农业生态系统结构（共11篇）
农业生态系统结构 篇1
1 耗散结构理论概述
耗散结构理论是由比利时物理学家普利高津于1969年首次提出的。所谓耗散结构, 是指一个远离平衡态的开放系统, 通过不断与外界交换物质和能量, 在外界条件变化达到一定阈值时, 形成的一种新的稳定有序结构。耗散结构理论, 又称非平衡自组织条件方法论, 它揭示了远离平衡的开放系统, 通过不断与外界进行物质、能量交换, 引入负熵流, 从混沌无序, 到有序、高序的演变过程, 为研究开放系统生存和发展演变过程奠定了理论基础。耗散结构具有强大的自复制、自恢复、自催化和自组织能力。它的形成需要具备以下几个条件: (1) 开放性, (2) 远离平衡态, (3) 非线性相互作用。
2 新疆绿洲生态农业的耗散结构特征与熵流分析
生态农业是由美国土壤学家W.阿尔伯卫奇 (W.Albreche) 于1970年最早提出的, 是指以生态学理论为依据, 对农业生态系统进行优化调控, 促进农业生态系统物质、能量的多层次利用和良性循环, 实现农业持续、快速、健康发展。绿洲生态农业是指在保护、改善农业生态环境的前提下, 遵循生态学、生态经济学规律, 运用系统工程方法和现代科学技术, 集约化经营的农业发展模式。绿洲生态农业建设, 既包含一些整体性、系统性的规划设计工作, 也包含一些基本的水土保护、资源利用等具体工作, 它是一项跨学科、跨行业的综合性工程。
2.1 新疆绿洲生态农业系统的耗散结构特征
Erwin Shrodinger (1943) 提出“生物是以负熵为食物的”, 还指出新陈代谢的实质就是使有机体成功地消除当它活着时所产生的全部的熵。新疆绿洲生态农业系统的生存发展都与外界进行了物质、能量、信息交换, 具备一定的自适应性, 整体协同性和不稳定性等诸多特性, 但从本质上讲, 其耗散结构特征仍然存在着不完备之处, 具体表现在:
(1) 开放性不足。新疆绿洲生态农业系统, 要不断地从外部环境中吸收光、热、水等资源, 同时向外界输出农产品, 完成与外界的物质、能量交换, 促使系统有序化, 因而是一个开放性系统。但地处西北干旱区的新疆, 地域闭塞, 经济相对欠发达, 尤其是各个绿洲农业区相对孤立, 物质、能量交换仅局限于单个绿洲农业区内部, 系统开放度低, 已经在一定程度上造成农业增产困难, 发展缓慢。
(2) 近平衡状态。近平衡状态的典型表现是, 系统与外界进行了能量交换, 整体处于熵减状态, 但缺乏足够物质、能量流来维持系统的长期生存。就目前来说, 新疆绿洲生态农业系统的生产发展虽然与外界进行着能量交换, 系统自身也在演进, 但随着人口的迅速增长以及人们观念陈旧, 对经济效率的过渡热衷等诸多原因, 已经造成了土壤贫瘠化、盐碱化、荒漠化加重等问题, 农业生态环境也在逐步恶化, 极有可能破坏系统的演化进程, 使系统退回封闭的平衡态。
(3) 缺乏非线性动力机制。西部大开发战略实施以来, 新疆绿洲农业系统已经在很大程度上摒弃了农、林、牧孤立发展的传统封闭色彩, 农业结构调整取得了突破性进展, 已经初步形成了种植业、畜牧业、果蔬园艺业同步发展格局。但农、林、牧之间的结合仍不够紧密, 仍旧缺乏整体性相得益彰的非线性动力机制。
总之, 新疆绿洲生态农业系统的耗散结构特性并不完备, 已经阻碍到了新疆绿洲生态农业系统的进一步演化发展。
2.2 新疆绿洲生态农业系统的熵流分析
熵代表了系统混乱程度, 德国物理学家克劳修斯 (Clausius R) 把可逆过程中物质吸收的热与温度之比值称为熵 (Entropy) 。熵的变化可以分为两个部分:一部分是系统内部熵变化 (dis) ;另一部分是开放系统从外界引入的熵流 (des) , 二者之和为总熵流ds, 即ds=dis+des, 其值可正、可负、可为零。熵还可分为正熵和负熵, 正熵是指系统内部造成的能量耗费, 负熵是指系统从外界吸取的物质、能量流, 有助于系统自身稳定, 代表有序程度。按照耗散结构理论, 要使得系统由无序走向有序, 由低序走向高序, 重点在于不断向系统输入负熵流, 同时增强系统对负熵流的利用效率。
新疆绿洲生态农业系统在与外界进行物质、能量交换的过程中, 正、负熵流交换均有发生, 其中阻碍系统稳定与发展的正熵可分为两类, 第一类正熵是农业系统内部所产生的, 指系统内部的物质能量耗费;第二类正熵来自于开放农业系统的外部环境。同时, 维持系统稳定, 促进系统发展的负熵也分为两类, 第一类负熵产生于系统内部, 可以在一定程度上自主抑制系统内部熵增现象, 第二类负熵是源自于开放系统外部, 其正、负熵流交
由图1分析得, 新疆绿洲生态农业系统与外界进行物质、能量交换的过程中, 一方面从外部环境中引入光能、水资源等第二类负熵流推动了系统的发展;另一方面由于人类片面追逐经济利益, 生态破坏, 荒漠化程度不断加剧, 导致第二类正熵流增加, 阻碍了系统的稳定与发展。据统计, 目前新疆荒漠化土地面积为79.59万km2, 占其土地总面积的47.7%, 沙漠化土地面积正以每年400km2的速度扩展。同时风沙活动频繁, 水资源分布不均以及人类活动带来正熵的作用, 在很大程度上抵消了由于科技进步, 人类植树种草等活动所注入系统的第二类负熵流, 使其并没被有效吸收利用。
综上, 新疆绿洲生态农业系统所引入负熵流不足, 且对其利用率低, 导致系统负熵流不足以抵消它的两类正熵流, 已经在很大程度上阻碍了新疆绿洲生态农业系统的进一步演进。
3 基于耗散结构理论的新疆绿洲生态农业模式建设
3.1 完善系统耗散结构特性
首先, 改善交通运输状况, 加强各个绿洲间的交流与合作, 加大新疆绿洲生态农业系统的开放程度;其次, 转变陈旧观念, 及时制止急功近利, 无视生态环境, 片面追求经济利益的短期利益行为, 促使农业系统实现近平衡态向远离平衡态的过渡;再次, 逐步实现农业集约化经营, 实现农林牧紧密结合, 共同发展, 以形成农业系统内部的非线性动力机制。
3.2 引进负熵流, 提高系统负熵流利用效率
(1) 加大科研力度。一方面应推进高新技术的研发与应用, 增加系统负熵流;另一方面应改善系统内部作物品种、作物结构, 提高系统对外界物质、能量流的吸收, 提高系统对负熵流的利用率, 具体来说应从以下两方面着手:第一, 结合新疆绿洲具体地理条件研发具备抗干旱、抗风沙等特性, 以适宜新疆干旱区绿洲独特气候条件的作物种类、作物品种及高新种植技术, 并加以推广, 改善新疆绿洲生态农业环境;第二, 注重对新疆绿洲生态农业环境的研究, 研究最佳开发利用规模, 最佳种植模式, 以及最佳开发路径等, 同时实现经济与环境的良性循环。
(2) 提高光能、水等资源利用效率。研究表明, 现阶段新疆作物单产低的一个重要原因, 就是作物在光和作用中光能利用率低, 而新疆光热资源丰富, 光能利用率低主要是受限于光合作用所需要素中CO2量的缺乏。作物光合作用所需CO2主要来自于土壤中的微生物分解有机肥释放出来, 因而提高光能利用效率的关键就在于合理施肥、高效施肥, 改善并保持土壤肥力。反过来说, 土壤肥力的保持, 既可以提高光能利用率, 促使作物增产, 又可以防止土壤贫瘠化、盐碱化、沙化, 保证绿洲面积。地处干旱区的新疆绿洲农业, 水资源是决定其规模与效益的关键因素之一, 因而应时刻着力于提高水资源利用效率, 实现水资源效益最大化, 加速农业发展进程。
(3) 提高综合人口素质。新疆绿洲生态农业系统中, 水及其他相关资源的局限性, 决定了其生态环境的相对脆弱性, 也决定了要提高综合人口素质, 使人类活动对环境的影响减至最小, 实现人与自然界的和谐共存。提高综合人口素质, 既要改变人们急功近利, 只注重短期利益的陈旧观念, 又要普及科学文化知识, 使其充分认识到生态环境和可持续发展的重要性。同时避免人们对农业系统的过渡索取、缺乏维护的盲目利用现有资源, 片面追求经济利益的物质行为, 使其能理性思索合理的化肥农药施加量, 合理的种植规模、种植结构。综合人口素质的提高本身就是一种负熵流, 可以促进系统对外界物质、能量流的吸收和高效利用, 促使绿洲生态农业持续、高效发展。
综上所述, 建立持续高效的新疆绿洲生态农业发展模式, 就在于结合新疆绿洲具体自然地理状况, 降低能量耗费, 提高能量利用率。具体来说, 新疆绿洲生态农业发展模式应从水资源的利用入手, 提高水资源利用率, 既可以保证绿洲种植业的发展, 又可拿所节约水资源植树种草, 保证绿洲面积, 保护生态环境。农作物的秸秆以及所种树、草, 可以用来发展畜牧业, 同时动物粪便又可作为有机肥返回土地, 提高土壤肥力, 保证植物光合作用所耗二氧化碳量, 促使作物增产, 农民增收, 提高综合人口素质, 进而加大科研力度。科研力度的加大, 又可以进一步提高水资源的利用效率, 扩大植树种草面积, 促进种植、畜牧业发展等。如此循环往复, 完成新疆绿洲生态农业系统物质流、能量流、信息流的循环转化, 建立人口、资源、环境协调运作的持续、快速、健康、稳定发展的新疆绿洲生态农业发展模式。
摘要：新疆绿洲独特的自然地理条件为其农业发展提供突出优势的同时, 也使其面临严峻考验。为充分利用资源优势, 发展绿洲高效生态农业, 本文利用耗散结构理论对新疆绿洲生态农业系统进行了耗散结构特性及熵流分析, 得出其熵流状况, 并提出完善新疆绿洲生态农业系统耗散结构特性, 不断向系统输入负熵流, 增强系统负熵流利用效率, 从而促使其远离平衡态, 实现人口、资源、环境协调运作的高效发展模式。
关键词：耗散结构,生态农业,系统,熵
参考文献
[1]沈小峰等.耗散结构论[M].上海:上海人民出版社, 1987.
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[5]董旭升.关于形成我国生态农业经济系统耗散结构的思考[J].经济问题, 1998 (12) .
