四 能量流动.ppt.Convertor.docx

第四章农业生态系统的能量流动第一节能量流动的基本规律一、能的形态与度量1 .形态：日光能化学能动能热能2 .度量：卡或千卡（生态学上）焦耳（农业工程上，为目前国际标准单位）二、生态系统的能量来源1. 太阳能：占99%以上。50%可见光，43%红外线，7%紫外线。2. 自然辅助能：如地热能、潮汐能、核能等占1%3. 人工辅助能：人畜力、燃料、电力、肥料、农药，农用薄膜等，辅助生态系统以太阳能为起点的食物链能量转化，成为生态系统的人工辅助能。三、能量流动的基本定律1 .热力学第一定律（能量守恒定律）Q=E+WQ吸热AE内能（潜能）W做功用于生态系统：绿色植物同化的太阳能=贮存在植物体内的化学潜能+植物呼吸消耗的热能2 .热力学第二定律描述能量的传递方向和转化效率四、能量流动的特征1 .能流是单向流动2 .能流是能量不断递减的过程3 .能量流动的途径和渠道是食物链和食物网第二节初级生产的能量转化一、初级生产的能量平衡初级生产：也称第一性生产，初级生产积累能量或物质的速率称为初级生产力。以每年每平方米合成的干物质克数或积累的能量千卡数来表示，gm2.a或kalm2.a2.净初级生产量=总初级生产量-呼吸量二、初级生产力的分布1 .地球表面的分布（1）低生产力：大部分海洋和荒漠（2）中等生产力：草地、沿海区域、深湖和一些农田（3）高生产力：湿地生态系统、河口湾、热带雨林、高产农田等。2 .农业生态系统的初级生产力：农田：我国比世界平均水平高，但低于高产国家（如日本、英国、美国等粮食作物占绝对优势（78%）、经济作物（17%）、其它（5%）森林：比世界平均水平低10%,森林覆盖率从80年代的12.7%增加到1996年的13.9%,是世界平均水平的52%O草地：草原占国土面积的40%,但生产力低，低于世界平均水平。澳、美国、新西兰草原生产力高。三、初级生产力的估算1 .初级生产力的测算方法收获法：黑白瓶法：测定水体浮游植物的光合作用和呼吸作用而估算二氧化碳测定法：叶绿素测定：2 .初级生产力的估算模型:光合、光温、气候、土地生产力四个层次。四、提高农田初级生产力的途径1 .改善生态环境限制因子（水、肥、病、虫、草害等），提高投入2 .培育高光效抗逆性强的植物品种：如水稻、小麦等3 .提高复种指数，合理间套作4 .调控作物群体结构：合理密植、施肥、水分管理等第三节次级生产的能量转化一、次级生产的能量平衡P=NI+II=A+（R1+R2）+（F+U+G）P初级生产总量Ni未食用部分I食用部分A贮存量Rl体增热R2维持能F固体排泄物U液体排泄物G气体排泄物二、次级生产在农业生态系统中的地位和作用1 .转化农副产品，提高利用价值2 .生产动物蛋白质，改善食物构成。3 .促进物质循环，增强生态系统功能。4 .提高经济价值。三、次级生产的能量转化效率即料肉比、投入产出比1 .按饲料重量算，鸡最高，为2：12 .按能量算，猪最高，牛的转化效率虽低，但可利用粗饲料，而猪、鸡必须用精饲料。蛋白质转化效率：奶牛、鸡、兔较高，而肉牛、羊较低四、次级生产的改善途径1 .调整种植业结构，建立粮-经-饲三元结构2 .培育、改良、推广优良畜禽渔品种3 .将分散经营适度集约化养殖4 .大力开发饲料，进行科学喂养5 .改善次级生产构成：发展草食动物、水产业，发展腐生食物链，利用分解能等。第四节生态系统中的辅助能一、生态系统的辅助能自然辅助能：风、雨、流水、潮汐、地热人工辅助能生物辅助能：劳力、畜力、有机肥、种子种苗等工业辅助能：直接工业辅助能（如煤、石油、天然气）间接工业辅助能（如化肥、农药、薄膜等）二、人工辅助能的作用改善农业生态系统中的一些生态限制因子，改善农业生态系统机能，从而提高农业生产力。农业的历史和现实证明，辅助能应用是农业增产的主要原因。如品种、农机、化肥、农药、农膜、生长调节剂、饲料、兽药等。三、农业生态系统的能流特征和转化效率1.自然生态系统与农业生态系统的比较自然生态系统：主要是自然辅助能。农业生态系统：自然辅助能和人工辅助能，能量的大量输入输出。2.不同类型农业生态系统的比较不同历史发展时期：原始农业：辅助能投入少，生产力低传统农业：辅助能投入多，生产力相对高现代农业：辅助能投入更多，生产力大大提高、次级生产的改善途径第五节生态系统的能量关系一、生态系统的能流途径执执执/3、，、，、太阳f生产者级消费者一二级消费者（三级消费者）分解者环境二、生态效率和生态金字塔1 .生态效率：即食物链各环节上的能量转化效率2 .林德曼效率：即某一营养级所固定的能量与前一营养级所持有的能量之比。十分之一定律：营养级之间的能量转化效率大致为十分之一，其余十分之九由于消费者的选择性消费，以及呼吸和排泄等而被消耗掉。野生动物对食物能的转化率一般大大低于人工饲养的动物。3 .生态金字塔：营养级从低到高，其个体数目、生物量、所含能量一般出现出的塔形分布，称为生态金字塔。（1）个体数金字塔：如不同个体体积大小差别悬殊，成千的昆虫和一棵大树，很多寄生虫以一个寄主为生时。（2）生物量金字塔：如EROdum研究的海洋生态金字塔，由于生产者层次的生物体较小，它们以快速的代谢率和较高的周转率达到较大的输出，但却具有较少的生物现存量。（3）能量金字塔：海洋食物链五、能量生态学上的生态系统类型1 .没有补加辅助能的自然生态系统：完全依赖于太阳辐射能的生态系统，面积大，物种多样。如开阔的海洋、森林、草地等。2 .自然补加辅助能的生态系统：如河口、海湾（潮汐、海浪）、热带森林（降雨等）3 .人类补加辅助能的生态系统：如农业生态系统，从刀耕火种、传统有机农业、现代石油农业的发展过程，人类补加的能量越来越多。4 .燃料供能生态系统：六、农业生态系统能流关系的调整方向1 .促进初级生产：外因和内因2 .调整生物组合：选择适应当地的农林牧群落结构，合理选择和搭配3 .提高生物能的利用率：发展薪碳林、小水电、沼气、省柴灶等。4 .采用节能农业技术：发展资源节约型农业，节水、节肥、节能等5 .优化投入组合水肥利用方面：长效肥、缓效肥、控释肥、复合肥、生物肥等，水：微灌、增温保墙剂、抑制蒸腾剂等。病虫害：综合防治设施农业6 .发展高科技农业和智力农业（如国外的精确农业）