第三节-农业生态系统调控

第三节农业生态系统的调控一、农业生态系统调控机制的基本特点1.兼有中心式调控和非中心式调控两种机制。■非中心式调控机制:自然生态系统并没有形成专用的信息通道，也没有形成一个高速的信息加工和传输中心。尽管信息传输速度较慢，而且没有明确的系统预定目标，然而却是相当有效地协调着整个生态系统的发展、演替和进化，使系统的有序性不断提高。■中心式调控机制:人工控制系统的调节控制充分利用专用的信息系统，在信息中心高速处理信息，在专用信息通道高效传输信息，并按人为设定目标较迅速地调节主要的能量和物质转换部分的状态和变化。★农业生态系统继承了自然生态系统的非中心式调控机制，又叠加了人工设置的中心式调控机制。2.农业生态系统的调控层次。（1）从自然生态系统继承的非中心式调控机制是农业生态系统的第一层调控。这个层次的调控通过生物与其环境、生物与生物的相互作用，生物本身的遗传、生理、生化机制来实现。（2）由直接操作农业生态系统的农民或经营者充当调控中心的人工直接调控构成的第二层调控。农业生产技术是这个层次的主要调控形式。（3）农业生态系统调控机制的第三个层次是社会间接调控。这一层次通过社会的财政系统、金融系统、工交系统、通讯系统、行政系统、政法系统、科教系统等影响第二层次的农民或经营者的决策和行动，从而间接调控了农业生态系统。二、自然调控1.自然生态系统的调控是通过非中心式调控机制实现的。生态系统越趋于成熟，自然信息的沟通越丰富，控制系统所特有的和谐、协调、稳定等特点也就越明显。2.自然调控过程有以下四种自然调控过程程序调控过程随动调控过程最优调控过程稳态调控过程（1）程序调控：生物的个体发育、群落演替都有一定的先后顺序，一般不会颠倒。群落的演替与物种间的营养关系、化学关系都有关。（2）随动调控：动植物的运动过程能跟踪一些外界目标。如向日葵的花跟着太阳转，植物的根向着有肥水的方向伸。（3）最优调控：生态系统经历了长期的进化压力，优胜劣汰，现存的很多结构与功能都是最优、或接近最优的。（4）稳态调控：自然生态系统形成了一种发展过程中趋于稳定、干扰中维持不变、受破坏后迅速恢复的稳定性。这种稳态主要靠系统的功能组分冗余及系统的负反馈作用这两种机制来获得。■系统的功能组分冗余在一个系统中，具有同一功能的组分数量超过必须的数量，处于备用状态，这称为系统的功能组分冗余。■系统的负反馈作用系统的运行结果作为控制信息（反馈信息），回到系统调控中心，对系统未来动态产生影响，这种作用过程称系统的反馈作用。反馈作用可分正反馈和负反馈。受正反馈控制的系统，未来运动方向和反馈信息相同，产生放大效应。受负反馈控制的系统，未来运动方向和反馈信息相反，产生稳定效应。被捕食者种群增长猎物种群增长捕食者——猎物的正负反馈作用表示负反馈作用表示正反馈作用三、人工直接调控1．调控途径：（1）生态环境调控气象因子调控养分因子调控水分因子调控土壤环境调控生态环境调控土壤环境：包括物理、化学、生物方法气象因子：建棚舍、人工增雨、地膜覆盖、温室等水分因子：修水库、水闸、完善灌溉方式等养分因子：土壤基础肥力、外源肥力等（2）输入输出调控:输入物质和能量，输出产品，控制非产品输出（污染物）（3）生物因子调控：个体：植物的品种改良、技术创新和动物的科学饲养群体：引进有益生物，控制有害生物（4）系统的综合调控(系统模式):农林结合，农牧结合，农渔结合，林牧结合，利用腐生食物链2.农业技术体系的确定：农业生物的生理生态特性自然条件社会经济文化条件(1）农业技术必须与农业生物的生理生态特性相适应：如良种与良法相结合（矮化密植栽培技术）(2）农业技术必须与自然条件相适应：北方保温技术、南方防止水土流失、减轻酸化等(3）农业技术必须与社会经济文化条件相适应经济发达----人多地少-----大型机械化（提高劳动生产率）经济发达----人多地少-----小型机械化（提高单产）经济不发达-----人多地少-----劳力、智力（精耕细作）3.