[6]汪希成.阳光生态工程与我国西北干旱区农田生态环境建设[J].生态经济, 2006 (9) .
[7]夏爱林.新疆绿洲生态经济系统现状及开发原则[J].生态学杂志, 1991 (6) .
[8]张军民.新疆绿洲的生态环境特点及区域开发规律研究[J].兵团教育学院学报, 2004 (1) .
农业生态系统结构 篇2
关于巴乡谷生态农业示范区的调查分析
1、活动主题：该生态农业示范区生态因素的构成，食物链连接是否合理，能量和物质能否实现多级利用，经济效益和环境效益如何。如何整改
2、授课年级：高2年级
3、当地可利用的资源：巴乡谷生态农业区是长寿区典型的生态农业示范区。
4、调查方法：实地考察，采访承包人，访问当地农业主管领导。
5、活动方案：
（一）、制定计划
1、结合自己的生活经验，想一想什么地方适合做这样的调查。在教师指导下学生确定调查地点和范围。
2、确定调查时间。
3、讨论需要携带哪些材料用具，列出清单。
4、讨论确定小组成员间的分工。
（二）、实施计划
1、分成小组活动，8人左右为一组，分5个小组，每组选举小组长一人，副组长一人，负责组员的分工及协调组员开展活动。
2、确定调查对象：生物因素，非生物因素，外界输入。
3、记录：实地考察，采访承包人，采访当地农业主管
（三）、撰写调查报告：
1、根据小组活动结果初步分析判断（1）该生态系统是否根据生态系统的能量流动和物质循环的原理在生产实际中合理巧接食物链。(2)依据生态系统生物种群间相互依赖制约的原理，精心设计生态系统结构，提高农业生态系统的抵抗力，使物质真正达到循环再生，实现可持续发展的目标。（3）设计该农业生态系统，是否考虑当地的经济状况和农民的投入能力。（4）综合生物地理化学等学科知识尽可能提出完整的整改意见。
2、小组内讨论巴乡谷生态农业示范区的整改意见，并鼓励每组写出调查报告。
3、进行交流总结：哪一个设计方案更科学，更符合当地农村的实际？各组设计方案分别存在哪些不足？如何改进？
例析生态系统结构 篇3
例1 如下图是生态系统结构的关系图，a代表的成分是（ ）
A. 生产者 B. 消费者
C. 分解者 D. 不能确定
解析 生态系统包括生物群落和无机环境，生物群落包括生产者、消费者和分解者。从箭头的方向上分析，a的能量和物质来自b，并可传递给c，所以a是消费者。
答案 B
点拨 生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。其中生态系统的基石是生产者，必备的成分是非物质的物质和能量、生产者和分解者，但是一个没有消费者的生态系统不能长期存在。
例2 如下图为某生态系统的食物网情况，请分析回答以下问题：
（1）该生态系统共有 条食物链。
（2）鹰处于第五营养级的食物链有 条。
（3）蛇和鹰的关系是 。
（4）要使该生态系统完整，还需要增加的成分是 。
解析 （1）以植物为起点、以最高营养级鹰为终点的食物链共有8条。
（2）植物→植食性昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→鹰，植物→植食性昆虫→蛙→蛇→鹰，植物→植食性昆虫→食虫鸟→蛇→鹰，三条食物链中鹰均处于第五营养级。
（3）蛇和鹰同时捕食老鼠和食虫鸟，两者为竞争关系；同时鹰又捕食蛇，两者又为捕食关系。
（4）食物网中只包括了生产者和各级消费者，所以要使该生态系统完整，还应有的成分包括非生物的物质和能量以及分解者。
答案 （1）8 （2）3 （3）竞争和捕食 （4）非生物的物质和能量以及分解者
点拨 高中生物涉及的食物链实际是捕食链，是由消费者和生产者之间通过食物关系形成的。每条食物链的起点都是生产者（如草），终点是不被其他动物所食的动物（如虎），即最高营养级，不出现非生物的物质和能量及分解者，中间不能有任何间断。在食物链中，当某种生物（如狐）大量增加时，一般会导致作为其食物的上一营养级（如兔）数量减少，作为其天敌的下一营养级（如虎）数量增加。食物链中各营养级生物之间是相互制约的，使它们的数量始终处于一种动态变化中。这种制约可能来自于种间，也可能来自于种内。食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的，不会倒转，因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级。食物链一般不超过5个营养级，营养级与消费者级别不同。
一个食物网包含多条食物链，因此同一种消费者在同一食物网（不同的食物链）中，可以占有不同的营养级。在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合，二者之间既有捕食关系，又有竞争关系。另外，食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类，而并非取决于生物数量。
例3 如果一个生态系统中有4种生物，他们可能形成下列几种营养结构，其中最稳定的是（ ）
解析 ACD中都以甲作为唯一的生产者，一旦甲减少，其它的物种数量都会迅速减少。
答案 B
点拨 食物链、食物网中物种数量变动情况的分析与判断：
（1）在某食物链中，若处于第一营养级的生物减少，其他生物都将减少。如图中a的数量减少会导致b、c、d、e、f、g的数量都减少。
（2）若一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被捕食者数量会因此而迅速增加，如图中的e减少会导致d增加。但这种增加并不是无限的，随着被捕食者数量的增加，种群密度加大，种内斗争势必加剧，种群密度减小，直至相对稳定，即天敌减少，造成被捕食者先增后减，最后趋于稳定。但最终结果比原来大。
（3）若处于“中间”营养级的生物减少，另一种生物的变动情况应视具体食物链确定。如图，d突然减少，则以d为食的e减少，以e为食的f也减少，f减少则g就更多地以b和c为食，从而导致b和c减少。在这里必须明确f并非g的唯一食物，所以f减少并不会造成g的减少，g可依靠其他食物来源来维持其数量的相对稳定。
到这里，大家就能判断出：“螳螂捕蝉，黄雀在后”的歇后语不能构成一条食物链，因为缺少生产者。如果想扩展成一个生态系统，需要增加生产者、分解者、非生物的物质和能量。
1. 下列关于生态系统成分的叙述，正确的是（ ）
A. 动物都属于消费者，其中食草动物属于第二营养级
B. 微生物不一定都是分解者，分解者一定是微生物
C. 生产者属于自养型生物，是生态系统中最基本、最关键的生物成分
D. 一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分
2. 某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图。某个时期，当地居民大量捕杀鼬，导致岛上鼠种群暴发，随后由鼠疫杆菌引起的鼠疫通过跳蚤使人感染。
回答问题：
（1）该食物网中，植物中的能量能通过 条食物链传递给鹰，鹰所处的营养级为第 营养级；兔与人的种间关系是 。鼠疫杆菌和人的种间关系是 。
（2）通常情况下，寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响 （大于、小于、等于）鼬对鼠种群数量的影响；大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争 （增强、不变、减弱）。
（3）生长在该岛上的蘑菇属于生态系统的 （生产者、消费者、分解者），其体内贮存的能量 （能、不能）传递给植物。
休闲农业生态经济系统的理论研究 篇4
一、休闲农业生态经济系统的内涵分析
休闲农业生态经济系统作为生态系统的特殊形式, 其既具有一般生态系统的共性, 也有其特殊性, 例如其参与主体主要是农民和休闲农业相关企业、社会中介组织、地方政府, 各主体间的联系以休闲农业活动的开展为主, 按照预先指定的运行规则保证休闲农业生态经济系统功能的发挥, 休闲农业的发展是现代旅游休闲模式和农业经济活动相结合的产物, 其以发展农林牧副渔和休闲产品为依托, 可见休闲农业生态经济系统其具有多元性的发展目标, 在发展的过程中强调地域性和生态性。通过以上分析可以发现, 休闲农业生态经济系统的正常运行需要现代农业理念作支撑, 对改善生态环境具有重要的作用, 在深化推广的过程中, 对城市和农村的可持续发展都具有重要的意义。
二、休闲农业生态经济系统的构成要素分析
现阶段通常将休闲农业生态经济系统构成划分为以下两种要素:
(一) 经济要素
此要素包括休闲农业服务的消费者、开展休闲农业的企业和农民以及社会中介组织和区域政府部门, 休闲农业生态经济系统价值的发挥以其所提供的产品或服务能够满足消费者的消费需求为前提, 而休闲农业生态系统规范化、系统化、 多元化的发展需要具备一定管理理念的现代企业做动力;农民参与到休闲农业生态经济系统中对产品、活动多样化、真实性提供保证, 例如农家乐产品;中介组织参与使消费者与休闲农业市场之间信息不对称、服务不协调等缺陷得到弥补, 例如旅行社的介入;而休闲农业生态经济系统在运行的过程中涉及复杂的土地利用、主体关系等, 需要政府提供保证。可见休闲农业生态经济系统的正常运行与其参与的各类经济主体都具有密切的关系, 农民以农业劳作型休闲活动、农家乐休闲活动等形式利用农业旅游资源和简单的模仿行为, 使消费者体验、参与农村生活的基本需求得到满足, 为休闲农业的开展提供可能;参与企业利用现代管理理念, 通过专业性的自然、旅游资源调查分析以及区域休闲农业市场评估等, 对开展休闲农业的可行性进行判断, 并结合调查结果对企业的发展重点进行确定, 集中建设规划内容, 开展以休闲农业产品为核心的营销活动等;地方政府既是休闲农业开展的参与者, 又是其发展的引导者, 其使生态农业生态经济系统的经营风险缩减, 而且生态、社会效益更突出。
(二) 生态要素
此要素主要包括物种、时空布局、食物链三个方面, 休闲农业的开展要求其物种不仅要满足地理环境的要求, 而且必须在环保、观赏、高效、医疗等方面具备独特的性能, 其直接关系到休闲农业生态经济系统构建的成败;物种的整体层次性决定休闲农业时空布局的结构同样要具有休闲、观赏、多变等特点, 以此满足物种结构规划的要求;而休闲农业生态经济系统的构建是为了通过物质循环保护生态环境进而实现价值增值, 而此目标的实现需要农业生产环节和企业、政府、农民在发展休闲农业过程中所形成的两条食物链作保证。
三、休闲农业生态经济系统的构成分析
休闲农业生态经济系统由基础环、增值环、支持控制环三部分构成, 前者主要指农林牧副渔等产业构成的农业产业结构, 结合各产业结构和消费对象, 将农业、林业、牧业、渔业分别可视为休闲农业生态经济系统的初级生产者、生态环境调节者、次级消费者、重要参与者, 通过农林牧副渔各产业之间的相互协调和结合, 可以推动基础环实现物质循环。增值环以休闲企业为核心, 增值环的发展需要在自身结构完善的同时与基础环理想衔接, 现阶段两者衔接的形式主要有六种, 分别是农业观光型、农业示范型、农业劳作型、乡村居民型、乡村民俗型、乡村商贸型, 两者的衔接可以保证农业旅游资源得到充分的开发, 为休闲农业生态经济系统的运行提供基础保证; 而休闲企业内部结构的优化, 可以在保证休闲农业产品与市场需求相匹配的前提下, 推广宣传、组织营销等工作持续进行, 为其发挥作用奠定基础。后者的主要参与主体是政府和市场, 其不仅可以为前两结构的正常运行提供保证, 而且可以保证休闲农业生态经济系在正常运行失灵的情况下造成的损失尽可能缩减, 为休闲农业生态经济系统的潜在发展规律提供主动性的支持。由此可见, 休闲农业生态经济系统在发展过程中不可能脱离其主体的任何结构, 否则都难以保证其保护生态、可持续发展、经济生态创收等目标的实现。
结论
通过上述分析可以发现, 休闲农业已经受到现代居民的认可和喜爱, 其具有较理想的发展空间, 随着休闲农业生态经济系统的构建和完善, 农村居民生活水平将得到极大的改善, 而且有利于城市的可持续发展, 是现代农业深化的有效途径, 所以应受到社会各界的广泛关注。
摘要：随着农业多功能化发展趋势的逐渐深化和城市经济的快速发展, 休闲农业得到较快速的发展, 并受到现代人的喜爱, 实践证明休闲农业的发展不仅可以推动现代城市的可持续发展, 而且对现代农业的深化也具有重要的现实意义, 所以休闲农业生态经济系统受到社会各界的广泛关注, 为能够利用正确的理论指导休闲农业持续稳性发展, 本文对休闲农业生态经济系统的理论进行探索, 从其内涵、要素、构建三方面展开研究。
关键词：休闲农业,生态经济系统,理论
参考文献
[1]彭妮, 姚永鹏.构建都市休闲农业生态经济系统的理论探索[J].华中农业大学学报 (社会科学版) , 2011 (01) :50-54
[2]彭妮.都市休闲农业生态经济系统发展水平评价[D]兰州:甘肃农业大学, 2011.
