的能源与能流2、生态系统中能量的只要来源太阳能：辅助能：•自然辅助能•人工辅助能（一）生态系统中的能源与能流3、农户生态系统能流分析对农户生态系统中的能流加以确定和计算，并对多种能流之间的相互关系进行分析，进而从能量角度对该系统的基本特征作出评价。（二）能流分析的类型两类：一是生物质能量流动分析•由太阳能经作物光合作用形成的生物质能的流动二是辅助能量流动分析•对系统进行管理而投入的各种以消耗工业能为基础的多种辅助能量的投入，也包括系统内人力和畜力对经营管理的能量投入1、生物质能流的分析（1）生物质能在系统中的流动一是系统中绿色植物通过光合作用转化太阳能为生物质能，即系统的初级生产。二是初级生产形成的生物质能的流动：一部分以产品的形式被输出到系统外；一部分以食物的形式供系统内居民食用；一部分以饲料形式供畜禽食用；一部分以原料的形式进一步加工利用；一部分被直接在农田中烧掉或被系统内居民作为生活燃料而烧掉；还有一部分保留在农田中作为土壤有机质的来源。三是在养殖和加工环节中的生物质能流动投入的生物质能作为产品的生物质能未被利用的残渣生物质能以热的形式散失掉的生物质能未被利用的残渣生物质能被返回农田或未被充分利用而损失浪费掉1、生物质能流的分析（2）对生物质能流的分析①初级生产的太阳能转化率②初级生产的生物质能流向分析③养殖和加工环节的生物质能分析④系统生物质能总特征的分析①初级生产的太阳能转化率一个农户生态系统中一定时间内（一般以一年计）初级生产（主要是农作物生产）的净初级生产力（以能量计）与该时间内到达初级生产的土地表面的太阳辐射能之比即为初级生产的太阳能转化率。该指标是一个系统的自然环境条件、管理水平、作物种类和品种共同起作用的一个综合反映。可以分别计算不同作物的太阳能转化率。②初级生产的生物质能流向分析主要是求出一个系统的各级初级生产形成的生物质能流向不同路径的量占该初级生产总的生物质能的比例。该比例可以表明不同含义。被直接移出系统的比例表明该系统的开放程度；被系统内居民直接食用的比例，表明系统初级生产从能量角度被最有效利用的程度；被直接燃烧部分所占比例，表明系统内生物质能被损失浪费或低效利用的程度；用于进一步加工和作饲料的比例，表明初级生物质被再利用的程度；未被移出农田的比例，表明系统对土壤肥力的自我维持水平。③养殖和加工环节的生物质能分析每一环节都应进行如下分析：产出能量占投入原料能量的比例•表明该环节生物质能有效利用的水平。未被利用和转化的生物质能占投入原料能量的比例•表明该环节未被利用的水平。能量损失量占投入原料能量的比例•表明该环节的能量损耗率。④系统生物质能总特征的分析整个系统平均的初级生产太阳能转化率系统总的生物质能输出比例初级生物质能在加工和养殖环节总的损耗率生物质能的回田率生物质能被燃烧掉的比例2、辅助能流分析（1）工业能投入的分析伴随着生物质能流动的各环节，都分别有相应的工业辅助能投入。在分析中要注重辅助能投入效益和效率的分析可对各种形式的工业辅助能投入量所占比例进行分析，消耗工业能或石油能源最多的环节将是改善系统管理、节约能源和资源应予以特别关注的地方。还可以进一步分析“产投比”2、辅助能流分析（2）人力和畜力投入的分析人畜劳动能来自于生物质能，是人畜体内化学能转化为劳动的机械能。计算该类能量时通常