《生态农业概论》PPT课件.ppt
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1、生态农业概论主讲:高召华 目录第一章 生态农业的兴起 主要介绍生态农业的发展历史,以及中国发展生态农业的必要性.第二章 生态农业的基本原理 主要介绍生态学原理及生态系统;生态农业系统;中国生态农业的概念、内涵及原理。第三章 国内外生态农业发展概况国内外生态农业发展概况 主要介绍美国、西欧、东欧、前苏联、亚洲、非洲及拉丁美洲代表性国家和中国生态农业的发展概况,由此了解世界生态农业的发展概况。第四章 生态农业产生背景对比生态农业产生背景对比 主要介绍国内外生态农业产生的思想根源、背景及生主要介绍国内外生态农业产生的思想根源、背景及生态农业建设的目标。态农业建设的目标。第五章第五章 生态农业理论研究
2、对比生态农业理论研究对比 主要介绍生态农业基本概念、内容;理论研究状况及内容;生态农业的生态经济评价。第六章 生态农业建设实施效果比较生态农业建设实施效果比较 主要介绍生态农业组织机构;公众参与和政府态度;生态农业效益对比。第七章 国内外农业生态工程比较国内外农业生态工程比较 主要介绍生态工程的产生、发展与现状;国内外农业生态工程在生态农业建设、研究及发展中的应用。第八章第八章 生态农业实用技术对比生态农业实用技术对比 主要介绍国内外常用的技术方法主要介绍国内外常用的技术方法及实用技术。第九章 生态农业类型及模式对比生态农业类型及模式对比 主要介绍国内外生态农业的类型及模式。第十章第十章 国内
3、外生态农业基本特点对比及发展趋势国内外生态农业基本特点对比及发展趋势分析分析 主要介绍国内外生态农业基本特点,通过对比,了解国内外生态农业的发展趋势。第一章 生态农业的兴起 第一节第一节 生态农业是世界农业生态农业是世界农业发展史上的一次重大变革发展史上的一次重大变革 经历三个三个发展展阶段段原始原始农业阶段:段:约7000年;年;传统农业阶段:段:约3000年;年;现代代农业阶段:段:约200年。年。一、刀耕火种的原始农业一、刀耕火种的原始农业 特点:掠夺式生产,只取不给,土壤营养平衡特点:掠夺式生产,只取不给,土壤营养平衡完全靠自然植被的自我恢复;基本上只有种和完全靠自然植被的自我恢复;基
4、本上只有种和收两个环节;成功与否决定于休闲期长短;临收两个环节;成功与否决定于休闲期长短;临界人口密度起着决定性作用。界人口密度起着决定性作用。刀耕火种刀耕火种熟荒、撂荒熟荒、撂荒刀耕火种、熟荒、撂荒依然存在刀耕火种、熟荒、撂荒依然存在原始农业逐步向传统农业过度原始农业逐步向传统农业过度二、自给自足的传统农业二、自给自足的传统农业 特点:1.以人力、畜力为主要动力,以人粪尿、动物粪便、绿肥等有机肥为主要肥料;2.采用各种间作、轮作、套作等方式,充分利用各种资源;3.靠天时地利来进行农业生产,被动地适应大自然的变化;4.相对稳定而又低效的农业生产体系;5.难以在较大规模上合理地充分利用自然资源;
5、精耕细作精耕细作间作间作套作套作三、集约化生产的石油农业三、集约化生产的石油农业 特点:特点:以机械化、水利化、化学化和电气化为标志,形成了高产出的机械化集约农业,在60年代达到鼎盛时期。生产力有了较大提高生产力有了较大提高n从农业生产指数看,美国农业生产量增加了63%,其中畜牧业增加了74%,种植业增加了35%,土地生产率和农产品商品率也大大提高。1945年美国玉米产量大约为2t/hm2,而到1978年时产量高达6 t/hm2;1945年一头好的奶牛每年产奶3900kg,现在已达6600kg。1910年美国农产品的商品率为70%,1930年为85%,1978年达99.1%。1979年美国每个
