佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣） 第一章绪论 绪言 生念学(Ecology) l866年德国的生物学家E.Haeckel首先在共著作《有机体的普通形态学》中第一次提出定义： 生态学是研究生物和环境之间相互关系及其作用机理的学科。Ecology is the study of the interactions between organisms and their environment. 生物的环境既包括光、热，水、气、各种元素等非生物环境(physical environment),也包括动 物、植物、微生物等生物环境(biotic environment)。 第一节生态学的产生与发展 一、生态学发展的历史阶段 1、生念学诞生以前时期，主要是生念学知识的积累阶段（公元前2000年~公元14-16世纪）。 (1)公元前700年，李聃的《道德经》表达了”金木水火土”五行相生相克的忠想： (2)公元100-200年秦汉二|四节气”： (3)明朝《马·龙农说》，用阴阳来描述生念平衡。 (4)古希腊哲学家Aristotle其弟子提出植物群落的含义及与自然环境的关系 2、生念学成长期（公元15世纪一20世纪40年代） (1)1749年布丰《生命律》：1803年马尔萨斯《人口论》 (2)1859年达尔义发表《物种起源》，创立了生物进化论 (3)1869年德国的海克尔(E.Haekel)f式将生念学定义为研究有机体与共环境条件相互关 系的科学。 3、近代尘念学时期(20世纪40年代一60年代)。 (1)1935年英国生念学家坦斯列(A.G.Tansley)第一次提出生念系统的概念。 (2)1941年美国年轻生态学家林德曼(R.L.Lindeman)提出食物链中能量利用的分之一 定律”。 (3)1952年E.P.Odum发表了《生念学基础》，第一次以生念系统为中心建立了完整的生念 学。 4、生念学应用与调控时期(20世纪60年代以来)。 (1)1962年《议静的春天》 1962年的BP计划（国际生物学计划） (2)1971年的MAB计划（人与生物圈计划） 现在的IGBP计划（国际地圈生物圈计划） (3)1972年6月瑞典斯德哥尔摩”人类环境大会 在1972年6月瑞典斯德哥尔摩”人类环境大会”上发表了《人类环境宣言》 (4)1992年6月巴西甲约热内卢”联合国环境与发展大会” 制定了《保护生物多样性公约》、《气候变化公约》、《关于森林问题的原则申明》、《甲约热内卢 宣言》生念学开始配合经济发展探讨定量调节控制生态系统的理论与方法，生态系统工程进入许多 生产领域。 二、生态学的分支及与共他学科的关系 (一)生态学的分支 1、按生物类别分 动物生念学、植物生态学、微生物生念学、人类生念学等。 2、按环境性质分 陆地、海洋、湖沼等尘念学。 1
佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣） 3、按生物组织层次分 基因(gene)、分子(molecule)、个体(individual)、种群(population)、群落(community)、生 念系统(ecosystem)、景观(landscape)、生物圈(biosphere)。 4、生态学与不同的学科结合形成 农业生态学、森林生态学、系统尘生态学、环境生态学、经济生念学、数学生态学、物理生态学、 化学生态学等。 (二)生念学与共他学科的关系 尘念学最初研究个体与环境的关系，后来发展成种群与环境的关系，再后来是群落，后来生态 系统，再到生物圈。随着研究内容的广泛，生念学已经升级为和生物学平等的一级学科。生态学体 系庞大后，首先衍生出来的是环境科学，没有生态学的发展，就不会存在科学的环境认知。其次， 生念学丰富了生物学各学科的发展方向，传统的植物学，动物学已经将动植物作为生态系统的一部 分了。生物学中微观的如分子生物学手段也因而向分子生念学转换了。