农业生态系统的特点(孙儒泳) 篇5
1．农业生态系统是一个自然、生物与人类社会生产活动交织在一起的复杂的大系统，它是一个“自然”再生产与经济再生产相结合的生物物质生产过程。所谓“自然”再生产过程，是指种植业、养殖业与海洋渔业等，实质上都是生物体的自身再生产过程，不仅受自身固有的遗传规律支配，还受光、热、水、土、气候等多种因素的影响和制约，即受到自然规律的支配。经济再生产过程，是指农业生产是按照人类经济目的进行的，投入和产出，受到经济和技术等多种社会条件的影响和制约，即受社会经济规律的支配。人类从事农业生产，就是利用并促进绿色植物的光合作用，将太阳能转化为化学能，将无机物转化为有机物，再通过动物饲养，以提高营养价值，使农业生态系统为社会尽可能多地提供农产品。同时，人类运用经济杠杆和科学技术来提高和保护自然生产力，提高经济效益。
2．发展农业，必须处理好人、生物和环境之间的关系。要按照生物与环境相统一的基本规律来指导和发展农业生产。种植业和林牧渔业生产都是生物体的再生产过程，各自与其环境之间建立了多种类型的“自然”的生态系统。只有生物与非生物环境之间相互协调、相互适应，农业生产才能获得最优化的效果。所谓顺天时，量地利，则用力少而成功多，反其道而行之，则劳而无获。农业生产是一个能量与物质流通过程，无论能量与物质提供者的环境条件或者是生产者的生物体，在一定时空条件下，它们的生产能力都是有一定限度的，超过其极限，就会造成生态平衡的破坏，使自然资源衰退，农业生产下降。由于捕捞强度过大，超过了渔业资源的再生能力，致使我国主要海洋经济鱼类的资源日趋枯竭。同样，在耕地利用上，忽视养用结合，以致土壤肥力严重衰退，引起土壤退化。在大量的物质和能量随着商品流出农业生态系统之后，就必须从外界投入足够的物质和能量，才能保持其平衡。因此，对农业资源不能只顾利用，不断索取，必须加以保护，使之休养生息，才能促进资源增殖，提高农业产量。
农业生态系统结构 篇6
【关键词】生态系统结构;教学设计;反思
1.问题的提出
上课以后的教学反思是教师提高教学质量，优化教学效果的重要举措。对课堂的教学反思包括反思教学目标、教学过程、教学状态等。一节课的反思可能很平淡，但如果能对一节课形成多次的反思会有更大的收获。笔者在参与某次优质课比赛时，对生态系统结构的教学进行了设计和反思，并在评委和听课老师的意见下，对这节课进行了重新的设计和实践。
2.第一次的教学设计
授课班级是笔者担任班主任的高二生物班，班级学生比较配合老师。根据学生的特点，参照课程标准确定了教学目标和教学重难点。
导入部分，以复习种群、群落，引出更高结构层次——生态系统。接着讲解生态系统的概念和范围，让学生阅读课本总结生态系统的类型。由学生总结的各种生态系统过渡到生态系统的组成成分。先用多媒体展现池塘生态系统的图例，让学生读图思考：①图中有哪些动物、植物、微生物？②图中的无机环境具体指哪些？③动物、植物的“食物”是什么？经过学习小组讨论以后由各个小组回答以上问题，并进行相互补充完善。再由教师总结四种成分的作用和相互之间的关系然后过渡到食物链和食物网。以书上的图为例讲解营养级和消费者级别，并总结食物链的相关知识，让学生利用食物链的知识去分析食物网。最后进行课堂的小结和相关例题的讲解。
以多媒体课件为主要的板书，辅以黑板上简单的生态系统的知识框架。
3.课堂教学反思
从学生的课堂反应和作业完成情况来看，基本上完成了教学目标，落实了教学的重难点，学生对池塘生态系统的自我分析和相互补充是本节课的亮点，但仍有很多不足。根据新课程理念和听课老师的反馈，有一下几点需要改进。
3.1导入要更加有衔接性和系统性
第一次设计时只考虑到前面所讲的种群和群落，忽视了整个生命系统的结构层次，不能让学生形成整体的框架。
3.2三围目标要真正渗透
知识目标和能力目标在教学过程中得到了落实，但情感目标没有得到很好的渗透。
3.3教学过程要更加体现学生的主体地位
第一次设计只有在分析池塘生态系统，总结生态系统成分时，让学生分析、讨论、概括。但在其他知识的处理方法上仍是以教师讲解为主。
3.4教学过程设计要更加切近实际生活
第一次设计时的池塘生态系统与实际生活有很强的联系，但在教学时并没有充分利用生活经验来解决问题。食物链部分也有很多现实的例子，没有让学生去体会。
4.第二次的教学设计和体会
针对第一次设计存在的问题，在第二次设计时进行了适当的修改。
4.1导入可有一定的概括性和系统性
由于笔者为该班的班主任，通过了解，学生对知识的掌握缺少系统性，所学知识往往是零散的，不能形成自己的知识框架。因此第二次设计时，在回顾种群、群落的基础上，进一步让学生回忆整个生命系统的结构层次，形成知识的系统性。
4.2教学设计体现情感目标的具体渗透方法
在课堂教学中实现情感目标往往很空洞，但本课的情感目标“让学生认同生物与环境是一个统一的整体”还是有可以在教学过程中落实的。人教版教材在讲述生态系统概念时书旁有一个小问题：动物园里饲养着各种动物，也栽培了多种植物。一个动物园中的全部动物是一个系统吗？全部的动物和植物是一个系统吗？这个问题可以先让学生去思考、讨论，教师再进一步引导：生态系统不是将各种生物和环境随便放在一起就构成了，而是相互之间有关系，是一个统一的整体。这样情感目标就可以得到很好的渗透。
4.3教学设计充分体现学生的主体作用
通过第一次的设计发现很多知识学生可以阅读课本、相互交流得到解决。因此在第二次设计时更加注重多让学生动手、动脑。在观察池塘生态系统时，让学生充分讨论，并借助多媒体让学生充当小老师总结生态系统的四种成分。在分析食物链和食物网时，让学生自己总结规律，并在多媒体实物展台上向全班展示、讲解，再通过其他同学的点评和补充形成最终的结论。最后黑板上知识框架也可以让学生自我总结，并用实物展台展示加以点评和完善。这样的过程可以充分调动学生的积极性。
4.4教学设计注重与现实生活的联系
学生对身边的例子总是很感兴趣，学习起来也会更加轻松。因此在第二次设计时增加了现实生活中几个耳熟能详的的食物链分析，如：“螳螂捕蝉黄雀在后”，“稻花香里说丰年，听取蛙声一片”，“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃泥巴”。学生从生活实际出发更能理解每条食物链的起点和终点。
5.小结
经过两次教学设计的修改和实践，在第二次教学设计中着重体现了学生主体参与的理念，加强了知识与生活的联系。以上两点在很多教学过程中都值得我们去反思，只有通过不断的反思和实践，才能真正做到理解教材，把握学生，才能设计出符合学生认知特点、激发学习兴趣的教学过程，让每一个学生喜欢上生物课。
【参考文献】
[1]吴依妮.“细胞与能量”教学设计反思[J].中学生物学.2014（1）：15-16
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[3]麦曦主编.《教学设计的理论和方法》.广州：新世纪出版社.1996
农业生态系统结构 篇7
关键词：创新生态,基本结构,系统特征,运转模式
1 相关概念及理论研究综述
我国正处在转变经济发展方式、调整产业结构的关键时刻, 同时, 国家创新体系建设和世界范围内知识共享的蓬勃发展进一步要求创新能力提高。提升创新能力、提倡科技创新、培养创新环境是国家层面、产业层面创新体系建设的必然要求;创新生态体系理论建设能够推进创新生态在产业中的实践, 能够拓展生态系统在技术创新的应用。
创新理论由熊彼特[1]最早提出, 创新是要素或生产手段进行重新组合, 并与经济发展联系起来, 创新是经济发展的唯一动力。创新可以分为技术类与非技术类[2]。技术创新是创新的核心, 是技术产品和技术工序的有效创新利用;非技术创新是技术创新的因变量和辅助者, 其有效性是组织结构和操作流程的支撑。由于技术创新在创新中的核心地位, 非技术创新难以在各主体间移动, 因此本文讨论的创新是指狭义的创新, 即技术创新。
我国企业现有技术创新是粗放零星的。粗放是技术创新主要是产品改进和外观优化, 缺乏内核创新;零星是企业间技术创新并没有过多联系, 创新具有重复性、无序性, 创新效率低。学界与产业界针对这类现象提出集成创新、协同创新、创新体系、创新网络等概念, 这都与创新生态密不可分。集成创新是一种流程集合, 以共同目标定义、参与决策、合作开发创新单元为基础[3]。内部协同创新主体是组织内部的要素互动;外部协同创新是大类产业中细分产业主体间协同或产业间链条不同环节上的产业主体间协同[4]。创新体系是经济主体和非市场机构交互行为的系统治理[5]。创新网络以企业、供应商、客户、大学、公会、金融机构等多角色为基础, 创新源于多种角色的交互作用[6]。
创新生态 (Eco-innovation) 与以上概念的最大区别是引入生态系统视角, 国内外已有一些学者对其进行研究。Thompson等[7]认为创新生态系统由技术交互网络、合作关系、技术创新展示、政府机构、战略交流构成。Adner和Kapoor[8]认为创新生态系统是创新的价值链增值链延伸, 以空客为例, 空客创新联合其上下游企业和合作伙伴, 将自身技术创新转移到这些企业。Iansiti和Levien[9]认为企业在外部商业环境更加复杂多变情况下与其伙伴共享创新活动就是生态系统。国外学者多从价值链、企业生命周期[10]等角度研究, 仅从链条分析创新生态, 而没有真正形成系统概念。国内学者对其也有一定研究, 主要有曾国屏等[11]认为创新生态系统是创新要素集聚并聚合反应、创新价值链和网络形成并拓展的开放系统, 是创新物种、群落、创新链的复杂系统, 是系统中科技创新“序参量”主导的演化系统。伍春来等[12]认为企业创新系统是一个生命系统, 与其他企业创新系统构成了产业创新系统的多样性, 而不同产业的创新系统又是区域和国家创新系统的重要组成部分。张运生和邹思明[13]认为高科技企业创新生态系统是以技术标准为纽带, 基于配套技术, 由高科技企业在全球范围内形成的共存共生创新体系。本文在现有研究基础上从生态基本结构、系统特征和运转模式角度对创新生态系统进行分析。