6、农业劳动力生产9.3万kg粮食、0.6万kg肉类、1.4万kg牛奶、1035kg蛋及803kg棉花。若按每个农业劳动力能养活的人数计算,美国为56人,德国为49人,加拿大为44人,澳大利亚为39人,机械化生产大大提高了农业劳动生产率。n由于各国自然和社会经济状况的差异,形成了各具特色的机械化集约农业(见表1-1)。澳大利亚人均耕地3.06hm2、由于人少地多,因此十分注重节约劳力的围养放牧,绵羊占首要地位。美国人均耕地0.85 hm2,每个劳力担负67 hm2以上耕地,以投资大、耗能多的大型机械化生产为主,整个农业生产每年要耗用6000万t石油,800万t钢材,16万t橡胶。这种能量密集型农业
7、使得只有世界人口5%的美国生产了占世界20%的粮食。n罗马尼亚人均耕地0.47 hm2,南斯拉夫0.36 hm2、法国0.35 hm2,这些国家实行机械化集约农业既注重提高劳动生产率,也注重提高土地生产率。法国施肥水平和粮食单产均高于美国和前苏联,1979年粮食平均产量为4484kg/hm2。n人均耕地0.13 hm2以下的国家,如德国、英国、荷兰、日本等都十分重视提高土地生产率,化肥施用水平和单产都较高。荷兰每公顷施化肥5.6t,是美国的7倍;日本粮食单产5.7t/ha,为世界之最。石油农业的弊端主要表现在以下几个方面:石油农业的弊端主要表现在以下几个方面:n产生了严重的土壤侵蚀产生了严重的
8、土壤侵蚀;n化肥和农药用量上升;化肥和农药用量上升;n加剧能源危机;加剧能源危机;n造成严重的环境污染造成严重的环境污染;n单一种植的严重危险单一种植的严重危险。土壤侵蚀土壤侵蚀化肥、农药用量上升化肥、农药用量上升能源危机能源危机环境污染环境污染单一种植的危害单一种植的危害六大基本问题:能源耗费、资源枯竭、人口膨胀、粮食短缺、环境污染、生态破坏;面对以上问题,人们不得不重新选择自己的农业道路,一系列新的农业思想和农业理论相继出现;目前最流行的叫法是:生态农业、有机农业(美国、日本)、综合农业和生物农业(欧洲),我们统称为“替代农业”或“生态农业”;生态农业的勃兴,是20世纪70年代世界农业发展
9、史上的一次重大变革.能源耗费能源耗费资源枯竭资源枯竭人口膨胀人口膨胀粮食短缺粮食短缺环境污染环境污染生态破坏生态破坏科技示范科技示范第二节 发展生态农业是中国农业的重大战略决策 n我国粮食总产从1949年的1.13亿t提高到1983年的3.87亿t,增加了2.4倍,平均单位播种面积的粮食产量也由1949年的1028kg/hm2增加到1983年的3398kg/hm2,亦增加了2.3倍,与美国水平相当;n中国利用仅占世界15%的粮食播种面积,生产出占世界总产量21%的粮食,养活占世界近1/5的人口;存在问题存在问题:n滥砍乱伐树木,重采轻造,采育失调,使森林资源遭到很大破坏;n滥垦草原,过度放牧,
10、使草原资源受到破坏;n无限制地围湖造田,急剧缩小了内陆水面,使生态系统有机体数量急剧减少,给水产事业和整个环境带来恶果;n农田灌溉忽视排水,灌区排水系统不配套,加剧了土壤的次生盐碱化;n农村能源的供给和利用不合理;n化肥使用不合理,对农业生态环境造成很大影响;n土壤营养元素比例失调,作物病虫害严重;n农业生态环境严重污染,直接威胁到人民的健康和生活;当前我国农业环境污染的主要特征当前我国农业环境污染的主要特征n污染面积大;n污染物种类多、数量大、危害严重;n农业环境污染造成的经济损失巨大;n直接威胁到人体健康。我国的国情及国力:我国的国情及国力:n地大物博,资源丰富,但人口众多,耕地少,资源相
