五、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是占據(jù)一定自然空間的客觀實(shí)體，是以綠色植物為主體的生命系統(tǒng)(綠色植物、人、動物、微生物)與環(huán)境系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)—技術(shù)系統(tǒng)的有機(jī)組合。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)分為以農(nóng)作物為主體的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，以草原為主體的草原生態(tài)系統(tǒng)，以及以森林為主體的森林生態(tài)系統(tǒng)。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，人類不僅作為農(nóng)產(chǎn)品的消費(fèi)者而構(gòu)成食物鏈的一環(huán)，而且是能動地調(diào)節(jié)、控制、利用(或損害)這個(gè)系統(tǒng)中全部要素的主導(dǎo)力量。因此，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)受制于人的作用和影響的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。(一)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展古代由石器到銅器以至鐵器的技術(shù)革命，為第一次農(nóng)業(yè)革命，即由采集生物的原始生產(chǎn)向增殖生物的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變作了準(zhǔn)備；近代手工勞動到機(jī)器生產(chǎn)的技術(shù)革命，為第二次農(nóng)業(yè)革命——手工農(nóng)業(yè)向工業(yè)化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變作了準(zhǔn)備；現(xiàn)代技術(shù)革命是第三次農(nóng)業(yè)革命——生態(tài)農(nóng)業(yè)的先導(dǎo)。最古老的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)僅僅是“采集系統(tǒng)”，以天然的動物、植物為食。以后，人類從游牧?xí)r期發(fā)展到農(nóng)業(yè)時(shí)期，再由農(nóng)業(yè)時(shí)期發(fā)展到文明時(shí)期。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工業(yè)化是從17世紀(jì)末開始的。1783年，英國出現(xiàn)了制犁工廠。1785年，英國發(fā)明鑄鐵犁，后又發(fā)明了標(biāo)準(zhǔn)部件犁。1800年，設(shè)計(jì)并制造了簡單的機(jī)械。1873年，開創(chuàng)了合成肥料工業(yè)。19世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)了許多礦物肥料。同時(shí)，歐洲、澳大利亞、新西蘭、北美的農(nóng)業(yè)開始機(jī)械化。19世紀(jì)60年代，荷蘭制成蒸氣犁，以后又出現(xiàn)蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)。19世紀(jì)工業(yè)化的第二次農(nóng)業(yè)革命，又促進(jìn)了許多資本主義國家殖民地單種經(jīng)濟(jì)作物及畜牧業(yè)的發(fā)展。20世紀(jì)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展特別快。谷物聯(lián)合收割機(jī)、播種機(jī)等機(jī)械的發(fā)明和利用，使農(nóng)業(yè)大獲其益。20世紀(jì)60—70年代中期，在發(fā)展中國家發(fā)生的綠色革命是以培育矮稈和半矮稈早熟高產(chǎn)品種為主要標(biāo)志，并以更有效地使用化肥為基礎(chǔ)的。從1960年開始，先后在世界各地建立14個(gè)國際農(nóng)業(yè)中心，著重研究熱帶和亞熱帶地區(qū)的農(nóng)作物，特別是糧食作物的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)措施。1962年在菲律賓建立的國際水稻研究所(IRRI)，于1975年育成了11個(gè)國際著名的水稻新良種。此外，自1963年在墨西哥建立了世界聞名的國際玉米和小麥改良中心(CIMMYT)，培育了很多玉米和小麥的優(yōu)良品種。綠色革命創(chuàng)造了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的高產(chǎn)出，這場革命在利用世界農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物種資源，創(chuàng)造一系列高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種的同時(shí)，也帶來了負(fù)效應(yīng)——原有農(nóng)業(yè)品種資源的喪失和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化與脆弱。有資料表明，全球已有75％的農(nóng)作物品種滅絕。在已知的大約4000種家禽中，將近半數(shù)已經(jīng)絕種。剩下品種中的1／3在20年后也將滅絕。農(nóng)業(yè)品種資源的單一化導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的減少。品種單一化的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是脆弱的，一旦病蟲害流行，后果十分嚴(yán)重。農(nóng)業(yè)革命發(fā)展到現(xiàn)在，是以遺傳工程、單克隆抗體技術(shù)、生物物理技術(shù)、生物化學(xué)技術(shù)、生物能轉(zhuǎn)化工程、生態(tài)農(nóng)業(yè)、仿生技術(shù)等在內(nèi)的一系列生物工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用為標(biāo)志的。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化革命的結(jié)果將從根本上改革農(nóng)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)，從本質(zhì)上改進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，特別是應(yīng)用生態(tài)工程建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)，能把各種具有高度個(gè)體生產(chǎn)力的農(nóng)業(yè)生物合理地組織成高功效的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，使整個(gè)農(nóng)業(yè)生物群落在物質(zhì)良性循環(huán)中持續(xù)較高的生產(chǎn)力。雜交水稻之父——袁隆平