农业技术的综合配套（1）良种选用（依据生态适宜性）（2）精细整地（按照高标准粮田）（3）适时播种（根据作物特性和自然条件）（4）合理密植（结合品种特点和土壤肥力）（5）科学施肥（依据需肥规律和养分状况）（6）节水灌溉（根据需水规律和供水状况）（7）综合防治（结合植株感病率和田间虫口密度）（8）及时收获（按照栽培目的）生态适应性的重点考虑因素光照(强度、质量、长度）热量（包括≥0℃积温，≥10℃积温，年平均温度，最冷月平均温度，最热月平均温度，冬季最低温度，无霜期）水分条件（包括年降水量与变率，各月降水量，干燥度，空气相对湿度，地表径流量，地下水储量，地下水位深度，水源，水质）地貌（包括海拔高度，大地形，小地形，坡度，坡向）土地条件（包括总面积，土地利用状况，耕地面积，水田、水浇地与旱地面积，人地比等）土壤条件（包括土壤类型，土层厚度，平坦度，质地，土壤pH，土壤有机质含量，氮磷钾养分含量，土壤水分状况，土地整理与水土流失状况）社会经济条件（肥料、能源、科技、信息和政策等）高产田的具体要求(1)田面平整，灌排自如；(2)土层深厚，土肥泥活；(3)坡地梯田，等高耕作；(4)抗御灾害，旱涝保收；(5)保护环境，生态平衡；(6)园田绿化，高产稳产。作物对自然条件的主要反应特性作物对光的反应特性（长短日照作物、C3作物和C4作物、喜光和耐荫作物等）作物对热量的反应特性（喜凉作物、喜温作物、亚热带作物和热带作物）作物对水分的反应特性（喜水耐涝型、喜湿润型、中间水分型、耐旱怕涝型、耐旱耐涝型和避旱涝型）作物对土肥的反应特性（土层厚度、质地、酸碱度、盐碱度、耐瘠性与耐肥性、养地与耗地）作物对地貌的反应特性（垂直变化、坡形变化、坡位、坡向）合理密植的主要依据作物的生长发育特性（株型、叶型、根系分布特性、分蘖特性、生长速率、干物质积累速率等）土壤肥力特性（基础肥力、外源肥力）个体与群体的关系（密度变化对群体和个体的影响）科学施肥的重点考虑因素肥料种类的选择科学配方[有机肥、化肥（微肥）的配比]施肥时期的确定施肥量优化施肥方法的选择施肥位置的确定节水灌溉制度适宜的节水灌溉方式（滴灌、渗灌、微喷灌等）最佳的节水灌溉时期（需水关键时期）高效率的节水灌溉量（水分利用效率最高的灌水量）病虫害综合防治方法农业方法（选用良种、中耕除草、施用腐熟的有机肥、及时清除杂物、设施无土栽培、轮作倒茬等）物理方法（土壤石灰消毒、高频辐射、灯光诱杀、高温闷棚、防虫网等）化学方法（施用各种高效低毒低残留农药）生物方法（引进害虫天敌、施用微生物制剂、施用具有化感作用的生物提取液）四、社会间接调控社会间接调控财贸金融工业交通科技教育政法管理财贸金融：投资、利率、税收、价格工业交通：运输、贮藏等科技教育：宣传、教育、研究、推广政法管理：政策、法令、制度等第八章农业的可持续发展Chapter8AgriculturalSustainableDevelopment“可持续发展”（SustainableDevelopment）是21世纪世界各国正确协调人口、资源、环境与经济间相互关系的共同发展战略，是人类谋求生存与发展的唯一途径。联合国可持续发展委员会把完好的地球交给孩子第一节可持续发展的一般概念第二节农业的历史发展阶段与现代农业发展思潮第三节农业可持续发展与可持续农业第四节农业可持续发展的支持系统及其建设第五节农业与农村的可持续发展指标体系第六节农业可持续发展的技术体系第一节可持续发展的一般概念一、可持续发展思想的由来1.中国古代的环保思想，我国2200多年前，“永续利用”的思想和定期封山育林的法令。2.西方：19世纪对林业和20世纪对渔业的研究，提出了可再生资源“可持续产量”问题。3.近代和现在：（1）1962年，美国生物学家R.卡逊的科普《寂静的春天》，针对有机农药的无节制使用会威胁人类生存。（2）1972年，《增长的极限》：人口－灾难性的崩溃－－“零增长”。