農(nóng)業(yè)生物多樣性

農(nóng)業(yè)生物多樣性及其影響分析馬鵬剛提綱

一、農(nóng)業(yè)生物多樣性的介紹（內(nèi)涵、組分和功能二、中國農(nóng)業(yè)生物多樣性的現(xiàn)狀

三、低碳背景下農(nóng)業(yè)生物多樣性的影響因素

四、農(nóng)業(yè)生物多樣性測度指標(biāo)的建立五、農(nóng)業(yè)生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)管理六、農(nóng)業(yè)生物多樣性評(píng)價(jià)與就地保護(hù)桃金娘一、農(nóng)業(yè)生物多樣性的介紹1.1農(nóng)業(yè)生物多樣性的內(nèi)涵生物多樣性biodiversity[1]是指一定范圍內(nèi)多種多樣活的有機(jī)體(動(dòng)物、植物、微生物)有規(guī)律地結(jié)合所構(gòu)成穩(wěn)定的生態(tài)綜合體。這種多樣包括動(dòng)物、植物、微生物的物種之間的多樣性，物種的遺傳與變異的物種內(nèi)部多樣性及生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和景觀多樣性4個(gè)層次。對(duì)于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)來說,生物多樣性在這4個(gè)層次中都發(fā)揮著重要的作用。假蘋婆

農(nóng)業(yè)生物多樣性是指與食物及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的所有生物的總稱。包括高等植物、高等動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、其他大型生物及微生物。襄荷多樣性層面生物多樣性農(nóng)業(yè)生物多樣性生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)是有植物、動(dòng)物和微生物群落及其作為一個(gè)功能單位相互作用的非生物環(huán)境共同組成的一個(gè)動(dòng)態(tài)復(fù)合體，不同類型的生態(tài)系統(tǒng)包括森林、草地、濕地、山地、湖泊和沙漠等。從某種程度來講，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的多樣性是由于農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)土地和水資源利用形成的，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的例子包括水田、牧場、以及耕作制度等，這些系統(tǒng)的各種要素可以合并起來組成復(fù)雜的混合系統(tǒng)。物種物種是一種在形態(tài)學(xué)上具有類似性質(zhì)且能夠進(jìn)行異種交配并產(chǎn)生能夠繁殖后代的有機(jī)物。植物、動(dòng)物、微生物都有大量的物種。農(nóng)業(yè)活動(dòng)中使用動(dòng)植物的多樣性是由于人類為了獲取植物、營養(yǎng)和藥物之目的而對(duì)生物多樣性進(jìn)行管理的結(jié)果，例如馴養(yǎng)的家畜和家禽，種植的常見農(nóng)作物等基因某個(gè)物種內(nèi)部所有物種的基因變異，它決定物種內(nèi)部每一個(gè)個(gè)體或種群的特殊性，DNA是特性中的表現(xiàn)形式從某種程度上講，物種內(nèi)部的多樣性是由于農(nóng)民為滿足環(huán)境和其他條件而對(duì)具體特性作出選擇的結(jié)果景觀景觀多樣性是指不同類型的景觀在空間結(jié)構(gòu),功能機(jī)制和時(shí)間動(dòng)態(tài)方面的多樣化和變異性.農(nóng)業(yè)景觀是被視為具有高水平生物多樣性的生境島嶼植入到集約化利用的農(nóng)業(yè)用地之中的景觀鑲嵌體。1.2農(nóng)業(yè)生物多樣性的意義農(nóng)業(yè)生物多樣性的意義在于它對(duì)人類的歷史發(fā)展進(jìn)程起到了重要的保障作用，包括為人類提供食物和衣服、為資源型產(chǎn)業(yè)提供有效資源、為農(nóng)作物的品種改良提供有利基因、為有害物種提供有效的天敵等，并將為人類未來的生存與可持續(xù)發(fā)展提供保障，保證各種土地資源管理類型的合理、高效和可持續(xù)利用。