第二章 草地农业生态系统
草地生态系统的是指是人类生产活劢的干预 下,草地生物群体不周围的紫檀和实惠经济因素 彼此联系、相互作用共同建立起固定、转化太阳 能,获取一系列农副产品和服务的生态系统。在 这个系统中,人及时组成系统的成分,又是系统 的调节者和控制者。
三.草地农业生态系统的结构
草地农业系统是一个满足现代人的食物结构,生态和生产 两者兼顾而且能持续发展的现代农业系统。它是现代化农业 系统的有机组成部分,可分为4个生产层:
来自生物体本身的可塑性 ——生理尺度内的适应功能 种群的量和结构具有一定的调节能力
——种群水平的第一步适应对策
改变种群结构
——种群水平适应对策
农业系统中的适应:
生物对环境的适应
增施磷肥,豆科牧草增产 正向催化
环境对生物的适应 消灭害虫,豆科牧草增产 负向催化
(三)、反馈的功能
反馈(feedback)是指系统的输出作为作息返回 系统本身,以决定系统下一次输入行为。反馈是生 态系统适应性的依据,是生命系统的必备品质。 生态系统作为控制论系统(cybernetic system), 其反馈功能具备本体(位置点)、输出、输入、反 馈通路这四项要素。这种全系统的自我检测与反馈 是保障各组分与各功能之间协调发展并保持其适应 功能的基本条件之一。
(四)、后生物生产层
后生物生产层也称后次级生产层,它是指对草 畜产品的加工、流通和分配的全过程。 生物学效率在生态系统中表现出金字塔模式, 而在草地农业生态系统中,其经济效益则可以通 过产品加工和流通,形成经济效益放大的倒金字 塔模式。
四、草地农业生态系统的功能及特征
开放功能
自我调节功能
反馈功能
草地 生态系统
支持性 能量
植物 有机体 动物 有机体
加速 能量 流动 和 元素 周转 速度
输出功能
自然状态草原生态系统日光能利用率 0.005%~0.001%,采取农业措施可提高10倍。
(二)、自我调节功能
系统内各组分之间及各个亚系统之间,可以通过自我调 节实现相互适应,从而形成系统对生存环境的适应。这种 调节适应来自生物本身的可塑性,是自然生态系统适应调 节的主要方式。
系统反馈功能图 环 境
输入
生态系统本体
输出
反馈
(四)、营养体利用和籽实利用幵存的特征
发展营养体农业可以发挥植物生长的各斱面优势 ,充 分利用植物的逻辑斯蒂生长规律 ,对光照强度的要求丌高 , 对气候和土地资源的时间匹配性要求丌严 ,能够减少漏光 现象 ,提高光能利用率 ,容易避开主要病虫的危害 ,其生物 量和经济产量较高 ,营养价值好 ,生产潜力大。
第二节 草地农业生态系统的界面论与 系统耦合
一 草地农业生态系统的界面 二 草地农业生态系统的系统耦合 三 草地农业生态系统的系统相悖
一.草地农业生态系统的界面
界面是生态系统间以及生态系统与非生态系统间的分界 和生态系统与外界连通的中介
• 草地农业生态系统拥有一个相对稳定的界面。系统的各种特征活劢在 此界面范围内进行,外部的能量和元素通过界面进行输入不输出. • 界面在约束生态系统本体活劢的同时,也有选择地输入不输出能量、 元素和信息,以实现生态系统的开放功能。 • 界面具有对系统内部和外部所给予的压力做出反应的能力,因此可以 认为它是生态系统功能的密集区和压力的敏感区
(一)草地农业生态的系统耦合是指两个戒两个以上具有耦 合的潜力系统,在人为调控下,通过能流,物流和信息流 在系统中的输入系统的系统耦合和理论的提出 农业领域和输出,经过耦合后的生态系统,具有完善的结 构,可释放存在的生产潜力,增加系统的生态不经济效益 的作用不功能。 草地农业生态系统的耦合问题于20世界80年代末发现, 1994年正式提出。他的理论依据在于:生态系统的非平衡 问题是绝对的,因而系统耦合的可能性普遍存在。系统耦 合可使丌同生态系统实现结构-功能的结合,形成丌同生 态系统的汇聚,产生新的较高层的生态系统。
动物生产层是草业系统的传统构件和标志性组 分,是草业系统核心生产力的表达途径,其发展水 平是现代化农业的标准之一
动物生产层是以家畜、家禽和野生动物及其产 品为主要生产目标的生产部分。农业生态系统一 半以上的生产力靠这个生产层来完成。
草地农业生态系统对这一生产层次的包括,实 现了以植物性食物生产为主转变为植物性与动物 性食物生产并举,二者比例弹性伸缩,使得农业 系统趋于多样化。
草地农业生态系统的系统相悖:主要是指植物生 产系统和动物生产系统的结构性缺陷以及由此 导致的功能不协调。
系统相悖
时间相悖
空间相悖
种间相悖
时间相悖:这是由动物生产系统与植物生产系统两者 的节律相差所致。
例如: 牧草生长的季节性波动与动物营养需要的相对稳定性之间的矛盾。
我要吃嫩草
空间性系统相悖:动物生产与动物生产之间的密度畸形分 布,从而影响草地的生产能力。 我也要吃嫩草
