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山东农业大学:《农业生态学》课程教学资源(PPT课件)第五章 农业生态系统的物质生产力1

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一、生产力的概念 二、农业生态系统的初级生产 三、农业生态系统的次级生产 四、初级生产与次级生产的相互关系 五、提高农业生态系统生产力的途径
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、生产力的概念 二、农业生态系统的初级生产 、农业生态系统的次级生产 四、初级生产与次级生产的相互关系 五、提高农业生态系统生产力的途径

一 、生产力的概念 二、农业生态系统的初级生产 三、农业生态系统的次级生产 四、初级生产与次级生产的相互关系 五、提高农业生态系统生产力的途径

生产力的概念 Productivity )物质生产力的概念 是指农业生态系统以产品形式的生产能力, 是任何生态系统基本的数量特征,其大小标志着 能量转化效率和物质循环效率的高低,是生态系 统功能的具体体现。 有两种物质生产力:一是总物质生产量,指包 括呼吸和消耗在内的同化总量;二是净物质生产 量,指除去呼吸消耗后,以生物有机体组织或贮 藏物质的形式体现出的生产量,如植物干物质生 产量、产量,动物产品数量等

一 、生产力的概念 Productivity (一)物质生产力的概念 是指农业生态系统以产品形式的生产能力, 是任何生态系统基本的数量特征,其大小标志着 能量转化效率和物质循环效率的高低,是生态系 统功能的具体体现。 有两种物质生产力:一是总物质生产量,指包 括呼吸和消耗在内的同化总量;二是净物质生产 量,指除去呼吸消耗后,以生物有机体组织或贮 藏物质的形式体现出的生产量,如植物干物质生 产量、产量,动物产品数量等

(二)初级生产和次级生产 1.初级生产。指生态系统中自养者的生产, 包括各种绿色植物、光合细菌等在内的同化 太阳能并以有机物形式贮存起来的生产,又 称第一性(次)生产。只有初级生产才能将 环境中的物质和能量纳入系统,维持系统的 存在和发展。( Pr imary production) 2.次级生产。指动物、微生物等异养者的生 产,是利用初级生产产物进行物质和能量转 化,表现出的生产力,是生态系统的第二性 生产。( Secondary production)

(二)初级生产和次级生产 1.初级生产。指生态系统中自养者的生产, 包括各种绿色植物、光合细菌等在内的同化 太阳能并以有机物形式贮存起来的生产,又 称第一性(次)生产。只有初级生产才能将 环境中的物质和能量纳入系统,维持系统的 存在和发展。(Primary production) 2.次级生产。指动物、微生物等异养者的生 产,是利用初级生产产物进行物质和能量转 化,表现出的生产力,是生态系统的第二性 生产。(Secondary production)

(三)生产力的表示方法 1.时间概念的速率表示法。指系统在单位时间、 单位面积上初级生产者和次级生产者所生产的有 机物质的量,常用的单位是: gm2年1,千卡m2年1 2.输出/输入的表示方法。即指系统产出的有机物 与输入的物质或资源的比值,简称输出/输入效率, 如肥水利用率、资金生产率等。 以上两种表示方法是相互补充的。如果只有速 率高,可能是高消耗的高速率;如果只有效率高, 则可能是低生产水平的高效率

(三)生产力的表示方法 1.时间概念的速率表示法。指系统在单位时间、 单位面积上初级生产者和次级生产者所生产的有 机物质的量,常用的单位是: g·m-2·年-1 ,千卡·m-2·年-1 2.输出/输入的表示方法。即指系统产出的有机物 与输入的物质或资源的比值,简称输出/输入效率, 如肥水利用率、资金生产率等。 以上两种表示方法是相互补充的。如果只有速 率高,可能是高消耗的高速率;如果只有效率高, 则可能是低生产水平的高效率

(四)初级生产量的测定方法 收割法 二氧化碳同化法 黑白瓶法 °放射性标记物测定法 °叶绿素测定法

(四)初级生产量的测定方法 •收割法 •二氧化碳同化法 •黑白瓶法 •放射性标记物测定法 •叶绿素测定法

二、农业生态系统的初级生产 )地球上的初级生产 整个生物圈提供的食物能为5353 1012千卡年1,80%来自植物,20%来旬 动物。989%来自陆地,1%亲自海洋。 每人每天需要2400千卡.天1地,整个地 赇约养活61亿人。不同资料表明,地赇 可养活70—150亿人

