1、农业生态学总结农业生态学第一章 绪论第一节 生态学及其发展1、1866年，德国生物学家海克尔在其著作有机体的普通形态学中第一次正式提出生态学的概念，并将生态学定义为：生态学是研究生物与其环境互相关系的科学。2、1971年，奥德姆在其所著作的生态学基础中，认为生态学是研究生态系统的结构和功能的科学。3、1866年，德国学者海克尔提出生态学定义，标志着生态学的诞生。4、1935年英国生态学家坦斯列首次提出生态系统的概念，把生物有机体与其环境看成是一个整体，提出生态系统是在特定的区域互相作用的全部生物与无机环境的综合体。5、1942年，美国生态学家林德曼提出食物链6、20世纪30年代，贝塔朗菲提出系
2、统论；40年代美国科学家香农创立信息论。7、生态工程是20世纪60年代有奥德姆和马世俊分别提出的。8、生态学按其性质一般分为理论生态学和应用生态学两大类。第二节1、1983年正式确定在农业院校开设农业生态学课，并在1986年有国家教委将农业生态学列为农学专业的主要课程，同时在部分农业院校开始试办农业生态专业。第三节1、 农业生态学的研究对象主要是农业生态学系统。2、 农业生态学的主要内容包括农业生态系统的组成、结构、功能及其调控的原理和技术途径。3、 农业生态学的特点：理论实用性、学科交叉性、研究统一性、宏观层次性第二章第一节1、 系统：有互相依赖的若干组分结合在一起，能完成特定功能，并朝特定
3、目标发展的有机整体。2、 一个系统的组成，必须满足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。3、 系统的特征：系统结构的有序性、系统的层次、系统的整体性、系统功能的整合性4、 生态系统：在一定的时间和空间范围内，生物与生物之间、生物与非生物环境之间密切联系、相互作用并具有一定结构及完成一定功能的综合体，或者说是由生物群落与非生物环境互相依存所组成的一个生态学功能单位。5、 1935年，英国生态学家A.G.Tansley首次提出生态系统的概念。6、 生态系统分为生物组分和非生物组分7、 生物组分分为生产者、消费者
4、、分解者8、 非生物组分为：太阳辐射、无机物质、有机物质、土壤9、 生态系统的结构系指生态系统中组成成分及其在时间、空间上的分布和各组分间的能量、物质、信息流的方式与特点。10、11、12、（1）（2）生态系统的结构包括物种结构、时空结构和营养结构 生态系统具有能量流动、物质循环和信息传递3大功能 生态系统的主要类型 按环境分：海洋生态系统、森林生态系统、草原生态系统、淡水生态系统 按人类干预程度分：自然生态系统、人工生态系统、半自然生态系统第二节1、 农业生态系统：在人类的积极参与下，利用农业生物和非生物环境之间以及农业生物种群之间的相互关系，通过合理的生态结构和高效的生态机能，进行能量转化
5、和物质循环，并按照人类社会需要进行物质生产的综合体。2、 农业生态系统的组分结构系指农、林、牧、渔、副（加工）各业之间的量比关系，以及各业内部的物种组成及量比关系。3、 农业生态系统的空间结构常分为水平结构与垂直结构4、 农业生态系统基本功能：（1）能量流（2）物质流（3）信息流（4）价值流第三节农业生态系统与自然生态系统的比较：（1） 农业生态系统生物构成不同于自然生态系统（2） 农业生态系统的环境条件不同于自然生态系统（3） 农业生态系统结构与功能不同于自然生态系统（4） 农业生态系统的稳定机制不同于自然生态系统（5） 农业生态系统的生态立特点不同于自然生态系统（6） 农业生态系统的开放程
