農田生態(tài)系統(tǒng)的恢復重建

農田生態(tài)系統(tǒng)的恢復重建趙艷梅2011年5月11日CONTENTS01農田生態(tài)系統(tǒng)概述02農田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征03全球農田生態(tài)系統(tǒng)的概況04發(fā)展農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)目錄01Part農田生態(tài)系統(tǒng)概述一、農田生態(tài)系統(tǒng)概述一、農田生態(tài)系統(tǒng)概述（一）概念經人類有計劃、有目的的將自然生態(tài)系統(tǒng)逐步改造而成的，帶有自然生態(tài)系統(tǒng)某些調整的生態(tài)系統(tǒng)。要素所屬關系：以人類對生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度為依據：以環(huán)境性質為依據：主要組分：農業(yè)生物主要目標：以農業(yè)生產為主（受人類調控）主要對象：主要農作物半人工生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)（二）組成和結構1.組成一、農田生態(tài)系統(tǒng)概述農田生態(tài)系統(tǒng)生物環(huán)境生產者消費者分解者太陽輻射能無機物質有機物質農作物動物微生物土，水空氣2.結構指農田生態(tài)系統(tǒng)中組成成分及其在時間、空間上的分布和各組分間的能量、物質、信息流的方式與特點。農田生態(tài)系統(tǒng)結構是其功能的基礎。只有組建合理的結構，才能獲得較高的系統(tǒng)整體功能。一、農田生態(tài)系統(tǒng)概述農田生態(tài)系統(tǒng)的結構物種結構時空結構營養(yǎng)結構一、農田生態(tài)系統(tǒng)概述

生產者

消費者

分解者物種結構時空結構一、農田生態(tài)系統(tǒng)概述北方小麥玉米一年兩熟農田3，4月份7,8月份生態(tài)系統(tǒng)隨時間的變動結構也發(fā)生變化。營養(yǎng)結構

生產者

消費者

分解者農田生態(tài)系統(tǒng)中由生產者、消費者、分解者三大功能類群以食物營養(yǎng)關系所組成的食物鏈、食物網是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構。養(yǎng)分水分能量一、農田生態(tài)系統(tǒng)概述02Part農田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征水循環(huán)，氣體循環(huán)，沉積型循環(huán)（一）功能1.三大基本功能二、農田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征基本功能物質循環(huán)nutrient

cycle能力流動energyflow信息傳遞informationtransfer食物鏈光作用,聲波、磁場、輻射2.功能二、農田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征農田生態(tài)系統(tǒng)生產功能生態(tài)功能原料：淀粉、飼料、煙、糖等能源：生物質能支持生命、凈化空氣調節(jié)氣候、除塵降噪涵養(yǎng)水源、保持水土生活功能社會穩(wěn)定農耕文化田園風光食物：糧、油、菜、果、瓜等物質生產生態(tài)服務二、農田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征食物：提供人類所需的94%的蛋白質和99%的熱能。肉類：全球肉類需求在1982-1994年每年以2.9%增長，60kg。人們對蛋白質攝入的不斷增加。纖維：占農業(yè)生產總值的0.03%。物質生產二、農田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征就業(yè)機會：食物生產雇傭了13億人，每年大約獲得1.3萬億的經濟收入。碳儲存：在所有的陸地生態(tài)系統(tǒng)中，農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)儲存了18-24%的碳匯，大部分儲存在土壤中。生物多樣性：農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)包含7000多種作物資源。生態(tài)服務3.特征系統(tǒng)中的生物群落結構較簡單，優(yōu)勢群落往往只有一種或數種作物；伴生生物為雜草、昆蟲、土壤微生物、鼠、鳥及少量其他小動物；大部分經濟產品隨收獲而移出系統(tǒng)，留給殘渣食物鏈的較少；養(yǎng)分循環(huán)主要靠系統(tǒng)外投入而保持平衡；相似的自然條件下，土地生產力遠高于自然生態(tài)系統(tǒng)。二、農田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征1、受人類控制；2、凈生產力高；3、組成要素簡化，自我穩(wěn)定性較差；4、開放性系統(tǒng)；5、同時受自然與社會經濟“雙重”規(guī)律的制約；6、有明顯的區(qū)域性特征二、農田生態(tài)系統(tǒng)的功能和特征03Part全球農田生態(tài)系統(tǒng)的概況（一）面積分布三、全球農田生態(tài)系統(tǒng)的概況全球約為39.2億hm2,為全世界提供了90%以上的農作物、飼料、食品和棉花、亞麻和黃麻等纖維材料亞洲：約占全球農田生態(tài)系統(tǒng)總面積的28%歐洲和俄羅斯：約占20%大洋洲、中美洲和加勒比海地區(qū)：約2%（二）承載人口數量三、全球農田生態(tài)系統(tǒng)的概況全球約26億人以農業(yè)為生，亞洲地區(qū)約有20億人從事農業(yè)生產（三）退化農田生態(tài)系統(tǒng)1.相關概念在一定的時空背景下，農田生態(tài)系統(tǒng)受自然因素，人為因素或兩者的共同干擾下，某些要素或系統(tǒng)整體發(fā)生不利于生物生存和農作物生產要求的量變和質變，系統(tǒng)的結構和功能發(fā)生與原有的平衡狀態(tài)或進化方向相反的位移。1966-1996年:全世界的耕地總量增加了約8%；與1961年相比，目前的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對每個人平均多提供了24%的食物。承載壓力加大;目前，集約化農業(yè)生產也使農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性顯著減少，用現代高產的單一作物類型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多樣化作物類型，嚴重威脅到農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。三、全球農田生態(tài)系統(tǒng)的概況集約化農業(yè)：是農業(yè)中的一種經營方式。是把一定數量的勞動力和生產資料，集中投入較少的土地上，采用集約經營方式進行生產的農業(yè)。同粗放農業(yè)相對應，在一定面積的土地上投入較多的生產資料和勞動，通過應用先進的農業(yè)技術措施來增加農業(yè)品產量的農業(yè)，稱“集約農業(yè)”。目的：是從單位面積的土地上獲得更多的農產品，不斷提高土地生產率和勞動生產率。具體表現：大力進行農田基本建設，發(fā)展灌溉，增施肥料，改造中低產田，采用農業(yè)新技術，推廣優(yōu)良品種，實行機械化作業(yè)等。集約農業(yè)的發(fā)展程度主要取決于社會生產力和科學技術的發(fā)展水平，也受自然條件、經濟基礎、勞動力數量和素質的影響。三、全球農田生態(tài)系統(tǒng)的概況2.退化農田生態(tài)系統(tǒng)的特征三、全球農田生態(tài)系統(tǒng)的概況1、生物多樣性降低——生物活性物質減少或消失、生物種群數量下降；2、耕地面積銳減——城市化和工業(yè)化的發(fā)展；3、農田肥力下降，土壤板結——土壤有機質含量下降、養(yǎng)分含量降低；耕作強度高,單一種植；4、農田鹽堿化——不合理的耕作灌溉，大水漫灌,有灌無排；5、土地污染——①工業(yè)污染，②化肥農藥超標，③有害微生物，④放射性物質，重金屬等；7、農田荒漠化——在人為或自然雙重因素作用下導致的土地質量全面退化和有效經濟用地數量減少的過程特征（三）退化農田生態(tài)系統(tǒng)的修復1、物理修復：主要采用排土、客土及深翻等方法。當污染物囿于農田地表數厘米或耕作層時，采用排土(挖去上層污染土層)、客土(用非污染客土覆蓋于污染土上)法，可獲理想的修復效果。但此法費時、費工和費錢，并需豐富的客土來源，排除的污染土壤還要妥善處理，以防造成二次污染。因此只適用于小面積污染農田。2、化學修復①添加抑制劑。此法能改變有毒物質在土壤中的流向與流強，使其被淋溶或轉化為難溶物質，減少作物的吸收量。一般施用的抑制劑有石灰、堿性磷酸鹽、硅酸鹽等，它們可與重金屬(如鉛、鉻等)反應生成難溶性化合物們，降低重金屬在土壤及植物體內的遷移與富集，減少對農田生態(tài)系統(tǒng)的危害。三、全球農田生態(tài)系統(tǒng)的概況②控制農田的氧化還原狀態(tài)。大多數重金屬形態(tài)受氧化還原電位(Eh)影響，改變土壤氧化還原條件可減輕重金屬危害。研究表明，水稻在抽穗至成熟期，大量無機成分向穗部轉移，保持淹水可明顯減少水稻籽粒中隔、鉛等含量。在淹水還原狀態(tài)下，部分金屬可與H2S形成硫化物沉淀，降低金屬活性，減輕其污染。3、微生物修復①微生物改良土壤

——微生物活性劑（改良土壤，促進作物增產，提高作物品質，減少農藥與化肥用量的功效）。②微生物農藥。用微生物殺蟲劑取代化學農藥防治昆蟲(昆蟲的病原體)和雜草。③微生物肥料。通過構建特定微生物與植物的互利共生關系，來改善植物營養(yǎng)或產生植物生長激素促進植物生長。4、種植綠肥。利用栽培或野生的綠色豆科植物，或其他植物體作為肥料。5、沙漠化防治。在沙漠化地區(qū)實施節(jié)水灌溉和溫室種植。

