第6章 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

復習生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的功能生物生產(chǎn)能量流動物質(zhì)循環(huán)信息傳遞第六章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量生產(chǎn)四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的輔助能一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量的來源能量的基本形態(tài)動能潛能一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量的來源能量的基本形態(tài)生態(tài)系統(tǒng)中：日光能、生物化學能、熱能一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量的來源能量的基本形態(tài)生態(tài)系統(tǒng)中：日光能、生物化學能、熱能極少一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量的來源能量的基本形態(tài)生態(tài)系統(tǒng)中：日光能、生物化學能、熱能是太陽能以化學能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式

潛能動能一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量的來源能量的基本形態(tài)生態(tài)系統(tǒng)中：日光能、生物化學能、熱能不同能量做功過程中的能量轉(zhuǎn)化形式日光能、生物化學能熱能（能量）最初來源貯存方式利用形式一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量的來源生態(tài)系統(tǒng)的能量來源日光能

90%可見光：約50%紅外線：約43%紫外線：約7%太陽輻射紅橙光一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量的來源

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量來源人工輔助能指人類通過各種生產(chǎn)活動所投入到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的人力、畜力、燃料、電力、機械、化肥、農(nóng)藥、飼料等。一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑2.食物鏈與食物網(wǎng)完整成熟的生態(tài)系統(tǒng)綠色植物食草動物一級食肉動物二級食肉動物頂級食肉動物營養(yǎng)級一二三四五一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑2.食物鏈與食物網(wǎng)復雜食物網(wǎng)復雜↓穩(wěn)定、平衡調(diào)節(jié)補償農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)較多品種→穩(wěn)定一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑3.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的路徑第一條路徑（主路徑）植物→食草動物→食肉動物···？死亡→微生物分解回歸無機環(huán)境取食消化三條一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑3.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的路徑第二條路徑（腐食）植物→食草動物→食肉動物···←分解者死亡個體、排泄物等腐食食物鏈CO2

H2O熱量一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑3.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的路徑第三條路徑（呼吸）植物→食草動物→食肉動物···呼吸作用化學潛能→能量一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的途徑3.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的路徑二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律太陽輻射能化學潛能固定轉(zhuǎn)化人類生物學特性定律二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律1.熱力學第一定律——能量守恒定律能量在轉(zhuǎn)化過程中是守恒的Q=△U+WQ：系統(tǒng)吸收的能量△U：系統(tǒng)的內(nèi)能變化W：系統(tǒng)對外所做的功二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律1.熱力學第一定律——能量守恒定律能量在轉(zhuǎn)化過程中是守恒的光合作用：固定1g分子CO2日光能209.3×104J

=化學潛能46.9×104J

+熱量散失162.4×104J

二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律2.熱力學第二定律——能量衰變定律能量：集中型→分散型能量轉(zhuǎn)化效率<100%不可逆二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律3.熵與耗散結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)從溫度為絕對零度無分子運動的最大有序狀態(tài)向含熱狀態(tài)變化過程中溫度變化時的熱量變化。系統(tǒng)無序程度熵變化=△熱量/△溫度

二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律3.熵與耗散結(jié)構(gòu)熵是對熱力學體系中不可利用的熱能的度量熱力學第二定律也稱熵定律，因為能量總是從集中形式趨向分散，這個過程不可逆熵定律可以表述為一切自發(fā)過程總是向熵值增加的方向進行熵最大狀態(tài)=系統(tǒng)平衡狀態(tài)有序→無序生態(tài)系統(tǒng)無序→有序？二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律3.熵與耗散結(jié)構(gòu)開放系統(tǒng)?外界環(huán)境普利高津能量、物質(zhì)↓負熵增加↓有序、穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)←太陽能輔助能二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律4.生態(tài)金字塔各營養(yǎng)級：

個體數(shù)量、生物量、能量的比例關系數(shù)量金字塔生物量金字塔能量金字塔二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律4.生態(tài)金字塔能量金字塔二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律4.生態(tài)金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律4.生態(tài)金字塔比較

能量金字塔表達營養(yǎng)結(jié)構(gòu)最全面，確切表示食物通過食物鏈的效率，永遠是正塔型

數(shù)量金字塔過分突出小生物體的重要性

生物量金字塔過分突出大生物體的重要性二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律4.生態(tài)金字塔農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈長→塔層次多→能量消耗多、儲存少食物鏈短→塔層次少→能量儲存多、利用率低不穩(wěn)定穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定＋利用率高=系統(tǒng)生產(chǎn)力↑食物鏈＋生態(tài)金字塔→合理建立結(jié)構(gòu)、比例二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律5.林德曼效率與生態(tài)效率定律林德曼定律（十分之一定理）二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律5.林德曼效率與生態(tài)效率定律生態(tài)效率定律營養(yǎng)級之間發(fā)生在營養(yǎng)級之內(nèi)的大量能量耗損，也是影響能量轉(zhuǎn)化效率的重要方面↑生態(tài)效率二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律5.林德曼效率與生態(tài)效率定律生態(tài)效率定律二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律5.林德曼效率與生態(tài)效率定律生態(tài)效率定律營養(yǎng)級之間的生態(tài)效率定律攝食效率：上(In)下(In-1)兩個營養(yǎng)級攝食量之比，In/In-1

同化效率：上(An)下(An-1)兩個營養(yǎng)級同化量之比，即An/An-l生產(chǎn)效率：上(NPn)下(NPn-1)兩個營養(yǎng)級生產(chǎn)量之比，即NPn/NPn-1利用效率：該營養(yǎng)級生產(chǎn)量(NPn)與上一級營養(yǎng)級的同化量(An-1)之比，即NPn/An-1。二、能量流動與轉(zhuǎn)化的基本定律5.林德曼效率與生態(tài)效率定律生態(tài)效率定律營養(yǎng)級內(nèi)部的生態(tài)效率定律組織生長效率：生產(chǎn)量(NPn)與同化量(An)之比，即NPn/An生態(tài)生長效率：生產(chǎn)量(NPn)與攝食量(In)之比，即NPn/In同化效率：同化量(An)與攝食量(In)之比，即An/In維持價：生產(chǎn)量(NPn)與呼吸量(Rn)之比，即NPn/Rn三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量生產(chǎn)1.初級生產(chǎn)初級生產(chǎn)的能量轉(zhuǎn)化初級生產(chǎn)：第一性生產(chǎn)，綠色植物進行光

合作用積累能量的過程。1mol有機物2821kJ能量三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量生產(chǎn)1.初級生產(chǎn)初級生產(chǎn)的能量轉(zhuǎn)化初級生產(chǎn)力（量）：單位時間內(nèi)、單位面積上初級生產(chǎn)積累的能量或者干物質(zhì)的量。

植物：能量呼吸作用（R）生長繁殖總初級生產(chǎn)力（GP）凈初級生產(chǎn)力（NP）kJ/m2·aGP=NP+R三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量生產(chǎn)1.初級生產(chǎn)初級生產(chǎn)的能量轉(zhuǎn)化生物量：是指某一時刻單位面積上積存的有機物質(zhì)的量。以鮮重或干重表示。

現(xiàn)存量：是指綠色植物生產(chǎn)的初級生產(chǎn)力除去被植食動物取食及枯枝落葉掉落后所剩下的存活部分。三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量生產(chǎn)1.初級生產(chǎn)三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量生產(chǎn)農(nóng)田草地林地1.初級生產(chǎn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量生產(chǎn)2.次級生產(chǎn)

指消費者、分解者利用初級生產(chǎn)的有機物質(zhì)進行同化作用，表現(xiàn)為自身的生長、繁殖和營養(yǎng)物質(zhì)的儲存。三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量生產(chǎn)2.次級生產(chǎn)次級生產(chǎn)的能量平衡植物三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量生產(chǎn)2.次級生產(chǎn)次級生產(chǎn)的能量轉(zhuǎn)化效率食草動物對植物凈生產(chǎn)量的利用營養(yǎng)級之間能量利用效率海洋>湖泊>草地>