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1、第二章草地培育学原理,本章内容,草地农业生态系统的概念、内涵及特点 四个生产层理论的基本内涵与外延 草地的发展演替 草地资源可持续利用的概念与内涵；理论对指导草业生产的意义,2-1 草地生态系统,系统:是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体。基本性质：一定的边界、两个以上的组分、一定的结构、特定的功能。生态系统定义：生物群落与生存环境之间、生物群落内生物之间密切联系，相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构和执行一定功能的动态平衡整体。,知识复习,生态系统的共同特征：,生态系统是生态学上的一个结构和功能单位，属于生态学研究的最高
2、层次；生物群落是生态系统的核心；生态系统内部具有自我调节能力；生态系统的三大功能：能量流动、物质循环和信息传递；生态系统中营养级的数目一般不超过56个；生态系统是一个动态系统，经历从简单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程。,知识复习,任继周主编草地农业生态系统通论,根据古今中外农业文明的发展历程,作者们分析了中国农耕文化和旅游文化转变史,认为草地农业是支持华夏文明数千年长盛不衰的基础。草地农业系统是自然生态系统经人类的智慧不断加工改造的物质生产系统,是利用自然生态系统的生态规律使原始的草地农业生态系统不断向高级草地农业生态系统转变的过程,因此,草地农业生态系统的发展不是无源之水无本之木。,1、草
3、地生态系统的概念,“农业生态系统”亚系统，是由生物因素（植物,动物,微生物）、非生物因素（Atmosphere，Soil）和生产劳动因素所构成的开放系统。绿色植物（producers）家畜与草食动物（consumers）腐生性微生物及昆虫原生动物（decomposers）（food chain）,分解（还原）者：分解动植物残体、粪便和各种有机物的细菌、真菌、原生动物、蚯蚓和秃鹫等食腐动物。分解者和消费者都是异养生物。,2 草地农业生态系统的特点,三因子：生物因子，非生物因子，社会因子 社会因素-生产劳动因素（核心）的干预下，才表现出农学特性。Pyramid（1/10定律）：数量、质量、能量、经
4、济效益（倒金字塔）能流、物流、信息流。开放系统：向系统外不断输出产品。,生态金字塔,能量金字塔,能量在生态系统各营养级生物流动过程中逐级递减的原因：不能完全利用；不能完全同化；呼吸消耗。,效益放大：“倒金字塔效应”,2-2 草地生态系统四个生产层理论,前植物生产层（前初级）：以草原动植物及土壤、大气所构成的草原景观（旅游）及生态服务功能（水土保持、自然保护区、城市绿地草坪）、人文历史价值、生物多样性保护。,2-2 草地生态系统四个生产层理论,前植物生产层（前初级）：以草原动植物及土壤、大气所构成的草原景观（旅游）及生态服务功能（水土保持、自然保护区、城市绿地草坪）、人文历史价值、生物多样性保护
5、。,青藏高原生态“资产”每年创造近万亿元“服务价值(2005)郑度院士、姚檀栋研究员为主编的我国科学家在青藏高原隆升与环境效应一书中提出，青藏高原生态系统每年创造的服务价值达到近万亿元9363.9亿元，占全国生态系统每年服务价值的16.7%，占全球生态系统服务价值的0.61%。森林、草地、农田、湖泊、荒漠、沼泽湿地各种生态系统都或多或少在大气成分、气候调节、水源涵养、土壤保持、废物处理、生物多样性、食物生产、原材料生产和娱乐休闲等方面为人类和自然提供着“生态服务”。另外，大气成分调节价值占10.6%,气候调节价值占10.8%,废物处理价值占16.8%,食物和原材料生产价值占2.6%和4.1%，
6、娱乐和文化价值占3.6%。专家指出，虽然对生态系统的服务价值还有较大争议，但当全球生态系统受到更大压力时，加强和保护青藏高原脆弱生态系统的稳定性，将显得极为重要.,近5年来，中国政府在西部地区生态保护的投入达1100亿元，这些生态工程的实施对改进当地的生态环境质量，促进经济发展，起到了巨大作用。中国的森林覆盖率已经达到了18.21，自然保护区面积占国土面积的14.81，水土流失面积近10年来减少了11万平方公里。中国西部的生态环境质量对东部乃至东亚地区的环境都具有重大意义。,植物生产层：传统的草产品生产（牧草或其它饲用植物。如青草、青干草、草粉、青贮等）动物生产层：传统的畜产品生产（家畜等草食