2 创新生态系统基本结构
创新生态系统与自然生态系统、产业生态系统等概念关系紧密。自然生态系统是在一定时空内, 在各种生物、生物群落与无机环境之间, 通过能量流动和物质循环而相互作用的统一整体。产业生态系统是区域内不同企业交换物质、能量、水和副产品而形成整体的竞争优势[14]。创新生态系统是在企业、科研院所、政府等多个主体之间形成“技术研发———技术应用———技术衍生”, 通过信息传递而充分利用发展技术的复杂系统。
自然生态系统包含生命系统和非生命系统, 也就是生物群落和无机环境。产业生态系统对应的生命系统是不同产业, 非生命系统是政府政策。创新生态系统是由企业、高等院校、科研机构组成的生命系统和以政府为主体的非生命系统构成。在创新生态系统中, 由生产者研发出新技术, 消费者利用发展技术, 分解者扩展技术外延。三者的概念界限并不是完全割裂, 而是看系统中成员以什么活动为主, 处在创新生态运转过程的哪个阶段。如大学一般作为生产者, 但也可以接收科研院所的技术转移。从一般情况来看, 生产者是大学、科研院所和企业的科研部门, 这些部门的科研投入较高, 通常是技术开发者和引领者;消费者是中小型企业或加工制造类企业和少量科研部门, 小型企业和加工制造类企业的创新投入较少, 基本是通过购买专利使用权或成套设备, 并不产出创新成果, 属于二级消费者, 科研部门通过模仿演进现有技术, 在核心技术上发展应用和外延技术, 属于一级消费者;分解者的成员比较多, 大学、科研院所和大型企业均可以成为分解者, 由于这些机构所涉及行业领域广, 对多行业技术可能均有涉及, 容易充分利用旧有技术进行新的运用, 如信息技术对医疗设备改造而产生的远程医疗控制设备。
与自然生态的金字塔结构、产业生态的橄榄球结构不同, 创新生态结构呈倒金字塔形。但三个系统中都存在关键种, 其对生态系统功能及演进起到决定性作用, 在系统结构中处于核心地位。创新生态系统中大多数企业自身不具备技术研发能力, 更不具备技术领先优势, 更多的企业是基于对技术研发部门的专利授予和技术外溢。因此在创新生态系统中, 生产者较少, 消费者技术创新主要依靠生产者。创新生态系统中关键种原创和传输的技术创新规模最大、质量最高、数量最多, 在创新生态系统的成员技术传播中起到关键作用。由此看出创新生态系统中关键种大多是大学及科研院所、大型企业的科研机构, 这类成员多扮演生产者角色。如我国台湾新竹科技园中的台湾清华大学, 美国硅谷中的斯坦福大学、大型科技公司科研机构, 正是这些机构技术创新水平高, 横向带动成员多, 纵向联系第二三产业, 是生态系统的核心。
自然生态空间依附性强, 包含的生物群落必须在一定空间内才能产生相互作用, 以形成生物与生物、生物与环境的关系。产业生态系统一般而言也是在一定空间内形成, 产业生态的物质交换大多是实物, 且运输量较大, 在一定区域内才能形成物质和副产品交换。创新生态的空间依附性较弱, 其技术创新传播主要靠专利交易和技术许可证, 几乎没有运输成本。创新生态系统也具有一定负荷力, 其负荷力与预期经济容量有关, 经济容量越大, 其容许的创新失败也就越多。但由于其经济容量有限, 如何减少创新失败是创新生态系统运转中的难题。
3 创新生态系统的特征分析
3.1 功能特征
自然生态系统进行能量流动和物质循环:生产者将太阳能转为化学能贮藏, 再转给消费者;营养从一个取食类群转移到另一个, 最后由分解者重新释放到环境中。创新生态系统中也存在技术、专利、信息的贮藏与转移:依据信息传递, 成员之间进行在技术产品类别、形式、规模等方面匹配, 并建立技术转移渠道;横向完成科研机构与工业企业的技术交易, 纵向联系多个产业, 形成技术合理利用。创新生态系统中, 成员只有通过信息传递才能完成技术交易。不同于产业生态的副产品、废物是实体, 技术是虚拟性的, 进一步加剧系统信息需求。创新生态系统中技术作为能量进行流动, 信息作为物质进行循环, 构成以信息为引导的“技术研发———技术应用———技术衍生”的循环过程。
在自然生态系统中, 能量随着层级不断增加而减少, 每次能量进行种群之间转移时造成一定损失。而在创新生态系统中, 技术进行转移过程会不断增值。能量减少是因为呼吸作用, 而技术在转移到新角色时会赋予其新的附加值。如将大学研究的新技术转让给企业, 由于单纯的科研机构与生产实践仍有一定距离, 企业会依据实际生产情况进行适当调整, 调整技术就会创造新附加值。由于不同企业的发展战略和涉及行业不同, 技术应用、衍生的侧重点不同, 就会使同一原始技术或核心专利发生不同变化。创新生态系统中随着层级不断增加, 技术创新效应将被不断放大, 其包含的信息量也就越大, 也将更富有针对性。
自然生态系统内部成员之间、成员与环境之间不断进行物质交换, 同时也形成生态服务。如同自然生态的服务功用, 创新生态也有其服务功用。自然生态系统在其自身运行过程中能为人类社会供应粮食、农业原料和生存空间。创新生态系统在运转过程中技术运用能够有效节约能源、减少废弃物, 促进闭路循环改造;技术在从生产者转移到消费者时, 在一定程度上促进科研进步。
3.2 动态特征
创新生态系统是一个不停演进的动态的生态系统, 成员通过协同合作、交互运行和市场竞争, 达到共同演进。自然生态变化较慢, 产业生态变化较快, 创新生态变化最快。自然生态主要是成员被动选择结果, 而创新生态主要是企业自主选择结果, 产业生态和创新生态的演进周期主要与企业生命周期有关。产业生态系统内, 由于企业生产具有较强自主性, 其副产品在一定时期内很难发生大的变化, 周期较创新生态系统快;创新生态系统中, 科研者常常受到外部竞争压力, 时常面临科研项目的时效性不强问题, 演进周期非常快。
创新生态系统中成员与环境之间的影响不同于自然生态系统。自然生态系统中, 往往是环境对于成员影响较大, 其成员对环境的应变能力较弱。创新生态系统中, 成员面对市场规律和政府政策的人工环境时, 其调节能力远远强于自然生态系统, 大规模的企业还能对环境施加影响;当环境发生改变时, 企业能够依据环境变化作出相应战略调整, 如调整产品结构、应用技术、R&D投入等。自然生态系统的应变能力有限源于其亿万年的沉淀, 而这也赋予其稳定性强的优势。创新生态系统的稳定性较弱, 由于市场变化快、科技进步速度快, 且技术通常与高技术人才直接联系, 人才流动性大, 使其稳定性收到影响。
在生态系统内部保持平衡的关系能够自动校正平衡和自我调节。任何一个生态系统都是开放的, 不断有物质和能量的进入和输出, 能量、物质持续不断的流进、流出建立了自然生态内部平衡。创新生态系统自我调控主要表现在三方面:第一方面是从事同一行业的企业密度的调控, 如在经济容量有限的情况下, 从事技术研发的机构不可能不限制增长;其次是不同角色之间的数量调控, 如一定数量的技术研发者只能负担一定量的应用者, 同时应用者缺乏也会导致技术研发者减少;第三是系统成员与环境之间相互适应的调控, 不论是技术研发、应用和衍生都必须在政策背景下生存, 政府也适当引导不同角色参与创新生态运行, 疏通角色之间信息交流障碍。
同自然生态一样, 创新生态系统的演进过程有幼稚期、成长期、成熟期。创新生态系统处于幼稚期时, 整体规模较小、生产者少、消费者多、分解者极少, 消费者对生产者依赖性强;处于成长期时, 整体规模逐步增大, 生产者、消费者、分解者均有所增加, 部分消费者转变为生产者, 部分生产者转变为分解者;处于成熟期时, 整体规模大、生态容量大, 生产者、消费者、分解者相对固化, 环境与成员相适应。
4 创新生态系统运转模式分析
创新生态形成路径不同, 导致创新生态运行模式也不相同, 在结合实际案例和对产业生态相关研究基础上, 认为主要运转模式有:寄生型、平等型、嵌套型和开源型。
4.1 寄生运转模式
寄生运转模式是最常见, 也是最基本的创新生态系统运作形式, 这一形式广泛存在于自然形成的创新生态中。寄生运转模式形成的主要原因是, 生态系统中存在一个或多个较大的以科研机构为代表的技术生产者, 及以中小型企业和低技术含量的制造业企业为代表的技术消费者, 企业技术进步、应用必须依靠生产者技术输出。大型技术生产者的技术应用、转移动力为企业提供了技术供给, 企业缺乏技术创新能力形成了技术需求, 企业在技术创新方面寄生于生产者;而生产者与企业的关系比较简单, 企业之间几乎不存在技术转移, 生产者占据较强势的地位。根据被寄生的技术生产者个数不同, 寄生运行模式分为单宿主型和多宿主型。如图1所示。
当生态系统中只存在一种宿主时, 企业自发围绕其进行生产, 并以其为技术创新源头的运行模式为单宿主型。当生态系统中存在两家或多家科研机构作为宿主时, 企业选择一个或多个宿主进行寄生, 由此建立的运行模式是多宿主型。单宿主模式下, 生产者仅为一家, 因而其稳定性和安全性较差, 特别是技术生产者为高科技公司时, 由于其市场风险最大、不可控性最多、研发失败的耐受性最差, 故其稳定性和安全性很差。多宿主模式下, 生态稳定性和安全性相对较好。由于技术生产者之间的竞争关系, 生态系统将自动调整生产者数量, 因此宿主数量只会停留在一定数量。寄生模式主要是出现在市场容量小、企业规模较小、发展时间短、技术生产者从事新兴行业的创新生态系统中, 如大学科技园大多是寄生型模式。
