第3章 农业生产与生态系统- 农业概论

农业概论第三章农业生产与生态系统第一节农业生产的实质与特点第二节农业生态系统第三章农业生产与生态系统第一节农业生产的实质与特点太阳能绿色植物光合作用有机物(能)农业生产实质一、农业生产的实质农业是人类生活资料的主要来源，其中最基本的是食物。通过食物可以获得构建人类身体的各种化学元素，也可以获得人体进行生命活动的能量，各种化学元素是以碳为基础结合于一体，而能量归根结底则是植物吸收并转化太阳能而来。（一）太阳——生物能的给源在地球截取的太阳能中一部分被地表反射掉，剩余的才用于大气层的运动及其反应，维持地表温度、海发蒸发和绿色植物的光合作用，可见被植物利用的太阳能占其总辐射量的比例相当小。而包括人类在内的所有消费者就是直接或间接地利用这极少的一部分能量来维持生命活动。（二）植物的光合作用地球上全部的动植物生命活动能量，毫无例外地来自光合作用的逆转。显然，生命是由绿色植物所的有限量的太阳能来维持的，而且能量中愈来愈大的部分正在流向一个活跃而巨增的物种——人类。人类栽培植物，目的也是为了直接或间接地得到这些物质，从而来满足人类衣、食、住、行之所需。综上所述，从本质上看农业生产是人类通过社会劳动，利用绿色植物的光合作用，转化太阳能成为农产品潜在能，以满足人类生命活动所需能量的过程，从而使农业生产成为社会再生产与生物再生产的综合体，这一点是农业与工业之间迥然不同的质的差别，在组织农业生产时应予足够重视。然而，作物实际利用太阳辐射能的能力却非常低。目前，全球植物（包括水、陆植物）的光能利用率平均仅是0.1%，我国农田全年平均光能利用也只达0.3%—0.4%，世界农田约0.2%，现在全世界还没有一个国家的平均值超过1%，即就是最优的栽培管理条件，对一年生作物来说，全生育期光能是利用率最高的也只在2%左右。可见，农田还存在很大的增产潜力。（三）光能利用率及其提高途径目前，农田实际光能利用率为什么这么低？其原因：一是光合利用面积少。由于密度小，或由于水肥不足，植株长不起来，造成叶面积小，因而作物截取的光量小，大量的光能漏于地面；另外，即使在适宜水肥密度条件下，作物也有一个由小到大的生长发育过程，前期叶面积非常小，大部分阳光漏射到地面上损失掉，就是有些丰产群体在前期漏光也可达40—90%。二是光合作物时间短。三是光合作用器官（主要是叶片）利用光能的效率低。怎样提高光能利用率？人们正从遗传工程、光合作用机制等多方面探索提高作物光合作用效率的问题，但从当前来说还有很大的途径。农业生产特点地域性季节性生物性连续性综合性二、农业生产的特点（一）地域性这是农业生产的首要特点。地域性产生的原因是由于地理纬度、距海洋远近及地形地貌的差异引起。由于地理纬度差异，导致光照、热量分布不均匀。地形地貌包含了海拔高度，地势起伏，地面坡度等情况，它们使有规则分布的光、热、水等资源等发生了变化，导致小区域内，农业生产也有差别。这就决定在从事农业生产时，一定要重视不同地区间农业自然资源分布差异的客观现实性，实事求是地按照“因地制宜”的原则进行农业生产。（二）季节性由于地球自转及绕太阳公转的规律变动，使以太阳辐射为主体的农业自然资源条件——热量、光照在温带呈现明显的冷暖、长短的周期性变化，造成春暖、夏热、秋凉、冬寒四个季节。因此，在不同的季节，各地都有其适宜生长的作物必须及时完成的耕作栽培措施。因此，从事农业生产必须具有强调的时间观念，注意季节，不违农时，做到“因时制宜”。（三）生物性农业生产的对象是生物，生物是有生命的东西。农业生产的过程也就是培养绿色植物的过程，它们从发芽、生长、开花、结实，完成其生命周期，有其自身的科学规律性。这种规律是不能被人随便改变的。(四）连续性人类对农产品的需要是连续不断的，农产品不仅是人类的食物，也为其它生物（包括微生物）提供食物；就其农产品（如谷物或块根）本身来说，也是一个生命体，在一般条件下，不宜长期保存；同时作物对环境资源的转化效率较低，生产的物质有限。所以讲，农业生产不可能一劳永逸。（五）综合性农业生产是综合性的生产，包括农、林、牧、副、渔各业。