6、度高于自然生态系统（7） 农业生态系统能量流特征不同于自然生态系统（8） 农业生态系统养分循环特点不同于自然生态系统（9） 农业生态系统服从的规律不同于自然生态系统（10） 农业生态系统运行的“目标”不同于自然生态系统第三章 生物种群第一节 种群的概念与特征种群：在一定时间内占据特定空间的同一物种的集合体。种群是物种存在的基本形式，又是组成生物群落的基本单位种群的基本特征：指各类生物种群在正常的生长发育条件下所具有的共同的特征，即种群的共性，而个别种群在特定环境下所产生的特殊适应特征，不包括在此范围内。种群的基本特征包括：1） 种群的空间分布特征均匀型 、随机型、成群型（成群随机型和成群均匀型
7、）2） 种群的数量特征1）种群的大小和密度 （粗密度和生态密度）2）出生率和死亡率 （最大出生率和实际出生率、最低死亡率和实际死亡率）3）种群的年龄和性别结构（雌、雄、两性）（年龄结构分增长型、稳定型、衰退型）4）种群的迁入和迁出种群大小：一个种群全体数目的多少种群的密度：单位面积内某个生物的个数的总数粗密度：单位总空间内的生物个体数（或生物量）生态密度：单位栖息空间内某种群的个体数量（或生物量）3） 种群的遗传特征4） 邻接效应邻接效应：当种群的密度增加时，在邻接的个体之间所出现的相互影响第二节 种群的增长模型种群增长模型的典型类型：几何级数增长、指数型增长、逻辑斯谛（S型）增长种群的几何级
8、数增长：种群在无限的环境中生长，不受食物、空间等条件的限制，种群的寿命只有1年，且一年中只有一个繁殖季节，同时种群无年龄结构，彼此隔离的一种增长方式。种群的指数增长：在无限坏境条件下，除了种群的离散增长外，有些生物可以连续进行繁殖，没有特定的繁殖期，在这种情况下，种群的增长表现为指数形式种群的逻辑斯谛增长：在实际坏境下，由于种群数量受到食物、空间和其他资源的限制，增长是有限的。坏境对种群增长的限制作用是逐渐增加的，故增长曲线呈S型增长。逻辑斯谛曲线5个时期 ：1） 开始期 也称潜伏期 种群个体数量少，密度增长缓慢2） 加速期 随个体数的增加，密度增长逐渐加快3） 转折期 个体数达到饱和密度一半
9、（K/2）时，密度增长最快4） 减速期 个体数超过K/2以后，密度增长逐渐变慢5） 饱和期 种群个体数达到K值而饱和逻辑斯谛方程的重要意义：1) 许多相互作用的种群增长模型的基础2) 是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量的主要模型3) 模型中两个参数r、K，已成为生物进化对策理论中的重要概念第三节 种群数量的波动与调节一、 种群的数量动态1） 种群增长 自然种群数量变动中 J型和S型增长均可见到，J型增长可以视为是不完全的S型增长2） 季节消长 自然种群数量变动存在着年内（季节消长）和年间的差异3） 不规则波动 波动无周期性，数量也极不稳定（例子马世骏研究东亚飞蝗在我国大发生）4）
10、周期性波动 例子 旅鼠、北极狐3-4年周期美洲兔、加拿大猞猁9-10年周期5）种群的爆发 具有不规则或周期性波动的生物都可能出现种群的爆发例子 农业生产中最闻名的爆发是害虫和害鼠6）种群的平衡 种群较长期地维持在几乎同一个水平上7）种群的衰落和死亡 种群长久处于不利条件下（人类过度捕猎或栖息地被破坏），其数量会出现持久性下降，即种群衰落，甚至死亡。个体小，出生率低，生长慢，成熟晚的生物，最早出现此种情况8）生态入侵 由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展，这种过程称生态入侵二、种群的空间动态 指组成种群的个体在空间的分布特征及其变化1）
