農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控課件

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)Agroecology2023/10/14

13-2第十章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控第一單元農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控的原理第二單元農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制第三單元農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)安全與生態(tài)修復(fù)

內(nèi)容提要單元測(cè)試2023/10/14

13-3第一節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控的生態(tài)學(xué)原理

一、物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化原理二、生物與環(huán)境關(guān)系原理三、整體效應(yīng)和系統(tǒng)生產(chǎn)力原理四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能原理五、生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)原理2023/10/14

13-4一、物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化原理1．“再生”原理將無(wú)機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)，并將簡(jiǎn)單有機(jī)物質(zhì)合成為復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)，又同時(shí)將各種類(lèi)型的有機(jī)物質(zhì)分解為簡(jiǎn)單物質(zhì)，重新被生物利用。2．鏈狀循環(huán)食物鏈為載體的物質(zhì)循環(huán)產(chǎn)生人類(lèi)不能直接利用的廢棄物質(zhì)被不同食性的動(dòng)物和微生物，分級(jí)、分次反復(fù)循環(huán)和利用，使廢物及腐解的廢物轉(zhuǎn)化為能夠?yàn)槿藗冎苯永玫纳锂a(chǎn)品和生物質(zhì)能。3．網(wǎng)狀循環(huán)自然生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)上的半人工生態(tài)系統(tǒng)，合理的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)該形成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和生態(tài)工藝流程，其中使每一組分既是下一組分的“源”，又是上一組分的“匯”。（一）物質(zhì)循環(huán)原理2023/10/14

13-51．能量遞減原理熱力學(xué)定律與生態(tài)學(xué)的關(guān)系十分明顯，各種各樣的生命表現(xiàn)都伴隨著能量的傳遞和轉(zhuǎn)化。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是開(kāi)放系統(tǒng)，它傾向于保持較高的自由能而使熵較小，只要不斷有物質(zhì)和能量輸入和不斷排出熵，開(kāi)放系統(tǒng)便可維持一種穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。2．不可逆流動(dòng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量，以物質(zhì)為載體，沿食物鏈從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞。在此過(guò)程中，逸散于環(huán)境中的能量不可能再返回到食物鏈，產(chǎn)生類(lèi)似于物質(zhì)循環(huán)利用的功能，因此人類(lèi)只有以不同方式向生態(tài)系統(tǒng)適時(shí)補(bǔ)加能量，才可能發(fā)揮正常的系統(tǒng)功能，任何希望通過(guò)系統(tǒng)本身調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)“永動(dòng)”的目的都是不現(xiàn)實(shí)的。一、物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化原理（二）能量轉(zhuǎn)化原理二、生物與環(huán)境關(guān)系原理

（一）生物與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)平衡原理生態(tài)平衡指特定條件下，生物與生物、生物與環(huán)境之間處于一種動(dòng)態(tài)平衡、協(xié)調(diào)發(fā)展的狀態(tài)。當(dāng)生物處于該環(huán)境中時(shí)，生物才可能處于最佳的生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)，而環(huán)境資源的生產(chǎn)潛力才可得得以實(shí)現(xiàn)。因此，提高生物與環(huán)境間的協(xié)調(diào)度、保持系統(tǒng)平衡是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、高效發(fā)展的基礎(chǔ)，只有在此原理之下調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)，才可能達(dá)到生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益同步提升的目標(biāo)。在運(yùn)用生態(tài)平衡原理調(diào)控農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，要對(duì)系統(tǒng)中的目標(biāo)生物和環(huán)境進(jìn)行辨識(shí)，利于有益生物的環(huán)境改造，利于調(diào)控系統(tǒng)的生態(tài)平衡和持續(xù)發(fā)展。反之，則會(huì)在造成生物、環(huán)境退化的同時(shí)，造成生態(tài)失衡，綜合持續(xù)發(fā)展能力降低。2023/10/14

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13-7二、生物與環(huán)境關(guān)系原理

（二）生物與環(huán)境協(xié)同進(jìn)化原理生態(tài)系統(tǒng)中，生物與環(huán)境間的作用與反作用力，最終促進(jìn)了生物進(jìn)化，同時(shí)對(duì)環(huán)境改良產(chǎn)生了積極影響。因此，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控中，可按照生態(tài)系統(tǒng)的階段發(fā)育特征，對(duì)系統(tǒng)的生物組分、環(huán)境組分進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以達(dá)到人們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的多元化需求。例如，在鹽堿地的開(kāi)發(fā)利用中，先鋒植物必然具備耐鹽堿特性，當(dāng)土壤理化性狀改良到可以栽培其它作物的閾值范圍時(shí)，則可改種其它高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的作物。演變，生物與環(huán)境的協(xié)同作用至關(guān)重要。二、生物與環(huán)境關(guān)系原理

