草地农业生态系统通论 1.课程性质与任务 草地农业生态学与系统工程是草业科学专业（本科） 的主要专业课。论述了草地农业生态系统的非生物亚系统、 生物亚系统，草地农业力能学，草地农业生态系统的效益 评价及其分析与设计的原则与实例，此外还对世界主要草 地农业生态系统作了扼要论述，创造性地提出了草地农业 生态系统的前初级生产层、初级生产层、次级生产层及后 次级生产居四个生产层次，并以此为主干，论述了草地生 态系统的农业化过程及其规律。提出了倒金字塔的经济效 益。同时讲述系统工程的原理和方法在草业生产中的应用。 要求学生通过对上述理论的学习，掌握草地农业生态学的 基本知识和理论、为将来从事草地农业生产建设和草业科 学研究打下基础。 2.教学的目的与基本要求 教学的目的是通过学习本课程，要求学生了解草地农业生 态系统的非生物亚系统、生物亚系统，草地农业力能学， 草地农业生态系统的效益评价及其分析与设计的原则与实 例，草地农业生态系统的前初级生产层、初级生产层、次 级生产层及后次级生产居四个生产层次，草地生态系统的 农业化过程及其规律。掌握常见系统工程方法在草业生产 中的应用。使学生掌握畜牧业或草业生产中草地生产工作中的基础知识和技术，为将来从事相关的业务打下基础。 第一章 绪论（5学时） 基本知识点：草地农业生态学的涵义、草地农业生态学的 基本内容、草地农业生态学产生的时代背景与发展过程， 研究草地农业生态学的意义。 重点：草地农业生态学的涵义、草地农业生态学的基本内 容。 难点：草地农业生态学的涵义。 第一节 草地农业生态学的涵义； 草地农业生态系统（agro-grassland ecosystem）是农业生态 系统（agricultural ecoststem）的一个分支，是自然生态系统 经过人类劳动，加以农业化（agriculturalized）的过程和结 果。 第二节 草地农业生态学的基本内容； 草地农业生态系统有三个基本界面，即草丛-地境，草地-动 物以及草畜生产-经营管理界面，研究发生于各个界面的一 系列生态学过程，揭示系统行为特征。草地农业生态系统 有四个生产层，即前植物，植物，动物和外生物生产层。 草地农业生态学主要研究系统耦合与系统相悖以及与生产 层之间互作用，不同生产层之间的系统耦合，可产生系统 进化，多方面释放系统潜势，生态系统健康水平是其结构和功能的反映，健康评价是对其有序度和服务价值的度量。 第三节 草地农业生态学产生的时代背景与发展过程； 一切农业系统都是自然生态系统人为农业化的结果，这一 基础决定了草地农业生态系统的双重性：既要遵循片段生 态系统的基本规律，又要满足农业生产的要求，更确切地 说，就是要在生态系统健康发展的基础上，从系统输出农 业产品。草地农业生态系统由初会因素、生物因素和其他 非生物因素构成。 第四节 研究草地农业生态学的意义。 天然草地生态系统经过人为农业化而形成草地农业生态系 统。一切农业生态系统，包括后来的农耕系统，都源于此。 它具有生态系统的一切特征。任何农业系统如违反生态系 统的基本法则，或迟早受到自然规律的惩罚。难以持续发 展。 中国是历史悠久农业大国，经历了漫长的发展过程，从原 始的采集农业发展到以伏羲氏为代表的畜牧业为主的农业 系统，又进一步发展到以神农氏为代表的栽培农业系统， 在自然和人文的双重影响下，长期稳定于西北半壁的畜牧 业与东南半壁的农耕业互相割裂，走上各自封闭发展的道 路。自秦汉以来形成的农业宗法社会构架，形成了以谷物 生产为主的华夏文明，其农业内涵就是“殖谷曰农”的单一人物生产的农业系统，经过历代的不断基因和发展，后 来终于达到“以粮为纲”的极致形态，单一人物生产的农 业系统对国土资源造成严重损害，也使得中国农民、农村 和农业的经济发展受到严重伤害。从 20世纪中叶以来，生 态、人口、能源问题逐渐引起社会关注，而其中的核心问 题是具有大尺度时空影响的农业问题。