早期硅谷就是寄生模式的创新生态系统。1951年硅谷诞生于斯坦福大学划出自有土地, 中小企业严重依赖于斯坦福大学, 斯坦福大学在电子计算机、集成电路、半导体、信息通讯等新兴行业拥有技术优势, 企业依赖于技术生产者进行生产, 而出于技术创新需求和自然的技术外溢效应, 原有寄生模式大多数发展为其他运转模式。芬兰奥卢高科技园区[15]也属于寄生模式, 诺基亚集团在创新生态系统中充当技术生产者, 在移动通讯、气象探测、供热系统、信息系统工程、超导电缆等方面具有优势, 几乎所有企业都作为诺基亚的寄生者, 这一生态系统未发展成为其他模式。硅谷发展由于美国市场广阔、技术生产者较多, 而斯坦福大学没有在新兴产业上具有绝对优势;芬兰市场狭小、技术优势严重集中, 诺基亚在芬兰所有优势产业均拥有技术领先优势, 因此其生态系统难以进一步发展。同属于寄生模式的日本筑波科技园, 其所在地区内的大部分科研经费和科研人员都集中于筑波大学, 但由于缺乏竞争机制、创新精神, 近年发展有所缓慢。寄生型生态, 特别是单宿主型容易形成封闭系统, 少有甚至没有物质能量与外界交换。
4.2 平衡运转模式
平衡运转模式是指技术生产者和技术消费者的地位和数量相对均等, 生产者和消费者规模一般, 很多技术生产者为中小企业, 有少量分解者出现但规模较小;成员行为自主性强, 一般情况下通过系统自我调节运转;成员之间技术转移较多, 不存在依赖性。如图2所示。
技术生产者之间也存在技术交流, 但其活动是技术输出。消费者之间也存在技术转移, 因此分出一级消费者和二级消费者。一级消费者不仅单从生产者处获得技术, 还在该技术基础上研发新技术, 并转移到二级消费者;二级消费者在利用基础上将不具有领先优势的技术转移到分解者。分解者在新领域的技术衍生反而可以向生产者和消费者转移。该模式适合于中小企业占主体, 企业数量多, 从事行业都是技术密集型的产业系统。
如英国牛津科技园、法国格勒诺布尔科技园均是平衡运行模式[16]。牛津科技园拥有千余家企业, 格勒诺布尔科技园更是有上万家企业, 企业数量太多, 政府难以进行具体规划, 因而该模式下成员主要受市场调节, 而其市场行为受技术本身经济效益影响, 由此建立非常复杂的技术关系网络。该模式的复杂性是所有模式中最强的, 其稳定性和安全性也均较强, 能够在区域内迅速发展, 有利于中小企业和新型行业发展, 但一旦发生外部风险, 只靠企业很难自我修复。此生态系统开放性强, 与外界物质能量交换快, 企业淘汰速度快。
4.3 嵌套运转模型
嵌套运转模式是最类似于自然生态系统的运转模式, 是由强势成员, 即关键种及其寄生成员组成, 本质是包含多个子系统的母系统。子系统包括两类:主系统, 一个嵌套系统只有一个主系统, 是关键种之间的技术关系;次系统, 一个嵌套系统中关键种数量就是次系统数量, 是一个关键种与其寄生成员之间的关系。嵌套模式发展比较成熟, 生产者和消费者均可作关键种, 分解者比较多;关键种之间地位平等, 其他成员寄生于关键种。如图3所示。
嵌套模式是基于寄生模式和平衡模式发展而成。如图3中虚线以内就是主系统, 虚线以外是次系统。如慕尼黑科技园、亚琛欧共体高科技园、北京中关村科技园都是属于嵌套模式[17,18]。慕尼黑科技园以慕尼黑大学、慕尼黑工业大学、西门子为关键种构成主系统, 再由中小企业寄生于关键种形成子系统。嵌套系统往往需要政府相关支持才能建立, 慕尼黑政府拨出一定财政预算作为企业员工培训补助, 采取房屋租赁优惠等措施吸引企业入驻, 规定国立大学必须进行企业协同创新。亚琛欧共体高科技园以亚琛工大、三菱电机总部、福特欧洲总部、欧洲电机一体化研究中心等作为主体, 带动一大批中小企业。慕尼黑科技园、亚琛欧共体高科技园主要是依靠企业科研部门进行建设, 而北京中关村科技园则是由高校、科研院所为主导。中关村科技园依靠清华大学、北京大学、中国科学院、中国工程院等一大批高校与科研院所建立, 特别是早期建设依靠校办企业、院办企业, 高校和科研院所之间的交流极多, 形成非常稳定的技术交换网;而后又以高校院所为宿主, 建立小微企业孵化园, 鼓励高技术人才创业, 加速高科技园区建设。此类模式的主系统与子系统内部物质能量交流多, 总系统与外界交流较多, 主系统成员更替周期长, 次系统成员更替周期短, 总体生态系统稳定性强、安全性强、与政策环境适应程度高, 但政策成本高。
4.4 开源运转模式
开源运转模式是一种新颖的创新生态模式, 是随着计算机技术和通讯技术发展而产生的, 是所有系统中人为痕迹最重的模式。其运作完全依赖于计算机创建平台进行交流, 基本上摆脱了地理条件上的束缚, 但会存在一个或几个运作核心或者平台, 特别是面临高科技园区地价上涨、运行成本上升、市场基本饱和等环境胁迫, 生态系统作出虚拟化响应。开源模式[19,20]主要分为部分开源型或称为开创型 (Open Innovation) 和完全开源型或全开型 (Open Source) 。开创型主要是突破了地理上的限制, 但技术生产者、消费者、分解者主要还是机构, 技术与信息传播交换还没有完全集市化, 主要存在于医药领域;全开型不仅完全突破地理上的限制, 还使得个体能够充当生产者、消费者、分解者, 大幅度削弱了强势机构的技术优势, 技术与信息传播完全集市化, 延伸了生产者概念外延, 主要存在于软件行业。
开创型模式在运用上远远多于全开型, 如药物开发创新实验室 (Open Innovation Drug Discovery) 、治疗创新中心 (Centers for Therapeutic Innovation) 、马德里开放实验室基金 (Tres Cantos Open Lab Foundation) 、WIPO Research都属于开创型模式[21], 其核心通常是大型公司, 特别是大型跨国公司。医药行业是现在创新生态开源模式应用最多的行业, 其R&D投入较高, 产品的研发周期较长。开创型能够突破流线型的传统创新模式, 增加创新源头, 加强实用程序, 减少不必要重复工作和成本[22]。美国硅谷也属于开创型模式, 大量企业围绕微软、英特尔、苹果、Facebook等公司进行创新。适用于开创模式的成员技术最终多体现为实体产品, 其技术失败则经济损失极大, 难以承受全开型极高的失败率;同时, 以医药行业为代表的众多行业技术安全风险极大, 个人是难以承受, 因此导致全开型模式目前仅在软件行业有所应用。
全开型模式应用主要还是体现在软件开发和网络社区上, 诸如Linux、Apache、Wikipedia等。软件设计的传统生态系统是纵向封闭的, 开源模式则是横向开放的, 使新的生产者不断加入, 消费者随着增加, 生态角色变化速度极快, 源代码可以随着可执行程序一同发布, 并可以随意获取、修改和再发布, 这就使技术成果可以迅速共享并进一步利用[23]。Apple Store也是一种全开型模式, Apple提供一个平台进行App交易, 不需要Apple自身提供过多关于App技术创新, 实质上构成了无成本甚至是有收益的“外包”, 其物质能量交流极强, 除了核心成员以外, 其余角色新陈代谢极快, 开创型的新陈代谢速度稍慢于全开型。开源模式也导致了规模效应, 开源模式规模越大, 其技术产量越高、竞争力越强、多样性越强、市场容量越大、稳定性和安全性越高, 而且具有胁迫性, 能胁迫其他系统成员加入, 在相关领域的机构或个人要增强创新能力, 就必须加入这个创新生态系统[24]。
5 结论与展望
本文从基本结构、系统特征和运转模式三个角度较完整地考察了创新生态系统, 定义了创新生态、生产者、消费者和分解者等概念, 分析了系统运转过程、动态演化、自我调整等问题, 并将创新生态系统分为寄生型、平衡型、嵌套型和开源型, 结合具体实例在基本运转、稳定安全性、适用性和物质能量交换等方面进行分析。
谈森林生态系统的组成和结构 篇8
1 生态系统的组成和结构
1.1 非生物环境
非生物环境包括参加物质循环的无机元素和化合物、联系生物和非生物成分的有机物质 (如蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等) 和气候或其他物理条件 (如温度、压力) 。
1.2 生产者
生产者是指能利用简单的无机物质制造食物的自养生物, 主要包括所有绿色植物、蓝绿藻和少数化能合成细菌等自养生物。生产者通过光合作用不仅为本身的生存、生长和繁殖提供营养物质和能量, 而且它所制造的有机物质也是消费者和分解者唯一的能量来源。生产者是生态系统中最基本和最关键的生物成分。太阳能只有通过生产者的光合作用才能源源不断地输入生态系统, 然后再被其他生物所利用。
1.3 消费者
消费者不能从无机物质制造有机物质, 而是直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质, 因此属于异养生物。消费者归根结底都是依靠植物为食。直接吃植物的动物称为植食动物, 又称为一级消费者;以植食动物为食的动物称为肉食动物, 也称为二级消费者, 如食野兔的狐和猎捕羚羊的猎豹等;以上还有三级消费者、四级消费者、直到顶位肉食动物。消费者也包括那些既取食植物也取食动物的杂食动物, 有些鱼类是杂食性的, 它们取食水藻、水草, 也取食水生无脊椎动物。食碎屑者也应属于消费者, 它们的特点是只取食死的动植物残体。消费者还应当包括寄生生物。寄生生物靠取食其他生物的组织、营养物和分泌物为生。主要指以其他生物为食的各种动物, 包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等。
1.4 分解者
分解者是异养生物, 它们分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物, 吸收某些分解产物, 最终能将有机物分解为简单的无机物, 而这些无机物参与物质循环后可被自养生物重新利用。分解者主要是细菌和真菌, 也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁以及秃鹫等大型腐食性动物。
分解者在生态系统中的基本功能是把动植物死亡后的残体分解为比较简单的化合物, 最终分解为最简单的无机物并把它们释放到环境中去, 供生产者重新吸收和利用。由于分解过程对于物质循环和能量流动具有非常重要的意义, 所以分解者在任何生态系统中都是不可缺少的组成成分。
