《農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)》第一章-緒論

1、,農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)主要研究的問題(4W),生物的分布格局與規(guī)律:在哪里(Where)生物的時(shí)空量度:有多少(When and how many)決定生物分布與量度的內(nèi)外因:為什么(Why)穩(wěn)定與改善環(huán)境途徑:(What can be done),本課程考核辦法：,1.學(xué)科 基礎(chǔ)課。平時(shí)成績30％：課程論文與考勤；期末閉卷成績70％。2. 缺課，曠課達(dá)課時(shí)數(shù)的1/3取消考試資格。3. 無故缺席達(dá)三次，平時(shí)成績?yōu)?分。4.鼓勵(lì)上課踴躍

2、發(fā)言，適當(dāng)加分。,第一章 緒論,1.生態(tài)學(xué)和農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的基本概念；2.農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢；3.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本概念與特點(diǎn)；4.農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的任務(wù)及其研究方法。,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展,一、生態(tài)學(xué)的定義；二、生態(tài)學(xué)發(fā)展的歷史階段；三、生態(tài)學(xué)產(chǎn)生背景；四、生態(tài)學(xué)的分支；五、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生及發(fā)展。,生態(tài)學(xué)概念深入人心,,,一、生態(tài)學(xué)的定義(Ecology),德國科學(xué)家 E.Haeckel（?？藸枺?1866 首次

3、定義生態(tài)學(xué)概念。Oikos(住所或棲息地）；logos（學(xué)科）生態(tài)學(xué)：研究生物和環(huán)境之間相互關(guān)系及其作用機(jī)理的學(xué)科。 生物 環(huán)境；生態(tài)學(xué)≠環(huán)境科學(xué),,,二、生態(tài)學(xué)發(fā)展的歷史階段,1. 生態(tài)學(xué)誕生以前時(shí)期，主要是生態(tài)學(xué)知識(shí)的積累階段（公元前 2000 年 —— 公元 14-18 世紀(jì)）。（1）公元前 700 年，李聃的《道德經(jīng)》表達(dá)了 “ 金木水火土 ”五行相生相克的思想；（2）公元 100-200 年秦漢 “ 二

4、十四節(jié)氣 ” ；（3）明朝《馬 - 龍農(nóng)說》，用陰陽來描述生態(tài)平衡。（4）古希臘哲學(xué)家 Aristotle 其弟子提出植物群落的含義及與自然環(huán)境的關(guān)系 （5）1749年：布豐《生命律》； 1803年：馬爾薩斯《人口論》,2. 個(gè)體生態(tài)學(xué)與群落生態(tài)學(xué)階段（1866-1935）,（1）植物生態(tài)學(xué)家瓦爾明：《以植物生態(tài)地理為基礎(chǔ)的植物分布學(xué)》（1885）；（2）辛柏：《以生理學(xué)為基礎(chǔ)的植物地理學(xué)》（1898）（3）1859年：達(dá)爾文

5、發(fā)表《物種起源》，創(chuàng)立生物進(jìn)化論（4）1866年 德國的?？藸枺?E. Haeckel ）正式將生態(tài)學(xué)定義為研究 有機(jī)體與其環(huán)境條件相互關(guān)系的科學(xué)。,3. 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)階段（1935-1962）,（1）1935年 英國生態(tài)學(xué)家坦斯列（ A. G. Tansley ）第一次提出生態(tài)系統(tǒng)的概念。（2）1941年 美國年輕生態(tài)學(xué)家林德曼（ R. L. Lindeman ）提出食物鏈中能量利用的 “ 十分之一定律 ” 。（3）1952

6、年 E. P. Odum 發(fā)表了《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》，第一次以生態(tài)系統(tǒng)為中心建立了完整的生態(tài)學(xué)。,4. 生態(tài)學(xué)向調(diào)控與工程方向發(fā)展階段(1962-),,4. 生態(tài)學(xué)向調(diào)控與工程方向發(fā)展階段(1962-),（1）1962年《寂靜的春天》； 1962 年的 IBP 計(jì)劃（國際生物學(xué)計(jì)劃）（2）1971年的 MAB 計(jì)劃（人與生物圈計(jì)劃） 現(xiàn)在的 IGBP 計(jì)劃（國際地圈生物圈計(jì)劃） （3）1972年 6 月瑞典斯德哥爾摩 “ 人類環(huán)境大會(huì) ”