11、种群对空间的需求 组成种群的每一个有机体都需要一定的空间2）种群的空间结构 种群内个体在空间的分布格局及其位置上的变动情况迁移和扩散是种群中个体在空间上的变动情况的表现迁移和扩散：指种群中的个体因某种原因从某分布区向外移动的现象迁移和扩散的原因：1） 种群密度过高使随拥挤效应出现的种群压力和进攻行为加强，这是引起扩散和迁移的主要原因2） 种群等级低及领域性弱的个体常被排挤，它们只好去寻找高等级个体未占据的、条件较差的栖息地3） 幼体长大以后被亲代驱逐出去而引起迁移4） 自然扩散也是许多种群的遗传特性和生态特征扩散的方式：迁出 、迁入、迁移三、种群对空间的利用方式 分散利用和共同利用按集群的稳定
12、性可分为：暂时性集群、季节性集群、稳定而经常性集群集群的生态学意义：1.改变小气候2.共同取食和对空间资源的充分利用3.共同防御天敌4.有利于动物的繁殖和幼体的发育三、种群波动的原因1.非密度制约 与数量无关的因素 如温度、降水、食物来源2.密度制约 原因1）种内竞争食物和领地2）某些特殊生物种的增长，对心理抑制使种群不能繁殖过多3）捕食者与猎物者之间的反馈控制作用4）治病的病原菌和寄生物对种群的影响四、种群波动的调节1.密度调节 包括种间调节和食物调节2.非密度调节 气候因子 化学限制因子 、污染物3.种内自动调节 包括行为调节、生理调节和遗传调节五、种群的进化与生态对策一）生态对策：生物朝
13、不同方向进化的“对策” ，有r对策和k对策适宜r对策的生物具有个体小、寿命短、存活率低，但增值率高，具有较大扩散能力，适应与多种栖息环境，种群数量常出现大起大落的突发性波动的生态特征适宜k对策的生物具有个体大、寿命长、存活率高，适应于稳定的栖息生境，不具有较大扩散能力，但有较前副的竞争能力，种群密度较稳定，常保持在k水平适宜r-k对策的生物具有生活周期短，繁殖快的特点，加速物质的循环利用，减少养分流失，增加产品产出的特点（大量的农作物和家畜、家禽属于中间类型）二）R - C - S 生活史式样干扰型（R）指资源丰富的临时生境的选择威胁忍耐型（S）指在资源胁迫生境中的选择竞争型（C ）指在资源丰
14、富的可预测生境中的选择与上述三种生活史式样相一致的可能资源分配方式，R -主要分配给生殖，C 主要分配给生长S 主要分配给维持第四节 种群间的相互关系一、种群关系的基本类型：1.中性作用 2.竞争：直接干涉型 3.竞争：资源利用型 4.偏害作用5.寄生作用 6.捕食作用 7.偏利共生 8.原始协作 9.互利共生二、正相互作用 互利共生 偏利共生 原始协作三、负相互作用 竞争 捕食与寄生 化感作用四、种群间相互关系在农业生产中的应用1.建立人工混交林、林粮间作，农作物间套种2.稻田养鱼、养萍，稻鱼、稻萍混作3.蜜蜂与虫媒授粉作物的互利作用4.生物防治病虫害及杂草第四章 生物群落第一节 生物群落的
15、概念与特征一、生物群落概念生物群落：生存于特定区域或生境内的各种生物种群的集合体，也可以指各种不同大小及自然特征的有生命物体的集合二、 生物群落的基本特征1.具有一定的种类组成2.具有一定的外貌3.具有一定的结构4.具有一定的动态特征5.不同物种之间存在相互影响6.形成一定群落环境7.具有一定的分布范围8.具有特定的群落边界特征三、生物群落的种类组成及其数量特征组成 1.生态优势种 2.亚优势种 3.伴生种 4.偶见种或稀见种数量特征 种的个体数量指标和种的综合数量指标种的个体数量指标包括多度、密度、盖度、频度、高度、体积、重量1.种的个体数量指标 多度、密度、盖度、频度、高度、重量2.种的综
