第七讲 综合农业生态工程

第一节 我国传统有机农业与综合农业生态工程 将上述五类综合性的农业生物群落,即植物综合体、动物综合体、腐食生物综合体、土壤生物综合体和水生生物综合作,按其间的生态关系进行最优配合,从而将农业生态系统的五个子系统系统地组接成综合的农业生态工程系统,使现有的简单的以至单一的农业生态系统逐步转变为复杂的以至既有类似天然顶极生态系统那样的生态结构、功能和效益,又有超过石油农业的经济功能和效益的农业生态系统。这样的农业生态系统再不只是农、林、牧、副、渔五业结合的系统了,而是可以客纳上十种以至无限多种产业的资源循环利用系统。这正如我国著名科学家钱学森     

论农业生态系统的几个显著特点

农业生态系统是为了满足人类对各种农产品的需要而在天然生态系统的基础上建立起来的一类人工生态系统。为使系统在良性循环的基础上为人类提供更多更好的农产品,有必要去分析和掌握它的特殊性。农业生态系统有四个突出特点,显然有别于一般天然生态系统,这就是:输入输出量加大,大量的辅助能量输入,食物链趋于短缩,残遗物利用链趋于加长。     

红松人工林与天然次生林大型土壤动物功能类群

为了解不同森林恢复类型对生态系统物质循环和能量流动的影响,对红松人工林与天然次生林生态系统(硬阔叶林和蒙古栎林)大型土壤动物功能类群时空分布的差异进行分析.在以往研究的基础上将捕获的大型土壤动物划分为腐食性、植食性、捕食性和杂食性土壤动物4个功能类群,并对比红松人工林和天然次生林生态系统土壤动物功能类群.结果表明:(1)水平分布上,天然次生林与红松人工林中4种功能类群大型土壤动物均有分布,其中腐食性土壤动物密度和生物量占绝对优势,但类群组成略有不同;(2)垂直分布上,红松人工林各功能类群土壤动物个体密度及类群数在不同土层差异显著(P0.05),均表现出明显的表聚性;而天然次生林中除腐食性和捕食性土壤动物外,在垂直方向无显著差异(P0.05),0-10 cm层腐食性动物个体密度以及类群数最大;(3)时间变化上,红松人工林与天然次生林土壤动物功能类群表现出一致的变化规律,均以腐食性最高,各类群密度、类群数均为5月、10月高于其他各月,生物量以9月最高.红松人工林和天然次生林土壤动物功能类群时空规律比较研究可为森林经营提供科学依据.     

草地枯落物分解研究进展及展望

草地枯落物是草地生态系统中生物组分枯死后所有有机物质的总称,是草地生态系统重要的组成部分,是除冠层外,大气与矿质土壤层、植物根系层进行物质与能量交换的另一介质,在生态学中起着不可替代的作用。随着西部大开发战略和退耕还林还草工程的实施,大型家畜等草食性动物退出草地生态系统后,枯落物成为草地生态系统物质和能量循环的重要调节枢纽。近年来,随着全球应对气候变化、节能减排和低碳经济所面临的压力,作为全球碳循环的重要组成部分,草地枯落物的研究被越来越多的学者所重视。文章在综述国内外大量文献的基础上,对草地枯落物的概念进行了比较分析,对其进行了准确定义;归纳出了尼龙网袋法、室内分解培养法、现量估算法和同位素法等多种草地枯落物分解方法,并就枯落物分解过程中经常采用的分解率概算模型、时间衰减模型、影响因子关系模型等进行了比较分析,总结出枯落物的分解是由淋溶、自然粉碎和代谢等3个主要作用,碎屑食物链、腐食食物链等2种不同的食物链共同组成的复杂过程。开展长期定位监测、形成统一的研究方法,探索枯落物分解过程中碳循环微观机理,以及影响因子之间的交互作用是未来草地枯落物研究工作的重点。     

