第六章农业生态经济系统

第六章农业生态经济系统教学目的和要求：通过本章学习，掌握农业生态经济系统的特点，农业生态系统的规律，了解我国生态农业的发展趋势。教学重点和难点：农业生态经济系统的功能，农业生态系统的规律。第一节农业生态经济系统的结构、功能与环境分析一、农业是一个生态经济系统农业生产是人以生物为对象，以土壤、气候等为自然环境（资源），在生态规律和经济规律的共同作用下，通过技术、经济手段，不断提高生物的物质、能量转化效率，满足人类对各种农产品消费需求的一种社会经济活动。它的基本特点是自然再生产和经济再生产的有机结合。农业生产是在生态系统中进行的，受到各种自然因素的影响。同时农业生产又是一个经济活动，是在经济系统中进行活动。农业就是一个生态经济系统。二、农业生态经济系统的主体结构与基础结构在农业生态经济系统的总体结构中，各部分的地位是不同，而是有一个主体结构和一个基础结构。农、林、牧、渔结合的结构是整个总体结构的主体。农业的生产活动、物质循环、能量转化，（或者说食物链关系、营养元素的转移关系、环境因子的调节关系），都是发生在这个主体结构中。尽管还有一个非主体结构也在发挥作用，如非生产对象的生物与环境的关系。农业经济活动中，非主体结构其实是有很重要的意义。它不仅作为生态系统的一个组成部分，对系统的稳定其了重要作用；而且对非主体结构的综合运用，使非主体结构融入到主体结构中，使整个经济活动和生态系统的自组织过程融为一体，正是生态农业的发展方向。农业生态经济系统结构的基础结构是农业植物结构，这一结构对于整个农业生态经济系统结构乃至整个国民经济结构的平衡关系极大。植物是食物链的起点，它的生物量的大小直接决定着畜牧业生物量的大小，从而决定这整个农业生产力的发展。当然，植物不等于粮食，因地制宜，发展多种农林作物，以及牧草、水生植物等。三、农业生态经济系统的功能农业生态经济系统同样具有物质循环、能量转换、信息传递的功能。农业生产过程也就是农业生态经济系统的功能实现过程。农业生产是通过利用植物的光合作用利用太阳能，动物消费人类不能直接利用的植物物质，微生物分解人类和动物都不能直接利用的动植物废弃物，同时又为植物生长提供养分。农业就是利用一定时空范围内的植物、动物和微生物之间及它们与周围环境之间的相互作用来进行物质生产的。农业生态经济系统的物质循环和能量流动每输出一批生物物质和能量，人们都要从这批生物物质和能量中取走一批经济产品，又要由一定的农业经济系统通过相应的农业技术系统向这个农业生态系统输入相当数量的经济物质和经济能量，以维持或扩大农业的再生产。这也是人们对大量使用化肥的质疑。主要还不是农产品质量的下降，因为从理论上说，这是可以通过技术进步，改进化肥的质量和功效来解决的。问题在于大量使用化肥后，农业生态经济系统的物质循环被破坏了。四、农业生态经济系统环境分析农业生态经济系统是整个生态经济系统的子系统，整个生态经济系统就是农业生态经济系统的环境。农业生态经济系统的环境包括自然环境和经济环境两大部分。农业生态经济系统与环境之间具有相互改造、相互适应的内在联系。首先，表现为农业生物具有同化环境因子的作用。如农作物可以利用环境中的无机元素、水、二氧化碳，在光合作用下生产有机物质。同时生物也在影响环境，植物在光合作用下放出氧气，动物通过呼吸排出二氧化碳，从而参与大气循环。其次，生物之间也有适应改造关系。如森林具有强大的调节功能，改善小气候，为农作物生长创造良好的环境条件。防风林。农业的经济环境向农业输入各种生产资料（实际上也就是各种物质、能量）；无论输入的各种物质之间的数量、品种、质量、比例，是否适合农业生物群体转化的需要，直接影响农业的兴衰。同时农业又向社会输出农产品；其种类、数量、质量从根本上制约着国民经济的发展速度。第二节农业生态系统的规律农业生态系统本身就是一个生态经济系统，这样就导致生态规律与经济规律相互融合，共同制约着农业生产的发展。一．