生态系统中的非生物成分和生物成分是密切交织在一起、彼此相互作用的。土壤系统就是这种相互作用很好的一个实例。土壤的结构和化学性质决定着什么植物能够在它上面生长、什么动物能够在它里面居住。但是植物的根系对土壤也有很大的固定作用, 并能大大减缓土壤的侵蚀过程。
2 食物链
对食物链最通俗的理解, 就是吃与被吃适者生存的简单原理。生物之间以食物营养的关系彼此互相关联, 使有机物中的化学能够在生态系统中进行分层的传递过程。这种因食物而彼此关联的序列在生态学上我们就理解为食物链。食物链的划分可以按照生物之间的关系而划定, 无论是寄生食物链, 还是扑食食物链以及腐食食物链都是按照这种划分逻辑进行划分。食物链不是简单的一个链条, 食物链关乎群落里的各种物种, 它的单位是以生物种群为基准, 从而完成一种食物中营养素与能力的传递路径。食物链的传递特点是递减形式的, 因此, 食物链中包括六个以上物种的现象是非常少见的。由于其递减性, 使其能量的传递每经过一个阶段都减少了一部分, 其传递表现为单向的传导特征。
3 营养级和生态金字塔
自然界中的食物链和食物网是物种和物种之间的营养关系, 这种关系是错综复杂的。至今生态学家巳经绘出了许多复杂的食物网, 但是还没有一种食物网能够如实地反映出自然界食物网的复杂性。
一个营养级是指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和因此, 营养级之间的关系已经不是指一种生物和另一种生物之间的营养关系, 而是指一类生物和处在不同营养层次上另一类生物之间的关系。
食物链的各种生物群落组成是各有不同的。正常来说, 如果营养级的量比较多的情况下, 那么这条食物链显然就是比较长的。那么所导致的结果就是其具有复杂的营养结构。生物种群之间的关系也就相对于比较复杂。第一营养级在任何的营养结构中都是必须存在的。复杂的营养结构一般都不超过五个, 一般都是具有五个, 只有两个营养级的可以视为最简单的应用结构。即便是在最简单的应用结构中, 第一营养级也是必须存在的。
物质和能量由低位营生物向高位营养级生物传递和转化过程中均有损耗, 如草食动物食用绿色植物, 只能消化和同化其中的一小部分有机物。因此在一个生物群落中低位营养级的生物个体数目和生物量多, 随着营养级的升高而减少, 呈金字塔形。
生态金字塔是指各个营养级之间的数量关系, 这种数量关系可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位, 采用这些单位所构成的生态金字塔就分别称为生物量金字塔、能量金字塔和数量金字塔。
生物量金字塔以生物组织的干重表示每一个营养级中生物的总质量。一般说来, 绿色植物的生物量要大于它们所养活的植食动物的生物量, 而植食动物的生物量要大于以它们为食的肉食动物的生物量。从低营养级到高营养级, 生物的生物量通常是逐渐减少的因此, 利用生物量资料所绘出的生态金字塔图形是下宽上窄的锥形体。尤其是在陆地和浅水生态系统中, 这种正锥体图形最为常见。
生物量金字塔和数量金字塔在某些生态系统中可以呈倒金字塔形, 但能量金字塔绝不会这样, 因为生产者在单位时间单位面积上所固定的能量绝不会少于靠吃它们为生的植食动物所生产的能量同样, 肉食动物所生产的能量是靠吃植食动物获得的, 因此依据热力学第二定律, 它们的能量也绝不会多于植食动物。即使是在生产者的生物量小于消费者生物量的特定情况下, 生产者所固定的能量也必定多于消费者所生产的能量, 因为消费者的生物量归根结底是靠消费生产者而转化来的。总之, 能量从一个营养级流向另一个营养级总是逐渐减少的, 流入某一个营养级的能量总是多于从这个营养级流入下一个营养级的能量, 这一点在任何生态系统中都不会有例外。
摘要：森林生态系统是森林群落与其环境的功能流的作用下形成一定结构、功能和自调控的自然综合体, 由于其所占面积非常大, 所以森林生态系统是陆地生态系统中非常重要的自然生态系统。生态系统有四个主要的组成成分。即非生物环境、生产者、消费者和分解者。
关键词：森林生态系统,组成,结构
参考文献
[1]曹慧娟.植物学, 2版[M].北京:中国林业出版社, 1992.
农业生态系统结构 篇9
玛纳斯河流域 (以下简称玛河流域) 地处天山北坡经济带中心, 准噶尔盆地南缘, 行政区域包括石河子垦区 (含石河子市、新疆生产建设兵团农八师) 、沙湾县、玛纳斯县及兵团农六师的新湖总场, 是新疆最大绿洲农耕区和全国第四大灌溉农业区。[1]玛河流域的农业开发始于唐代, 但一直以来开垦规模不大, 农业活动对生态环境的影响较小, 直到1949年以前生态环境基本处于原生状态。流域真正的大规模开发始于1949年以后, 有计划、有组织的大规模开垦, 使人工绿洲代替了天然绿洲, 流域生态环境发生了彻底变化。一方面, 随着农业生产规模的不断扩大, 局部生态环境得到改善, 不仅提高了经济效益, 在绿洲范围内, 风沙危害也相对减弱;另一方面, 在农业发展过程中, 绿洲外围及绿洲内局部地区由于不合理或过度开发, 也伴生了如河流断流或干涸、土地次生盐渍化、森林草场退化等生态环境问题, 威胁着绿洲的可持续发展。其生态环境的演变主要表现在绿洲生态系统内部生态环境总体的有序化和优化过程, 以及局部绿洲地带和大多数绿洲外围地带的环境退化及生态重建过程。农业是绿洲经济的主体, 在玛河流域绿洲生态环境演替过程中, 不合理的生产方式以及不尽合理的农业产业结构始终影响着农业资源的高效利用和农业生态系统的稳定性以及农业的可持续发展, 因此, 进行可持续发展的农业结构优化, 对农业生产力诸因素以及资源生态环境各系统进行科学、合理的调整, 寻求经济与环境之间的动态平衡, 实现经济、人口、资源、环境的协调发展, 对实现农业可持续发展、维护绿洲生态稳定性有着极为重要的战略意义。
二、玛河流域绿洲农业结构的演变与现状
清代以前玛河流域生产活动以原始的游牧为主。清代至新中国成立前, 随着国家有组织的开发, 生产活动转变为半农半牧, 由于此期的开发是以种植业垦殖为主, 种植业规模要远大于牧业, 虽没有具体数字比较, 但从沙湾县1949年的农业结构可反映出当时的情况:1949年沙湾县种植业占农业总产值的59.9%, 牧业占40.1%。1949年以前, 玛河流域除玛纳斯县有少量果园外, 几乎没有林业可言。
资料来源:根据历年《石河子统计年鉴》整理。
建国后由于政策及技术的倾斜, 特别是石河子垦区大规模的军垦生产, 大量的优良牧场和林地被开垦为耕地, 使流域种植业规模迅速扩大, 牧业、林业规模虽有增长, 但增幅很小。从图1可以看出, 近六十年来, 石河子垦区农业结构基本上没有太大的变化, 种植业比重历年平均在80%以上, 牧业比重基本维持在20%以下, 种植业单一优势明显, 畜牧业、林果业比重过小, 农业结构演进始终处于以种植业为主导的初级水平。与全国平均水平相比, 玛河流域农业产业结构中种植业比重偏大, 具有资源优势的畜牧业、林果业发展与开发不足。从图2可知, 2009年流域种植业占农业总产值的74.2%, 而牧业、林业、渔业分别只占21.7%、0.9%、0.4%, 呈现出典型的“一高三低”状况, 虽然畜牧业比重与全国平均水平比较相对较高, 但对流域有利于发展畜牧业的资源环境来说, 其生产规模很不对称, 标志着农业产业结构升级的畜牧业比重始终没有多大发展。林业也是流域农业结构中的弱项, 尤其是经济林的种植规模更小, 说明了大农业结构的不合理, 农业生态系统单一, 农业自然资源的多样性没有得到合理有效的发挥。
资料来源:《新疆统计年鉴 (2009年) 》。
受国家政策及经济因素影响, 玛河流域种植业内部结构较为单一, 各种作物种植比重变化很大。以石河子垦区为例, 1978年以前, 贯彻“以粮为纲”的方针, 粮食比重最大, 在粮食播种面积最大的1966年占总播种面积的83.78%。1980年代后, 随着棉花价格的提高, 尤其是地膜棉的推广应用, 棉花播种面积持续上升, 2007年棉花面积达到160.82千hm2, 占总播种面积的89.63%, 呈现出典型的以棉-粮为主的种植业结构, 苜蓿、绿肥等养地作物面积不断下降, 促进农业生态良性循环的饲草的种植面积太小, 严重制约了畜牧业发展, 区域资源优势未能得到充分发挥, 这在很大程度上制约着区域特色农产品产业化经营的发展。
三、绿洲农业结构存在的主要问题及其生态效应
在干旱区绿洲, 农林牧矛盾主要表现为水土之争。水是干旱区绿洲存在的基础, 玛河流域农业用水占总用水量的94%以上, [2]特别是耗水量最大的种植业比重过高, 挤占生态用水, 在干旱区脆弱的生态环境下, 对原本贫乏的自然资源的大量消耗, 必然会导致生态系统的失衡。同时, 大量的优良牧场被开垦为耕地, 也影响了牧业的发展。多年来农业内部结构调整是以种植业调整为重点, 而对牧业、林业、渔业的调整力度不足, 这种片面强调种植业发展的农业结构, 对流域生态环境产生了很大影响。
1.农林草争水矛盾增大, 生态用水被挤占, 形成绿洲生态安全隐患
资料来源:石河子水资源规划, 2004。
水是绿洲存在和演变的最基本因素, 在无水即无绿洲的灌溉农业区, 种植业相对于林草业来说对水土等资源消耗性高得多 (表1, 表2) 。随着绿洲进一步开发, 种植业用水量增加, 给区域贫乏的自然资源造成很大压力, 河水被截留用于农田灌溉, 使得原先的水资源平衡状态被打破, 下游来水量减少, 绿洲外围荒漠林生态用水被挤占。加之大量打井用于工业、生活及农业用水, 绿洲外围地下水位下降, 作为绿色屏障的荒漠植被缺水衰亡, 破坏了绿洲的生态系统平衡, 加速了沙漠化的发生。农业用水的紧缺, 使绿洲内部防护林的用水也时常被挤占, 对林业发展产生不利影响。种植业比重过高对干旱区绿洲生态系统的稳定造成很大的安全隐患。
资料来源:农八师石河子市盐碱地改良利用规划, 2009。
2.荒漠过渡带被破坏, 引起风蚀和流沙侵袭