1、國家最高科學(xué)技術(shù)獎2001年2月19日，中共中央、國務(wù)院隆重舉行國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會，授予湖南雜交水稻研究中心研究員、中國工程院院士袁隆平2000年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎。表彰袁隆平院士突破經(jīng)典遺傳理論的禁區(qū)，提出水稻雜交新理論，實(shí)現(xiàn)了水稻育種的歷史性突破。現(xiàn)在我國雜交水稻的優(yōu)良品種已占全國水稻種植面積的50％，平均增產(chǎn)20％。從推廣種植雜交水稻以來，已累計(jì)增產(chǎn)稻谷3500億公斤，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。這是首次以國家名義對為科學(xué)技術(shù)發(fā)展作出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家給予最高榮譽(yù)獎勵，獎金500萬元。自1981年袁隆平的雜交水稻成果在國內(nèi)獲得建國以來第一個(gè)特等發(fā)明獎之后，從1985～1988年的短短4年內(nèi)，又連續(xù)榮獲了3個(gè)國際性科學(xué)大獎。國際水稻研究所所長、印度前農(nóng)業(yè)部長斯瓦米納森博士高度評價(jià)說：“我們把袁隆平先生稱為‘雜交水稻之父’，因?yàn)樗某删筒粌H是中國的驕傲，也是世界的驕傲，他的成就給人類帶來了福音。”

2007年4月29日，世界雜交水稻之父、中國工程院院士袁隆平在美國首都華盛頓正式就任美國科學(xué)院外籍院士，并出席了有世界數(shù)百名頂級科學(xué)家參加的美國科學(xué)院院士年會。世界著名科學(xué)家、諾貝爾化學(xué)獎獲得者、美國科學(xué)院院長西瑟羅納先生在新當(dāng)選院士就職典禮上介紹袁隆平院士的當(dāng)選理由時(shí)說：袁隆平先生發(fā)明的雜交水稻技術(shù)，為世界糧食安全作出了杰出貢獻(xiàn)，增產(chǎn)的糧食每年為世界解決了7000萬人的吃飯問題。世界杰出的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家唐·帕爾伯格寫了一部名著，叫《走向豐衣足食的世界》書中寫到“袁隆平為中國贏得了寶貴的時(shí)間，他增產(chǎn)的糧食實(shí)質(zhì)上降低了人口增長率。他在農(nóng)業(yè)科學(xué)的成就擊敗了饑餓的威脅。他正引導(dǎo)我們走向一個(gè)豐衣足食的世界?！?二)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是由農(nóng)業(yè)人口、農(nóng)業(yè)生物(包括農(nóng)作物、畜禽、微生物)和農(nóng)業(yè)環(huán)境組成的整體，包括生命—環(huán)境系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)—技術(shù)系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)。（1）生命—環(huán)境系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)以人類對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，而劃分出不同的生物種類—環(huán)境的水平結(jié)構(gòu)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是由農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、牧場生態(tài)系統(tǒng)和漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)等亞系統(tǒng)組成的，形成人類以經(jīng)營農(nóng)業(yè)為目標(biāo)的有機(jī)網(wǎng)絡(luò)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的核心是作物。它是以作物為中心，由光、氣、土、養(yǎng)料、蟲、雜草、樹木、微生物、動物諸成分組成的綜合體，以生產(chǎn)糧食、蔬菜、瓜果為經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的生態(tài)系統(tǒng)。森林生態(tài)系統(tǒng)以林木為主體，包括各種動植物和森林環(huán)境，以生產(chǎn)各種木材、纖維、水果、樹脂等為生態(tài)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，是具有多種生態(tài)—經(jīng)濟(jì)—社會效益的最復(fù)雜、最穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。牧場生態(tài)系統(tǒng)是以草本群落為中心，以草原環(huán)境及草原中的動物、微生物以及少數(shù)木本植物為成分，以經(jīng)營家畜為經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的生態(tài)系統(tǒng)。漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)主要指淡水生態(tài)系統(tǒng)以及與農(nóng)業(yè)有關(guān)的海洋生態(tài)系統(tǒng)，由水生生物和水體環(huán)境組成一個(gè)整體，主要以漁業(yè)和淡水及咸水養(yǎng)殖作為經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。（2）生命—環(huán)境系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生命—環(huán)境子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，還有不同的垂直結(jié)構(gòu)水平。所謂垂直結(jié)構(gòu)，就是指農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的垂直層次變化的狀態(tài)。