16、合数量指标 优势度、重要值、综合优势比、物种多样性有关多样性的指数（香农-威纳指数、辛普森指数）第二节 生物群落的结构一、生物群落的垂直结构生物群落的垂直结构：生物在空间的垂直分布上发生的成层现象陆生植物群落决定地上部分分层的环境因素，主要是光照、温度和湿度，决定地下分层的主要因素，是土壤的物理和化学性质，特别是水分和养分水生生物垂直分布的原因主要取决于阳光、温度、食物和氧浓度的质量分数群落垂直方向层的分化主要取决于植物的生活型生物群落的成层性使单位面积内能容纳更多的生物种类和数量，产生更多的生物物质，同时以复杂的营养结构维持着系统的相对稳定，为人类合理栽培作物群落提供了可贵的依据。如鱼的分层
17、放养二、 群落的水平结构群落的水平结构：群落内由于环境因素在不同地点上的不均匀性和生物本身的差异性，而在水平方向上分化形成不同的生物小型组合造成群落不同水平分布的型原因，主要是群落所处的环境，如土壤、温度、湿度、阳光及植物等方面分布的不均匀作用、物种的生殖特点、种间相互关系作用以及种的分工合作程度控制农业生物群落的水平结构有两种基本方式：（1） 在不同的生境中因地制宜地选择合适的物种，宜农则农，宜林则林。宜牧则牧（2） 在同一生境中配置最佳密度，并通过饲养、栽培手段控制密度的发展各种农作物、果树、树木的种植密度、鱼塘的养殖密度、草场的放牧量等都对群落的水平结构及产量有重要影响三、 群落的时间结
18、构群落的时间结构：由自然环境因素的时间节律所引起群落各物种在时间结构上相应的周期变化常常把群落的时间结构称为时相或季相调节农业生物群落时间结构的主要方式是复种、套种、轮作和轮养、套养四、 环境梯度与群落分布环境梯度一般包括海拔、温度、湿度、土壤、风与光等因素五、 群落的交错区和边缘效应群落交错区：是两个或多个群落或生态系统之间的过渡区域边缘效应：由于群落交错区生境条件的特殊性、抑制性和不稳定性，使得毗邻群落的生物可能聚集在这一生境重叠的交错区域中，不但增大了交错区中物种的多样性和种群密度，而且增大了某些生物种的活动强度和生产力在海洋和陆地的交接处即海岸带和三角洲地区，边缘效应应更加明显，人们利
19、用边缘效应，适当增加森林和草原的交接处，以保护和增殖野生动物，充分利用水陆交接处的边缘效应发展滩涂养殖，生产海带、紫菜、裙带菜、石化菜和各种贝类、鱼、虾等，利用城镇与农村交接处农业生产集约化程度较高的特点发展独具特色的城郊型农业。第三节 生物群落中的生态位生态位：是指生物在完成其正常生活周期是所表现出来的对环境综合适应的特征，是一个生物在物种和生态系统中的功能与地位生态位（空间生态位、营养生态位、基础生态位）三、 生态位理论（一） 生态位宽度也称生态位广度或生态位大小，指被一个有机体单位所利用的各种各样不同资源的总和（公式在P74）（二） 生态位重叠和竞争1.竞争排斥原理：自然界对环境要求很相
20、似的两个物种大都不能长期共存，为食物或生活资源而竞争迟早会导致竞争力弱的物种部分灭亡或取代2.生态位分异：对环境资源的不同利用使得不同的物种同时存在于同一区域，这种现象称为生态位分异3.生态位重叠：生态位之间的重叠现四、 生态位理论的应用生态位理论表明：1.在同一生境中，不存在两个生态位完全相同的物种2.在一个稳定的群落中，没有任何两个物种是直接竞争者，不同或相似物种必然进行某种空间、时间、营养或年等生态位的分异和分离3.群落是一个生态位分化了的系统，物种的生态位之间通常会发生不同程度的重叠现象，只有生态位生差异较大的物种，竞争才较缓和，物种之间趋向于相互补充，而不是直接竞争生态位理论在农业生