11、对数量较少;n经济基础比较差,底子薄,扩大再生产的资金少;n农业方面有着精耕细作的传统经验,同时科学技术又很不发达,农民的科学文化水平很低,还有30%的文盲、半文盲;n地域广阔,各地区之间在自然条件和社会经济条件上的差异很大。总体而言:总体而言:1.人多地少;2.是科学技术水平低,但劳动力丰富。策略:策略:1.采取持久发展的战略,探索建立在生物技术基础上,充分利用太阳能和水,充分利用我国的劳动力资源、农业资源;2.充分利用各种先进的科学技术和管理方法,使农业经济不断发展及农业生态处于良性循环,适合我国特点的农业发展道路。第二章 生态农业的基本原理 第一节 生态学原理及生态系统一、生态学的基本概
12、念一、生态学的基本概念n生态学(生态学(ecology)是研究生物与环境之间相互)是研究生物与环境之间相互关系的科学关系的科学,其实质是研究生命系统与非生命系其实质是研究生命系统与非生命系统之间的物质循环、能量流动和信息传递的规律统之间的物质循环、能量流动和信息传递的规律与调控机制与调控机制。n分类:个体生态学、种群生态学、群落生态学及分类:个体生态学、种群生态学、群落生态学及生态系统生态学;生态系统生态学;n种群:是指在一定地域中,同种个体组成的集合体。n生物群落:生活在同一地域内的生物是多种多样的,大小、形态和生理特征会有显著的不同,但他们相互之间并不孤立存在,而是有组织、有规律、有机地结
13、合在一起成为松散的集合体。n生态系统:是指一定区域中的生物成分与其环境之间通过相互作用、相互联系而构成的有机集合体。生物群落加上其生存环境就是生态系统。二、生态学的基本原理二、生态学的基本原理n相互作用的协同进化关系;相互作用的协同进化关系;n链索式的相互制约关系;链索式的相互制约关系;n物质循环不息的再生关系;物质循环不息的再生关系;n相生和相克交织而成的协调关系;相生和相克交织而成的协调关系;生态平衡主要包括三个平衡作用:生态平衡主要包括三个平衡作用:1.收支平衡生态系统的物质输出与输入维持平衡;2.结构平衡生物与生物之间,生物与环境之间,以及环境各组成成分之间,保持相对稳定的比例关系;3
14、.功能平衡由植物、动物、微生物所组成的生产加工分解、转化的代谢过程和生态系统和生物圈之间的物质循环关系保持正常运行。三、生态系统的基本概念构成系统的三个条件:n系统是由许多成分组成的;n各成分之间不是孤立的,而是彼此互相联系,相互作用的;n系统具有独立的、特定的功能。这个由系统结构表现出来的整体功能要大于它的各部分功能之和。生态系统生物非生物生产者消费者无机环境还原者四、生态学原理在生态农业的应用n系统各种成分相互协调与补充的整体原则;n物质循环不息的再生原则;n物质输入与输出的动态平衡原则。第二节 生态农业系统 一、基本概念一、基本概念 生态农业系统:以生态学理论为依据,在某一定生态农业系统
15、:以生态学理论为依据,在某一定的区域范围内建立起来的农业生产系统。它由的区域范围内建立起来的农业生产系统。它由所有生活在该区域内的生物群落与其所有周围所有生活在该区域内的生物群落与其所有周围环境所组成,是进行生态农业建设和研究的基环境所组成,是进行生态农业建设和研究的基本单位。本单位。n实质:利用生物措施和工程措施不断提高太阳能的固定率和利用率、生物能的转化率以获取一系列社会必需的生活与生产资料的人工生态系统。n研究对象:植物(作物、林木等)与动物(家畜、家禽等)。n研究条件:在一定的自然环境(气候、土壤等)制约下进行。生态农业系统与自然生态系统的区别:n在群落结构上:自然生态系统由多种绿色植
