第七章农业生态系统的调控与平衡课件.ppt

1、.农业生态系统是一个人工管理的生农业生态系统是一个人工管理的生态系统，既有自然生态系统的属性，又态系统，既有自然生态系统的属性，又有人工管理系统的属性。它一方面从自有人工管理系统的属性。它一方面从自然界继承了自我调节能力，保持一定的然界继承了自我调节能力，保持一定的稳定性；另一方面它在很大程度上受人稳定性；另一方面它在很大程度上受人类各种技术手段的调节。充分认识农业类各种技术手段的调节。充分认识农业生态系统的调控机制及调控途径，有助生态系统的调控机制及调控途径，有助于建立高效、稳定、整体功能良好的农于建立高效、稳定、整体功能良好的农业生态系统，有助于利用和保护农业资业生态系统，有助于利用和保护

2、农业资源，提高系统生产力。源，提高系统生产力。.7.1农业生态系统的调控农业生态系统的调控7.2生态平衡生态平衡.生态系统的稳态生态系统的稳态 生态系统与其组成成分（种群或有机体）具生态系统与其组成成分（种群或有机体）具有自我保持和自我调控，使自身内部保持稳定的有自我保持和自我调控，使自身内部保持稳定的能力，这种能力称为稳态能力，这种能力称为稳态（homeostasis）。）。稳态稳态是控制论术语，在这里用来表示生态系统抵抗各是控制论术语，在这里用来表示生态系统抵抗各种干扰和维持内部的稳定状态的能力。种干扰和维持内部的稳定状态的能力。 生生态系统可以通过多种稳态机制，保持自身的稳定态系统可以通

3、过多种稳态机制，保持自身的稳定性，主要是各种正、负反馈机制相互作用的结果。性，主要是各种正、负反馈机制相互作用的结果。任何稳态机制的作用都是有一定限度的，良好的任何稳态机制的作用都是有一定限度的，良好的稳态控制决定于系统中生物种类的多样性、能流稳态控制决定于系统中生物种类的多样性、能流物流途径的复杂性。物流途径的复杂性。7.1.17.1.1农业生态系统调控的生态学原理农业生态系统调控的生态学原理 1.1.系统的整体效应系统的整体效应 2.2.生物与环境协调发展的生态平衡原生物与环境协调发展的生态平衡原理理 3.3.生态系统结构决定功能原理生态系统结构决定功能原理 4.4.限制因素原理限制因素原

4、理.7.1.27.1.2农业生态系统自然调控机制农业生态系统自然调控机制农业生态系统的自然调控机制是从自然生农业生态系统的自然调控机制是从自然生态系统中继承下来的生物与生物、生物与环态系统中继承下来的生物与生物、生物与环境之间存在的反馈调控、多元重复补偿稳态境之间存在的反馈调控、多元重复补偿稳态调控机制。调控机制。如光温对作物生长发育的调节作如光温对作物生长发育的调节作用；昼夜节律对家畜家禽行为的调节作用；用；昼夜节律对家畜家禽行为的调节作用；林木的自疏现象；功能组分冗余现象；反馈林木的自疏现象；功能组分冗余现象；反馈现象等多种自我调节机制。现象等多种自我调节机制。.1.1.反馈机制反馈机制

5、农业生态系统具有多种正负反馈机制，农业生态系统具有多种正负反馈机制，能在不同的层次结构上行使功能控制。能在不同的层次结构上行使功能控制。 1 1在个体水平上，在个体水平上，通过正负反馈，使得通过正负反馈，使得个体与环境、个体与群体之间保持一定个体与环境、个体与群体之间保持一定的协调关系。的协调关系。 2种群之间，种群之间，捕食者与被捕食者之间的捕食者与被捕食者之间的数量调节也是一种反馈机制。数量调节也是一种反馈机制。 .猎物猎物种群增长种群增长捕食者捕食者种群增长种群增长- -+ +.3在群落水平上，在群落水平上，一方面生物种群间一方面生物种群间通过相互作用，调节彼此间种群数量通过相互作用，调

6、节彼此间种群数量和对比关系，同时又受到共同的最大和对比关系，同时又受到共同的最大环境容纳量的制约。环境容纳量的制约。 4在系统水平上，在系统水平上，交错的群落关系、交错的群落关系、生态位的分化、严格的食物链量比关生态位的分化、严格的食物链量比关系等等，都对系统的稳态机制起积极系等等，都对系统的稳态机制起积极作用。作用。. 生态系统的反馈调节机制及其作用是有生态系统的反馈调节机制及其作用是有一定限度的。一定限度的。系统在不降低和不破坏其自动系统在不降低和不破坏其自动调节能力的前提下所能忍受的最大限度的外调节能力的前提下所能忍受的最大限度的外界压力（临界值），称为生态阈值。界压力（临界值），称为生