第二，生态学得到蓬勃发展 后，经典地理学也被吸纳进来，区域地理史是被视为生态学中环境因子的一部分。 三、当前国内外面临的生态问题 (一)国际 1、全球变化(global change) 温室效应greenhouse effect主要的温室气体：CO2、CH4、NzO、氟利昂（是含氟、氯烃化合 物的总称)等。 2、环境破坏问题 水土流失、沙漠化、盐碱化。共后果：对人体健康、植物、生物化学循环等都有明显影响。 3、生物多样性锐减(reduction of biodiversity) 已经遗传多样性genetic biodiversity、物种多样性species biodiversity和生念系统多样性 ecosystem biodiversity产生显著影响。 :濒临灭绝的大熊猫、东北虎和已灭绝的澳洲袋狼。 (二)国内面临的环境问题 1、土地环境退化 水土流失(soil and water erosion),沙漠化(desertification)、款碱化(salinization)。 2、植被破坏 森林、草地、城市绿地等植被被破坏。 3、环境污染 工业三废、农业污染、城市垃圾等。（赤潮及其危害情况。 生念环境问题的实质是人类的文明与支持这个文明的自然系统之间不协调，以致出现了不能持 续发展的关。 总之，生念学的发展拓宽了尘物学，地理学，环境学的研究范畴，改变了自然科学研究的视点， 甚全社会科学也因此而改变。 第二节农业生态学产生和发展 一、中国传统农业中累积了大量的农业生念学知识 农业实质：利用与调节生物与环境关系的生态念过程 农业生念学：生念学在农业领域分支。 G.Azzi(Ta,1956):研究环境、气候和土壤对农作物遗传、发育、产量和质量关系。 1、早期朴素的农业生念学思想 人类和生物的增长受资源与环境的约束，地球资源有限，而人口不断增加，对物质的需求也不 断增加。 原始农业生态系统的物质能量主要依靠太阳能以及天然有机物质和矿物质的再利用，除人的劳 2
佛山科学技术学院精品资源共享误《农业牛态学》（委早聚）心 动外，几乎没有补充投入，因而系统生产力极低。传统农业山于使用畜力农具、人粪尿和实行农作 物与绿肥轮栽等，农业生念系统得以从外界获得辅助能源，生产力大大高于原始农业：但人力操作 和自然能源仍占主导地位，生产力的发展仍受很大限制。现在 发展中国家和地区约有60%属于这种农业生产方式。现代 农业的根本特点是各种物质装备和技术手段的密集投 入。这样就使系统生产力水平山于获得了大量的辅助能 源而达到空前的高度。现今农业发达国家基本实行这种 生产方式。 2、人类社会的发展经历四个阶段 (1)旧石器以前的原始时代 人类完全依赖自然，生产力极低。 (2)人类开始改造自然时代 人类开始改造自然和利用史多的自然资源。 这两个时代人类认为大自然主宰一切，于是人们信奉上帝、神等神秘的力量操纵自然。 (3)经济大发展的工业化时代：人类利用各种现代手段强烈干预自然，掠夺式开发使用资源， 致使资源枯竭、环境破坏。这时人们认为人类可以主宰一切。 (4)后工业化时代：这时人类主张与大自然协调相处，发展经济的同时也自觉进行生念建设， 利用资源与保护和增殖资源相结合。 随着能源危机和环境污染等问题的暴露，现代集约农业的弊端也口益显现。在这种情况下，世 界上许多学者根据生态学的基本原理，对未来农业的发展方向进行了广泛的探讨，提出了各种大同 小异的设想。其中主要的有：①有机农业。是一种完全不用或基本不用人工合成的化肥、农药、生 长调节剂和家畜饲料添加剂的生产体系。它尽量依靠作物轮栽、作物秸秆、家畜粪肥、豆科植物、 绿肥等获得肥源，依靠生物方法防治病虫害，但仍实行机械耕作。②生物农业。是试图提供生念平 衡的环境，从而维持土壤把力和控制病虫害，同时仪用适度的能量和资源输入以维持最适生产力， 能够进行持续尘产和自我维持的农业。尘物农业要求通过营养物质的循环，使土壤、植物、动物和 人类健康直接联系起来；通过适宜的耕作措施，避免土壤养分不半衡和减少水土流失，使所有有机 废物都返回到农用土壤中，保持土壤的层次性：种植业与畜牧业同时发展：作物的生长与当地资源 相适应等等。