80年代开始，联合 国首先提出“确保全球的持续发展”的概念，随后 1992年 在里约热内卢举行的世界环境发展大会，提出全球“制定 可持续发展的行动纲领”的号召。我国于 1993年制定了 中国 21世纪议程草案 ，社会和农业的可持续发展问题 被提上日程。这就是我国农业在走出原始的草地农业生态 系统以后，经过几千年的艰苦历程，又重新走向草地农业 系统的时代背景，这是必然的历史回归。草地农业生态系 统是世界农业螺旋式上升的新阶段。这个新阶段的草地农 业生态系统由社会因素、生物因素和非生物因素三类男子 群构成。其中生物因素居于核心地位，社会因素和非生物 因素是生态系统存在的人文和自然的立地条件。而对生态 系统农业化过程的营力来自社会因素。 因为社会发展是有阶段性的，因此草地农业生态系统的发 生与发展也必然具有阶段性。 因为自然因素是有地带性的，因此草地农业生态系统也必 然具有地带性特征。草地农业生态系统的地带性除了传统认知的空间性牲以外，还有不容忽视的时间地带性特征。 时间地带性和空间地带性的结合，为草地农业生态系统提 供了广阔的发展前景。 第二章 草地农业生态系统概述（6学时） 基本知识点：草地农业生态系统的基本特征、基本功能、 基本结构，系统的管理和外延。 重点：草地农业生态系统的基本特征、基本功能、基本结 构。 难点：系统的管理和外延。 第一节 生态系统的基本概念； 生态系统：由生物和非生物两大部分构成，是有一定结构 和功能的、有生命的、有序存在的系统。生态系统可能由 若干子系统组成。系统中各个有机体以一定的关系互相联 系，形成有机整体。生态系统内部生物各组分存在能量、 元素和信息交换。同时，也通过对外界的能量、元素和信 息交流。实现其开放特性。 1.可分为相互联属、大小不等的生态系统。生态系统无论大 小，都有其稳定的结构、明确的界面和开放的、可使能量 与元素输入输出的功能。 2.生态系统由生存环境、生产者、消费者和分解者四个组成 部分构成。这种生物之间以食物营养关系彼此联系起来的 序列，在生态学上被称为食物链。食牧链从一个环到另一个环的关系称为营养级。各营养级间成 1/10 斜率缩小的趋 势，被形象地称为“营养级金字塔” 。 3.生态系统处于不断演替之中，并逐渐趋于成熟。 4.种群是草地生态系统基本的功能单位。观测种群的变化， 是观测生态系统动态的重要方法。具有相似生态位的两个 种不能稳定的共存。 “竞争排除法则” 不论植物还是动物，它们的个体间都存在对同种或异种个 体的感应范围，这就是生态场（Wu Sing-I, 1985） 5.生态系统对能的固定是有限的，但潜力是巨大的。 6.生态系统有其发生与发展的阶段性。 第二节 草地农业生态系统的基本特征； 草地农业生态系统是地球生物圈内主要的陆地生态系统之 一，它是草地与农业相结合的生态系统。草地农业生态系 统是在一定的非生物环境中形成的、有一定结构的，以草 本植物为主或有一定树木和灌丛存在，有家畜或野生动物 生存，含有前植物生产、植物生产、动物生产、后生物生 产四个生产层的农业系统。它以收获饲料用植物和动物及 动物产品为主要生产方式，但同时兼有景观效益和产品加 工流通等社会功能，它具有多种基本特征。 1. 有一定的环境；可分为两类，包括大气和土地等构成的 非生物环境，生产水平和管理水平等社会环境。 2. 有一定的界面；草地农业生态系统有一相对稳定的界面系统，并以此界面系统易将草地农业生态系统的全体即 各个子系统包围，相当于它所包围的内涵物。是草地农 业生态系统本身结构的组成部分及系统本体活动的边界。 是生态系统功能的密集区和压力的敏感区。生态系统由 若干子系统构成，每一个系统都有自己的界面，因而界 面也组成了从低级到高级的界面系统。草地农业生态系 统的界面系统由三个基本界面构成：草丛地境界面， 形成草地子系统；草地动物界面，形成了草畜子系 统；草畜社会界面，最终形成草地农业系统。这三 个界面将草地农业 4个生产层联缀形成完整的草地农业 系统。