佛山科学技术学院精品资源共享课农业牛态学（聂早荣） 农业生态学拓展学习资料1 (示范学习资料，欢迎关注、欢迎纠错！) 第一章绪论 农业生念学(Agroecology)农业生态学是用生念学和系统论的原理和方法，将农业生物与其自然 环境作为一个整体，研究其中的相互作用、协同演变，以及社会经济坏境对其调节控制规律，促 进农业全面持续发展的学科。Agroecology is a branch of ecology in agriculture.It studies the structure, functions,regulation,and management of agricultural ecosystems.The aim is to develop sustainable agriculture. 生念学(Ecology)研究生物和环境之间相互关系及其作用机理的学科。Ecology is a science which studies the interactions (relationships)between organisms and their environment Ecology is taken from two Greek words Oikos means house.logos means understanding or studying.E Haechel 1869 defined ecology for the first time. 教学目标 1、系统地掌握生态学的基本原理，建立起生念系统的观点，加强生态环境意识，树立人与 自然协调相处的观念： 2、掌握农业生念学要揭示农业生念系统的结构组成规律、功能运转规律、输入输出构成规 律、效益与效率提高规律、系统调控规律、系统演变规律等。 3.通过对农业历史、现状和未来的分析，使学生了解国际和国内的农业生念问题和解决的途 径，对生物多样性保护、生态农业建设、农村可持续发展、健康安全食品生产有一个全面的认识， 使学生今后能自觉尊重生念规律和经济规律，注意资源的保护，为农业的持续健康发展服务。 农业生态学课程主要内容 1.绪论：概念、发展史、研究对象 2.农业尘念系统的结构：基本尘物结构和综合结构 3.农业生念系统的功能：能量流动和物质循环 4.农业资源及其效益 5.农业生态系统的调节及控制 6.农业的可持续发展 7.中国的生念农业 8.农业生念工程主要章节 1
佛山科学技术学院精品资源共享课农业生态学（聂早荣） 第一节尘念学的产尘与发展 一、当前面临的生念问题 (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、N2O、 氟利昂（是含氟、氣烃化合物的总称）等部分温室气体情况(m/m3)。 2环境破坏问题：水土流失、沙漠化、盐碱化 后果：对人体健康、植物、尘物化学循环等都有明显影响。 3.生物多样性锐减(reduction of biodiversity) (右图是濒临灭绝的大熊猫、东北虎和已灭绝的澳洲袋狼) 遗传多样性genetic biodiversity 物种多样性species biodiversity 生态系统多样性ecosystem biodiversity (二)国内面临的环境问题 l.土地环境退化：水土流失(soil and water erosion) 沙漠化(desertification)、盐碱化(salinization) 2.植被破坏：森林、草地、城市绿地等 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义明的自然系统之间不协调，以致出现了不能 持续发展的关。 ·二、生念学的概念(Ecology) 1866年德国的生物学家E.Haeckel首先在其著作《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)。 ·三、生念学发展的历史阶段 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“五行相生相克的思想： (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。 2
佛山科学技术学院精品资源共享课农业牛态学（聂早荣）。 (4)古希腊哲学家Aristotle其弟子提出植物群洛的含义及与自然环境的关系 2.生态学成长期（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)正式将生念学定义为研究有机体与其环境条件相互 关系的科学。 3.近代生态学时期(20世纪40年代一60年代)。 (1)1935年英国生态学家坦斯列(A.G.Tansley)第一次提出生念系统的概念。 (2)1941年美国年轻生念学家林德曼(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《生态学基础》，第一次以生念系统为中心建立了完整的生态 学。 4.生态学应用与调控时期(20世纪60年代以来)。 (1)1962年《放静的春天》；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”，发表了《人类环境宣言》 (4)1992年6月巴西甲约热内户“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中明》、《甲约热内卢宣言》尘念学开始配 合经济发展探讨定量调节控制生念系统的理论与方法，生念系统工程进入许多生产领域 ·四、生态学的分支 1.按尘物类别分为：动物尘念学、植物生念学、微生物生念学、人类生念学等 2.按环境性质分为：陆地、海洋、湖沼等尘念学 3.按生物组织层次分为：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.生念学与不同的学科结合形成：农业生态学、森林尘念学、系统生念学、环境生态学、经济 生态学、数学生念学、物理生态学、化学生念学等。 第二节农业生念学产尘和发展 ·一、农业生念学的产生及发展 1.土壤学、气象学、栽培学等通常是从某一侧面研究生物与环境之间的关系。 3
