第四章农业生态系统的能量流
Chapter 4 Energy flow in the agroecosystem
任何生命过程无不自始至终贯穿着能量、物质和信息的有组织、有秩序的流动。能量的输入、传递、转化、做功，是生态系统最重要的功能；农业生态系统的能量流动，是体现农业生产持续运转的基本过程
第一节能量流动的基本规律
一、能量的基本概念,形态与度量
能量（ energy），在物理学上指的是物质具有作功的能力。能是物质运动的量度。
一般把能分为两种存在形式：潜能和动能。
潜能是静态能量，它是存在于物体内部的化学能量，具有作功的潜在能力，生态系统中有机
物质的化学结合能是潜能的一种。
动能则与物体本身的质量、运动速度和相对位置有关，动能是物理学上所主要讨论的能量形式。
1．形态：日光能（ Solar energy) 化学能 (chemical energy) 动能 (Kinetic energy) 热能 (thermal energy)
2．度量卡或千卡（生态学上） calory 焦耳（农业工程上，为目前国际标准单位） joule
二、生态系统的能量来源
1.太阳能：占 99% 以上
2.自然辅助能 (natural a uxiliary energy ) ：如地热能、潮汐能、核能等占 <1%
3. 人工辅助能 (artificial auxiliary energy) ：人畜力、燃料、电力、肥料、农药等农业生态景观与农业生态系统的水平结构
?三、能量流动的基定律
（一）热力学第一定律认为：一个系统的任何状态的变化，都伴随着吸热、放热和做功，而系统的总能量并不增加或减少，它是守恒的。
即Δ E=ΔQ+ΔW。ΔE表示系统内能的变化，ΔQ表示系统吸热或放热，ΔW表示自身做功或系统对外做功。
实际上，能量的当量转换关系不限于热、功和内能之间，各种形式的能量都有当量转换关系。在生态系统中，太阳的辐射能，大部分通过地面、水面、生物表面等反射、散射和蒸发蒸腾耗能而离开生态系统；只有小部分通过绿色植物的光合作用转化为有机物质中的化学潜能。
（二）热力学第二定律认为：由于总有一部分能量散发为不能再利用的热能，能量从一种形态转变为另一种形态的效率，总不可能是百分之百。
自由能是系统中可用于做功的那一部分能量。自由能做功后即衰变为不能利用的无用能，通常是分散的热能。
由热力学第二定律可知，世界上一切有序的结构、格局、安排都会自然地趋向于无序。要使系统维持有序状态，只有使系统获得更多的潜能以做功。
（三）普里高津的耗散结构理论
一个远离平衡态的开放系统，通过与外界环境所进行的物质、能量的不断交换，就能克服无序状态，维持稳定状态。生态系统为一个具有耗散结构的开放系统，服从热力学第二定律。
?四、能量
流动的
特征
1 ．能流是单向
流动
2 ．能流是能量不断递减的
过程
3. 能量流动的
途径和渠道是食
物链 (food
chain)
和食物网 (food
web)
第二节初级生产的能量转化
?一、初级生产中的能量平衡关系
（一）初级生产：是指自养生物利用无机环境中的能量进行同化作用，在生态系统中首次把
环境的能量转化成有机体化学能，并贮存起来的过程。
其中绿色植物光合作用固定太阳能生产有机物的过程，是最主要的初级生产，是生态系统能
量流动的基础。
初级生产者包括绿色植物和化能合成细菌等
(二) 净初级生产量 = 总初级生产量 - 呼吸量
?二、初级生产力的潜力估算与分析
光合作用光能自养型（硫化（一）作物生产力估算的重要意义在于：
1.提供作物的理论产量，定量表达在一定的气候、土壤和农业技术水平下作物可能达到的生
产能力，预示农业的发展前景；
2.为国家或地区制定农业发展规划，确定投资方向及有关农业政策的依据；
3.是估算土地人口承载能力的基础；
4.是揭示作物生育规律、产量形成与环境条件相互作用的机制，对定量分析资源利用程度、
生产潜力、产量限制因素等的有效的手段。
（二）初级生产力测定的方法：主要分为直接测定和间接测定
直接测定是测定初级生产者的生物量
间接测定是通过测定初级生产者的代谢活动的情况，如测定 O２或CO2的浓度变化等再对初级生产力进行推（估）算。
使用光合作用测定仪测定和利用遥感（卫星）技术间接测定则是比较先进的方法。
?三、提高农业初级生产力的途径
1、因地制宜，增加绿色植被覆盖，充分利用太阳辐射能，增加系统的生物量通量或能通量，增强系统的稳定性。
2、适当增加投入，保护和改善生态环境，消除或减缓限制因子的制约。
3、改善植物品质特点，选育高光效的抗逆性强的优良品种。
4、加强生态系统内部物质循环，减少养份水分制约。
5、改进耕作制度,提高复种指数,合理密植,实行间套种,提高栽培管理技术。
6、调控作物群体结构，尽早形成并尽量维持最佳的群体结构。
第三节次级生产的能量转化
次级生产:是指异养生物的生产,也就是生态系统消费者、分解者利用初级生产量进行的同化、生长发育、繁殖后代的过程。
次级生产者:大农业中的畜牧水产业和虫、菌业生产都属次级生产。
?一、次级生产的能量平衡
P=NI+I I=A+(R1+R2)+(F+U+G)
P 初级生产总量 Ni 未食用部分 I 食用部分 A 贮存量 R1 体增热 R2 维持能 F 固体排泄
物 U 液体排泄物 G 气体排泄物
?二、次级生产在农业生态系统中的地位和作用
1.转化农副产品，提高利用价值
2.生产动物蛋白质，改善食物构成。
3.促进物质循环，增强生态系统功能。
4.提高经济价值。
?三、我国农业生态系统的次级生产
1.生产结构上：
我国应由以猪为主的单一结构向禽、蛋、猪、水产多元结构转变。加快发展家禽。
2.次级生产精料转化效率低
主要原因是饲料资源高度分散和蛋白质饲料短缺。我国应大力提高饲料转化率，发展高蛋白质饲料。
?四、初级生产与次级生产的关系
1.次级生产依赖初级生产。
2.合理的次级生产促进初级生产。
3.过度放牧破坏初级生产，使草原退化。
?五、次级生产的改善途径
1.调整种植业结构，建立粮 - 经 - 饲三元结构
2.培育、改良、推广优良畜禽渔品种
3.将分散经营适度集约化养殖
4.大力开发饲料，进行科学喂养
5.改善次级生产构成：发展草食动物、水产业，发展腐生食物链，利用分解能等。
第四节生态系统中的辅助能
?一、生态系统的辅助能
潮汐
风能煤矿
畜力
?二、人工辅助能对农业增产的意义
1.辅助能输入的作用是改善不良的生态环境条件，解除环境中一些限制因子的制约，促进农作物对日光能的吸收、利用和转化。
2.总的来说，随着人工辅助能投入的增加，特别是工业辅助能投入量的增加，产量明显提高。
3.工业辅助能投入的增加也带来了能源短缺、环境污染和成本提高等问题。今后应优化辅助能投入，提高辅助能的利用效率。未来农业更多的是应该更多地投入科学技术和信息，替代工业辅助能的直接投入。
?三、农业生态系统的能流特征和转化效率
1.自然生态系统与农业生态系统的比较
自然生态系统：主要是自然辅助能。
农业生态系统：自然辅助能和人工辅助能
能量的大量输入输出。