③生态农业。山英国M.K沃辛顿于1981年提出。他认为生念农业是生念上低输入、 自我维持、经济上可行的小型农业系统，旨在对环境不致造成明显改变的情况下具有最大的生产力。 共基本要求包括：作物营养和能量的自我维持：物种的多样性：净生产量高，能效率高，经营规模 小，经济上有生命力等。中国有不少学者认为，生念农业是依据农业生念学原理建立的农林牧副渔 诸业彼此结合而又各有侧重的多样性生产结构，目的在于使初级生产沿着营养级进行多层利用和多 次利用，从而达到较高经济效益和生念效益。现今中国农业生产实践中涌现的农牧型系统、农牧 渔型系统、农渔型系统、农林型系统、林牧型系统等。 二、农业生念学逐步成型与发展 1、土壤学、气象学、栽培学等通常是从某一侧面研究尘物与环境之间的关系。 2、60年代开始的”污染、资源、能源、粮食、人口等五大生念危机的根源是对生态系统缺乏整 体认识。人们逐步认识到从生念系统水半认识农业的重要性。 3、从70年代开始，以生念系统为核心的农业生念学逐步建立起来。 1976年在荷兰不开国际农业生念会议。 1972年本小用桂二郎发表（农用生念学）。 1978年GW.Cox发表（农业生态学）一书，农业生念学开始建立起来。 3
佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣》 1987年马世骏出版《农业生念工程》。 人类和生物的增长受资源与环境的约束，地球资源有限，而人口不断增加，对物质的需求也不 断增加，因而，促进了农业生念学的发展 二、中国的农业发展与农业生念学 1、古代很早就有朴素的思想：用地养地、基塘系统养分循环、生物防治等。 2、70年代木期提出生态农业(Ecological agriculture)是对农业生态学的很好实践。50个生态 农业试点县，到100个，已有7个获联合国全球500佳称号。 如：北京留民营村、浙江萧山山一村、辽宁大泮县西安生念养殖场、江苏泰县河横村、安徽颖 上小张庄、浙江瑾县上李家村、浙江奉化县腾头村等。 第三节农业生态系统 一、农业生态系统(agroecosystem) 农业生念系统是农业生物与环境之间的能量和物质联系建立起来的功能整体。？农业生念系 统是驯化的生态系统，既受生念规律的制约，也受经济规律的制约。 2、农业生态系统的基本组分 生物组分：农业生物如农作物、家畜、家禽、家鱼、家蚕等，以及与这些生物有密切联系的病 虫害、杂草等。其中的大型消费者也包括人。 环境组分：受到人类的不同程度的调节和影响。而有些环境如温室、禽舍等完全是人工环境。 二、农业生念系统的基本结构与基本功能 1、农业生态系统的基本结构 (l)组分结构(component structure)。 (2)时空结构(Spatio-temporal structure)。 (3)营养结构(trophic structure). 2、农业生念系统的基本功能 (I)能量流(energy flow):农业生态系统除输入太阳能外，还输入人工辅助能。 (2)物质流(matter f1ow):各种化学元素在尘念系统中被生物吸收并传递，在尘物与环境之间 以及生物与尘物之间形成连续的物质流。 (3)信息流(information flow):农业生念系统通过信源的信息产生，信道的信息传输和信宿 的信息接受形成信息流。 (4)价值流(catipal flow):价值可以在农业生态系统中被转换成不同的形式，并可以在不同组 分间转移。 3、农业生念系统与自然生念系统的区别 类别 自然尘念系统 农业生念系统 生物构成 生物 农业生物、人类 环境组分 自然环境 人工调控 系统稳定性 高 低 开放性 封闭 开放 净生产力 低 高 服从规律 自然规律 自然和经济规律 第四节农业生态学的研究对象与内容 一、农业生念学的研究对象 1、农业生念学的研究对象主要是农业生念系统。 2、农业生念学的研究重点不是注重于系统的组成成分，而是诸多组分间的关系，把每一个组分 看作因素，从能量、物质、信息、资金上（着重从能量和物质上）研究它们之间的相互联系、耦合、 转化、反馈等。 4
佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣】 二、农业生念学的任务和内容 (一)农业生态学的任务 1、农业生念系统的结构。 2、农业生念系统的功能。 3、农业生态系统在特定的自然和社会条件的综合影响下的地域分布特点和规律。 4、在不同的自然和社会条件下，各农业生念系统的发展演变规律。 5、农业生念系统的调节控制规律和方法，农业生念系统的设计和生念农业建设。 (二)农业生念学的内容 1、农业生态系统的结构。 2、农业生态系统的功能。 3、农业生态系统在特定的自然和社会条件的综合影响下的地域分布特点和规律。 4、在不同的自然和社会条件下，各农业生念系统的发展演变规律。 5、农业生念系统的调节控制规律和方法，农业生态系统的设计和生念农业建设。 三、农业生态学的研究方法 1、基本研究方法 (1)熟悉研究对象 (2)研究数据的收集及分析整理 农业生态系统研究涉及各组分的结构功能、投入产出，收据收集需要第一手数据，也需要集第 二手数据。 (3)研究策略 多学科协作：多系统大盼度比较：选择适当的研究单元及研究层次。 农业生念学研究中也运用常见的实验设计方法正交设计、回归设计、均匀设计，及常见的数 理统计方法方差分析、回归分析等。山于农业生念学研究常涉及系统问题，因此以数学和计算机 为主要工具的系统分析方法已经成为农业生念研究中最具特色的研究方法。系统分析方法包括对农 业生念系统的运动模拟、关系分析、类型划分、效益评价、优化设计、发展预测等。 2、传统方法 气象、土壤研究方法。 3、现代方法 宏观方法，如IGIS、RS、GPS计算机方法。 四、农业生念学的应用 (一)农业生态学应用潜力 迄今，随着人口猛增、环境污染和资源枯竭三大社会问题的山益突出，生态学越来越受到人们 的重视，于是人们开始向农业生态学寻求解决问题的途径，这使农业生念学具有越来越大的应用价 值。 农业生态学还促使人类生态学、污染生念学、资源生念学等学科应运而生，并得到了迅速发展。 我国的经济快速发展的同时，也面临愈来愈严重的资源短缺、环境污染、能源枯竭、生念破坏、 气候变暖等一系列重大生态环境问题，生态环境安全形势丨分严峻。 人民生活水平的口益提高，对生活质量、对生态环境的要求也越来越高。 在这种背景下，迫切需要研究农业生念学的学科体系建设问题，以便使共在解决我国一系列重 大尘念问题方面发挥积极有效的作用，所以对农业生念学的发展来说，既是机遇，史是挑战。 (二)生念农业模式在农业实践中的应用 农业结构改革与种植业结构改革始终是使农业生产充满活力的源泉。组建生念农业模式的过程， 往往就是农业生产结构调整和种植业结构调整的过程。 在一般的农业生产结构调整中要涉及在当地发展什么？发展多少？能个能顺利发展？在哪甲发展？ 5
佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣） 怎样发展？等一系列问题。 生念农业建设不仪仪考虑这些问题，还要考虑包括资源能不能永续利用，环境能不能很好保护， 在发展时能不能得到适宜的生念位，会引起什么样的生态环境变化，能不能做到生念平衡和良性循 环等生念学问题。发展什么，发展多少，怎样发展，要建立在可靠的市场预侧的基础上，因此，市 场的问题史必须考虑和科学预测。 组建生态农业模式的过程，就是把传统的农业和种植业结构模式按照农业现代化的要求加以提 高的过程。 在国际上特别是在发展中国家，为了克服农业生产内容单一化带来的诸多弊端而提倡的综合农 作制度(ntegrated Farming Systems)。它的内容和实质就部分地相当于我国的生念农业模式。 生念农业模式在农业实践中的应用是按照生念学和经济学原理组织农业生态系统结构和组装配 套技术以发挥系统功能达到可持续发展的目标的生念农业系统格局。 生念农业模式必须因地制宜。生念农业既相对稳定，又发展变化。 6