四、农业生态系统与农业布局

（一）农业生态系统与农业资源的关系

农业生态系统是人类在一定地域范围内投入各种农业资源而创造的，有一定经济目的人工生态系统。因此，农业生态系统与农业资源的关系主要表现在下列几方面：

农业生态系统的各种组成成分都是由农业资源构成的

农业生态系统是在一定空间范围内以生物成分与非生物成分构成的具有能量转化和物质循环运动的综合体。其中生物成分既包括劳动对象，即要进行生产的农作物、家禽、家畜，也包括在同一空间范围内的树木、杂草和各种野生生物，同时包括人类在内。而非生物环境是指光、热、水、气、土等自然条件。

农业资源包括气候资源（光、热、水、气）、水资源、土地资源、生物资源和劳动力资源。可见农业生态系统的所有基本成分，都是农业资源（图

4-1）。

图 4－1 农业生态系统与农业资源关系表因此，农业生态系统可概括为下列公式：农业生态系统= 农业生物群落＋农业自然条件

这个公式不仅说明农业生态系统的构成成分与农业资源是一致的，而且说明两者都有统一性的特征。

农业生态系统的能量转化与物质循环运动是农业资源更新的重要条件所有的农业资源都是可以更新的，只要利用和保养得合理，就可永续使

用，所以农业资源的可更新性与农业生态系统的能量转化和物质循环的周而复始运动是相吻合的。美国生态学家士密斯（R.I.Smith）曾把能量转化和物质循环简化为这样的公式：土壤—植物—动物——土壤。这一公式反映了农业资源更新的相互关系和互为条件。

（二）农业生态系统的特征

农业生态系统是人工生态系统，与自然生态系统一样具有地域范围，生物群落与自然环境相统一和生物与非生物成分之间的能量及物质交换等自然特征。同时，农业生态系统尚具有经济特征。

农业生态系统是人类投入各种农业资源进行农业生产的产物

农业生态系统是人类抱着一定生产目的而进行经济活动的产物。人类为了维持生活，在一定环境条件下，投入各种资源进行植物栽培和禽畜饲养，以取得必须的食物，这样就形成农业生态系统。人类的这种经济目的是以需要和可能为基础的。有了经济目的，就根据当地的具体资源条件，按照自然规律和经济规律进行资源组合，决定采用最有利的农业技术和经济措施，拟定合理的模式，逐步按计划执行，经过一定时期，最终将建成一个按人类设计而实现的农业生态系统。其过程如图 4—2 所示。

人类在农业生态系统形成后，并非一劳永逸，而必需不断努力，不断进行控制和管理并投入资源，才能使这一系统继续存在。农业生态的一个突出特点是生物的自然再生产与人类有目的的经济再生产交织在一起。在农业生态系统内，必定有一种或几种植物或动物是主要劳动对象，这些动植物生长、发育、乃至成熟达到可供人类消费之时，便完成经济生产过程。在这一过程中，人类投入各种农业资源。如果人类要取得第二次收获，就必须再投入各种资源，才能进行经济再生产。从生态学的观点来看，就是人类必须对农业生态系统继续进行控制，系统的能量转化和物质循环才能保持下去。

农业生态系统的功能由人类经济活动所决定

所谓农业生态系统的功能是指能量转化和物质循环的效率。投入农业资源越少，产出的产品数量越多、质量越好，则其转化效率越高，农业生态系统的功能就越好。

因此，农业生态系统功能的好坏，是人类干预和控制的结果。这种对系统的干预、控制和管理，实际上是投入农业资源的经济活动。各种资源投入的数量、时间和方式的合理程度，直接影响到农业生态系统的功能。农业生态系统是由环境、植物、动物和微生物四个基本要素构成，人类对系统的控制及改善功能的活动也是针对这四方面进行。

对环境的干预

在自然环境诸要素中，人类对光和热的性质和强度尚不能加以改造。为了增加能量转化的效率，只有设法改良品种以提高农作物的光合作用性能，或提高作物的耐寒或耐热能力，以适应这一地区的光热条件。人类对环境的