2.不同类型农业生态系统的比较不同历史发展时期：
原始农业（ primitive agriculture) ：辅助能投入少，生产力低传统农业（ traditional agriculture) ：辅助能投入多，生产力相对高
现代农业 (modern agriculture) ：辅助能投入更多，生产力大大提高、次级生产的改善
第五节生态系统的能量关系
?一、生态系统的能流路径
1.太阳辐射能通过光合作用进入生态系统,成为生态系统能量的主要来源。
2.以植物有机物质形式贮存起来的化学潜能,沿着食物链和食物网流动,驱动生态系统完成
物质流动、信息传递等功能。
3.化学潜能贮存在生态系统的生物组分内，或者随着产品等输出，离开生态系统。
4.植物、动物和微生物有机体通过呼吸作用释放热能，并散失。
5.辅助能对以太阳辐射能为始点，以食物链为主线的能量流动起辅助作用。
?二、生态效率和生态金字塔
1.生态效率：即食物链各环
节上的能量转化效率
2.生态金字塔是指由于能量每经过一个营养级时被净同化的部分都要大大少于前一个营养级，当营养级由低到高，其个体数目、生物量或所含能量就呈现类似埃及金字塔的塔形分布。
3.林德曼的十分之一定律：在自然条件下，每年从任何一个营养级上能收获到的生产量，按能量计只不过是它前一个营养级生产量的十分之一左右。
?三、能与人类社会的发展
1.能量是生态系统一切过程的驱动力，能量的开发利用是人类社会发展的必要条件。
2.当今世界经济和农业的发展是以能量消耗的增加为条件的。
六、农业生态系统能流关系的调整方向
1.重视初级生产，扩大绿色植物面积，提高光能利用效率，为稳定环境和扩大能流规模奠定基础。
2.调整生物组合，优化农业生态系统结构。
3.开发农村新能源，提高生物能的利用效率。
4.开发和推广节能降耗技术。
5.优化人工辅助能投入，提高能量利用效率。
6.大力发展农业科技和信息产业。
途径
第二章农业的基本生态关系 Chapter 2. Structure of agroecosystem ___Basic biotic structure 由生物构成的种群和群落，既是生态系统的重要组分，又是生态系统能量流动和物质循环的核心。分别从个体、种群和群落水平研究生物之间、生物与环境之间的相互关系及其作用规律，是生态学研究的基础和核心，也是农业生态系统调节控制和系统生产力提高的理论基础。 ?第一节农业生态系统的生物与环境 ?第二节种群 ?第三节农业生态系统的群落 ?第四节农业生态系统中的生物多样 第一节个体生态学关系一．自然环境
自然环境是生态系统中作用于生物的外界条件的总和。包括生物生存的空间，以及维持生命活动的物质和能量。自然环境中一切影响生物生命活动的因子均称为生态因子 （ ecological factor ），如辐射强度、温度、湿度、土壤酸碱度、风力等等。太阳辐射以及地球表面的大气圈、水圈和图圈综合影响着这些生态因子。 （一）太阳辐射 地球上生命存在的能量主要依靠来自太阳的辐射。 太阳辐射有两种功能： 一种是通过热能形式温暖地球，使地球表面的土壤、水体变热，推动 着水循环，引起空气和水的流动，为生物生长创造合适的温度条件； 另一种功能是通过光能形式被绿色植物吸收，并通过光合作用形成碳 水化合物，将能量贮存在有机物中。 二）大气圈 大气圈是地球表面包围整个地球的一个气体圈层。 大气的主要成分是氮、氧、氢和二氧化碳 大气圈供给生物生存所必须的各种元素，而且在提供保护地面生 物的生存条件中起着良好的作用。大气圈不仅防止了地球表面温度的 急剧变化和水分的散失，并能防护地面的生物免受外层空间多种宇宙 射线的辐射。 （三）水圈 水是细胞原生质的组分和光合作用的原料，是各种物质运输的媒 介，是生物体内各种生化反应的溶剂；水有较高的汽化热和比热，可 以调节和稳定气温。 （四）土壤圈 土壤具有独特的结构和化学性质，是固相、液相、气相共存的三 相体系，具有巨大的吸收能力与贮藏能力，为生物的生长提供了适宜 的条件。土壤不仅是植物生长繁育的基础，而且是物质和能量的贮存 和转化的重要场所。 ?二．人工环境 农业生态系统是人类干预下的生态系统。广义的人工环境包括所有受人类活动影响的环境，可以分为人工影响的环境和人工建造的环境。
一．生态系统的能量流动规律总结： 1.能量流动的起点、途径和散失： 起点：生产者； 途径：食物链（网）； 散失：通过生物的呼吸作用以热能形式散失 2.流经生态系统的总能量： 自然生态系统：生产者同化的能量=总初级生产量=流入第营养级的总能量 人工生态系统：生产者同化的能量+人工输入有机物中的能量 3.每个营养级的能量去向： 非最高营养级：①自身呼吸消耗（以热能形式散失）②被下营养级同化③被分解者分解利用④未被利用（转变成该营养级的生物量，不一定都有，最终会被利用） ※②+③+④=净（同化）生产量（用于该营养级生长繁殖）； 最高营养级：①自身呼吸消耗（以热能形式散失）②被分解者分解利用③未被利用4.图示法理解末利用能量 流入某一营养级的能量来源和去路图： 流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可以从以下两个角度分析： （1）定量不定时（能量的最终去路）：自身呼吸消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用。 这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。 （2）定量定时：自身呼吸消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用；末利用即末被自身呼吸消耗，也末被下一营养级和分解者利用。 如果是以年为单位研究，未被利用的能量将保留到下一年。 5.同化量与呼吸量与摄入量的关系： 同化量=摄入量-粪便量=净同化量（用于生长繁殖）+呼吸量 ※初级消费者的粪便量不属于初级消费者该营养级的能量，属于上一个营养级（生产者）的能量，最终会被分解者分解。 ※用于生长繁殖的能量在同化量中的比值，恒温动物要小于变温动物 6.能量传递效率与能量利用效率： （1）能量的传递效率=下一营养级同化量/上一营养级同化量×100% 这个数值在10%－20%之间（浙科版认为是10%），因为当某一营养级的生物同化能量后，有
海克尔与生态学：1866年，德国动物学家海克尔初次把生态学定义为“研究动物与有机无及机环境相互关系的科学”从此，揭开了生态学发展的序幕。这就标志着生态学的产生。坦斯列与生态系统：1935年，植物生态学的英国学派坦斯列第一次提出了生态系统的概念。 奥德姆与生态学基础：美国生态学家奥德姆从20世纪50年代开始研究遗弃农田的次生演替及生态系统的能流与物流。1952年，他出版了《生态学基础》一书，确立了生态系统生态学的地位。 生态学的研究对象：（1）生物生存环境（2）生态因子（3）种群（4）群落（5）生态系统（6）生态平衡阈值（1）生物生存环境①物理环境：包括生物的物质环境即由大气圈、水圈、岩石圈及土壤组成，有两个特征：空间性、营养性；其次包括生物的能量环境，能量来自太阳，具有惟一性、区间性的特征。 ②生物环境：则是生物圈的集中反映。由大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈这几个圈层的交接界面所组成，这几个圈层交接的界面里有生命在其中积极活动，称之为生物圈，为生物生长、繁殖提供必要的物质和所需的能量。 （2）生态因子
