第一章绪论
1-1 生态学形成和发展
1-1-1 生态学定义
一、生态学的定义
生态学( Ecology)是生物学的分支，是一门宏观生物学。
勒特(Reiter)1865年合并logos(研究、学科)和oaks(住所)构成Biology(生态学)一词。
赫克尔（Ernst Hackle，1834—1911，德国生物学家）1866年第一次提出并定义Ecology。
生态学：研究生物与环境之间相互关系的科学
（1）生物与环境的关系
（2）各种生物之间的关系
（3）环境各要素之间的关系
§1-1-2 生态学形成和发展的几个阶段
二、生态学形成和发展的四个阶段
（一）生态学知识的累积阶段：生态现象描述
公元前300年，古希腊 Theophrastus 植物与自然环境的关系。
古罗马 Pliny(公元23~79年)将动物分为陆生、水生、飞翔三大生态类群。
公元前200年我国古籍管子.地员篇》水分梯度与植物组成的关系——《管子，地员篇》中，有关江淮平原上沼泽植物种类的带状分布与水文、土质的关系。）
生态学知识累积阶段
中国：
二十四节气（实质是气候与生物关系的表述）:立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨；立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大署；立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降；立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。
《齐民要术》
《本草纲目》
生态学知识累积阶段
西方：18世纪初，机械的自然观
田园主义观点：简单与和谐的生活
帝国传统：通过理性实践和艰苦的劳动建立人对自然的统治
§1-1-2 生态学形成和发展的几个阶段
（二）近代生态学的创始阶段：实物观察记载
Reamer(1683-1757)《昆虫自然史》
1749 Buffoon （法，1707-1788）《生命律》
1803 Mathis 《人口论》：食物与人口的关系
1807 Humboldt 《植物地理学》：植物分布与气候条件的规律性
1859 Darwin《物种起源》：生物进化学说创立
1866 Hackle定义生态学
1851 Compost（瑞典）样方法——种群定量研究
1863 Keener 介绍研究群落结构和动态的方法
生态学一经诞生，立即分化为植物、动物和人类生态学等，出现了生态学发展的第一次高峰。
§1-1-2 生态学形成和发展的几个阶段
（三）学科与学派的分化阶段
植物生态学：1895 Warming(丹麦)《以植物生态地理为基础的植物分布学》； 1898Schemer《以生理学为基础的植物地理学》。
动物生态学：Jennings(英)——动物行为；Adams and Shellfire(美)——动物生态演替；Davenport(美)——动物群落生态（昆虫生态）1930年前后 :
英美学派以北美冰川地貌为研究对象动态生态学
法瑞学派阿尔卑斯山脉为研究对象静态生态学
北欧学派北欧森林为研究对象分布规律
俄国学派生物地理群落为研究对象
个体生态学与群落生态学阶段
（1866-1935）
1866 Hackle（德国达尔文信徒）Oaks（ECO）—>Ecologies
国际植物学大会1893年按近代拼法改为ecology
Warming(丹麦人)1895 《植物生态学》：趋同适应、生态型、互利共生、寄生、群落分类、生态演替过程
Tansley1913年英国生态学会成立的第一任主席，美国1915年成立生态学会，（中国1980年成立生态学会）
个体生态学与群落生态学阶段
（1866-1935）
美国芝加哥大学的亨利.考克斯，从水边到陆地的植物系列，演替关系。他的学生谢尔福德、亚当斯都是动物生态学权威
内布拉斯加大学的弗雷德里克.克莱门茨1916年植物演替：
《生物生态学》（1941出版）
一次世界大战结束后，小麦
价格下跌。1934年美国大尘暴
§1-1-2 生态学形成和发展的几个阶段
（四）生态系统生态学的发展阶段
1935 Tansley 第一次提出生态系统概念，生态平衡
1941 R.L.Lindeman“一个老年湖泊内的食物链动态”
1952 E. P. Odom 《生态学基础》
H．T．Odom ， Hutchinson
按研究对象分:植物生态学、动物生态学、人类生态学
按组织水平分：生态系统生态学、群落生态学、种群生态学、个体生态学、细胞生态学、基因生态学
按环境特点分：淡水生态学、海洋生态学、森林生态学、草原生态学、农田生态学、城市生态学
生态系统生态学阶段
（1935-1962）
林德曼的老师是耶鲁大学的Hutchinson教授
林德曼27岁因长期患病去世，发表文章前后
观点：能量传递在高营养级更有效，呼吸消耗比例越高级别越大，生态演替早期过后生产效率急剧上升（如水体富养化）
生态系统生态学阶段
（1935-1962）
相对论、物质的不确定性原则、量子力学出现
哈佛大学的惠勒研究群居的白蚁、蚂蚁自我克制和利他主义的生存竞争。
层创进化理论：物质—生命—人类意识。
H.T.Odum，E.P.Odum 1953年出版《生态学原理》，父亲是区域社会学家。
E.P.Odum 是伊利诺斯大学谢尔福特的研究生， H.T.Odum是耶鲁大学的Hachinson教授的研究生
§1-1-2 生态学形成和发展的几个阶段
（五）社会需求推动生态学向定向、定量、控制、模拟和应用方向发展的新阶段
五大危机：污染、资源、能源、粮食、人口
1962年，美国海洋生物学家卡逊（R.Carson）《寂静的春天》用通俗的文笔，描述了一个受到人造化学品危害的悲惨世界。她的书是人类生态环境意识觉醒的标志。生态学开始被从高楼深院中请出来，以解决社会生活中的生态问题。
联合国教科文组织：IBM(1964),MAB(1971)
世界环发大会:〈人类环境宣言〉(斯德哥尔摩,1972);〈保护生物多样性公约〉、〈气候变化公约〉、〈关于森林问题的申明〉、〈21世纪行动议程〉和〈里约热内卢宣言〉(里约热内卢，1992)
生态学向调控与工程方向发展阶段（1962- ）
1997在日本京都签署的《京都协定书》，是人类为防止全球变暖迈出的第一步，是人类有史以来通过控制自身行为以减少对气候变化影响的第一个国际文书，是国际社会为保护来以生存的地球环境经过多年努力所达成的重要结果。然而由于美国布什政府最近在《京都协定书》上开倒车，引起了国际社会的广泛关注，各方纷纷谴责美国这种不负责任的态度。
生态学向调控与工程方向发展阶段（1962- ）
加利福尼亚喷气推进实验室，研究金星和火星的生命，发现生命与大气共同进化现象。
1969拉夫洛克提出大地女神“盖亚”假说—“一个地区的动植物及其周边环境组成了一个能够单独地自动抵制不利生存变化的内在平衡系统” 。生命的最基本规则是合作与共生，而不是各自竞争。
生态学向调控与工程方向发展阶段（1962- ）
1966-1967实验性小岛，麦克阿瑟和威尔逊得到“岛屿理论”
麦克阿瑟认为提不出可以验证的预言的生态学还不算是一门科学，“预言、预言、再预言”，他认为IBP是失败的，认为科学总是“倾向机械论”的。
自然界的正常状态是平衡？还是不稳定？“从历史看，生态学家认识干扰的重要性及其产生的异质性（镶嵌）总是太迟。” “因为主导思想是平衡论”
生态学向调控与工程方向发展阶段（1962- ）
自然界高度组织严密、整然有条、自行调节、状态稳定的生态系统→转到→生物圈中大多数时间和空间范围内出现的变化都显得是内在的和必然的
合作—竞争，整体—局部，种群—生态系统，秩序—混沌，多样性—稳定性
“混沌学”—“蝴蝶效应”初始状态的敏感性，系统的非线性
生态学向调控与工程方向发展阶段（1962- ）
生态学在应用中产生了很多应用性分支，如农业生态学、城市生态学、资源生态学、环境生态学、经济生态学等。生态学还与其他学科广泛交叉，产生如生理生态学、遗传生态学、化学生态学等。生态立法、生态工程、生态设计发展迅速。
我国马世骏先生于1985年就提出生态工程概念，并于1987年主编出版《中国的农业生态工程》。1989年Mitsch和Jorgensen出版《生态工程》。1991年召开第一届国际生态工程会议，并于1992年出版刊物《生态工程》。
生态学向调控与工程方向发展阶段（1962- ）
进入九十年代后，生态学的研究热点集中在生物多样性、全球变化和可持续发展方面。
1996年美国生态学会主席Judy L.Meyer在美国生态学会年会上提出生态学的5个前沿领域是生态工程、生态经济学、生态设计、产业生态学、环境伦理学。
§1-2 农业生态学的性质与任务
§1-2-1 农业生态学及其发展过程
一、农业生态学及其发展过程
农业生态学：把农业生产作为一个整体（农业生态系统）利用系统分析的方法研究这个系统的结构，功能、生产力及其控制管理以便达到最大生产力和最佳生态效果，这样的一门学科称为农业生态学。
Papadakis在1938年提出农业生态学：研究农田气候、土壤、生产力与作物特性的关系。
1942 G.Azzi 农业生态学
1972小田桂三郎（日本）《农田生态学》
1979圣迭戈州立大学G.W.Cox（美）等《农业生态学》
1974年，国际性学术刊物《农业生态系统》创刊。
§1-2-2 研究的对象和基本内容
二、研究的对象和基本内容
1 对象：农业生态系统（argroecosystem）
2 基本内容
（1）生态学的基本概念和原理
（2）农业生态系统的结构
生态系统：生物+环境
结构：水平结构垂直结构时间结构
§1-2-2 研究的对象和基本内容
（3）研究农业生态系统的功能
物流：物质在生态系统循环和利用过程.
能流：
信息流：
价值流：
（4）农业生态系统在不同的自然条件和社会条件下所形成的类型，分布及特点
（5）农业生态发展及演替规律
（6）农业生态系统的调节与控制
§1-2-3 农业生态学的特点
三、农业生态学的特点：
（1）整体性农业生态学把农业视为一个整体，即农业生态系统。种植业、林、牧、副、渔、禽、鸟、虫、菌、微生物、各业是它的组成成分，各组分之间密切联系，相互依存、相互制约。
（2）综合性环境资源——生物群体——人类技术
（3）战略性指导农业的综合规划、农业资源的合理开发利用、农业生态环境的保护，以及高效的农业生态系统的建立和各业的协调发展等具有重大意义。
§1-2-4 农业生态系统的研究方法
四、农业生态系统的研究方法
1 定性描述
2 常规的调查研究、试验研究
3 系统分析法
系统分析法：指通过定量研究，用数学的语言来描述不同事物之间的各种联系和随时间变化的规律，建立数学模型，进行试验，模拟农业生态系统的行为，对农业生态系统进行预测，管理和控制，利用系统工程和方法，对农业生态系统进行优化处理。
§1-2-5 农业生态学的任务
五、农业生态学的任务
总任务：研究协调生物与环境的关系，协调农业生态系统内各组成要素的关系，以使实现高生产力，高生产效率，经济效率和良好的生态效益。
当前的任务：用农业生态学的原理去解决农业生产过程中全局性问题。
长远任务：研究中国传统农业经验，及正确分析、对待发达国家的农业，分析和摸索我国如何实现农业现代化。
第二章农业生态系统
§2-1 系统的概念
一、系统的概念
２０世纪三十年代到五十年代，一系列与整体、系统、控制、信息有关的科学相继诞生，这就是我们常说的“三论”，即信息论、控制论和信息论。
３０年代系统论的创始人—奥地利理论生物学家贝塔朗菲（L．V．Bertelanffy）首先提出系统的概念
系统：即若干个相互作用的部分联系起来的有机整体。
我国著名科学家钱学森的系统定义为我们常用的定义。
系统：由相互作用和相互依赖的若干组分结合而成的具有特定功能的有机整体。
从这个概念可以看出，构成系统必须具备三个条件：
两个或两个以上的组分；
组分间密切联系；
以整体的方式完成一定的功能。
二、系统的结构：
１.系统是由两个以上的要素（又称组分）所组成，各组成成分既相互独立分工，又有相互联系。
组成成分：相互依存，相互制约，互为因果关系。
系统的边界，
系统是有边界的，这是区分系统内外的标志，系统的边界有时是自然形成的，如：一个有机系统，一个人，一个湖泊的边界；有时是人为划分的，如一个国家、一个农场、一个学校等。
２.系统的层次
系统常有不同的层次结构，这是普遍存在的。
如：一个生物个体（狗）是一个系统，由各种器官组成，表现为整体的功能：跑，叫、吃等；狗又是由呼吸系统、消化系统、循环系统组成。各部分又自成系统，这种由系统内各组分自身构成的系统称为子系统；再往小说，组织，细胞，细胞器甚至生物大分子也是系统；往大了说。由同种生物生物组成的种群也是系统，由若干个种群组成的群落，由生物群落和环境组成的生态系统。
可以说：任何系统都是由更小的子系统构成的，同时自身又是更高一级系统的子系统。系统的层次性是广泛存在的。
典型的自然生态系统的层次：
分子－细胞器－细胞－组织－器官－个体－种群－群落－生态系统
社会系统的层次：人－宿舍－班－系－分院－校－全国高校－教育体系
相对来讲，层次越低，组分间的关系强度越大，层次越高，组分间的关系越松散。
３.系统组分间的量比关系
３.系统是个整体
由于各组成成分之间相互作用的结果，使系统整体表现出新的功能，它不等于各组成成分功能的简单相加。
４.系统是有一定结构的。
系统中各组分按严格的等级、层次进行组合，是有序的而不是杂乱无章的；各组分间物质、能量交换和信息传递按一定路径进行，而不是随意的。
５.系统必须有一个为主的目的。
系统是一个功能单元，整体功能的发挥要求具有整体中心作用——（马世骏），建立大系统的观点，对于全面地、客观地处理客观事物具有重要意义。
三、系统的条件
1.有两个以上的组分
2.组分之间相互联系
3.以整体的方式执行一定的功能
四、研究系统的方法
1.黑箱法：从分析输入输出着手研究，如中医
2.白箱法：从分析内部结构和相互关系着手研究
3.灰箱法：
§2-2 生态系统的概念
一、生态系统的定义
A．G．Tansley（英）生态系统的定义：只有在我们从根本上认识到有机体不能与它们的环境分开，而是与它们的环境形成一个自然生态系统，它们才会引起我们的重视。
生态系统：指由生境（habitat）和占据该生境并联结在一起的生命有机体所构成的动态整体。
生命有机体和它的无生命环境彼此不可分割地联系起来，并不断相互作用着，进行着物质的交换、能量的转化和信息的传递，成为占据一定空间，具有一定结构，执行一定功能的自然实体（Self-Containted entity）。其核心是生物群落。
