农业生态系统能量流

农业生态系统能量探析

实证应用分析

１农业生态系统的能值投入分析

农业生态系统是一个社会、经济、资源和环境的综合系统，能值的持续输入是农业生态系统发展的基础条件。根据能值理论的有关概念和研究方法，对哈尔滨市２０００—２００９年农业生态系统的投入产出状况进行分析，具体计算结果见表１。表１表明，哈尔滨市２０００—２００９年农业生态系统的能值投入呈缓慢上升趋势，由２０００年的１．０３Ｅ＋２２ｓｅｊ上升到２００９年的１．４９Ｅ＋２２ｓｅｊ，增幅达４４．５１％，年均增长率４．４５％。由于可更新的环境资源能值投入取决于气候变化（日照时数长短、年降雨量、风速等），可更新资源能值的投入随气候变化在１７．２７％～２０．９９％区间波动。其中雨水化学能形成的能值量最大，占可更新环境资源投入的２８．４４％～３３．９０％。不可更新环境资源能值投入占总能值投入的比例呈现缓慢下降趋势，由２０００年的７．６３％下降到２００９年的６．０２％。其中不可更新的工业辅助能值投入最大，占总投入量的５４．２６％～６７．９１％，呈缓慢上升趋势，并从２００６年起高于世界平均水平（６２％），其中２００８年工业辅助能投入比重最大。在工业辅助能值中，投入较大属柴油和电力，二者共占工业辅助能值的５７．５７％～６４．１６％，其次是农用机械，占１２．７０％～１８．１４％。有机能的投入呈下降趋势，从２０００年的９．８０Ｅ＋１９ｓｅｊ下降到２００９年的８．２３Ｅ＋１９ｓｅｊ，更多被化肥所代替。在哈尔滨农业生态系统中，购买能值占能值总投入的７２．３８％～７５．９７％，环境资源能值占能值总投入的２４．０３％～２７．６２％。购买能值投入远远大于环境资源能值的投入。上述数据表明，随着农业结构的调整和科技的不断进步，农业生产中更注重机械化和自动化，机械能、电力、燃油的投入不断提高。哈尔滨农业生产方式已经摆脱传统的人力蓄力的老生产规模，正在走向科技化、专业化、自动化的先进生产模式。但在农业生产中人们更注重工业辅助能的投入，社会经济购买能值输入较高，农业经济发展过程中对外来资源的依赖性较大。在工业辅助能中，化肥、农药的长期投入会使土壤板结、营养元素失衡，肥力下降，水土流失增加，这是导致区域生态服务功能下降的因素之一。因此要适当控制工业辅助能的投入，使其发挥最大效率。

1 生态系统的能量流动说课稿

一、教材分析：

1、地位、作用：

高中生物必修三第五章是研究生态系统及其稳定性的,生态系统的主要功能是物质循环和能量流动。所以本节内容是本章的重点之一，是本章的核心内容,其中能量流动过程和特点是这节课的重点和难点。本节知识起到承上启下的作用,它和前面第四章《种群和群落》的知识联系密切，又直接关系到《生态系统的物质循环》和《生态系统稳定性》的学习，学科内综合性较强，理论联系实际紧密。从考试的角度来看，本节内容常作为考试热点，往往把计算和分析结合在一起。

2、这部分内容的教学目标是：

课程标准和考纲的要求是;分析能量流动的基本规律及其应用。而分析属于应用水平，不仅要理解而且要能在不同的情境中进行分析和运用。据此制定出本节课的教学目标：

知识目标

应用：（1）掌握生态系统能量流动的过程和特点。

（2）理解研究生态系统能量流动的意义。

能力目标

1.通过分析生态系统中能量的输入和散失，即“光合作用”和“呼吸作用”与营养级之间的能量变化关系，发展学生的思维迁移能力。

2.学会分析、推算生态系统的能量传递效率，并学会应用“传递效率”解决相关问题，进而培养学生的运算能力和思维能力。

3.通过生态系统食物网中能量流动的渠道和数量的分析，培养学生耐心细致的观察能力和识图能力。

2 情感目标

1.通过分析生态系统能量流动的特点，培养学生用“普遍联系”的观点来分析事物。

2.站在生态道德角度，理解一些生态学观点，使学生懂得对资源的利用应遵循生态学原理和可持续发展的原则，为形成科学的世界观做准备（用课件展示出来，简要提一下）

3、教学重点和难点：

重点：生态系统能量流动的过程和特点。

难点：生态系统能量流动具有单向性和逐级递减的原因。

二、说教法

1、分析学情：由于生物学科的知识是比较散、碎，难以形成知识体系。,能量又是看不见摸不着的东西，比较抽象，对学生来说理解的难度较大。所以这节课重在理解上。因此我准备采用阅读教材—分析图解---训练提升这样的课堂教学模式。

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课题 生态系统的能量流动

课时安排 1课时 学期总课次

主备人 王海荣 审阅

授课人 授课时间 授课班级

教

学

目

标 能量流动的过程及特点分析

能量流动的相关计算

重难点 能量流动的特点

能量传递效率的计算

教法设计 诵读法、自主学习法、分组探究法、讲授法。

教具准备

教 学 过 程

公共教学 个性教学

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。

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(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。

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。