《農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)》第七章-農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制

1、第七章,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)既靠自然調(diào)節(jié)，又靠人工調(diào)節(jié)。,水稻對(duì)稻田雜草化感作用,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和一般受控系統(tǒng)一樣，調(diào)節(jié)和控制的一個(gè)重要機(jī)制就是利用信息流。,蒲公英播種 螞蟻通訊,,,水稻播種 免耕播種 大棚,,,,第一節(jié) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的信息流,一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的自然信息流 1 ．環(huán)境與動(dòng)植物的信息關(guān)系 ： 如 日照時(shí)間長(zhǎng)短 ----

2、- 植物生殖發(fā)育信號(hào) 月亮和恒星的位置 ---- 候鳥(niǎo)飛行方向的信號(hào) 地球的磁場(chǎng)和重力 ----- 植物生長(zhǎng)方向的信號(hào) 陽(yáng)光與植物水分與根系和葉片的激素調(diào)控,,2 .植物與植物間的信息 如植物產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)（化感作用）如 水稻對(duì)稻田雜草化感作用 3 ． 植物與動(dòng)物間的信息 ：如 玉米受螟蟲(chóng)襲擊時(shí)釋放吲哚和萜烯類(lèi)物質(zhì)吸引天敵 4 ． 動(dòng)物與動(dòng)物間的信息 ：如蜜蜂的舞蹈、螞蟻的觸角、海豹的尿作為領(lǐng)域界限。,二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中

3、的人工信息流,1.仿自然信息 ：如利用人工光源或暗室控制植物的花期，利用人工合成昆蟲(chóng)信息素進(jìn)行害蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和誘捕蟲(chóng)等。2.人工采集和生成的信息：如農(nóng)民根據(jù)作物的長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相判斷栽培措施；利用燈光誘殺害蟲(chóng)等；利用氣象衛(wèi)星進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)等。3.社會(huì)信息 ：如人類(lèi)利用廣播、電視、郵電、出版物等進(jìn)行信息的傳遞等。,太陽(yáng)能殺蟲(chóng)燈,三、自然信息與人工信息的比較,四、信息的量度和生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化的量度,信息論的創(chuàng)始人： C.E.Shannon （香農(nóng)）

4、信息量是該信息所消除的系統(tǒng)不確定性大小的一種量 度，信息量的單位為比特。 生態(tài)系統(tǒng)中的信息通常分為四類(lèi) 1. 物理信息 2. 化學(xué)信息 3. 行為信息 4. 營(yíng)養(yǎng)信息,第二節(jié) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的資金流,一、資金流 　　資金流（又稱價(jià)值流:在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中輸入含一定勞動(dòng)的社會(huì)資源，經(jīng)過(guò)勞動(dòng)生產(chǎn)，成為新的產(chǎn)品輸出，新產(chǎn)品含有更高的價(jià)值，并在銷(xiāo)售之后得到實(shí)現(xiàn)，這就形成了資金流。　　農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的資金流:在現(xiàn)實(shí)生活中，社會(huì)資源的輸入要

5、用一定的資金按價(jià)格購(gòu)買(mǎi)，產(chǎn)品的輸出也按價(jià)格換回一定的資金，這樣就形成了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的資金流。,二、資金流與能物流的關(guān)系,1.相偶聯(lián)的關(guān)系 ：通過(guò)價(jià)格偶聯(lián)，方向相反如購(gòu)買(mǎi)種子、肥料 --- 投入物質(zhì)、能量，付出了資金 銷(xiāo)售農(nóng)產(chǎn)品 ------ 輸出了物質(zhì)、能量，得到了資金,2. 脫離了能流、物流的資金流,如經(jīng)營(yíng)者與財(cái)政金融部門(mén)的資金來(lái)往 當(dāng)價(jià)格不合理，進(jìn)行調(diào)節(jié)如進(jìn)口收稅，出口補(bǔ)貼　 　生產(chǎn)相對(duì)過(guò)剩， 價(jià)格低，銷(xiāo)售補(bǔ)貼；　　 生產(chǎn)不

6、足，價(jià)格高， 消費(fèi)補(bǔ)貼,3.單獨(dú)的能物流,如公共資源的利用和保護(hù)，并未伴隨有資金的流入與流出，導(dǎo)致成本外攤和收益外泄， 易出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)外部性問(wèn)題，脫離了社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)律的制約。,（1）成本外攤,定義：指生產(chǎn)系統(tǒng)在生產(chǎn)的過(guò)程中，消耗了自然資源成本和利用了自然環(huán)境成本，但沒(méi)有在系統(tǒng)的成本核算中得到反映的現(xiàn)象。例如：過(guò)度放牧造成水土流失；污水排放到河流中，導(dǎo)致下游水質(zhì)下降。,（2）收益外泄,指系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中增殖了自然資源，改善了自然環(huán)境，但沒(méi)有

7、在系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)核算中得到反映的現(xiàn)象。例如：山區(qū)植樹(shù)，洪災(zāi)減少，CO2增多等。3、時(shí)間關(guān)聯(lián)的外部性：一種外部性是和時(shí)間有關(guān)的外部性問(wèn)題。如前人植樹(shù)，后人乘涼,（二）經(jīng)濟(jì)外部性的解決途徑,1、在行政上，明確資源的所有權(quán)和使用權(quán)，劃定保護(hù)區(qū)； 2、通過(guò)資源與環(huán)境的法規(guī)建設(shè) ，禁止有害環(huán)境的行為； 3、通過(guò)教育提高全民的環(huán)境和生態(tài)意識(shí)； 4、采用必要的經(jīng)濟(jì)手段。通過(guò)征收排污費(fèi)，對(duì)破壞環(huán)境的罰款，對(duì)公用資源的使用實(shí)行征稅，補(bǔ)貼保護(hù)資源和保