為生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)做出重要貢獻(xiàn)。同時(shí)，農(nóng)業(yè)生物多樣性是人為管理下滿足人類生存及發(fā)展的生物多樣性系統(tǒng)，是社會(huì)與自然互動(dòng)的產(chǎn)物。黑冠長臂猿1.3農(nóng)業(yè)生物多樣性的組分和功能組分：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物種可分為生產(chǎn)性生物種，如農(nóng)作物、林木、飼養(yǎng)動(dòng)物等,其多樣性對(duì)系統(tǒng)的生產(chǎn)力、穩(wěn)定性起重要作用;資源性生物種如傳粉昆蟲、害蟲天敵、微生物等,其多樣性對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的傳粉作用、害蟲生物控制、資源分解、促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)有著重要的作用,從而間接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力;破壞性生物種,如雜草、害蟲、病原生物等,這些生物種影響系統(tǒng)生產(chǎn)力,是被控制的對(duì)象。機(jī)構(gòu)多樣性農(nóng)戶特點(diǎn)、資源管理農(nóng)場特征氣候變異性大尺度中尺度氣候干旱、水災(zāi)管理的多樣性、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的適應(yīng)性改革、技術(shù)革新等物種的利用和管理、生產(chǎn)保護(hù)等促進(jìn)授粉、基因交流、種群調(diào)節(jié)、生物控制、食物鏈與養(yǎng)分循環(huán)、競爭、天敵保護(hù)、作物的野生近緣種、土壤結(jié)構(gòu)與養(yǎng)分循環(huán)、分解、捕食、病害控制等自然環(huán)境干擾環(huán)境功能空間變異為主時(shí)間變異為主傳粉生物、捕食者和寄生者、草食者、蚯蚓等等生物物理多樣性土壤、生產(chǎn)力、水分微生物、植物、生態(tài)區(qū)功能：第一：社會(huì)功能：①生產(chǎn)消費(fèi)功能：指的是人類依靠農(nóng)業(yè)生物進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)活動(dòng)，保障農(nóng)業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和供給，它是農(nóng)業(yè)的基本功能，是農(nóng)業(yè)生物多樣性的最直接功能體現(xiàn)。從生存的角度來看，保護(hù)農(nóng)業(yè)生物多樣性的生產(chǎn)功能是保障食物的前提。②生活服務(wù)功能：指基于農(nóng)業(yè)生物多樣性的保護(hù)，農(nóng)業(yè)生物為人類提供生活服務(wù)方面的功能。這些功能隨著生物多樣性的豐富程度而發(fā)生變化。例如，依靠農(nóng)業(yè)生物多樣性形成的農(nóng)業(yè)環(huán)境可以為人類提供觀光休閑場所、產(chǎn)生相關(guān)文化形態(tài)，且為了保護(hù)生物多樣性可以提供就業(yè)機(jī)會(huì)和崗位等。第二二：：生生態(tài)態(tài)功功能能：：主要表現(xiàn)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)業(yè)生物多多樣性對(duì)對(duì)生態(tài)環(huán)境境的支撐撐和保護(hù)護(hù)方面。。農(nóng)業(yè)生物在吸吸收CO2與釋釋放O2、凈化化空氣、消納納廢棄物物凈化環(huán)環(huán)境、保保持土壤肥力與與涵養(yǎng)水水源、營營造綠色色景觀與與減輕城城市熱島島效應(yīng)，調(diào)節(jié)氣氣候等方方面，有有著突出出的不可可替代的的生態(tài)作作用。