生境：指的是在一定时间内对生命有机体生活、生长发育、繁殖以及对有机体存活数量有影响的空间条件的总和。组成生境的因素称生态因子。生态因子包括：非生物因素即物理因素和生物因素。 （3）种群： 指一定时空中同种个体的总和。具有整体性和统一性，种群特征反映了种群作为一个物种所具有的特征和其具有 的统一意义的“形象”。种群是物种、生物群落存在的基本单位。 （4）群落 指一定时间内居住在一定空问范围内的生物种群的集合。可简单地分成植物群落、动物群落、微生物群落三大类，也分为陆生生物、水域生物群落二种。 （5）生态系统 生态系统一词最初由英国生态学家坦斯利于1935年提出。 生态系统是一定空间内生物和非生物成分通过物质的 循环，能量的流动和信息的交换而相互作用、相互依存所构成的一个生态学功能单位。 （6）生态平衡阈值
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和产出能效率分析和计算，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和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—输出法和过程分析法等。 二、实验性质和学时 1. 实验性质：必修 2. 实验学时：3学时 三、方法和步骤 1．确定研究对象和系统的边界 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），或者是占有的田地、山场和边界，进入边界的能量和物质统称为输入，移出边界的物质和能量称为输出。 2．确定系统的组成成分及相互关系 (1)明确系统的生产者、消费者和分解者 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、林果木和草类分别划分为三个组分。
(2)在组分确立后，分别确定各亚系统的输入和输出项目 对于生产者亚系统的输入，包括太阳辐射能和燃油、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—粮食和收获的秸杆等。 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、畜舍和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和粪便等。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，作物亚系统的粮食和秸秆输出，通常可作为畜牧亚系统的饲料输入。畜牧业系统的畜力和粪便输出，可做为作物亚系统的动力和肥料输入。3．搜集资料，确定各种实物的流量或输入、输出量 (1)详细测定和记录(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，就可以比较直观地看出设计区能量流动合理与否。 6．对所得的结果进行分析 通过所计算的结果和综合能流图，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和，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量
农业生态经济体系特点浅析 作者：曹志宏赵小汎郝晋珉单位：河南理工大学沈阳师范大学中国农业大学 0引言 2010年底，河南省粮食和猪牛羊肉产量分别为5437．09万t和516．54万t，分别占全国总量的9.95%和8．44%，而其化肥施用量和农用机械总动力的投入量分别为655．15万t和10195．89万kW，分别占全国总量的11．78%和10．99%。农业生产因投入要素相对较高致使农业生产效率较低，同时未被作物吸收利用的部分农业投入要素也带来了区域水体富营养化、土壤板结和能源浪费等一系列生态环境问题，这必然使农业生产的可持续发展面临着一系列考验。河南是农业大省，本文基于能值理论定量研究其农业生产的可持续性，将为维护农业系统的良性循环和农业的长久稳定发展提供理论依据。 1河南省农业生态经济系统能值核算 1．1研究区域简介 河南省省域土地和耕地面积分别占全国总量的和1．74%和6．51%。河南省是我国重要的农业经济区和商品粮重要产区，承担着国家粮食安全的重任，全省农业生产的稳定健康发展对保障我国粮食安全和满足区域人口和经济发展对农产品的需求起至关重要的作用。至2010年，河南省粮食产量连续5年超千亿斤，连续11年居全国首位，畜牧业、油料、蔬菜等产业居全国前列，积极探索不以牺牲农业、粮食、生态和环境为代价的新型城镇化、工业化、农业现代化道路已成为河
南省中原经济区建设和农业现代化的工作重点。 1．2研究方法 能值为某种流动或贮存的能量所包含的另一能量的数量，能克服传统经济学与能量分析方法无法在统一尺度上对不同类别和等级的资源进行量化计算的缺陷，能以同一种能量类别单位来衡量社会经济系统中不同类别的物质。由于农业生产投入产出要素的多样性，本文的主要研究理论与方法为能值分析。 1．3数据来源 能值分析所需主要的原始数据主要来自于2002－2011年河南统计年鉴和社会发展公告;能量折算系数［1］、能值转换率［2－4］和计算公式与方法［5］参照相关的研究文献。 1．4能值核算过程 1．4．1投入能值分析表编制本研究以2001－2010年河南省农业生态经济系统中能量投入数据为基础，部分农业生产投入产出按照能量折算规则换算成能量状态，再将计算得来的数据乘以相应的太阳能值转换率得到其能值数值。农业生产投入按照可更新环境资源R、不可更新环境资源N、不可更新工业辅助能F和可更新有机能T4项投入分类编制，形成2001－2010年河南省农业生产生态经济系统能值投入表，如表1所示。 1．4．2产出能值分析表编制按照能值的计量规则，计算河南省各种农产品的能值，同时农业生产各种产出又按照种植业、林业、畜牧业和渔业4项产出分类编制，最终形成2001－2010年河南省农业