8、護(hù)環(huán)境的工作，獎(jiǎng)勵(lì)對(duì)生態(tài)環(huán)境改善作出貢獻(xiàn)的個(gè)人和單位。,第四節(jié) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制特點(diǎn),一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制的基本特點(diǎn) 1.兼有中心式調(diào)控和非中心式調(diào)控兩種機(jī)制。2.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控層次。,1）從自然生態(tài)系統(tǒng)繼承的非中心式調(diào)控機(jī)制是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的第一層調(diào)控。這個(gè)層次的調(diào)控通過(guò)生物與其環(huán)境、生物與生物的相互作用，生物本身的遺傳、生理、生化機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。,（2）由直接操作農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的農(nóng)民或經(jīng)營(yíng)者充當(dāng)調(diào)控中心的人工直接控制構(gòu)成

9、第二層調(diào)控。這個(gè)層次的人直接調(diào)度系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)與功能。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)是這個(gè)層次的主要調(diào)控形式之一。,（3）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制的第三個(gè)層次是社會(huì)間接調(diào)控。這一層次通過(guò)社會(huì)的財(cái)政系統(tǒng)、金融系統(tǒng)、工交系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、行政系統(tǒng)、政法系統(tǒng)、科教系統(tǒng)等影響第二層次的農(nóng)民或經(jīng)營(yíng)者的決策和行動(dòng)，從而間接調(diào)控了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。,二、自然調(diào)控,1.自然生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控是通過(guò)非中心式調(diào)控機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。生態(tài)系統(tǒng)越趨于成熟，自然信息的溝通越豐富，控制系統(tǒng)所特有的

10、和諧、協(xié)調(diào)、穩(wěn)定等特點(diǎn)也就越明顯。,2.自然調(diào)控過(guò)程可分為,（1）程序調(diào)控：生物的個(gè)體發(fā)育、群落演替都有一定的先后順序，不會(huì)顛倒。群落的演替與物種間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系、化學(xué)關(guān)系都有關(guān)。 （2）隨動(dòng)調(diào)控：動(dòng)植物的運(yùn)動(dòng)過(guò)程能跟蹤一些外界目標(biāo)。向日葵的花跟著太陽(yáng)轉(zhuǎn)；植物的根向著有肥水的方向伸；動(dòng)物隨動(dòng)追捕。（3）最優(yōu)調(diào)控：進(jìn)化優(yōu)勝劣汰，蜜蜂六角形蜂巢－最省材料；魚(yú)類(lèi)流線形－減少阻力；鳥(niǎo)類(lèi)骨骼中空－省材料適飛行；蛋殼－抗壓最優(yōu)薄殼結(jié)構(gòu)。（4）穩(wěn)態(tài)

11、調(diào)控：自然生態(tài)系統(tǒng)形成了一種發(fā)展過(guò)程中趨于穩(wěn)定、干擾中維持不變、受破壞后迅速恢復(fù)的穩(wěn)定性。,這種穩(wěn)態(tài)主要靠系統(tǒng)的功能組分冗余及系統(tǒng)的負(fù)反饋?zhàn)饔眠@兩種機(jī)制來(lái)獲得。a.系統(tǒng)的功能組分冗余 在一個(gè)系統(tǒng)中，具有同一功能的組分?jǐn)?shù)量超過(guò)必須的數(shù)量，處于備用狀態(tài)，這稱為系統(tǒng)的功能組分冗余。b.系統(tǒng)的負(fù)反饋?zhàn)饔孟到y(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果作為控制信息（反饋信息），回到系統(tǒng)調(diào)控中心，對(duì)系統(tǒng)未來(lái)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生影響，這種作用過(guò)程稱系統(tǒng)的反饋?zhàn)饔?。反饋?zhàn)饔每煞终答伜拓?fù)反饋

12、。,三、人工直接調(diào)控,1 ．調(diào)控途徑：（1）生態(tài)環(huán)境調(diào)控 ： 土壤環(huán)境：物理、化學(xué)、生物方法 氣象因子：建棚舍、人工降雨、地膜覆蓋、溫室等 水分因子：修水庫(kù)、水閘、灌溉方式 火因子：地表火與林冠火，以火克火等 （2）輸入輸出調(diào)控:輸入物質(zhì)和能量，輸出產(chǎn)品，控制非 產(chǎn)品輸出（污染物） （3）生物結(jié)構(gòu)調(diào)控：個(gè)體：品種改良、栽培、飼養(yǎng)方法群體：引進(jìn)有益生物，控制有害生物。（4）系統(tǒng)的綜合調(diào)控(系統(tǒng)模式):農(nóng)林結(jié)合，農(nóng)牧結(jié)合，

13、農(nóng)漁結(jié)合，利用腐生食物鏈,2. 農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的確定：(1）農(nóng)業(yè)技術(shù)必須與農(nóng)業(yè)生物的生理生態(tài)特性相適應(yīng)： 如良種與良法相結(jié)合（矮桿品種、拋秧等栽培技術(shù)）(2）農(nóng)業(yè)技術(shù)必須與自然條件相適應(yīng) ：北方保溫技術(shù)、南方防止水土流失、減少酸性等(3）農(nóng)業(yè)技術(shù)必須與社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化條件相適應(yīng) 經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá) ---- 人少地多 ----- 大型機(jī)械化（提高勞動(dòng)生產(chǎn)率） 經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá) ---- 人多地少 ----- 小型機(jī)械化（提高單產(chǎn)） 經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá) --