第四章 农业生态系统的功能——能流
一、名词解释
1. 初级生产(Primary production)：是指自养生物利用无机环境中的能量进行同化作用，在生态系统中首次把环境的能量转化成有机体化学能，并储存起来的过程。
2. 次级生产(secondary production)：是指生态系统消费者、分解者利用初级生产产物进行的同化、生长发育、繁殖后代的过程。
3. 净初级生产量：指在初级生产过程中，植物光合作用固定的能量中扣除植物呼吸作用消耗掉的那部分，剩下的可用于植物的生长和生殖的能量。
4. 农业生态系统的辅助能：是指除太阳能外，通过自然补加或人工投入方式，对生态系统输入的其他形式能量，对生态系统的生物生长繁衍乃至食物链能量转化与传递起辅助作用的能量。
5. 生物质能：主要是指植物或其被动物转化的排泄物等生物有机质储存的能量。它是重要的可再生能源。
二、问答题
1. “石油农业”的困境表现在哪些方面?
答：“石油农业”大量地使用化肥、农药和机械，并片面依赖少数几种遗传背景简单的农业生物品种，企图以简单结构的工业化农业系统全面替代农业的生态经济过程。这一方面促进了农业生产力的发展;另一方面又造成食品、大气、水体等污染，破坏了土质，加大了农业生态成本，“石油农业”陷入不可持续的困境。(1)过度依赖化石燃料;(2)食品安全问题;(3)大气污染;(4)水质恶化;(5)土壤退化;(6)农区生物多样性减少，农业生态系统服务功能削减。
2. 目前可以开发的可再生能源有哪几类?能源植物有哪些类型?
答：目前可以开发的可再生能源有：(1)水能;(2)风能;(3)太阳能;(4)生物质能;(5)地热能;(6)海洋能;(7)核能与氢能。
能源作物是指各种以提供能源为目的而种植的植物，通常包括速生薪炭林、能榨油或产油的植物、可供厌氧发酵用的藻类和其他植物。按照化学成分能源植物分为3类：(1)富含碳水化合物的能源植物，其中又分富含糖的能源植物(如菊芋、甘蔗、甜高粱等)、富含淀粉的能源植物(如木薯、玉米、甘薯)和富含纤维的能源植物(如芒果、桉树等)利用这些植物可生产生物柴油、燃料乙醇和燃气。(2)富含油脂的能源植物，如油菜、向日葵、棕榈、花生等。这类能源植物既是人类食物的重要组成部分，也是工业用途非常广泛的原料。(3)富含类似石油成分的能源植物，如麻风树、油楠、续随子、绿玉树、橡胶树、西蒙得木、古巴香胶树等，可直接产生接近石油成分的物质，其主要成分是烃类，如烷烃、环烷烃等，富含烃类的植物是植物能源的最佳来源，通过脱脂的处理可作为柴油使用。
3. 请列出农业生态系统初级生产过程的能量平衡式，并指出提高农业的初级生产力的途径。
答：农业生态系统初级生产过程的能量平衡式如下：
(1-a)(Q+q) +S+H+IE+B+Pn=0,
式中，a为太阳辐射平均反射率;Q和q分别为系统接受的太阳直射辐射和散射辐射;S为长波辐射的能量平衡，其中下垫面的长波辐射净值为(S2)，空气长波辐射的净值为(S1);H为地表通过传导和对流等方式直接损失的能量;IE为通过蒸发和蒸腾损失的能量(E为单位时间、单位面积蒸发量，I为单位蒸发潜能);B为储存在生态系统中的热量，用于系统温度的升降;P n为光合作用储能，又称为初级生产力。
归纳起来，要提高农业初级生产力，可从以下几方面着手：(1)选育高光效的抗逆性强的优良品种。(2)保护农业环境，治理生态退化，改善农业生产的资源环境条件，建立可持续农业生产体系。(3)调控作物群体结构，尽早形成并尽量维持最佳的群体结构。(4)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。
4. 请列出农业生态系统次级生产过程的能量平衡式，并指出提高农业的次级生产力的途径。
答：农业生态系统次级生产过程的能量平衡式如下：
P=NI+I=NI+A+R1+R2+R3+F+U+G
式中，P为净初级生产总量;NI为末被次级生产者使用部分所含的能量;I为被食用部分所含的能量;A为次级生产者储存的能量;R1为体增热消耗，是动物采食后数小时内体内产生的热损耗;R2为维持能，是用于基础代谢的能量损耗;R3是用于运动的能量损耗;F、U和G分别为固态排泄、液态排泄和气态排泄所蕴含的能量。
分析可知，针对我国的实际，提高农业的次级生产力的途径主要由：(1)调整种植业结构，建立“粮、经、饲”三元生产体系，增加饲料来源，开发草山草坡，发展氨化秸秆养蓄。全面使用配合饲料，提高饲料转化率。(2)培育、改良和推广优良畜禽渔品种，不断提高良种推广率，全面提高农业次级生产力。(3)适度集约养殖，加强畜禽鱼环境控制及设施工程建设，减少维持能和其他消耗。(4)推广鱼畜禽结合、种养加配套的综合养殖模式，充分利用各种农副产品和废弃物。