生态系统的能量流动 1、生态系统中的能量流动 （1）概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 （2）过程:见下图。 （3）分析： ◆输入途径：主要是生产者的光合作用。 ◆起点：从生产者固定太阳能开始，流经一个生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量。 ◆渠道：食物链和食物网。 ◆能量流动中能量形式的变化：太阳光能→生物体有机物中的化学能→热能（最终散失） ◆能量在食物链（网）中流动形式：有机物中的化学能。 ◆能量传递效率= ◆能量散失的主要途径：细胞呼吸（包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸） ◆能量散失的形式:热能（呼吸作用产生） 2、能量在流经每一营养级时的分流问题： （1）能量来源 ①生产者的能量来自太阳能。 ②各营养级消费者的能量一般来自上一个营养级。 同化量=摄入量－粪便中所含能量 （2）能量去路 ①每个营养级生物细胞呼吸产生的能量一部分用于生命活动，另一部分以热能形式散失。 ②每个营养级生物有一部分能量流到后一个营养级（注意：最高营养级无此途径）。 ③每个营养级生物的遗体、粪便、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来。 ④未被利用的能量（储存在煤炭、石油或化石中的能量，最终去路是上述三个途径） （3）流入某一营养级的能量来源和去路图解 前一营养级同化的能量 后一营养级同化的能量
3、能量流动特点： ★单向流动：生态系统内的能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向下一个营养级，不能逆向流动，也不能循环流动。 ★逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%-20%。 单向流动原因： ①在食物链中，相邻营养级生物吃与被吃的关系不可逆转。 ②各营养级的能量大部分以细胞呼吸产生热能的形式散失掉，这些能量是无法再利用的。 逐级递减原因： ①每个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量，供自身利用和以热能形式散失。 ②每个营养级中的能量都要有一部分流入分解者。 ③每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。 【提醒】上一个营养级未散失的能量是否能全部传递到下一个营养级？为什么？ ◆捕食不彻底：当动物体在捕食猎物时，由于相互之间经过长期的自然选择，捕食者能够捕食到 猎物，但不可能将其种群中的全部个体捕食。 ◆摄食不彻底：当动物捕食成功后，在取食对方时，也不可能将对方的所有有机物全部吃下。 ◆消化不彻底：当动物将食物摄取到消化道中之后，也不可能将其中的全部营养都能吸收。 【特别提示】 （1）能量传递效率的计算 如某食物链中，生物A到生物B的能量传递效率为：。 若在食物网中，则A传递给下一个营养级的的能量传递效率为：。 （2）一条食物链中营养级一般不超过4-5个。原因是：能量传递效率为10%-20%，传到第4-5营养级时，能量已经很少了，再往下传递不足以维持一个营养级。 4、能量金字塔 （1）概念：各个营养级单位时间内所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。 （2）意义：从能量金字塔可以看出，在一个生态系统中，营养级越多，能量流动过程中消耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过4～5个营养级。
论 一.什么是生态工程和农业生态工程（概念）？ 生态工程是利用生态工程中物种共生、物质循环再生原理，结构和功能协调原理，结合系统工程的最优化方法，设计分层多级利用的物质生产工艺系统。 农业生态工程（Agro-Ecological Engineering）是运用生态系统中生物群落共生，系统内多种组分相互协调和促进的功能原理，以及地球化学循环的规律，实现物质和能量多层次多途径利用与转化，从而设计与建设合理利用自然资源，保持生态系统多样性、稳定性和高效、高生产力功能的农业生态经济系统所涉及的工程理论、工程技术及工程管理。 二.无公害、绿色与有机农业的区别（概念）？三者之间的定位、消费层、发展与认证方式有何不同？ 定位消费层面发展认证方式无公害农 产品解决基本安全问题大众消费 政府推 进、公益 性的 产地和产品 相结合 绿色食品 发达国家质量安全 水平高收入人 群及出口 政府推 动、市场 运作 质量认证和 商标管理
常规农业向有机农业，不以安全为取 向，人与自然和谐发展国际市场 中介行 为、市场 运作 一年一认证 无公害：1.无公害农产品的概念由无公害蔬菜扩展而来。 2.最基本的要求是：优质、营养、无污染。 绿色食品标准：环境质量标准；生产操作规程；产品标准；包装标准；储藏和运输标准。 国家环保总局有机食品发展中心：有机农业是指在作物种植与畜禽养殖过程中不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添家剂等物质，以及基因工程生物及其产物，而是遵循自然规律利生态学原理，协调种植业与养殖业的平衡，采取一系列可持续发展的农业技术，维持持续稳定的农业生产过程。 三、.发展有机农业的意义和目标？ 意义：1、发展有机农业将有助于解决现代农业存在的问题 2、发展有机农业将有助于提高农民的收入和发展农村经济 3、有助于提高劳动就业率，帮助小规模的农户持续发展 4、可向社会提供优质、美味、营养丰富的安全食品，满足人们的需要 5、提高产品的市场竞争能力，提高农业生产的持续性 目标：1、环境目标
第四章农业生态系统的能量流动 、本章学习目标： 重点掌握：农业生态系统能流调控途径；能量分析方法 一般掌握：林德曼效率；农业生态系统能量的来源与流动途径；初级生产与次级生产的 关系；人工辅助能对农业生产的影响 识记：食物链与食物网、辅助能、生态金字塔的概念 二、本章主要内容 一）农业生态系统能量的来源 1. 生态系统能量的基本形式在生态系统中，能量有三种表现形式，即日光能、 生物化学能和热能。 2. 生态系统的能量来源 地球生态系统的能量90% 以上有来自于日光能，另外不足10% 是来自于地热能、潮汐 能、风能、水能等。太阳辐射能以电滋波的形式投射到地球。 来自太阳的能量是生态、经济和社会系统的基础动力，经过绿色植物的光合作用，太阳 能被转化为有机态的化学能，贮存于植物体内．这些贮存的化学能随绿色植物进入食物链， 在流经食物链各环节的过程中，生物质被动物和微生物消化和分解，贮存的化学能经过不同 的转化过程最终以热能的形式散发到大气中——这就是自然生态系统的能流过程。 农业生态系统能量来源一部分与自然生态系统一样来自日光能，各种农业生物生长需要 依靠太阳光完成光合作用，转化日光能为贮存于生物质中的化学能。但是，农业生态系统还 要另一项重要的能量来源，那就是人工辅助能。 人工辅助能：指人类通过各种生产活动所投入到农业生态系统中的人力、畜力、燃料、 电力、机械、化肥、农药、饲料等。 食物链：指生态系统中生物组分通过吃与被吃的关系彼此连接起来的一个序列，组成个整体，就像一条链索一样，这种链索关系就被称为食物链。 在自然界，一个完整和发育成熟的生态系统常具有这样一条典型的食物链：植物-—食草动物—一级食肉动物——二级食肉动物——顶级食肉动物。 营养级：食物链上能量和物质被暂时贮存和停留的位置，也即每一种生物所处的位置（环节）称为营养级。 食物链在不同生态系统中均可以按食物链的发端和生物成员取食的方式归纳为三种类 型： 1）捕食食物链：亦称为草牧食物链，这种食物链起始于植物，经过食草动物，再到 食肉动物这样一条以活有机体为能量来源的食物链类型。 2）腐食食物链：亦称残屑食物链，是指以死亡有机体或生物排泄物为能量来源，在 微生物或原生动物参与下，经腐烂、分解将其还原为无机物并从中取得能量的食物链类型。 3）寄生食物链：是以活的动植物有机体为能量来源、以寄生方式生存的食物链。
