《农业生态概论》紧紧抓住农业生态学的基础性和实用性,力求用通俗易懂的语言介绍农业生态学的基本概念和基本理论方法,主要介绍农业生态学概念,国内外发展过程、业生态系统中的生态关系,农业生态系统的结构、能量流动、物质循环、信息传递、价值传递,农业生态系统的生产力,农业生态系统的调控与管理,生态农业与可持续发展等内容。
生态学作为研究生物与环境之间相互关系的科学,其发生和发展始终与农业紧密相连。在全球范围均面临重大生态环境危机的形势下,生态学以其固有的非线性思维和整体性的思想,以自身长期的科学积累为基础,积极面对挑战,在诸多的学科中脱颖而出,在世界探索可持续发展道路上发挥着越来越重要的作用。我国已进入生态文明新时代,其实质就是生物多样性,现代农业也将带有这个时代特征进入新的发展阶段,如何迅速进入高质量发展的轨道,需要继续努力。当前我们应加强协作攻关,探索一套切实可行的环境友好型和资源节约型的技术体系用于生态农业建设与实践。可喜的是,由中国农业出版社组织出版的“农业生态论著”系列丛书,将以农业生态专著、农业科普图书、微视频等多种形式,向广大读者普及农业生态文明建设的理论和方法,对我国生态农业的发展将是一个极大的推动。
第二次世界大战后,以单一化种植、规模化生产、化学促生、机械化操作、产业化经营为主要特征的西方工业化农业(也称“石油农业”或“无机农业”)模式在欧美一些发达国家兴起,并迅速在增加农业产出和经济效益上获得巨大成功。随后,一些发展中国家也纷纷效仿,着力对本国传统农业进行改造和提升,并在一定程度上完成了向现代农业的转型。自中华人民共和国成立以来,农业发展先后经历了计划经济体制和社会主义市场经济体制两个时期,农业生产方式和经营体制也经历了几次大的调整,但其基本目标取向仍以西式现代农业为范式。尤其是改革开放后,中国农业开始在资源配置、生产技术、品种结构、经营方式、管理体制等诸多方面与西式现代农业接轨并取得了非凡成就。但是,在农业现代化迅猛发展的同时,与之相关的许多弊端和问题也接踵而至。主要是农业资源利用率不高,农业成本加大。同时环境污染加剧,农产品质量不佳,影响人们的消费心理,严重影响市场竞争力。中国作为一个生态脆弱、资源相对短缺、环境压力突出的国家,20世纪80年代以来,学术界和各国政府普遍关注的“人口、资源、能源、环境和粮食”等重大问题实质上在中国并未得到根本解决。中国农业取得的成就是以牺牲资源环境为代价的,从长远来看,这种高投入、高能耗、高排放、低效率的生产方式对中国来说是不可持续的。如何解决中国农业可持续发展的问题,农业生态学成为我国政府和学者普遍研究的焦点。
近年来,西方各国发展起来的主流农业生态学思想及其实践效果为我国发展现代生态农业提供了新的思路,也给我们跨越“环境卡夫丁峡谷”,实现农业绿色可持续、高质量发展提供了可借鉴、可复制的生产模式与技术路径。现代生态农业就是利用生态学概念与原理设计与管理的可持续农业生态系统,它是一门模拟自然生态系统功能的农业仿生学。其包括3个方面内容:其一,它不是一门通常所说的经验科学,而是可学习、可复制的,涉及人类和环境要素的系统科学。具体地说,其核心策略就是应用生态学的生态因子的作用与反作用原理、生态金字塔原理、物质循环再生原理、生物生态位原理、生物多样性介导的系统自动平衡原理以及资源利用的生态经济学原理设计和管理农业系统,以实现农业可持续发展。其二,它包含用于提高农业系统弹性,生态、社会经济和文化可持续性的技术特性和实践规程。其三,它还是一种社会运动,即寻找农业及其与社会联盟的推介新方式。这也是一种适合在地条件、自下而上式的生态农业模式。它强调利用生态系统内不同组分间正互作原理与技术,探索建立一个实现产量优化、稳定的可持续农业系统,进行安全高效生态无污染生产,以提高产品的质量与效益,并强化公众参与和共享等社会生态农业联盟和行动,在追求食物主权的同时,重视发掘新的农业多功能性作用,即强调现代农业既要重视安全食品生产,又要保护农业的生态功能,满足提供生态服务的需要。
近20年来,国内已陆续出版了数十部农业生态学方面的专著与教材,对促进学科发展起到了积极作用。但农业生态学总体上还处于发展时期,随着相关的研究与实践不断丰富与深入,新的理论和技术大量涌现,汇编一套适应生态文明新时代的系列读本,具有重要的现实意义。本书由多位长期奋斗在农业生态学教学与科研第一战线的中青年教授、博士们根据各自的研究积累编写,内容体现了国内农业生态学者的全球视野和发展潜力。本书的编写得到中国农业出版社的大力支持和帮助,在此对所有参与本书编写、绘图、审阅的同志们表示诚挚的谢意。值得一提的是,在编写本书的过程中,引用了国内外许多同类教材的部分内容和有关插图。尽管我们都在相应的正文位置作了参考标注,但如有遗漏在此深表歉意,并向本书所引用文献的原作者(编者)表示衷心的感谢。