仅“农”而言，也包括粮、棉、油、麻、丝、糖、烟、菜、果、药、杂等。为什么农业生产要综合发展？一方面人们对产品的需要是多种多样的，只有全面发展，才能满足人们各方面的需要；其次农业内部各个生产部门之间是相互联系相互制约的。第二节农业生态系统自然环境人工环境生产者消费者还原者人农业生态系统农业生产过程，一般来说就是农、林、牧、副、渔之间和农、林、牧、副、渔与自然环境之间进行物质能量的转化过程。农业生态系统是人们利用农业生物与非生物环境之间，以及生物种群之间的相互作用建立的，并按人类社会需求进行物质生产的有机整体。农业生态系统介于自然生态系统与人工生态系统之间，是一种被驯化了的自然生态系统。农业生态系统不仅受自然条件的制约，还受人为过程的影响。农业生态系统不仅受自然生态规律的支配，还受社会经济规律的调节。一、农业生态系统的基本组分该系统的生物组分和自然生态系统一样，包括生产者、消费者和还原者。生产者主要以绿色植物为主；消费者根据消费对象又可分为草食动物，又称一级消费者，食肉动物又称二级消费者；还原者主要是指微生物和真菌，也包括某些原生动物及腐殖性生物。另外，农业生态系统中最重要的消费者及干预者是人类。农业生态系统的环境组分包括自然环境和人工环境组分。自然环境组分包括太阳辐射、温度、水分、空气等气候因子，以及各种无机元素、有机化合物和土壤的物理化学特性等。人工环境组分是自然生态系统中没有的，通常以间接的方式对农业生物发生影响，如温室、水库、防护林带等。二、农业生态系统的基本结构构成生态系统的各种成份，并不是杂乱的偶然堆积，而是在一定的空间内处于有序状态。这种有序状态在一定的时间内是相对稳定的，我们把这种空间和时间上的相对有序稳定状态，叫做生态系统的结构。一般最佳的农业生态系统结构具有这样一些特点，系统中生物群体与环境资源组合之间相互适应，具有较高的转化环境资源的能力和较高的系统生产力；系统中多种生物群体之间科学衔接，密切配合，形成一个多层次结构，使能量和物质在转化循环中得到层层利用，即每种生物的弃物都有他种生物来利用，使整个系统成为一个无废弃物的系统；合理的系统结构有助于能量流动和物质循环的进行，即物质循环的速度快，周转期短，非生产消耗少，参加循环的多，能量转化中的熵值增加缓慢，使整个系统表现出最大的功能效率。三、农业生态系统的基本功能能量转化和物质循环是生态系统最基本的功能。维持生态系统生命活动的全部能量均来自于太阳辐射能。这种能量是遵循热力学定律流动的。热力学第一定律指出，能量可以从一种形式转变为另一种形式，在转换过程中能量不会消失，也不会增加，即能量守恒。热力学第二定律指出，能量的传递总是高位向低能位、由集中到分散进行，在传递过程中又总会有一部分成为无用能而散失。与能流的单向流动相反，生态系统的物流是循环的。物质循环按其本质讲是生物地球化学循环。按物质循环的属性可分为循环、气态循环和沉积循环。气态循环主要包括氧气、CO2等；沉积循环主要以磷、硫、碘、钙、钾、镁、钠、铁等为代表。水循环实际上是通过降雨、水面蒸发与植物蒸腾过程进行的。农业生态系统与自然生态系统区别自然生态系统农业生态系统区别生物构成自然生物驯化农业生物净生产力低高开放度闭合系统开放系统稳态机制自然调控自然与人工调控四、农业生态系统区别于自然生态系统的若干方面系统的生物构成不同。农业生态系统最重要的生物是经过人工驯化培育的农业的生物，而且人类本身构成生态系统中的重要消费成员。系统净生产力不同。在人类的调控下，农业生态系统以短期作物和短龄畜禽为主，春总生物量常比不上多年生植被为主的自然生态系统，但其净生产力则常高于自然生态系统。系统的开放程度不同。农业生态系统通常大量输出农副产品，并通过大量输入，补充能量和物质，比大多数自然生态系统更加开放，对外交往更加密切，自然生态系统自我维持能力较强。系统稳定机制不同。自然生态系统通过多样化的物种、错综复杂的网络形成一个维持系统稳定的调节机制。农业生态系统物种结构单一化，自动调节机制被削弱，系统的稳定性更多地依赖于人类的调控。系统服从的规律不同。农业生态系统不但要服从自然规律，同时还要受社会经济规律的支配。