生态系统具有自我维持、修补和重建的能力，因而使生态系统在一定范围得以自我维持。系统内各过程在生物与环境相互作用下，总是趋向于相对平衡。
二、生态系统的组成
生态系统可分为两大部分：有生命(biotic)和无生命(abiotic)；环境组分(environment)和生物组分(organisms)。
1. 无生命成分：即无机环境，它是生态系统中物质和能量的来源，包括生命活动空间的大基质，即光、水、CO2、O2和各种矿物盐类等。
2. 生命成分：包括所有的植物、动物、微生物。按营养关系来划分，可分为自养成分（autotrophic component）和异养成分（heterotrophic component）。
为描述方便，可将生态系统的组分划分如下成分：
（1）参加物质循环的无机物质，如C、N、CO2、O2、H2O、P、K、S、Fe等，存在于大气、水体、土体等。
（2）联结生物和非生物部分的有机化合物，如蛋白质、脂肪、糖类和腐殖质等。
（3）气候状况，如太阳辐射能、温度、风等物理因素。
（4）生产者（producers;primary producers）：是自养生物。包括绿色植物和一些化能合成细菌(绿色和紫色细菌、蓝藻)。
初级生产(primary production):生产者利用环境中的物质，把环境中的能量第一次以生物化学能方式固定到生态系统中。
（5）大型消费者（macroconsumers）：又称消费者（Consumers），是异养生物，既主要吃食其它生物或有机物质颗粒的动物。可分为草
食动物(一级消费者)、肉食动物(二级消费者)、腐生动物、寄生动物和杂食动物（猪、鲤）。
（6）小型消费者(microconsumers)：又称分解者(decomposers) 、腐养者(Saprotrophs)或渗养者(Osmotrophs)，属异养生物。主要是细菌、放线菌和真菌，也包括一些原生动物（如眼虫、草履虫等）及腐食性动物（如蚯蚓、蟹、白蚁等）。
次级生产(secondary production): 消费者利用初级生产提供的养分和能量通过代谢作用形成生物量。
三、生态系统与一般系统的区别
1．在组成方面，它是由有生命的有机体和无生命的物质结合而成的，不仅植物，还包括与植物共同栖居的动物，微生物以及环境中作用于生物的物理、化学成分。
2．在空间结构方面：通常与特定的空间相联系，因而反映出一定的地区特性以及与此相联系的空间结构。
3．在时间变化方面，生物具有发育、繁殖（复制），生长与衰亡等特征。因而生态系统具有从简单到复杂、从低级到高级的演变规律，可分为幼年期、成长期、成熟期等阶段。
4．从内部功能方面，生态系统的代谢作用是通过复杂的能量、物质转化过程完成的。
5．具有复杂的动态平衡特征，不仅存在着种内、种间以及生物与环境之间的功能协调。
6．在外部关系方面，是一个开放的系统，不断从外界输入物质与能量，通过变换而输出，维持着系统的有序状态。
四、生态系统中三大生物功能类群在自然界有机物质生产与分解中的作用
在生态系统中各类生物的共同作用下，实现着重要物质的不断生产与分解。有机物质的生产与分解关系着大气中氧气含量的高低，有机物质的生产过程也就是释放氧气的过程，氧气是生物生存的条件。
1.自然界中有机物质的生产过程
绿色植物（包括藻类种高等植物）：自然界有机物质的主要生产者，也是地球上生命活动所需氧气的主要供给者。
光合细菌和化能合成细菌：也可以生产有机物质。
低等藻类：需要简单无机物质，合成有机物质——完全自养。
2．自然界中有机物质的分解过程
在分解动、植物有机体方面起决定作用的是异养生物。
异养生物分解有机物质的过程可分为两大类：即有氧呼吸（高等动物、多数原核生物）和嫌氧呼吸（一小部分腐食者生物）。
分解有机物质的三个过程：
（1）非生物和生物作用形成有机质颗粒腐屑
（2）腐食者作用形成腐殖酸和产生可溶性有机物
（3）腐殖质的缓慢矿化
§2-3 生态系统类型的划分和自然生态系统的生态效应
生态系统的划分，无自然分类的原则。包括人在内生物圈是地球上最大的生态系统。
一、生物圈（biosphere）：
地球上全部生物及其生活域的总和。从大气圈到水圈，其厚度约定20Km。多数生物活动的地方，其厚度约100m。
二、海洋生态系统：
海洋面积3.6亿Km2，占地球表面的71%，平均深度3750米，是世界上最大的、层次最厚的生态系统。在生物学方面最丰富于多样性，海水中含盐量平均3%，具有很高的蒸发率，起着调节大气温、湿度的重要作用。其生产者主要是浮游植物和藻类，消费者是各种鱼类。
三、淡水生态系统：
包括河流、溪流、水渠等流动水体和湖泊、沼泽、池塘、水库等静水水体，其生物类群因水的流速和水层的光亮而不同。
急流中：生产者是藻类，消费者是特殊器官的昆虫
缓流中：生产者多为高等植物，消费者是穴居昆虫幼虫
表水层：生产者是各种藻类。
四、草原生态系统：
世界草原面积约30亿公顷，占陆地面积的24%，分布在干旱和半干旱地区，雨量少（240~450mm），并集中在夏季。初级生产者主要是草本植物，消费者是除草食家外，主要是穴居的啮齿类和食草动物、野牛、羚羊、野兔等。
五、森林生态系统：
陆地上最大的生态系统，占有面积约45亿公顷，生物现存量最大，每公顷可达100—400吨。据估计，每年全球森林生态系统固定的能量占地球陆地上固定的能量的68%左右，有1000万种物种是宝贵的基因库。森林生态系统具有复杂的形态和营养结构，不仅生产力高，且具有强大的生态系统功能，对农业生态系统起着巨大的作用：如调节水分，增加雨量；涵养水源，保持水土；防风固沙，保护农田；净化空气，防治污染；以及减低噪音，美化大地等。
§2-4 农业生态系统
一、农业生态系统的概念
1.定义
农业生态系统：是人们利用农业生物与非生物环境之间相互作用，以及生物种群之间的相互作用，通过建立合理的生态系统结构和高效的生态机能进行物质循环和能量转化，并按人类理想进行物质生产的综合体系。
2.性质
（1）以农业生物为主
（2）受人类调控
（3）以农业生产为目的
二、农业生态系统的结构
（一）环境
1.自然环境
（1）太阳辐射
（2）大气圈
（3）水圈
（4）土壤岩石圈
2.人工环境
（1）人工影响环境：水库、防护林、水源林
（2）人工建造环境：
A.无土栽培环境
B.大棚温室环境
C.集约化养殖环境
（二）生物组分
1.目的生物：农、林、牧、副、渔
2.伴生生物：病、虫、杂草
3.人类：作为消费者和调节者
三、农业生态系统区别于自然生态系统的特点：
1.发展方向
自然生态系统的发展是定向的，即通过演替向顶极群落发展，其目的是为了获得最大的“保护”或“保持”，对群落本身是有利的，但并不一定符合人类的需要。
农业生态系统为满足人类社会生活的各种需求，一般要求停留在高草群落阶段。
2.系统组分
构成自然生态系统的生物是通过迁移过程由生态系统自身的选择决定的，对不良环境条件具有较大的抗逆性。
其环境为自然环境。
农业生态系统中占优势的生物是经过人工选育，常常具有较高的经济价值和较低的抗逆性，为了正常生活必须人为培管。其它动、植物通常都要予以抑制以至彻底消灭的。内在反馈机制受到削弱，系统的稳定性明显降低。从而使农业生态系统具有较高的净生产量和较高的光能利用率。
在环境组分中，多了人工环境组分，各种自然环境如气体、水体、土体也受到人类活动的强烈影响。
3.开放性
自然生态系统中生产者生产的有机物质几乎全部保留在系统内，许多化学元素基本上可以在系统内部取得循环平衡，是一个自给自足的系统。
农业生态系统，为满足社会日益增长的需要，须对城市、工矿等提供大量的商品食物和工业原料。大量农畜产品输出，使营养元素离开系统。生态系统的结构状态不同，对营养元素的回收和保持能力也不同。与农畜产品大量输出的同时，必须有相应的物质输入，以维持生态系统的养分平衡。还必须投入较多的辅助能量，如化肥、农药、机械的使用，以及排灌、收获、贮藏、加工、耕耘、播种、中耕、防治病虫等各种机械操作，都需要消耗能量。
4.系统调控：
农业是人类社会的一种生产活动，不但受到自然规律的制约，经济因素是农业生态系统中不要缺少的重要环节。农业技术的实施必须有劳力和资金的投入。
农业生产是实际上是一个农业生态经济系统。任何农业系统的决策与实施都必须考虑到生态、技术、经济和社会四个重要方面的相互影响与制约。
总之，把农业生态系统看作是以日光能为动力的自然生态系统和以燃料为动力的城市工业系统的中间类型，有助于更好地认识目前工业化农业的矛盾。把农业生态系统看作是驯化生态系统有助于更好地认识自然界中自动产生并自动保持下来的许多内部过程。
第三章农业生态系统的能流
§3-1 热力学定律
一、热力学第一定律（能量守恒定律）
△U（系统内能变化）=Q（吸热）-W（对外作功）
能量可以在不同介质中传递，也可以在不同形式间转换，但在所有这些过程中能量保持恒定，既不能创生，也不会消灭。
二、热力学第二定律
1.能量的转换不可能达到百分之百有效。
2.自由能的提高不可能是一个自发过程。
三、熵(entropy)
1.熵(entropy):系统热量除以温度后得到的商。
△S=△Q/T
熵是系统无序性的量度。
2.热力学第二定律
（1）在一个内能不变的封闭系统中，任何自发过程均朝着熵值增加的方向进行。
（2）开放系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的任何过程，均使系统与环境熵值之和增加。
四、耗散结构理论
1.耗散结构(dissipative structure)：开放系统在远离平衡态的非平衡状态下，系统可能出现的一种稳定的有序结构。(Prigogine)
2.耗散结构理论：一个远离平衡态的开放系统，通过与外界进行物质与能量的不断交换，就能克服混乱状态，维持稳定状态，并且不断提高系统的有序性，使系统的熵减少。
3.有机体和生态系统都是远离平衡态的开放系统，存在一种连续而有效的能量转换，因而都属于耗散结构。
光合与同化：引入负熵，保持有序状态
呼吸与作功：排除正熵，排除无序
§3-2 食物链
一、食物链（food chain）和营养级（trophic level）：
1.食物链（food chain）：生态系统成员间，通过食物营养关系彼此联系起来的序列。
2.营养级（trophic level）：食物链上的每一个食性级。以符号T来表示，T1表示第一营养级，T2表示第二营养级，T3……Tn余此类推。食物链是生态系统内生物与生物之间相互联系的一种主要形式，是物质循环和能量流动的主要路径。
二、食物链的种类
按性质不同分为四类：
（1）捕食食物链（又称草牧食物链 gazing food chain）：是由植物到草食动物，再到肉食动物，直接消耗活有机体或其部分的食物链。在陆地上起始于绿色植物，在水中起始于浮游植物。
如：水稻——稻飞虱——青蛙——蛇——老鹰——人
（2）腐生食物链（又称残渣食物链 detritus food chain）：由多种微生物构成，是以死有机体为营养源，通过腐烂、分解，将有机物还原为无机物质的食物。
如：秸杆（畜粪）——食用菌
垃圾——蚯蚓（蜗牛）
（3）寄生食物链（parasite food chain）：以寄生的方式取食活着生物有机体。食物链成员有自大到小的趋势。
如：大豆——菟丝子
马——蛔虫——原生动物
红铃虫——金小蜂
（4）混合食物链：构成食物链的各营养级中，既有活食生物成员，也有腐食生物成员。
如：稻草——牛——蚯蚓——鸡——猪——鱼
三、生态系统中食物链的基本特点
1.在同一个食物链中，常包含有食性和其它生活习性极不相同的多种生物。一条食物链中包含的多种生物，可以使光合产物得到充分利用（分级利用光合产物），在有限的空间中养活众多生物。
2.在同一生态系统中，可能有多条食物链，它们长短不一，营养级数目不等。如一个鱼塘生态系统中：
藻类水草——草鱼绿藻——甲壳动物——花鲢
浮游植物——浮游动物——虾——噘鱼
自然生态系统中，食物链营养级的数目是有限的
3.不同生态系统中各类食物链所占比重不同。
(1)森林生态系统：腐生食物链比重最大，约占系统中生产者所生产的有机物质的90%以上。
(2)草原生态系统（牧场）：腐生食物链约占70%左右。
(3)农田生态系统：植物生产的有机质大部分作为产品，留给腐生食物链的仅占净初级生产的20~30%。如果不通过粪肥、秸杆还田等途径向系统补充有机质，则系统中腐生食物链上的生物群落将会因为缺少食物能而衰退，引起土壤肥力的下降。
4．在任何一生态系统，各类食物链有协同作用。
三、食物网
食物网（food web)：在生态系统中，各种食物链交错起来构成的网状结构。
食物网本质上是生态系统中有机体之间一系列反复的吃与被吃的相互关系。
营养结构：以营养为纽带，把生物与生物、生物与环境紧密联系起来的结构。
§3-3 生态系统中的能源
一、太阳辐射能
是所有生态系统最主要能量来源
可见光：0.4~0.76μ 50% 生理效应
红外线：＞0.76μ 43% 引起热能
紫外线：＜0.4μ 7% 引起生物变性，致死
太阳常数：So=1.94cal/cm2.min
到达地球表面的太阳辐射能强度，因纬度、地形地貌、坡度坡向、气候因子而不同。
太阳辐射能量到达地球表面的分配示意图
二、辅助能
辅助能：生态系统中，除了太阳能以外的其它一切补加能量。
包括自然能和人工能补给，如沿海河口潮汐的作用，风力的作用以及降雨和蒸发的作用等。
对农业生态系统，辅助能主要构成是人们从事农业生产各项活动中投入的能量，当然，也继承了自然生态系统中的自然辅助能。
§3-4 生态系统的能流分析
一、能流路径
研究生态系统中能量流动，在于了解一个系统的能量输入、贮存以及作功之间的相互关系，从而减少能量损耗，提高能量利用效率。
生态系统中能量是沿着食物链流动的：→ Tn-1→Tn → NUn NAn Rn
NPn-1 摄入量In An NPn
注：NP：净生产量 A：同化量
Nu：未同化量 NA：未同化量
二、生态效率
生态效率：能量通过各营养级的转化效率。
1．营养级之间（Tn-1——Tn）
（1）摄入效率 In/In-1
（2）同化效率 An/An-1
（3）生产效率 NPn/NPn-1
2．营养级内部
（1）同化效率：An/In
（2）生态生长效率：NPn/In（生产效率）
（3）组织生长效率：NPn/An
三、生态金字塔
1.生态金字塔：营养级由低到高，它们的个体数或能量的分布形成一个塔形结构，就称为生态金字塔。
2.三种基本类型：
（1）生物个体数——数目金字塔
（2）每种生物的现存生物量——生物量金字塔
（3）能量——能量金字塔
3-5 农业生态系统的能流
一、能源
生物界的能源，直接、间接地来源于太阳的辐射能。
农业生态系统有大量的人工辅助能输入，同时有大量的能量以农产品的形式输出系统外。太阳能仍是主要能量来源，但辅助能所占的比例大大提高了。