（3）80年代，《建设一个可持续发展的社会》和《我们共同的未来》－－理论研究的不断深入。（4）1992年，《21世纪议程》－－认识深化的结晶。二、可持续发展的基本内涵1.可持续发展是在满足当代人需要的同时，不损害后代人满足其自身需要的发展。2.可概括为以下几方面：（1）自然属性：即可持续发展是不超越环境系统再生能力的发展。（2）社会属性：在生存于不超出维持生态系统承载能力的情况下，改善人类的生活品质。（3）经济属性：当发展能够保证当代人的福利增加时，也不会使后代人的福利减少，即不降低环境质量和不破坏世界自然资源基础的经济发展。（4）科技属性：可持续发展就是建立极少产生废料和污染物的工艺或技术系统。污染并不是工业活动不可避免的结果，而是技术水平差、效率低的表现。三、可持续发展的基本原则1．公平性原则2．可持续性原则3．共同性原则（包括和谐、协调性原则）4．发展性原则5．安全性原则6．参与性原则四、中国的可持续行动1．李鹏总理参加1992年环发大会2．1992年国务院颁布《中国环境与发展十大对策》3．1994年制定《中国21世纪议程》：是全球第一部国家级的“21世纪议程”。4．1998年《全国生态环境建设规划》第二节农业的历史发展阶段与现代农业发展思潮一、历史上农业发展的几个阶段及其特点国内外农业的发展大致经历了原始农业（游耕、游牧等）、传统农业和现代农业3个主要发展阶段。1.原始农业：是指基本利用自然力而自发进行物质生产主要供给自己的初级农业形式。主要形式有：刀耕火种、转移农业、轮歇栽培、撩荒制缺点：粗放、土壤肥力下降快、易发生水土流失、生产力低2.传统农业或称传统固定农业：是指农民已有固定的住所和固定的农耕范围。东方农业：间套作方式、地力维持靠耕作、施肥、用养结合（地力常新论）。西方农业：三圃式农业（林、牧、作轮换）-----发展为草田轮作，地力维持靠休闲。特点：规模小、分散经营、劳动生产率低，商品率低、人口需求压力大、收入低。3.现代农业形式：机械化、大量施如入农药、化肥、设备特点：大规模投入，消耗能源；用人工过程代替自然过程，用工业办法解决农业问题效率：土地生产率、劳动生产率、商品率高问题：环境破坏、作物品种基因单一化、资源危机、环境污染4.各种替代农业：包括回归型：自然农业、有机农业；替代型：生态农业、集约农业、立体农业持续性农业：低投入持续农业、高效率持续农业、精久农业等（1）自然农业五十年代日本的福刚正延开始实践。哲学：道教的“无为思想”方法：不翻耕，靠植物根系、土壤动物和微生物对土壤进行自然疏松；不施化肥，靠秸秆、绿肥回田；不中耕；不用除草剂，用生物覆盖或水淹；不施农药，依靠自然徘徊机制产量：水稻产量与常规差不多（2）有机农业：在农业生产过程中不使用人工合成的化肥、农药、生长调节剂和饲料添加剂的农业。在美国、西欧所占比例较大。思想认识：人培土、土培苗的原则，反对人培苗农业生产多样化，注意物质的循环利用，身心的健康比物质利益更重要方法：轮作（用地养地）、耕作（少耕、免耕）、非化学防治病虫害产量：减产5-10%，干旱年代则相等或高于，投入工业辅助能大大降低，收入下降。传统农业与有机农业有机蔬菜示范田（3）生态农业1971年Acres杂志提出生态农业思想1981年英国科学家定义为“生态上能自我维持，低输入的，经济上有生命力的，目标在于不产生大的和长远的环境方面和审美方面不可接受的小型农业。这与中国的生态农业是有明显区别的。主张：低投入、不施化肥、农药、小型农业。替代农业的特点：都有独特的哲理和世界观基础重视环境与生活质量；强调利用自然过程，减少人类不必要的干预。生态农业二、现代农业发展过程中的几种思潮1.农业现代化思潮。从原始农业转变为传统农业，再从传统农业转变为现代农业，实现农业现代化，这是世界上大多数国家或地区农业发展所经历的道路。2.绿色革命思潮。这一思潮与行动的重要内容是通过推广高产新品种（如矮干小麦、矮干水稻、杂交稻等）带动了农业的全面发展，并形成了“种