干预主要表现在：合理利用光热条件，控制利用水资源，营造防护林带（防风、防沙），植树造林（改良小气候）。

对植物的干预

在生态系统中，植物是生产者。但在同一系统中的不同植物种类，对人类有不同的经济价值，因而对农业生态系统的功能产生不同的影响。例如各种农作物、杂草和野生植物在生态系统中都能进行光合作用，起着生产者的功能，但是农作物可以给人类提供各种植物性农产品，而杂草和野生植物则是人类进行作物栽培的障碍。人类除保护农作物和促进其生长发育外，还通过选育种改良其经济性状，使其更符合人类的要求，产生更大的经济价值。人类对植物的干预主要表现在：改良作物品种，改善耕作制度，合理安排作物布局，防治病虫害，根外施肥。

对动物的干预

动物在生态系统中是消费者。同植物一样，在系统中的不同动物种类对人类有不同的经济价值，因而对农业生态系统的功能有不同的影响。各种家禽家畜、害虫、有害的细菌、寄生虫及有害兽类在生态系统中都是一级、二级或三级消费者，但是家禽家畜可以给人类提供畜禽产品，而其他有害动物则是作物和家禽家畜的为害者。所以人类把家禽家畜作为劳动对象，采取各种措施使其正常生长发育，并改良家禽家畜的经济性状，为增加产蛋、产奶，提高屠宰率，提高饲料消化率等等，以创造更大的经济效用。而对有害的动物，则设法加以控制和消灭。人类对动物的干预主要表现在：改良禽畜品种，改善饲养环境，合理饲料配方，控制配种时间，防疫治病等。

对微生物的干预

微生物在生态系统中是分解者。土壤中的细菌和真菌使植物残体、动物排泄物和尸体分解，其分解物重新回到物质循环系统，这是再循环运动的物质基础，也是进行经济再生产的重要条件。人类对微生物的干预是通过改善环境的透气性、调节土壤温度和增加有机质等措施，使其有利于微生物的活动和繁殖，促进分解作用，以提供植物所必需的养分。人类对微生物的干预主要表现在：合理耕作，合理施肥，秸杆回田，水土保持，合理排灌等。

图 4－3 农业生态系统基本成分的物质循环关系模型

上述无生命成分（无机环境）、生产者（绿色植物）、消费者（动物）和分解者（微生物）四个营养单元，也即四种成分，在能量获得和在物质环境中各以独特的作用相互影响、相互依存，并通过复杂的营养关系紧密结合为一个整体，成为自然界的基本功能单元。它们之间的关系可用图 4－3 的模式表示。

可见，农业只有通过一定的系统结构，结合当地资源的特点，研究最适当的结构体系和转化控制技术系统，才能求得最佳的转化效率。

农业生态系统的价值流

能量转化与物质循环是农业生态系统最重要的特征，是研究农业生态系统的核心问题。

能量和物质在生态系统中的运动叫做流，称为能量流与物质流。在能量流和物质流的运动过程中，植物通过光合作用合成有机物，并固定和贮存起来，使植物得以生长、发育和繁殖。植物这种固定和贮存的运动环节，在生态学中称为植物库。同样，动物以植物为食料，把植物的能量和物质吸收、固定并贮存在动物体中，称为动物库。植物和动物残体和排泄物回到土壤接

受微生物的分解，成为植物可吸收的养分，称为土壤库。植物库、动物库和土壤库与能量流及物质流是互相依存的，在运动中相互联系，构成生态系统的特征。

人类利用农业生态系统中流和库的循环运动，生产各种植物和动物性农产品，这是从事农业生产的目的。从经济的观点来看，这些农产品都是物质财富，都是有使用价值的。所以在农业生态系统中伴随着能量流与物质流的运动还有价值流。