自然辅助能太阳能、风能、潮汐能等
辅助能工业能：农药、化肥、农机、电力、燃料、薄膜、设施
人工辅助能
生物能：劳动、畜力、有机肥、燃料
食物能：种子、种苗、饲料、种畜、种禽
二、人工辅助能提高农业生态系统生产力的原因
1．辅助能的投入，促进农作物对太阳能的吸收、利用和转化。
2．减少农业生物的非生产能量损耗。
3．使农业生产中的一些自然生物过程可以用人工过程取代，提高效率。
三、工业辅助能的使用所带来的一系列的问题
1．辅助能的效益随着辅助能的增加而降低。
2．能源紧张。
3 ．化肥农药对农业环境造成污染。
§3-6 农业生态系统的能流分析
一、能流符号
二、能流分析法
1．确定研究对象和系统边界。
2．确定系统的组成成分及相互关系，绘出能流图。
3．搜集资料，确定各种实物的流量与输入输出量。
①直接从有关统计资料中得到。
②到实地进行调查获取资料。
③间接估算，利用他人的成果。
4．将各种实物流量折算成能量，标在能流图上。
5．结果分析。
（1）输入能量的结构分析。
（2）产出能量的结构分析。
（3）能量输入密度。
（4）能量产出密度。
（5）各种能量的转换效率。
①人工辅助能效率=总产出能量/人工辅助能投入量
②工业辅助能效率=总产出能/工业辅助能投入量
③各种生态效率
三、农业生态系统的能流模型
进入农业生态系统的能流，是沿着以农田、草地、林果、水域为发端的几条主要食物链运行的。由于畜禽（鱼）、加工业及作为消费者的人的存在，在这些食物链的下游形成了交错复杂的网状结构。
（一）农田亚系统：
农业生态系统主体、辅助能投入重点
输出的能流：人、畜禽、城市、还田
（二）畜禽亚系统：
（三）林果亚系统：
个体大，生育期长，强自我维持能力和光能转化，生态效益（保持水土、改善气候、稳定良好的生态环境、为病虫害的天敌活动提供保护），提供多样化食品、生产资料和生活资料，改善农村景观
（四）加工业亚系统：
第四章农业生态系统的物流
物流也和能流一样，是生态系统的基本功能之一。
有机体和生态系统为了生存与发展，除了不断输入能量外，还须不断输入物质，因此物质既是生命活动的物质基础，又是能量的载体，起着双重作用。
能量和物质是同时沿着食物链流动和传递的。但能量流动是单方向的，是一个不断耗散的过程；而物质流动则是循环的。生态系统中的生产者通过根系从土壤中吸收矿物质和水分，由叶片吸收CO2，以太阳能为动力合成有机物质，然后沿着食物链移动。在每次物质转移中都有物质丢失，但丢失的部分都将回到环境，为植物从新吸收.利用。因此物质是可以循环的，并且是周而复始地被利用。第一节基本概念和原理
一、生物地球化学循环（Biogeochemical cycles）
概念：各种化学元素，包括原生质中必不可少的元素，在生态系统乃至生物圈里沿着特定的途径，从周围环境到生物体，再从生物体到环境，不断地进行流动和循环，这些不同的循环途径就构成了生物地球化学循环。
（二）类型：
根据物质循环的范围、路线和周期不同，可分为：
地质大循环：物质和元素经生物体的吸收作用，从环境进入有机体内，然后生物以死体、残体、排泄形式将物质或元素返回环境，进入五大自然圈的循环。
大气圈区
水圈
五大自然圈土壤圈
岩石圈
生物圈
特点：时间长、范围广，是闭合性循环，具有全球性质。
(几百年、几千年、几百万年，甚至上亿年)
如，①。打气中的CO2通过生物圈的光合和呼吸作用约好300年循环一次。
②O2通过生物代谢，约2000年循环一次。
③水圈（包括占地球表面71%的海洋）中的水，通过生物圈的吸收、排泄、蒸腾每当200万年才循环一次。
④至于由岩石土壤圈风化出的矿物元素循环一次则需要更长的时间。甚至要经过几亿年。
（2）。生物小循环：
是指环境中元素经生物体吸收，在生命系统中相继利用，然后经分解者分解成无机态进入环境，再为生产者吸收利用。
特点：在一个系统内、范围小、时间短，是开放的循环。
根据循环主要是与打气循环，还是与岩石土壤或水圈联系划分（根据物质在五大自然库的库存量的主次、大小和固定的时间长短）（1）气体型（Gaseous types）:
其贮存库在大气中。元素或化合物可以转化为气体形式，通过打气进行扩散，弥漫于陆地或海洋上，在很短时间内又可被植物重新利用。如C、N、O等由于有巨大的大气储存库。对于干扰可相当快地进行自我调节。因此，从全球意义上看，这类循环是比较完全的循环。
沉积型（Sedimentary types）
其贮存库在地壳里。经风化作用从陆岩石缓慢释放的某些化合物或元素被植物吸收，参与生命物质的形成并沿食物链运转，然后动植物有机体经微生物的分解作用又将元素返回环境，除一部分保持在土壤中供植物吸收利用外，一部分以溶液或沉积物状态随流水进入海洋，经沉降，淀积和成岩作用变成岩石，当岩石被抬升并遭受风化作用时，该循环才算完成。这类循环是缓慢的，倾向于不完全的循环，并且容易被局部扰所破坏。如P、S、Ca、I、K、Na等循环。
二、物质循环的库、流（Flow）
流
生态系统中的能量和物质不是静止不动的，而是不断地流动着。
能量和物质通过食物链形成的转移运动状态，称为流。
生态系统中两个主要的流是物质流积能量流。
农业生态系统要获得高的生产力，就要使系统内的能量和物质的流量多，且畅通无阻。
库（pool）
生态系统中能量和物质在运动过程中被暂时固定，贮存的场所，称为库。
生态系统的各组分都是物质循环的库。
农业生态系统中主要有植物库（农作物、蔬菜、果树、林木、牧草等），动物库（畜、禽，虫等）和土壤库，大气库、水体库。
库存――库在某一时刻所贮存的某一化学元素的数量。（S）
物质循环的库在生物地球化学循环可分为两大类：
贮存库：（Reservoir pool）容积大，活动缓慢，一般为环境库。
交换库：（Exchange pool）容积小，与外界进行物质交换比较活跃，一般为生物
成分。
库与流的关系
没有库，环境资源不能被吸收，固定，转化为各种产物。
没有流，库与流之间不能联系与沟通，则物质循环阻塞，生物无以维持，生态系统也将瓦解。
库的吸收，固定和贮存的能力，不仅决定于生物种群的特性也决定于循环。
农业生态系统中，生物种群所具有的捕获、吸收和转化能量与物质的性能和效率，决定了流的数量各速度，也决定了能量和物质在生物种群之间的分配的定量关系。
三、周转率与周转期――衡量物质流动效率的指标
输入（FI）
流通率：（flow rate）单位时间内出入库的物质流量
输出（FO）
周转率：系统达到稳定状态后，流通率与库存（S）的比例。 R＝F／S
周转期：周转率的倒数，表示该库的全部物质全鄣更换平均需要的时间。
T＝S／F
四、循环效率：循环物质占总输入物质的比例 EC＝FC／FI
几个重要物质的循环
碳循环
概况
1．C Cycle是所有养分循环中最简单的一种，但对生命的意义却是十分重要的。C是有机物的基本成分，占干重的49％。
C的来源是CO2
0.14％为CO2
无机态占大部分
地壳沉积物中
地球上总碳量为
26＊1015吨化石64％：煤、石油、泥碳
有机态有机残体占32％：土壤和水中
占0.05％生物体成分占4％
（二）C Cycle基本过程
C Cycle是从光合作用固定空气中的CO2开始的。
大气库与生物组分之间的循环
特点：①这是一生物过程
②属于气相循环
过程
CO2通过绿色植物的光合作用进入生态系统，CO2和水形成CH2O，然后在系统中流动，其流动途径：
沿食物链传递：这种过程是最理想的，C一直在生态系统的生物组分中。
生物的呼吸作用，使CO2返回到大气。
大气与海洋间的交换
特点：①这是一自然过程，生物不能控制
②海洋溶解的CO2是大气库中CO2的50倍，因而海洋对大气中的[CO2]
具有缓冲机制。
过程：
沉积循环：
（1）特点：①这是一自然过程――这两种途径经化石，石灰岩或油页岩等固态过程。
C素有相当长一段时间离开了气相循环，离开了生物圈，进入了地质
大循环。
②这是自然界最大一个库
（2）过程
人类活动的干预
在空气中，[CO2]≈0.03％，但自第二次工业革命（1850年）后，人类大量砍伐森林和开采化石燃料，从而将几百万年前被光合作用固定的C通过燃烧又释放到大气中。据统计每年燃烧矿石释放到大气中的CO2约50－60亿吨，虽然大部分被海洋吸收而缓冲，但仍有1／3保留在大气中，使大气[CO2]逐年上升。过去一百年，290ppm → 345ppm ， 2000年→ 375－400ppm。
由于CO2对红外线有强烈的吸收作用，因此CO2的增加将产生“温室效应”。虽然[CO2]↑有利于光合作用增强，但也导致全球近地表温度
升高，这对全球的气候，大气环境。降雨……等将产生一系列不利于人类的影响。
农业生态系统的碳流的问题
养分循环的两种控制：
生物控制：通过食物链控制
人为控制：通过食物输入，产品输出等控制
农业生态系统的良性循环要求促进和保护生物控制
这就面临两个选择：动植物残体的去向
肥料：提高地力（以有机物形式返回土壤）
燃料：以CO2形式返回大气→土壤有机质数量不足
↓
土壤有机质含量↓←土壤微生物C源不足
↓
地力衰退
燃料
发展中国家，因人口多耕地少，大量砍伐森林
耕地
沙漠化（Negro）
毁林的结果
地力下降广种薄收
因此必须提供辅助能源为生活能源，同时大力控制人口数量解决粮食，耕地问题。
氮循环
概况
N是生物体中Aa、protein 、Chio-、DNA、RNA中不可缺少的元素。
N的主要库存是大气――主要是气态循环。以N2的单质形式存在。在大气中占79％，总贮量约38＊106亿吨，但不可被植物直接利用，必须通过固N作用。
N循环基本过程
固氮作用是气态循环的重要机制
生物固N：每年175＊106吨
①固N生物：根瘤菌蓝绿藻
农业上利用根瘤菌较多，占全部生物固N的40％左右，因此农田中靠包括豆科作物在内的作物轮作来维持土壤的持续肥力是非常重要的，稻田的蓝绿藻对增产亦有明显的作用。
固N作用
②N2 NH4＋食物链
工业固N：45.9＊106吨（1977年）→100＊106吨（1997年）
大气固N：通过闪电和宇宙射线固N，7.6＊106吨。
生态系统中的氮流途径（如图）
人为干预
干预途径（方式）：农业生产生物固N
工业固N：占有20－30％
问题
地下水污染
由于施肥不当，会使蔬菜，饲料中累积过多或随水流动进入饮水、地下水中。
食物和饮用水中NO3－含量过高，在一定程度下生成的亚硝胺是致癌物质。
美国明尼苏达州1947年－1950年139例儿童获亚铁血红蛋白症，有14例死亡，查明原因是由于饮用的地下水中被硝酸盐污染。而NO3－在烹调过程中和消化道中形成NO2－，NO2－，与血红蛋白给合，使其载氧能力受到损害
水体富养化：土壤中的N、P营养元素及生产、生活中的污水
大多数江河湖沼中N和P是光合自养生物的主要限制因子，一旦增加这些养分，初级生产大大提高。在某些情况下这是好的，为此有时还有意识地在鱼塘中施肥。
当水体中的总磷＞20mg/m3，无机N＞300mg/m3时，可以认为该水处于富营养化状态。
水体中营养过分丰富，水生藻类繁茂，它们死亡后，在水体中腐烂分解，产生大量CH4、H2S、CO2、NH3等，使水质变坏。同时有机质分解时大量消耗水中的溶解O2少于4mg/升时，会造成鱼类和其它水生动物的死亡。
破坏臭O3层
反硝化作用产生的N2O进入大气后会破坏臭O3层
N2O＋O3→2NO＋O2
NO＋O3→NO2＋O2
若臭O3层玻坏5％，进入地球的紫外线会增加10％，结果会使皮肤癌的发病率大为提高。
据推测，在今后几年内农业使用的氮肥约有1－6％成为N2O进入大气，到2000年，臭O3层密度将减少2％
④作物偏N
谷类作物，块根块茎作物经济系数低
偏N→营养生长过度
对病虫害抗性下降
磷循环
特点：典型的沉积循环，以不活跃的地壳作为主要贮存库，是一种不完的循环，其时间尺度地质时间，因而从人类的观点看，进入了沉积循环的磷就作为是损失掉了，因此这部分磷在短期内对生物无效。
过程
从循环的过程看，在循环过程中P总是有损失的，为增加P循环的封闭性，必须尽量减少陆生生态系统的损失。如让P经常贮存在有机体中则不易流失，贮存在土壤中却极易因土壤侵蚀流失掉。
人类干预
大量开采磷矿，加剧了P的损失，以后会造成资源枯竭。现地壳中磷约含纯磷约198亿吨，按现在的消费率计算可持续用1750年，若考虑到P的消费率增长是人口增长的2.76倍，则90年内将耗尽。
农田生态系统中P的亏损途径：①水土流失②农产品输出
污染
营养富集
西、北欧美大量施用P肥和含P的合成洗涤→水体富养化→水质恶化→渔业资源减少
放射性物质污染
磷矿石中含放射性的铀、钍等物质，经常施P使土壤放射性物质增加，影响作物生长和产品质量。
水循环
概况
水是生物圈中最丰富的化合物，以固、液、气三相存在。
地球的海洋、冰帽、冰川、湖泊、河流、土壤和大气中共含有15亿Km3的水。其中：
海洋液态咸水：97％
3／4：固态水。在两的冰帽和冰川中
淡水（3％） 90％：地下水
1／4：陆地中水
10％：土壤水分，淡水湖泊、河流及大
气含水量
因而可供植物根系利用有比例很少。
水循环
三个基本环节：降水P、蒸发E、径流R
E、P、R这三个基本环节相连构成了水循环。水在生物圈的循环可以看作是从水域开始，再回到水域而终止。
水域中的水受太阳辐射而蒸发（E）进入大气
大气中的水汽随气压变化而流动，并聚集为云
云以雨、雪、雾、等形式降落到地球表面
到达地表面的水，一部分直流形成地表面迳流进入江河，汇入海洋。一部分渗入土壤内部：大部分通过地下迳流而进入海洋，接近土壤部分为植物吸收
植物吸收部分，大部分用于蒸腾散失到大气中，只有小部分为光合作用同化形成有机质进入生态系统，再经过生命的呼吸与排泄进入环境。
内因：其相变――P和E
水循环
外因：水的重力梯度（R）和太阳辐射
全球上水分循环有两种途径：
①通过相变和大气环流形成蒸发和降雨
②通过热力学梯度与势能梯度的作用以洋流和径流的方式运动
水循环是生物地球化学循环的基础
水的溶解性使它在物质循环中起到载体的作用，因而任何生物地球化学循环都有水的参与，如元素的迁移，流动和积累都离不开水。
从宏观看：从陆地到海洋的迳流每年携带3.6╳109T物质，造成严重的水土
流失
从微观看：根系吸收矿物质也需水的携带
因此，水循环是生态系统中最基本的物质循环，水分是养分循环的重要动力
影响区域水分平衡的因素
降雨量P：受地形、太阳辐射，大气环流等因素影响，可在当地气象站（台）获得有关降雨的资料。
不同地区降雨不同：
我国台湾地省的火烧寮1963年9月10－11日降雨1245mm，为世界最大一次降雨量
苏丹的沃地哈发39年来总降雨才0.5mm
智利的依奇立14年来完全没有降雨
径流量R（陆地→水体）：与当地植被覆盖率有关，可实测或据经验公式推算