5.2生态系统的能量流动 高中生物备课组主讲人：王春玉 一、教学目标 1、知识性目标 ⑴、理解生态系统能量流动的概念。 ⑵、描述生态系统能量流动的过程和特点（重点）。 ⑶、说出研究生态系统能量流动的意义。 2、技能性目标 ⑴、引导学生用数据来分析能量流动的特点，让学生在归纳总结的基础上，阐述出生态系统能量流 动具有的两个特点。 ⑵、指导学生构建能量流动的概念模型、数学模型、物理模型。 ⑶、对生态系统中能量的流入和流出加以分析，培养知识迁移和运用能力。 3、情感性目标 ⑴、通过小组分工与自主性学习相结合，培训同学发现问题解决问题以及与他人合作交流的能力。 ⑵、注重生态学观点的培养，同时关注农业的发展和生态农业的建设。 ⑶、培养实事求是的科学态度，树立科学服务于社会的观点。 二、教学重点和难点 重点：描述生态系统能量流动的过程和特点。 难点：引导学生用数据来分析能量流动的特点，让学生在归纳总结的基础上，阐述出生态系统能量流动具有的两个特点。 三、教具：多媒体课件
附件1能量流动的概念模型
生产者 植食动物 肉食动物 顶位肉食动物 分解者 入射光能 118872 能量A 118432 0.25 0.05 贮存 输出 有机物输入 12 5 2 ① 5.1 0.5 2.1 ① 9 3 70 23 4 ① ① ② ① 附件2能量流动的数学模型与物理模型 数学模型：第n 营养级获得的能量最多为 最少为 物理模型：能量金字塔 附件3能量流动的经典例题 请同学们讨论：该生态系统中，流经该生态系统的总能量是多少？第二营养级到第三营养级的能量 传递效率是多少？ 五、教学反思 本教案已多次用于实际教学中，课后我对整节课作了反思，归纳以下几点： 1、 成功点 教学中，由于引入了网络功能，使得教学中知识点更加生动，便于理解。同时我努力引导学生通过多手段、多角度的探索，多次运用模型构建的方法分析问题、解决问题，发展创新意识。使学生能很好的理解并运用所学知识。 2、 疑惑点 本节课知识点多且难，而课标要求只能用一课时来教学。故教学中难度与广度很难把握。知识点稍为拓深，时间就会超出要求。如何做到在一节课内，完成本节课所以知识点，还需探讨更有效率的教学方法。 3、 感悟点 通过追踪教学过程，审视教学环节。我发现兴趣仍是大部分学生的学习推动力。而通过多媒体的教学手法则很好的调动了学生的学习兴趣。当然，认真严谨的教学设计也是必需的。如今，网络已经改变了人们的生活。若能合理的搜索网络资源并整合到教学中，将于教于学都大有裨益。这方面我还需要努力。
知识点一能量流动的过程 1．如图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中能表示生态系统能量流动的箭头的是 ( ) A．①③B．②③⑤C．①③④D．②⑤ 答案 C 解析农作物的能量可传给人、鸡、猪、牛，而鸡、猪、牛的能量也可传给人；但人和鸡、猪、牛的能量不能传给农作物，这是由食物链的方向决定的。 2．在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级羊同化的能量去向，不应包括下列选项中的( ) A．羊的呼吸消耗量B．羊的粪便量 C．羊的生长量D．部分死亡羊的重量 答案 B 解析生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外。 因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。 3．如图表示某草原生态系统中的能量流动图解，①～④表示相关过程的能量数值。下列有关叙述正确的是( ) A．①是流入该生态系统的总能量 B．分解者获得的能量最少 C．图中②/①的值代表草→兔的能量传递效率 D．③和④分别属于草和兔同化量的一部分 答案 D 解析流入该生态系统的总能量应该是草同化的总能量，①代表的是兔同化的总能量； 能量流动的特点是单向流动、逐级递减的，所以食物链中营养级级别最高的狐获得的能量最少；图中②代表的是狐同化的总能量，则②/①的值代表兔→狐的能量传递效率； 兔粪便中的能量并不是兔同化量的一部分，而是草同化量的一部分，兔遗体、残骸中的
能量属于兔同化量的一部分。 知识点二能量流动的特点及相关计算 4．在一个生态系统中，已知初级消费者与次级消费者的个体数分别为N1、N2，个体平均重量分别为M1、M2，则下列关系式正确的是( ) A．N1·M1＞N2·M2B．N1·M1＜N2·M2 C．N1·M1＝N2·M2D．N1·M1≥N2·M2 答案 A 解析能量流动是逐级递减的，一般生物量可以代表能量值，所以N1·M1＞N2·M2。5．以下表示动物利用食物的过程，下列分析正确的是( ) A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物 B．哺乳动物的③/①值一般为10%～20% C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值 D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物 答案 C 解析恒温动物相对于变温动物来说，代谢强，所以呼吸代谢消耗量相对多，有机物积累少，④/③值一般低于变温动物；相邻两个营养级的能量传递效率是10%～20%，哺乳动物与其上一个营养级(食物)之间的传递效率表示为③/(①＋未获取量)；提高圈养动物的生长量应该提高③/②值，这样才能促使有机物积累；食肉哺乳动物与食草哺乳动物的③/②值无法比较。 6．下列关于生态系统的能量流动的叙述中，不正确的是( ) A．能量流动是单向的、不循环的 B．食物链越短，可供最高营养级消费者获得的能量越多 C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少 D．营养级越多，散失的能量越多 答案 C 解析次级消费者获得的能量为初级消费者总能量的10%～20%。初级消费者越多，向下可传递的能量也就越多，因此次级消费者获得的能量也越多。 知识点三研究能量流动的实践意义 7. 2009年我国各地粮食蔬菜价格不断攀升，导致肉、蛋类食物价格不断上涨，并且后者价 格一直远高于前者价格。从生态学观点来看，这主要是因为( ) A．动物饲养麻烦、投资大 B．动物性食品营养价值高
能量流动的过程 1．概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 (1)流经生态系统的总能量：是生产者通过光合作用所固定的全部太阳能。 (2)渠道：食物链和食物网。 (3)能量转化：太阳能→有机物中的化学能→热能(最终散失)。流动形式是有机物中的化学能。 (4)散失途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。
(5)能量散失的形式：以热能形式散失。 2．过程图解 在各营养级中，能量的三个去路：通过呼吸作用以热能的形式散失；流向下一营养级生物利用；被分解者利用。 3．特点：单向流动和逐级递减。 4．意义 ①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到有效的利用。 ②帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 判断下列有关能量流动叙述的正误。 (1)生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到(2011·海南卷，2A)(√) (2)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能(×) (3)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用(2010·新课标全国卷，5C)(×) (4)多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多(2010·江苏卷，11C)(√) (5)流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入到体内的能量(×) (6)某营养级生物的粪便量属于上一营养级生物的同化量(√) 临考视窗高考侧重于考查能量流动的过程、特点及有关计算。以流程图、表格数据、示意图的形式命题，考查学生图文转换、获取信息的能力。 (2014·河南郑州一模)如图是一个处于平衡状态生态系统的能量流动图解，其中A、B、C、D分别代表不同营养级的生物类群，对此图解理解正确的一项是( ) A．流经该生态系统的总能量就是A通过光合作用固定的太阳能减去自身呼吸消耗的能量 B．D中所含的能量与C中所含的能量之比就是能量从C传递到D的效率 C．B同化的能量要大于B、C、D呼吸消耗的能量之和 D．由于流经该生态系统的总能量是一定的，所以B获得的能量越多，留给C、D的能量就越少 [自主解答] ________ 解析：流经该生态系统的总能量就是A通过光合作用固定的太阳能，A 错误；能量从C传递到D的效率是指D同化的能量与C同化的能量之比，B错误；B同化的能量要大于B、C、D呼吸消耗的能量之和，因为还有一部分能量流向了分解者，C正确；B获得的能量越多，留给C、D的能量也越多，D错误。 答案： C 【互动探究】 1.流入量与同化量是什么关系？同化量、摄入量与粪便量
第一章 1.请您分别从生态学危机，农业危机和还原论危机说明为什么在20世纪70年代以后，农业生态学必然会得到发展？ 2.试述下述概念：生态学，农业生态学，生态系统，农业生态系统 生态学：是研究生物及其环境相互关系的学科。 农业生态学：是运用生态学和系统论的原理和方法，把农业生物与其自然和社会环境作为一个整体，研究其中的相互关系，协同演变，调节控制，和持续发展规律的学科。 生态系统：生物与生物之间以及生物与生存环境之间密切联系，相互作用，通过物质交换，能量转换和信息转换，成为占据一定空间，具有一定结构，执行一定功能的动态平衡整体。农业生态系统：是特别指以农业生物为主要组分，受人类调控，以农业生产为主要目的的生态系统。 3.请谈一谈为什么生态系统会产生其组分没有的特性？农业生态系统与自然生态系统有什么主要区别？ 4.农业生态学与农业科学体系中其他主要学科的关系如何？ 第二章 1.请谈一谈环境对生物制约的规律。生物是适应环境的结果？生物对环境只有被动适应吗？ 答：1，最小因子定律：植物的生长取决于数量最不足的哪一种营养物质。 2，谢尔福特耐性定律：对植物生长而言，各种生态因子都存在着一个生物学的上限和下限。 2.描述种群的结构主要用什么参数？种群的分布主要有哪些类型？ 答：1，种群大小和密度，种群大小是指在一定面积和容积内某个种群的个体总数。种群密度，单位面积内种群的数量。2，种群的年龄结构和性比，分为稳定性，增长型，衰退型，性比：一个雌雄异体的种群中所有个体或某个龄级的个体中磁性和雄性的比率。3，种群的出生率和死亡率4，种群的内禀增长率与环境容纳量，在没有任何环境限制的条件下，由种群内在因素决定的稳定的最大增值速率，为内禀增长率。在一个生态系统中有限的环境条件下，种群所能达到的稳定的最大数量，5，种群的空间分布和阿利氏原则，种群的分布有随机的，均匀的和成从的（聚集的），阿利氏原则：每个生物种都有自己的最适密度，过疏或过密都产生限制影响。 3.种群增长的指数形式和逻辑斯蒂形式用什么方程描述？如何理解r对策生和K 对策生物适应环境的生活史对策？ 答：1，种群在无环境条件限制下成指数增长，N T+1=λN t , λ=N 1 /N 0 , lgN T =lgN +tlg λ,dN/dT=rN呈J型增长。 2，种群在环境制约下的逻辑斯蒂增长dN/dT=rN(K-N)/K,N为变值。呈S型生长。r对策生物，个体小，繁殖速率快，成活率低，基数大，寿命短，环境变化适应性强。 K对策生物，个体大，繁殖较慢，个体成活率高，寿命一般较长，环境变化适应性差，易灭绝。
生态系统能量流动练习 1.下图为生态系统能量流动示意图，下列叙述正确的是( ) A．B2表示初级消费者的摄入量 B．D3中包含了次级消费者粪便中的能量 C．流经该生态系统的物质和能量可循环利用 D．第二营养级流向第三营养级的能量传递效率为(C2／B2)×100％ 2.右图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是（） A. 微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量 B. 多途径利用农作物可提高该系统的能量传递效率 C. 沼渣、沼液作为肥料还田，使物质能够循环利用 D. 沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者 3.在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入的能量为n，羊粪 便中的能量为36%n，呼吸作用散失的能量为48%n，则() A．