由于编者水平有限,错误和不当之处在所难免,敬请同行专家和广大读者给予指正。
前言
第一章 绪论
第一节 现代农业的成就与反思
一、世界现代农业发展成就
二、中国现代农业发展成就
三、农业发展存在的问题
四、农业发展的对策
第二节 农业生态学的诞生与发展
一、农业生态学的诞生与发展历史
二、农业生态学研究的新视野
三、农业生态学国外发展及其启示
第三节 农业生态学的研究对象与内容
一、农业生态学的研究对象
二、农业生态学的研究内容
三、农业生态学的研究方法
四、农业生态学在科学中的地位
第二章 农业生态系统中的生态关系
第一节 农业环境要素间的生态关系
一、农业环境与生态因子
二、农业自然环境要素及其相互作用
第二节 农业生物间的生态关系
一、植物间的相互作用关系
二、植物与动物的相互作用关系
三、植物与微生物的相互作用关系
四、农业生物间的生态网络
第三节 农业生物与环境的生态关系
一、生物对环境的生态适应
二、环境对生物的限制作用
三、生物与环境的协同进化
第三章 农业生态系统的结构
第一节 农业生态系统的组分结构
一、农业生态系统的基本组分
二、农业生态系统组分结构的类型
第二节 农业生态系统的营养结构
一、农业生态系统营养结构的概念
二、农业生态系统营养结构的类型
三、农业生态系统营养结构的特点
第三节 农业生态系统的时间结构
一、农业生态系统时间结构的概念
二、农业生态系统时间结构的类型
三、调整农业生态系统时间结构的方式
第四节 农业生态系统的空间结构
一、农业生态系统水平结构及其类型
二、农业生态系统垂直结构及其类型
第四章 农业生态系统的能量流动
第一节 农业生态系统的能源
一、太阳辐射能
二、辅助能
第二节 农业生态系统能量流动的基本定律
一、热力学第一定律
二、热力学第二定律
三、十分之一定律
四、生态金字塔
第三节 农业生态系统能量流动途径与转化效率
一、能量流动的渠道
二、能量流动途径和过程
第五章 农业生态系统的物质循环
第一节 物质循环的概念和基本规律
一、物质循环的有关概念
二、物质循环的类型
三、农业生态系统物质循环的特点
第二节 水循环及其利用效率
一、水循环的一般模式
二、人类活动对水循环的影响
三、提高农田水分利用效率的调控技术
第三节 碳循环及其平衡
一、全球碳循环中的碳库
二、中国土壤碳的储量和分布
三、土壤中有机碳的分解及其控制因子
第四节 农田生态系统养分循环及其利用效率
一、农田生态系统类型
二、农田生态系统养分循环和平衡的时空变化规律
三、不同种植制度对农田养分循环的影响
第五节 农业生态系统物质循环与环境污染控制
一、有毒(有害)物质的生态循环与污染控制
二、碳排放与大气质量控制
三、氮素循环与环境质量控制
四、其他人工化学品投入产生的问题与环境污染控制
第六章 农业生态系统的信息传递
第一节 农业生态系统的信息传递概述
一、农业生态系统信息传递的作用
三、农业生态系统信息的特点
第二节 农业生态系统信息传递的方式
一、与植物有关的信息传递
二、社会信息的获取与传递
第七章 农业生态系统的生产力
第一节 农业生态系统生产力的概念
一、系统生产力
二、初级生产力
三、次级生产力
第二节 初级生产力及其估算方法
一、地球主要生态系统的初级生产力
二、我国农业生态系统的初级生产力
三、初级生产力的估算方法
第三节 次级生产力及其估算方法
一、农业生态系统次级生产力的地位与作用
二、我国农业生态系统的次级生产力
三、次级生产力的转化效率
第八章 农业生态系统的调控与管理
第一节 农业生态系统的调控
一、自然调控机制
二、人工调控机制
三、农业生态系统调控的特点
第二节 农业生态系统调控的途径与技术
一、立体农业种养技术
二、有机废弃物多层次资源化利用技术
三、农业清洁生产技术
四、生物防治病虫草害技术
五、再生能源开发技术
六、节水工程技术
七、农业生态环境保护与治理技术
第三节 农业生态系统管理的手段与技术
一、农业生态系统管理概述
二、农业生态系统管理的技术
第四节 农业生态系统的安全与评价
一、农业生态系统的健康及其标志
二、农业生态系统的安全评价
参考文献