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13-8（三）環(huán)境資源有限性原理農(nóng)業(yè)環(huán)境資源指某種或某些自然物質(zhì)資源為載體或介質(zhì)，在多種自然力的作用下而形成的具有不同環(huán)境功能的自然生態(tài)系統(tǒng)的自然景觀(guān)。生物的生存依賴(lài)各種環(huán)境資源，環(huán)境資源在質(zhì)量、數(shù)量、空間和時(shí)間等方面都具有一定的限度。生態(tài)系統(tǒng)在不降低自身自動(dòng)調(diào)節(jié)能力的前提下，對(duì)外界壓力有一個(gè)最大忍受限度，即生態(tài)閾值。生物只有分布和生存在生態(tài)閾值限度之內(nèi)，才可維持穩(wěn)定的生產(chǎn)力。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控，必須科學(xué)考慮環(huán)境的承載潛力，著眼改造環(huán)境承載潛力限制因素，在系統(tǒng)某一構(gòu)成因素改良的同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境綜合功能、承載潛力的提高。2023/10/14

13-9二、生物與環(huán)境關(guān)系原理

（四）生態(tài)適應(yīng)代價(jià)原理生態(tài)適應(yīng)代價(jià)(Adaptationcost)是指為了適應(yīng)環(huán)境中的某一不利因素，生物在生理、生化、遺傳進(jìn)化方面進(jìn)行的調(diào)整，提高了生物對(duì)特定逆境因子的適應(yīng)性，但可能降低了生物在其它方面的適應(yīng)性，進(jìn)而使該生物在正常環(huán)境中的適應(yīng)能力低于其它同種生物的現(xiàn)象。例如，生物對(duì)污染的適應(yīng)多以抵抗其他不利環(huán)境能力降低、整體生物生產(chǎn)力下降為代價(jià)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控中，適用于不同環(huán)境中的生物種類(lèi)或品種差異較大，特定區(qū)域中用于解決某一生態(tài)限制因子的生物不可能直接用于解決其它生態(tài)類(lèi)型區(qū)的相似問(wèn)題，如針對(duì)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)和干旱灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)的節(jié)水品種選育不能僅以抗旱性作為唯一衡量指標(biāo)。2023/10/14

13-10三、整體效應(yīng)和系統(tǒng)生產(chǎn)力原理（一）整體效應(yīng)原理生態(tài)系統(tǒng)的整體效應(yīng)原理建立在系統(tǒng)論的整體性原則基礎(chǔ)之上，指的是生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)由多因素組合而成的復(fù)雜大系統(tǒng)，各個(gè)組分之間必然存在適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系和明顯的功能分工，只有各要素間協(xié)調(diào)作用，生態(tài)系統(tǒng)才可能順利完成能量、物質(zhì)、信息、價(jià)值的轉(zhuǎn)換和流通，而當(dāng)系統(tǒng)中的某個(gè)組分發(fā)生量變后，必然影響到其它組分的反應(yīng)，最終表現(xiàn)在系統(tǒng)整體功能的下降。因此，調(diào)控農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，必須從整體出發(fā)、合理規(guī)劃、統(tǒng)一安排，使各亞系統(tǒng)及其組成成分協(xié)調(diào)發(fā)展，以形成系統(tǒng)整體高效的轉(zhuǎn)化途徑。三、整體效應(yīng)和系統(tǒng)生產(chǎn)力原理2023/10/14

13-11（二）系統(tǒng)生產(chǎn)力原理傳統(tǒng)的生產(chǎn)力主要指以植物生產(chǎn)為主的初級(jí)生產(chǎn)力和以動(dòng)物生產(chǎn)為主的次級(jí)生產(chǎn)力。生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力是將初級(jí)生產(chǎn)力、次級(jí)生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力組合在同一系統(tǒng)，并圍繞某一特定目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控而獲得的總體生產(chǎn)力水平，生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力還包含目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)與另一不同功能的系統(tǒng)耦合以后放大了的生產(chǎn)力。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，只有協(xié)調(diào)好生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，才可能提高系統(tǒng)生產(chǎn)力。2023/10/14