蒸发量E：为植物蒸腾耗水与裸露地面和水体蒸发散失水分的总和
植被截留量
水分平衡公式
P－E－R－△W＝0
输入：降水P，人工灌溉
输出：蒸发E，径流R
森林调节水分循环的重要作用
丰茂的森林可截留夏季降水量的20－30％（草地为5－13％）
树冠有强大的蒸腾作用：比同纬度的海洋蒸发的水分多50％
林区比无林、少林区降水量多30％
在坡地，森林可减轻对土壤的侵蚀作用：林地内地表迳流比无林地少10％。
硫循环
硫是半胱氨酸，蛋氨酸的组分，在protein分子中二硫键有助于形成立体结构。S还是辅酶如硫铵素，辅酶COA的组分。S在自然界含量并不多。
特点：既属于气体型又属于沉积型
长时间的沉积相：束缚在有机，无机沉积物中的硫通过风化和分解而释放，以盐溶液形式进入生态系统。
气态循环的重要机制是降雨：
缺O2条件为大气中
有机物中的硫 H2S SO2
硫细菌还原氧气
为水气吸收
SO2 稀酸
↓降水
大地生态系统
人类干预
燃烧煤和石油每年向大气输送147＊106吨SO2大气[SO2]＞0.5ppm就会危害农作物如．1952年12月伦敦的毒雾事件，几天内死亡4000人，以后几天陆续死亡上万人，就是由于煤烟中的CO、CO2、SO2和大量粉尘经久不散造成的
SO2的增加造成了酸雨
酸雨会直接灼烧植物，改变水土的PH值，对初次生产及其构成产生影响。
通常大气CO2溶解于雨水使正常降雨的PH值为5.7左右；然而由于空气中SO2和氮化物的溶解，改变降水性质，当PH＜5.5时称为“酸雨”。酸雨被称为空中“死神”，它使土壤，河湖酸化，动植物受害，鱼类死亡。
挪威和瑞典2300个湖泊，因酸雨鱼类死亡了1／10。加拿大约5万湖泊全部没鱼，称为“水沙漠”，我国西北、四川、广东、上海都记录了酸雨现象。
以C、N、P、S、H2O为例的物质流动清楚地表明，物质在全球范围内和生态系统中的循环、流动、越来越多地受到人类生产活动的干预。干预的结果是加速了物质参与生物圈的过程。这对人类生产、生活是有利的，但由此而产生的各种环境问题也该予以重视。
酸雨确是空中“死神”，它有三大罪状：
污染水域，杀死水生动物
加速土壤营养物质的淋溶流失（Ca、Mg、K），土壤肥力下降并延缓植物的生长。――使本来固定在土壤中的有毒金属如Al、Cu、镉等溶解出来为植物吸收。瑞典、美国、巴西的森林枯萎。
腐蚀建筑队
雅典古神庙已被腐蚀得面目全非
北京故宫的汉白玉石雕已有几百年历史。1952年拍摄的照片来看，浮雕的花纹还十分清晰，但今天已模糊不清了。
物质循环的环境问题
有毒物质在食物链上的浓集
各种有毒物质一旦进入到生态系统，便立即参与物质循环。在循环过程中性质稳定，易被生物体吸收的毒物没着食物链在有机体内不断富积，浓缩。这就是在污染情况下，造成有机体的大量死亡的原因。
食物链的浓集作用（生物学放大作用）：有毒物质沿食物链传递时，愈是上面的营养级，生物体内有毒物质的残留浓度愈高。
如DDT在生态系统中的富集作用（海水中为0.00005ppm）。
浮游植物→鱼→河鸥→银鸥
0.04ppm 1.24 18.5 75.5
环境污染的危害
随着工农业的发展，人类将大量对工农业生产有利，但具有毒性的化学物质挖掘出来，进入了生物圈。
各种杀虫剂、除草剂、农药、化肥等
矿山开发、原子反应堆试验、核电站的建立
工业“三废”等
污染大气、水体和土壤，破坏生态平衡，严重者甚至造成公害
污染源：铅烟、粉尘、SO2、CO2、氮氧化合物、氟化物和各种有机物。其中
SO――五毒之首，形成酸雨；致癌作用。
漂浮在大气中的粉尘，会使太阳光照强度削弱，并和CO、CO2等毒气体形成毒雾，影响人畜健康。
氮氧化合物来自含N有机物燃烧。硝酸和氮肥的生产及交通车辆排放的废气。主要是NO，其毒性并不大，但进入大气后 NO→NO2，毒性提高五倍。NO、NO2还与CO等受太阳辐射发生还原作用形成光化学烟雾，对动植物造成伤害。
HF、CO：包头钢铁厂排放大量F2和NO2气体曾使88,000头牲畜死亡。
水污染：
汞、镉、铅、铬、砷重金属的污染
人称“五毒”，毒性：汞＞镉
特点：在水体中不能被微生物分解，危害较大
水体富养化：见前
热污染和油污染
工业冷却用水回流，使水温提高，直接危及水生生物的存活，同时打乱生态系统中的食物链关系。
海上石油开采、运输及油船事故发生，使海水受到污染。不仅影响海中生物生长，且阻碍海水蒸发，削弱海水调温和吸收CO2的作用。
我国三十条主要河流和湖泊，从松花江到珠江都受到不同程度的污染。还有氰化物污染，0.1g的氰化物可使人致死；在水CN－含量0.3－0.5mg/升时，可使鱼类致死，但氰化物在水体中自净作用较强。
土壤污染
污染源：①厂矿废水废渣的直接污染
②大气污染物的沉降和随雨水进入土壤
③农业生产中施用化肥、农药、除草剂使土壤污染
污染后果：土壤变得板结，贫瘠、盐碱化，农产品含毒，危及人畜健康。
化肥
一此有毒物质如酚、氟、重金属带入农田、植物因过量摄入而减产
施N不当会污染地下水和饮用水，NO2－过高产生致癌物质；反硝化作用的N2O破坏臭氧层
农药：
有机氯杀虫剂
含铅、砷、汞的农药化学性质稳定、不易分解、残留时间长，时土壤污染
一些特异性的除草剂严重
污染环境：土壤、大气、水体
农产品残毒性量高，影响人畜健康：广州蔬菜中毒
不合理的化学控制，使益虫减少，主要害虫再次猖獗，次要害虫上升为主要害虫；农田中用药量增大，浓度增高，但防治效果反而下降。形成恶性循环。
原因：
①天敌以害虫为食，居食物链的上端，广谱性杀虫剂在天敌体内富集浓缩，产生毒害作用更大
②施用农药虽杀死害虫，但并不消灭食物源；而对天敌来说，由于害虫被杀死，同时也消灭了天敌的食物源
③任何药物都不能将害虫灭绝，一旦害虫开始活动，即可得到食物，迅速繁殖，但天敌因受食物限制而失去作用。所以不合理使用农药对天敌的伤害胜过对害虫的杀伤作用。
④由于害虫体内有解毒酶系统，只要“微调”就可以产生对其它农药的抗性，使药效降，危害加甚。
1962年美国作家R．长逊就在《寂静的春天》一书中告诫人们：“化学控制搬起石头砸自己的脚”。主张防治害虫采取新的策略。
农业生态系统养分循环与平衡
农业生态系统养分的输入、输出与平衡
循环的特点
非闭合的生态系统。
产品大部分作为商品输出系统，系统内的养分随之离开系统。输出产品越多，被带走的养分也越多。
向系统内归还各种有机质和施入大量的化学肥料，方能维持系统的养分相对平衡。
有大量养分随产品离开系统，又必须通过人类生产活动输入养分才能维持平衡，这正是农业生态系统与自然生态系统的区别。
不同农业生态系统其封闭程度不同：
古代原始农业：
人、畜的食物、饲料
人、畜排泄物、褥草：归还农田
特点：①生产力低，0.2人／分顷
②自给自足，养分循环封闭程度高，基本维持自我平衡
传统农业
初级产品：90％在系统内消费
人畜禽的劳力，粪便：反馈输入农田
特点：①生产力高，8.4人，大牲畜，3猪，2羊，14只禽兔／公顷
②封闭程度低于原始农业，但基本属于自给性的
大量产品：流入市场
肥料、种子、农药、食品等生产资料和生活物质：返回系统，
特点：①开放程度大，生产力和商品率高，供养人口多
②缺乏自我维持平衡的能力，要靠大量投投入物质才能弥补因输出产品带走
的养分，维持系统的平衡。
农田养分的输入与输出
施用化肥、有机肥
输入降水和灌溉水
就氮素而言还有大气的生物固氮
收获物的养分输出
淋失――渗漏到活动下及侧向渗透到系统水平边界外（29.9％）
输出流失：地表径流和侵蚀作用
N还有反硝化及NH3的挥发
农业生态系统的养分平衡
农业生态系统的养分平衡
＞2，说明效率低
输入／输出量 1－2，平衡实际上还有些难以估计的输出
养分入不敷出，消耗地力，即使短期内可以维持产量；长此
以往必将降低系统稳定性。
农田土壤有机质和养分盈亏
由于人们长期驯化和选育，作物经济系数和收获率一般较高，因而自然归还率较低。
作物秸杆作为收获物被移走后，除少部分作饲料、肥料外，大部分用作燃料烧掉，使秸杆中所含大量有机质不能还田。
全国年产秸杆4.576亿吨，用作燃料3.386亿吨，占74％
西北黄土高原区尤为突出。由于生产水平低，经济落后，不仅烧秸杆，还烧草根和畜粪。而燃烧秸杆和畜粪的热值利用率极低（仅10％ or so），且会造成结合态氮的大量挥发损失。致使养分输出的多，参加循环的少，系统的物质收支不平衡。
据研究，对一年生植物，消耗超过净生产的30－50％时，就会降低系统抵御自然灾害的能力，即系统失去稳定性。
目前我国不少农区大约有60％以上的物质被移出系统，使农业生态中的腐生食物链受到严重影响→有机质含量↓→土壤肥力↓→抗旱力减弱→农作物产量不高。
Ⅰ东北地区：
粮食商品率较高，土壤中N、K、P各种营养物质严重亏损。平均每公顷农田缺N：9.9kg K：4.2kg P：14.63kg
Ⅱ南方平原稻区
由于施肥水平较高，加上有传统种绿肥的习惯，土壤中养分平衡状况稍好：N较有盈余，而P、K则有亏缺。
调节农田养分循环的途径
合理搭配种植归还率高的作物：如花生、大豆、绿肥、油菜。
总归还
自然归还：根茬、落花、落叶等有机质
理论归还：可以归还但一定归还的养分如荚壳、茎杆
从有机质及营养元素的理论总归还率来看，冬绿肥为含归还作物，油菜为少取多还作物，水稻为半取半还作物
对各种作物产品的处理方法不同，也关系着有机物质和养分归还率的高低。
花生、大豆、油菜：不仅自然归还率高，而且经济产品输出的是CH化合物；返回的油饼和茎叶中所含的N、P、K等可保留在生态系统中。棉花的棉籽油和纤维亦为CH化合物。
实行合理轮作
在种植制度中安排绿肥或绿肥主作间套作，组成合理的轮作体系统，有利于维持农田土壤养分平衡，恢复或提高地力，从而增产增收。
建立良性循环体系
实行农、林、牧结合，发展沼气解决农村能源问题，增加粪肥，扩大物质循环。
区域性养分富集
通过野草青割沤肥将非耕地营养物质转入耕地。
通过牲畜放牧以粪便转入耕地。
利用池塘、沟渠放养水花生、水浮莲、水葫芦等水生植物富集水体中养分，作为牲畜饲料，将粪便转入耕地。
农产品就地加工，提高物质归还率
城粪下乡，尽量返还农田
从系统外科学地输入补给，合理施用N、P、K肥
第五章农业生态系统的种群与群落
§5—1 生物与环境的关系
一、生态系统中的环境
（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。
生态因子：自然环境中对生物发生影响的环境因子。如：太阳辐射、
温度、湿度等。
太阳辐射以及地球表面的大气圈、水圈、土壤圈综合影响着这些生态因子。
（二）、人工环境
包括：人工影响的环境。如：人工经营的森林、草地、防风林等。
人工建造的环境。如：大棚、畜舍等。
需注意：
环境中对生物生命活动产生影响的生态因子，不是孤立作用的，而是相互联系、相互影响形成统一的整体，共同作用于生物。
各种生态因子对生物的影响是同等重要，缺一不可、但各种生态因子对所起的作用有大小之分，即：生态因子可分为主导因子和辅助因子。二环境对生物的制约
（一）最小因子定律
德国化学家李比西（Justus Liebig）于1840年提出。
内容：在稳定条件下，当某种基本物质的可利用量接近所需临界量时，这种物质将成为一个限制因素，限制其他处于良好状态的因子发挥效应，进而限制作物的生长。也是我们常说的木桶定律。
应用前提：1 必须是在稳定条件下才能运用。
2 应考虑生态因子之间的补偿作用。
如：软体动物在钙缺乏时，用锶作补偿。光、温的相互补偿。
（二）耐性定律
美国生态学家谢尔福德（V.E.Shelford）1913年提出。
内容：生物对不同生态因子的适应存在着一个生态学的上限和下限，生物只有在其范围内才能正常生长发育，任何因子过剩或不足都会影响生长发育和生存。这之间的范围就是该种生物对某一生态因子的耐性限度。
奥德姆（E.P.Odum）对其作如下补充：
同一生物对不同生态因子的耐性范围不同，对一个因子的耐性范围很广，而对另一因子的耐性范围可能很窄。
同生物对同一生态因子的耐性范围不同。对主要生态因子耐性范围大的物种其分布也广。
同一生物在不同发育阶段对生态因子的耐性范围不同。
由于生态因子的相互作用，当某个生态因子不处于适宜状态时，则生物对其他生态因子的耐性范围会缩小。
同一生物种的不同品种长期生活在不同生态环境会发生生态型的分化，以适应不同环境，因而对多个生态因子的耐性范围会有差异。
三、生物对环境的适应
（一）生活型和生态型
生活型（ life form）不同种的趋同适应：P25
定义：生物对于综合环境条件的适应而在外貌形态上反映的类型。生活型是种以上的分类单位。
不论植物在分类系统上的地位如何，只要它们对环境的适应方式和途径相同，都列为同一生活型。如松树和杉树都属于乔木这一生活型。一定的生活型是植物长期对环境条件适应的结果。因而生活型反映了生物对环境条件的适应。
如：非洲荒漠中的大戟科植物与美洲荒漠的仙人掌科植物虽在分类上的地位不同，但以肉质化来适应它们各自的所在的荒漠生境却是一致，因而属于同一生活型。
生态型（ecotype）种内适应性的分化 P27
定义：同一物种内适应性有差异的种群。是一个种对某一特定生境发生基因型反应的产物。如：黄种人，白种人，黑种人。生活型是种以下的分类单位。分布越广的物种生态型越多。
根据形成生态型的主导因子类型，可把植物生态型分为：
气候生态型：如粳稻和籼稻；早稻和晚稻
地壤生态型：如水稻和陆稻；耐肥品种与耐瘠品种
生物生态型：如抗病、虫品种和一般品种
（二）生境与生态位
1、生境
即有机体居住的地方，是具体的、特定地段上对生物起作用的环境因子的总和。
不同物种其生境不同。一定的生境总是与一定生活习性的生物有着固定联系。
如：蚯蚓在有机质丰富的泥土中生存。仙人掌在沙漠中生存。
2、生态位（小生境或生态龛）：
定义：生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。
或定义为：生物钟在生物群落中的位置和作用。
其含义有两个方面：
时空生态位：即某种生物存在生活的时间和占据的空间。
营养生态位：即模拟中生物种在物质循环和能量流动中所处的位置。
生态位包括
基础生态位：生态系统能够为某种生物提供的最大空间。
实际生态位：由于竞争的存在，物种实际占据的生态位。
实际生态位总小于基础生态位，而且参与竞争物种越多，该物种占据的实际生态位就越小。
生态位理论表明：
同一生境中，不存在两个生态位完全相同的物种。
同一生境中，不同或相似的物种必然进行某种时间、空间、营养或年龄等生态位的分化分离。
同一生境中，生态位差异大的物种竞争才较为缓和，因而由多个物种组成的群落更有利于有效利用资源，维持较高的生产力，并且有更高的稳定性。
§5-2 种群生态
种群：一定时间内占据某一特定空间的同种有机体的集合群。