21、产中的应用，在水域进行立体养殖；利用林果冠层下的空间种植药材，培育食用菌第四节 群落的演替一、群落演替的概念及原因（一）生物群落演替：生物系统内的生物群落随时间的推移，一种生物的消失，另一些物种浸入，出现生物群落及其环境向着一定方向有顺序的发展变化过程对群落演替的理解，在用3个特征定义描述：1.演替是群落发展有顺序的过程2.演替是生物与环境反复作用的结果3.演替以稳定的生态系统为发展定点(二)群落演替的主要原因 外因和内因1.外因演替：由于外部环境的改变所引起的生物群落的演替（气候性、土壤性、生物性和人为演替）2.内因演替：在生物群落里，群落的成员改变着群落内部环境，而改变了的内部环境反过来又
22、改变着群落的成员二、原生演替、次生演替、顶级群落（一）原生演替：指的是从未有过任何生物的裸地上开始的演替旱生演替：从裸露的岩石表面开始的原生演替1.旱生演替系列（地衣群落阶段、苔藓群落阶段、草本群落阶段、木本群落阶段）2.水生演替系列（自由漂浮植物阶段、沉水植物阶段、浮叶根生植物阶段、直立水生植物阶段、湿生草本植物阶段、木本植物阶段）（二）次生演替:在原有生物群落破坏后的地段上进行的演替次生演替的一般特点：1.次生演替的速度 次生演替系列中的各个阶段，演替的速度一般都比较快2.次生演替的趋向 当引起次生演替的外力作用停止后，群落一般都人趋向与恢复到受破坏前原生群落的类型，但在质量、层次结构和群
23、落生境特征不完全一致3.次生演替所经历的阶段 完全决定于外界因素作用的方式和持续的时间次生演替的性质及特点一般决定于：1.外界因素作用的性质、方式，作用的强度和持续时间2.原生群落受破坏的面积3.次生植物群落中对原生群落的生物成分和土壤特性的保留程度4.生物繁殖体的种类、数量、距离和来源5.所在地的气候、土壤及地形状况（三）顶级群落顶级：群落演替系列最后的稳定阶段顶级群落：演替最终形成稳定群落顶级群落在理论上应具有以下主要特征：1.它是一个在系统内部和外部，生物与非生物环境之间已达平衡的稳定系统2.它的结构和组成已相对恒定3.有机物的年生产量与群落的消耗量和输出量之和达到平衡，没有生产量的净积
24、累，其现存量上下波动不大4.顶级群落如无外来干扰，可以自我延续地存在下去三、演替过程中生物群落结构及功能变化1.群落的能流特征2.群落发展与物质循环3.群落的营养结构4.群落的结构和物质组成5.群落的稳定性四、控制演替的集中主要因素（一）植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性（二）群落内部环境的变化（三）种内和种间关系的改变（四）外界环境条件的改变（五）人类的活动五、顶级群落理论在农业生产中的应用（一）对撂荒地植物被演替的控制（二）农田土壤肥力变化与作物演替的利用（三）模仿群落演替的人工模拟群落（四）建立仿自然演替群落结构的人工群落（五）农田杂草防除第五章 生物与环境的关系第一节 环境因子的生态
25、作用一概念环境：作用于生物个体或群体的外界条件的总和，包括生物生存的空间，维持其生命活动所必须的物质能量，即环境包括自然环境和社会环境。生态系统中又生态因子和生存因子。生态因子：一切影响生物生命活动的因子叫生态因子。有气候因子，土壤因子和生物因子三大类。生存因子：生物生存不可缺少的因子。自然资源因子：在生态因子中，可作为原料和能量输入系统并能在系统中转换为生物产品的因子。二环境因子的生态作用生态因子的作用：包括光，温，水等气候因子的生态作用，土壤自然体、土壤化学和土壤物理的生态作用。A 气候因子（一）.光的生态作用：体现在光质，光量（光照强度），光照时间三方面。对植物的作用1光照强度：对植物细