13-12四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能原理

系統(tǒng)概念的本質(zhì)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，沒(méi)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就沒(méi)有系統(tǒng)，一切系統(tǒng)理論和方法實(shí)質(zhì)上都是關(guān)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的理論和方法，這是系統(tǒng)科學(xué)的內(nèi)在統(tǒng)一。生態(tài)系統(tǒng)中，生物種群的組成、數(shù)量、比例和時(shí)空分布構(gòu)成了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它是系統(tǒng)的內(nèi)在要素，而功能是表現(xiàn)形式，前者決定后者；系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)的總體功能，不同的結(jié)構(gòu)具有不同的功能，最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能最大限度地適應(yīng)和利用環(huán)境資源，提高其轉(zhuǎn)化效率和生產(chǎn)力。生產(chǎn)實(shí)踐中，生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控往往從結(jié)構(gòu)調(diào)控入手，即通過(guò)物種的組成結(jié)構(gòu)、時(shí)間結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)以及環(huán)境要素的數(shù)量和空間配置結(jié)構(gòu)調(diào)控，使生物與環(huán)境相適應(yīng)，達(dá)到了資源高效利用和系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。五、生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)原理與自然生態(tài)系統(tǒng)不同，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)除了具有能量轉(zhuǎn)換功能、物質(zhì)轉(zhuǎn)換功能、信息轉(zhuǎn)換功能外，還有價(jià)值轉(zhuǎn)換功能，形成相應(yīng)的價(jià)值流，體現(xiàn)出特有的經(jīng)濟(jì)效益。在生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，通過(guò)食物鏈加環(huán)及食物鏈與產(chǎn)業(yè)鏈串接，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化前提下，可實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益協(xié)調(diào)統(tǒng)一。但是，由于農(nóng)業(yè)系統(tǒng)外部性的存在，其生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益常常出現(xiàn)不一致的情況。因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)統(tǒng)籌考慮生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，盡最大可能實(shí)現(xiàn)兩大效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，只有生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益相協(xié)調(diào)的生態(tài)系統(tǒng)，才可能是可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。2023/10/14

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13-14第十章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控第一單元農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控的原理第二單元農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制第三單元農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)安全與生態(tài)修復(fù)

內(nèi)容提要單元測(cè)試2023/10/14

13-15第二節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控機(jī)制一、自然調(diào)控機(jī)制二、人工調(diào)控機(jī)制三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控機(jī)制原理2023/10/14

13-16一、自然調(diào)控機(jī)制

自然生態(tài)系統(tǒng)被馴化成農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)之后，其自然調(diào)控機(jī)制可能被保留下來(lái)，如光溫對(duì)植物發(fā)育的調(diào)節(jié)作用，晝夜節(jié)律對(duì)家畜行為的調(diào)節(jié)作用；林木的自疏現(xiàn)象、功能組分冗余現(xiàn)象、反饋現(xiàn)象；各類(lèi)型的隨動(dòng)調(diào)控、優(yōu)化調(diào)控、程序調(diào)控、穩(wěn)態(tài)調(diào)控大都保留了下來(lái)。這些自然調(diào)控相對(duì)于人工調(diào)控來(lái)說(shuō)，往往更為經(jīng)濟(jì)、可靠和有效。團(tuán)此，充分深入地了解、利用和借鑒自然生態(tài)系統(tǒng)的自然調(diào)控方式常會(huì)收到事半功倍的效果。2023/10/14

13-171．反饋機(jī)制反饋(feedback)又稱(chēng)回饋，是控制論的基本概念，指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入端并以某種方式改變輸入，進(jìn)而影響系統(tǒng)功能的過(guò)程。反饋可分為負(fù)反饋和正反饋。負(fù)反饋使輸出起到與輸入相反的作用，使系統(tǒng)輸出與系統(tǒng)目標(biāo)的誤差減小，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定；正反饋使輸出起到與輸入相似的作用，系統(tǒng)偏差不斷增大，并使系統(tǒng)振蕩。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，生物常利用正反饋機(jī)制迅速接近“目標(biāo)”，如達(dá)到一定種群密度、占據(jù)一定生態(tài)位等；利用負(fù)反饋使系統(tǒng)在“目標(biāo)”附近獲得必要的穩(wěn)定。(一)反饋機(jī)制及反饋調(diào)控的層次水平2023/10/14

13-18農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)具有多種正、負(fù)反饋機(jī)制的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的生物種群通過(guò)正、負(fù)反饋，使其密度及群體增長(zhǎng)保持一定關(guān)系。(一)反饋機(jī)制及反饋調(diào)控的層次水平正反饋機(jī)制2023/10/14

13-19當(dāng)種群密度增大，由于種群內(nèi)部的原因，種群的增長(zhǎng)率減少，dN/dt=r（1-N/K），在增長(zhǎng)率（γ一定的條件下，種群數(shù)量（N）增加的結(jié)果，使得種群數(shù)量增加減速。負(fù)反饋機(jī)制使種群數(shù)量穩(wěn)定在平衡點(diǎn)（K）水平（圖13-5）。負(fù)反饋機(jī)制(一)反饋機(jī)制及反饋調(diào)控的層次水平2023/10/14