7、 ，發(fā)表了《人類環(huán)境宣言》（4）1992年 6 月巴西里約熱內(nèi)盧 “ 聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會(huì) ” ，制定了《保護(hù)生物多樣性公約》、《氣候變化公約》、《關(guān)于森林問題的原則申明》、《里約熱內(nèi)盧宣言》生態(tài)學(xué)開始配合經(jīng)濟(jì)發(fā)展探討定量調(diào)節(jié)控制生態(tài)系統(tǒng)的理論與方法，生態(tài)系統(tǒng)工程進(jìn)入許多生產(chǎn)領(lǐng)域。,,二、生態(tài)學(xué)發(fā)展的歷史階段小結(jié),,4,生態(tài)學(xué)向調(diào)控與工程方向發(fā)展階段,三、生態(tài)學(xué)產(chǎn)生背景,（一）國際生態(tài)問題,地球的地面平均溫度：如無大氣，為-18度；有

8、了大氣，為15度。差33度，大氣象被子一樣造成溫室效應(yīng)。全球溫度上升趨勢，2010年全球平均溫度 升幅度1.8-4度，海平面升高18-59cm。高緯度、冬季、陸地增溫明顯。,1、溫室效應(yīng),,,,,,,,,,,,,,,,,CO2, CH4, N2O, H2O…,,地表吸收,地表吸收,溫室,太陽短波輻射,地球和大氣長波輻射,大氣層,太陽短波輻射,地球和大氣長波輻射,增溫效應(yīng),增溫效應(yīng),,如沒有溫室氣體，地球表面平均溫度約為－18℃，

9、而實(shí)際溫度為15℃,,氣溫升高的原因——溫室效應(yīng),大中的某些氣體能使太陽的短波輻射幾乎無衰減地通過，但卻可以吸收地球的長波輻射，使地表的溫度升高，就象溫室 中的玻璃一樣，稱為溫室效應(yīng)。受控的6種人為溫室氣體：CO2（二氧化碳）CH4（甲烷）O3（臭氧）N2O（氧化亞氮）氯氟碳（CFCs）水蒸汽,1、溫室效應(yīng),溫室效應(yīng)的后果,1.全球氣候的異常現(xiàn)象，冬季縮短、夏季延長，蒸發(fā)增強(qiáng)，大片地區(qū)的土壤濕度將會(huì)降低。 （例2006年桑

10、美為15級(jí)臺(tái)風(fēng)，2009年莫拉克，50年未遇夏季）2.南北極地冰川將大幅度融化,海平面上升.到2050年全球溫度將上升2-4攝氏度，導(dǎo)致一些島嶼國家和沿海城市將淹于水中，其中包括紐約、上海、東京和悉尼幾個(gè)國際大城市。3. 農(nóng)業(yè)方面。,溫室效應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)影響,(1)植物會(huì)長得更大,較快地把土壤中的養(yǎng)分吸光，農(nóng)家就不得不購買更多的化肥。(2)糧食的質(zhì)量可能隨著二氧化碳的提高而下降，因?yàn)槿~子的含碳量可能增加，含氮量可能減少。(3)在溫室效

11、應(yīng)中，害蟲和病害較易蔓延，這就需要更多的農(nóng)藥治理。,２００５年２月１６日，《京都議定書》正式生效。,這是人類歷史上首次以法規(guī)的形式限制溫室氣體排放。為了促進(jìn)各國完成溫室氣體減排目標(biāo)，議定書允許采取以下四種減排方式：     一、兩個(gè)發(fā)達(dá)國家之間可以進(jìn)行排放額度買賣的“排放權(quán)交易”，即難以完成削減任務(wù)的國家，可以花錢從超額完成任務(wù)的國家買進(jìn)超出的額度。   

12、0;二、以“凈排放量”計(jì)算溫室氣體排放量，即從本國實(shí)際排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的數(shù)量。    三、可以采用綠色開發(fā)機(jī)制，促使發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家共同減排溫室氣體。    四、可以采用“集團(tuán)方式”，即歐盟內(nèi)部的許多國家可視為一個(gè)整體，采取有的國家削減、有的國家增加的方法，在總體上完成減排任務(wù)。,2、環(huán)境破壞問題,2、環(huán)境破壞問題——水土流失,危害主

13、要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)破壞土壤肥力。 (2) 加劇溝壑發(fā)展。(3) 淤積水庫、阻塞河道、抬高河床。(4)威脅工礦交通設(shè)施安全。,2、環(huán)境破壞問題——沙塵暴,沙塵暴主要由水土流失造成。沙塵暴主要危害方式： ⑴ 強(qiáng)風(fēng)；⑵ 沙埋；⑶ 土壤風(fēng)蝕；⑷ 大氣污染： 治理沙塵暴的根本方面方法:防風(fēng)造林.,3.生物多樣性銳減 (reduction of biodiversity),（二）國內(nèi)面臨的環(huán)境問題,1. 土地環(huán)境退化

