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国家级精品资源共享课2020/3/81第二章农业生态系统Chapter2Agroecosystem国家级精品资源共享课2020/3/82农业生态系统是人类为满足社会需求，在一定边界内通过干预，利用生物与生物、生物与环境之间的能量和物质联系建立起来的功能整体。农业生态系统是一种被驯化了的生态系统，而生态系统又是生物与非生物组分构成的一类特殊的系统。国家级精品资源共享课2020/3/83一、系统(system)1.系统的概念系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体。系统论：奥地利，L.V.Bertalanffy，20世纪30年代信息论：美国，C.V.Shanon控制论：美国，NibertWiener，1948国家级精品资源共享课2020/3/84（1）有两个以上的组分有机结合而成（2）各组分之间有一定联系，系统具有边界（3）各组分以整体形式完成特定功能2.系统组成的基本条件国家级精品资源共享课2020/3/85（1）系统结构的有序性即各组分是有机结合而成。系统具有边界和不同层次（2）系统的整体性（3）系统功能的整合性系统具有其组分或子系统所没有的功能3.系统的基本特征国家级精品资源共享课2020/3/864.系统的结构决定系统的功能凡系统必有结构，结构决定功能，要改变系统的功能必须改变结构。这是系统论的基本观点。系统的结构：是指系统内各组分之间的数量比例关系及其相互联系。管理体制和运行机制结构？国家级精品资源共享课2020/3/87二、生态系统(ecosystem)1.生态系统的定义生物与生物之间以及生物与其生存环境之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体，称为生态系统。简言之，在一定空间内的全部生物与非生物环境相互作用形成的具有一定功能的统一体称为生态系统。国家级精品资源共享课2020/3/88国家级精品资源共享课2020/3/89地生真菌--鸡油菌西藏大型经济真菌国家级精品资源共享课2020/3/810（1）环境组分∮辐射。短波辐射、长波辐射（热辐射）、宇宙辐射、核辐射。∮无机物质∮有机物质∮土体、水、空气2.生态系统的基本组分国家级精品资源共享课2020/3/811生产者（producers）：是指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。消费者（consumers）：是指除了微生物以外的异养生物，主要指依赖初级生产者为生的各种生物。分解者（decomposers）：主要是指以动物残体为生的异养微生物。（2）生物组分国家级精品资源共享课2020/3/812绿色植物——生产者国家级精品资源共享课2020/3/813食肉动物食草动物植物：自养国家级精品资源共享课国家级精品资源共享课2020/3/815消费者生产者分解者生物群落能量流化学流气候物理环境生态系统国家级精品资源共享课2020/3/816生态系统区别于一般系统的特点生态系统也是系统，因此具有系统的共性。生态系统还具有区别于一般系统的个性：（1）在组成成分方面，不仅包括各种无生命的物理、化学成分还包括有生命的生物成分，生物群落是生态系统的核心。（2）在空间结构方面，生态系统大多与一定的地理组成相联系，具有明显的地域特征。国家级精品资源共享课2020/3/817（3）在时间变化方面，生态系统中的生物组分具有生长、发育繁殖和衰亡的时间特征，使生态系统具有从简单到复杂，从低级到高级的演变发展规律。（4）在内部功能方面，生态系统主要靠三大类群生物协调的能量转化和物质循环过程完成。这种联结使系统内生物之间、生物与环境之间处于一种动态平衡关系。（5）在外部关系方面，生态系统具有开放性，通过不断地从外界输入物质和能量，经过转化变为各种输出，从而维系着系统的有序状态。国家级精品资源共享课2020/3/8183.生态系统的结构定义物种结构speciesstructure时空结构space-timestructure营养结构trophicstructure国家级精品资源共享课2020/3/8194.生态系统的功能三大功能能量流动：energyflow物质循环:nutrientcycle信息传递:informationtransfer物理信息、化学信息、营养信息和行为信息5.主要的生态系统类型地球上全部生物极其生活区域称生物圈biosphere一般指大气圈到水圈约20km的厚度范围。有各种各样的生态系统。（1）以环境为依据来划分陆地生态系统terrestrialecosystem又可分为森林生态系统forestecosystem、草原生态系统steppeecosystem、农田生态系统fieldecosystem等以植被特征分类的各类型生态系统。国家级精品资源共享课Biosphere•Thebiospherecanbedividedintodistinctecosystemsthatrepresenttheinteractionsbetweenagroupoforganismsformingatrophicpyramidandtheenvironmentorhabitatinwhichtheylive.国家级精品资源共享课2020/3/822淡水生态系统freshwaterecosystem又可分为水体较稳定的湖泊生态系统、水库和鱼塘生态系统以及水体常处于流动之中的溪流、江河生态系统。海洋生态系统marineecosystem又可分为海岸生态系统coastalecosystem、河口生态系统、浅海（大陆架）生态系统shallowseaecosystem和深海生态系统oceanecosystem。