新中国成立前, 玛河流域耕地面积较少, 在人工绿洲与荒漠之间往往存在着一个较为宽阔的荒漠林或灌草林带, 这种荒漠过渡带的存在对维护绿洲生态平衡有重要意义。由于风沙流活动基本上集中于近地面30cm的距离内, 这些植被带阻止了靠近沙漠一侧的原生沙漠化的发展对绿洲的侵害, 同时隔绝了风与沙质地表的直接接触, 从而有效防止了就地起沙活动。建国以后, 随着流域绿洲人口的快速增长, 耕地压力增大, 绿洲外围靠近沙漠的荒漠过渡带也被大量开垦, 现全区人工绿洲内的耕地面积约为建国初期的30倍, 从而使人工绿洲与外围沙漠由“隔墙观望”状态转入面对面的接触状态, 频繁引起风蚀和流沙的发生。
3.过渡开荒、撂荒, 推动了沙漠化的发生
由于历史原因和经营管理不当, 大量耕地受到不同程度的破坏, 特别是建国后随着新疆生产建设兵团的建立, 在“以粮为纲”政策指导下, 流域土地开垦面积不断扩大, 大片优质草地、林地被开垦。一方面造成林草地面积减少, 影响了畜牧业的发展;另一方面, 由于缺水、次生盐渍化、风蚀、沙化等原因, 致使近1/3的农田弃耕、撂荒, [3]仅石河子垦区就因次生盐渍化危害而弃耕土地3.5万公顷～4万公顷。[4]在干旱区特殊的气候条件下, 弃耕后的土地, 自然植被恢复困难, 有的成为少有植被覆盖的裸地, 裸露的地表土壤很容易遭受风蚀而沙化, 有的因过度放牧导致表土疏松成为新的沙源, 这些现象直接威胁着绿洲农业的生存和可持续发展, 因此弃耕地问题也越来越被人们所重视。
4.作物种植结构单一, 影响绿洲农业生态系统稳定性
种植业内部的作物结构中, 粮食作物、经济作物、饲料作物、养地作物种植比重的不同, 不仅对经济效益, 而且对生态环境甚至整个农业生产都具有重大影响。玛河流域作为新疆重要的棉花种植基地, 大规模连片种植, 尤其是石河子垦区个别团场甚至达到90%以上, 不仅造成用水时期集中而产生水资源相对短缺, 同时由于棉花是耗水、耗地较大的作物, 连作时间普遍超过8～10年, 加之化肥的普遍施用, 造成土壤肥力下降、板结严重, 病虫害发生猖獗, 阻碍着这一区域生态、经济和社会的均衡与稳定发展。
四、可持续发展的产业结构调整与生态重建
合理的农业结构是绿洲农业生态经济系统协调有序的重要标志, 绿洲农业结构、生产布局与经济规模对生态系统的结构、布局和规模都会产生反作用。先进的可持续农林牧业不仅可以有效地修复重建自然生态系统, 也可以构建优质高产、对环境友好和生态功能良好的人工生态系统。当前区域农业面临的危机, 从本质上看是农业结构不合理的一种反映形式。农业结构调整优化就是对农业发展的各种资源、要素进行整合, 通过发展现代农业, 提高农业生产率和市场竞争力, 实现农业增效、农民增收和农业可持续发展的过程。[5]玛河流域是典型的生态脆弱地区, 从调整农业产业结构入手, 发展生态农业是实现绿洲农业可持续发展的必由之路。
1.发展节水生态农业, 建立绿洲多元化复合种植结构
水是制约绿洲农业可持续发展的重要因素, 水资源利用方式和水平决定着绿洲的规模和承载力。虽然玛河流域水利建设规模和水平在新疆甚至国内都居领先地位, 但在现有水资源利用水平下, 缺水仍是制约区域发展的首要问题。因此, 在新的形势下如何实现水资源的持续利用, 协调生态平衡与经济发展的关系, 是实现流域农业可持续发展的关键。农业是用水大户, 节水潜力较大, 因此, 通过农业节水技术的推广, 可节约大量水资源用于生态用水, 并可减少盐渍化和沙漠化的危害。通过节水灌溉, 把节约的水资源用于牧草、防护林及生态用水等, 从根本上改变传统的农业结构, 以实现良好的社会、经济及生态效益。从现实情况看, 发展以膜下滴灌为主的节水农业将成为玛河流域绿洲农业发展的方向。
一直以来, 玛河流域农业特别是耗水量最大的种植业单一优势明显, 耗水相对较小的畜牧业、林果业比重过小, 种植业较高的经济产出, 使得不合理的农业结构的生产力始终保持着上升趋势。所以, 从水资源经济利用及生态意义的角度出发, 必须在区域尺度上适度调整产业结构, 降低高耗水的种植业比重, 将低投入、低产出、高资源消耗的传统农业转换到高投入、高产出、低资源消耗的现代农业的轨道, 改变目前这种以高消耗的浪费水资源和毁灭地表植被为基础的传统农业。农业结构调整应与改善生态环境和可持续发展结合起来, 加大退耕还林、还草的执行力度, 发展特色农业, 即特色种植业、养殖业、林果业及发展其相应的特色生产技术措施, 降低自然资源消耗, 将结余水用于生态用水, 逐步以“节水农业”、“生态农业”、“观光农业”代替以往的传统农业生产方式, 改善自然环境对区域农业生产的制约, 从而实现绿洲生态重建及农业的高效持续发展。
在稳定粮食作物播种面积的同时, 改变经济作物过于倚重棉花、结构单一的状况, 种植业结构应由粮、经二元结构转变为粮、经、饲、瓜果、花卉等园艺作物的多元结构, 即“二元结构多元化”, 推动农业结构优化升级。大力发展人工饲草基地, 科学配置区域田园草地, 保证和优化绿洲生态系统, 为发展现代集约化农区畜牧业奠定基础, 以确保绿洲生态系统的稳定和社会经济的可持续发展。
2.发展绿洲及扇缘带舍饲畜牧业, 延长生态产业链
新疆是我国畜牧业最具发展优势的产区之一。目前玛河流域的畜牧业主要分为天然草场放牧和农区养畜两大部分, 尚没有形成完善的生态产业链, 依然停留在初级经营阶段, 而且畜牧业仍主要沿袭上千年的传统游牧形式, 70%的牲畜在山上放牧, 30%在农区与荒漠散养, 集约化程度低, 经营方式落后, 基础设施差, 抗御自然灾害的能力弱。目前, 玛河流域牲畜存栏数已达到200万头, 传统游牧式畜牧业生产力仍在低水平上徘徊, 牧民生活难以得到根本改善, 而且对山区草场的生态环境造成很大的压力, 在牲畜总量不断增加的超载情况下, 造成山区草地的普遍退化, 尤以低山的冬春牧场更为严重。因此, 畜牧业的生产方式与经营观念必须彻底改变, 根本出路在于尽快实现天然草场放牧向农区舍饲养畜的集约高效舍饲畜牧业战略性转移, 通过大力发展现代舍饲畜牧业, 促进绿洲及扇缘带舍饲畜牧业的建立及产业化发展, 使畜牧业成为区域经济发展的重要支柱产业。
同时, 延长生态产业链, 建立配套服务体系。在扩大畜牧业生产规模的过程中, 不能仅向区外调运初级畜产品, 要重视畜产品的深加工, 实现就地增值。还要建立配套的良种繁育基地、育肥基地、兽医、防疫、机耕、病虫害防治等设施及与畜牧业发展相关的运输业、食品加工业、金融业、信息业、咨询业等相关服务体系。
3.大力发展特色林果业, 推进防护林及人工速生丰产林建设
玛河流域发展特色林果业具有极大的优势, 在进一步推动蕃茄等已具一定基础和优势的红色产业发展的同时, 大力发展籽瓜、葡萄、蟠桃、西瓜、甜瓜、甘草等名、特、优产品, 形成若干具有地域特色的生产基地, 获取规模效益。充分利用石河子国家级经济开发区的优势, 建设农副产品加工基地, 发展农副产品深加工业, 提高产品的科技含量, 延长产业链条, 从而实现区域绿洲农业的高效持续发展。同时, 在维护、提高荒漠生态环境的前提下, 努力发展沙产业, 发展药用植物, 发展沙漠旅游、观光、休闲, 深度开发利用沙漠资源, 将生态效益与经济、社会效益结合, 促进荒漠化生态系统的恢复重建。
积极推进防护林建设。由于土地承包, 玛河流域绿洲在20世纪六、七十年代建立的农田防护林体系缺乏管护, 节水灌溉引起地下水位下降, 使林木生长需水无法保障, 造成全流域防护林普遍衰退, 残缺不全。随着新一轮土地承包、林业政策法规的贯彻, 土地长期承包及其承包地上种植林木的经营、产权归承包人所有, 农民栽种防护林的积极性得到极大提高, 可充分利用这一政策建立新的防护林体系。
加强人工速生丰产林建设。国家“天保工程”实施后, 玛河流域山区木材产量急剧下降, 通过在平原地带开发微咸水资源营造人工速生丰产林, 不仅可缓解对木材的需求, 还有利于改善绿洲边缘的生态环境。近几年, 玛河流域开始试验利用咸水资源发展林业生产取得了较好的实验成效, [6]利用排水渠内帮及渠旁种植条田林带, 树木可以利用微咸水生长, 促进排水, 稳固渠帮。通过打井开采微咸水种植胡杨、沙枣建植新防风阻沙基干林, 在绿洲及其扇缘带和壤质荒漠平原营造速生丰产林, 形成人工用材林基地, 逐步建成较完整的林业体系, 提高林业在绿洲生态重建中的良好作用。
参考文献
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农业生态系统结构 篇10
关键词：黄河谷地,李家峡水库灌区,生态农业,地理信息系统
为了配合“青海省黄河谷地生态农业区建设”, 充分利用李家峡水库丰富的水资源, 改善我省黄河谷地土地的耕作环境, 改善谷地农民的耕种观念, 用科学发展观指导农业生产, 把黄河谷地建设成稳产、高产的农业基地, 为决策者提供各类土地准确翔实的利用数据和决策支持, 服务于“黄河谷地生态农业区建设”的规划和实施工作, 我中心建立了“黄河谷地生态农业地理信息系统”, 现将系统的功能结构与其在工作中的实际应用介绍如下。
1 系统建设目标
通过对李家峡水库灌区各类空间地理数据 (土地利用、高程、坡度、影像等数据) 进行综合统计分析和运算, 运用GIS空间分析方法, 实现项目区可新增耕地面积的计算, 对拟建工程, (如道路) 的影响范围进行预先测算, 统计其占用各类土地面积数据, 实现在农田开垦、工程规划方面的空间信息和数据的快速模拟生成, 以期在宏观统筹规划和现实微观操作两个层面为政府决策提供数据支持。
2 系统开发模式与环境
系统为面向对象设计的单机系统, 采用VB.NET+Map Objects+Terra Explorer View进行二次开发。
Vb.NET是目前主流的程序开发语言, 可用于创建有丰富用户界面的应用程序。
Map Objects是由美国环境系统研究所出品的一套地图软件组件集, 利用它可以方便的在自己的应用中嵌入地图功能。