14、：水土流失 ；沙漠化 ；鹽堿化。2. 植被破壞：森林、草地、城市綠地等 3. 環(huán)境污染：工業(yè)三廢、農(nóng)業(yè)污染、城市垃圾，水體污染(赤潮及其危害情況，如2005年哈爾濱松花江事件、2007年太湖藍(lán)藻等) 。生態(tài)環(huán)境問題的實(shí)質(zhì)是人類的文明與支持這個(gè)文明的自然系統(tǒng)之間不協(xié)調(diào)，以致出現(xiàn)了不能持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。,地球約存在46億年，35億年前出現(xiàn)生物（菌藻類），恐龍2.3億年前出現(xiàn)，六千五百萬年前消失；人類已存在大約400萬年。,18世紀(jì)蒸汽機(jī)

15、的發(fā)明，即工業(yè)革命以來，人類的發(fā)展沖擊大自然的結(jié)果。,地球的年齡46億年，人類在地球上誕生大約400萬年，工業(yè)革命才200年；如果將46億年濃縮為100年，就是說地球的年齡是100歲的話，人類在地球上才1個(gè)月，而工業(yè)革命才3分鐘！僅僅是這3分鐘，人類就把地球糟蹋成這個(gè)樣子，可見人的本事多么大？！檢討自己的行為，尋找新的戰(zhàn)略，那么未來人與自然怎樣共存。,,四、生態(tài)學(xué)的分支,四、生態(tài)學(xué)的分支,四、生態(tài)學(xué)的分支,四、生態(tài)學(xué)的分支,按生物組

16、織層次分類,四、生態(tài)學(xué)的分支,五、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生及發(fā)展,1. 土壤學(xué)、氣象學(xué)、栽培學(xué)等通常是從某一側(cè)面研究生物與環(huán)境之間的關(guān)系。 2. 60 年代開始的 “ 污染、資源、能源、糧食、人口 ” 等五大生態(tài)危機(jī)的根源是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)缺乏整體認(rèn)識(shí)。人們逐步認(rèn)識(shí)到從生態(tài)系統(tǒng)水平認(rèn)識(shí)農(nóng)業(yè)的重要性。 3. 從 70 年代開始，以生態(tài)系統(tǒng)為核心的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)逐步建立起來。 1976 年在荷蘭召開國際農(nóng)業(yè)生態(tài)會(huì)議 1972 年日本小田桂三郎

17、發(fā)表〈農(nóng)田生態(tài)學(xué)〉 1978 年 G.W.Cox 發(fā)表〈農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)〉一書，農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)開始建立起來1987 年馬世駿出版《農(nóng)業(yè)生態(tài)工程》,中國的農(nóng)業(yè)發(fā)展與農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué),1 .古代很早就有樸素的思想：用地養(yǎng)地、基塘系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)、生物防治等2. 70 年代末期提出生態(tài)農(nóng)業(yè)（ Ecological agriculture) 是對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的很好實(shí)踐。 50 個(gè)生態(tài)農(nóng)業(yè)試點(diǎn)縣，到 100 個(gè)，已有 7 個(gè)獲聯(lián)合國 全球 500 佳稱號(hào)。北京

18、留民營村、浙江蕭山山一村、遼寧大 洼縣西安生態(tài)養(yǎng)殖場、江蘇姜堰市河橫村、江蘇寶應(yīng)縣、安徽 穎上小張莊、浙江瑾縣上李家村、浙江奉化縣騰頭村等。,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展小結(jié),一、生態(tài)學(xué)的定義；二、生態(tài)學(xué)發(fā)展的歷史階段；三、生態(tài)學(xué)產(chǎn)生背景；四、生態(tài)學(xué)的分支；五、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生及發(fā)展。,第二節(jié) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的概念,一、系統(tǒng) (system),系統(tǒng)論的創(chuàng)始人是奧地利的貝塔朗菲（ L. V. Bertalanffy ）。 1.定義：

19、系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干個(gè)組成部分結(jié)合而成的、具有特定功能的整體。,2.系統(tǒng)必須具備的三個(gè)條件：,（1）由二個(gè)以上的組分組成；（2）組分之間有密切的聯(lián)系；（3）以整體方式完成一定的功能。,3.系統(tǒng)功能的整合性,定義：系統(tǒng)能產(chǎn)生其組分或子系統(tǒng)所沒有的功能，即整體大于部分之和。通常形象地稱 “ 1+1>2 ”,4.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),（1）系統(tǒng)都有邊界。 （2）系統(tǒng)具有層次性。系統(tǒng)由若干個(gè)子系統(tǒng)組成，系統(tǒng)本身也是更大系統(tǒng)的

20、子系統(tǒng)。（3）構(gòu)成系統(tǒng)的組分間有一定的量比關(guān)系。（4）系統(tǒng)的組分在空間上有一定的排列位置關(guān)系。,5. 系統(tǒng)研究的基本途徑,（1）“ 黑箱 ” ：只了解系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換特性，了解系統(tǒng)的輸 出對(duì)系統(tǒng)的輸入的響應(yīng)規(guī)律，而不揭示引起這種特性 或響應(yīng)規(guī)律的系統(tǒng)內(nèi)部原因。（2）“ 白箱 ” ：著重了解系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能對(duì)系統(tǒng)的 行為和表現(xiàn)作出解釋。（3）“ 灰箱 ” ：實(shí)際研究中常采用。即在重點(diǎn)層次、組分和關(guān)系上用白箱的方法，其它用黑箱方法。,二

