Chapter4Energyflowintheagroecosystem

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流任何生命過程無不自始至終貫穿著能量、物質(zhì)和信息的有組織、有秩序的流動。能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、做功，是生態(tài)系統(tǒng)最重要的功能；農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，是體現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)運轉(zhuǎn)的基本過程。Thelawsofthermodynamicsdescribethetransformationofenergyfromoneformtoanother

Thefirstlawofthermodynamicsdealswiththeconservationofenergy,statingthatonekindofenergymaybetransformedintoanotherform,energyitselfcannotbecreatedordestroyed.熱力學(xué)第一定律認(rèn)為：一個系統(tǒng)的任何狀態(tài)的變化，都伴隨著吸熱、放熱和做功，而系統(tǒng)的總能量并不增加或減少，它是守恒的。即ΔE=ΔQ+ΔW。ΔE表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化，ΔQ表示系統(tǒng)吸熱或放熱，ΔW表示自身做功或系統(tǒng)對外做功。熱力學(xué)第二定律（能量衰變定律）

Thesecondlawofthermodynamicsbasicallysaysthatnoenergytransferfromoneformtoanotheris100%efficient(often,theadditionalenergyislostasheat).由于總有一部分能量散發(fā)為不能再利用的熱能，能量從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)的效率，總不可能是百分之百。Prigogine’sdissipativestructure耗散結(jié)構(gòu)是指在遠(yuǎn)離平衡區(qū)的非平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)可能出現(xiàn)的一種穩(wěn)定化的有序結(jié)構(gòu)。一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，通過與外界環(huán)境所進(jìn)行的物質(zhì)、能量的不斷交換，就能克服無序狀態(tài)，維持穩(wěn)定狀態(tài)。Sun農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)PyramidofenergyflowEnergyorTrophicPyramidFoodChain食物鏈Thetransferoffoodenergyfromthesourceinautotrophs(plants)throughaseriesoforganismsthatconsumeandareconsumediscalledthefoodchain.食物鏈?zhǔn)侵冈谏鷳B(tài)系統(tǒng)中來源于植物的食物能，通過一系列吃與被吃的營養(yǎng)關(guān)系，把生物與生物聯(lián)系起來的生物鏈條。每個鏈節(jié)上的生物都構(gòu)成下一鏈節(jié)生物的食物能來源。食物鏈的不同鏈節(jié)稱為營養(yǎng)級。植物是第一營養(yǎng)級，草食動物是第二營養(yǎng)級，依次類推。水稻稻飛虱青蛙蛇老鷹營養(yǎng)級一二三四五Ageneralizedfoodchainshowingthepassageoffoodfromproducertothirdlevelcarnivores食物鏈類型Typesoffoodchain根據(jù)食性的不同，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ParasitismfoodchainLindeman'slawoftrophicefficiencyAstheenergyistransferredupwardthroughtrophiclevels,theamountofproductionenergyavailabletothenextlevelbecomessmallerandsmaller.LindemanwasanecologistwhoworkedontheecologyofasmalllakeinMinnesota.Hediedin1942whenhewasonly26yearsold.Hislastpaperpublishedin1942afterhisdeath.Lindeman'slawoftrophicefficiencystatesthattheefficiencyofenergytransferfromonetrophicleveltothenextisabout10%.林德曼的十分之一定律：在自然條件下，每年從任何一個營養(yǎng)級上能收獲到的生產(chǎn)量，按能量計只不過是它前一個營養(yǎng)級生產(chǎn)量的十分之一左右。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的輔助能農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的兩類輸入能（一）Solarenergy農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的最主要能量來源是日光能。（二）Auxiliaryenergy除太陽能以外對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)施加的能量稱為輔助能。輔助能分自自然能和人人工輔助能能。1.自然然能包括風(fēng)風(fēng)、雨、流流水等。2.人工工輔助能包包括生物能能和工業(yè)輔輔助能。(1)工業(yè)業(yè)輔助能包包括化肥、、農(nóng)藥、農(nóng)農(nóng)機(jī)、電力力、薄膜等等。(2)生物物輔助能包包括勞動力力、畜力、、種子、有有機(jī)肥等。。Rolesofartificialauxiliaryenergy人人工輔輔助能的作作用輔助能主要要通過改善善農(nóng)業(yè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)中的的一些限制制因子，改改善系統(tǒng)的的功能，從從而提高農(nóng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力力。農(nóng)業(yè)生生態(tài)系統(tǒng)處處在生態(tài)演演替的前期期單一而不不穩(wěn)定的階階段。功能能上缺乏足足夠的自我我調(diào)節(jié)和再再生機(jī)制，，應(yīng)用輔助助能可以在在一定程度度上控制演演替趨勢，，部分彌補(bǔ)補(bǔ)農(nóng)業(yè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)功能能的不足。。輔助能的的應(yīng)用是農(nóng)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的的重要原因因。農(nóng)業(yè)業(yè)上上主主要要的的輔輔助助能能1．．良種種的的培培育育；；2．．生態(tài)態(tài)工工程程建建設(shè)設(shè)，，為為農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生物物提提供供良良好好的的物物理理環(huán)環(huán)境境；；3．．使用用農(nóng)農(nóng)機(jī)機(jī)具具，，提提高高勞勞動動生生產(chǎn)產(chǎn)率率；；4．．使用用化化肥肥、、農(nóng)農(nóng)藥藥、、農(nóng)農(nóng)膜膜、、生生長長調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)劑劑和和人人工工合合成成飼飼料料、、獸獸藥藥等等，，提提供供生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)的的能能量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換效效率率，，減減少少物物質(zhì)質(zhì)能能量量消消耗耗。。工業(yè)業(yè)輔輔助助能能投投入入來來的的問問題題工業(yè)業(yè)輔輔助助能能投投入入的的增增加加也也帶帶來來了了能能源源短短缺缺、、環(huán)環(huán)境境污污染染和和成成本本提提高高等等問問題題。。今今后后應(yīng)應(yīng)優(yōu)優(yōu)化化輔輔助助能能投投入入，，提提高高輔輔助助能能的的利利用用效效率率。。未未來來農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)更更多多的的是是應(yīng)應(yīng)該該更更多多地地投投入入科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)和和信信息息，，替替代代工工業(yè)業(yè)輔輔助助能能的的直直接接投投入入。。提高高能能量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化效效率率的的途途徑徑（一一））調(diào)調(diào)整整生生物物結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。（二二））優(yōu)優(yōu)化化投投入入組組合合。。（三三））改改善善資資源源基基礎(chǔ)礎(chǔ)狀狀況況。。（四四））采采用用節(jié)節(jié)能能技技術(shù)術(shù)。。自然然生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)與與農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)的的比比較較（一一））自自然然生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)可可能能具具有有較較高高的的能能量量生生產(chǎn)產(chǎn)水水平平，，但但其其生生產(chǎn)產(chǎn)的的物物質(zhì)質(zhì)和和能能量量大大多多人人類類不不可可直直接接利利用用。。（二二））農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)的的特特征征是是大大量量輸輸入入人人工工輔輔助助能能，，同同時時向向系系統(tǒng)統(tǒng)外外大大量量輸輸出出農(nóng)農(nóng)產(chǎn)產(chǎn)品品，，是是一一個個更更加加開開放放的的系系統(tǒng)統(tǒng)。。不同同類類型型農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)的的能能流流水水平平與與能能流流結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（一一））在在原原始始農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)和和傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的自自給給型型農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)中中，，輔輔助助能能的的投投入入上上水水平平很很低低，，主主要要是是生生物物輔輔助助能能投投入入。