第五讲 土壤生态工程

第一节 土壤生态工程与土壤管理 在生态学看来,土壤是陆地生态系统的一部分。在这个意义上,它是天然生态系统或农业生态系统的一个子系统。在别的意义上,它本身又是一个生态系统。土壤是由通过能量和物质的变换而相互作用的生命成分和非生命成分构成的。在生命成分中,不仅有高等植物的根系,而且还有许多自养生物、消费者和还原者的群落。组成这些群落的成员有宏观的和微观的、有持久的和暂短的。在非生命成分中,有母质矿质粉粒,有机质、水、空气和少量的处于溶解状态中的有机质和无机质。土壤是一个适应复杂环境条件而     

利用耗散结构中的熵变计算探讨城镇生态系统的发展方向

判断城镇生态系统的发展方向通常用系统的产值或利润 ,这不能全面地表达城镇生态系统的的物质流、能量流、信息流、人口流以及货币流对系统的作用。文章从城镇生态系统的本质出发 ,利用耗散结构理论 ,探讨了城镇生态系统的熵变计算公式 ,并将它应用到大丰市和锡山市 ,所得结论与实际基本相符。因此 ,建议将熵变作为城镇生态系统的一个综合参数加以利用。     

“生态平衡”析

什么是生态平衡?也就是说一个地区的生物与环境在长期适应的过程中,生物与生物、生物与环境成分之间建立了相对稳定的结构,有其相应功能的状态。通常生态平衡表现在:(1)生态系统的物质输出与输入维持着平衡;(2)生物与生物、生物与环境之间在结构上保持着相对稳定的比例关系;(3)食物链能量转化、物质循环保持正常运行。这三个平衡也就是生态系统物质输出输入收支平衡、结构平衡与功能平衡。 生态平衡是生态系统本身的自然规律,是     

内蒙古大青山4种典型植被类型生态系统服务权衡与协同

分析生物多样性、土壤肥力、水源涵养、固碳能力等4种生态系统服务间的权衡与协同关系,从而为大青山植被合理经营提供理论依据。以内蒙古大青山白桦(Betula platyphylla)天然次生林、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林、虎榛子(Ostryopsis davidiana)天然灌丛和天然草地等4种植被类型为研究对象,利用均方根偏差(RMSD)对区域生态系统服务的权衡与协同关系进行了研究,并对各生态系统服务的贡献进行了分析。结果表明,4种植被类型生物多样性为:白桦天然次生林(2.81)虎榛子天然灌丛(1.84)华北落叶松人工林(1.80)天然草地(1.78);土壤肥力为:白桦天然次生林(71.14 g·kg~(-1))华北落叶松人工林(57.01 g·kg~(-1))虎榛子天然灌丛(52.50 g·kg~(-1))天然草地(35.58 g·kg~(-1));水源涵养为:白桦天然次生林(618.42 t·hm~(-2))华北落叶松人工林(603.30 t·hm~(-2))虎榛子天然灌丛(573.85 t·hm~(-2))天然草地(561.02 t·hm~(-2));固碳能力为:华北落叶松人工林(468.92 t·hm~(-2))虎榛子天然灌丛(415.31 t·hm~(-2))白桦天然次生林(291.97 t·hm~(-2))天然草地(129.37 t·hm~(-2))。4种植被类型生态系统服务之间均属于权衡关系,其中白桦天然次生林的生物多样性分别与水源涵养、土壤肥力和固碳能力呈中等程度的权衡(ERMSD=0.149、0.159、0.145),表现为水源涵养具有较高的收益。华北落叶松人工林的固碳能力与生物多样性、水源涵养和土壤肥力呈较高程度的权衡(ERMSD=0.214、0.183、0.184),表现为固碳能力具有较高的收益。各植被类型的4种生态系统服务存在一定差异,白桦天然次生林的水源涵养能力强于其他生态系统服务,华北落叶松人工林的固碳能力占重要地位。由此可知,适当调整经营措施,提高人工林的生物多样性,同时注重改善天然林的固碳能力,可维持内蒙古大青山森林生态系统服务的平衡发展。     

农业生态系统结构研究(三)

农业生态系统垂直结构 自然生态系统中大多数群落,从垂直分布来看都是十分复杂的。不同高度(陆生)或深度(水体)都有不同种的生物各自占据着适宜的小生境,形成分层明显的复合群体。如原始森林中,上层是一些高大的乔木,承接着充足的太阳光能,进行光合作用,还有一些以树叶、种子为食的鸟类、哺乳类动物和昆虫,它们以食物链形式伴生其间;在高大的乔木层下分布着一些需光较少的灌木,它们利用透过林冠的光照(大约在10％以下)和独特的小生境生长繁衍;在灌木层下是草本植物层,在太阳     

