农业生态与环境保护（第二版）第三章 农业生态系统的结构电子课件.ppt

农业生态与环境保护（第二版）第三章 农业生态系统的结构电子课件 第三章 农业生态系统的结构第一节 农业生态系统的物种结构第二节 农业生态系统的营养结构第三节 农业生态系统的空间结构 任何生态系统都具有一定的结构，即系统构成要素的种类和量比关系以及在时间、空间上的配置，以及物质、能量在各成分之间转移、循环途径。系统的结构与功能是相辅相成的，生态系统的结构直接关系到生态系统的能量和物质转化循环效率，以及抵抗外部干扰和内部变化而保持稳定的能力。不同的结构具有不同的功能，最佳的系统结构能最大限度地适应和利用环境资源，提高系统的生产率及生产效率，实现系统的高效率生产。农业生态系统的结构1.生物组分：物种结构（多物种配置）时间结构（时序排列）空间结构（多层次配置）食物链结构（物质多级循环）2.环境组分农业生态系统的结构产业结构营养结构食物链结构空间结构 时间结构物种结构组分结构垂直结构 水平结构农业生态系统的区域景观结构 农业生态系统生物组分的结构1.物种结构：是指生物物种，是生态系统物质生产的主体，不同生物种类的组成与数量关系的格局构成生态系统的物种结构。2.时间结构：指在生态区域内各生物种群生活周期在时间分配上形成的格局。农业生态系统生物组分的结构1.物种结构 2.时间结构3.空间结构：是指生物群落在空间上的垂直分布和水平格局变化，构成空间三维结构格局。4.垂直结构：指生物种群在垂直方向上的分布格局，在地上、地下和水域都可以形成不同的垂直结构。5.营养结构：是指生态系统中生物间构成的食物链与食物网结构。合理的农业生态系统标志在生物适应环境、生物与生物之间互补、组分之间量比关系协调，有利于农业生产的可持续发展，有较高的生产力和经济效益。农业生态系统结构 农业生态系统由农业环境、生产者、消费者、分解者四大基本要素构成。1.农业环境因素 光能、水分、空气、土壤、营养元素和生物种群以及人和人的生产活动。农业生态系统结构1.农业环境因素 2.生产者 指自养型生物，主要是绿色植物，包括各种农作物和人工林木等，它们通过光合作用制成有机物质，除供应本身的生长繁育外，还作为其他异养生物的食物和能量来源。农业生态系统的结构1.农业环境因素 2.生产者3.消费者 包括草食动物、肉食动物、杂食动物、寄生动物和腐生动物等，均为异养型生物。最重要的大型消费者是人类。3.消费者（1）草食动物如牛、羊、马、兔等直接靠摄食植物生存，为初级消费者。因它们具有把植物食料转化为肉、蛋、奶、皮、毛和骨等产品的功能，又称为次级生产者。（2）肉食动物则被称为次级消费者。（3）杂食动物兼具草食和肉食两重食性。（4）寄生于动植物体内外的寄生动物和以动物尸体、植物残体等为食的腐生动物仍属次级消费者。它们也都是次级生产者。农业生态系统的结构1.农业环境因素 2.生产者 3.消费者4.分解者 主要指依靠动植物残体生存、发育、繁殖的各种微生物，包括真菌、细菌和放线菌等。它们能把生物的残体、尸体等复杂有机物质最终分解成能量、二氧化碳、水和其他无机养分。在农业生产中，食用真菌如蘑菇、香菇、木耳等已被广泛开发利用。绿色植物的光合产物，通过消费者和分解者的转化途径，最后分解为无机物质和热能返回到农业环境，其中一部分再供绿色植物吸收利用。由此构成一个连续不断的物质循环和能量转化系统。其中，除太阳辐射能是一切生态系统能量的基本来源外，在农业生态系统中，常常还由人类以栽培管理、选育良种、施用化肥和农药以及进行农业机械作业等形式，投入一定的辅助能源，因而增加了可转化为生产力的能量。农作物的高生产力，在很大程度上是由人类投入的各种形式的辅助能源来维持的。第二节 农业生态系统的营养结构 一、食物链二、食物网 不同生物间以营养关系为纽带，把生物组分和环境组分相互紧密地、错综复杂地联结起来的结构，称为营养结构。每一个农业生态系统都有其特殊的、复杂的营养结构关系，能量流动和物质循环都必须在营养结构的基础上进行。一般农业生态系统中的多种生物按营养关系顺序从植物到草食动物再到肉食动物排列。人类可根据农业生物的遗传、生理、解剖和生态特性，通过营养关系，将农业生物成员联结成多种链状和网状营养结构。