2022年实验二农业生态系统的能流分析.pdf
实验二农业生态系统的能流分析实验二农业生态系统的能流分析一、目的意义1. 学会农业生态系统投入能结构与产出能效率分析与计算, 分析各种能量流之间的关系 ; 2. 从能量角度评价系统的基本情况, 为改善系统投入能结构与建立新的农业生态系统提供依据 ; 3. 了解常用的能流分析方法: 统计分析法、输入输出法与过程分析法等。二、实验性质与学时1、 实验性质 : 必修2、 实验学时 :3 学时三、方法与步骤1. 确定研究对象与系统的边界根据研究目的不同, 农业生态系统的研究对象可以就是单独的一个农田系统、林木系统、畜禽系统或鱼塘系统。也可以就是一个由作物、畜禽、林木、桑园、茶园、果园、鱼塘等亚系统构成的完整的农业生态系统。系统的边界可以就是国家、省、地、县、乡、村的自然疆界 ( 道路、田埂、沟渠、河流、分水岭等 ),或者就是占有的田地、 山场与边界 , 进入边界的能量与物质统称为输入, 移出边界的物质与能量称为输出。2. 确定系统的组成成分及相互关系(1) 明确系统的生产者、消费者与分解者农业生态系统的生产者包括各种大田作物、蔬菜、桑树、果树、竹木、水草、野草等。消费者包括牛、羊、猪、兔、鸡、鸭、鹅、蚕、蜂、鱼类等, 分解者主要就是存在于土壤、有机肥、塘泥、河泥中的微小生物, 以及可用于食物生产的食用菌类等。在划分组分(即亚系统 )时, 根据研究工作的要求 , 可粗可细。例如 ,生产者组分可以把性质相近的并在一起, 如农作物、林果木与草类分别划分为三个组分。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - - 实验二农业生态系统的能流分析(2) 在组分确立后 , 分别确定各亚系统的输入与输出项目对于生产者亚系统的输入 , 包括太阳辐射能与燃油、 电力、农业机械、 化肥、农药、除草剂等各种工业辅助能以及人畜力、秸秆、有机肥料等可再生生物能;输出则包括主要目的产品粮食与收获的秸杆等。对于畜牧业亚系统来说 , 输入部分有饲料、饲草、畜牧机械、管理畜牧的人工、畜舍与棚圈等建筑物形式的能量输入部分; 其输出部分则有肉、奶、蛋、皮、毛等畜产品以及畜力与粪便等。 在各亚系统中 , 有对系统外部的输出 , 也有其它系统的输出。例如, 作物亚系统的粮食与秸秆输出, 通常可作为畜牧亚系统的饲料输入。畜牧业系统的畜力与粪便输出, 可做为作物亚系统的动力与肥料输入。3. 搜集资料 , 确定各种实物的流量或输入、输出量(1)详细测定与记录 (试验 ); (2)统计资料 ; (3)实地调查 , 抽样调查 ; (4)间接估算 (如畜禽饲料、粪便、人粪尿、秸秆等的数量) 4. 将各种不同质的实物流量转换为能流量系统的实物流量计量单位各不相同, 只有将它们转换为统一的计量单位能量之后 , 才能进行比较分析。 各种实物的折能系数除实测外, 在实践中多数就是依据不同学者的研究结果, 制定折能系数表 , 以便于根据不同类型的能量折算标准进行换算。5. 绘出能流图*将农业生态系统各亚系统输入、输出及其相互流动的能量确定后, 即可绘制能流图。目前应用最普遍的就是著名的生态家Odum( 1967、1972) 的能流符号图( 课本)。用这些符号按能量流动过程编绘出设计区的能流图, 就可以比较直观地瞧出设计区能量流动合理与否。6. 对所得的结果进行分析通过所计算的结果与综合能流图, 进一步对农业生态系统进行综合分析。分析一般包括以下几个方面: (1) 确定该系统总能量输入水平及各种输入能量占总输入能量的比例总能量输入就是指从所研究的系统或亚系统外输入到该系统或亚系统中的各能量流的总与 , 通常为太阳能以外的各种辅助能的总量。各种能量输入占总能精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - - 实验二农业生态系统的能流分析量输入的比例 , 说明一个农业生态系统的能量输入结构, 由此可进一步分析各种能量投入与产出关系。(2) 确定总能量输出及各种能量输出所占的比例总能量输出 ,就是指输出到系统或亚系统以外的各种产物所含的能量总与。总能量输出的大小表示系统的生产力水平与开放程度。各种能量输出占总能量输出的比例 ,主要就是指各亚系统输出能量占总输出能量的比例以及各种主要产品、副产品所含能量占总输出能量的比例。