有數(shù)據(jù)表表明[5]，2005年北京京農(nóng)田生生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)總服務(wù)務(wù)價(jià)值為為175.7億元元，其中中生態(tài)價(jià)價(jià)值為107.0億元元，是產(chǎn)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)濟(jì)價(jià)值的1.6倍。。生物多多樣性對(duì)對(duì)于經(jīng)濟(jì)濟(jì)發(fā)展的的作用可可見一斑斑。第三：政政治功能能保護(hù)農(nóng)業(yè)業(yè)生物多多樣性是是保證中中國糧食食安全，，促進(jìn)社社會(huì)可持持續(xù)發(fā)展展，樹立立良好的的大國形形象的需需要。農(nóng)農(nóng)業(yè)生物物多樣性性越豐富富，人類類能夠獲獲得食物物的途徑徑更廣闊闊，糧食食安全得得到保障障，社會(huì)會(huì)穩(wěn)定局局面才能能得以保保持。二、中國國農(nóng)業(yè)生生物多樣樣性的現(xiàn)現(xiàn)狀中國是世世界上生生物多樣樣性最豐豐富的國家之之一，是是世界農(nóng)農(nóng)作物的的八大起起源中心之之一，也也是世界界栽培植植物四大大起源之一一。物種種多樣性性高度豐豐富，生生物物種的的特有性性高，擁擁有大量量特有的的物種和孑孑遺物種種，生物物區(qū)系起起源古老老，經(jīng)濟(jì)濟(jì)物種異異常豐富富。球蘭據(jù)統(tǒng)計(jì)[7-8]，中國約約有高等等植物32000種，，占世界界種數(shù)的的10%，居世世界第3位；動(dòng)動(dòng)物資源源上擁有有世界總總數(shù)13%的鳥鳥類和12.88%的的哺乳動(dòng)動(dòng)物；已已發(fā)表的的微生物物種名數(shù)數(shù)已超過過10000種種，占世世界已知知種數(shù)的的11%。其中中，特有有種子植植物有14939種，，占到了了中國全全部種子子植物的的52%；特有有哺乳動(dòng)動(dòng)物110種，，特有鳥鳥類106種，，特有爬爬行動(dòng)物物178種，特特有兩棲棲動(dòng)物252種種；已經(jīng)經(jīng)發(fā)現(xiàn)的的特有微微生物約約2000種。。三、低碳背背景下農(nóng)農(nóng)業(yè)生物物多樣性性的影響因素農(nóng)業(yè)生物物多樣性性的影響響因素可可以概括括為土地過度度開發(fā)、、集約化化利用導(dǎo)導(dǎo)致的農(nóng)農(nóng)業(yè)景觀觀格局的的改變;農(nóng)業(yè)擴(kuò)展展、發(fā)展展及農(nóng)業(yè)業(yè)活動(dòng)導(dǎo)導(dǎo)致的生生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)功功能、物物種的變變化;環(huán)境污染染。主要要表現(xiàn)在在以下幾幾個(gè)方面面。紅果堅(jiān)木木3.1對(duì)資源的的掠奪式式開發(fā)利利用3.2生物生境境的改變變3.3環(huán)境污染染（化學(xué)學(xué)污染日日益嚴(yán)重重）3.4外來物種種入侵3.5農(nóng)田也品品種單一一化3.6氣候變化化3.7其他農(nóng)藥是用用來防治治農(nóng)作物物病蟲害害和消除除雜草的的藥劑，是保證證農(nóng)業(yè)增增產(chǎn)的重重要因素素，也是是解決世世界上60億人口溫溫飽問題題的有力力措施。。農(nóng)業(yè)生生產(chǎn)上若若不使用用農(nóng)藥，全全世界農(nóng)農(nóng)作物每每年因病病、蟲、、草害造造成的經(jīng)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)達(dá)800億美元元，我國國由于防防治農(nóng)作作物病、、蟲、草害，每每年可挽挽回谷物物損失150～～200億kg、棉花花2.5～3.0萬kg等。使使用農(nóng)藥藥獲得巨巨大作用用的同時(shí)時(shí)，也由由于農(nóng)藥的的廣泛應(yīng)應(yīng)用和使使用不當(dāng)當(dāng)，已對(duì)對(duì)生物多多樣性造造成了較大大的影響響。