自然界中的生物没有一种是以个体存在的，个体必须依赖群体，因而种群是生物存在的基本单位。
种群不是某个种多个个体的简单组合，形成种群的个体间存在相互作用，使得种群具备个体所没有的群体特征。
种群具有其独特的性质、结构和功能，它是一个具有自我组织自我调节能力的整体。
在具体研究中，一个种群在时间和空间上的界限可随研究人员的需要而定。如一个种群可以包括全世界的狼；也可以很小，仅指一滴海水中某一微生物的种群。
一、种群的基本特征
（一）种群大小和密度（size；density）
1、种群大小：某种生物在一定空间中个体数。
如：一个鱼塘中的鲤鱼种群数为150尾。害虫综合防治的根本任务是注意害虫种群数量大小的变化，将其控制在引起经济损失的程度以下。种群数量的调查方法：包括总数调查和取样调查，一般多用取样调查。
取样调查：（1）取样方法农田用10 m2，森林用100m2，水体浮游生物＞250ml
（2）标志重捕法：林可指数法、海奈图解法和连续重捕法
2、种群密度：单位面积或容积内某种生物的个体数或生物量。
如：每公顷水稻的株数。
种群密度的大小标志着一个种在生物群落中所占的地位和重要程度，密度大，说明其作用大。
种群密度受生物钟的出生率、死亡率，迁入迁出的生物个体数目的影响。
种群密度大小是种群在一定环境条件下，种内种间相互作用的结果。
种群密度的表示方法：单位面积或空间内的个体数、生物量等，在植被的研究方面，常用以下相对指标：
频率―某种植物在总样区中出现的次数。
丰度―一个样本中某种植物个体数占个体数的比率。
盖度―以冠层投影大小计算的覆盖面积占总面积的比率。
如：森林覆盖率达30－50％，则生态系统较稳定。
（二）种群的年龄结构（age distribution）和性别（sex ratio）
除一年生植物外，种群的不同个体，一般具有不同的年龄。且个体之间也有雌、雄的区别。
年龄结构：种群内各年龄组之间的数量比例。用龄级比和年龄锥体表示。
龄级比：各年龄组个体数占种群数总数的比例称之龄级比。
绘制年龄锥体的步骤：
按一定年龄分组，统计各年龄组的个体数占总个体数的比例；
用矩形的长度表示比例大小；
把龄级比按年龄从小到大叠起，就形成年龄锥体。
种群的年龄结构有三种：
增长型（图 a ）：含大量新生个体，种群数量呈上升趋势。
稳定型（图 b ）：各年龄组上个体比例适中，分布均匀，种群大小趋于平衡。
衰退型（图 c ）：含老年个体数较大，幼年个体很少，种群数量趋于减少。
（三）出生率和死亡率（Natality and Mortality）
出生率：种群产生新个体的能力。
最大出生力（潜在出生力）：不受任何生态因子限制，种群处于理想状态时产生新个体的最大能力。为一常数，反映了该生物的特性。
实际出生力（生态出生力）：种群在一定的环境条件下，产生新个体的能力。为一变数，反映了环境对该种群的影响。
各种生物的出生力是由生物的生理特性所决定的，也是生物适应环境的策略。如：老鼠的出生力大于大象的出生力。
死亡率：单位时间内种群死亡的个体数。
最低死亡率：种群处于理想状态时的死亡率。
实际死亡率：种群在一定的环境条件下的死亡率。又称生态死亡率，不仅受环境条件的影响，而且受种群大小和年龄组成的影响。
（四）内禀增长率（Intrinsic growth rate）
在没有任何环境因素（包括食物、领地和其它生物）限制的条件下，由种群内在因素决定的稳定的最大增殖速率。又称生物潜能或生殖潜能。
其中的内在因素指种群密度，种群年龄结构和性比。
思考：内禀增长率=最大出生率-最小死亡率
内禀增长率常用于与实际增长率比较，其差值可看作环境阻力。
环境阻力：是妨碍种群内禀增长率实现的环境限制因素的总和。
（五）环境容纳量（carrying capacity ）
定义：某个种群在有限的环境中所能稳定达到的最大数量（或最大密度），称环境
对该物种的环境容纳量。用k 表示。
当种群的数量低于k 值时，种群会增长；
当种群的数量高于k 值时，种群会减少。
现实意义：一定区域，当环境条件下，资源对某种生物的承载力是一定的，如：某地牧场对牲畜有一定的承载力，过度放牧会造成牧场褪化。农田也应保持适宜的种植密度。
二、种群的增长
（一）种群的增长型（population growth form ）
任何种群的数量都是随时间而变化的，当种群占据新的适宜环境，或度过不良气候环境条件后，会通过繁殖迅速增加种群个体数，这种增长有两种基本类型：
1、指数增长（J 型增长）
种群在无食物和生存空间限制的条件下呈指数式增长，种群个体的平均增长率不随时间变化。
N ：种群数量 N0：种群初始数量
Nt ：种群t 时刻的数量 r ：种群增长率
瞬时增长率r>0，则种群数量指数上升。r=0，种群数量相对稳定。r<0，种群数量指数下降。
自然种群指数增长只是短期的，当空间资源较为充分时表现出来，如：细菌、浮游生物等在生长前期往往表现为指数增长。
2、逻辑斯谛增长（S 型增长）
在自然条件下，环境、资源条件总是有限的，种群不可能按指数增长方式增长下去，指数增长只是短期的，当种群数量达到一定量时，种群对有限空间资源和其他生活必需条件的种内竞争加剧，增长速度开始下降，种群数量越多，竞争越剧烈，增长速度也越小，直到种群数量达到环境容纳量（K ）并维持下去。增长呈S 型。
S 型增长的logistic 模型如下：
N ：种群数量 K ：环境容纳量
r ：种群增长率
看图：种群的增长的S 曲线；绵羊数量的S 型增长；草履虫数量的S 型增长
与指数增长相比，新增的因子(k-N)/k 表明：当 N 由 0→k 时，(k-N)/k 则由 1→0，即随着种群数量N 的增大，种群指数增长的实现程度就逐渐变小，直到N=k 时，增长为0。
即： N < K ，(k-N)/k > 1 种群增长
N > K ，(k-N)/k < 1 种群减少
N = K ，(k-N)/k = 1 种群处于平衡状态
比较：种群的数量增长的指数曲线和逻辑斯谛曲线：（如图）
说明：
多数生物的增殖，包括水稻和小麦分蘖的增长都接近S 型增长模式。
2、J 型和S 型增长是种群增长的两个典型情况，在自然界中，种群的增长实际上还有许多的变形，情况比较复杂：（如图）
3、型增长使种群内禀增长能力充分表现。
4、S 型增长，说明随密度上升，同种个体间的拥挤效应增大及环境限制使内禀增长能力受到限制。
三、种群波动
无论是J 型增长，还是S 型增长，当种群数量达到K 值后，其密度并非保持不变，而是围绕这个K 水平上下波动。
（一）种群波动：指种群的数量随时间的变化而上下摆动的情况。
种群的波动由于环境条件变化情况不同，具有不同的波动规律。
种群波动可分为：
非周期性波动：
非周期性的突然的环境变化所引起的波动。如干旱、冻害等。常带来生物数量的剧烈变化。
2、周期性波动：由于环境的周期性变化而引起。可分为季节性波动和年波动。
（1）季节性波动：主要是由于环境的季节性变化和生物适应性变化而引起的。一年生植物，多数昆虫的数量波动属此类。
如 ：北温带湖泊中的浮游生物种群数量就是随着水体在一年中光、温和营养物
质等的变化而波动的。
春季：表层水温升高，光照增强，营养元素丰富，浮游生物开始迅速繁殖达全年
t
r e N N N r dt dN t .0.==即：)1(.)(.K
N N r dt dN K N K N r dt dN -=-=
最高峰。大量浮游生物的生长使营养物质减少，浮游生物数量在晚春下降。
夏季：光照和水温适合其它水生生物繁殖，浮游生物量继续下降。
秋季：辐射减弱，温度下降，下层水上涌，补充上层的营养物质，适宜浮游生物生长，出现第二个生长高峰。
冬季：营养物质虽多，但温度太低，硅藻生物量降至最低点。
（2）年波动：主要受种群自身和其他生物因子的数量的变化所控制。
如：猞猁和美洲兔的丰度变化就是典型的年波动。猞猁每隔9—10年出现一个高峰，高峰过后数量迅速下降，几年中变的十分罕见；美洲兔也有同样周期，但其种群数量的高峰总在猞猁高峰的前一年或更早一些。因为猞猁以美洲兔为食。捕食种群与猎物种群数量的周期性变化显然是相关。
种群波动的原因
⑴非密度制约因素：如温度、降水、食物等与种群自身密度无关。
⑵密度制约因素：由于种群内部密度的变化影响种群数量的波动。
①种内竞争食物和领地。（植物对光、土壤水分，动物对饲料）
②捕食者与猎物之间的反馈控制作用。
（二）种群调节
生物种群的数量偏离平衡水平上升或下降时，有一种使种群数量返回平衡水平的作用，称种群调节。
种群波动调节的机制是种内密度、种间牵制及环境因子共同作用的结果。
种内密度制约：
种群密度超过K值时，对任何生物种群自身都是不利的。种内个体间为争夺食物和领地的竞争是种群数量保持在K值附近。如植物对光、水、肥的竞争。
种群中的优势者可抑制非优势者，使其不产卵、不受精、不能生育。如蜜蜂中只有蜂王才能交配繁殖。又如水稻、麦的分蘖消长规律。
种间牵制：
生物之间由于食物的关系联系起来，使得某一种群数量必然受到别的生物种群数量的牵制影响。如：草—兔子—食兔动物之间的数量关系。
环境因子对种群数量的影响：
气候因子、资源状况和化学物质等环境条件常会对种群的数量起调控作用。
实际种群波动的调节也可看作是种群内在的增长潜势及环境（生物环境和自然环境）对种群增长的限制这两个反作用力之间的平衡。（三）生物种群的进化和适应
⒈生物种群的进化和适应是一个择优汰劣的过程：
生物种群既表现出短时间的数量变动，又表现为长时间的种群进化。从进化的历史看，种群中只有那些较好地适应环境变化的个体，才能生存下来产生后代，它们的遗传特性因而也可保留下来；而那些不能适应的个体及其相应的遗传特性，都会从种群中消失。
这种自然选择的过程，使得每一个种群能在一个较长的历史时期中不断调整其对环境的适应性，求得生存与发展。
⒉种群数量的相对稳定性：
生物种群的进化与适应，使得种群在受到外界影响发生波动后，仍有使种群数量返回到平衡水平的倾向。这种倾向称为种群数量的相对稳定性。
因为自然选择使得那些优势个体得到加强，环境变化虽然淘汰了一部分不适应的个体，使种群数量暂时下降；但得到加强的那部分个体很快又会产生新的个体，加以补充，返回到原来的数量水平。
种群数量的相对稳定性的基础是生物长期进化过程中所形成的不同的生态对策。
⒊生态对策（ecoloigical strategy）：
生态对策：在生物进化过程中，生物在繁殖和竞争方面朝不同方向发展，一适应不同栖息环境的对策。
自然界中的生物在长期的进化过程中形成了两类不同的生态对策：
r—对策（r—选择）
实行这种对策的生物其生态特征：个体小，寿命短，存活率低，但增殖率（r）高，具有较大的扩散能力，适应于多变的栖息环境。虽然竞争能力弱，但r值高，易返回平衡点，灭绝的危险少；同时具有较强的迁移扩散能力，当种群密度过大，生境恶化时，可以迁到其他生境，建立新的种群。
属于 r—对策的生物称 r—对策者。如细菌、昆虫、杂草及一年生植物。
k —对策（k—选择）
实行这种对策的生物其生态特征：个体大，寿命长，存活率高，不具有较大的扩散力，但具有较强的竞争力，适应于稳定的栖息环境，种群密度较稳定。虽然竞争力较强，但 r 值低，遭受激烈变动和死亡后，返回平衡水平的时间较长，容易走向灭绝。
属 k —对策的生物称 k —对策者。如乔木、型食肉动物。
实际上自然界中的生物并不能归属严格的r对策或k对策，在这之间存在连续谱系，即之间有一系列过度类型。
在农业生产中应适当配置r—k谱系中的各类物种。
①利用k—型生物可起到稳定环境的作用，如防护林、果树等。
②利用如利用浮游生物、蚯蚓、蚕、蜂、食用菌等r—型生物生活周期短、繁殖快的特点可以加速物质循环利用，减少养分流失。
③大量的农作物和家畜家禽则属于中间的过度类型。
四、生物种间关系
（一）种间相互作用：
生物种间存在着各种相互依存、相互制约的关系。根据种间相互作用的性质，可以分为三种类型。
正相互作用：结果一方得利或双方得利，对另一方无害（+）
负相互作用：结果至少一方受害（-）
中性作用：结果是双方无明显的影响（0）
1、正相互作用：
偏利作用（共栖）
特征：共生的两种生物，一方得利，对另一方无害。
如：林间的一些动物和鸟类，以树木作为掩蔽或筑巢用，对树木不造成伤害。
原始合作
特征：两种生物在一起生活对彼此有利，但二者并无依赖关系。
例：①稻田养鱼，稻田可为鱼提供水分和食物，鱼可采食稻田的杂草和害虫，鱼的粪便可提高稻田肥力，从而促进水稻增产。
②农区养蜂：作物为蜜蜂提供蜜源，获得蜂蜜、蜂王浆等经济产品；蜜蜂的传粉作用又促进作物增产。
③农业生产上各种作物的间套作，如禾本科与豆科；深根与浅根；喜阳与耐阴；
高杆与矮秆间种套作；可充分利用环境资源，并可控制有害生物，改善作物
生存的生境。
互利共生
特征：种间彼此依赖，生活在一起互相受益，能直接进行物质交流。
例：①固N细菌与豆科植物根系共生形成根瘤。
②真菌和高等植物根系共生形成菌根。
③真菌与藻类共生形成地衣。
菌类吸收土壤中的矿物营养或合成N素供给地上部植物根系吸收利用，植物光合作用合成光合产物提供菌类食物，两者在一起，对彼此有利，之间有物质能量交换，分开后单独无法存活或不能正常生长。
2.负相互作用
竞争：
特征：两种生物为竞争同一对象，主要是争夺空间和资源。竞争的双方都力求抑制对方。竞争结果对他们的增长和存活起着负影响。例：农田中的作物与杂草竞争光、热、水、气、肥及生长空间。各类塘鱼对浮游生物的竞争。
结果：①两个物种间形成协调的平衡状态，实现生态位的分化。
②一个种群被另一个种群消灭掉。
③一个种群被赶跑到另一空间，利用另一种食物。
例① A 新几内亚的大岛上的三种地鸽，每一种处于不同的生境（沿岸灌木、次生林和雨林），而在只有一种地鸽的小岛上，该种使用所有三种生境。三种地鸽的竞争使得它们占据不同的生境。
B 加拉帕哥斯群岛有两种达尔文山雀（G.fortis和G.fuliginosa）单独在某一小岛上发现时，它们具有相同的喙，当他们共存时，后者比前者的喙要窄的多。这是两者之间的竞争使得他们各自的性状发生变化。
②如：大草履虫（P.caudatum）和双小核草履虫（P.aurelia）之间的竞争结果是大草履虫完全消失。（图示）
③双小核草履虫和袋状草履虫（P.bursaria）竞争结果是共存，但存在空间上的分离。
需指出的是：
1.两个物种竞争的结果或竞争的激烈程度与各自生态位是有很大的关系的。生态位越接近，则竞争越激烈。
2.在同一生境中具有相同生态位的不同物种不可能长期共存，这个原理称竞争排斥原理，也称高斯原理
3.在一个稳定的自然群落中，各生物种群的生态位必定是有差异的，种群间都是趋向于互相补充而不是直接竞争。因此由多个物种组成的群落，要比单一物种所组成的群落能更有效地利用环境资源，维持较高的生产力，并具有更高的稳定性。