微生物在污染环境中的分子生态效应[综述]

生物与环境之间构成了一个开放的自我控制的生态系统,即是一个耗散结构系统．通过物质、能量以及信息的流动构成了系统在功能上的统一性和时间的多样性．生态系统最大的特点是自我调节,自维持其稳态．生物发展进化的过程中,外界环境因子成为生物进化的主要因素和特定的目的物,生物必要朝着这目的物,通过负反馈,不断进行自我调节,以缩小与环境压力之间的差距,当这个差距为零时生物就适应了新的环境．生物就是通过一次又一次的负反馈从环境中获得适应性．众所周知,微生物对于异常环境的适应和抗性能力是任何其它生物所莫及的．探索自…     

土壤线虫生态毒理学研究现状及展望

线虫是土壤中最为丰富的无脊椎动物,在土壤生态系统腐屑食物网中占有重要地位.由于线虫具有形态特殊、分离鉴定相对简单,以及对环境变化敏感等特点,现已被作为模式生物用于生态毒理学研究,为环境污染评价提供有价值的信息.论文系统阐述了土壤线虫在物种和群落水平的生态毒理学研究现状,指出了目前线虫毒理学研究存在的薄弱环节,并对今后的研究趋势进行了展望.     

六六六、DDT在鱼体内的积累、释放及其控制途径的研究

随着我国农业生产的发展,农药的使用量不断增加,据调查农药使用量的80％以上均在喷洒过程中散落在地面和空气中,随风吹和降雨径流进入天然水体,污染河道和湖泊,导致在水生生物体内的蓄积。我们测定了太湖湖区十种鱼虾肌肉中有机氯农药的含量,其中六六六含量为0.57—3.38ppm,平均为1.34ppm;DDT含量为0.43—4.18ppm,平均为     

物质循环与农村环境 第二讲:物质循环的基本类型

生态系统中的物质循环(生物地球化学循环)是生态系统功能的重要方面,没有物质循环也不可能有能量传递,也就没有生态系统的存在。有机体生命过程中,大约有30—40种元素参加,这些元素一般可以分成三大类:1、能量元素,包括碳、氢、氧、氮、磷,是生命活动大量必需的,是构成蛋白质的基本元素,占有机体干重1％以上。2、大量元素,一般占有机体干重0.2—1％,包括硫、氯、钾、钠、钙、镁、铜、铁。3、微量元素,含量占有机体干重0.2％以下,如铝、硼、溴、铬、氟、镓、碘、锰、钼、硒、     

林农复合生态系统物质循环的研究 Ⅱ.农田林网生态系统凋落物的研究

本文根据大量的野外观测资料,分析了农田林网生态系统凋落物的归还和分解过程。结果表明,该毛白杨林网系统年凋落物量达0.5545t/ha,其归还率为35.72％。在土壤内枯叶的失重率随着放置时间的增加而增加,180天时为30.46％,360天时为54.71％,540天时为75.16％,其年平均腐解率为0.86。在枯叶的分解过程中,营养元素丧失的排序为N>P>K>Mg>Mn>Ca。     

红树林生态系统微生物学研究进展

红树林生态系统是复杂而独特的生态系统,是目前环境科学和生态学研究的热点领域,而对红树林生态系统微生物学的研究也越来越受到重视,目前研究的热点主要集中在红树林生态系统微生物的物种多样性、生理活性物质多样性以及环境修复功能上.未来的研究,除了现有的研究基础要加强,研究手段与方法要采用新技术外,还应该在探索红树林生态系统微生物与物质和能量平衡、微生物与其它生物及其与气候的关系等方面进一步深入研究.     