水生生态系统陆地生态系统国家级精品资源共享课2020/3/824自然生态系统naturalecosystem人工驯化生态系统semi-naturalecosystem人工生态系统artificialecosystem（2）根据人类干扰程度为依据划分国家级精品资源共享课2020/3/825Thescienceofagroecology,whichisdefinedastheapplicationofecologicalconceptsandprinciplestothedesignandmanagementofsustainableagroecosystems,providesaframeworktoassessthecomplexityofagroecosystems.Theideaofagroecologyistogobeyondtheuseofalternativepracticesandtodevelopagroecosystemswiththeminimaldependenceonhighagrochemicalandenergyinputs,emphasizingcomplexagriculturalsystemsinwhichecologicalinteractionsandsynergismsbetweenbiologicalcomponentsprovidethemechanismsforthesystemstosponsortheirownsoilfertility,productivityandcropprotection.国家级精品资源共享课2020/3/826GROWINGYIELDSWITHAGROECOLOGYInaneffortcalled“agroecology”,Clemsonscientistsareinvestigatingnewcropproductionsystemsthatincreasegrowerprofitability,enhanceenvironmentalconservation,improvepestmanagementstrategies,andutilizenewgeneticandmechanicaltechnologies.Thenewcroppingsystems—suchasnarrow-rowplanting,conservationtillage,deeptillage,anddouble-cropping—havedramaticallyincreasedyieldsinsoybeanandcorn.Nowtheresearchersarestudyingtheecologicalandenvironmentalbenefitsofthesepracticesandexaminingtheireffectsonsoilandwaterquality,insectpestsandbeneficialinsects.Theyarealsodevelopingnewvarietiesofcropplantsthatarespecificallyadaptedtothenewproductionsystemstofurtherimproveyields国家级精品资源共享课2020/3/827Ecosystemsarecharacterizedbyaspectssuchasnutrientcycling,populationregulation,energyflowsandadynamicequilibrium.Thesecharacteristicsapplytonaturalecosystems,and,inamuchalteredform,alsotoman-madeoragriculturalecosystems.Themagnitudeofthedifferencesbetweennaturalandagriculturalecosystemsdependsmainlyonthehumanmanipulations,generallycharacterizedbytheintensityofmanagementorintervention,andthelevelofdisturbancevis-à-visthe(natural)equilibrium.Boththeintensityofmanagementandthelevelofdisturbancehavetobeconsideredasaresultofsocialandeconomicpressuresonthehumanactorsintheagriculturalecosystem.Thisincreasingintensityofmanagementisclearlyvisibleintechnicalinnovationsinagriculture,ofteninventedundertheeconomicpressuretobecomemoreefficient.Theinnovationsoftenrequireauniformity(incrops,insoilmanagement)bywhichtheagro-ecosystemmovesfurtherandfurtherawayfromthenaturalsystem.国家级精品资源共享课2020/3/828AgroecosystemsAbout40%ofterrestrialNPPisdirectlyorindirectlyconsumedbyhumans.Agroecosystemsareecosystemswhichareconsciouslycontrolledbyhumansforthepurposeofextraction.Theyincludemanagedforests,farms,rangelands,andaquaculturesystems.Whilehunting-gatheringissustainableatverylowhumandensities,itisextremelydamagingathighdensities,andcannotb