7、动物的肉、奶、蛋和皮毛等）直接或间接地依靠绿色植物为生的各种动物，特别是草食动物，利用它们特殊的消化功能，将经济价值较低的植物形式的热能转化为营养价值与经济价值较高的动物形式的热能，并贮存于动物体内。植物可直接利用的只有12.5%(最高25%),若通过草食家畜可把75%的植物转变为人可利用的,我国畜牧业合理比例应为50%,美国60%,新西兰8090%,动物性生产。在其自然转化过程中，动物自身大约消耗90%的能量，只有10%的物质转化为动物热能。但随着科学技术的进步，在饲料和家畜都经过人们长期培育以后，其转化效益就不是1/10，已经达到1/5的水平。对奶牛、肉兔、肉鸡来说，甚至可以达到1/3到1
8、/2的高效率水平。美、法、英、德、日等国植物产品转化为动物产品的比值为5.7:1，而目前我国北方牧区的转化比值普遍超过20:1。甚至高达30:1，说明我国动物性生产的落后和巨大潜力。,后生物生产层（外生物）：动、植物产品的深加工（叶蛋白、色素、酶、生长激素、纤维素、蔬菜汁液（作保健饮料）与流通环节。即畜产品加工业。人为将次级产品经深度加工后变成商品，并使之多次增值。如果仅出售原料，带走的物质(养份)和能量最多，换回的货币却最少。后生物生产的次数愈多，带走的物、能愈少，而流回系统的财流则愈多。云南省富宁县是黄牛主要产地之一，生产力都十分低。1984年以来，开展了肉制品加工业，并从德国引进包装设备
9、，其经济效益则显著提高，这是致富潜力最大的一个层次。后次级生产的动力是市场需要，必须有专人组织“产后”的贮藏、运输、加工和销售等社会化服务。中国通过加工增值:70%;而台湾130%;日本:240%;美国:270%,动物生产层是传统畜牧业主要方面，植物生产层是农业结构调整方面。在当前退牧还草、前植物生产层与外生物生产层生产潜力远没发掘（草产品加工、旅游等方面已有较大发展）-张自和,2-3 草地生态系统的调控,了解草地农业生态系统的自身规律利用与改造（干预）有生命的一个动态系统。非生物的环境、生物因素（p38）物理环境：改变植物环境的有意识的活动草地植物(新品种吉生羊草比野生羊草产量提高415倍)
10、家畜(牦牛)：选择与育种其它生物：豆科植物接种根瘤菌,传统的“土草畜三位一体”的草地农业系统,植物生产与动物不平衡性：时间、空间、种间“草畜平衡”-草适应畜、畜适应草（以草定畜）Feed-Animal Balance Control(management system),草地雪灾(内蒙克什克腾旗达里诺日镇）,在我国北方地区,草地植物的生长完全制约于气候的季节性变化,表现出夏秋季的雨季中生长旺盛,产量高,营养物质含量高,而冬春季植物枯萎死亡,牧草产量低,品质差。家畜动物,虽然随着季节的变化和本身生理生化反应的变化而表现出一定的波动,。但这种波动的幅度远远小于草地植物产量和品质季节性变化因此,在自
11、然放牧条件下,家畜常常表现出“夏活、秋肥、冬瘦、春死”,生产力极为低下。季节畜牧业则有效地克服了自然放牧条件下这种恶性循环。,“季节畜牧业”,就是在草地植物大量生长,牧草供给充足,营养价值高的时期,饲养比较多的家畜,而在饲草数量少,品质差的时期,大大减少饲养的家畜数量,其核心是组织肥羔生产,秋季屠宰肥羔和淘汰其它不必要过冬的牲畜。优点：1、充分地利用了草地的可利用饲草,使其转化为尽可能多的畜产品,2、减少了对饲草的需求,使得冬春季的补饲成为可能,从而有效地增加家畜产品的数量和冬春季的成活率;3、减轻了草地的放牧压力,有利于草地生产力的维持和提高。4、如果结合家畜改良,提高优良品种的比重,那么,
12、家畜的单产的提高,不但可以补偿家畜总数减少所造成的产量下降,而且可以超过家畜总数减少前的总产。,“季节畜牧业”,“季节畜牧业”生产实践的理论根据,理论依据之一：生态学理论-逻辑斯谛方程 dN/dt=rN(K-N)/K.,式中N为种群个体总数,r为种群增长潜力指数,K为环境最大容纳量.,理论依据之二：肥羔对饲草的转化效率最高,（10 月龄的羊每生产1 公斤肉消耗饲草10.411公斤,转化率为9.6%,而4岁羊每生产1 公斤肉消耗牧草21.12 公斤,转化率为4.7%),理论依据之三:冬春饲草的质和量大大降低,因此在秋季牲畜膘肥体壮时,必须及时大量淘汰牲畜,减少冬春牲畜的掉膘和死亡损失。,2-4