在這這里我主主要是從從農(nóng)藥對(duì)對(duì)基因、、物種和生生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)三個(gè)水水平上講講一下其其對(duì)生物物多樣性性的負(fù)面影影響。（1）基因多多樣性的的降低①向田間間噴撒農(nóng)農(nóng)藥，在在農(nóng)作物物上、田田間及土土壤中的的一些敏敏感個(gè)體體會(huì)迅速速消失，，從而使使整個(gè)種種群的基基因多樣樣性水平平降低。。②農(nóng)藥引引起種群群數(shù)量的的減少，，以致達(dá)達(dá)到了種種群的遺遺傳學(xué)瓶瓶頸。③農(nóng)藥引引起種群群規(guī)模和和群落數(shù)數(shù)的減少少，由于于隨機(jī)的的基因漂漂變，降降低了種種群的基基因多樣樣性水平平。(2)物種多樣樣性的減減少農(nóng)藥的直直接毒害害作用使使物種多多樣性減減少；農(nóng)藥的間間接毒害害作用使使物種多多樣性減減少；（3）生態(tài)系系統(tǒng)的簡簡單化①農(nóng)藥直接接影響物物種的生生存和發(fā)發(fā)展，導(dǎo)導(dǎo)致生態(tài)態(tài)系統(tǒng)的的簡單化化②農(nóng)藥大大大降低了了初級(jí)生生產(chǎn)，導(dǎo)導(dǎo)致生態(tài)態(tài)系統(tǒng)的的簡單化化四、農(nóng)業(yè)生物物多樣性性測度指指標(biāo)的建建立與應(yīng)用黑鸛白腹錦雞雞4.1理論基礎(chǔ)礎(chǔ)（1）Shannon-Wiener指數(shù)該該指數(shù)數(shù)是信息息論中用于測定定系統(tǒng)中中的信息息量。其計(jì)算公公式是：：H=-∑∑|ni∕∕Nlg（ni/N））|式中：ni———第i個(gè)個(gè)種的個(gè)個(gè)體數(shù)目目，N——群群落中所所有種的的個(gè)體總總數(shù)它的計(jì)算算公式表表明，群群落中生生物種類類增多代表了群群落的復(fù)復(fù)雜程度度增高，，即H值值愈大，，群落所含的信信息量愈愈大。例如：設(shè)設(shè)有A、B、C三個(gè)群落落，各有有兩個(gè)物物種組成，其中中各種個(gè)個(gè)體數(shù)組組成如下下。計(jì)算它的的物種多多樣性指指數(shù):HB=-(0.50××ln0.50+0.50××ln0.50)=0.69HC=-ΣNi/NlnNi/Ni=-（0.99×ln0.99+0.01×ln0.01）=0.056物種甲物種乙群落A100(1.0)0(0)群落B50(0.5)50(0.5)群落C99(0.99)1(0.01)從上面的的計(jì)算可可以看出出,群落的物物種多樣樣性指數(shù)數(shù)與以下兩兩個(gè)因素素有關(guān):①種類數(shù)目目,即豐富度度;②種類中個(gè)個(gè)體分配配上的均均勻性.熱帶雨林林(2)等級(jí)多樣樣性考考慮一個(gè)個(gè)全面普普查的群群落其個(gè)個(gè)體成員員已分類成成屬和種種令個(gè)體體分類成成屬為G分類類并假設(shè)設(shè)共有g(shù)個(gè)屬第i屬中中個(gè)體數(shù)數(shù)為Ni（i=1,2,...g,）。個(gè)體體按種的分類稱稱為S分分類，并假定定在第i屬中中有Si個(gè)種種，在第i屬的第j種中中有Nij個(gè)個(gè)個(gè)體（j=1,2,...g,)。令H(G)為群群落的屬屬多樣性性；H(GS)為為群落的的種多樣樣性即總總體多樣樣性;HiS為第第i屬屬內(nèi)的種種多樣性性；并且，表示在在所有g(shù)個(gè)屬屬中，種多樣性性的加權(quán)權(quán)平均。顯然可可知同樣對(duì)于于測量大大群落多多樣性的的Shannon-Wiener指數(shù)H’’來說有有4.2構(gòu)建模型型(1)基于經(jīng)典典生物多多樣性模模型的農(nóng)農(nóng)業(yè)物種種多樣性的測度度指標(biāo)此處依然然借用““屬”的的說法，，共有2個(gè)屬，，即利用和不可可利用，，第i屬屬中個(gè)體體數(shù)為Ni（i=1，，2;∑Ni=N）。