農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流2

Chapter4Energyflowintheagroecosystem

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流任何生命過程無不自始至終貫穿著能量、物質(zhì)和信息的有組織、有秩序的流動(dòng)。能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、做功，是生態(tài)系統(tǒng)最重要的功能；農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，是體現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的基本過程。Thelawsofthermodynamicsdescribethetransformationofenergyfromoneformtoanother

Thefirstlawofthermodynamicsdealswiththeconservationofenergy,statingthatonekindofenergymaybetransformedintoanotherform,energyitselfcannotbecreatedordestroyed.熱力學(xué)第一定律認(rèn)為：一個(gè)系統(tǒng)的任何狀態(tài)的變化，都伴隨著吸熱、放熱和做功，而系統(tǒng)的總能量并不增加或減少，它是守恒的。即ΔE=ΔQ+ΔW。ΔE表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化，ΔQ表示系統(tǒng)吸熱或放熱，ΔW表示自身做功或系統(tǒng)對(duì)外做功。熱力學(xué)第二定律（能量衰變定律）

Thesecondlawofthermodynamicsbasicallysaysthatnoenergytransferfromoneformtoanotheris100%efficient(often,theadditionalenergyislostasheat).由于總有一部分能量散發(fā)為不能再利用的熱能，能量從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)的效率，總不可能是百分之百。Prigogine’sdissipativestructure耗散結(jié)構(gòu)是指在遠(yuǎn)離平衡區(qū)的非平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)可能出現(xiàn)的一種穩(wěn)定化的有序結(jié)構(gòu)。一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，通過與外界環(huán)境所進(jìn)行的物質(zhì)、能量的不斷交換，就能克服無序狀態(tài)，維持穩(wěn)定狀態(tài)。Sun農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)PyramidofenergyflowEnergyorTrophicPyramidFoodChain食物鏈Thetransferoffoodenergyfromthesourceinautotrophs(plants)throughaseriesoforganismsthatconsumeandareconsumediscalledthefoodchain.食物鏈?zhǔn)侵冈谏鷳B(tài)系統(tǒng)中來源于植物的食物能，通過一系列吃與被吃的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，把生物與生物聯(lián)系起來的生物鏈條。每個(gè)鏈節(jié)上的生物都構(gòu)成下一鏈節(jié)生物的食物能來源。食物鏈的不同鏈節(jié)稱為營(yíng)養(yǎng)級(jí)。植物是第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，草食動(dòng)物是第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，依次類推。水稻稻飛虱青蛙蛇老鷹營(yíng)養(yǎng)級(jí)一二三四五Ageneralizedfoodchainshowingthepassageoffoodfromproducertothirdlevelcarnivores食物鏈類型Typesoffoodchain根據(jù)食性的不同，食物鏈分為四種類型：捕食食物鏈Grazingfoodchain腐食食物鏈（又稱碎屑食物鏈或殘?jiān)澄镦湥〥etritusfoodchain混合食物鏈MixedFoodchain寄生食物鏈ParasitismfoodchainLindeman'slawoftrophicefficiencyAstheenergyistransferredupwardthroughtrophiclevels,theamountofproductionenergyavailabletothenextlevelbecomessmallerandsmaller.LindemanwasanecologistwhoworkedontheecologyofasmalllakeinMinnesota.Hediedin1942whenhewasonly26yearsold.Hislastpaperpublishedin1942afterhisdeath.Lindeman'slawoftrophicefficiencystatesthattheefficiencyofenergytransferfromonetrophicleveltothenextisabout10%.