(3) 确定各种形式的能量输出与输入比通常用各种形式的能量输出与输入比说明一个农业生态系统的能量转换效率与特征。作物亚系统常用的几个输出与输入比值就是: A、太阳能转化率= 总生物能量 /太阳辐射能输入; B、系统的能量转化效率= 输出的总生物能量 /输入总能量 ,若此比值小于 1,说明该系统所消耗的能量超过了所产生的生物能量; C、工业能量的利用效率= 总产出能 / 输入总工业能 ,此比值越大 ,说明工业能源的利用效果越好 ; D、系统的劳动生产率= 总产出能量 /输入总劳力 ; E、饲料的转化效率= 输出的畜产品总能量 /输入饲料总能量(4) 与其它系统的能量分析结果进行比较将某一个农业生态系统的能量分析结果与其她同类系统的分析结果进行比较,有利于说明所研究系统特征。在进行比较时,要注意两者之间的可比性。四、实习资料黄土高原某地张家山村年降水量660mm, 除川道外的农田无灌溉条件, 长期以来种植小麦、玉米为主 , 生产结构单一 , 加之山区缺乏燃料砍树毁草现象较为严重, 生产水平低而不稳。2001某科技项目选择农户20个, 进行生态农业模式示范。示范涉及土地面积200 亩, 奶牛 20 头, 猪 94 头, 人口 89 人。 生态农业示范包含的具体要素就是 : 户均 8m3的沼气池一个、一头奶牛、 45 头猪、一个温室大棚 (0、8 亩/ 个,20 个共占地 20 亩),1 、0 亩青贮玉米 ,1 、0 亩辣椒、 1、5 亩苹果园 ,2 、5 亩小麦田 ,1 亩草地 (旱地) 、2 亩林地。 2001 年起在大棚栽植矮化油桃 , 果园种植三叶草 , 旱地种草栽树。由于引入沼气系统 , 强化了农牧结合 , 加强了物质循环 ,精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - - 实验二农业生态系统的能流分析不断培肥地力 , 提高了自然资源的转化效率, 农产品品质持续提高 , 取得了较好的经济、生态与社会效益。一、张家山农业生产条件精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - - 实验二农业生态系统的能流分析二、张家山农业生产水平第一性生产投入能表项目 年份2 2003 劳力4、32 4、32 4、41 4、41 畜力0 0 0 0 农机具67、5 103、5 139、5 144 燃油424、29 763、71 1103、14 1782 电力13、39 96、43 145、54 180、36 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - - 实验二农业生态系统的能流分析农肥308、58 371、4 473、5 613、81 农药65、57 41、97 21、86 21、86 田种子109、94 80 78、4 72 有机能114、26 84、32 82、81 76、41 无机能879、33 1377 1883、54 2742、03 投能总计993、59 1461、33 1966、35 2818、44 第一性生产产出能表项目 年份2 2003 小麦3277 4104、 01 5085、58 5250、23 玉米7025、3 7073、 39 7393、68 8439、6 农辣椒1607、18 1618、 59 1701、72 1766、11 油桃0 0 490 9676、1 苹果3960、66 4359、 3 4837、8 5469、86 小麦秸秆8633、04 10502、95 12663、 37 12710、03 玉米秸秆15731、5 16672、47 15437、 5 17800、32 田辣椒杆1647、2 1642、 94 1659、98 1659、27 苜蓿0 541、67 1250 2166、67 产出能总计41881、88 46515、32 50519、 63 64938、19 项目 年份2 2003 产出能第一性生产投入能(农田 ) 总增值亩增值单位投能值能量产投比精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - - -