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的一定高度和深度內(nèi)，農(nóng)業(yè)生物在各層次的分布種類、數(shù)量及各種類構(gòu)成是不同的。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，不同林木隨光照強(qiáng)度的增減而占據(jù)著不同的空間，一般分為喬木層、灌木層、草本植物層和地衣及地下層等不同層次。在淡水池塘生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者、消費(fèi)者和還原者處在不同的層次上，由水面到水底依層分布著浮游植物、水面大型植物、沉水植物、浮游動物、底棲動物、中層魚類、底層魚類、細(xì)菌和真菌。（3）生命—環(huán)境系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是通過食物鏈連接起來的。淡水生態(tài)系統(tǒng)常見的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：藻類—水蚤—魚類—水鳥。草原生態(tài)系統(tǒng)常見的草牧鏈(也稱放牧鏈或食物鏈、營養(yǎng)鏈)：牧草—羊—人類；牧草—野兔—狐貍—狼；牧草—田鼠—貓頭鷹。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈關(guān)系彼此交錯，形成復(fù)雜的食物網(wǎng)。一般來說，動植物種類越復(fù)雜，食物網(wǎng)越密集，這一系統(tǒng)的生物群落就越穩(wěn)定。在食物網(wǎng)上，以相同方式獲取相同食物的同類有機(jī)體稱為營養(yǎng)級。營養(yǎng)級越高，生物的個(gè)體也就越少。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的整體營養(yǎng)結(jié)構(gòu)分為四級：第一營養(yǎng)級為綠色植物，它是其他生物生存的基礎(chǔ)；第二營養(yǎng)級為食草動物；第三營養(yǎng)級為食肉動物中的小動物；第四營養(yǎng)級為食肉性大動物。人類處于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的較高層次，屬雜食性，并與各營養(yǎng)級組成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。（3）技術(shù)—經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)在這一系統(tǒng)中，輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)、運(yùn)輸網(wǎng)、渠道網(wǎng)、農(nóng)業(yè)流程網(wǎng)等組成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。各個(gè)部門和各種產(chǎn)品之間有投入產(chǎn)出的關(guān)系。技術(shù)—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中所有的物質(zhì)、能量、產(chǎn)品、價(jià)值構(gòu)成了復(fù)雜有序的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的功能農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)人工調(diào)控系統(tǒng)有兩個(gè)基本功能。A.生產(chǎn)功能：為人類社會提供糧食和各種農(nóng)副產(chǎn)品；B.

還原功能：通過物質(zhì)和能量的代謝，以保證農(nóng)業(yè)資源的永續(xù)利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。這兩個(gè)基本功能是通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動、價(jià)值增生與轉(zhuǎn)移、信息傳遞等四個(gè)基本環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。(三)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化及其特點(diǎn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)是，農(nóng)業(yè)單產(chǎn)水平較高，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的增長也較快。同時(shí)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和經(jīng)營方式發(fā)生了巨大的變化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大型化，農(nóng)業(yè)技術(shù)越來越先進(jìn)，農(nóng)業(yè)專業(yè)化和社會集約程度越來越高，整個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)生了根本的區(qū)別。世界發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程，主要有三種類型。1．地廣人稀的勞力緊張類型人均占有耕地面積大，而且其與地少人多的集約經(jīng)營型農(nóng)業(yè)國家(荷蘭、日本等)相比，化肥用量小，灌溉面積小，單產(chǎn)較低。2．地少人多的高單產(chǎn)類型如荷蘭、日本、比利時(shí)等國家，這些國家國土面積和人均耕地面積都較低。3．介于上述兩種類型之間的農(nóng)業(yè)類型多為歐洲發(fā)達(dá)國家，機(jī)械工業(yè)和化學(xué)工業(yè)都有良好的基礎(chǔ)(如英國、法國、德國等)。人均耕地面積為0.17～0.47hm2。(四)持續(xù)農(nóng)業(yè)1．持續(xù)的農(nóng)業(yè)概念1991年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織在荷蘭舉行了由100多個(gè)國家參加的世界“農(nóng)業(yè)環(huán)境會議”，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展作了如下定義：“管理和保護(hù)自然資源基礎(chǔ)，實(shí)行技術(shù)變革和體制改革，以保證當(dāng)代和未來人類的持續(xù)需求。這種可持續(xù)發(fā)展(包括農(nóng)業(yè)、林業(yè)和漁業(yè))應(yīng)使土地、水和動植物基因資源得到保護(hù)，它是一種無環(huán)境退化、技術(shù)上適宜、經(jīng)濟(jì)上可行，并能為社會接受的發(fā)展道路?！