二、农业生态系统的初级生产 (一)地球上的初级生产 整个生物圈提供的食物能为5353× 10 12千卡.年-1 ,80%来自植物,20%来自 动物。98.9%来自陆地,1%来自海洋。 每人每天需要2400千卡.天-1地,整个地 球约养活61亿人。不同资料表明,地球 可养活70—150亿人

地球上初级生产量和食物供应状况 面积净初级初级生产太阳能植物提供动物提供 项目 生产量总量利用率食物量 食物量 10km2gm2年1109年1%1012千卡年1101千卡年-1 320162.6 全球510 0.114200.061153.2 333|170 720107.3 陆地149 0.2542001094 773115 15355.3 海洋361 0.050659.2 153 55 Pianka(1974)和 Lieth(1978)综合

地球上初级生产量和食物供应状况 项目 面积 106km2 净初级 生产量 g·m-2 ·年-1 初级生产 总量 109T·年-1 太阳能 利用率 % 植物提供 食物量 1012千卡·年-1 动物提供 食物量 1012千卡·年-1 全球 510 320 333 162.6 170 0.11 4200.06 1153.2 陆地 149 720 773 107.3 115 0.25 4200 1094 海洋 361 153 153 55.3 55 0.05 .06 59.2 Pianka(1974)和Lieth(1978)综合

二)农业生态系统的初级生产 1.最大理论生产力的估算 太阳总辐射 500ca|·cm2·天 可见光(400~700nm) 44.7%500×44.7%=222cal·cm2.天-1 总量子(每1相当于864微埃:122X864320微埃cm2天 反射率6~12%(8.3%),非活反射360微埃cm2天1 性吸收损失10%) 非活性吸收损失-432微埃·cm2·天-1 有效吸收的量子总量 3528微埃·cm2·天1 产生的碳水化合物量(还原1微 克分子0需10量子或微埃)|353微克分子cm2天1 呼吸损失1/3(33%) 116微克分子·cm2·天-1 237微克分子cm2天-1=2.37克分子m2天-1 碳水化合物净生产 2.37×30克/克分子m2天1=71gm2·天 碳水化合物是千重的92%,无机成分8%,则71×100/92=77g千物质m2天-1

(二)农业生态系统的初级生产 1.最大理论生产力的估算 太阳总辐射 500cal·cm -2·天-1 可见光 (400~700nm) 44.7% 500×44.7%=222 cal·cm -2.天-1 总量子(每cal相当于8.64微埃, 反射率6~12%(8.3%),非活 性吸收损失10%) 222×8.64=4320 微埃·cm-2.天-1 反射—360 微埃·cm-2·天-1 非活性吸收损失—432 微埃·cm-2 ·.天-1 有效吸收的量子总量 3528 微埃·cm-2 ·天-1 产生的碳水化合物量(还原1微 克分子co2需10量子或微埃) 353 微克分子· cm-2 ·天-1 呼吸损失1/3(33%) —116微克分子· cm-2 ·天-1 碳水化合物净生产 237微克分子·cm-2 ·天-1=2.37克分子·m-2 ·天-1 =2.37×30克/克分子·m-2 ·天-1 = 71g·m-2 ·天- 1 碳水化合物是干重的92%,无机成分8%,则71×100/92=77g干物质·m-2·天-1

2.不同国家的作物生产力 (1)美国(1976/3/1012,华盛顿) 理论最大值61克米2天 223T年-1·公顷-1 c4作物38~52克米2·天138~190T年1·公顷 实测最大值 C3作物23~31克米2·天 84~113T·年1·公顷1 C4作物38~52克米2天14~31T年1公顷1 全国平均产量c3作物23~31克米2天14~9T年1公顷! 理论最大值大于实测最大值大于平均值

2.不同国家的作物生产力 (1)美国(1976/3/10—12,华盛顿) 理论最大值 61克·米-2 ·天-1 223 T·年-1 ·公顷-1 实测最大值 C4作物38~52克·米-2 · 天- 1 C3作物23~31克·米-2 · 天- 1 138~190 T ·年-1 ·公顷-1 84~113 T ·年-1 ·公顷-1 全国平均产量 C4作物38~52克·米-2 ·天-1 C3作物23~31克·米-2 ·天-1 4~31 T ·年-1 ·公顷-1 4~9 T·年-1 ·公顷-1 理论最大值大于实测最大值大于平均值

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