界面具有分隔与连通的双重性。界面是生态系统 间，以及生态系统与非生态系统间的分界，也是生态系 统与外界连通的中介。界面的开放功能使系统内与系统 间实现草地农业系统耦合，形成新的高一级生态系统。 界面的共同特性具有开放性、不均质性，但各层次的界 面亦存在独特性。 3. 有一定的空间；既要包含自然地理空间，也要包括社会 文化空间，只有这二维空间的含义得到满足，才能形成。 4. 有一定的时间阶段；分大尺度阶段和小尺度阶段两种特 征。就农业发展的系统来看，大体经历了原始综合农业 阶段、自发农业初始阶段、自发农业后期阶段、现代农业阶段。伏羲氏时期、神农氏时期以及以后的各个社会 发展阶段，都不可能脱离当时的历史条件单独存在。中 国农业归结为三个主要阶段：手工农业阶段、机械农业 阶段和知识经济农业阶段。小尺度阶段性有两重含义： 其一是系统复合体组建过程的阶段性。其二是系统本身 的阶段性。 5. 有一定的组分与组合单元：通常含有植物、动物、微生 物等生物学成分，这是系统的核心部分；也包括大气、 土地等非生物学成分：还包括对上述各成分有影响的社 会因素。这些成分以一定的结构存在于生态系统内，可 以称为组分。 6. 有一定的能量、元素和信息流程 7. 有外延趋势：草地农业生态系统的农学性主要体现在它 的开放性，这一我使其能量和元素与外界沟通。表现为 外延趋势。 8. 特定的生产格局。草地农业生态系统中的外延通路、组 合单元和能量、元素、信息流程组成了它的生产格局。 生产格局既取决于系统本身的特性和优化目标，也依赖 于和其他系统的相对关系。 9. 有一定的生产潜势力；四个方面：（1）来自农业资源本 身的时代价值的提高。 （2）来自系统内所含组分的生产 潜力。 （3）来自系统的优势潜力。 （4）来自系统间系统耦合的潜力。 第二节 草地农业生态系统的基本功能； 1. 开放的功能；生态系统的开放功能是生态系统具有生 命的特征，是生态系统最基本的功能，是系统发生与 发展的基础，也是系统进化的基本的依据。生态系统 氢系统以外的日光能、水分、矿物元素及支持性能量 输入系统之中以维持并充实系统的生存与运动；同时 又可以把植物或动物有机物输出系统之外。这是自然 生态系统必然具备的功能，但在人为的农业化措施之 下，利用其输入功能，得以使农业措施及其他科学技 术如施肥、灌溉等对系统施加影响，以提高其生产水 平。利用其输出功能，得以从生态系统的能量与元素 的流程中收获动、植物产品，以取得农业生产收益； 还可以加速生态系统的能量和元素周转速度，使其生 机生产水平得以提高。 2. 反馈的功能；反馈（feedback）是指系统的输出作为 信息返回系统本身，以决定系统下一次输入行为。这 就是生态系统适应性的依据。反馈是有生命系统的必 备品质。生太系统作为控制论系统（cybernetic system） ，其反馈功能 须具备本体（位置点） 、输出、 输入、反馈通路这四项要素。分正反馈（positive feedback）和负反馈(negative feedback)两类。正反馈使偏离加大，例如生长过程中生物得到的反馈，可以 使生物不断增长。而负反馈则使偏离缩小。生命过程 中，偏离的稳态的趋势是常在的，因而反馈是经常需 要的。良好的反馈功能取决于：（1）信息项目选择正 确。 （2）信息的传递要及时、准确，尽可能减少中转 环节，并应有校正系统，以保正其准确无误。 （3）对 所得信息应做出正确解译，以足够的专业知识判断某 一信息或某些信息群的正确含义。切忌主观臆断，随 意取舍，妄加解译。 （4）通过解译信息，对系统的组 分及其流程求解，以取得满意答案，并付诸实施。反 四功能说明草地农业生态系统的农业生产特性，也说 明了草地农业生态系统受到外部各种压力时，在一定 的限度内表现出弹性。当压力消除时，可以自行恢复 其生态平衡，即表现出系统的生态稳定。但当压力超 过一定的限度时，系统弹性消失，失去自我恢复能力 而解体。 3. 适应的功能；生态系