捕食和寄生
特征：一个种群对另一个种群的生长与存活产生负效应。
狭义的捕食：食肉动物以草食动物为食；
广义的捕食：还包括草食动物吃草和寄生。
寄生：是一个种（寄生者）寄居于另一种（寄主）的体内或体表,从而摄取寄主养分以维持生活的现象。
例：①羊吃草，青蛙吃害虫，猫捕老鼠等。②菟丝子寄生在植物上。
③蛔虫寄生在动物上。④赤眼蜂寄生在棉铃虫上。
生态系统中，不同营养级的生物存在捕食与被捕食的关系。这种关系在自然界中通过各种调节机制控制着种群的数量波动，保持生态系统的相对平衡，任一环节受到干扰就可能破坏平衡。
例：人类过度猎取某些生物，就可能引起生态失衡。人类为发展鹿群而大量猎杀美洲豹和狼，使得鹿群数量大增，对牧草过度利用，导致草场褪化。
在农业生产中常利用种间关系进行病虫害的防治，效果很好。如：
①七星瓢虫一天吃100条蚜虫。②一只啄木鸟一天吃300条虫。③一只青蛙一天吃70—80只虫。④十九世纪八十年代，蚧科昆虫对加利福尼亚柑橘危害很大，引入瓢虫之后十年，蚧科昆虫就被控制了。
但需注意：引种时必须谨慎考虑，否则会引起很大危害。
如：非洲维多利亚湖1960年引入尼罗河河鲈所造成的后果。
可以看出：自然界的任何生物都在与其他生物的相互联系中保持自身的数量平衡，从而维持整个生态系统的平衡，失去制约就可能引起失衡，从而造成很大危害。
进出口检疫，就是为了防止某些病虫害被带入无天敌限制的地区，造成病虫害大流行而采取的措施。
二、次生分泌物对种间关系的作用
1、生态学：是研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。 2、生态系统：生物与生物之间以及生物与其环境之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，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体（在一定空间的全部生物和非生物环境相互作用形成的统一体）。 最小因子定律：德国化学家比希提出，“植物的生长取决于数量最不足的那一种营养物质” ，即最小因子定律。 种群调节：指种群数量的控制。是物种的一种适应性反应。种群的数量是由出生与死亡、迁入与迁出两方面决定的，所有影响出生率、死亡率和迁移的环境因子、生物因子都对种群的数量起调节作用。 4 、种群：在一定时间占据特定空间的同一物种个体的总和，是物种存在的基本形式（空间分布：随机的、均匀的、和成从的或聚集的。其增长型：在无环境限制下成指数式增长；在环境制约下成逻辑斯蒂增长。）。 5 、优势种：在群落中地位和作用比较突出，具有主要控制权或统治权的种类或类群，其中优势层中的优势种，称为建群种。 6、群落：同一时间聚集在一定区域中各种生物种群的集合叫群落。群落的水平结构特点：常形成相当高密度集团的 片状或斑块状镶嵌。垂直结构的特点：成层性（乔木层、灌木层、草木层、地被层）。 7、边缘效应：由于生态环境的过渡性，不同斑块间能量、物质和
信息交换频繁，生物种类繁多，生产力较高（是指斑块边缘部分由于受相邻斑块或周围环境的影响而表现出与斑块中心部分不同的生态学特征。或两个或多个群落之间过渡区域称为边缘效应）。8、群落演替：生态系统的生物群落随着时间的推移，一些物种消失，另一些物种侵入，群落组成及其环境想一定方向产生有顺序的发展变化。 9、顶级群落：生态系统中的生物群落通过复杂的发展演替，达到最后成熟阶段的群落与周围物理环境取得相对平衡的稳定群落。顶级群落：在群落演替过程中，演替发展到最后出现的稳定的成熟群落称为顶级群落。 10 、生态位：生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。 11 、十分之一定律：生态系统中能量的不同利用者之间存在的这种必然的定量关系。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。林德曼把生态系统中能量的不同利用者之间存在的这种必然的定量关系，叫做“十分之一定律”。 12、生态金字塔：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营养级，当营养级由低到高，其个体数目、生物量、所含能量一般呈现出下大上小类似埃及金字塔的塔形分布，称为生态金字。其类型有数量金字塔、能量金字塔、生物量金字塔. 13、生物放大作用：生物体从周围环境中吸收某些元素或不易分解
东北农业大学成人教育学院考试题签 农业生态学(A) 一、名词解释(每题5分,共20分) 1、生物群落: 2、农业生态系统: 3、食物网: 4、现存量: 二、单项选择题(每题3分,共45分) 1、自然界中食物链的长度一般有多少级( ) A、4-5级 B、6-7级 C、7-8级 D、9级 2、以下哪些就是初级生产的生产者( ) A、猪 B、牛 C、羊 D、水稻 3、我国水资源分布的特点就是( ) A、南方多于北方 B、内陆多于沿海 C、平原多于山地 D、都就是 4、属于可更新资源的就是( ) A、磷矿资源 B、钾 C、钙 D、水资源 5、物质循环中,属于沉积型循环的就是( ) A、氮 B、氢 C、水 D、钾 6、草食动物牛、羊属于( ) A、初级消费者 B、次级消费者C,生产者D、分解者
7、生物防治利用某一生物种群压制另一类生物种群,使其不能为害农作物,就是利用生物种间的(A) A、负相互作用B、正相互作用C、中性作用D、偏利作用 8、消费者处于食物链的种间环节,属于异养生物,如下面的(D) A、草 B、小麦 C、水稻 D、牛 9、森林减少在一定程度上可以导致(B) A、厄尔尼塔现象 B、温室效应 C、拉尼拉现象 D、赤潮 10、利用天敌来消灭害虫就是生物种间的(C) A、原始合作 B、互利共生 C、捕食 D、共栖 11、生物学放大作用就是指有毒物质在食物链上的(A) A、浓缩 B、降低 C、平衡 D、毒害 12、农业生态系统具有生命特征就是因为其中包括(A) A、生物组分 B、环境组分 C、太阳辐射 D、水 13我国现有耕地约为(A) A、15亿亩 B、30亿亩 C、144亿亩 D、5亿亩 14目前农业上最突出的生态危机就是(A) A、污染危机 B、粮食 C、石油 D、化肥 15、农田生态系统的生产水平较高就是因为增加了(B) A、腐食食物链 B、捕食食物链 C、寄生食物链 D、其她 三、多项选择题(每题2分,共16分) 1、农业生态系统的结构包括( )
复习题（作业）参考答案 第一章绪论 一、名词解释 1. 生态学（ecology）：是研究生物与其环境相互关系的学科。 2. 农业生态学（agricultural ecology, agroecology）：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，研究其中的相互联系、协同演变、调节控制和持续发展规律的学科。它是生态学在农业领域的分支。 3. 系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体。（我国著名科学家钱学森定义） 4. 生态系统（ecosystem）：生物与生物之间以及生物与其生存环境之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，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。简言之，是在一定空间内的全部生物与非生物环境相互作用形成的统一体。 5. 生产者（producers）：是指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。 6. 大型消费者（macroconsumers）：是指以初级生产的产品为最初十五来源的大型异养生物，主要是指动物。 7. 小型消费者(microconsumers)：又称分解者，是指利用动植物残体及其他有机物为食的小型异养生物，主要是指细菌、真菌、放线菌等微生物。 8. 农业生态系统(agroecosystem)：是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标的生态系统。 二、问答题 1 生态学的发展经历了哪几个阶段？每个阶段的主要事件有哪些？ 答：生态学100多年的发展经历了5个阶段： （1）生态学知识累积阶段（1866年前）； 主要事件有：在中国长期的农业社会中就累积了像二十四节气这种实质反映气候与生物关系的知识，而且广为流传，成为指导农业生产的重要依据。 （2）个体生态学与群落生态学阶段（1866--1935）； 主要事件有：1866年，德国动物学家海克尔定义了生态学，这就标志着生态学的产生。生态学产生以后便分化出植物生态学、动物生态学等学科分支。 （3）生态系统生态学阶段（1935—1962）； 主要事件有：1935年，植物生态学的英美学派代表人物，英国植物生态学家坦斯列第一次提出了生态系统的概念，他把生物与其环境看成是一个动态整体。1941年，美国科学家林德曼，发表了《一个老年湖泊内的食物链动态》的论文。她用确切的研究数据揭示了在食物链顺序转移中生物的数量关系。美国生态学家奥德姆从20世纪50年代开始研究了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。 （4）生态学向调控与工程方向发展阶段（1962--）； 主要事件有：1962年，美国海洋生物学家卡逊写的《寂静的春天》，她的书是人类生态环境意识觉醒的标志。联合国科教文组织于1964年开展以生态系统定量研究为重点的“国际生物学研究计划”之后，又于1971年组织了“人与生物圈”长期研究计划。中国于1972年加入这个研究。1992年的环境与发展大会制定了《保护生物多样性公约》、《气候变化公约》、《关于森林问题的原则声明》、《21世纪行动议程》、《里约热内卢宣言》。 （5）农业生态学发展的生态学基础；
实验一土壤剖面的野外观察（3课时） 实验内容及步骤： 一、选择土壤剖面点 选择原则： 1、要有比较稳定的土壤发育条件，即具备有利于该土壤主要特征发育的环境，通常要求小地形平坦和稳定，在一定范围内土壤剖面具有代表性。 2、不宜在路旁、住宅四周、沟附近、粪坑附近等受人为扰动很大而没有代表性的地方挖掘剖面。 二、土壤剖面的挖掘
土壤剖面一般是在野外选择典型地段挖掘，剖面大小自然土壤要求长2米、宽1米、深2米（或达到地下水层），土层薄的土壤要求挖到基岩，一般耕种土壤长1.5米，宽0.8米，深1米。 挖掘剖面时应注意下列几点： （1）剖面的观察面要垂直并向阳，便于观察。 （2）挖掘的表土和底土应分别堆在土坑的两侧，不允许混乱，以便看完土壤以后分层填回，不致打乱土层影响肥力，特别是农田更要注意。 （3）观察面的上方不应堆土或走动，以免破坏表层结构，影响剖面的研究。 （4）在垄作田要使剖面垂直垄作方向，使剖面能同时看到垄背和垄沟部位表层的变化。 （5）春耕季节在稻田挖填土坑一定要把土坑下层土踏实，以免拖拉机下陷和折断牛脚。 三、土壤剖面发生学层次划分： 土壤剖面由不同的发生学土层组成，称土体构型，土体构型的排列入其厚度是鉴别土壤类型的重要依据，划分土层时首先用剖面刀挑出自然结构面，然后根据土壤颜色、湿度、质地、结构、松紧度、新生体、侵入体、植物根系等形态特征划分层次，并用尺量出每个土层的厚度，分别连续记载各层的形态特征。一般土壤类型根据发育程度，可分为A、B、C三个基本发生学层次，有时还可见母岩层（D），当剖面挖好以后，首先根据形态特征，分出A、B、C层，然后在各层中分别进一步细分和描述。 土层细分时，要根据土层的过渡情况确定和命名过渡层： （1）根据土层过渡的明显程度，可分为明显过度和逐渐过度。 （2）过渡层的命名，A层B层的逐渐过程可根据主次划分为A B或B A层。 （3）土层颜色不匀，呈舌状过渡，看不出主次，可用AB表示。 （4）反映淀积物质，如腐殖质淀积B h，粘粒淀积B t，铁质淀积B ir等。 四、土壤剖面描述
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。
农业生态学试卷 一、名词解释（其中6、7题任选一题。每小题2.5分，共15分） 1、生境（habitat）：指生物生长的具体地段的综合环境。 2、生态位(niche)：生物种在生态系统中的功能和地位通常称为生态位，又称生 态龛。 3、种群（population）：指在一定时间内占据特定空间的同一物种（或有机体） 的集合体。 4、边缘效应（edge-effect）：群落交错区种的数目及一些种的密度相邻群落增大 的现象。 5、生态系统（ecosystem）：通常指在一定的时间和空间内，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和功能的综合体。 （或者说是由生物群落与非生物环境依存所组成的一个生态学功能单位。）6、地质大循环（geological cycle）：指物质或元素经生物体的吸收作用，从环境 进入生物有机体内，然后生物有机体以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入五大自然圈层的循环。 7、生物小循环（small biological cycle）：指环境中元素经生物体吸收，在生态系 统中被相继利用然后经过分解者的作用，回到环境后，很快再为生产者吸收、利用的循环过程。 二、填空题（每空一分，共25分） 1、生物生长的三基点温度最低温度、最适温度、最高温度。 2、一定生育期内有效温度的总和称为有效积温（effective accumulative temperature）。 3、正相互作用按其作用程度分为互利共生、偏利共生和原始协作3种类型。 4、种群数量受4个种群参数的影响，他们分别是：出生率、死亡率、迁入率、迁出率。 5、两个或多个群落之间（或生态系统之间）的过渡区域称为群落交错区（ec otone）。 6、生物之间通过取食与被取食的关系所联系起来的链状结构称为食物链（foo d chain） 7、生态系统的基本结构包括物种结构、营养结构、时间结构、空间结构。 8、判断农业生态系统结构合理性的标准包括农业生态系统的持续性、稳定性、高效性、协调性等几个方面。 9、衡量物质流动（或交换）效率高低的两个重要指标是周转率和周转期。 10、能量是一种做功的能力，在生态系统中主要有两种存在状态，即动能和潜能。 三、选择题（每题2分，共20分） 1、农业生态系统是（C ） A、自然生态系统 B、人工生态系统 C、驯化的自然生态系统 D、人工的生态经济系统