Terra Explorer View是由skyline公司出品的三维地形浏览软件, 用户可利用它实现地形场景的三维浏览漫游, 并可通过其提供的二次开发接口实现在程序中的自定制。
3 系统功能模块划分及流程实现
根据不同的功能组合, 系统划分为3个大的模块, 即基本功能模块、空间分析功能模块和三维功能模块。其中基本功能模块主要用于实现一些常用的地图功能, 空间分析功能模块用于实现道路拓宽分析等高级功能, 三维功能模块用于实现项目区的三维场景展示和浏览。
3.1 基本功能模块
模块根据其实现的功能和复杂程度进行划分和组合。包括项目区地理数据的符号化显示, 显示区域的放大、缩小、漫游, 鹰眼图导航图的实现, 图层控制功能, 图例的显示, 点线面等图形元素的图形查询, 多坐标系统灵活切换的坐标显示, 距离与面积量算, 地理要素的模糊查询检索, 数据统计及输出, 系统帮助等。
3.2 空间分析功能模块
空间分析功能模块根据面向的不同应用方面, 分为“可新增耕地面积统计计算”和“动态新增地理要素的空间影响评估”两部分。
1) 可新增耕地面积统计计算功能
主要用于实现项目区可新增耕地面积的统计及计算, 用户可利用此功能计算现有灌溉条件下和提灌条件下的项目区可新增耕地面积, 其详细计算流程如下所示:
2) 动态新增地理要素的空间影响评估功能
用于对动态新增地理要素进行空间缓冲分析, 然后将得到的缓冲区与相关地理要素进行空间运算, 评估其空间影响范围。其主要应用为规划道路的占地分析和现有道路拓宽规划的占地分析。
3.3 三维功能模块
基于Terra Explorer View提供的API接口二次开发实现了三维场景的浏览漫游等功能, 包括基于三维的长度和面积的测量等功能。
4 系统的数据组织结构
在本系统中, 地理数据全部采用54黄海高程基准, 80西安坐标系统, 投影方式为高斯-克吕格6°带投影, 投影中央经线为99°。
系统用到的地理数据有, 项目区基本地理要素图层数据 (包括点线面各类地理要素) , 项目区土地利用现状图层数据, 项目区坡度图层数据, 项目区灌区图层数据, 项目区弃荒地图层数据。
坡度等级划分方法为0到5°为1级, 5到10为2级, 10到15为3级, 15到20为4级, 20到25为5级, 25到30为6级, 30到35为7级。
5 系统的实际应用
5.1 土地分类统计
利用系统提供的功能, 可以方便的进行灌区内各类土地分类的统计, 其统计方式可分为, 按地类统计、按县行政区划统计、按乡行政区划统计等, 也可按用户需求对其进行组合统计。对于统计生成的数据用户还可以将其输出为Foxpro、Access、Eecel、Pardox等多种格式。
5.2 现有耕地面积统计
利用本系统可以进行灌区现有耕地面积的计算生成和统计。系统采用的土地利用数据为经灌区1m高分辨率卫星影像解译而成, 基于此数据的现有耕地面积统计可以精确到平方米级, 且统计生成的每块耕地均可与影像表示出的实地位置与形态一一对应上。
5.3 灌区可新增耕地面积统计
可新增耕地面积的计算和统计功能是系统的的一项重要功能, 利用此功能用户可基于灌区面数据、土地利用数据和坡度数据快速计算生成出灌区内可新增为耕地的地类图斑, 并生成统计数据。
5.4 提灌分析
提灌分析指的是在现有自流水位高程的基础上, 模拟计算将灌溉水位提升若干米后形成的提灌面内的可新增耕地面积, 其计算生成结果可为灌区土地开发和提灌工程的建设提供规划依据。
以李家峡灌区为例, 系统以如下方式进行计算, 首先系统根据用户输入的提灌高度为缓冲阀值和原自流灌溉面进行缓冲计算得到一个提灌面, 然后以该提灌面为准计算并统计其范围内的可新增耕地面积, 其计算结果可以分别按行政区划 (包括县、乡两级) 和地类进行统计, 并可输出为多种数据表格式。
5.5 道路分析
系统提供的道路分析功能用于实现规划道路的占地分析和现有道路拓宽工程的占地分析。
以李家峡灌区范围内的S20363道路为例, 用户在选择该道路后只需设置好道路的原有宽度和拓宽宽度, 即可进行道路拓宽分析, 其计算得到结果如下所示, 用户可以从统计结果中得出道路拓宽工程将占用的各类土地面积, 并可根据分析生成的地类图斑确定其所在位置, 也可将其输出为shp格式的矢量数据。
6 结论
农业生态系统结构 篇11
一、体育文化生态系统的结构要素
在中国古代,“文化”一词是“文治与教化”的意思,认为文化是人类创造出的文明成果对人自身的改造。英、美、法实证的社会学传统将文化视为人类创造的物质和精神成果的总和,而德国思辨的历史哲学传统将文化理解为一种以生命或生活为本位的活的东西。我国著名哲学家张岱年先生认为:文化是既作为人类在人本身的自然及外部自然的基础上,在社会活动中创造并保存的内容之总和而存在,又作力一种活生生的创造活动而演化。
体育文化的生态系统是一个稳定的系统结构,在社会进程的发展过程中,体育文化生态系统的渗透带来了社会文化内容以及形式上的改变。体育文化生态系统的结构要素主要包括有三个方面的内容:
1、体育要素
体育文化生态系统首先是在体育基础上进行的,因而必然具有了体育的相关表达形式以及内容。体育是人类在长期的物质生产以及精神活动中产生的,对于增强人类的身体素质,发挥身体结构特质,以及培养健康积极的人格都具有重要的意义。在长期的发展过程中,体育的项目在不断增多,人们参与体育的方式发生了改变,体育观念也发生了改变,这些都带来了新时期下体育文化生态系统新的内涵基础。
2、文化要素
体育文化生态系统还主要包含了文化的相关属性以及要素。文化具有十分丰富的范围和定义,是对人类长期生产实践中的物质精神总结。在这个文化范畴内,社会的组织结构以及经济伦理都具有了相应的文化符号。文化特质、文化丛以及文化模式三个层次共同构成了完整的文化本体结构,在体育文化中自然包括了对这三个方面要素的扩充和发展。体育文化生态系统包括了体育制度、体育物质以及体育精神的文化形式,这是体育与文化相融合过程中产生出来的。
3、环境要素
体育文化生态系统是建立在相应的环境基础上的。体育文化生态系统的环境要素包括了两个部分:一是社会环境;二是自然环境。在进行相应的体育活动以及体育文化的传播过程中,都是在相应的社会制度以及社会习惯下进行的,社会环境是具有主观能动性的个体在进行自我需求的追求和表达过程中创造出来的,社会环境中的制度体制、结构构成等会对体育活动产生深远的影响。而自然环境要素则是更大范围内的体育文化生态系统要素,人类的所有行为都是以自然环境为依托的,不同地区具有的不同气候以及地貌特征,会带来人们从事体育活动以及追求体育文化内涵的不同,而做好人与自然的和谐共处,是保障体育文化生态系统长期稳定发展的重要前提。
二、体育文化生态系统的特性
体育文化生态系统是在完整的组织结构中形成的,通过传播人类体育精神、丰富体育项目等多方面的内容来不断进行系统本身的完善。体育文化的生态系统主要具有三个方面的特征:
1、体育文化生态系统的自我调节性
体育文化生态系统是一种具有自我调节能力的系统构成。通过组织结构以及文化构成上的不断调整,结合到时代发展以及目的的丰富上,体育文化生态系统可以产生出不同的表现形式,并且能够不断适应于新的需求。这种自我调节性能够带来体育文化生态系统较高的稳定性。这种自我调节性,是需要建立在一个完整有序的生态系统组织基础上的,各种体育文化因素的堆积会造成体育文化发展过程中的阻碍,通过自我的运动以及调节过程,能够保证体育文化的长期发展。
2、体育文化生态系统的范围广泛性
体育文化生态系统在覆盖范围上还具有十分广泛的特征。在体育文化系统中,相应的精神文化往往处于整个系统的最高端,也是决定体育文化走向以及发展趋势的重要因素。体育文化生态系统的广泛性还表现在覆盖地区以及产生影响的广泛性上,体育文化生态系统会与社会中其他形态下的系统结构发生碰撞以及组合,不断产生新的组合效应,将其影响范围不断扩充,丰富体育文化本身所具有的内涵。
3、体育文化生态系统的内容丰富性
体育文化生态系统还在内容表现上呈现多样化以及丰富性的特征。体育文化生态系统本身是在三个要素构成上形成的,深刻的反应到社会发展以及经济变革的各个方面。体育文化活动还是在人们长期的生产活动中进行和发展的,体育文化生态系统本身的丰富是人类精神和物质创造能力的表现,在不同的自然环境以及文化背景下,体育文化生态系统具有不同的条件基础以及发展需求,从而也带来了体育文化生态系统的多样化。
三、结束语
体育文化是一种文化现象,是对体育发展过程中的精神和文化总结。在我国的体育文化发展现状中,由于人们观念上的不重视,造成体育文化本身发展上的困境,技术手段等上面缺乏创新。在新的时期背景下,通过多样化的形式来对体育文化进行创新发展,改变原有的体育传播观念以及方式,增强体育文化的互动参与性,最终带来我国体育文化发展的崭新面貌。
体育文化生态系统具有体育、文化以及环境三个方面的构成要素,通过体育活动、文化内涵以及环境保护方面的共同作用,形成了一个较好的体育文化性能发挥的系统结构。发扬体育文化精神,对于促进我国精神文明建设具有十分重要的促进作用,体育文化生态系统本身的结构上的特点也带给了我们新的思考。体育文化生态系统的自我调节性、范围广泛性以及内容丰富性是体育文化生态系统的重要特征表现,加深这种生态系统的建构脚步是促进我国体育文化活动建设的关键。体育文化生态系统的结构以及特性给予我们新的启示,推动了体育文化新的发展格局的形成,对促进我国社会主义建设的进程发挥着重要作用。
摘要：体育文化生态系统是对体育文化组织结构以及文化内涵上的整体把握,具有相应的结构以及特性。由于体育文化本身是人类在精神以及物质活动中创造出来的,对社会的各个方面都产生了一定的影响。通过对体育文化生态系统特性的探究,能够更好的发挥体育文化在社会职能上的积极作用。
关键词：体育文化,生态系统,组织结构,特性
参考文献
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