林德曼的十分之一定律：在自然條件下，每年從任何一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)上能收獲到的生產(chǎn)量，按能量計(jì)只不過是它前一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生產(chǎn)量的十分之一左右。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的輔助能農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的兩類輸入能（一）Solarenergy農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的最主要能量來源是日光能。（二）Auxiliaryenergy除太陽能以外對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)施加的能量稱為輔助能。輔助助能能分分自自然然能能和和人人工工輔輔助助能能。。1.自自然然能能包包括括風(fēng)風(fēng)、、雨雨、、流流水水等等。。2.人人工工輔輔助助能能包包括括生生物物能能和和工工業(yè)業(yè)輔輔助助能能。。(1)工工業(yè)業(yè)輔輔助助能能包包括括化化肥肥、、農(nóng)農(nóng)藥藥、、農(nóng)農(nóng)機(jī)機(jī)、、電電力力、、薄薄膜膜等等。。(2)生生物物輔輔助助能能包包括括勞勞動(dòng)動(dòng)力力、、畜畜力力、、種種子子、、有有機(jī)機(jī)肥肥等等。。Rolesofartificialauxiliaryenergy人人工工輔輔助助能能的的作作用用輔助助能能主主要要通通過過改改善善農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)中中的的一一些些限限制制因因子子，，改改善善系系統(tǒng)統(tǒng)的的功功能能，，從從而而提提高高農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)力力。。農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)處處在在生生態(tài)態(tài)演演替替的的前前期期單單一一而而不不穩(wěn)穩(wěn)定定的的階階段段。。功功能能上上缺缺乏乏足足夠夠的的自自我我調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)和和再再生生機(jī)機(jī)制制，，應(yīng)應(yīng)用用輔輔助助能能可可以以在在一一定定程程度度上上控控制制演演替替趨趨勢(shì)勢(shì)，，部部分分彌彌補(bǔ)補(bǔ)農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)功功能能的的不不足足。。輔輔助助能能的的應(yīng)應(yīng)用用是是農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)增增產(chǎn)產(chǎn)的的重重要要原原因因。。農(nóng)業(yè)業(yè)上上主主要要的的輔輔助助能能1．．良種種的的培培育育；；2．生態(tài)工工程建建設(shè)，，為農(nóng)農(nóng)業(yè)生生物提提供良良好的的物理理環(huán)境境；3．使用農(nóng)農(nóng)機(jī)具具，提提高勞勞動(dòng)生生產(chǎn)率率；4．使用化化肥、、農(nóng)藥藥、農(nóng)農(nóng)膜、、生長(zhǎng)長(zhǎng)調(diào)節(jié)節(jié)劑和和人工工合成成飼料料、獸獸藥等等，提提供生生態(tài)系系統(tǒng)的的能量量轉(zhuǎn)換換效率率，減減少物物質(zhì)能能量消消耗。。工業(yè)輔輔助能能投入入來的的問題題工業(yè)輔輔助能能投入入的增增加也也帶來來了能能源短短缺、、環(huán)境境污染染和成成本提提高等等問題題。今今后應(yīng)應(yīng)優(yōu)化化輔助助能投投入，，提高高輔助助能的的利用用效率率。未未來農(nóng)農(nóng)業(yè)更更多的的是應(yīng)應(yīng)該更更多地地投入入科學(xué)學(xué)技術(shù)術(shù)和信信息，，替代代工業(yè)業(yè)輔助助能的的直接接投入入。提高能能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化效效率的的途徑徑（一））調(diào)整整生物物結(jié)構(gòu)構(gòu)。（二））優(yōu)化化投入入組合合。（三））改善善資源源基礎(chǔ)礎(chǔ)狀況況。（四））采用用節(jié)能能技術(shù)術(shù)。自然生生態(tài)系系統(tǒng)與與農(nóng)業(yè)業(yè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)的比比較（一））自然然生態(tài)態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)可能能具有有較高高的能能量生生產(chǎn)水水平，，但其其生產(chǎn)產(chǎn)的物物質(zhì)和和能量量大多多人類類不可可直接接利用用。（二））農(nóng)業(yè)業(yè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)的特特征是是大量量輸入入人工工輔助助能，，同時(shí)時(shí)向系系統(tǒng)外外大量量輸出出農(nóng)產(chǎn)產(chǎn)品，，是一一個(gè)更更加開開放的的系統(tǒng)統(tǒng)。不同類類型農(nóng)農(nóng)業(yè)生生態(tài)系系統(tǒng)的的能流流水平平與能能流結(jié)結(jié)構(gòu)（一））在原原始農(nóng)農(nóng)業(yè)和和傳統(tǒng)統(tǒng)的自自給型型農(nóng)業(yè)業(yè)中，，輔助助能的的投入入上水水