個(gè)個(gè)體按種種的分類類稱為S分類，，并假定定在第i屬屬中有Si個(gè)種種，在第第i屬的的第j種種中有Nij個(gè)個(gè)個(gè)體（j=1，2，，…，Si；∑∑Nij=Ni）則H（（G）為為群落或或樣方內(nèi)內(nèi)的屬多多樣性；；H（GS）為群群落或樣樣方內(nèi)的的種多樣樣性，即即總體多樣性；；H1（S）為為可利用的多多樣性，即農(nóng)農(nóng)業(yè)物種多樣樣性計(jì)算公式式為：雖然該公式能能很好地表示示農(nóng)業(yè)物種多多樣性，但在在沒有計(jì)算H（GS）或H2（S）的情況下，，不能很好地地反應(yīng)一個(gè)群群落或樣方中中可利用的物物種與全部物物種的關(guān)系。...........................................(1)(2)基于于信息增益的的農(nóng)業(yè)物種多多樣性的測測度指標(biāo)Shannon-Wiener多樣樣性指數(shù)實(shí)際際上是信息熵熵在生態(tài)學(xué)中的應(yīng)應(yīng)用。假設(shè)有有一變量X，，它可能的取取值有n種，分分別是X1，，X2，…，Xn，每一種種取到的概率分別別為P1，P2，…，Pn，那么X的熵就定義為：..........................................................(2)同樣的，對(duì)分分類系統(tǒng)來說說，類別C是是變量，它的的可能取值為C1，C2，，…，Cn，而每一一個(gè)類別出現(xiàn)現(xiàn)的概率為P（C1），P（（C2），…，P（Cn）因因此n就是類別的總數(shù)，，此時(shí)分類系系統(tǒng)的熵為：：信息增益是針針對(duì)一個(gè)一個(gè)個(gè)的特征而言言的，就是看看一個(gè)特征t，，系統(tǒng)有它和和沒它的時(shí)候候信息量各是是多少，兩者的差值就就是這個(gè)特征征給系統(tǒng)帶來來的信息量，，即增益。系統(tǒng)含有有特征t的時(shí)時(shí)候，系統(tǒng)的的信息量即為為式(3)。。..............................................(3)當(dāng)系統(tǒng)不含有有特征t時(shí)，，即當(dāng)一個(gè)特特征t不能變變化時(shí)，條件熵為為：式中P(t））為T出現(xiàn)的的概率，為T不出現(xiàn)的概概率，由....................(4)..............................(5)..............................(6)因此特征T帶帶給系統(tǒng)的信信息增益式中P（Ci）表示種Ci出現(xiàn)的概概率，即第i個(gè)物種個(gè)數(shù)占物種總總數(shù)的比；P（t）表示示可利用物種種數(shù)出現(xiàn)的概率，即可可利用物種總總數(shù)除以總的的物種數(shù)；P（Ci|t）表示可利用用物種出現(xiàn)時(shí)時(shí)，Ci出現(xiàn)現(xiàn)的概率，即即第i個(gè)可利用物種個(gè)數(shù)數(shù)占可利用的的物種總數(shù)的的比；表表示沒沒有可利用物種時(shí)時(shí)，類別C出出現(xiàn)的概率，，這里為0。。五、農(nóng)業(yè)生物物多樣性與生生態(tài)系統(tǒng)管理理5.1農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)：是農(nóng)業(yè)生物與與環(huán)境之間的的能量和物質(zhì)聯(lián)系系建立起來的的功能整體。。農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)是馴化的生態(tài)系系統(tǒng)，既受生生態(tài)規(guī)律的制制約，也受經(jīng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律的制約。。它是一種是人人工建立的生生態(tài)系統(tǒng)，人人的作用非常突出，人們們種植的各種種農(nóng)作物是生生態(tài)系統(tǒng)的主主要成員，動(dòng)植物物的種類較少少，群落的結(jié)結(jié)構(gòu)單一。一一旦人的作用消失失，農(nóng)田生態(tài)態(tài)系統(tǒng)很快就就退化。