13、草地的发展演替,1 概念：（succession）草地一种植物群落被另一种植物群落的替代的变化发展过程。自Clements（1916）提出“顶级与植物演替”理论后，Sampson(1919)将其引入草地研究中，认为探测过度放牧最可靠和最有效的方法是识别一种植被形式被另一种形式所代替，要把这些不同植被类型的放牧价值和生态演替阶段联系起来。阶段性：初级阶段、过渡阶段、相对稳定阶段（植物生态实例）,按起始的基质分：原生演替，次生演替 按基质的性质分：水生演替，旱生演替 按主导因素分：内因生态演替、外因生态演替 按内外因的特点分：自然演替、利用演替 按演替速度分：快速演替，长期演替，世纪演替（演化）按
14、代谢特征分：自养演替，异养演替 按发展方向分：“进展演替”（内蒙草地封育恢复为例）、“退化演替”（逆行）（今夕河西及新西兰为例）,演替分类,群落演替的一般规律,自然演替,实例：森林草原地区“生草土”根茎期疏丛期密丛期,演替自然 交互共生大自然做得最好，而且免费,利用演替（次生）,撂荒地的演替（不同土壤类型的地区演替实例）演替特点、利用方式与措施：割草地的演替：割草对草地的影响；割草地的退化演替的特点；利用方式与措施 放牧地的演替：采食牧草、畜蹄践踏、排泄粪尿、演替特点、利用方式与措施：两个“危机时期”（忌牧期）：重牧之下：偏途演替：合理的畜群结构,2-4 草地资源可持续发展,一、概念（Sust
15、ainable development）亦称“可持续发展”和“持续发展”。1987年挪威首相布伦特兰夫人在她任主席的联合国世界环境与发展委员会的报告我们共同的未来中，把可持续发展定义为“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”，这一定义得到广泛的接受，并在1992年联合国环境与发展大会上取得共识。中国古代哲学家提出的“天人合一”的观点，强调人与自然的和谐相处。,可持续发展的内涵：系统观、整体观、平等观、全球观 持续发展需要遵循的三个原则是：公平性原则、持续性原则、共同性原则。,“生态补偿说到底是个社会公平问题。”环境经济学家安德雷维斯特认为，一些人多占环境资源，另一些人
16、占有得远远不够，国家应该在他们之间进行平衡和调整。毋庸置疑，这种平衡和调整指的就是生态补偿。,世界上的发达国家消耗着地球上75%的能源和资源。发达国家以雄厚的资金和不平等的交换方式从发展中国家进口能源和资源来维持自己的消费水平。,“生态足迹”人类为了维持自身生存而利用自然的资源量;反映人类对生态系统的影响。“生态足迹”是一只环境的大脚，用于衡量人类活动对自然资源的占用。生态足迹越大，环境破环越大。“大脚黑名单”上，阿联酋(高水平的物质生活和近乎疯狂的石油开采“荣登榜首”人均生态足迹达9.9公顷，贫困的阿富汗则以人均0.3公顷生态足迹位居最后。从平均数看，一名北美人对地球造成的“冲击”是一名欧洲
17、人的两倍，是一名亚洲人或一名非洲人的7倍。人类生态足迹越来越大，超过了地球承载能力，“生态赤字”就会产生了。美、日、德、英、意、法、韩、西、印生态赤字很大。自然资源消耗量上，中国的人均生态赤字比全球人均生态赤字还高0.4公顷.中国排名第75位(低于日本、韩国、蒙古)。从人均生态足迹来看，中国为1.5公顷(全球平均:2.2)。但人均生态赤字高达0.8公顷(全球均0.4公顷)。,中国政府提出坚持以人为本，树立和落实全面、协调、可持续发展的科学发展观 片面追求GDP增长的发展模式开始从中国全面淡出。（近几年均9.7%中以环境透支而获的）科学发展观就是要将城乡发展、区域发展、经济社会发展、人与自然和谐
18、发展与国内发展和对外开放统筹起来。构建一个和谐的社会是中国政府今后的工作重点之一。基尼系数（动乱系数）：0.45(警戒0.4),基尼系数是一个用来描述收入整体差距程度的重要指标。国际上通常认为,当它处于时表示收入分配比较合理表示收入差距过大,超过0.5则意味着出现两极分化。从现实来看,世界各国对基尼系数的运用并不完全一致。很多国家都是把它与其他因素结合起来,综合判断收入差距。在不少国家,基尼系数都有不同的标准和界线。总的来说,基尼系数只可参考,不能绝对化。,澳大利亚草地的可持续性管理,(A)掠夺仅关心绵羊生产及其管理 探险者踏上澳洲大陆（1860），把羊群赶入林地和牧场后，通过美利奴羊的育种、