三、全球農田生態(tài)系統(tǒng)的概況04Part農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展解決農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)退化，促進農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的主要途徑：可持續(xù)農業(yè)。（一）世界的可持續(xù)農業(yè)1、可持續(xù)農業(yè)的特點：發(fā)達國家:食物生產以質量目標為主，是一種農業(yè)現代化后的思路。發(fā)展中國家:更多地集中于數量增長，希望提高發(fā)展，以求解決溫飽，所追求的是以發(fā)展為主要目標，同時兼顧環(huán)境保護的策略。共同點：合理開發(fā)資源和保護環(huán)境，促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。四、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展（二）發(fā)達國家的可持續(xù)農業(yè)有機農業(yè):強調盡量減少食用農場以外的物質投入，并完全停用各種化學合成物，通過生物手段提高農業(yè)生產。產量低，需投入，30年代。持久農業(yè):對農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有意識的設計和維持，建設包括灌木、草場、森林、農作物、散養(yǎng)家禽等多種成分的復合生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)效益好！70年代。精準農業(yè):利用現代信息技術、生物技術、工程技術等一系列高新技術發(fā)展起來的綜合性生態(tài)復雜系統(tǒng)。90年代。發(fā)達國家四、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展（三）中國的生態(tài)農業(yè)1、中國生態(tài)農業(yè)的基本理念：重視系統(tǒng)整體的功能；強調經濟效益；較為完整的生態(tài)過程（副產品，廢棄物）四、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展中國的生態(tài)農業(yè)模式圖

2、中國生態(tài)農業(yè)模式北方“四位一體”生態(tài)模式及配套技術；南方“豬--沼--果”生態(tài)模式及配套技術；設施生態(tài)農業(yè)模式及配套技術；觀光生態(tài)農業(yè)模式及配套技術四、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展“四位一體”生態(tài)模式：在自然調控與人工調控相結合條件下，利用可再生能源(沼氣、太陽能)、保護地“四位一體”生態(tài)模式栽培(大棚蔬菜)、日光溫室養(yǎng)豬及廁所等4個因子，通過合理配置形成以太陽能、沼氣為能源，以沼渣、沼液為肥源，實現種植業(yè)(蔬菜)、養(yǎng)殖業(yè)(豬、雞)相結合的能流、物流良性循環(huán)系統(tǒng)，這是一種資源高效利用，綜合效益明顯的生態(tài)農業(yè)模式。運用本模式冬季北方地區(qū)室內外溫差可達30℃以上，溫室內的喜溫果蔬正常生長、畜禽飼養(yǎng)、沼氣發(fā)酵安全可靠。優(yōu)點：充分利用秸稈資源，化害為利，變廢為寶，是解決環(huán)境污染的最佳方式，并兼有提供能源與肥料，改善生態(tài)環(huán)境等綜合效益。四、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展3、中國生態(tài)農業(yè)的類型立體復合型生態(tài)農業(yè)物質循環(huán)型生態(tài)農業(yè)生態(tài)環(huán)境綜合治理型生態(tài)農業(yè)病蟲害防治型生態(tài)農業(yè)魚塘中養(yǎng)魚；塘泥培基，給桑樹提供養(yǎng)料；落入池塘的蠶糞又是魚的食料。四、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展大氣魚塘塘基桑樹蠶蠶繭蠶沙桑葉剿絲廠廢水蠶蛹無機養(yǎng)分浮游植物浮游動物廢屑溶解有機物養(yǎng)分沉積養(yǎng)分立體復合型生態(tài)農業(yè)——桑基魚塘

四、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展按空間尺度分類的生態(tài)農業(yè)微觀水平生態(tài)系統(tǒng)水平景觀水平區(qū)域水平三合一生態(tài)溫室，庭院生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)農田、森林、草地、湖泊、濕地生態(tài)系統(tǒng)小流域景觀系統(tǒng)生態(tài)村、生態(tài)縣、區(qū)域農業(yè)生態(tài)建設中國生態(tài)農業(yè)2、中國生態(tài)農業(yè)技術支撐體系四、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展1高效耕作栽培技術體系輪作，間作，免耕，水土保持耕作2土壤管理技術體系有機肥、生物固氮3水管理技術體系4病蟲害綜合技術體系滴灌、滲灌生物防治5改善作物栽培環(huán)境的技術體系6提高光合作用效率的技術體系農林復合種植，立體種植，保護種植，設施農業(yè)高光效育種，二氧化碳補給，C4植物7生態(tài)