26、胞的增大，分化，体积增长，重量增加关系密切；可促进组织和器官的分化，制约器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例；对植物繁殖影响很大等2光照时间：日照长度对植物繁殖特性有影响；与植物分布和起源有关系；对植物休眠，地下储藏器官形成有影响。对动物的作用1 光质中可见光对动物的生殖，体色变化，迁徙，羽毛更换，生长发育等都有影响。2 光照强度对动物的生长发育和形态建成具有重要影响。3 光照时间对动物繁殖存在不同作用。（二）。温度的生态作用温度的节律性：地球上的不同地区与太阳的相对位置不同，而且相对位置不断发生变化，这些变化是有规律性的，称为温度的节律性。1 温度及其变化对生物的分布体
27、征有重要作用。2 温度影响生物体内生理生化反应。在一定范围内一般每升高10。C可使生物反应速率增加2-3倍，这叫范特贺定律。把维持生物正常生育的最高温度称为最大有效温度：使各种生物作用反应速率进行的最快的温度称为最适温度。（三）。水的生态作用1水是生物生长发育的重要条件。表现在；水是生物体的组成成分；水作为溶剂，参与生物代谢；水硬性生物产品的品质。2水对动植物数量和分布有影响。3水可对生物分类。水生生物和陆生生物等。综合以上所得，气候因子与生物的关系表现在对生物的形态、结构、生理生化反应、生长发育、数量分布、和质量特征等不同方面。B 土壤因子土壤的生态作用主要表现在土壤自身、土壤化学、土壤物理
28、性等对土壤生物区系及其分布的影响。（一）。土壤自然体的作用1是许多生物的栖息的场所。2生物进化的过渡环境。3植物生长的基质和营养库。4污染物转化的重要场地。（二）土壤化学性质的生态作用PH值的作用：1 直接影响植物代谢。2 间接影响植物对养分的吸收。3 对植物病害加以控制。4 微生物的活动，有机质合成与分解，营养元素的转移与释放，微量元素的有效性，土壤保持养分的能力，植物生长等，都与PH值有关。有机质的生态作用：主要来源于绿色植物，其次是土壤中的微生物和动物，可调节土壤物理性质及生物状况。矿物元素的生态作用：植物生命活动的重要物质基础。（三）土壤的理化性质1土壤温度。对植物的影响有：影响植物种
29、子的萌发和扎根出苗;制约土壤盐类的溶解度、气体交换和水分蒸发、有机物的分解和转化。2土壤水分。3土壤空气。三生态因子作用的一般特性：综合性、主导因子性、同等重要性和不可替代性、直接性、阶段性。四环境与生物的关系：从生态因子的作用特征归纳出环境与生物的关系表现为媒质关系和基底关系。（一）环境与生物的媒质关系媒质：介质/媒介物，是一种与生物直接接触，包围在生物体四周的物质，水和空气是最基本的媒质。（二）环境与生物的基底关系基底：指可供生物居住和活动的物体表面，与媒质有异同。生物对基底的反应：向性与趋性、向触性、驱触性。第二节生物的生态作用（一）土壤生物的生态作用，主要作用和影响。1. 促进了土壤的
30、形成。2. 改善土壤的物理性能。3. 提高了土壤质量。4. 对土壤覆盖层的影响。（二）森林的生态作用（最大的初级生产者）主要生态作用：1. 涵养水源、保持水土。2. 调节气候、增加雨量。3. 防风固沙、保护农田。4. 净化空气、防止污染。5. 降低噪音、美化大地。6. 提供燃料、增加肥源。（三）淡水生物的生态作用（主要作用）吸收水中各种矿质养分，保持水土的洁净程度，增加水体的溶氧量，对水质理化特性的变化起主导作用，形成水域生态系统的初级生产力。（四）草原、草山生物的生态作用主要生物：天然牧草、人工牧草、草食牲畜，还有多种其他动物、植物和土壤微生物。作用：改善土壤、增加植被覆盖度、涵养水分、保持水土、固定流沙。（五）农田生物的生态作用，对无机环境产生影响1. 对土壤肥力的影响。2. 对水土保持的影响。3. 对农田气候的影响。4. 对净化环境的作用。（六）生物因素作用的一般特征1. 生物因素对某个物种的影响，只涉及种群中某些个体，很少情况下，才出现一个地区种群的全部个体被某种生物取食的现象。