佛山科学拉术学院精品资源共享课农业牛态学（聂早荣）《。 2.60年代开始的“污染、资源、能源、粮食、人口”等五大尘念危机的根源是对生念系统缺 乏整体认识。人们逐步认识到从生态系统水平认识农业的重要性。 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态会议 1972年本小用桂三郎发表〈农用生念学) 1978年G.W.Cox发表〈农业生态学)一书，农业生态学开始建立起来 1987年马世骏出版《农业生态工程》 ·二、农业的发展推动农业尘态学的发展 L.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。 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： 从原始社会到工业时代 人类开始改造自然和利用史多的自然资源 前面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。 ·三、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、尘物防治等 2.70年代木期提出生态农业(Ecological agriculture)是对农业生念学的很好实践。50个生态 农业试点县，到100个，己有7个获联合国全球500佳称号。 北京民营村、浙江萧山山一村、辽宁大注县西安生态养殖场、江苏泰县河横村、安徽颍 上小张庄、浙江瑾县上李家村、浙江奉化县腾头村等。 4
佛山科学拉术学院精品资源共享课农业牛态学（委早荣）《。 第二章农业生念系统的结构基本生物结构 Chapter 2.Structure of agroecosystem Basic biotic structure 山尘物构成的种群和群落，既是生念系统的重要组分，又是尘念系统能量流动和物质循环的核心。 分别从个体、种群和群落水平研究生物之间、生物与环境之间的相互关系及其作用规律，是生 念学研究的基础和核心，也是农业生态系统调节控制和系统尘产力提高的理论基础。 Biosphere Population :cosystems 100 Communik 2雪值物 1000 Ecosystem Populations 水域生态系统金字塔单位：K Organisms 第一节农业生态系统的生物与环境 ·一.自然环境 自然环境是生念系统中作用于尘生物的外界条件的总和。包括生物生存的空间，以及维持尘命 活动的物质和能量。自然环境中一切影响生物生命活动的因子均称为生态因子(ecological factor),辐射强度、温度、湿度、土壤酸碱度、风力等等。太阳辐射以及地球表面的大气圈、 水圈和图圈综合影响着这些生态因子。 5
佛山科学技术学院精品资源共享深农业牛态学（聂早荣） (一)太阳辐射 地球上生命存在的能量主要依靠来自太阳的辐射。 太阳辐射有两种功能： 一种是通过热能形式温暖地球，使地球表面的土壤、水 体变热，推动着水循环，引起空气和水的流动，为生物 生长创造合适的温度条件： 另一种功能是通过光能形式被绿色植物吸收，并通过光 合作用形成碳水化合物，将能量贮存在有机物中。 二)大气圈 大气圈是地球表面包围整个地球的一个气体圈层。 大气的主要成分是氮、氧、氢和二氧化碳 物 大气圈供给生物生存所必须的各种元素，而月在提 生 、 供保护地面生物的生存条件中起着良好的作用。大气圈 地球外圈层示高图 不仪防止了地球表面温度的急制变化和水分的散失，并 能防护地面的生物免受外层空间多种宇宙射线的辐射。 (三)水圈 水是细胞原生质的组分和光合作用的原料，是各种 物质运输的媒介，是生物体内各种生化反应的溶剂：水 有较高的汽化热和比热，可以调节和稳定气温。 水循环 (四)土壤圈 土壤具有独特的结构和化学性质，是固相、液相、 大气 地壳 气相共存的二相体系，具有巨大的吸收能力与贮藏能 地假 力，为生物的生长提供了适宜的条件。土壤不仪是植物 生长繁育的基础，而月是物质和能量的贮存和转化的重 外地核 要场所。 ·二.人工环境 农业生念系统是人类干预下的生念系统。广义的人工环境包括所有受人类活动影啊的环境， 可以分为人工影响的环境和人工建造的环境。 6
