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
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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。
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动能则与物体本身的质量、式。个人收集整理
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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
1．形态：日光能（ Solar energy) 化学能 (chemical 能 (thermal energy)
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energy) 动能 (Kinetic energy) 热
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
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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、核能等占收集整理勿做商业用途
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个人
<1% 3. 人工辅助能 (artificial auxiliary energy) 农业生态景观
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：人畜力、燃料、电力、肥料、农药等
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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或系统对外做功。
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表示系统吸热或放热，ΔＷ表示自身做功
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。
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（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，
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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。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、
自由能做功后即衰变为不能利用的无用能，通
格局、安排都会自然地趋向于无序。
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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，序状态，维持稳定状态。
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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
服从热力学第二定律。
生态系统为一个具有耗散结构的开放系统，
?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
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物链 (food chain)
和食物网 (food web)
第二节初级生产的能量转化
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一、初级生产中的能量平衡关系
在生态系统中首次把
是生态系统能
（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，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，量流动的基础。
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是最主要的初级生产，
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
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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，产能
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
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。
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（二）初级生产力测定的方法：主要分为直接测定和间接测定
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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。
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O２或CO2的浓度变化等再对初
?三、提高农业初级生产力的途径
增加系统的生物量通量或能通量，
1、因地制宜，增加绿色植被覆盖，充分利用太阳辐射能，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、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。
分
?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
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农业生态系统的能量流 - 图文