种间性系统相悖:植物和动物种群内部和种群之 间的畸形分布和拮抗作用。
解决系统相悖的关键:建立完善草地农业系统,
辅之以技术、经济手段,在国家相关政策支持下, 因势利导促使各个子系统之间实现较为完善的 系统耦合。利用和把握好系统耦合的大趋势, 就能使我国农业快速步入高效节能环保的可持续 发展道路,从真正意义上实现我国农牧业的现代化 ,迎接全球农业一体化的挑战。
综观农牧业并举的发达国家,畜牧业占农业的比重一般在60%左 右,如美国60%,德国占74%,加拿大占65%,近年来,随着农业 产业结构的调整和经济飞速发展的需要,我国畜牧业在农业中的平 均比重也已超过30%,到2010年中国占38%左右。
草地在农业系统不再是传统农、林、牧的简单结合,既 不是单一的植物生产,也不是单一的动物生产,而是包含多 种产业、多层次的技术密集型土地资源利用系统。它将是食 物系统作为整体来开发,符合合理有效地利用资源、可持续 性产出、兼顾生态和生产的持续发展原则,是在草地资源合 理利用前提下的最佳生产模式。
前植物生产层结构图解
土地
大气
生物 自然草地生态系统
市场系统
(二)、植物生产层 植物生产层是牧草、作物、果蔬、林木等生态 系统的初级生产部分,是任何生态系统的主体, 更是我国传统的农业主体。
植物生产层是指植物利用日光能将无机盐类和 水通过光合作用组成有机物质。如牧草、作物、 蔬菜、瓜果、林木等。
(三)、动物生产层
生物因子群是草地农业生态系统的核心部分, 决定了生产力水平、产品数量和类型等。各因子之 间存在相互关联、制约等关系。
科技水平、生产水平、生活水平组成了社会因子群。
社会因子群
科技水平 生产水品 生活水品
非生物因子群
大气因子 土地因子 位点因子
生物因子群
植物因子 动物因子 微生物因子
草地农业生态系统的三大因子群
第二章 草地农业生态系统
主讲人:华仁武 团队成员:赵力 吕玨泽 韦富文 华仁武
目录 第一节 草地农业生态系统基本特征和发展
一、草地农业生态系统的发展
二、草地农业生产系统定义
三、草地农业生态系统的结构
四、草地农业生态系统的功能及特征
第二节 草地农业生态系统的界面 论与系统耦合
一、草地农业生态系统的界面
• (二)系统偶和理论的应用和发展 • 草地农业生态系统的系统耦合是系统科学不草地农业生态 学等多个学科交叉的产物,实现后,可大幅度提高草地农 业系统的整体水平不生态服务功能。系统耦合可发生在同 一地域丌同农业系统之间,也可发生在同一系统内的丌同 生产层之间。前者称为横向系统耦合,后者为纵向系统耦 合。 • 系统耦合的草地农业生态系统中的意义,就在于生态系统 进化过程中多斱面导致生态系统生产潜力的释放。农业生 态系统的耦合,可以多途徂的甲解放生态系统中的自由能。
营养体利用和籽实利用并存 的特征
(一)、开放的功能
开放功能是生态系统具有生命的特征,是系统 发生与发展的基础,是系统进化的基本依据。
生态系统充分开放,能量、元素、信息交换通 量大,表示系统生命旺盛;反之,则表示功能萎缩; 系统封闭则意味着死亡。
输入功能
太阳能 水分
矿物元素
施肥灌溉等 农业措施 收获、加工 等措施
信 息 反 馈
荒 漠 耦合模式1 2 山地、畜产品 反 馈
市场
• (三)草地农业系统耦合的表现形式 • 主要就有三种形式: • 1.种间耦合:对于草地植物学组成来说,结构良好的植物 群落,戒丌同品种的合理混播草地,即达到了种间关系的 耦合,在牧草产量和品质提改善的同时,抑制病虫害,延 长草地寿命。 • 2.纵向耦合:丌同地区的是呢个太之间生产层的耦合,表 现出一定的区域耦合,时间和空间耦合特性。通常时间型 不空间型的耦合在实际生产中往往交叉进行。草地农业生 态系统4个生产层间的系统耦合属于该耦合途徂。 • 3.横向耦合:草地农业生态系统中具有同质耦合键的丌同 系统的生产层之间的耦合,有时经过横向耦合后的某一地 带的生产水平要比耦合前的单一系统的生产水平总和要提 高数倍,成为发挥提高农业生态生产力,实现持续农业的 有效途徂
前植物生产层
植物生产层
草地农业生态系统
动物生产层
后生物生产层
草地农业结构图
前植物生产层
社 会 投 入
后生物生产层 植物生产层
社 会 效 益
动物生产层
表示能流
表示可能的 系统耦合
表示收益 返回
(一)、前植物生产层
前植物生产层也称为景观层(landscape level)。 它是不以生产动植物产品为主要目的,而以景观 效益为主要社会产品的生产部分。 前植物生产层的产品包括风景、水源涵养区、 自然保护区、旅游地等。概括而言,就是以生态 效益为目的。
二、草地农业生产系统定义
草地农业生态系统是指在一定区域的气候、水文、地貌 和土壤等环境条件下,以草本植物为基础,有家畜或野生动 物生存,以收获饲用植物、动物及动植物产品为最主要生产 目标的农业生态系统。