生态系统中生物与生物之间，生产者、消费者和分解者之间以食物营养为纽带所形成的食物链和食物网，它是构成物质循环和能量转化的主要途径。一、食物链 植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食的关系在生态系统中传递，我们把生物之间存在的这种传递关系称之为食物链。所谓食物链，就是一种生物以另一种生物为食，彼此形成一个以食物连接起来的链条关系。受能量传递效率的限制，食物链一般45个环节，最少3个。但也有例外的时候，比如我国的蛇岛，曾出现过7个环节“花蜜飞虫蜻蜓蜘蛛小鸟蝮蛇老鹰”，但这种情况是极为特殊的。食物链：在生态系统中，各种生物之间由于食 物关系而形成的一种联系。生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者第一营养级 第二营养级第三营养级 第四营养级食物链中的一个个环节。它是指处于食物链同一环节上的所有生物的总和。营养级：浮游植物浮游植物虾虾小鱼小鱼大鱼大鱼 第三营养级第三营养级第五营养级第五营养级食物链植物第一营养级第一营养级植食昆虫蛙蛇猫头鹰植物植物 植食昆虫 蛙 蛇 猫头鹰 食物链典型的食物链：植物食草动物一级食肉动物二级食肉动物顶级食肉动物。例如：水稻稻飞虱青蛙蛇老鹰 营养级：生物在食物链上所处的位置，即食物链上每一个环节称为营养级。水稻为第一营养级，稻飞是第二营养级，如此类推。凡是食物来自同一营养级的生物，都属于同一营养级。如牛、马、羊、鹅等食草动物是以植物为食，它们同属于草食动物营养级。根据食性不同，食物链有四种类型（一）食物链的类型（1）捕食食物链 又称为活食食物链或草食食物链或草牧链，是典型的从植物食草动物食肉动物，直接消费活的有机体或组织为特点的食物链。食物链上的生物成员往往是数量是由多到少，个体由小到大、从弱到强。如：青草兔子狐狸老虎 农田中：禾苗田鼠黄鼠狼 海洋中：浮游植物浮游动物虾小鱼大鱼捕食食物链 生产者420108吨年食草动物64108吨年第1级食肉动物10108吨年第2级食肉动物 1.5108吨年 第3级食肉动物 0.22108吨年（一）食物链的类型（1）捕食食物链（2）腐食食物链 又称碎屑或残渣食物链，是以死的有机体或生物排泄物为食物，通过其分解作用将各种有机残屑分解为无机物的一种食物链。如：植物疾体蚯蚓鸡 农业上用：秸秆、粪便生产沼气 棉籽壳、稻草蘑菇。（一）食物链的类型（1）捕食食物链（2）腐食食物链（3）寄生食物链 以寄生方式取食活的生物有机体而构成的食物链。如植物型：大豆菟丝子 动物型：哺乳动物跳蚤原生动物细菌病毒；马蛔虫 这种食物链与捕食食物链（草牧链）相反，食物链上的生物成员往往是数量是由少到多，个体由大到小。（一）食物链的类型（1）捕食食物链（2）腐食食物链（3）寄生食物链（4）混合食物链 构成食物链的各环节中，既有活食性生物成员，又有腐食性生物成员。如：稻草牛（牛粪）蚯蚓鸡（鸡粪）猪（猪粪）鱼；菜（温棚）鸡（鸡粪）沼气（沼渣）肥田（二）食物链的基本特点（1）同一食物链中常含有食性和生活习性极不相同的多种生物（植物、动物、微生物）。它们可以利用自然界所提供的各类物质，同时可提供可利用的产品，使第一性生产的产品得到较充分的利用，使有限的空间和自然资源能养活众多的生物种类。（2）同一生态系统中可能有多条食物链，它们的长短不同，营养级数目不同。自然生态系统中，营养级的数目是有限的，一般4-5级。而人为控制的农业生态系统，食物链的长度可以人为调节。按照人类的目的进行食物生产。（3）不同生态系统中，各类食物链的比重不同 森林生态系统：腐生食物链占生产有机物的90%；草原生态系统：腐生食物链占生产有机物的70%；农田生态系统：腐生食物链占生产有机物的20%30%。（4）各种食物链相互联系，协同发挥作用。在农业生态系统中，以植物为起点的捕食食物链、混合食物链、腐食食物链，它们之间相互促进、相互利用、协同起作用。农业生态系统的食物链的实质：农业生态系统的食物链结构，是指农业生产中生产者、消费者和分解者之间以食物营养为纽带的形成物质循环与能量转化的关系，是生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的主要路径。