文档介绍：第五章
农业生态系统 的物质生产力
一、生产力的概念
二、农业生态系统的初级生产
三、农业生态系统的次级生产
四、初级生产与次级生产的相互关系
五、提高农业生态系统生产力的途径
一、生产力的概念 Productivity
(一)物质生产力的概念
是指农业生态系统以产品形式的生产能力,是任何生态系统基本的数量特征,其大小标志着能量转化效率和物质循环效率的高低,是生态系统功能的具体体现。
有两种物质生产力:一是总物质生产量,指包括呼吸和消耗在内的同化总量;二是净物质生产量,指除去呼吸消耗后,以生物有机体组织或贮藏物质的形式体现出的生产量,如植物干物质生产量、产量,动物产品数量等。
(二)初级生产和次级生产
。指生态系统中自养者的生产,包括各种绿色植物、光合细菌等在内的同化太阳能并以有机物形式贮存起来的生产,又称第一性(次)生产。只有初级生产才能将环境中的物质和能量纳入系统,维持系统的存在和发展。(Primary production)
。指动物、微生物等异养者的生产,是利用初级生产产物进行物质和能量转化,表现出的生产力,是生态系统的第二性生产。(Secondary production)
(三)生产力的表示方法
。指系统在单位时间、单位面积上初级生产者和次级生产者所生产的有机物质的量,常用的单位是:
g·m-2·年-1,千卡·m-2·年-1
。即指系统产出的有机物与输入的物质或资源的比值,简称输出/输入效率,如肥水利用率、资金生产率等。
以上两种表示方法是相互补充的。如果只有速率高,可能是高消耗的高速率;如果只有效率高,则可能是低生产水平的高效率。
(四)初级生产量的测定方法
收割法
二氧化碳同化法
黑白瓶法
放射性标记物测定法
叶绿素测定法
二、农业生态系统的初级生产
(一)地球上的初级生产
整个生物圈提供的食物能为5353× -1,80%来自植物,20%来自动物。%来自陆地,1%来自海洋。-1地,整个地球约养活61亿人。不同资料表明,地球可养活70—150亿人。
地球上初级生产量和食物供应状况
项目
面积
106km2
净初级
生产量
g·m-2 ·年-1
初级生产
总量
109T·年-1
太阳能
利用率
%
植物提供
食物量
1012千卡·年-1
动物提供
食物量
1012千卡·年-1
全球
510
320
333
170
陆地
149
720
773
115
4200
1094
海洋
361
153
153
55
.06
Pianka(1974)和Lieth(1978)综合
(二)农业生态系统的初级生产
太阳总辐射
500cal·cm-2·天-1
可见光(400~700nm)
% 500×%=222 cal·cm--1
总量子(,反射率6~12%(%),非活性吸收损失10%)
222×=4320 微埃·cm--1
反射—360 微埃·cm-2·天-1
非活性吸收损失—432 微埃·cm-2 ·.天-1
有效吸收的量子总量
3528 微埃·cm-2 ·天-1
产生的碳水化合物量(还原1微克分子co2需10量子或微埃)
353 微克分子· cm-2 ·天-1
呼吸损失1/3(33%)
—116微克分子· cm-2 ·天-1
碳水化合物净生产
237微克分子·cm-2 ·天-1=·m-2 ·天-1 =×30克/克分子·m-2 ·天-1 = 71g·m-2 ·天-1
碳水化合物是干重的92%,无机成分8%,则71×100/92=77g干物质·m-2·天-1
(1)美国(1976/3/10—12,华盛顿)
理论最大值
61克·米-2 ·天-1
223 T·年-1 ·公顷-1
实测最大值
C4作物38~52克·米-2 · 天-1
C3作物23~31克·米-2 · 天-1
138~190 T ·年-1 ·公顷-1
84~113 T ·年-1 ·公顷-1
全均产量
C4作物38~52克·米-2 ·天-1
C3作物23~31克·米-2 ·天-1
4~31 T ·年-1 ·公顷-1
4~9 T·年-1 ·公顷-1
理论最大值大于实测最大值大于平均值