特點(diǎn)：①人類活動(dòng)對(duì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的的發(fā)展起重要要的支配作用用。②對(duì)其他生態(tài)態(tài)系統(tǒng)具有高高度的依賴性性。③對(duì)其他生態(tài)態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)強(qiáng)烈的干擾。?；窘M分：①生物組分：：農(nóng)業(yè)生物如如農(nóng)作物、家家畜、家禽、、家魚、家蠶等，，以及與這些些生物有密切切聯(lián)系的病蟲蟲害、雜草等。其其中的大型消消費(fèi)者也包括括人。②環(huán)境組分：：受到人類的的不同程度的的調(diào)節(jié)和影響響。而有些環(huán)境境如溫室、禽禽舍等完全是是人工環(huán)境。?；窘Y(jié)構(gòu)：組分結(jié)構(gòu)、、時(shí)空結(jié)構(gòu)構(gòu)、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)基本功能：能量流：農(nóng)業(yè)生態(tài)系系統(tǒng)除輸入太太陽能外，，還輸入人工輔輔助能；物質(zhì)流：各種種化學(xué)元素在在生態(tài)系統(tǒng)中中被生物吸收并傳傳遞，在生物物與環(huán)境之間間以及生物與與生物之間形成連連續(xù)的物質(zhì)流流；信息流：農(nóng)業(yè)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)通通過信源的的信息產(chǎn)生，信道的的信息傳輸和和信宿的信息息接受形成信信流；價(jià)值流：價(jià)值值可以在農(nóng)業(yè)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中中被轉(zhuǎn)換成不同的的形式，并可可以在不同組組分間轉(zhuǎn)移。。5.2農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)管理生態(tài)系統(tǒng)管理理是指在某一一限定的生態(tài)態(tài)系統(tǒng)內(nèi)協(xié)調(diào)調(diào)、控制發(fā)展方方向或人類活活動(dòng),平衡長期和短短期目標(biāo),并獲取最大利益的的行為。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)是受人類管管理的生態(tài)系系統(tǒng),從空間尺度上可以劃分分為農(nóng)田、農(nóng)農(nóng)場、流域、、生態(tài)區(qū)、生生態(tài)大區(qū)、生物圈等不不同的等級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu),從目標(biāo)上涉及及生物、物理理、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)濟(jì)方面。因此此,農(nóng)業(yè)生物多樣樣性的管理也也應(yīng)從不同的等級(jí)級(jí)和維度加以以分析。5.3農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)管理廊道還可以防防止病害的傳傳播、阻止害害蟲的運(yùn)動(dòng)土地景觀格局局是控制物種種時(shí)空分布和和生態(tài)學(xué)過程；集約化可能導(dǎo)導(dǎo)致動(dòng)植物生生境破碎化、、田塊擴(kuò)大、、植被類型減少少和農(nóng)業(yè)景觀觀中動(dòng)植物多多樣性急劇變變化,降低農(nóng)業(yè)可持續(xù)續(xù)性。5.4決策支持系統(tǒng)統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)管理中中的應(yīng)用農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)管理的對(duì)象象是一個(gè)受人人工干擾和自然狀態(tài)并并存的系統(tǒng),其間相互關(guān)系