土壤样品的采集与处理 一、目的意义 土壤样品的采集与处理，是土壤分析工作的一个重要环节，直接关系到分析结果的正确性、可靠性。土壤是一个不均一体，受自然因素（包括地形高度、坡度、母质等）和人为因素（耕作、施肥等）影响，土壤养分分布不均匀。正确的采样方法是保证少量分析样品正确反映一定范围内土壤的真实情况的前提条件。 土壤样品的采集要求选择有代表性的地点和代表性的土壤，避免一切主观因素的干扰，根据采样目的及分析项目确定采样方法。土壤形成与土体发生研究，按土壤发生层次采样；土壤物理性质研究，需采原状土样品：农业土壤的理化性质、养分状况研究，则应选择代表性田块，在耕作层多点采取混合样品。 采集到的土样，应当场记好标签，带回室内后要逐袋进行登记，立即进行风干处理。处理样品的目的是：（1）使分析样品可较长期地保存，以防止微生物作用引起土壤生化性状发生变化；（2）挑去非去部分，使分析结果能代表土壤本身组成；（3）将样品适当磨细和充分混匀，使分析时所取的称样具有较高的代表性，减少称样的误差；（4）将样品磨细，增大土粒的表面积。使制备待试溶液时分解样品反应能够完全和匀致。 二、仪器设备 （1）土样采集使用工具 铁锹、小铁铲、小钢卷尺、剖面刀、样品袋(布袋、纸袋或塑料袋)、标签、铅笔。 （2）土样制备使用工具 牛皮纸、硬木板、木棒、台称、镊子、玛瑙研钵、广口瓶(或纸袋)、标签、土壤筛(孔径2mm、1mm 和0.25mm)等。 三、实验步骤 （一）土壤形成发育与土壤分类研究（土壤剖面样的采取) 1.采样点确定 在野外首先确定区域地形部位，及具体剖面位置，除在调查范围的草图上注明采集位置外，并在样
二0一三年春学期南京农业大学本科学位 《农业生态学》复习题 一、填空题（40×0.5分=20分） 1、农业生态学的研究对象是。 2、系统必备的三个条件是有、、。 3、系统整体功能大于部分功能之和的效应叫。 4、生态系统包括和两个组分。 5、生态系统的三大功能类群是、、。 6、生态系统的基本功能包括、、。 7、种群增长的基本型有和。 8、生态对策有和两种。 9、生态学金字塔有、、三种类型。 10、辅助能包括和两类。 11、生物地球化学循环按元素运动范围不同有、两大部分。 12、碳循环不平衡带来的环境问题主要是。 13、自然资源按更新期的长短为、两类。 14、农业生态系统的综合效益是、、三大效益的统一。 15、农业种群间的正相互作用包括、、。 16、环境污染包括、、。 17、我国生物种属繁多，群落类型多样，品种资源丰富，仅次于和，居世界第位。 18、碳循环不平衡带来的环境问题主要是。 19、生态系统按人类干扰的程度可划分为、、。 20、系统必备的三个条件是有、、。 21、系统整体功能大于部分功能之和的效应叫。 22、种群调节有和。 23、生态系统的三大功能类群是、、。 24、按不同元素的运动规律不同可将生物地球化学循环分为和两类。 25、稻田引入养鱼的食物链加环属于环。 26、生态对策有和两种。 27、生态学金字塔有、、三种类型。 28、农业生态系统的生物生产包括和两部分。 29、和也是种群变动两个主要因子。 30、碳循环不平衡带来的环境问题主要是。 31、自然资源按更新期的长短为、两类。 32、群落中生物钟的多样性，决定着群落的及。 33、土壤动物是最重要的和。 34、通过生化分泌物对他种植物产生的抑制作用叫。 35、生态系统中的能量的主要形态有、、和等几种。 36、生态系统中能量的流动，是借助于和来实现的。它们便是生态系统中 的渠道。 37、农业生态学的研究对象是。 二、判断题（15×1分=15分） （）1、生态系统同一般系统的根本区别是因为生态系统是个开放系统。 （）2、环境容纳量是指一定环境内最大种群数量。 （）3、R—对策生物种群的基本增长型通常是J—型。 （）4、土壤中C/N下降，有机质分解加速。 （）5、食物链“加环”可以改变十分之一定律。 （）6、海洋是最大的生态系统。 （）7、在不稳定的环境中r—对策生物比K—对策生物更容易灭迹。 （）8、传统能也是一种生态上比较合理的替代农业。 （）9、固氮根瘤菌和豆科植物间的共生关系属于原始协作。 （）10、就植物而言，其生态型包括：气候生态型、土壤生态型、生物生态型。 （）11、S循环属于气相型循环。 （）12、生物组分是指生命以外的环境部分，包括大气、水、土壤及一些有机物质。 （）13、食物链“加环”可以改变十分之一定律。 （）14、氮素来源主要有两个途径：生物固氮、化学固氮。 （）15、环境包括自然环境和非自然环境。 （）16、种群的季节性波动主要受环境容纳量的调节。 （）17、环境容纳量是指一定环境内最大种群数量。 （）18、农业生态系统的研究对象是农业生态系统。 （）19、土壤中C/N下降，有机质分解加速。 （）20、负相互作用是有害的。 （）21、海洋是最大的生态系统。 （）22、增长种群的雄性个体数常大于雌性个体数。 （）23、传统能也是一种生态上比较合理的替代农业。 （）24、生态系统同一般系统的根本区别是因为生态系统是个开放系统。 （）25、R—对策生物种群的基本增长型通常是J—型。 （）26、S循环属于气相型循环。 （）27、土壤中C/N下降，有机质分解加速。 （）28、食物链“加环”可以改变十分之一定律。 （）29、在不稳定的环境中r—对策生物比K—对策生物更容易灭迹。 （）30、传统农业是一种生态上比较合理的代替农业。 三、选择题（20×1分=20分） 1、农业生态学研究对象主要是（） A、农作物 B、农业环境 C、农业生态系统 D、农业气候 _ … …
《土壤学》实验指导 （适用专业：农业资源与环境专业）黑龙江八一农垦大学植物科技学院资环系
目录 实验一分析样品的采集和制备 (1) 实验二土壤吸湿水含量的测定——室内烘干法 (5) 实验三土壤有机质含量测定——丘林法 (7) 实验四土壤水稳性团粒结构的测定 (10) 实验五土壤多种理化性状分析 (11)
实验一分析样品的采集和制备 样品的采集，是决定分析工作是否可靠的重要环节。由于耕地土壤、肥料（尤其是有机肥料）、作物的不均一性，很容易造成采样误差，而采样误差要比分析误差大若干倍，即使室内分析结果再准确，也难以反映客观实际情况。因此样品的采集与处理，则是土壤农化分析工作中一项非常重要的工作。 一、土壤样品的采集和制备 （一）土壤样品的采集 土壤是一个不均匀体，同一地块上这一点和那一点土壤有差异，垂直剖面上不同土层之间也有差异。造成这些差异的原因是多方面的，如气候、地形、母质、土壤中的生物活动、人们的生产活动等等。对于农业土壤来说，各种农业技术措施（不同的施肥方式和耕作制度等）造成土壤的局部差异尤为显著。因此耕地土壤的不均匀性远比未耕种土壤大。要使分析结果符合客观实际情况，所采集的土壤样品就必须有代表性、均匀性和典型性。 1、划分采样区 为使土壤样品真正具有代表性，采样前首先需要了解全区土壤类型、地型部位、作物布局、耕作施肥、历年产量等情况，然后根据土壤的差异划分若干采样区，每一个采样区的土壤尽可能均匀一致。在每一个采样区内取一个混合土样。采样区的面积，视研究目的和要求的精确度而定。试验区采样，每一个试验小区为一个采样区。生产田一个采样区面积可为10ha。 2、采样 土壤农化分析一般只采耕层（0～20cm）土样。传统农业采样时，通常采取蛇形线或对角线等距离布置样点，精准农业通常采用网格法采样。采样点应避开特殊的地点，如粪底盘、地边、沟边等。采样点数根据采样区的面积而定，一般为15～20个。 采样方法随采样工具而不同。常用的采样工具有小土铲和土钻。用土铲取土时是在采样点上根据采土深度斜向采取上下一致的薄片。用土钻取土则是将土钻钻入土中，在一定土层深度处，取出一均匀土柱。各样点样品集中混匀，一个混合样品量为0.5～1kg。若土量太多，可将土样放在塑料布上，用手捏碎混匀，用四分法取出一部分，装入样品袋，内外附上标签，注明采样地点、深度、前茬或施肥情况、采样人和
农业生态学作业一试题及答案
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农业生态学_在线作业_1 交卷时间：2016-09-23 09:18:39 一、单选题 1. (5分) 下列（）是短日照植物。 ? A. 燕麦 ? B. 油菜 ? C. 小麦 ? D. 玉米 纠错 得分： 5 知识点：农业生态学 展开解析 2. (5分) 不同生物对环境的适应对策各不相同，以下哪类生物属于K对策生物？（） ? A. 杂草 ? B. 细菌 ? C. 昆虫 ? D. 大型食肉动物 纠错 得分： 5 知识点： 4.2 群落的基本特征 展开解析 3. (5分) 生态问题出现的主导因素是（）。
? A. 粮食危机 ? B. 资源危机 ? C. 能源危机 ? D. 人口危机 纠错 得分： 5 知识点： 9.1 农业资源的分类与特性 展开解析 4. (5分) 根据生态位原理，（）有利于系统稳定。 ? A. 生物品种单一 ? B. 生物数量少且生态位空缺 ? C. 生态位丰富且生态位饱和 ? D. 生物的生态位重叠 纠错 得分： 5 知识点： 4.2 群落的基本特征 展开解析 二、多选题 1. (5分) 植物成群分布的原因是（）。 ? A. 天然障碍 ? B. 动物及人为活动 ? C. 微域差异 ? D. 繁殖特性
纠错 得分： 5 知识点：农业生态学 展开解析 2. (5分) 农业生态系统养分循环的特点包括（）。 ? A. 农业生态系统的养分保持能力较强，流失率低 ? B. 养分供求同步机制较弱 ? C. 系统内部养分的库存量较低，但流量大，周转快 ? D. 农业生态系统有较高的养分输出率与输入率 纠错 得分： 0 知识点：农业生态学 展开解析 3. (5分) 生态因子作用的一般特征包括（）。 ? A. 生态因子对生物的作用具有主次之分 ? B. 生态因子具有部分补偿性因此具有完全替代性 ? C. 生态因子的作用或生物对生态因子的要求具有阶段性 ? D. 生态因子的耦合（综合）作用特征 纠错 得分： 5 知识点：农业生态学 展开解析 4. (5分) 资源转换系统的某一必要资源的输入量从零开始不断增加，开始时系统的输出量增加很快，当输入达到一定水平后，输出量增加的速度逐步减慢、停止甚至出现负值，这种现象称之为（）。
一、名词解释（每个2分） 1.生态型 2.农业生态学 3.物质循环 4.能量转移 5.生态位 6.生境 7. 生活型 8.生物多样性 9.生态农业10.周转率11.趋同适应12.食物链13.生态平衡 14.营养结构15.生态金字塔16.生物学放大作用17.五大生态危机18.边缘效应19.耐性定律20.种群 二、简答题（每题5分） 1. 农业生态系统的特点。 2. 农业生态系统的辅助能的类型及意义。 3. C、N、P和水循环的特点。 4. 提高处级生产力和次级生产力的途径。 5. r选择和k选择。 6. 简述种群的数量特征。 7. 群落内生物个体之间可能存在的关系。8. 简述环境对生物的影响规律。 三、论述题（任选2题，每题10分） 1. 什么是农业生态系统的功能？如何提高农业生态系统的功能。 2. 什么是农业生态系统的结构？为什么要调整和如何调整农业生态系统的结构。 3. 你认为农业生态学应包括那些内容？请你设计一个农业生态学课程内容体系。
教学班号学号姓名专业级班题号满分得分阅卷人审核人 一 二 三 四 五 六 七 八 合计 一、给出下列英文短语的中文意思并定义或解释（每个2分，共40分） 19.Food chain 20. Pollution 二、简答题（每题6分，共36分） 1. 什么是生态平衡，生态平衡失调的标志体现在那几个方面？ 2. 3. 简述农业生态系统的结构。4. 简述生物种群间的相互关系。5. 简述环境对生物的影响和作用。
6. 简述农业生态系统中林业与农业的关系。 三、论述题（24分） 1.试比较自然生态系统和农业生态系统的主要特征。（10分） 2.根据农业生态系统中C、N、P和水循环的意义和特点，分析目前人们在调控物质循环中存在的问题和对策。（14分） 山东农业大学考试专用 第3 页，共13 页 《农业生态学》试卷（B卷；课程代码：1400360 ） 考试方式闭卷考试时长100 分钟教学班号学号姓名专业级班题号满分得分阅卷人审核人 一 二 三 四 五 六
《农业生态学》复习题A（专升本） 一、填空题 1、根据食性不同，食物链可分为__ _、、和。 2、种群的空间分布格局可分为三类，即、、。 3、生态系统的组成包括和。 4、竞争排斥原理又叫。 二、选择题 1.不属于环境因子的是: （） A 空气 B 水 C 阳光 D 湿度 2.生产力最低的生态系统为: （） A农田生态系统 B 热带雨林生态系统 C 沙漠生态系统 D 草原生态系统 3. <螳螂捕蝉，黄雀在后>的故事中螳螂属于：（） A生产者 B初级消费者 C次级消费者 D三级消费者 4.腐生食物链的是: （） A虱子→人 B草→羊→狼 C玉米→蝗虫→青蛙 D稻草培育蘑菇 5.属于K对策生物的是: （） A 大象 B 蚊子 C 蝴蝶 D 苍蝇 三、判断题 1.稻田养鸭可以减少杂草属于生物的化感作用。（） 2.顶级群落不是恒定不变的。（） 3. <螳螂捕蝉，黄雀在后>的故事中，如果螳螂所在营养级的能量为1个单位，那么在这个生态系统中生产者的能量为100个单位。（） 4. 活树上生出蘑菇属于腐生食物链。（） 5. 次生演替比原生演替时间长。（） 四、名词解释 1、能量的十分之一定理 2、生物地球化学循环 3、限制因子原理
4、种群 5、生态型 6、趋异适应 7、人工直接调控 8、生境 9、生态平衡 10、化感作用 五、简答题 1、顶极群落有哪些主要特征？ 2、简述农业生态系统的能量流动。 3、农田施入氮肥后，氮肥的去向？如何提高肥料利用效率。 《农业生态学》复习题B（专升本） 一、填空题 1、生物多样性包括、、三方面。 2、生态系统具有、和三大功能。 3、热力学第二定律也称，因为能量总是从趋向，这个过程。 二、选择题 1、属于原始合作: （） A狐狸与老虎B 地衣与大树C犀牛与犀牛鸟D 蝴蝶与蝴蝶兰 2、不能体现生态因子的周期性变化: （） A 动物冬眠 B 秋雁南飞 C 菊花9月开花D竹子60年一开花 3、一般在在生态系统中，如果生产者的能量为10000个单位，那么次级消费者的能量为：（） A 10 B 100 C 1000 D 500 4、如果两个物种的生态位完全相同，会出现什么结果：（） A 都死亡 B 和谐共存 C竞争能力强的生存，弱的消失D 不确定 5、生态系统由哪两个生态系统复合而成：（）
土壤学实验指导书（农业资源与环境专业） 华中农业大学
目录