佛山科学技术学院精品资源共享课农业牛态学（聂早荣）。 (一)人工影响的环境 在原有的自然环境中，人的因素促使其发 生局部变化的环境。例，为改变局部地区的 气候，控制水土流失，使农作物高产稳产，而 人工经营的森林、草地、防风林、水保林等。 为控制早涝灾害而兴建的水利工程。这些人工 影响的环境在不同程度上仍然依赖于大自然。 (二)人工建造的环境 人工建造的环境是指人类根据生物生长 发育所需要的外界条件进行模拟或塑造的环 境！无土栽培环境、大棚温室环境、集约化 养殖环境等。 ·二.环境对尘物的制约 (一)最小因子定律 德国化学家李比西(Justus Liebig)提出“植物的生长取决于数量最不足的的那一种营养物 质”，即最小因子定律。E.P.Odum(1973)对最小因子作了两点补充。 (1)这一定律只有在相对稳定状念下才能运用。 (2)要考虑因子间的相互作用。 (二)谢尔福德耐性定律 在生物的生长和繁殖所需要的众多生念因子中，任何一个尘念因子在数量上的过多过少或质 量不足，都会成为限制因子。即对具体生物来说，各种生念因子都存在着一个生物学的上限和下 限（或称“阀值”），它们之间的幅度就是该种生物对某一生念因子的耐性范围（又称谢性限度）。 E.P.Odum(1973)等对时性定律作了下补充： (1)同一种生物对各种生念因子的耐性范围不同，对一个因子耐性范围很广，而对另一因子 的耐性范围可能很窄。 (2)不同种生物对同一生念因子的耐性范围不同。对主要生态因子耐性范围广的生物种，共 分布也广。仪对个别生态因子耐性范围广的生物，可能受其它生态因子的制约，其分布不一定广。 7
佛山科学技术学院精品资源共享课农业牛态学〈委早荣)。 (3)同一生物在不同的生长发育阶段对生念因子的耐性范围不同，通常在尘殖生长期对生念 条件的要求最严格，繁殖的个体、种子、卵、胚胎、种苗和幼体的时性范围一般都要比非繁殖期 的要窄。例1，在光周期感应期内对光周期要求很严格，在其它发育阶段对光周期没有严格要求。 (4)山于生态因子的相互作用，当某个生念因子不是处在适宜状态时，则生物对其它一些生 念因子的时性范围将会缩小。 (5)同一生物种内的不同品种，长期生活在不同的生态环境条件下，对多个生念因子会形成 有差异的耐性范围，即产生尘生念型的分化。 任何一种生物，对自然环境中的各理化尘念因子都有一定的耐性范围，耐性范围越广的生物， 适应性越广。据此，可将生物大体划分为广适性生物和窄适性尘物。 (三)生活型(1 life form)和生境(habitat) 1.生活型 山于环境对尘物的限制作用，个同种的生物长期尘存在相同的自然生念条件和人为培育条件 下，会发生趋同适应，经过自然选择和人工选择形成具有类似形态、生理和生念特性的物种类 群称为生活型。尘活型是生物对综合环境条件的长期适应，而在外貌上反映出相似性和一致 性的生物类型。 对植物生活型的分类应用最广的是丹麦植物学家C.Raunkiaer的尘活型分类系统。他认为地 球上的各个地区，冬季和早季是植物生活中最严酷的临界期。他以温度、湿度、水分作为指示生 活型的基本要素，以植物度过生活不利时期对恶劣条件的适应方式为基础，具体以休眠芽或复苏 芽所处的高低和保护方式为依据建立了生活型系统（图2.1）。 图2.1 Raunkiaer生话型图解（引自C.Raunkiaer,1934) 1.高位芽植物2一3地上芽植物4地面芽植物5一9.地下芽植物 8
佛山科学拉术学院精品资源共享课农业牛态学（委早荣）。 (1)高位芽植物 这类植物的芽和项端嫩枝是位于离地面较高处的 枝条上，乔木、灌木和一些生长在热带潮湿气候条件 下的草本等。它们之中根据体型的高矮又可分为大型 (30m以上)，中型(8-30m),小型(2-8m) 以及矮小型(0.25-2m)四类，即大、中、小、矮高位 芽，然后又根据植物是常绿还是济叶，以及是否具有芽 鳞这两类特征，进一步划分为|五个亚类。 2)地上芽植物 这类植物的芽或顶端嫩枝位于地表或接近地表处， 一般都不高出土表20-30cm,因此它们受土表的残洛 物所保护，在地表积雪地区也受积雪的保护。 (3)地面芽植物 这类植物在不利季节，植物体地上部分死亡，只有 被土壤和残落物保护的地下部分仍然活着，并在地面处 有芽。 (4)地下芽植物 这类植物度过恶劣环境的芽埋在土表以下，或位于 水体中。 (5)一年尘植物 一年生植物只能在良好季节中生长，在恶劣的气候 条件下，它们以种子形式度过不良季节。 2.生境 9
佛山科学技术学院精品资源其享课农业牛态学（摄早荣）。 在环境条件的制约下，具有特定尘念特性的生物种和生物群落，只能在特定的小区域中生存，这 个小区域就称为该生物种或尘物群洛的尘生境。生境也称栖息地 ·四尘物对自然环境的适应 (一)生念型(ecotype) 同种生物的不同个体群，长期生存在不同的自然尘态条件和人为培育条件下，发生趋异适应， 并经自然选样和人工选择而分化形成的生态、形态、和生理特性不同的可以遗传的类群，称为生 态型。 根据形成生念型的主导生念因子类型的个同，可以把植物生念型划分为气候生念型、土壤生 念型和生物生念型三种。 1、气候尘念型：长期适应不同的光周期、气温和降水等气候因子而形成的各种生态型。例如1， 水稻的早、中、晚稻属于不同的光照生念型：籼稻、粳稻是不同的温度生念型。 2、土壤生念型：长期在不同的土壤水分、温度和肥力等自然和栽培条件的作用下分化而形成。 例，水稻和陆稻主要山于土壤水分条件的不同而分化形成的土壤尘念型。 3、尘物生念型：是指主要在尘物因子的作用下形成的生念型。例1，各种作物对病、虫、草具 有不同抗性的品种群。 (二)生念位(niche) 生态位可表述为：生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。即 用某一生物的每一个尘念因子为一维(Xⅰ)，以生物对生念因子的综合适应性(y)为指标 构成的超几何空间。 物种对环境的潜在综合适应范围，称为基础生态位。而实际占据的生态位称实际生念位。实 际生念位比基础生念位要小 五.生物对自然环境的影响 生物不只是简单地、被动地接受环境的种种影响，同时也对其尘存环境产尘多方面的影响， 或者不同程度地改善环境条件，使环境变得史有利于生物生存，或者对环境资源和环境质量造成 不良影响。 (一)森林的生念效应 1.涵养水源，保持水土。 2.调节气候，增加雨量。 3.防风固沙，保护农用。 4.净化空气，防治污染。 10