13-202．反饋調(diào)控的層次水平個(gè)體水平上的調(diào)控：指生物個(gè)體通過(guò)生理與遺傳變化去適應(yīng)環(huán)境的變化，通過(guò)適應(yīng)性，形成生活型、生態(tài)型，亞種、新種，使物種多樣性和遺傳基質(zhì)的異質(zhì)性得到加強(qiáng)，同時(shí)提高了對(duì)環(huán)境資源的利用效率。種群水平上的調(diào)控指：通過(guò)個(gè)體間的相互作用和個(gè)體水平上的正負(fù)反饋，使得個(gè)體與環(huán)境、個(gè)體與群體之間保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。

群落水平上的調(diào)控

：生物種間通過(guò)正負(fù)反饋?zhàn)饔枚{(diào)節(jié)彼此間的種群數(shù)量和比例關(guān)系，同時(shí)受共同最大環(huán)境容納量制約的一種調(diào)控作用。種群之間捕食者與被捕食者之間的數(shù)量調(diào)節(jié)屬于群落水平上的一種反饋調(diào)節(jié)。系統(tǒng)水平上的調(diào)控

：指生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)交錯(cuò)的種群關(guān)系、分化的生態(tài)位、食物鏈量比關(guān)系而對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生的積極作用。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的組分較多且相互關(guān)系較協(xié)調(diào)時(shí)，系統(tǒng)包含的正負(fù)反饋機(jī)制也較多，系統(tǒng)的自我調(diào)控能力較強(qiáng)、穩(wěn)定性也越多。2023/10/14

13-21(二)多元重復(fù)補(bǔ)償機(jī)制多元重復(fù)補(bǔ)償是指在生態(tài)系統(tǒng)中，有一個(gè)以上的組分具有完全相同或相近的功能，或者說(shuō)在網(wǎng)絡(luò)中處在相同或相近生態(tài)位上的多個(gè)組成成分，在外來(lái)干擾使其中一個(gè)或兩個(gè)組分被破壞情況下，另外一個(gè)或兩個(gè)組分可以在功能上給予補(bǔ)償，從面相對(duì)地保持系統(tǒng)輸出穩(wěn)定不變。例如：植物生產(chǎn)的種子數(shù)和動(dòng)物的排卵數(shù)往往大大超過(guò)環(huán)境可容納的下一代數(shù)目；同一種食草動(dòng)物通過(guò)取食多種植物，以獲取充足的養(yǎng)分等。多元重復(fù)補(bǔ)償使得生態(tài)系統(tǒng)在遇到干擾后，仍能維持正常的能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化功能，這種多元重復(fù)有時(shí)也理解為生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的功能組分冗余現(xiàn)象。1A1B1C多元重復(fù)補(bǔ)償機(jī)制(三)本能調(diào)控2023/10/14

13-22生態(tài)系統(tǒng)中由生物遺傳特性所決定的生物自身的調(diào)控作用稱(chēng)為本能調(diào)控。1．程序調(diào)控指由生物遺傳基因決定的有序調(diào)控。2．隨動(dòng)調(diào)控隨動(dòng)調(diào)控是由生物本能決定的行為調(diào)控，是動(dòng)植物的運(yùn)動(dòng)過(guò)程能跟蹤一些外界目標(biāo)的現(xiàn)象。3．最優(yōu)調(diào)控最優(yōu)調(diào)控是生物在生存環(huán)境中達(dá)到與環(huán)境最適宜狀態(tài)的調(diào)控。2023/10/14

13-23二、人工調(diào)控機(jī)制人工調(diào)控(Artificialregulation):指在自然調(diào)控機(jī)制基礎(chǔ)上，人們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的生物種類(lèi)和比例、種間關(guān)系、物質(zhì)輸入和輸出以及外部環(huán)境條件進(jìn)行的調(diào)節(jié)和控制。與自然生態(tài)系統(tǒng)不同，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)由于其特殊的社會(huì)屬性，隨可對(duì)生態(tài)系統(tǒng)組分、輸入輸出直接進(jìn)行調(diào)控外，在宏觀(guān)層次上還可通過(guò)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等要素對(duì)其進(jìn)行間接調(diào)控。2023/10/14

13-24直接調(diào)控是對(duì)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和機(jī)能進(jìn)行直接的調(diào)節(jié)和控制，是一種快速影響生態(tài)系統(tǒng)功能的調(diào)控方式，包括以下幾種：1．農(nóng)業(yè)生物調(diào)控

農(nóng)業(yè)生物調(diào)控是在個(gè)體、種群和群落各水平上通過(guò)對(duì)生物種群的遺傳特性、栽培技術(shù)和飼養(yǎng)方法進(jìn)行改良，以增強(qiáng)生物種群對(duì)環(huán)境資源轉(zhuǎn)化效率的調(diào)控方式。(1)個(gè)體水平的生物調(diào)控

(2)種群水平的生物調(diào)控

(3)群落水平的生物調(diào)控

(一)直接調(diào)控2023/10/14

13-25個(gè)體水平調(diào)控的主要層次有：1．選擇和調(diào)整生物種類(lèi)