16、物所构成,空间层次结构明显,而消费者的营养层次也较多,种类丰富,从而形成多条食物链,构成的食物网也十分复杂;生态农业系统生产者层次不多,大多由一种或几种农林作物构成,群落结构较自然生态系统单纯得多。n在生态系统的时间和空间存在形式上:自然生态系统通常是连续的;而生态农业系统则是以特定作物的生产为目的,其发展方向是要生产人类所需要的农、林、牧、副、渔产品,因此就必须人为地阻止自然变迁、演变的发生。n在生态系统的物质循环方面:自然生态系统在生产者、消费者、分解者各营养阶层间有一定的平衡,物质循环多少是自我完结的;生态农业系统随着农畜产品的出售,一部分营养物质流出系统之外,损失的部分必须人为地加以补
17、充,以此维持生态平衡。n在规律支配方面:自然生态系统主要受自然生态规律的支配;生态农业系统不仅受到自然生态规律的支配,也必然受到社会经济规律的支配。生态农业系统最重要的组成部分(五项):n农业环境:(基本要素);n农业生物:(基本要素);n农业技术:(调节农业环境与农业生物矛盾的手段);n农业输入:(体现了人的能动作用,是生态农业系统中最积极的因素);n农业产品(农业输出):经济效果。二、生态农业系统的基本特点二、生态农业系统的基本特点n因地制宜性;因地制宜性;n综合性;综合性;n稳定性;稳定性;n社会性;社会性;n选择性。选择性。第三节 中国生态农业的概念与内涵一、内涵一、内涵n是对农业的生
18、态本质的最充分表述,是生态型集约农业生产体系。n是农业生态本质最充分体现的生态化农业,也是一种科学的人工生态系统的科学化农业。n是一种高效农业;n是全面规划、相互协调的整体农业;n是现代农业发展的优化模式。二、基本属性二、基本属性n整体性;n协调性;n地域性;n战略性;n多样性;n高效性n层次性;n持久性。第四节 中国生态农业的基本原理1整体效应原理整体效应原理 “整体功能大于个体相加之和整体功能大于个体相加之和”。要求:要求:能流的转化率高,物流的循环规模大,信息流的传递通畅,价值流的增殖显著。措施:措施:将系统中各组分的组合关系调整合理;在各环节中将各种生态效率提高。整体效应优化的模式主要
19、由各种生产结构优化来体现。2生物与环境协同进化原理生物与环境协同进化原理 生物与环境密切联系,生物既是环境的占有者,又是自身所在环境的组成部分。占有者:占有者:不断地利用环境资源,改造环境;环境成员:环境成员:对环境资源进行补偿。生态农业:生态农业:强调全面规划,总体协调,因地因时制宜,合理布局,合理轮作倒茬,种养结合。3生物之间链索式的相互制约原理生物之间链索式的相互制约原理 生产者、消费者与还原者组成的平衡关系,是系统稳定的基础;农业生态系统由于其强烈的开放性,常因消费者、还原者条件不正常而受到抑制;在农业生态系统中,营养关系平衡、高效的基础在于提高第一性生产者的光能利用率,与第二性生产者
20、的饲料报酬率。4能量多级利用与物质循环再生原理能量多级利用与物质循环再生原理 (1)生态系统中的食物链,既是一条能量转换链,也是一条物质传递链。从经济上看还是一条价值增殖链。(2)根据能量物质在逐级转换传递过程中存在的10:1的关系,则食物链越短、结构越简单,它的净生产量就越高。(3)由于人类对生物和环境的调控及对产品的期望不同,必然有着不同的表现,并产生不同的效果。例如对秸杆的利用,处理不同影响能量转化效率。根据生态学原理合理设计食物链,多层分级利用,可以根据生态学原理合理设计食物链,多层分级利用,可以使用有机废物资源化,使光合产物实现再生增殖,发挥减使用有机废物资源化,使光合产物实现再生增
