第二期可持续农业杂志|农田生态系统的能量流动与物质循环

引子

生态农业应该怎么做？大家听到说农药、化肥不好，对环境污染，不能用，就开始想用什么代替化肥、农药，使用大量的有机肥、生物农药来代替，这是生态农业的正确思路吗？显然不是，我们当今很多有机农场的经历表明，只是单纯用有机肥代替化肥，生物农药代替化学农药，是不能解决农业可持续发展问题的，反而可能带来更大的危害。生态农业是一个整体的生态系统，要按照自然的规律，通过系统设计，使得系统内物质与能量高效循环，获得生态系统最大的产出，实现生态、经济、社会效益的统一，才能实现农业的可持续发展。

世界是一个相互联系的整体，有其内在的一套自然规律，循环运转，生生不息。当我们把一个事物当做一个系统或者作为一个系统的一部分考虑的时候，很多问题就会迎刃而解，或者问题就变成了资源。

生态系统是活的有机体及其无机环境之间相互作用的完整系统。生态系统的组成包括生产者（植物和光合细菌）、消费者（人和动物）、分解者（微生物）和环境四部分。农业生态系统以人类的活动为中心，在一定条件下，以农作物、家畜、鱼类、林木、昆虫、微生物等农业生物为基础，与气候、土壤、水等相结合的非闭合能量、物质转化的体系。其中，人类的活动是否遵从了其系统本身的规律决定了这个系统的运转效率及其可持续性。

一、农业生态系统的组成及特点

农业生态系统由农业环境因素、生产者、消费者和分解者四大基本要素构成。农业环境因素一般包括光能、温度、水分、空气、土壤和生物种群，以及人的生产活动等。

（一）、农业生态系统的环境因素

4、空气

空气中二氧化碳、氧气和氮气是生态系统中所有生物有机体碳、氮、氧的来源（部分来自水）。植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，与大气互动。

在封闭的环境下，植物是无法正常生长的。缺少二氧化碳，植物会因为缺少光合作用的原料而减产，而当光照或其他条件不足的情况下，适当补充二氧化碳也是提高作物产量的措施之一。

我们生产中的有机物覆盖也是补充作物二氧化碳的一种方法，其原理是有机物在土壤表面逐渐分解释放二氧化碳，供作物光合作用利用。

日本也把有机物的堆肥发酵过程放在田里的做法，称作“土中发酵”（如图1中在行间挖沟填埋植物秸秆有机物，让有机物在田间完成发酵过程），这是对资源充分利用的好办法。

氧气是几乎所有生物呼吸作用中不可缺少的。缺少氧气，会抑制作物呼吸而影响作物生长。比如图2板结的土壤，氧气相对缺少，根系的呼吸作用受到抑制，根系和植株就会相对弱小。

氮气则主要通过固氮微生物或是闪电、化学固氮方法进入农业生态系统。

图1-中国大棚栽培中实施的“土中发酵”的一种 

图2- 板结土壤中植物的生长情况

另外，当今工业废气排放造成的空气污染，也会妨碍植物正常新陈代谢活动。有些植物对某种空气污染成分非常敏感，当空气中含有该成分，就会影响其生长直至死亡；而有些植物则是对某种污染气体成分有富集净化作用。比如对于二氧化硫的空气污染，苔藓是敏感植物，当大气中二氧化硫浓度增加，苔藓植物种类和生长量减少，直至消失；而一些菩提榕、小叶榕、竹节树则会对二氧化硫有很强的吸收作用。

5、地形

对于这一点，我们经常看到山的阳面和阴面植物景观明显不同就是明证。地形的变化影响光、温、水的分布。如不同海拔高度具有不同的光照，海拔高光照强，海拔低光照弱。不同地形具有不同的温度，一般北坡低、南坡高。地形也影响降雨量和水分的分布，一般南坡潮湿，有利于生物的生存，北坡干燥，环境恶劣。

《可持续农业》杂志第三期

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