其主要途徑有

（1）根據(jù)限制因素調(diào)整生物種群

（2）根據(jù)對(duì)肥力的適應(yīng)性調(diào)整作物

（3）此外，還應(yīng)根據(jù)生物種對(duì)環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)性及社會(huì)的需求，選擇生物種類(lèi)，以發(fā)揮產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)和滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的多種需求。2．進(jìn)行生態(tài)型的合理組合

1．農(nóng)業(yè)生物調(diào)控

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13-261．群體密度調(diào)控：對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)種群密度調(diào)控時(shí)，常需根據(jù)自然資源條件和科技、生產(chǎn)水平進(jìn)行權(quán)衡。

2．群體組成調(diào)控

在同一時(shí)間和空間內(nèi)，選擇適當(dāng)?shù)膭?dòng)植物種類(lèi)，組合成特定的結(jié)構(gòu)，形成對(duì)資源的高效利用

3．群體的季節(jié)搭配調(diào)控

群體季節(jié)搭配調(diào)控是根據(jù)季節(jié)變化規(guī)律，環(huán)境特點(diǎn)和人類(lèi)的調(diào)控目的，從時(shí)間序列對(duì)種群進(jìn)行調(diào)控

群體水平的調(diào)控

1．農(nóng)業(yè)生物調(diào)控

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13-272．生物環(huán)境的調(diào)控

指通過(guò)農(nóng)業(yè)技術(shù)措施改善農(nóng)業(yè)生物所處的生態(tài)環(huán)境，以提高外部環(huán)境與生物需求吻合度的調(diào)控。(1)土壤調(diào)控主要措施包括：①機(jī)械措施；②化學(xué)措施；③生物調(diào)控；(2)氣候調(diào)控(3)水分調(diào)控(4)熱量調(diào)控人工防護(hù)林體系人工降雨日光溫室、塑料大棚2023/10/14

13-293．輸入輸出調(diào)控通過(guò)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)輸入、輸出物質(zhì)的種類(lèi)、數(shù)量以及時(shí)空關(guān)系上的調(diào)節(jié)，達(dá)到提高系統(tǒng)資源利用效率的措施。(1)輸入調(diào)控(2)輸出調(diào)控①調(diào)控系統(tǒng)的貯備能力，提高系統(tǒng)資源轉(zhuǎn)化的目標(biāo)性。②改變產(chǎn)品輸出形態(tài)，提高系統(tǒng)的綜合效益。③控制非目標(biāo)性的輸出，2023/10/14

13-304．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)控農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)調(diào)控是指根據(jù)生態(tài)學(xué)基本原理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)原理，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的物種結(jié)構(gòu)、自然資源結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理配置，使系統(tǒng)內(nèi)組成成分間的結(jié)構(gòu)和機(jī)能更加協(xié)調(diào)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)控的主要途徑包括三個(gè)方面：（1）優(yōu)化系統(tǒng)組成在數(shù)量上的比例。（2）優(yōu)化系統(tǒng)在空間上的布局。（3）優(yōu)化系統(tǒng)在時(shí)間上的組合。2023/10/14

13-31(二)間接調(diào)控農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的間接調(diào)控主要指的是社會(huì)調(diào)控，是指包括市場(chǎng)、宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)政策、金融、工交通訊、科技文化水平、政法管理等系統(tǒng)外部的因素對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生的調(diào)控作用。1．政策法規(guī)系統(tǒng)的調(diào)控

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13-322．財(cái)貿(mào)金融系統(tǒng)的調(diào)控財(cái)貿(mào)金融系統(tǒng)通過(guò)影響經(jīng)營(yíng)者的資金來(lái)源、消費(fèi)方式和生產(chǎn)方向，產(chǎn)生間接調(diào)控。主要調(diào)控手段有信貸、投資、稅率、利率、價(jià)格、貨幣履行、市場(chǎng)渠道、政府預(yù)算等?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，投資、補(bǔ)貼等方式使資金從財(cái)政部門(mén)流向農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)者，經(jīng)營(yíng)者的資金又可以稅收方式流向財(cái)政部門(mén)；資金也可以以貸款等方式從金融部門(mén)流向經(jīng)營(yíng)者，又以還本、付息等方式流向金融部門(mén)。

例如在甘肅河西走廊區(qū)，日光溫室是節(jié)水、增效的重要措施之一，但每棟溫室2-3萬(wàn)元的建造費(fèi)用對(duì)大多農(nóng)民來(lái)說(shuō)是一個(gè)難以解決的障礙，而正是政府部門(mén)的物資補(bǔ)貼促動(dòng)了該技術(shù)的在面積推廣應(yīng)用。2023/10/14