21、殖,发挥减污补肥的作用。污补肥的作用。5边缘效应原理边缘效应原理 边缘效应:利用两个截然不同的生态系统之间的边缘地带边缘效应:利用两个截然不同的生态系统之间的边缘地带(段),通过对两个系统的连结、渗透作用,扩大能量转换(段),通过对两个系统的连结、渗透作用,扩大能量转换与物质循环规模,从而使二者生态经济效益皆提高,这种功与物质循环规模,从而使二者生态经济效益皆提高,这种功能原理在生态学上称能原理在生态学上称“边缘效应边缘效应”,或,或“边际效应边际效应”。如:桑基鱼塘。通过水域与陆地两个生态系统之间的连结,如:桑基鱼塘。通过水域与陆地两个生态系统之间的连结,彼此进行着能量、物质交换与补偿,使系
22、统内循环规模扩大,彼此进行着能量、物质交换与补偿,使系统内循环规模扩大,也借此减少了外部能量物质的投入量,起到互补效果。也借此减少了外部能量物质的投入量,起到互补效果。6互惠共生原理互惠共生原理 生物共生的现象,这是长期自然选择协同进化的结果;生物共生的现象,这是长期自然选择协同进化的结果;人工诱导多种共生互利关系,加强了物质内循环作用;人工诱导多种共生互利关系,加强了物质内循环作用;如:稻田养鱼就是这种共生互利的模式。鱼食盗虫及杂草,鱼粪肥如:稻田养鱼就是这种共生互利的模式。鱼食盗虫及杂草,鱼粪肥田,鱼疏通稻田空气,稻为鱼提供了杂草与害虫饵料,使稻鱼双田,鱼疏通稻田空气,稻为鱼提供了杂草与害
23、虫饵料,使稻鱼双丰收。丰收。7相居而安原理相居而安原理 相居而安不一定互惠,而是不同生物要求的环境条件不同,各占相居而安不一定互惠,而是不同生物要求的环境条件不同,各占自己特有的生态位。自己特有的生态位。作物种群多层立体结构,就是人工模拟群落学上相居而安原理而作物种群多层立体结构,就是人工模拟群落学上相居而安原理而配置的生物群落。单层种群转成多层种群的结构,一般光能利用配置的生物群落。单层种群转成多层种群的结构,一般光能利用率提高率提高0.5倍。倍。相居而安与共生互惠并不是截然分开的。例如农桐间作,一方面相居而安与共生互惠并不是截然分开的。例如农桐间作,一方面二者相居而安,另一方面作物吸收不到
24、深层土壤中的养分,被桐二者相居而安,另一方面作物吸收不到深层土壤中的养分,被桐充分吸收后,又通过的桐花叶脱落而将养分返回地表,给作物提充分吸收后,又通过的桐花叶脱落而将养分返回地表,给作物提供了肥料,起到互惠作用。供了肥料,起到互惠作用。8种群(群落)演替原理种群(群落)演替原理 概念:概念:在自然生态系统或生物群落中,其发展总是不断在自然生态系统或生物群落中,其发展总是不断地造成对其自身不利的生境条件而终于被另一类生物群落地造成对其自身不利的生境条件而终于被另一类生物群落所代替,这种由一种群落被另一种群落所代替的现象叫演所代替,这种由一种群落被另一种群落所代替的现象叫演替。例如改茬轮作;流沙
25、地的固定治理;轮作制等。替。例如改茬轮作;流沙地的固定治理;轮作制等。生态农业要求不仅是一般性轮作,而要密切注意生境条生态农业要求不仅是一般性轮作,而要密切注意生境条件改变后的人工演替最佳方案,并通过多熟间套耕作制对件改变后的人工演替最佳方案,并通过多熟间套耕作制对自然资源能更加充分的利用。对旱作农业而言,这种多熟自然资源能更加充分的利用。对旱作农业而言,这种多熟制的时间结构更具重要增产意义,一般都与降水的年度变制的时间结构更具重要增产意义,一般都与降水的年度变化节律相吻合,使天然降水的利用率提高。化节律相吻合,使天然降水的利用率提高。9自适应性原理自适应性原理 任一生态系统都有自适应能力与自
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