研究设计合理的食物链意义：研究设计合理的食物链结构，直接关系着农业生态系统生产力的高低和经济效益的大小。农业生态系统中的许多食物链结构，是生物在长期演化过程中形成的，如果在食物链中增加新环节或扩大已有环节，使食物链中各种生物更充分地、多层次地利用自然资源，一方面使有害生物得到抑制，可增加系统的稳定性；另一方面使原来不能利用的产品再转化，可增加系统的生产量。能量和物质被绿色植物吸收利用转化为有机物，便成为草食动物的食料，而草食性动物又是其他肉食性动物的食料，形成生态食物链的关系。农业生态系统食物链的每一个环节，都贮存着能量和物质，食物链每增加一个环节，就增加一种使用价值。因此，在组织生产过程中，尽可能增加农业生态系统的食物链环节，便可多次增值，创造更多的使用价值。但增加食物链的环节，人类不能随心所欲，而应根据资源条件和农业生态系统的具体情况及人类需要来进行。农业生态系统中几种常见的食物链结构（1）以养殖业为主：鸡粪喂猪，猪粪养蝇蛆，蝇蛆作饲料喂鸡，剩余猪、鸡粪回到农田循环利用。（2）畜禽-沼气食物链结构：以沼气为纽带，如畜沼-果模式（广西恭城县和广东梅县等），北方四位一体庭院能源生态模式：厕所-猪舍沼气-温室。农业生态系统中几种常见的食物链结构（3）秸秆多级利用：秸秆-培养食用菌-菌渣作畜禽饲料-养鸡-鸡粪下沼气-沼气渣培养食用菌-废料施于农田。（4）以污水自净为中心：辽宁大洼县西安生态养殖场，三段净化四次利用。猪舍-水葫芦（吸N）-细绿萍(吸P、K)-鱼塘-稻田。食物链的故事（人类干预）这是一件真实的故事。在我国遥远的南海上，有一群岛屿西沙群岛。别看这些岛子小，岛上却生长着青翠的树林，生活着各种昆虫和海鸟。解放军叔叔在这里日夜守卫着祖国的海疆。小岛上生活很艰苦。不要说粮食，就连喝的淡水，种菜的土壤也要从大陆上运去。解放军叔叔不怕困难，在岛上种菜养花，把小岛打扮得象花园一样。为了改善生活条件，他们自力更生，在岛上养了鸡。后来，经过不断地繁殖，鸡群越来越多。只要到林子里转一圈，就可以拾回满满一筐鸡蛋。可是，没过多久，不知为什么这里的老鼠成了灾。由于老鼠的危害，岛上的鸡大量死亡。大白天，一个小时内，二十多只雏鸡就被老鼠咬死；夜里，两、三只大老鼠竟向老母鸡发动了进攻。由于鼠灾，鸡群越来越少。侥幸活下来的鸡干脆躲进树林里，再也不敢出来。“老鼠怕猫，还是请猫帮帮忙吧！”为了消灭老鼠，战士们又把猫带到小岛上。果然，老鼠就被消灭了。可是，战士们在岛上巡逻时，又发现低矮的麻枫桐树下有一堆堆鲣鸟的尸体。经调查，原来是猫作的孽。猫不仅吃老鼠，同时也危害珍贵的鲣鸟。鲣鸟是国际重点保护鸟类。为了不让这群谗猫为非作歹，残害鲣鸟，战士们又养起了狗。狗的嗅觉很灵敏，一发现猫，就扑上去把猫咬死。猫少了，老鼠又再次猖獗起来。狗爱打架，到处汪汪乱叫，搅得小鸟整日不得安宁。驻守海岛的解放军叔叔感到实在无能为力了，他们只好给科学家写信，请求帮忙解决难题。这个故事告诉我们，世界上千万种生物组成了一台十分巧妙的“机器”，各种生物是这台机器的零件，他们互相依赖，互相影响，如果人类不小心无意中触动了机器中的一个零件，就可能带来许多麻烦。水葫芦之灾 上世纪60年代我国曾将水葫芦当作度荒青饲料引入，水葫芦在各地抢占水面，影响航运，窒息鱼类，危害健康，后泛滥成灾，以闽台粤为甚。福建的水葫芦覆盖面积达300平方千米，盘踞了全省四分之一的湖塘库沟水域。目前，福建已打响了专项整治水葫芦的战役。漂洋过海远道而来的水葫芦，竟然酿成了当今最大的绿色污染，这可是人们始料未及的啊!牧民杀狼的故事 美国曾经有个地方草场挺繁茂，他们养了许羊在那里放牧，可是总有一些虎狼常来这里吃他们的羊，当地人很生气，狠心要把这些食肉动物猎杀完它，后来这些虎狼终于被他们猎杀完了，他们都很高兴，他们的羊繁殖的非常快，可惜的是，草场慢慢地被食光了，羊没得吃了，也慢慢地都饿死了。杀狼护鹿的启示 从前，美国一位总统曾因为恨恶狼，而将森林中的狼捕获杀尽，出发点是为了保护小鹿，结果事与愿违。狼赶尽杀绝后，这片森林却因为鹿的大量繁殖而导致整个森林的毁灭，最后也由于种种原因，失去天敌的鹿健康日益下降，缺乏植物的鹿也逐渐衰亡。这到底是怎么回事呢，难道赶走可恶而残暴的狼，保护温顺的小鹿是不对的吗？原来，自然界中的万事万物都是有密切联系的，你想啊！美国总统把狼全部赶尽杀绝了，这使鹿逍遥自在了起来，自己每天都在小溪边上吃草，渴了喝溪中的水。因为他们已经没有天敌在追赶了，再也不用像从前那样在森林中东躲西藏了，可是他们不再奔跑了，身心状况逐渐下降，导致他们一大群一大群的死亡。还有，鹿的大量繁衍，就需要大批的草来维持自己的生命。森林中，草的生长是有限的，大量的鹿吃光了森林中的草，森林里除了树木以外，全是一些光秃秃的土地，不少鹿都带着自己的儿女，拖着饿的扁扁的肚子，四处寻找鲜嫩的草。可是，森林里全部都是光秃秃的土地，连一根青草也没有了。从此，鹿吃不到新鲜的青草而饿死，所以要想让这群鹿在森林中长时间的生存下去，而得再次将狼群“请回来”。这个故事给了我们一个深刻的启示：“如果不按照大自然的规律办事，就会得到应有的惩罚，就像文中的狼群和鹿群一样。”除四害的故事 上个世纪，有人将小小的麻雀列为“四害”之一，于是全民总动员，一个彻底消灭麻雀的运动轰轰烈烈地展开。除了毒、抓、杀之外，还采取轰的办法。一见麻雀的影子，猛敲锣鼓，齐声呐喊，惊得雀儿绝无停歇立锥之地，只好不停地躲呀，飞呀，最后累得从半空跌落摔成肉饼。因为失去麻雀这个天敌，庄稼地里害虫丛生，虫灾泛滥，结果造成粮食歉收，接着，饥馑紧跟而来，人类终于饱尝了破坏生物链的苦果。当今，由于环境的污染，温室效应的猖獗，几乎所有的生物链都受到不同程度的破坏。第二节 农业生态系统的营养结构一、食物链二、食物网 在生态系统中，生物之间实际的取食与被取食的关系，并不像食物链所表达的那样简单，通常是一种生物被多种生物食用，同时也食用多种其他生物。实际生态系统中，经常是以食物网的形式存在。这种情况下，在生态系统中的生物成分之间通过能量传递关系，存在着一种错综复杂的普遍联系，这种联系像是一个无形的网，把所有的生物都包括在内，使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系。像这样，在一个生态系统中，食物关系往往很复杂，各种食物链互相交错，形成的就是食物网。食物网是生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的主要途径。食物网：许多食物链相互交错连结的复杂营养关系食物网中，两种生物的关系可能为捕食，也可能为竞争。错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。食物网狐 猫头鹰蛇兔吃虫鸟蜘蛛蟾蜍鼠吃草籽鸟食草昆虫草图中有多少条食物链呢？1.草兔狐2.草鼠狐3.草鼠猫头鹰5.草吃草籽鸟狐4.草鼠蛇猫头鹰6.草吃草籽鸟猫头鹰7.草吃草籽鸟蛇猫头鹰8.草食草昆虫食虫鸟猫头鹰10.草食草昆虫蜘蛛食虫鸟猫头鹰9.草食草昆虫食虫鸟蛇猫头鹰11.草食草昆虫蜘蛛食虫鸟蛇猫头鹰12.草食草昆虫蜘蛛蟾蜍蛇猫头鹰13.草食草昆虫蟾蜍蛇猫头鹰该食物网中共13条食物链，最长的含6种生物，最短的含3种生物生产者 消费者 消费者 食物链食物关系食物关系 食物链和食物网反映了生物之间因食物关系而形成的复杂关系，是生态系统的营养结构基础。生态系统中的物质和能量就是通过食物链在生物之间进行运输和传递的。消费者 食物网食物关系食物关系总结 食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就会越强，反之，越弱。例如，草原生态系统是地球上最耐寒也最简单的生态系统之一，它是由“地衣驯鹿人”组成的食物链所构成的。但众所周知，地衣对二氧化硫的含量非常敏感，如果一旦地衣遭到破坏，那么草原生态系统就会崩溃。可如果消失的地衣是存在与热带雨林生态系统中，那么虽然也会对生态系统的稳定性和功能造成一定的影响，但不会是毁灭性的。研究食物链和食物网的组成及其调节的意义1.可以带来很大的经济价值 例如鱼类和野生动物的保护，就必须明确动物、植物间的营养关系，而且还应注意食物链中量的调节，才能使该项目自然资源获得稳定和保存，否则会破坏自然界的平衡与协调，使该地区的生物群落发生改变，对社会经济产生严重影响。研究食物链和食物网的组成及其调节的意义1.可以带来很大的经济价值2.使人们认识到生物富集的危害性 物质流在食物链中有一个突出特性，即生物富集作用，某些自然界不能降解的重金属元素或者有毒物质，在环境中起始浓度不高，但经过食物链逐渐进入人体后，可提高到数百倍或百万倍。（二）农业生态系统营养结构的特点1.其食物链上各营养级的生物成员是人类按生产目的安排的。2.其食物链上各营养级的生物成员的生长发育也受到人为控制。3.农业生态系统营养结构简单，食物链简短而且种类较少4.农业生态系统对无机物转化为有机物非常充分合理，但其中有机物转化为无机物的过程不及自然生态系统完善。但是以腐生动物以及微生物为主的腐生食物链不如自然生态系统发达，表现为这类食物链上的成员少，系统提供的残屑链的物质能量也较少，表现为农田大量输出产品，留给土壤的有机残屑很少，土壤微生物活动受到制约，造成土壤有机质减少，土壤肥力下降。因此，根据农业生态系统营养结构的特点，必须十分重视地下部分有机、无机物的输入，促进地下部分有机物质无机化的过程，以保持土壤养分的平衡。第三节 农业生态系统的空间结构 空间结构是指生物群落在空间上的垂直分布和水平格局变化，构成空间三维结构格局。垂直结构指生物种群在垂直方向上的分布格局，在地上、地下和水域都可以形成不同的垂直结构。水平结构是指系统内生物组分和环境组分因素在水平方向上的空间分布格局。农业生态系统的水平结构，是指农业生物种群在空间的水平变化。1.因为环境组分可因地理位置原因形成纬向或经向的水平渐变结构。2.因社会原因形成同心圆式的水平结构，农业生物组分也随之形成相应的条带状或同心圆式的水平分布。3.其他非地带性因子的作用会使生物形成种类镶嵌分布。4.生物个体间会形成均匀分布、团块分布和随机分布的各种水平结构格局。不同自然环境条件对农业生态系统水平结构的影响地域分异规律纬度地带性：是指由于太阳辐射能按纬度分布不同引起的气候、植被、土壤、农业生物与耕作制度等在纬向上的分异规律。经度地带性：由于海陆位置不同而导致地理环境和生物群落等在经向上的分异规律。垂直地带性：由于地形、地质结构导致地理环境和生物群落在垂直高度上的分异规律。垂直结构又称立体结构，是指生物在空间的垂直分布上所发生的变化，即生物的成层分布现象。环境因子可因山地高度、土层和水层深度变化形成垂直渐变结构，不同的垂直环境中有不同的生物类型或数量。如果环境条件好，生物种类复杂，则系统的垂直结构也复杂，反之，环境条件恶劣，生物种类简单，垂直结构也简单。在生物群落中，不同物种可配置不同形式的立体结构。正是由于农业生态系统垂直结构，才保证了农业生物更充分地利用空间和环境资源，并取得了显著的生态效益和环境效益。第三节 农业生态系统的空间结构一、农业生态景观与农业生态系统的水平结构 生态系统的水平结构是指在一定生态区域内生物类群在水平空间上的组合与分布。在不同的地理环境条件下，受地形、水文、土壤、气候等环境因子的综合影响，植物在地面上的分布并非是均匀的。有的地段种类多、植被盖度大的地段动物种类也相应多，反之则少。这种生物成分的区域分布差异性直接体现在景观类型的变化上，形成了所谓的带状分布、同心圆式分布或块状镶嵌分布等的景观格局。例如，地处北京西郊的百家疃村，其地貌类型为一山前洪积扇，从山地到洪积扇中上部再到扇缘地带，随着土壤、水分等因素的梯度变化，农业生态系统的水平结构表现出规律性变化。山地以人工生态林为主，有油松、侧柏、元宝枫等。洪积扇上部为旱生灌草丛及零星分布的杏、枣树。洪积扇中部为果园，有苹果、桃、樱桃等。洪积扇的下部为乡村居民点，洪积扇扇缘及交接洼地主要是蔬菜地、苗圃和水稻田。一、农业生态景观与农业生态系统的水平结构（一）景观多样性 农业景观是由多种类型的在景观上有差异的农业生态系统的集合所组成的区域。对于景观多样性来说：（1）只有多样生态系统的共存，才能保证物种多样性和遗传多样性。（2）只有多种生态系统的共存，并与异质的立地条件相适应，才能使景观的总体生产力达到最高水平。（3）只有多种生态系统的共存，才能保障景观功能的正常发挥，并使景观的稳定性达到一定水平。第三节 农业生态系统的空间结构一、农业生态景观与农业生态系统的水平结构（一）景观多样性（二）边缘效应与生态交错带 在景观中不同斑块连接之处的交错区域为生态交错带。在生物圈中，有城乡交错带、干湿交错带、水陆交错带、农牧交错带、群落交错带等一些交错带类型。一、农业生态景观与农业生态系统的水平结构（一）景观多样性（二）边缘效应与生态交错带（三）农业生产的三种农业区位1.自然区位 自然条件差异为农作物与牲畜结构安排的重要因素。农业区位对农业水平结构的影响1.自然区位由于地理位置、自然环境所决定的位置优势。2.经济区位由于交通、市场、技术、资金、信息等所决定的空间位置优势。区位自然区位人缘区位资源区位交通区位市场区位技术区位信息区位文化区位（三）农业生产的三种农业区位2.杜能农业区位：背景：在商品经济发展初期，农业生产的产品必须能够到达市场才能获取效益，然而不够发达的运输、加工、贮藏、保鲜等成为商品的制约条件。这样在自然区位的基础上增加了受运输制约的农业专业生产区域。杜能假设这样一个与世隔绝的孤立国:（1）在农业自然条件一致的平原上,农产品能够实现销售的唯一市场是中心城市。（2）农产品的唯一运输工具是马车。（3）农产品的运费与重量及运输距离成正比。（4）农作物的经营以获取最大利润为目的。杜能（1783-1850）：德国经济学家。边际生产率说的前驱，被认为是经济地理学和农业地理学的创始人，他提出了农业经济中的孤立国学说 杜能的农业区位理论生产集约度理论越靠近中心城镇，生产集约程度越高。如果用单位土地投入的劳动力来衡量生产的集约程度，则越靠近中心城镇，单位土地投入的劳动力越多。生产结构理论易腐烂变质、不耐贮藏和单位重量价格低的农产品在靠近城市的区域生产，反之亦然。生态经济区位理论在经济高度发达阶段，交通、运输、保鲜、贮存、加工能力加强，销售网络健全，商品信息流通，相对自然环境引起的产量差异来说，运费的相对重要性下降，这样，逐步在最有利的自然条件下，按市场需求形成规模的专业化生产区域。根据这样的假设,杜能为孤立国推断出围绕中心城市的六个同心圈层（由里向外依次为自由式农业、林业、轮作式农业、谷草式农业、三圃式农业、畜牧业这样的同心圆结构），每个圈层分别有不同的最适农业生产结构，以此推出两个结论：（1）生产集约度理论：越靠近中心城镇，生产集约度越高。（2）生产结构理论：易腐烂变质、不耐贮存和单位重量价格低的农产品在靠近城市的区域生产，反之亦然。一、农业生态景观与农业生态系统的水平结构（一）景观多样性（二）边缘效应与生态交错带（三）农业生产的三种农业区位1.自然区位2.杜能农业区位3.生态经济区位 经济高速发展阶段，自然条件对农业的生产结构格局影响能力上升。一、农业生态景观与农业生态系统的水平结构（四）社会经济条件对农业生态系统水平结构的影响1.人口密度梯度 人口密度对农业生态系统结构的影响是综合的。人口密度增加使人均资源量减少，劳动力资源增加，对基本农产品的需求上升，必然使农业向劳动密集型转化。2.城乡经济梯度 农业生态系统受城镇的影响，即离城镇的远近制约人们选择农业生态系统的类型。第三节 农业生态系统的空间结构一、农业生态景观与农业生态系统的水平结构二、自然地理位置与垂直结构（两个方面）1.不同类型生态系统在海拔高度不同的生境上的垂直分布2.生态系统内部不同类型物种及不同个体的垂直分层二、自然地理位置与垂直结构 1.不同类型生态系统在海拔高度不同生境上的垂直分布 随着海拔高度的变化，生物类型出现有规律的垂直分层现象，这是由于物生存的生态环境因素发生变化的缘故。如川西高原，自谷底向上，其植被和土壤依次为：灌丛草原棕褐土，灌丛草甸棕毡土，亚高山草甸黑毡土，高山草甸草毡土。由于山地海拔高度的不同，光、热、水、土等因子发生有规律的垂直变化，从而影响了农、林、牧各业的生产和布局，形成了独具特色地的立体农业生态系统。四川省米易县地理位置和地形变化引起的垂直结构变化二、自然地理位置与垂直结构 1.不同类生态系统在海拔高度不同的生境上的垂直分布2.生态系统内部不同类型物种及不同个体的垂直分层 以农业生态系统为例，作物群体在垂直空间上的组合与分布，分为地上结构与地下结构两部分，地上部分主要研究复合群体茎枝叶在空间的合理分布以求得群体最大限度地利用光、热、水、大气资源，地下部分主要研究复合群体根系在土壤中的合理分布，以求得土壤水分、养分的合理利用，达到种间互利，用养结合的目的。广东省潮州市官塘区秋溪乡农业生产分布 第三节 农业生态系统的空间结构一、农业生态景观与农业生态系统的水平结构二、自然地理位置与垂直结构(一)自然地理位置1.流域位置变化 河流从上游中游下游位置的变化，影响着流域内海拔、温度、养分、水分、自然景观、生产力、经济发展等变化。(一)自然地理位置1.流域位置变化2.地形变化（1）大尺度地形变化：如四川、云南高原，随海拔变化的农业生态系统的结构，低热层主要包括甘蔗、冬春季蔬菜、热带性果树、药材等；中暖层为发展粮、油、生猪、蚕桑、烤烟等；高寒层包括细毛羊、冷杉、铁杉等。（2）小尺度地形变化：如广东潮州市官塘区秋溪乡的农业生产布局，坡顶用材林，坡腰经济林、果树，坡脚果树，旱地蔬菜、旱粮，水田水稻，低洼地养鱼等。二、自然地理位置与垂直结构（一）自然地理位置（二）农业生态系统的立体栽培模式 立体结构的生态学基础：（1）对资源利用的种间互补（空间、时间、营养等）。（2）对系统稳定性方面的互补（抗灾，减少病虫 害，改善生境，提高土壤肥力等）。二、自然地理位置与垂直结构（一）自然地理位置（二）农业生态系统的立体栽培模式1.农田立体模式（1）农作物间作：玉米间作大豆（甘薯、棉花），小麦间作棉花（蔬菜），棉花间作油菜等。（2）稻田养鱼：鱼类取食浮游生物和水稻害虫，减少病虫害，增加水体氧气，鱼类的粪便和排泄物作为水稻的肥料。农田立体模式农作物或农林间作不同株高不同根深不同营养特性玉米与大豆小麦与棉花枣粮间作胶茶间作桐粮间作林药间作利用植物和动物的原始协作作用，减少植物病虫害，解决动物饲料问题，提高土壤肥力。农作物或（林果）+动物稻田养鱼稻田养鸭稻田养鱼养鸭稻萍鱼果园种草养养家畜（二）农业生态系统的立体栽培模式1.农田立体模式2.水体立体模式（1）鱼的分层放养：利用鱼的不同食性和栖息特性上层鱼：鲢鱼、鳙鱼，以浮游植物和动物为食；中层鱼：草鱼、鳊鱼，以浮萍、水草、蔬菜、菜叶等；下层鱼：鲤鱼、鲫鱼，以底栖动物、有机碎屑等杂物。（2）鱼牧结构：如鱼鸭（猪、鸡、鹅等）混养。粤、浙、苏一带普遍采用基塘系统模式，如桑基鱼塘、蔗基鱼塘、花基鱼塘、果基鱼塘、杂基鱼塘（如牧草、蔬菜、粮作等）模式。水体立体模式 鱼的分层放养水面浮萍、莲藕、菱角、水草鸭、鹅猪、鸡饲料鲢鱼、鳙鱼草鱼、鳊鱼、鲂鱼鲤鱼、鲫鱼粪便水生生态系统鱼牧结合（二）农业生态系统的立体栽培模式1.农田立体模式2.水体立体模式 3.养殖业立体模式（1）分层立体养殖：节约棚圈材料和综合利用废弃物，如新疆米泉县种猪场采用的上层笼养鸡，中层养猪，下层养鱼模式。（2）林鱼鸭立体种养：湖北省新洲县林科所，在低洼积水区采用的模式。（二）农业生态系统的立体栽培模式1.农田立体模式2.水体立体模式 3.养殖业立体模式 4.农林立体模式 农林业系统：同一土地单元或农业生产系统内既包含木本植物又包含农作物或动物的一种土地利用系统。其特点为复合性、系统性、集约性，在发展中国家发展迅速。我国农林立体栽培常见模式：（1）桐粮间作：华北平原已达300多万公顷，分布在河南、山东等地，有以农为主、以桐为主、桐粮并重等几种类型。（2）枣粮间作：华北、西北等地，尤其在河北、山东较多，有枣树为主、枣粮并举、农作物为主要类型。（3）林胶茶复合经营：分布于热带地区（云南、海南等），防护型立体结构，具有良好的环境（减少水土流失,减少病虫害等）和经济效应，如海鸥农场茶叶作为绿色食品，效益很好。（4）林药间作：许多药用植物喜阴凉、湿润的环境，种植于林下，南方丘陵区采用的杉木、桐树与黄连、魔芋、天麻、三七、胡椒、肉桂、咖啡、可可等间作；华北平原采用泡桐间作芍药、贝母、板蓝根、天南星、金银花等；东北地区有松树、杉树间作人参、桔梗等；三北农牧区采用胡杨间作甘草等。林药间作实例南方丘陵山区 华北平原区东北林区杉木、桐树泡桐树 杉树、松树、椴树+黄连、魔芋、砂仁三七、胡椒、益智肉桂、咖啡、可可芍药、桔梗、天麻贝母、板蓝根天南星、金银花人参、桔梗、贝母等本章小结：主要介绍了农业生态系统中物种结构、空间结构、时间结构等概念；介绍了食物链、食物网的概念；分析了农业生态系统空间结构的不同类型；阐述了立体栽培模式的原理；分析了如何依据农业生态系统的空间结构设计人工食物链或食物网。