7、态阈值。外界压外界压力包括自然灾害、不利环境因素的影响等自力包括自然灾害、不利环境因素的影响等自然力，也包括人力的获取、改造和破坏。然力，也包括人力的获取、改造和破坏。生生态容量也是一类生态阈值，指的是某种物质态容量也是一类生态阈值，指的是某种物质（通常指有害物质）的最大容纳量，（通常指有害物质）的最大容纳量，即系统即系统通过自净作用维持稳定状态的能力。生态容通过自净作用维持稳定状态的能力。生态容量的大小，取决于有毒、有害物质的性质以量的大小，取决于有毒、有害物质的性质以及生态系统本身的抗毒自净能力。及生态系统本身的抗毒自净能力。.（二）多元重复补偿（二）多元重复补偿 多元重复补偿多元重复补偿

8、是指在生态系统中，有一个以上的组分是指在生态系统中，有一个以上的组分具有完全相同或相近的功能，或者说在网络中处在相具有完全相同或相近的功能，或者说在网络中处在相同或相近生态位上的多个组成成分，在外来干扰使其同或相近生态位上的多个组成成分，在外来干扰使其中一个或两个组分破坏的情况下，另外一个或两个组中一个或两个组分破坏的情况下，另外一个或两个组分可以在功能上给予补偿，从而相对地保持系统的输分可以在功能上给予补偿，从而相对地保持系统的输出稳定不变。出稳定不变。这种多元重复有时也理解为生态系统结这种多元重复有时也理解为生态系统结构上的功能组分冗余现象。构上的功能组分冗余现象。 生态系统中的反馈控制和

9、多元重复往往同时存在，生态系统中的反馈控制和多元重复往往同时存在，使系统的稳定性得以有效地保持下去。这些自然调控使系统的稳定性得以有效地保持下去。这些自然调控相对人为调控来说，往往更为经济、可靠和有效，对相对人为调控来说，往往更为经济、可靠和有效，对保护生态环境更为有利。保护生态环境更为有利。 .7.1.37.1.3农业生态系统人工调控机制农业生态系统人工调控机制 人工调控是指农业生态系统在自然人工调控是指农业生态系统在自然调控的基础上，受人工的调节与控制，调控的基础上，受人工的调节与控制，人工调节遵循农业生态系统的自然属性，人工调节遵循农业生态系统的自然属性，利用一定的农业技术和生产资料加强

10、系利用一定的农业技术和生产资料加强系统输入，改变农业生态环境，改变农业统输入，改变农业生态环境，改变农业生态系统的组成成分和结构，以达到提生态系统的组成成分和结构，以达到提高农业生产、加强系统输出的目的。高农业生产、加强系统输出的目的。农农业生态系统的调控途径可分为经营者的业生态系统的调控途径可分为经营者的直接调控和社会间接调控两种。直接调控和社会间接调控两种。 .（一）经营者的直接调控（一）经营者的直接调控 1.1.生境调控生境调控 生境调控就是利用农业技术措施改善农生境调控就是利用农业技术措施改善农业生物的生态环境，达到调控目的。业生物的生态环境，达到调控目的。它它包括对土壤、气候、水分、

11、有利有害物包括对土壤、气候、水分、有利有害物种等因素的调节，其主要目的是改变不种等因素的调节，其主要目的是改变不利的环境条件，或者削弱不良环境因子利的环境条件，或者削弱不良环境因子对生物种群的危害程度。对生物种群的危害程度。 . 调节土壤环境，可通过物理、化学和生物调节土壤环境，可通过物理、化学和生物等方法进行。等方法进行。传统的犁、耙、耘、起畦，以至传统的犁、耙、耘、起畦，以至排灌、建造梯田等同于物理方法，它们改善耕排灌、建造梯田等同于物理方法，它们改善耕层结构，协调水、肥、气、热的矛盾。层结构，协调水、肥、气、热的矛盾。化肥、化肥、除草剂和土壤改良剂的使用，能够改善土壤中除草剂和土壤改良剂

12、的使用，能够改善土壤中营养元素的平衡状况，属于化学方法。营养元素的平衡状况，属于化学方法。而施用而施用有机肥、种植绿肥、放养红萍、繁殖蚯蚓等措有机肥、种植绿肥、放养红萍、繁殖蚯蚓等措施属于生物方法，它们既能改善土壤的物理性施属于生物方法，它们既能改善土壤的物理性状，又能改善士壤中营养元素的平衡状况，有状，又能改善士壤中营养元素的平衡状况，有利于提高土壤肥力。利于提高土壤肥力。 .调节气候环境，调节气候环境，表现在区域气候环境的表现在区域气候环境的改善上，可通过大规模绿化和农田林网建设，改善上，可通过大规模绿化和农田林网建设，人工降雨、人工驱雹、烟雾防霜等措施来得人工降雨、人工驱雹、烟雾防霜等措

13、施来得以实现。局部气候环境的改善，可通过建立以实现。局部气候环境的改善，可通过建立人工气候室和温室、动物棚舍、薄膜覆盖、人工气候室和温室、动物棚舍、薄膜覆盖、塑料大棚、地膜覆盖，施用地面增温剂等方塑料大棚、地膜覆盖，施用地面增温剂等方法实现。法实现。 调节水分调节水分的方法很多；如修水库，打机的方法很多；如修水库，打机井，建水闸，田间灌排、喷灌、滴灌、施用井，建水闸，田间灌排、喷灌、滴灌、施用叶面抗蒸腾剂等方法都可以直接改善水分供叶面抗蒸腾剂等方法都可以直接改善水分供应状况。通过土壤耕作，增施有机肥料，改应状况。通过土壤耕作，增施有机肥料，改良土壤结构，也可以增强土壤的保水能力。良土壤结构，也

14、可以增强土壤的保水能力。.2.2.输入输出调控输入输出调控 农业生态系统的农业生态系统的肥料、饲料、农肥料、饲料、农药、种子、机械、燃料、电力等农业生产资料；药、种子、机械、燃料、电力等农业生产资料；各种农业产品。各种农业产品。输入调控输入调控包括输入的包括输入的辅助能和物质的种类、数量和投入结构的比例。辅助能和物质的种类、数量和投入结构的比例。输出调控输出调控包括调控系统的贮备能力，使输出更包括调控系统的贮备能力，使输出更有计划；或对系统内的产品加工，改变产品输有计划；或对系统内的产品加工，改变产品输出形式，使生产加工相结合，产品得到更充分出形式，使生产加工相结合，产品得到更充分的利用，并可

15、提高产品的经济值；同时，控制的利用，并可提高产品的经济值；同时，控制非目标性输出，如防止因径流、下渗造成的营非目标性输出，如防止因径流、下渗造成的营养元素的流失。养元素的流失。 .3.3.农业生物调控农业生物调控农业生物调控农业生物调控是在个体、种群和群落各水平上是在个体、种群和群落各水平上通过对生物种群遗传特性、栽培技术和饲养方通过对生物种群遗传特性、栽培技术和饲养方法的改良，增强生物种群对环境资源的转化效法的改良，增强生物种群对环境资源的转化效率，达到调控目的。率，达到调控目的。个体水平个体水平的调控，其主要手段包括品种的选用的调控，其主要手段包括品种的选用和改良，以及有关物种的栽培和饲养

16、方法。如和改良，以及有关物种的栽培和饲养方法。如优良品种的选育，杂种优势的利用，遗传工程优良品种的选育，杂种优势的利用，遗传工程手段，生长期间整枝打顶、疏花疏果、激素喷手段，生长期间整枝打顶、疏花疏果、激素喷施等措施调节生长。施等措施调节生长。 .群落水平群落水平的调控，是调控农业生物群落的垂直的调控，是调控农业生物群落的垂直结构、平面结构、时间结构和食物链结构，以结构、平面结构、时间结构和食物链结构，以及作物复种方式、动物混养方式、林木混交方及作物复种方式、动物混养方式、林木混交方式等，建立合理的群落结构，以实现对资源的式等，建立合理的群落结构，以实现对资源的最佳利用。最佳利用。.4.4.系

17、统结构调控系统结构调控 农业生态系统的结构调控农业生态系统的结构调控是利用综合技术是利用综合技术与管理措施，协调农业内部各产业生产间的关与管理措施，协调农业内部各产业生产间的关系，确定合理的农、林、牧、渔比例和配置，系，确定合理的农、林、牧、渔比例和配置，用不同种群合理组装，建成新的复合群体，使用不同种群合理组装，建成新的复合群体，使系统各组成成分间的结构与机能更加协调，系系统各组成成分间的结构与机能更加协调，系统的能量流动、物质循环更趋合理。在充分利统的能量流动、物质循环更趋合理。在充分利用和积极保护资源的基础上，获得最高系统生用和积极保护资源的基础上，获得最高系统生产力，发挥最大的综合效益

18、。从系统构成上讲，产力，发挥最大的综合效益。从系统构成上讲，结构调控主要包括以下三个方面：结构调控主要包括以下三个方面：.（1 1）确定系统组成在数量上的最优比例）确定系统组成在数量上的最优比例。如用线性规划方法求农林牧用地的最如用线性规划方法求农林牧用地的最佳比例。佳比例。 （2 2）确定系统组成在空间上的最优联系）确定系统组成在空间上的最优联系方式。方式。要求因地制宜、合理布局农林牧要求因地制宜、合理布局农林牧生产，使生态位原理进行立体组合，按生产，使生态位原理进行立体组合，按时空二维结构对农业进行多层配置。时空二维结构对农业进行多层配置。 （3 3）确定系统组成在时间上的最优联系）确定系

19、统组成在时间上的最优联系方式。方式。要求因地制宜找出适合地区优先要求因地制宜找出适合地区优先发展的突破口，统筹安排先后发展项目发展的突破口，统筹安排先后发展项目。.（二）社会的间接调控（二）社会的间接调控 是指农业生态系统的外部因素，包括财经是指农业生态系统的外部因素，包括财经金融、公交通讯、科技文献、政法管理等通过金融、公交通讯、科技文献、政法管理等通过经营者对生态系统产生调节作用的有关社会机经营者对生态系统产生调节作用的有关社会机制。制。.7.2 生态平衡生态平衡7.2.17.2.1生态平衡生态平衡(ecological equilibrium) 指在一定时间内，生态系统中生物与环境之指在

20、一定时间内，生态系统中生物与环境之间以及生物与生物之间通过相互制约、相互渗透、间以及生物与生物之间通过相互制约、相互渗透、相互影响维持着某种协调状态。相互影响维持着某种协调状态。 表现为表现为生态系统中各物种类组成、种群数量、食生态系统中各物种类组成、种群数量、食物链营养结构的协调状态；能量和物质的输入与物链营养结构的协调状态；能量和物质的输入与输出基本相等；物质贮存量恒定；信息传递畅通；输出基本相等；物质贮存量恒定；信息传递畅通；生物群落与环境之间达到高度的相互适应和同步生物群落与环境之间达到高度的相互适应和同步协调。这些因素作用的结果，使生物与生物、生协调。这些因素作用的结果，使生物与生物

21、、生物与环境或各对应力量之间，各自保持一定的状物与环境或各对应力量之间，各自保持一定的状态，达到正负相当、协调吻合。态，达到正负相当、协调吻合。. 7.2.27.2.2生态平衡的基本特征生态平衡的基本特征1一定时期内生态系统中物质与能量输一定时期内生态系统中物质与能量输入与输出保持相对平衡入与输出保持相对平衡 2生态系统内的物质与能量的流动保持合理的比例与速度 3生物的种类和数量相对稳定 4生态系统具有良好的自我调节能力 .7.2.37.2.3农业生态系统平衡的特点农业生态系统平衡的特点 1农业生态系统是一个典型的生态经农业生态系统是一个典型的生态经济系统，其平衡是相对的动态平衡济系统，其平衡

22、是相对的动态平衡 2人们可以通过投入而改变平衡的结人们可以通过投入而改变平衡的结构，不断建立新的平衡构，不断建立新的平衡3应维持农业生态系统的相对平衡应维持农业生态系统的相对平衡. 。如：森林的砍伐如海藻.2. 2. 生态平衡失调的原因生态平衡失调的原因 一是自然的原因。自然界发生的灾害往往一是自然的原因。自然界发生的灾害往往会对生态系统的功能造成巨大的影响，如恐会对生态系统的功能造成巨大的影响，如恐龙的灭绝，认为是陨石撞击地球而造成。主龙的灭绝，认为是陨石撞击地球而造成。主要的自然灾害有火山爆发、地震、雷电、火要的自然灾害有火山爆发、地震、雷电、火灾、流行病、海啸、台风等，这些因素可使灾、流

23、行病、海啸、台风等，这些因素可使生态系统在短时间内遭到破坏甚至崩溃。生态系统在短时间内遭到破坏甚至崩溃。 二是人为的原因。人类社会的经济活动，二是人为的原因。人类社会的经济活动，包括生产与生活活动对自然资源进行不合理包括生产与生活活动对自然资源进行不合理的开发和利用，产生大量的污染物质所造成的开发和利用，产生大量的污染物质所造成的生态平衡失调与破坏。的生态平衡失调与破坏。 . 7.2.5 7.2.5 维持生态平衡的措施维持生态平衡的措施 从整体出发，树立可持续发展的观念从整体出发，树立可持续发展的观念 2. 保护森林，增加植被覆盖率保护森林，增加植被覆盖率 3. 保护草地，种植牧草，恢复植被保护草地，种植牧草，恢复植被 4. 消除污染，保护环境消除污染，保护环境 5. 有计划的控制人口有计划的控制人口1. 6. 调整农业生产结构调整农业生产结构.单元小结：单元小结：系统的调节系统的调节-生态平衡生态平衡讨论：农村生态平衡存在问题与讨论：农村生态平衡存在问题与 对策？对策？作业：作业：P119P119.