农业生态系统的反馈机制农业生态系统内部存在一个负反馈调节机制，用以协调生物个体与个体、种群与种群以及生物与环境之间的平衡，即生态稳态。一系列生态规律就是通过这一机制发挥作用的。农作物生长，不论个体生长（如株高）或种群个数的调节，还是干物质的积累，抛开不同作物生长速率大小等具体差异，从中都可以抽象地描述生长过程的基本表现方式。即种群大小（或生物量的大小）、环境阻力和瞬时增长率三个变量之间，存在着调节和反馈效应。当环境提供的资源（食物、营养元素、光照等）不足时，种群个体数的增加可导致死亡率增加。这样，种群个体数上下波动。这种变动，叫做种群大小的周期性波动。这种使环境和生物之间、生物与生物之间保持相对稳定的关系，称为生态系统的“自动调节”或“反馈关系”。这种适应性对于农业种群进化是有利的。农作物种群的反馈调节可以体现在种群密度和单株产量之间的关系上，以小麦为例，如果在生产中一味增加种植的密度，会导致每一株的分蘖数和成穗率下降，同时单株穗（粒）数减少，千粒重下降，总的产量随之下降。由于密度增加，投入物化劳动量相应提高，经济效果显著下降，就会出现报酬递减现象，因而农业种群的反馈调节机制是必须遵循的基本生态原理。在畜牧业中，这种反馈关系主要表现在畜群增长必须与单位草地产草量相适应、能提供的饲料量与牲畜头数相适应。在社会生产中，还表现为人口增长率了与物质资料增长相适应。由此可见，在符合农业生态系统反馈原理的情况下，社会调节手段应当在最大持续收获量所允许的范围内发挥其功能。二．农业生态系统的基本规律1．适应改造法则生物与环境相适应是生态学的基本规律。人类也不例外，同样要适应环境。当然，适应并不是消极地、完全无所作为地、被动地适应环境。人类可以改造环境、改变自己的生存条件。但是这个改造，仍然是必须顺应生态规律的，而不能是任意的改造。尤其在注意的是，改造必须慎重。完全有可能，人们一时的认识，而实际上并没有对客观规律充分认识。因此，一般不宜对生态系统作大的改造，尽可能把改造限定在生态系统的阈值范围内。这也就是为什么社会对“三峡工程”、“南水北调工程”持反对意见的重要原因。恩格斯说，人类每取得一项对自然界的胜利，都可能遭到大自然更加严重的报复。这话确实富有哲理，是值得我们深思。2．转化循环法则农业生产的实质，就是将太阳能与自然物质通过生物转变为人类所能利用的生物化学能和有机物质。转化率的高低、转化物质的质量，都标志着农业生态系统的功能和结构水平。农业生态系统的转化循环，主要是通过这两个方面：一方面在农作物、禽畜及土壤微生物之间进行；另一方面在牧草、食草牲畜、农田、农作物之间进行。当然还有其他方面的转化循环，这些都可以概括为生物与环境、生物与生物之间的转化循环。转化循环在任何一条渠道受阻，都会影响农业的整体功能和结构。多种形式的立体农业结构，就是具体运用这一规律的成功典型。3．自我维持法则衡量一个农业生态系统是否良好，一个重要标志就是看它的自我维持能力是否强。自我维持和恢复的能力愈强，物质循环转化的功能也就愈强，系统就越稳定。系统自我维持能力的极限，就是这个系统的阈值。因此，人类改造环境是有限度的，就是说不能超过这个系统的维持能力。强调自我维持法则，就是强调人类对自然界作用的程度。生态系统的自我维持能力的强弱很大程度上取决于生态系统的物种的多样性。生态系统的物种越多，其自我维持能力越强。这也就是为什么强调保护生物的多样性。有时我们看到一种微不足道的生物灭绝，有什么可大惊小怪的呢？这不仅仅在于遗传基因的丧失，更主要是于这种趋势对人类生态系统自我维持能力、地球这个生物圈稳定性的威胁。不然我们就很难理解，美国为了挽救一种鲈鱼，废弃了一个耗资十亿的水库工程。4．演替发展法则自然生态系统是在不断地进化的，也就是演替发展的。自然生态系统的演替，一般是裸地——低级群落——高级群落——顶极群落。农业生态系统的演替：采集农业——原始农业——传统农业——现代农业——生态农业。