佛山科学技术学院：《农业生态学》课程电子教案（讲义，打印版）第六章 农业生态系统的结构

佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣） 第六章农业生态系统的结构 生念系统的结构是指生念系统组分在空间、时间上的配置及组分间的能物流顺序关系。 生念系统的结构是功能的基础，只有合理的结构才能产尘高效的功能。 真横生物 生物进化谐系树 第一节生态系统结构的概念 一、概念 生态系统的结构就包括生物组分的物种结构（多物种配置）、空间结构（多层次配置）、时间结 构（时序排列）、食物链结构（物质多级循环），以及这些尘物组分与不境组分构成的格局。 物种结构一不同生物种类的组成和数量关系的格局 空间结构一指生物群洛在空间上的垂直和水平格局的变化，包括水平结构和垂直结构。 时间结构一是指生念区域内各生物种群生活周期在时间分配上形成的格局。 营养结构一是指生念系统中生物间构成的食物链与食物网结构。食物树是生态系统物质循环、 能量循环和信息传递的主要途径。 二、合理农业生念系统结构的标志 1、生物适应环境 2、生物与尘物之间相互配合 3、组分之间量比关系协调 4、有利于农业生产的可持续发展 5、有较高的生产力和经济效益 第二节、农业生态系统的基本结构 农业生念系统(agroecosystem)定义 农业生态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。农业生态系统是 驯化的生念系统，既受生念规律的制约，也受经济规律的制约。 一、农业生念系统的基本组分 1、尘物组分 农业生物农作物、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 1

佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂旱荣） 等。其中的大型消费者也包括人。 生物组分可分为生产者，消费者和分解者三大功能群。 2、环境组分 受到人类的不同程度的调节和影响。而有些环境温室、禽舍等完全是人工环境。 环境组分则分为能量环境，有机物环境和无机物环境二大部分。 二、农业生念系统的基本结构 l、组分结构(component structure)。 生物物种是生态系统物质生产的主体。不同生物种类的组成与数量关系的格局构成生念系统的 物种结构。 2、时空结构(Spatio-temporal structure) 时间结构：指在生念区域内各生物种群生活周期在时间分配上形成的格局。 空间结构：空间结构是指生物群落在空间上的垂直和水平格局变化，构成空间三维结构格局。 第三节、农业生念系统的结构分析 一、组成结构 1、水平结构：指在一定的生念区域内，各种生物种群所占面积比例、镶嵌形式、聚集方式等水 平分布特征。 农业生产中的农、林、牧、渔以及各业内部的面积比例及其格局是农业生态系统的水平结构。 控制农业生物群落的水平结构有两种基本方式。 ①在不同的生境中因地制宜选择合适的物种，宜农则农，宜林则林，宜牧则牧。 ②在同一生境中配置最佳密度，并通过饲养、栽培手段控制密度的发展。各种农作物、果树、 林木的种植密度、鱼塘的养殖密度、草场的放牧量等都对群洛的水平结构及产量有重要影响。 2、垂直结构：指生物种群在垂直方向上的分布格局。在地上、地下和水域都可形成不同的垂直 结构。 农业生物的垂直结构：作物的可套作、特殊类型（稻用养鱼、鱼塘养鸭等）、鱼的分层放养等。 3、营养结构(trophic structure)。 指生念系统中生物间构成的食物链与食物树结构。 食物树是是生念系统中物质循环、能量流动和信息传递的主要途径。 2

佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣） 第三节、农业生念系统的结构分析 一.水平结构 1、景观多样性 农业景观是山多种类型的在景观上有差异的农业生念系统的集合所组成的区域。 景观多样性： (1)只有多样生念系统的共存，小能保证物种多样性和遗传多样性： (2)只有多种生态系统的共存，并与异质的立地条件相适应，才能使景观的总体生产力达到最 高水平： (3)只有多种生念系统的共存，才小能保障景观功能的正常发挥，并使景观的稳定性达到一定水 平。 2、边缘效应与生态交错带(ecotone) 在景观中不同斑块连接之处的交错区域为生念交错带。 在生物圈中，有下一些交错带类型： (1)城乡交错带 在城市与农村之间的过渡地带。山于人口数量和质量、经济和物质能量交换水平等因素，使得 这一过渡带表现出【分迅速和不稳定的特征。 3

佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂旱荣） (2)干湿交错带：从比较湿润向比较干燥变化的过渡地带。 (3)农牧交错带：在农业地区和牧业地区的衔接处，形成的交界地带。 (4)群洛交错带：不同生物群洛之间的交界地带。森林与草原、草原与湖泊之间的交界地带。 3、社会经济条件对农业生态系统水平结构的影响 (1)人口密度梯度 人口密度对农业生念系统结构的影响是综合的。人口密度增加使人均资源量减少，劳动力资源 增加，对基本农产品的需求上升。这样，必然使农业向劳动密集型转化。 (2)城乡经济佛度：农业生态系统受城镇的影响，即离城镇的远近。 三、农业生态系统的垂直结构 (一)垂直结构 1、流域位置 从上游一中游一下游 海拔、温度、养分、水分、自然景观、生产力、经济发展等变化。 (二)地形变化 1、大尺度地形变化：如四川、云南高原。 4

佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣） 离山岖（南拔200-300m):林药）、草食动物等种养 言业 草地和林地 3如米 中山区（海拔1500-2000m:果 单作农业， 言数是 书地地为主 粮，菜等多种组合的主体种养 一车一朝 编地较少 20米 早作农业为主， 林地为主。 禁地较多 玉来，水丽，马州警等 河谷低山区（南拔980~1609a):粮、 亚、某，果、鱼、离等多种组合主体 盐地 准服农金为主，一年二脑 种养 水丽，小麦，玉米。烤螺等 林蜘位今 宽答 准最农业，一年三第双手图。甘是，然作 河谷 川滇高原随海拔变化的农业生念系统的结 四川省米易县农业综合开发示意图（卢良恕， 构（孙额，1994） 1993) 从低热层（甘蔗、冬春季蔬菜、热带性果树、药材等） 中暖层：发展粮、油、尘猪、蚕桑、烤烟等) 高寒层：细毛羊、冷杉、铁杉等 (2)小尺度地形变化 广东潮州市官塘区秋溪乡的农业生产布 局，坡顶用材林，坡腰经济林、果树，坡 脚果树，旱地蔬菜、早粮，水用水稻，低 避瘦热炒 袢地养鱼等。 用材林果林村落蕉林早作 留田 河堤 松 橄榄 香蕉藏类 鱼婚 大蕉甘器 香蕉 杨桃 三华李 大蕉 (二)农用立体模式 1、农作物间作：玉米∥大豆（甘薯、棉花），小麦∥棉花（蔬菜），棉花∥油菜等。/套 作，∥间作，·复种，→隔年，×混作 2、稻用养鱼：鱼类取食浮游生物和水稻害虫，减少病虫害，增加水体氧气：鱼类的粪便和 排泄物作为水稻的肥料。主要分布在四川、湖南、江西、江苏、广东 山摄大 焰因网酒 利家材液公 (三)水体立体模式 1、鱼的分层放养：利用鱼的不同食性和栖息特性 5

佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣） 上层鱼：鲢鱼、鳙鱼，以浮游植物和动物为食： 中层鱼：草鱼、鳊鱼，以浮萍、水草、蔬菜、菜叶等： 下层鱼：鲤鱼、鲫鱼，以底栖动物、有机碎屑等杂物。 2、鱼牧结构 如鱼鸭（猪、鸡、鹅等）混养 基塘系统：粤、浙、苏一带。桑基鱼塘、蔗基鱼塘、花基鱼塘、果基鱼塘、杂基鱼塘（如牧草、 蔬菜、粮作等)。 花恭角雌 量三角改区落名的日 白000 薄越质腰 0000 边060 。000 0000 B0自 越罐系侯极式 n 0Aa0900●0 (四)养殖业立体模式 1、分层立体养殖：节约棚圈材料和综合利用废气物，新疆米泉县种猪场，上层笼养鸡，中 层养猪，下层养鱼。 2、林鱼鸭立体种养：湖北省新洲县林科所，在低泮积水区。 (五)农林立体模式 l、农林业系统(agroforestry)的定义：同一土地单元或农业生产系统内既包含木本植物又包含 农作物或动物的一种土地利用系统。 特点：复合性、系统性、集约性。在发展中国家发展迅速。 2、农林业模式举例 (1)桐粮间可作 华北平原已达300多力公顷。分布在河南、山东等地。有几种类型：以农为主、以桐为主、 桐粮并重等。 (2)枣粮间作 华北、西北等地，尤其在河北、山东较多。有枣树为主、枣粮并举、农作物为主等类型 (3)林胶茶复合经营 在热带地区（云南、海南等）。防护型立体结构，具有良好的环境（减少水土流失、减少病虫 害等)和经济效应。海鸥农场茶叶作为绿色食品，效益很好。 6

佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣） 果一药间作生态农业模式 胶一茶间作生念农业模式 桉树一菠萝间作生态农业模式 (4)林药间作：许多药用植物喜阴凉、湿润的环境。 南方丘陵区：杉木、桐树与黄连、魔芋、天麻、三七、胡椒、肉桂、咖啡、可可等： 华北半原：泡桐间作芍药、贝母、板蓝根、天南星、金银花等： 东北：松树、杉树间作人参、桔梗等：三北农牧区：胡杨间作干草等。 立体结构的生念学基础： (1)对资源利用的种间互补（空间、时间、营养等） (2)对系统稳定性方面的互补（抗灾，减少病虫害，改善生境，提高土壤肥力等） 四、营养结构 (一)食物链(food chain) 食物链是指生物成员之间通过取食与被取食的关系所联系起来的链状结构。 食物链是尘态系统营养结构的基本单元，是物质循环、能量流动、信息传递的主要渠道。 water frog boatman mosquit water catfish y入fleas algae A TERRESTRIAL FOOD CHAIN A MARNE FOOD CHAIK rotifers

佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣》 (二)食物链的类型 1、捕食食物链(grazing food chain): 从绿色植物开始，再到草食动物，肉食动物。青草 兔子—狐狸—老虎 2、腐食食物链(detritus food chain): 又叫碎屑食物链，主要以死的有机体或生物排泄物为食物， 将有机物分解为无机物。：植物残体一蚯蚓一鸡 3、寄生食物链(parasite food chain): Second carnivore 以寄尘方式取食活的有机体而构成的食物链。如：大豆一 First carnivore 一菟丝子，蛔虫一马（牛）。 Herbivore 实际生念系统中，经常是以食物网的形式存在。 Plant (二)食物链结构类型 1、食物链加环的作用 (1)提高农业生态系统的稳定性。农业生念系统食物链结构简单，引入捕食性昆虫或动物可 抑制病虫害发生。 (2)提高农副产品的利用率。 (3)提高能量的利用率和转化率。如绿把-回用变为绿把喂牛或猪。 2、食物链加环类型 (1)生产环：将非经济产品转化为经济产品。 (2)增益环：加大了尘产环的效益，猪、鸡粪·蚯蚓·饲料·促进猪、鸡的消化。 (3)城耗环：捕食性天敌的引入，减少尘产消耗，增加系统生产力。 (4)复合环：具有两种以上的功能。稻用养鱼、鸭具有减耗、尘产的功能。 (5)加工环：通过加工增值，有传统加工，多次加工等。木材-家具：玉米-淀粉、玉米油。 食物链加环应注意：加环并非越长越好；讲究综合效益 3、食物链解列： (1)处理污染土壤：非食用的用材林、薪碳林或花卉等 (2)污水处理：生物净化，如凤眼莲、浮萍、水花生、芦苇、宽叶香蒲、水葱、香根草等。 污染指标：BOD、COD、氮、磷、重金属等。 4、食物连结构举例 (1)以养殖业为主：鸡粪喂猪，猪粪养蝇蛆，蝇姐作饲料喂鸡，剩余猪、鸡粪回到农用循环 利用。 (2)畜禽-沼气食物链结构 以沼气为纽带：畜-沼-果模式（广西恭城县和广东梅县等）。 北方四位一体庭院能源生念模式：厕所一猪舍—沼气—温室。 (3)秸秆多级利用：秸秆—培养食用菌—菌渣作畜禽饲料—养鸡—鸡粪下沼气—沼 气渣培养食用菌一废料施于农用。 (4)以污水自净为中心：辽宁大泮县西安生念养殖场，二段净化四次利用。猪舍一水葫芦 (吸N)—细绿萍（吸P、K)鱼塘—稻用）。 五、农业生态系统的时间结构 一、农业生念系统的时间结构 农业生态系统的时间结构是指在生态念系统内合理安排各种生物种群，使它们的生长发育及生物 量积累时间错落有序，充分利用当地自然资源的一种时序结构。 8

佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（委孕浆）心 二、在农业生产中，调节农业生物群落时间结构的方式为间作、轮作、套作、轮养、套养等。 (一)作物套作(relaycropping) 1、小麦套玉米：华北地区，小麦收获前15-20天套下去 2、麦·棉·绿把间套作：南北方粮棉种植区均普遍。 3、作物与蔬菜套种：小麦菠菜番茄-一大白菜四种四收结构 4、果农间套作：幼龄果园间套作一年生作物，以短养长 (二)轮作(rotation)、轮养 1、作物的轮作 湖南的豆稻轮作：太湖流域的粮食作物绿肥作物轮作：东北玉米轮作大豆。 2、稻鱼轮作 种一季稻，养一季鱼。如广东的肇庆。 3、动物的轮养、套养 鱼的轮养，同时放足不同大小规格鱼种，分期分批捕捞：同一规格鱼种多次放养，多次收获： 动物的轮牧：牛一马或羊。 (二)农业生产模式的演替 新开垦土地：时瘦瘠作物（牧草、绿肥、木薯等中产作物玉米、小麦·蔬菜 美国的中央谷地：放牧草场一大用谷场—经济作物一蔬菜一水果一花卉园艺 食品生产：传统食品—无公害食品—绿色食品—有机食品生产等。 二、农业生产的三种农业区位 (一)自然区位：自然条件差异为农作物与牲畜结构安排的重要因素。 (二)杜能农业区位：农产品只有到达市场小能获取效益，而运输成为制约条件。这样在自然 区位的基础上增加了受运输制约的农业专业生产区域。 杜能假设这样一个与世隔绝的孤立国： (1)在农业自然条件一致的平原上，农产品能够实现销售的唯一市场是中心城市。 (2)农产品农产品的唯一运输工具是马车。 9

佛山科学技术学院精品资源共享课《农业牛态学》（聂早荣） (3)农产品的运费与重量及运输距离成正比。 (4)农作物的经营以获取最大利润为目的 根据这样的假设，杜能为孤立国推断出围绕中心城市的六个同心圈层，每个圈层分别有不同的 最适农业生产结构。 27123列183705230市镇 距离〔km) 杜能的农业圈（一、自山农作圈二、农作圈三、轮作农业圈四、谷物农作圈五、三圃 式农作圈六、畜牧圈七、自然区域) 两个结论： ①生产集约度理论：越靠近中心城镇，尘产集约度越高。 ②生产结构理论：易腐烂变质、不耐贮存和单位重量价格低的农产品在靠近城市的区域生产， 反之亦然。 (三)生念经济区位：经济高速发展阶段，自然条件对农业的生产结构格局影响能力上升。（右 图为蔬菜基地) 三、食物链加环及类型： 1、食物链加环的作用 ①提高农业生念系统的稳定性。 农业生态系统食物链结构简单，引入捕食性昆虫或动物，可抑制病虫害发生。 ②提高农副产品的利用率。 ③提高能量的利用率和转化率。如绿肥回用，变为绿肥喂牛或猪。 2、食物链加环类型 ①生产环：将非经济产品转化为经济产品。 ②增益环：加大了生产环的效益，猪、鸡粪—蚯蚓—饲料—促进猪、鸡的消化。 ③减耗环：捕食性天敌的引入，减少生产消耗，增加系统生产力。 ④复合环：具有两种以上的功能。稻用养鱼、鸭具有减耗、生产的功能 ⑤加工环：通过加工增值，有传统加工，多次加工等。木材一家具：玉米—淀粉、玉米油。 食物链加环应注意：加环并非越长越好；讲究综合效益。 10