复习思考题：1.解释概念：农业生态系统、水平结构、垂直结构、营养结构、时间结构2.农业生态系统中常见的食物链有哪些？3.立体栽培模式的理论依据的什么？4.如何调整农业生态系统的时间结构？【资料收集】1.以家乡所在地为主，调查当地有哪些类型的农业生产模式。2.以家乡所在地为主，调查当地种植方式主要有哪些类型，做成ppt在班级交流。【查阅文献】利用课外时间阅读神圣的平衡-重寻人类的自然定位、增长的极限、只有一个地球等书籍，了解人类对于生态和环境保护的认识过程。【习作卡片】调查当地农田生态系统中各种作物的种植模式，分析该农业生态系统的水平结构、垂直结构和时间结构。【课外阅读】立体农业 立体农业，又称层状农业，就是利用光、热、水、肥、气等资源，同时利用各种农作物在生育过程中的时间差和空间差，在地面地下、水面水下、空中以及前方后方同时或较互进行生产，通过合理组装，粗细配套，组成各种类型的多功能、多层次、多途径的高产优质生产系统，来获得最大经济效益。如在葡萄地里种草莓、草莓收后种菜等。鸭河口库区，水库水面发展网箱养鱼、银鱼养殖及库汊养鱼开发，环库发展猪鸡水禽立体养殖，这也是立体农业的典型。立体农业最早产生于农作物的间作套种。在中国已有2000多年的历史。长期生产实践中形成的珠江三角洲的基塘农业，利用江河低洼地挖塘培基，水塘养鱼，基面栽桑、植蔗、种植瓜果蔬菜或饲草，形成“桑基鱼塘”、“蔗基鱼塘”或“果基鱼塘”等种植和养殖结合的生态农业系统，是一种比较理想的立体农业。但对中国立体农业的研究仅10多年历史，其理论还处于探索阶段。在其他国家，如坦桑尼亚、斯里兰卡等也常见立体种植，美国、印度、印度尼西亚等正在兴起与中国立体农业相类似的混合种植、多层利用和农林牧渔结合的种植、养殖业。由于气候变化所导致的洪旱灾害正在严重破坏着传统耕地。最近地三次洪灾（1993年，2007年，2008年）使得美国在农作物上损失了上亿元，而且表层土也遭到了严重的侵蚀。而降雨模式以及气温的变化可能会使印度在这个世纪末的农业产量减少30%。而且，人口的迅速增长给农业带来更大的压力，使得农民不得不耗尽土地资源来满足人们的需求。人均可耕地面积从1970年的一英亩到2000时已经减少成半英亩，而且据美国有关部门预计，到2050时，人均可耕地面积将会减少到三分之一英亩。在我们知道这种以土地为基础的传统的农业形式时，就已经有上百万的人在采用这一形式了。但继续这样下去，经历了12000年之久的传统农耕形式将不再是一种可持续发展的选择。传统耕作方法中的灌溉现在已经用去淡水的百分七十。这些水用在农作物上后，又经过过多的农作物沉积入地球水层中去，使得泥沙、农药、除草剂还有化肥这些物质把淡水都给污染了，不能被再次使用。发达国家必须在世界性饥荒发生之前找到新的解决方法，不能让为一杯纯净的水，一盘优良的大米和大豆战斗这样的事情发生。立体农业就像是一种生态功能的系统，废弃物可以被重新利用，那些用于营养液和气栽法技术中的水也经过除湿后被使用，这样的重复形成一种良性的生态环境。建立立体农业的技术现在已被用于环控农业设施，但还没有与在城市的高层建筑里生产食物有密切的关系。第一个真正的室内农场是在康奈尔大学建立起来的。第一年的水培生菜，每平方英尺长就长出68棵来。在纽约每棵生菜的零售价是2.5美元，由此，相信人们可以很容易地算出其它农作物的赢利来。美国研究人员积极倡议在未来建立一种立体农业模式，在高大的建筑物中用营养液培植农作物，而将地面上的耕田还原成森林。不仅仅只有这样的高层建筑才可以容纳立体农业。学校，饭店还有医院这种综合性的建筑的上层都可以成为各种各样大小不同的农田来种植庄稼。这些农田可以通过持续不断地为城市的人们提供新鲜的蔬菜和水果，防止健康问题。立体农业可以整年持续不断地生产无农业化学品的食物。鱼和家禽也可以在室内养殖。由于这种农业不需要大型的农业机械以及把粮食从农村运送到城市的卡车，从而减少了大量矿物燃料的使用，降低温室气体的排出量。摘自百度百科