13-333.商品交換系統(tǒng)的調(diào)控作用

商品交換是隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展和剩余產(chǎn)品出現(xiàn)而出現(xiàn)的。它的產(chǎn)生又進(jìn)一步促進(jìn)了社會(huì)的分工，加強(qiáng)了工農(nóng)之間、城鄉(xiāng)之間的商品交換。由于不同時(shí)期、不同區(qū)域的交換需求、頻度及方式不同，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方向和規(guī)模就不同。貨幣系統(tǒng)、價(jià)格與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的偶聯(lián)系2023/10/14

13-344、工業(yè)、交通與信息系統(tǒng)的調(diào)控作用手工業(yè)從農(nóng)業(yè)中分化并發(fā)展出來(lái)，逐步形成工業(yè)與農(nóng)業(yè)通過(guò)商品交換等形式發(fā)生著聯(lián)系，相互支援、影響和限制。工業(yè)為農(nóng)業(yè)提供農(nóng)機(jī)具、化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料和資金來(lái)源，農(nóng)業(yè)協(xié)工業(yè)提供原材料。勞動(dòng)力等條件。兩者相互依賴(lài)，共同發(fā)展。

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13-355、科學(xué)技術(shù)系統(tǒng)的調(diào)控作用科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)往往會(huì)帶動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的變革，世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的歷史上，雜交種、化肥、灌溉技術(shù)帶來(lái)的影響有目共睹；設(shè)施生產(chǎn)技術(shù)的出現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)打破了冬季熱量不足的制約，形成了反季節(jié)高效生產(chǎn)的典例。文教系統(tǒng)主要通過(guò)影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的素質(zhì)及其對(duì)技術(shù)的使用效果，產(chǎn)生間接調(diào)控。在當(dāng)今資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)成為發(fā)展主流的背景下，節(jié)約意識(shí)的培養(yǎng)一方面可依靠強(qiáng)大的宣傳網(wǎng)絡(luò)，但最重要的還是依靠教育系統(tǒng)讓農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)者的綜合意識(shí)得到提高，并具備相應(yīng)的基本技能。2023/10/14

13-36三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控原則農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是由農(nóng)業(yè)生物、農(nóng)業(yè)環(huán)境和人組成的多功能復(fù)合巨系統(tǒng)，系統(tǒng)的調(diào)控必須根據(jù)不同亞系統(tǒng)的特點(diǎn)、系統(tǒng)間的耦合作用以及農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)不同系統(tǒng)的要求制定相應(yīng)的對(duì)策，調(diào)控過(guò)程中應(yīng)遵循以下基本原則：(一)以自然調(diào)控規(guī)律為基礎(chǔ)，合理集成人工調(diào)控技術(shù)(二)遵循生態(tài)系統(tǒng)的地域性原則(三)生物與環(huán)境協(xié)同進(jìn)化原則(四)可持續(xù)發(fā)展原則2023/10/14

13-37第十章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控第一單元農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控的原理第二單元農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制第三單元農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)安全與生態(tài)修復(fù)

內(nèi)容提要單元測(cè)試第三節(jié)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)安全與生態(tài)修復(fù)一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的安全二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)三、受損農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的步驟一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)安全從本質(zhì)上來(lái)講，生態(tài)安全就是生態(tài)系統(tǒng)的安全。按（IASA,1989）的定義，廣義生態(tài)安全指在人的生活、健康、安樂(lè)、基本權(quán)利、生活保障來(lái)源、必要資源、社會(huì)次序和人類(lèi)適應(yīng)環(huán)境變化的能力等不受威脅的狀態(tài)，包括自然生態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全和社會(huì)生態(tài)安全。狹義的生態(tài)安全指自然和半自然生態(tài)系統(tǒng)的安全，即生態(tài)系統(tǒng)完整性和健康的整體水平反映。2023/10/14

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13-40一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)安全

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)安全是指農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具備免受“失調(diào)綜合癥”，能夠通過(guò)自然和人工調(diào)控緩解或解除系統(tǒng)脅迫，并能持續(xù)滿(mǎn)足產(chǎn)品供給、社會(huì)服務(wù)和環(huán)境保障的狀態(tài)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)屬于半自然生態(tài)系統(tǒng)，兼具生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多重屬性，其安全性屬于狹義安全的范疇。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的安全主要包括四個(gè)方面的內(nèi)容，即農(nóng)業(yè)環(huán)境安全、農(nóng)業(yè)資源安全、農(nóng)業(yè)生物安全和農(nóng)產(chǎn)品安全。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的安全主要決定于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化，當(dāng)由生物組分、環(huán)境組分和人共同組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與自然或社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)律相悖時(shí)，系統(tǒng)的安全性則會(huì)受到損傷，只有通過(guò)一定的人工調(diào)控，對(duì)受損結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)和優(yōu)化后，系統(tǒng)的功能才能持續(xù)發(fā)揮。二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)生態(tài)修復(fù)的有關(guān)概念生態(tài)修復(fù)的類(lèi)型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)途徑2023/10/14

13-41（一）生態(tài)修復(fù)的有關(guān)概念2023/10/14

13-42生態(tài)恢復(fù)是指停止人為干擾，解除生態(tài)系統(tǒng)所承受的超負(fù)荷壓力,依靠生態(tài)本身的自動(dòng)適應(yīng)、自組織和自調(diào)控能力，按生態(tài)系統(tǒng)自身規(guī)律演替，通過(guò)其休養(yǎng)生息的漫長(zhǎng)過(guò)程，使生態(tài)系統(tǒng)向自然狀態(tài)演化。生態(tài)修復(fù)是在生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)下，以生物修復(fù)為基礎(chǔ)，結(jié)合各種物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)以及工程技術(shù)措施，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制最優(yōu)化，并使系統(tǒng)功能最佳化的一種綜合調(diào)控技術(shù)體系。生態(tài)修復(fù)涵蓋了環(huán)境生態(tài)修復(fù)，即非污染的退化生態(tài)系統(tǒng),如毀林開(kāi)荒導(dǎo)致水土流失和荒漠化，可以通過(guò)退耕還林和封禁治理使生態(tài)系統(tǒng)得到恢復(fù)，也可稱(chēng)為生態(tài)修復(fù)。生態(tài)重建是對(duì)被破壞的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì),建設(shè)生態(tài)工程,加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)管理,維護(hù)和恢復(fù)其健康,創(chuàng)建和諧、高效的可持續(xù)發(fā)展環(huán)境。(二)生態(tài)修復(fù)的類(lèi)型微生物修復(fù)植物修復(fù)物理修復(fù)化學(xué)修復(fù)聯(lián)合修復(fù)2023/10/14

13-431、微生物修復(fù)生物修復(fù)是對(duì)污染環(huán)境實(shí)施修復(fù)、治理的最為重要的技術(shù)之一，是生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)，廣義生物修復(fù)包括植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)、微生物修復(fù)等。一般來(lái)說(shuō)，生物修復(fù)主要是指微生物修復(fù)，即利用天然存在的或人為培養(yǎng)的專(zhuān)性微生物對(duì)污染物的吸收、代謝和降解等功能，將環(huán)境中有毒污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)甚至于徹底去除的環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)。其主要途徑包括：2023/10/14

13-44(1)吸收和富集污染物質(zhì)2023/10/14

13-45微生物對(duì)污染物質(zhì)的吸收與富集類(lèi)型包括沉淀作用、胞外絡(luò)合作用和細(xì)胞壁結(jié)合作用三種方式，是微生物從體內(nèi)分泌具有絡(luò)合或分解轉(zhuǎn)化污染物能力的有機(jī)物質(zhì)，使污染物的移動(dòng)性降低或極性改變，進(jìn)而減小污染物危害的方法。(2)分解轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物質(zhì)長(zhǎng)期生活于污染環(huán)境中的微生物甚至對(duì)污染物質(zhì)具有依賴(lài)性，并以各種各樣的有機(jī)污染物為碳源或氮源。土壤中殘留的農(nóng)藥主要通過(guò)生物降解作用而解毒。2023/10/14

13-46(3)固定、鈍化污染物質(zhì)除將污染物質(zhì)分解為小分子無(wú)毒物質(zhì)外，微生物還可改變污染物質(zhì)的移動(dòng)性，即將污染物質(zhì)固定下來(lái)，具體固定方法包括生物屏障法、氧化還原沉淀法、鍵合法。微生物消除污染物質(zhì)的另一途徑是鈍化，是指將毒理學(xué)上具有活性的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)活性的形態(tài)。2023/10/14

13-472．植物修復(fù)2023/10/14

13-48植物修復(fù)是指利用植物及其根際圈微生物體系的吸收、揮發(fā)和轉(zhuǎn)化、降解的作用機(jī)制來(lái)清除環(huán)境中污染物質(zhì)，或者利用特殊植物減小生態(tài)系統(tǒng)中的有害物質(zhì)，并使受損生態(tài)系統(tǒng)的功能得以恢復(fù)的一項(xiàng)生態(tài)治理技術(shù)。廣義的植物修復(fù)包括利用植物凈化空氣（如室內(nèi)空氣污染和城市煙霧控制等），利用植物及其根際圈微生物體系凈化水體（如污水的濕地處理系統(tǒng)、水體富營(yíng)養(yǎng)化的防治等）和治理污染土壤（包括重金屬及有機(jī)污染物質(zhì)等）。狹義的植物修復(fù)主要指利用植物及其根際圈微生物體系清潔污染土壤或污染水體，而通常所說(shuō)的植物修復(fù)主要是指利用重金屬超積累植物的提取作用去除污染土壤或水體中的重金屬。（1）利用植物的富集效應(yīng)去除土壤、水體或者大氣中的污染物質(zhì)不同植物對(duì)污染物質(zhì)的吸收、積累和耐性不同，利用植物對(duì)有害物質(zhì)的吸收和轉(zhuǎn)移以減小為害的生態(tài)修復(fù)技術(shù)也稱(chēng)為植物提取技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。2023/10/14