羊同化的能量为64%n B．贮存在羊体内的能量为52%n C．由羊流向分解者的能量为16%n D．由羊流向下一营养级的能量为64%n 4.某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（） A． W1>10W2 B． W1>5W2 C． W1<10W2 D． W1<5W2 5.在右图所示食物网中，E是生产者，共含有7.1×109kJ的能量，B生物种群总能 量为2.3×108kJ，从理论上计算A最多获得的能量是() A2.84×108kJ B．2.38×108kJ C．1.41×109kJ D．3.05×108kJ 6.在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子， 2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加20 g体重，最 少需要消耗植物() A．600 g B．900 g C．1 600 g D．5 600 g
生态系统的能量流动 1.生态系统的能量流动指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 2、生态系统能量流动的过程 ⑴、太阳能进入第一营养级：生产者光合作用将太阳光能固定转变成有机物中稳定的化学能。 ⑵、输入第一营养级的能量中： ①一部分：生产者呼吸作用中以热能形式散失。 ②、一部分：用于生产者生命活动，继续储存在有机物中。 ③、一部分：随残枝败叶被分解者分解 ④、一部分：被初级消费者摄取，流入第二营养级。 ⑶、能量在第二、三、四营养级中的变化，与第一营养级大致相同。 4、能量流动的特点单向流动，逐级递减能量传递效率：10%~20% 5、生态系统的金字塔 1）能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。特点是正金字塔 （在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多） 2）数量金字塔：其特点为一般为正金字塔。思考：有无特例？树、虫、鸟 3）生物量金字塔：其特点为一般为正金字塔 6、研究能量流动的实践意义 ⑴、可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用，实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。举例：桑基鱼塘、秸秆的多级利用 ⑵、可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。例：农田除草、除虫 7·能量流动的过程 1）输入：能量的最终源头是太阳能，流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能。 2）传递：能量沿着食物链和食物网逐级流动，能量在食物链中的流动形式是有机物中的化学能 3）转化：太阳光能→有机物中化学能→呼吸作用的热能 4）散失：各级生物的呼吸作用和分解者的分解作用，能量以热能（形式）散失。
第四章农业生态系统的能量流
第四章农业生态系统的能量流 Chapter 4 Energy flow in the agroecosystem 任何生命过程无不自始至终贯穿着能量、物质和信息的有组织、有做功，是 生态系统最重要的功能；农业生态系统的能量流动，是体现农业生 第一节能量流动的基本规律
?一、能量的基本概念,形态与度量 能量（ energy），在物理学上指的是物质具有作功的能力。能是物质运动的量度。 一般把能分为两种存在形式：潜能和动能。 潜能是静态能量，它是存在于物体内部的化学能量，具有作功的潜在能力，生态系统中有机物质的化学结合能是潜能的一种。 动能则与物体本身的质量、运动速度和相对位置有关，动能是物理学上所主要讨论的能量形式。 1．形态：日光能（ Solar energy) 化学能(chemical energy) 动能 (Kinetic energy) 热能 (thermal energy) 2．度量卡或千卡（生态学上） calory 焦耳（农业工程上，为目前国际标准单位） joule ?二、生态系统的能量来源
1.太阳能：占 99% 以上 2.自然辅助能 (natural a uxiliary energy ) ：如地热能、潮汐能、核能等占 <1% 3. 人工辅助能 (artificial auxiliary energy) ：人畜力、燃料、电力、肥料、农药等农业生态景观与农业生态系统的水平结构
?三、能量流动的基定律 （一）热力学第一定律认为：一个系统的任何状态的变化，都伴随着吸热、放热和做功，而系统的总能量并不增加或减少，它是守恒的。 即Δ E=ΔQ+ΔW。ΔE表示系统内能的变化，ΔQ 表示系统吸热或放热，ΔW表示自身做功或系统对外做功。 实际上，能量的当量转换关系不限于热、功和内能之间，各种形式的能量都有当量转换关系。在生态系统中，太阳的辐射能，大部分通过地面、水面、生物表面等反射、散射和蒸发蒸腾耗能而离开生态系统；只有小部分通过绿色植物的光合作用转化为有机物质中的化学潜能。 （二）热力学第二定律认为：由于总有一部分能量散发为不能再利用的热能，能量从一种形态转变为另一种形态的效率，总不可能是百分之百。 自由能是系统中可用于做功的那一部分能量。自由能做功后即衰变为不能利用的无用能，通常是分散的热能。
第四章农业生态系统的能量流动 一、本章学习目标： 重点掌握：农业生态系统能流调控途径；能量分析方法 一般掌握：林德曼效率；农业生态系统能量的来源与流动途径；初级生产与次级生产的关系；人工辅助能对农业生产的影响 识记：食物链与食物网、辅助能、生态金字塔的概念 二、本章主要内容 （一）农业生态系统能量的来源 1. 生态系统能量的基本形式 在生态系统中，能量有三种表现形式，即日光能、生物化学能和热能。 2. 生态系统的能量来源 地球生态系统的能量90%以上有来自于日光能，另外不足10%是来自于地热能、潮汐能、风能、水能等。太阳辐射能以电滋波的形式投射到地球。 来自太阳的能量是生态、经济和社会系统的基础动力，经过绿色植物的光合作用，太阳能被转化为有机态的化学能，贮存于植物体内．这些贮存的化学能随绿色植物进入食物链，在流经食物链各环节的过程中，生物质被动物和微生物消化和分解，贮存的化学能经过不同的转化过程最终以热能的形式散发到大气中——这就是自然生态系统的能流过程。 农业生态系统能量来源一部分与自然生态系统一样来自日光能，各种农业生物生长需要依靠太阳光完成光合作用，转化日光能为贮存于生物质中的化学能。但是，农业生态系统还要另一项重要的能量来源，那就是人工辅助能。 人工辅助能：指人类通过各种生产活动所投入到农业生态系统中的人力、畜力、燃料、电力、机械、化肥、农药、饲料等。 食物链：指生态系统中生物组分通过吃与被吃的关系彼此连接起来的一个序列，组成一个整体，就像一条链索一样，这种链索关系就被称为食物链。 在自然界，一个完整和发育成熟的生态系统常具有这样一条典型的食物链：植物-—食草动物—一级食肉动物——二级食肉动物——顶级食肉动物。 营养级：食物链上能量和物质被暂时贮存和停留的位置，也即每一种生物所处的位置（环节）称为营养级。 食物链在不同生态系统中均可以按食物链的发端和生物成员取食的方式归纳为三种类型： （1）捕食食物链：亦称为草牧食物链，这种食物链起始于植物，经过食草动物，再到食肉动物这样一条以活有机体为能量来源的食物链类型。 （2）腐食食物链：亦称残屑食物链，是指以死亡有机体或生物排泄物为能量来源，在微生物或原生动物参与下，经腐烂、分解将其还原为无机物并从中取得能量的食物链类型。 （3）寄生食物链：是以活的动植物有机体为能量来源、以寄生方式生存的食物链。