19、机械剪毛、羊毛处理、改进交通、野兔和干旱防治，羊和羊毛业得到了巨大发展。(B)生产力 对草地生产的关注 在这一掠夺式发展时期，羊毛生产因对绵羊基因和羊群管理的关注而实现了重大变革，但忽略了对放牧资源条件的关注，过度放牧使植物种类构成发生重大变化、草地载畜能力下降。由于开始向英国出口冷冻羊肉，绵羊产品需求上升，生产者又致力于提高载畜量来提高羔羊肉和羊毛的产量。人们认识到必须使用肥料，研究出高产草料品种，建植人工草地，引进多年生牧草品种和豆科植物，提高饲料生产以维持更大的牲畜数量。C)可持续性 对生态系统的关注 进入20世纪80年代，草地生产体系已被推到了极限，无法承受载畜量的进一步提高，即便仍然
20、重视草地改良。人工播种引进草种代价过高无法推行，过度放牧导致多年生物种的丧失，严峻的环境问题不断加剧：（1）土壤酸化，（2）旱地盐碱化，（3）主要河流和溪流的水质下降，（4）生物多样性和物种的丧失等。,生物多样性的定义与内涵 生物多样性是指地球上所有生物（动物、植物、微生物等）、它们所包含的基因以及由这些生物与环境相互作用所构成的生态系统的多样化程度 生物多样性一般划分为遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。,Simpson 指数的公式,Shannon-Wiener 指数,Pielou 指数E=H/L n(s)(均匀度指数),1、生物多样性保护对策,二、可持续利用的草地管理对策,表1、中国五
21、类主要生态系统的生物多样性效益,*=极其重要*=其次重要,Diversity as an Indicator,Diversity=health of the ecosystem Diversity and stability relationship Diversity and recovery from perturbations,erosion,etc.Diversity as a detective tool of the past Use to determine how long ago land was altered by human or natural activity,维护
22、草地生态系统的生物多样性是草地畜牧业持续发展的前提条件。放牧家畜作为草地生态系统中的一员,与牧草植物相互竞争、相互适应,协同进化,共同维持着草地生态系统的生物多样性。适度的放牧活动调节着不同植物间的相互关系,使草地维持着较高的生物多样性和一定的稳定性。过度放牧则破坏草地植被,草地的生物多样性和稳定性下降。,3、可持续利用的原则-阀限,阀限，生态适合度与经济适合度的统一。“最大持续产量”如果牧食压力维持在未放牧前植物生产量的一半左右,就会出现周期性的震荡,而如果牧食压力过高,则植物种群和动物种群将会下降和崩溃。,草业的可持续发展,解决利用与保护的矛盾的措施 草地资源的法制管理 草地培育学面临的任
23、务,树立科学发展观（可持续发展观）明晰产权制度 实施可持续性管理 运用市场规律和经济杠杆管理草地 划分草业生态经济区和草地资源类别实行分类经营 公众参与并发挥各方积极性 选择草业可持续发展的技术措施,第一章,1.草地植物生活型有那些？各生活型植物在草地生产中的作用和地位如何？2.草地植物的分枝类型有那些、典型的植物有那些?如何从产生分枝的部位、离地面的高度、对生境要求、生产性能等方面进行区别？3.草地植物生长发育有何特点（以禾本科植物与豆科类为例）？4.天然草地中多年生草本植物的作用与地位如何？5.繁殖、更新与再生有何区别？6.繁殖、更新与再生方式在生产中的意义体现在那些方面？7.多年生草地植
24、物营养贮藏的动态变化存在着什么较的普遍规律？认识这一规律对科学利用草地和保护环境有何指导意义？8.如何评价多年生草类的饲用价值？9.草地植物可分为哪些经济类群？各种类群各有何特点？在天然草地中作用如何？,第二章,1.草地农业生态系统的概念、内涵是什么？2.草地农业生态系统的特殊性表现在那些方面？3.如何理解草地农业生态系统中的平衡与调控问题？4.季节畜牧业的理论创新表现在那些方面？5.四个生产层理论的基本内涵与外延？6.四个生产层理论对草业生产的指导意义体现在那些方面？7.演替理论在研究草地问题有何应用？8.演替理论对草地培育有何指导意义？9.草地资源可持续利用的概念与内涵？如何认识草地资源可持续利用原则在草地科学利用中的作用。10.认识草地生物多样性的涵义，生物多样性的测度？,