13-49（2）利用揮發(fā)植物，以氣體揮發(fā)的形式修復(fù)污染土壤或水體

即利用揮發(fā)植物將污染土壤中的一些揮發(fā)性污染物吸收到植物體內(nèi)，然后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中，從而對(duì)污染土壤起到清潔作用。2023/10/14

13-50（3）利用固化植物修復(fù)通過(guò)耐性植物根系分泌物質(zhì)來(lái)積累和沉淀根際圈污染物質(zhì)，使其失去生物有效性，以減少污染物質(zhì)的毒害作用，防止污染物向周?chē)h(huán)境擴(kuò)散造成二次污染。2023/10/14

13-51（4）植物凈化修復(fù)污染空氣的凈化主要是利用綠化植物及花卉植物等維持大氣中氧氣和二氧化碳平衡，吸收（滯）空氣中的污染氣體、灰塵，減弱噪聲、含菌量等作用機(jī)制以保持大氣及室內(nèi)空氣的清潔。2023/10/14

13-52（5）植物代謝轉(zhuǎn)化修復(fù)植物可通過(guò)酶促反應(yīng)將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化成低毒或無(wú)毒物質(zhì)，或轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)而利于排出體外，生物對(duì)外來(lái)毒物的這種防御機(jī)制稱(chēng)為解毒作用，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)代謝降低了有毒物質(zhì)危害。2023/10/14

13-533．物理修復(fù)指借助物理手段去除環(huán)境中的有害物質(zhì)，或者采用物理手段對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中的環(huán)境組分或生物組分進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，以達(dá)到提高系統(tǒng)功能的修復(fù)技術(shù)。對(duì)污染生態(tài)環(huán)境而言。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，污染土壤的修復(fù)除生物、化學(xué)技術(shù)外，去除污染土層、客土法降低有害物質(zhì)的濃度也是常用的物理修復(fù)技術(shù)。采用平整土地、修筑梯田等方式，將破碎土地整理為供種植或養(yǎng)殖生產(chǎn)使用的耕地資源也是常用的物理修復(fù)現(xiàn)象。2023/10/14

13-544．化學(xué)修復(fù)化學(xué)修復(fù)就是利用化學(xué)物質(zhì)去除被污染環(huán)境中的有害物質(zhì)，常見(jiàn)方法包括淋洗修復(fù)、溶劑浸提修復(fù)、化學(xué)氧化修復(fù)、化學(xué)還原與還原脫氯修復(fù)、電化學(xué)修復(fù)等。對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言，化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要應(yīng)用于污染土壤的改良，即向土壤中投入改良劑，使土壤酸堿性得以?xún)?yōu)化，或者對(duì)重金屬產(chǎn)生吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，降低其生物有效性。化學(xué)修復(fù)的關(guān)鍵在于選擇經(jīng)濟(jì)有效的改良劑。但化學(xué)修復(fù)并不是一種永久的修復(fù)措施，因?yàn)樗桓淖兞酥亟饘僭谕寥乐写嬖诘男螒B(tài)，金屬元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。2023/10/14

13-555．聯(lián)合修復(fù)生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，單一技術(shù)往往難以發(fā)揮決定性作用，實(shí)際應(yīng)用時(shí)多將不同技術(shù)進(jìn)行合理組配，形成微生物-物理修復(fù)、微生物-化學(xué)修復(fù)、微生物-物理-化學(xué)修復(fù)、植物-微生物修復(fù)、植物-微生物-化學(xué)等不同類(lèi)型的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)體系，并針對(duì)不同修復(fù)點(diǎn)或面的實(shí)際情況，對(duì)不同組合技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加強(qiáng)或弱化，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高效和持續(xù)的修復(fù)效果。2023/10/14

13-56（三）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)途徑農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是人類(lèi)強(qiáng)烈干預(yù)的半自然生態(tài)系統(tǒng)，除經(jīng)常面臨生態(tài)污染外，還面臨氣候?yàn)?zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、生物災(zāi)害、人為災(zāi)害等問(wèn)題，當(dāng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)受損后，在微生物層次上需要配置微生物修復(fù)、植物修復(fù)、物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、酶修復(fù)等技術(shù)外，還需在宏觀(guān)層次上合理配置自然和生物資源，以達(dá)到促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)的目的。2023/10/14

13-571．科學(xué)建立生態(tài)防護(hù)體系生態(tài)防