背掷m(xù)農(nóng)業(yè)是在總結(jié)有機(jī)農(nóng)業(yè)、生物農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)等替代型農(nóng)業(yè)模式的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的綜合農(nóng)業(yè)模式，體現(xiàn)了環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的同時(shí)穩(wěn)步發(fā)展。持續(xù)農(nóng)業(yè)正是可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方面。持續(xù)農(nóng)業(yè)體現(xiàn)了一種宏觀戰(zhàn)略，既要保護(hù)資源環(huán)境，又要滿足當(dāng)代以及未來世世代代人類的需求，不能以犧牲未來人類的利益為代價(jià)進(jìn)行發(fā)展。2．生態(tài)農(nóng)業(yè)——持續(xù)農(nóng)業(yè)的一種模式(1)生態(tài)農(nóng)業(yè)概念生態(tài)農(nóng)業(yè)是根據(jù)生態(tài)學(xué)及生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理而建立的一種新型的、合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。生態(tài)農(nóng)業(yè)既符合自然規(guī)律的要求，又符合經(jīng)濟(jì)規(guī)律的要求。生態(tài)農(nóng)業(yè)在保持和改善自然界生態(tài)平衡的條件下，充分利用自然資源，促進(jìn)良性循環(huán)，從而取得長遠(yuǎn)的、最大的經(jīng)濟(jì)利益。生態(tài)農(nóng)業(yè)模式：最早的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式是菲律賓的馬雅農(nóng)場。全場職工430人，該場擁有稻田和經(jīng)濟(jì)林36hm2，養(yǎng)牛70頭，養(yǎng)豬4.4萬頭，養(yǎng)鴨1萬只，建有沼氣池、面粉廠、肉食加工廠和罐頭廠，形成了一套大規(guī)模的生物循環(huán)工程。這個(gè)農(nóng)場的特點(diǎn)是在生產(chǎn)中實(shí)行閉路循環(huán)。農(nóng)場種植水稻、蔬菜和林木，組成了轉(zhuǎn)化太陽能的“生產(chǎn)者”，農(nóng)場飼養(yǎng)的豬牛，又組成了生態(tài)系統(tǒng)中主要以稻草、蔬菜、樹葉為飼料的“消費(fèi)者”，豬牛等動物的糞便和肉類加工廠排出的高濃度的有機(jī)廢水，送往發(fā)酵池內(nèi)，生產(chǎn)沼氣。池內(nèi)的微生物又成了生態(tài)系統(tǒng)中的“分解者”。沼氣為農(nóng)場的生產(chǎn)和生活提供了能源，沼氣池剩下的廢液經(jīng)曝氣處理后，可在池內(nèi)養(yǎng)鴨和繁殖水藻，一部分廢水可輸入養(yǎng)魚池養(yǎng)魚，一部分作為液體肥料灌溉作物。池內(nèi)的固體廢棄物又作為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥上田，水藻可以喂豬。這樣，把種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和工副業(yè)聯(lián)成一個(gè)整體，形成了一個(gè)完整的而又協(xié)調(diào)的農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。不僅提高了資源的利用率，實(shí)現(xiàn)了綜合利用，而且解決了環(huán)境污染問題，也給農(nóng)場帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)利益。這種生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，完全符合生態(tài)學(xué)的基本原理，因此引起世界上許多國家的注意。生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的一般模式(2)生態(tài)農(nóng)業(yè)的類型目前國內(nèi)外生態(tài)農(nóng)業(yè)尚沒有固定的模式，總結(jié)各國的生態(tài)農(nóng)業(yè)，可以歸納出以下幾類：第一，建立立體農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的綜合化。把處于不同生態(tài)位的多種生物合理搭配，提高太陽能、土地、水域、立體空間和農(nóng)業(yè)環(huán)境中各種資源的利用效率。第二，促進(jìn)有機(jī)物的良性循環(huán)。利用自然生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)及能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律，形成一個(gè)無廢物、無污染的生態(tài)系統(tǒng)。第三，實(shí)行農(nóng)業(yè)技術(shù)—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合化。包括農(nóng)業(yè)技術(shù)的綜合化，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)組織的綜合化，農(nóng)村商品經(jīng)濟(jì)的綜合化，農(nóng)工綜合化和農(nóng)工商綜合化，農(nóng)業(yè)教育科研生產(chǎn)綜合化，城鄉(xiāng)綜合化。中國的生態(tài)農(nóng)業(yè)，按區(qū)域分布及生態(tài)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)模式可分為以下幾類：A.

農(nóng)、林、牧結(jié)合生態(tài)農(nóng)業(yè)；B.以林為主、多種經(jīng)營的生態(tài)農(nóng)業(yè)；C.沙漠綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)；D.草原生態(tài)農(nóng)業(yè)；E.水域生態(tài)農(nóng)業(yè)；F.沼氣能源型生態(tài)農(nóng)業(yè)；G.城郊綜合發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)；H.庭院生態(tài)農(nóng)業(yè)；I.外向型生態(tài)農(nóng)業(yè)，旅