植物多样性对土壤微生物的影响

生物多样性强烈地影响生态系统的过程.生态系统过程的变化可导致生物多样性衰减并因此导致生态系统功能衰退.植物种丰度和植物功能多样性对土壤细菌群落的代谢活性和代谢多样性有成正比的影响.土壤细菌的代谢活性和代谢多样性随植物种数量的对数和植物功能组的数量而直线上升.其原因可能是由植被流入土壤的物质和能量的多样性和数量的增加,也可能是由土壤动物区系起作用的土壤微生境的多样性的增加造成的.由于植物多样性的丧失所引起的植物生物量的减少对分解者群落有强烈的影响微生物生物量将可能减少,因为在大多数陆地生态系统中,有机碳源限制着土壤微生物的活性.     

黄河三角洲生物多样性分析

黄河三角洲是我国东部最年轻的陆地,保存着中国暖温带地区最广阔、最完整、最年轻的湿地生态系统。鉴于已有的研究工作对黄河三角洲地区生物多样性通过黄河与周边地区的联系方面的研究相对薄弱,以现有研究工作为基础,以黄河的廊道作用为主线,并结合2003年9月和2004年10月两次实地地面植被调查,主要对黄河三角洲自然保护区的植物区系组成状况进行统计分析,总结出黄河三角洲地区生物多样性状况、植物区系组成的特点及其与周边地区的相互关系。黄河三角洲地区生物多样性主要表现出如下特点:植被结构简单、覆盖度低、生态系统年轻性特点和湿地生态系统特点明显;植物种类少、常具有抗盐、抗旱特性;旱生、中旱生植物以及与内蒙古共有植物种类多,充分体现了黄河的生物廊道作用;主要保护动物种类多,生物多样性保护意义重大。这些特征既反映了黄河三角洲新生陆地的盐化生境特点,同时也深刻揭示了河流通道对区域生物多样性形成的重要作用。     

生态系统对环境变化的响应

预测生态系统对环境变化的响应,是预测现代全球变化的可能后果的关键。化石记录在这方面可成为一个很好的指南,因为它保留气候和生态变化中无数天然实验的结果。对与在美国得克萨斯西部岩石中保留下来的一个2.7亿年的礁石系统相关的腕足动物群落所做的一项新的研究,显示了4个生态系统是怎样对长期变化进行响应的。岩石演替记录了海平面下降和回升的4次事件。这些事件没有导致生物普遍灭绝以及腕足动物多样性丧失的最坏情况。相反,跨越生态系统边界的物种交换和替换的速度发生了变化,但本地群落保持了其多样性。(摘自Nature, 2004, 428: 738…     

天然湿地在湖泊生态系统保护中的研究进展

湖泊是地球上珍贵的淡水资源来源研究之一.但由于人类对湖泊过度开发,不良利用,导致湖泊污染严重,湖泊生态功能被破坏.随着对湖泊生态系统保护的深入,湿地的重要性被广泛认可.本文详细论述了天然湿地具有削减湖内污染物,维护湖泊生物多样性,涵养水源,固定碳源,气候调节,土壤保持等作用,在湖泊生态系统保护中具有重要意义.分析了目前我国天然湿地存在面积锐减,湿地景观丧失严重等一系列问题,在此基础上提出了一些有效开展湿地保护的对策,希望以此引起相关管理部门及研究者的更多关注.     

影响甜菜黑腐丝囊霉的几种生态学和生物学因子

通过对河西灌区甜菜(Beta vulgaris L.)黑腐病(Sugar Beet Black Rot)为期3a的研究，探讨了甜菜栽培品种与病害发病率及病原菌黑腐丝囊霉（Aphanomyces cochlioides)分离频率的关系以及3种环境因子即温度、pH值、不同天然培养基与甜菜黑腐丝囊霉的关系。结果表明：各栽培品种在田间的发病率与室内病原分离频率不同，其中工农2号田间发病率为1．3％，室内分离频率为93％，工农5号分别为1％和7．2％，宁甜301分别为2％和6．1％，工农2号具有更大的耐病性；甜菜黑腐丝囊霉的生长温度范围为5—30℃，最适温度为25—27℃，对高温敏感，33℃为其致死温度；甜菜黑腐丝囊霉可在pH3．5—11范围内生长，最适pH为5—9．9；甜菜黑腐丝囊霉在PDA、玉米粉琼脂、甜菜汁、麦芽糖—胨、麦芽糖酵母汁及燕麦琼脂培养基上均可生长，其中在甜菜汁培养基上生长最好．图4表3参11