21、、 生態(tài)系統(tǒng),1.生態(tài)系統(tǒng)的定義：生物與生物之間以及生物與其生存的環(huán)境之間密切聯(lián)系，相互作用，通過物質(zhì)交換，能量轉(zhuǎn)化和信息傳遞，成為占據(jù)一定空間，具有一定結(jié)構(gòu)，執(zhí)行一定功能的動(dòng)態(tài)平衡整體。由1935年英國生態(tài)學(xué)家A.G.Tansley提出,2.生態(tài)系統(tǒng)的基本組分,（2）生物組分,A.生產(chǎn)者 (producer) ：是自養(yǎng)生物。包括綠色植物和一些化能合成細(xì)菌(綠色和紫色細(xì)菌、藍(lán)藻)。B. 消費(fèi)者 (consumer) 是異養(yǎng)生物，動(dòng)物

22、。可分為草食動(dòng)物(一級(jí)消費(fèi)者)、肉食動(dòng)物(二級(jí)消費(fèi)者)、寄生動(dòng)物、腐食動(dòng)物和雜食動(dòng)物（豬、鯉）。C. 分解者（decomposer）屬異養(yǎng)生物。主要是細(xì)菌、放線菌和真菌，也包括一些原生動(dòng)物（如眼蟲、草履蟲等）及腐食性動(dòng)物（如蚯蚓、蟹、白蟻等）。,3、 生態(tài)系統(tǒng)的一般特征,（ 1 ） 組分上包括生物，生物群落是生態(tài)系統(tǒng)的核心。 （ 2 ） 空間上有明顯的地域性。 （ 3 ）具有明顯的時(shí)間特征，具有從簡單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展演變

23、規(guī)律。（ 4 ） 系統(tǒng)的各組分間處于動(dòng)態(tài)的平衡中。各生態(tài)系統(tǒng)都是程度不同的開放系統(tǒng)，維持系統(tǒng)的有序性。,4、主要的生態(tài)系統(tǒng)類型,（1）根據(jù)環(huán)境的性質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)可劃分為A.陸地生態(tài)系統(tǒng) (Terrestrial ecosystem)分為： a.森林生態(tài)系統(tǒng) b.草原生態(tài)系統(tǒng) c.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng) B.淡水生態(tài)系統(tǒng) (Freshwater ecosystem) C.海洋生態(tài)系統(tǒng) (Ocean ecosystem) 。

24、,4、主要的生態(tài)系統(tǒng)類型,（2）根據(jù)受人類干擾的程度可劃分為： A.自然生態(tài)系統(tǒng)B.人工馴化的生態(tài)系統(tǒng)C .人工生態(tài)系統(tǒng),三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng) (agroecosystem),1.定義：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是指以農(nóng)業(yè)生物為主要組分，受人類調(diào)控，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主要目標(biāo)的生態(tài)系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)生物與環(huán)境之間的能量和物質(zhì)聯(lián)系建立起來的功能整體。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是馴化的生態(tài)系統(tǒng)，既受生態(tài)規(guī)律的制約，也受經(jīng)濟(jì)規(guī)律的制約。,2 ．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本

25、組分,生物組分：農(nóng)業(yè)生物如農(nóng)作物、家畜、家禽、家魚、家蠶等，以及與這些生物有密切聯(lián)系的病蟲害、雜草等。其中的大型消費(fèi)者也包括人。環(huán)境組分：受到人類的不同程度的調(diào)節(jié)和影響。含自然環(huán)境和人工環(huán)境。（1）人工影響環(huán)境：水庫、防護(hù)林、水源林（2）人工建造環(huán)境： A.無土栽培環(huán)境 B.大棚溫室環(huán)境 C.集約化養(yǎng)殖環(huán)境,3.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本功能,(1)能量流 (en

26、ergy flow) ：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)除輸入太陽能外，還輸入人工輔助能。(2)物質(zhì)流 (matter flow) ：各種化學(xué)元素在生態(tài)系統(tǒng)中被生物吸收并傳遞，在生物與環(huán)境之間以及生物與生物之間形成連續(xù)的物質(zhì)流。 (3)信息流 (information flow) ：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)通過信源的信息產(chǎn)生，信道的信息傳輸和信宿的信息接受形成信息流。(4)價(jià)值流 (catipal flow) ：價(jià)值可以在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中被轉(zhuǎn)換成不同的形式，并可以