实验一土壤质地的测定 土壤质地是土壤的重要特性，是影响土壤肥力高低、耕性好坏、生产性能优劣的基本因素之一。测定质地的方法有简易手测鉴定法、比重计法和吸管法。本实验介绍比重计法，要求掌握比重计法测定土壤质地的原理，技能和根据所测数据计算并确定土壤质地类别的方法。 一、司笃克斯定律在土壤颗粒分析中的应用 土壤颗粒分析的吸管法和比重计法是以司笃克斯定律为基础的，根据司笃克斯(Stokes,1845)定律，球体在介质中沉降的速度与球体半径的平方成正比，与介质的粘滞系数成反比，关系式为： V：半径为r的颗粒在介质中沉降的速度(厘米/秒)； g：物体自由落体时的重力加速度，为981厘米／秒2； r：沉降颗粒的半径(厘米)； dl:沉降颗粒的比重(克/厘米3)； d2:介质的比重(克／厘米3)； η:介质的粘滞系数(克／厘米.秒)。 这是由于小球在广大粘滞液体中作匀速的缓慢运动时，小球所受阻力(摩擦力)： (π为圆周率)，而球体在介质中作自由落体沉降运动时的重力(F)是由本身重量(P)与介质浮力即阿基米德力(FA)之差： Fˊ=P－FA= 333 1212 444 () 333 r gd r gd r g d d πππ -=- 当球体在介质中作匀速运动时，球体的重力(Fˊ)等于它所受到的介质粘滞阻 力(F)，即 3 12 4 () 3 r g d d π- =6r v πη 又球体作匀速沉降时S=vt(S－距离，厘米；V-速度，厘米/秒；t一时间.秒)。由上式，可求出不同温度下,不同直径的土壤颗粒在水中沉降一定距离所需的时间。 二、方法原理： 将经化学物理处理而充分分散成单粒状的土粒在悬液中自由沉降，经过不同时间,用甲种比重计<即鲍氏比重计)测定悬液的比重变化，比重计上的读数直
一、是非题（15分） 1、人是农业生态系统组成的中心成分。（） 2、鸟类啄食有蹄类动物身上寄生虫并为该动物提供报警属于原始合作的关系。（） 3、学生和椅子就组成一个小小的生态系统。（） 4、农业生态系统受自然与经济双重规律的支配。（） 5、农业生态系统中的环境污染基本上是由工业造成的。（） 6、科技发展是农业生态学近30年大发展的最主要因素。（） 7、农业生态系统调控的第二层次是经营者的直接调控。（） 8、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。（） 9、植物的生长取决于数量最充足的营养物质。（） 10、森林砍伐后的群落演替属于次生演替。（） 11、自然资源的种类、范围和用途通常是一成不变的。（） 12、同一生境中没有任何两个物种会占据同一个生态位。（） 13、可持续发展目标是充分满足子孙后代的其需求能力。（） 14、自然资源受人的影响较大，社会资源受人的影响较小。（） 15、稻草→牛→蚯蚓→鸡→猪→鱼属于混合食物链类型。（） 二、单项选择（15分） 1、晚稻、中稻、早稻为（）生态型 A、温度 B、光照 C、土壤 D、水分 2、全球绿色植物光能利用率平均为（） A、0.01% B、0.4% C、0.2% D、0.1% 3、N、P、B、Mg等元素对油菜的生长具有（） A、同等重要性 B、有主次之分 C、直接作用与间接作用之分 D、可替代性 4、马—蛔虫—原生动物属于（）类型食物链 A、捕食 B、腐食 C、混合 D、寄生 5、农业生态系统中的能量流动不符合下列哪条定律（） A、热力学第一定律 B、热力学第二定律 C、十分之一定律 D、限制因子定律 6、农业生态系统是（） A、自然生态系统 B、人工生态系统 C、驯化的自然生态系统 D、人工的生态经济系统 7、构成生态系统的核心是（） A、人 B、生物群落 C、大气 D、太阳辐射 8、固氮根瘤菌和豆科植物间的共生关系属于：（） A、原始协作 B、偏利共生 C、互利共生 D、寄生 9、农业生态系统的开放性是指（） A、高生物产量 B、高经济产量 C、高生物多样 D、输入输出特点 10、能够决定地球上动物和人口生存数量的是（） A、初级生产量 B、次级生产量 C、热量 D、净生产量 11、捕食性天敌的引入这一环节属于（） A、生产环 B、增益环 C、减耗环 D、复合环 12、高投入、高能耗的农业为（） A、有机农业 B、生物农业 C、石油农业 D、自然农业 13、金属矿产资源属于（） A、可更新资源 B、不可更新资源 C、社会资源 D、工业产品资源
建筑结构施工图识图入门总结，很详细 知识，力求达到以下四个方面能力： 1、理解建筑施工图的成图原理和制图标准； 2、看懂房屋的组成和各部分的材料、做法，能够看懂一般建筑工程的主要施工图纸； 3、能够根据施工图纸进行建筑面积和一般工程量的计算以及常用构件数量的统计； 4、能够发现图纸中较明显的错误、遗漏和图样之间相互矛盾的地方。 第一节建筑工程施工图的组成 各专业施工图的内容 1、总图：建筑场地范围内建筑物的位置、形状和尺寸，道路、绿化及各种室外管线的布置等。 2、建筑专业图：建筑平面图、立面图、剖面图、各种详图及门窗表、材料做法表。 3、结构专业图：基础图、各层顶板的平面、剖面、各种构件详图，构件数量表及设计说明。 4、设备专业图：包括给水、排水、采暖、通风各系统的平面图、轴测图和各种详图。 5、电气专业图：包括照明、动力和弱电的系统图、平面图及详图等。 第二节建筑工程图的成图原理 一、投影的概念 用一组假想的投射线把物体的形状投到一个平面上，就可以得到一个图形，称为投影法。 二、投影的种类 1、中心投影：投影线由一点放射出来投射到物体上，这种作图方法称为中心投影法。 2、平行投影：投影线呈相互平行状投射到物体上，称平行投影。 （1）正投影：使投影线垂直于投影面时，并且使物体的一个面也垂直于投影线。
（2）斜投影：当投影线倾斜于投影面时，所作出的投影。 三、物体的三面正投影图 1、三面正投影体系的形成 （1）将物体放在三个相互垂直的投影面间； （2）用三组垂直于投影面的投影线作投影； （3）在三个投影面上得到三个正投影图。 2、三面正投影体系的展开 （1）正立投影面不动； （2）水平投影面向下转动90°； （3）侧立投影面向右后方转动90°。 3、三面投影图的特性 （1）不全面性 每个投影图只能反映物体两个方向的尺寸；立面图反映长度和高度；平面图反映长度和宽度；侧面图反映高度和宽度。
土壤学实验指导集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
实验一土壤样品的采集处理 一、目的： 土壤分析工作中，样品采集是一个极其重要的环节，要求采集的土壤样品必须具有代表性。如果取样缺乏代表性，任何良好的分析工作也得不到可靠的结果，甚至会得出错误的结论。因此，正确地采集样品是土壤分析工作的一个前题，是一项十分细致和重要的工作。 二、土壤样品的采集和制备 土壤采样最基本的要求是采集有代表性的土壤，但代表性的具体要求，应根据实际和研究的目的不同而有所区别。 1、土壤剖面样品 分析土壤基本理化性质，必须按土壤发生层次采样，在选择好挖掘土壤剖面的位置后，现挖一个1×1.5m（1×2m）的长方形土坑，长方形较窄的向阳一面作为观察面，挖出的土壤应放在土坑两侧，土坑的深度根据具体情况确定，一般要求达到母质或地下水即可，大多在1-2m间。然后根据土壤剖面的颜色、结构、质地、松紧度、湿度、植物根系分布等，自上而下的划分土层，进行仔细观察，描述记载，将剖面形态特征逐一记入剖面记载簿内，也可以作为分析结果审查的参考。观察记载后，就自下而上的逐层采集分析样品，通常采集各发生土层中部位置的土壤，而不是整个发生层都采。随后将所采样品放入布袋或塑料袋内，一般采集土样1kg左右，在土袋的内外应附上标签，写明采样地点、剖面号数、土层深度、采样深度、采样日期和采样人。 2、土壤物理性质样品 如果是进行土壤物理性质的测定，须采原状样品，如测定土壤容重和孔隙度等物理性质，其样品可直接用环刀在各土层中部取样。对于研究土壤结构的样品，采样时须注意土壤湿度，不宜过干或过湿，最好在不粘铲的情况下采集。此外，在取样过程中，保持土块不受挤压，不使样品变形，并须剥去土块外面直接与土铲接触而变形的部分，保留原状土样，然后将样品置于铁盒中保存，带回室内进行处理。 3、盐分动态样品 研究盐分在剖面中的分布和变动时，不须按发生层次采样，而自地表起每10cm或20cm采集一个样品。 4、耕作土壤混合样品 为了研究植物或苗木生长期内土壤耕层养分供求状况，采样一般不需挖土坑，只需取耕层土壤20cm左右，最多采到犁底层的土壤。对作物根系较深的（如小麦）土壤，可适当增加采样深度，为了正确地反映土壤养分动态和植物长势间的关系，可根据试验区的面积确定采样点的多少，通常为5-20个点，可采用蛇形取样方法进行采样，每个点上采集的样品集中起来混合均匀。 二、土壤样品的数量
农业生态学题库 一、填空题 1、农业的效益可分为农业的社会效益、经济效益和生态效益。 2、在农业生产实践中，农业生物常以种群或群落的状态存在。 3、农业生物即是指农业生产过程必不可少的各种植物、动物和微生物的总称。 4、种群年龄结构是指不同年龄组的个体在种群内的比例和配置情况，根据年龄锥体，可将 种群分为：增长型、稳定型和衰退型。 5、依据取得种群各年龄组的个体数目和各年龄组的死亡个体数方法的不同，生命表可以分 为动态生命表和静态生命表。 6、种群的发布有3种基本类型：、、。 7、生物种间的正相互作用包括：偏利作用、原始合作和互利共生。 8、生物种间的负相互作用包括竞争、捕食、寄生和偏害作用四种。 9、就农业生产能量转化效率而言，各营养级之间的能量转化效率是由生物及其环境两方面 因素决定的。 10、农业生态系统的次级生产力，直接受次级生产者的生物种性、生产方式、养殖技术、养 殖环境所制约。 11、碳主要储藏在大气、生物体、土壤、水圈和岩石圈几个库中。 12、温室气体主要包括：CO2、CH4、N2O、臭氧、氟里昂以及水汽等。 13、全球氮素储量最多的是岩石、大气，其次是煤等化石燃料。 14、循环通常包括：氮的固定、生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用 等几个重要过程。 15、固氮的途径通常有生物固氮、高能固氮和工业固氮三种。 16、自然界中磷循环属于典型的沉积型循环。 17、钾循环是以地质大循环为主，生物小循环为辅的物质循环管。 18、酸雨是指pH低于的雨水。 19、根据杜能的农业圈层结构理论，他推断出围绕中心城市的6个同心圈层，每个圈层分别 有不同的最适农业生产结构，第一圈层为自由农作圈、第二圈层为林业圈、第三圈层为轮作农业圈、第四圈层为谷物农作圈、第五圈层为三圃农作圈、第六圈层为畜牧圈，第六圈层以外则是以休闲、狩猎为主的灌木林带。 20、根据农业圈层结构，杜能得到两个结论，分别为：生产集约度理论和生产结构理论。 21、农田水分消耗的途径主要有三个方面：植株蒸腾、株间蒸发和深层渗漏（或田间渗漏）。 22、农艺节水主要包括地面覆盖、耕作改良、水肥耦合、抗旱品种选育等。 二、选择题 1、美国科学家小米勒总结出的生态学三定律包括：多效应原理、相互联系原理、勿干扰原 理。 2、A型：凸型的存活线，表示种群在接近生理寿命前，死亡率一直很低，直到生命末期死亡率才升高。人类属于或接近这种类型。 B型：对角型的存活曲线。即种群下降的速率从开始到生命后期都是相等的，表明在各个时期的死亡率都是相等的。 C型：凹型的存活曲线。表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。属于这类型的有
土壤学实验指导书
实验室守则 1、实验前要先预习，明确实验目的，了解实验内容、原理和操作过程。 2、实验时必须认真观察和分析实验现象，对实验的内容和安排不合理的地方可提出改进意见。对实验中出现的反常现象应进行讨论，并大胆提出自己的看法，做到主动地学习，积极地思考。 3、保持实验室整齐、清洁和安静，不得高声谈话。关闭手提电话机。 4、注意安全，实验室内严禁吸烟。易燃易爆物品要远离火源操作和放置。 5、节约用水，安全用电，不浪费药品，爱护所有仪器。凡损坏仪器者应如实向教师报告，并登记，补领。实验过程中废液、废物应倒入指定地方，不准随意乱倒。 6、实验室内的一切物品，未经本室负责教师批准，严禁携带出室外，借物必须办理登记手续。 7、实验完毕，要把仪器用具清洁，将各种仪器药品放回原处，清洁实验台面和地板。学生离开实验室前，必须请教师到座位检查，方可离开。
目录 实验一主要造岩矿物和成土岩石的观察鉴定 (3) 实验二土壤水分的测定 (9) 实验三土壤比重、容重和孔隙度的测定 (10) 实验四土壤有机质及腐殖质组成测定 (12) 实验五土壤速效养分N、P、K的测定 (14)
实验一主要造岩矿物和成土岩石的观察鉴定 土壤是由母质发育而成，母质是岩石风化的产物，岩石是矿物的集合体，而矿物本身又有它的化学组成和物理性质。学习土壤学的人，必须先学习岩石和矿物，以了解土壤母质，为学习土壤学打下基础。 本实验是使用放大镜、条痕板、小刀、硬度计、小锤、稀盐酸等物品，对主要的造岩矿物和成土岩石进行肉眼观察鉴定。 一、主要造岩矿物的认识 (一)形态 矿物形态除表面为一定几何外形的单独体外，还常常聚集成各种形状的集合体，常见的有下列形态。 柱状——由许多细长晶体，组成平行排列者，如角闪石。 板状——形状似板，如透明石膏、斜长石。 片状——可以剥离成极薄的片体，如云母。 粒状——大小略等及具有一定规律的晶粒集合在一起，如橄揽石、黄铁矿。 块状——结晶或不结晶的矿物，成不定形的块体，如结晶的块状石英，非结晶的蛋白石。 土状——细小均匀的粉末状集合体，如高岭石。 纤维状——晶体细小，纤细平行排列，如石棉。 鲕状——似鱼卵状的园形小颗粒集合体，如赤铁矿。 豆状——集合体成园形或椭圆形大小似豆者。如赤铁矿。 (二)颜色 矿物首先引人注意的是它的颜色，矿物的颜色是其重要的特征之一。一般地说，颜色是光的反射现象。如孔雀石为绿色，是因孔雀石吸收绿色以外的色光而独将绿色反射所致。矿物的颜色，根据其发生的物质基础不同，可以有自色、他色和假色。 自色——矿物本身所含的化学成分中，具有的色素表现出来的颜色，如石英的白色。 他色——矿物因为含有外来的带色素的杂质而产生的颜色，如无色透明的石英（水晶）因锰的混入而被染成紫色，即是他色。 假色——矿物内部裂缝、解理面及表面由于氧化膜的干涉效应而产生的颜色。 (三)条痕 矿物粉末的颜色。将矿物在无釉瓷板上擦划，(必须注意矿物硬度小于瓷扳)所留在瓷板上的颜色即为条痕。条痕对有色矿物有鉴定意义。 (四)光泽 矿物表面对入射光线的反射能力称光泽。按其表现可分为： 金属光泽——如黄铁矿 半金屑光泽——如赤铁矿 非金屑光泽——玻璃光泽：如石英晶面 油脂光泽：如石英断口面