农业生态系统的演替与自然生态系统的演替的最大不同，在于有了人的参与，发生了社会生产力改造生态系统的过程。5．动态平衡与无限循环法则演替发展就意味着农业生态系统的不是一成不变的，生态平衡的一种动态的平衡。正是这种演替发展，使生态系统的循环转化不断地进行下去。动态平衡规律是农业生态经济系统整体发展演替的规律，也是任何一个耗散结构所必须遵循的法则。6．整体大于总和的法则这是系统的特点。个体在系统中相互协作可以发挥出单个个体不具有的作用。一个人抬不起二、三百斤的大木头，几个人协作就可以轻而易举地抬起来。屋子里人少就觉得冷，人一多就暖和些。一个人很难生存，利用群体的力量，人成为地球上最可怕的动物。单株植物很难成活很多植物在一起，不仅便于受粉，而且抗病虫害能力增强。7．生物种群间的相生相克法则生物种群之间的关系是很复杂，既有相互依存、互为条件，又相互制约、相互牵制，从而维持系统的稳态。不仅相互依存对生物生存是十分重要的，如蜜蜂为花传授花粉，花又为蜜蜂提供食物；而且相互制约对系统的存在，从而生物的存在是很重要的。如狼和鹿维持一个平衡。杀死了狼，鹿的生长失去了制约，于是鹿大量繁殖，不仅导致了种群的退化，而且吃光了草，破坏了原来的生态系统，最终使鹿本身也难以生存下去。8．投入产出相适应法则人类不能任意地从农业生态系统中输出物质、能量（产品），也就是不能掠夺式地经营农业。农产品的输出要和向农业生态系统的投入保持协调，不然系统就会退化。9．食物链与营养结构法则生态系统中，食物把多种生物连接在一起，一种生物以另一种生物为食，彼此形成一个以食物连接起来的锁链关系，称为食物链。食物链可以分为四种：捕食性食物链：植物——草食动物——肉食动物。碎食性食物链：植物残体——微生物——小肉食动物——大肉食动物。寄生性食物链：小动物以寄生者身份寄生在寄主身上。腐食性食物链：动植物的尸体——微生物或腐食动物。食物链的各个环节叫营养级。第一级总是植物或具有生产功能的藻类。低位营养级是高位营养级的能量供应者。由于能量生物沿营养级递减，因此低位营养级的生物量一般大与高位营养级的生物量，这样就形成了生物数目金字塔、生物量金字塔、生产率金字塔。食物链的长短（也就是各个环节的多少），长食物链能量消耗多，但系统较稳定。因为当某一级受损时，可以由其他食物来替代。10．百分之十定律又叫金字塔定律，是由食物链派生出来的量的规律性。它的含义是，当能量沿食物链逐级传递时，能量的有效转化率在4.5%～20%之间，平均大致按百分之十的比率传递给下一级。其余的能量被有机体转化为热量而散失。金字塔定律是能量流动的规律，有三种表达形式（以四公顷草地为例）：个体数金字塔，一大批植物，食草动物（四头牛），食肉动物（一个人）生物量金字塔，植物的生物量最大，其次是食草动物，最少的是人。能量金字塔，植物的能量利用率（太阳能）为2.4%；食草动物的能量利用率（由植物转化为动物能量）为4.0%～4.5%，有效能量只有2.4%的4.0%；而到人这一级只利用食草动物的能量的5%。第三节中国生态农业一、生态农业的概念与内涵1．生态农业的概念“生态农业”（ecologicalagriculture）一词是由美国土壤学家W.Alblreche于1970年提出的。1981年英国农学家M.Worthinfton将生态农业明确定义为“生态上能自我维持，低输入，经济上有生命力，在环境、伦理和审美方面可接受的小型农业”。从历史缘由上认识，是为了克服石油农业带来的危机而提出的各种替代农业。这种农业模式的中心思想是将农业建立在生态学基础上而不是化学基础上。生态农业的概念可定义为：运用生态学原理和系统科学方法，把现代科学成果与传统农业技术的精华相结合而建立起来的具有生态合理性、功能良性循环的一种农业体系。2．中国生态农业的内涵中国生态农业的内涵可以从三个方面来描述：第一，作为促进农业持续发展的一种战略思想，它强调农业发展中的经济目标、生产目标与生态目标的一致性；变常规发展为持续发展，兼顾