第四章农业生态系统的能量流 Chapter 4 Energy flow in the agroecosystem 任何生命过程无不自始至终贯穿着能量、物质和信息的有组织、有秩序的流动。能量的输入、传递、转化、做功，是生态系统最重要的功能；农业生态系统的能量流动，是体现农业生产持续运转的基本过程 第一节能量流动的基本规律 ?一、能量的基本概念,形态与度量 能量（ energy），在物理学上指的是物质具有作功的能力。能是物质运动的量度。 一般把能分为两种存在形式：潜能和动能。 潜能是静态能量，它是存在于物体内部的化学能量，具有作功的潜在能力，生态系统中有机 物质的化学结合能是潜能的一种。
动能则与物体本身的质量、运动速度和相对位置有关，动能是物理学上所主要讨论的能量形式。个人收集整理勿做商业用途 1．形态：日光能（ Solar energy) 化学能 (chemical energy) 动能 (Kinetic energy) 热能 (thermal energy) 个人收集整理勿做商业用途 2．度量卡或千卡（生态学上） calory 焦耳（农业工程上，为目前国际标准单位） joule ?二、生态系统的能量来源 1.太阳能：占 99% 以上 2.自然辅助能 (natural a uxiliary energy ) ：如地热能、潮汐能、核能等占 <1% 个人收集整理勿做商业用途
3. 人工辅助能 (artificial auxiliary energy) ：人畜力、燃料、电力、肥料、农药等 农业生态景观与农业生态系统的水平结构个人收集整理勿做商业用途 ?三、能量流动的基定律 （一）热力学第一定律认为：一个系统的任何状态的变化，都伴随着吸热、放热和做功，而 系统的总能量并不增加或减少，它是守恒的。 即Δ E=ΔQ+ΔW。ΔＥ表示系统内能的变化，ΔＱ表示系统吸热或放热，ΔＷ表示自身做功或系统对外做功。个人收集整理勿做商业用途 实际上，能量的当量转换关系不限于热、功和内能之间，各种形式的能量都有当量转换关系。 在生态系统中，太阳的辐射能，大部分通过地面、水面、生物表面等反射、散射和蒸发蒸腾 耗能而离开生态系统；只有小部分通过绿色植物的光合作用转化为有机物质中的化学潜能。 个人收集整理勿做商业用途 （二）热力学第二定律认为：由于总有一部分能量散发为不能再利用的热能，能量从一种形态转变为另一种形态的效率，总不可能是百分之百。个人收集整理勿做商业用途 自由能是系统中可用于做功的那一部分能量。自由能做功后即衰变为不能利用的无用能，通常是分散的热能。 由热力学第二定律可知，世界上一切有序的结构、格局、安排都会自然地趋向于无序。要使系统维持有序状态，只有使系统获得更多的潜能以做功。个人收集整理勿做商业用途 （三）普里高津的耗散结构理论 一个远离平衡态的开放系统，通过与外界环境所进行的物质、能量的不断交换，就能克服无序状态，维持稳定状态。生态系统为一个具有耗散结构的开放系统，服从热力学第二定律。个人收集整理勿做商业用途 ?四、能量 流动的 特征 1 ．能流是单向 流动 2 ．能流是能量 不断递减的 过程 3. 能量流动的 途径和渠道是食
第二章农业生态系统 本章提要 一、概念与术语 系统（system）、生态系统（ecosystem）、生产者（producer）、消费者（consumer）、分解者（decomposer）、生物圈（biosphere）、农业生态系统（agroecosystem）、组分结构（components structure）、垂直结构（vertical structure）、水平结构（horizontal structure）、时间结构（temporal structure）、营养结构（trophic structure）、能量流动（energy flow）、物质循环（nutrient cycle）、信息传递（information transfer）、信息流（information flow）、价值流（value flow）。 二、基本内容 1.系统的基本特征：系统结构的有序性、整体性、功能的整合性； 2.生态系统的组成：生物组分和非生物组分； 3.生态系统的结构：物种结构、时空结构、营养结构； 4.生态系统的功能：能量流动、物质循环、信息传递； 5.生态系统的类型：按环境特征划分和按人工干预程度划分的各类生态系统； 6.农业生态系统的组成：生物组分（农业生物：农作物、果树、蔬菜、家畜、家禽、水产养殖类、林木等）和环境组分（自然环境组分和人工环境组分）； 7.农业生态系统的结构：组分结构、时空结构、营养结构； 8.农业生态系统的功能：能量流、物质流、信息流、价值流。 三、重要问题 农业生态系统与自然生态系统在生物构成、环境条件、结构组成与功能、稳定机制、开放程度、生产力、能流特征、养分循环特点及系统服从规律、运行目标等方面的主要区别。 农业生态学的研究对象主要是农业生态系统（agroecosystem〉。农业生态系统是人类为满足社会需要，在一定边界内通过人类干预，利用生物与生物、生物与环境之间的能量和物质联系建立起来的功能整体，客观上是以系统形式存在的。从系统的角度研究和分析农业生态问题，可以更深入和全面地了解农业生产体系的特点与规律，并可进一步调节控制农业生产及对资源环境的有效利用。 第一节生态系统概述 一、系统的概念与基本特征 （一）系统的概念 系统（system）是指由相互依赖的若干组分结合在一起，能完成特定功能，并朝特定目标发展的有机整体。一个系统的组成，必须满足如下3个条件：第一，系统必须具备两个以上的构成要素；第二，各要素之间必须具有某种联系；第三，各要素必须以整体的形式完成特定的功能。系统是客观世界事物存在的普遍形式，可以说万事万物皆系统。例如：一台计算机是一个系统，一个生物是一个系统，一个企业是一个系统，一个部门、一个经济协作区、一个社会组织也都是一个系统。系统有大有小，大到一个国家甚至于整个地球和宇宙，小到一个细胞或分子、原子。 （二）系统的基本特征 1.系统结构的有序性凡是系统都是有序的，杂乱无章的要素组合在一起构不成系统。系统结构