Chapter4Energyflowintheagroecosystem

農業生態系統能量流任何生命過程無不自始至終貫通著能量、物質和信息有組織、有秩序流動。能量輸入、傳遞、轉化、做功，是生態系統最主要功效；農業生態系統能量流動，是表達農業生產連續運轉基本過程。農業生態系統的能量流第1頁Thelawsofthermodynamicsdescribethetransformationofenergyfromoneformtoanother

Thefirstlawofthermodynamicsdealswiththeconservationofenergy,statingthatonekindofenergymaybetransformedintoanotherform,energyitselfcannotbecreatedordestroyed.熱力學第一定律認為：一個系統任何狀態改變，都伴伴隨吸熱、放熱和做功，而系統總能量并不增加或降低，它是守恒。即ΔE=ΔQ+ΔW。ΔE表示系統內能改變，ΔQ表示系統吸熱或放熱，ΔW表示本身做功或系統對外做功。農業生態系統的能量流第2頁熱力學第二定律（能量衰變定律）

Thesecondlawofthermodynamicsbasicallysaysthatnoenergytransferfromoneformtoanotheris100%efficient(often,theadditionalenergyislostasheat).因為總有一部分能量散發為不能再利用熱能，能量從一個形態轉變為另一個形態效率，總不可能是百分之百。農業生態系統的能量流第3頁Prigogine’sdissipativestructure耗散結構是指在遠離平衡區非平衡狀態下，系統可能出現一個穩定化有序結構。一個遠離平衡態開放系統，經過與外界環境所進行物質、能量不停交換，就能克服無序狀態，維持穩定狀態。農業生態系統的能量流第4頁Sun農業生態系統PyramidofenergyflowEnergyorTrophicPyramid農業生態系統的能量流第5頁FoodChain食物鏈Thetransferoffoodenergyfromthesourceinautotrophs(plants)throughaseriesoforganismsthatconsumeandareconsumediscalledthefoodchain.食物鏈是指在生態系統中起源于植物食物能，經過一系列吃與被吃營養關系，把生物與生物聯絡起來生物鏈條。每個鏈節上生物都組成下一鏈節生物食物能起源。食物鏈不一樣鏈節稱為營養級。植物是第一營養級，草食動物是第二營養級，依次類推。水稻稻飛虱青蛙蛇老鷹營養級一二三四五農業生態系統的能量流第6頁Ageneralizedfoodchainshowingthepassageoffoodfromproducertothirdlevelcarnivores農業生態系統的能量流第7頁食物鏈類型Typesoffoodchain依據食性不一樣，食物鏈分為四種類型：捕食食物鏈Grazingfoodchain腐食食物鏈（又稱碎屑食物鏈或殘渣食物鏈）Detritusfoodchain混合食物鏈MixedFoodchain寄生食物鏈Parasitismfoodchain農業生態系統的能量流第8頁Lindeman'slawoftrophicefficiencyAstheenergyistransferredupwardthroughtrophiclevels,theamountofproductionenergyavailabletothenextlevelbecomessmallerandsmaller.LindemanwasanecologistwhoworkedontheecologyofasmalllakeinMinnesota.Hediedin1942whenhewasonly26yearsold.Hislastpaperpublishedin1942afterhisdeath.Lindeman'slawoftrophicefficiencystatesthattheefficiencyofenergytransferfromonetrophicleveltothenextisabout10%.林德曼十分之一定律：在自然條件下，每年從任何一個營養級上能收獲到生產量，按能量計只不過是它前一個營養級生產量十分之一左右。農業生態系統的能量流第9頁農業生態系統輔助能農業生態系統兩類輸入能（一）Solarenergy農業生態系統最主要能量起源是日光能。（二）Auxiliaryenergy除太陽能以外對農業生態系統施加能量稱為輔助能。農業生態系統的能量流第10頁輔助能分自然能和人工輔助能。1.自然能包含風、雨、流水等。2.人工輔助能包含生物能和工業輔助能。(1)工業輔助能包含化肥、農藥、農機、電力、薄膜等。(2)生物輔助能包含勞動力、畜力、種子、有機肥等。農業生態系統的能量流第11頁Rolesofartificialauxiliaryenergy

人工輔助能作用輔助能主要經過改進農業生態系統中一些限制因子，改進系統功效，從而提升農業生產力。農業生態系統處于生態演替前期單一而不穩定階段。功效上缺乏足夠自我調整和再生機制，應用輔助能能夠在一定程度上控制演替趨勢，部分填補農業生態系統功效不足。輔助能應用是農業增產主要原因。農業生態系統的能量流第12頁農業上主要輔助能1．良種培育；2．生態工程建設，為農業生物提供良好物理環境；3．使用農機具，提升勞動生產率；4．使用化肥、農藥、農膜、生長調整劑和人工合成飼料、獸藥等，提供生態系統能量轉換效率，降低物質能量消耗。農業生態系統的能量流第13頁工業輔助能投入來問題工業輔助能投入增加也帶來了能源短缺、環境污染和成本提升等問題。今后應優化輔助能投入，提升輔助能利用效率。未來農業更多是應該更多地投入科學技術和信息，替換工業輔助能直接投入。農業生態系統的能量流第14頁農業生態系統的能量流第15頁提升能量轉化效率路徑（一）調整生物結構。（二）優化投入組合。（三）改進資源基礎情況。（四）采取節能技術。農業生態系統的能量流第16頁自然生態系統與農業生態系統比較（一）自然生態系統可能含有較高能量生產水平，但其生產物質和能量大多人類不可直接利用