价值流是以价值形式体现能量转化和物质循环的生态系统运动，它是农业生态系统中的重要经济特征。农业生态系统的能量转化和物质循环的经济成果是创造使用价值，这正是农业生产投入各种农业资源取得植物性和动物性产品的过程。价值流与能量流及物质流是互相交织、同步进行的。价值流就是能量转化和物质循环过程中以潜在使用价值与实在使用价值的形式交替转化而成的。所谓潜在使用价值，就是农业生态系统中尚未能供人类直接消费的各种组成成分，包括生物部分的种苗、种子和微生物，以及非生物部分的光、热、水、气和土壤养分等。在未经植物光合作用合成有机物之前，人类是不能利用这些成分来满足生活需要的（某些种苗、种子在性质上可供人类消费，但在经济上不可取）。但没有这些成分，绿色植物也无从合成有机物。所以，农业生态系统这些组成成分具有潜在使用价值的性质。随着植物的光合作用不断吸收、转化、固定、贮存和积累环境中的能量和物质，潜在使用价值也不断同步增长和变化。及至植物发展到“可供人类使用的形态”，也就是成为可供人类食用的植物性农产品，潜在使用价值就变成可满足人类需要的实在使用价值。至于动物性农产品，则是在农业生态系统中，家禽家畜利用植物性的潜在使用价值（人类不能直接消费的秸杆、杂草等）和使用价值（人类可以食用的谷物等）作饲料，从一种已形成的潜在使用价值及使用价值，转化为另一种形式的使用价值。人类消费这些植物性或动物性的使用价值之后，其残渣及排泄物又成为潜在使用价值。这就是价值流的全部过程，也是能量和物质转换的过程。

同能量和物质可以固定和贮存于植物和动物体内而成为植物库和动物库一样，潜在使用价值和使用价值也贮存于植物库和动物库之中，也就是说可供人类消费的农产品，只能从植物库和动物库中取出来。因此，要获得高产，就要使植物库和动物库贮存尽可能多的使用价值。而要达到此目的，又必须提高农业生态系统的能量转化和物质循环的效率。

农业生态系统的能量与物质的输出和输入

农业生态系统的能量与物质的输出和输入是商品交换所造成的。由于各地的资源条件不同，经济、社会和政治情况各异，随着社会发展，造成生产上的地区分工，各地都根据各自的条件，生产成本最低，产量最高，质量最好的产品。这是任何商品经济社会必须遵循的经济规律。既有生产上的分工，就必须有商品交换，现代农业生产的产品有相当一部分不是在当地使用，即不是在生产这些产品的农场或生产单位消费，而是作为商品运销到其它地方。经济越发展的国家和地区，农产品的商品率就越高。在经济发达国家的农场，其产品几乎全部都商品化，而且销售市场不限于本国，国际农产品贸易额与日俱增。

农业生态系统是在一定地域范围内建立起来的。即使它的范围很大，也不能避免农产品作为商品流出系统之外。所以在现实商品交换的社会里，农

产品广泛和频繁地在各地进行交换。而农产品是在农业生态系统内由能量转化和物质循环而生产出来的，农产品本身贮存有一定数量的能量和物质，农产品作为商品流出本农业生态系统外，也就是将一定数量的能量和物质输出系统之外。农产品外流越多，能量与物质输出就越多。在进行经济再生产时，如果不从系统外输入相应数量的能量和物质，农业生态系统就会失去平衡，能量转化和物质循环的功能就受到影响。这种情况在自然生态系统中是不会发生的，但在以商品生产为主的农业生态系统中则是必然的现象。所以输入适当数量的能量和物质，以保持农业生态系统的平衡，是人类对系统的控制和管理的重要措施。

输入能量和物质最常用的方法是：对土壤施用各种有机和无机肥料，使土壤库中的养分保持收支平衡；对植物施用农药，以防治病虫害，使农作物正常生长发育；对田地施用除莠剂，以抑制和消灭杂草，保证农作物的生长不受妨碍；输入各种饲料，以保证家禽家畜有足够食料，特别是以禽畜饲养、养鱼或饲养其他动物为主的生产单位，输入商品饲料是不可避免的；对动物使用各种预防或治疗疾病药物；尽量满足生产过程中运输、抽水、喷药及农田基本建设等工作所必需的石化能源或电力；在整个生产过程各项工作都进行活劳动投入。

至于输入能量与物质的数量、种类、时间、方法等如何才能合理，即既不能浪费，又不能影响农业生态系统的功能，则必须借助农业科学技术和农业技术经济知识，按具体情况作出决定。

（三）合理布局农业生产，实现物质能量转化

在农业布局合理，长期保持稳产高产的农业单位，一般都能保持农业生态系统平衡和实现物质能量转化的最佳效率。因此，认真地应用农业生态系统原理，科学地分析总结这方面的经验，是合理开发管理资源、发展农业生产的有效方法。

那么，如何通过合理布局农业，来保持农业生态系统平衡，实现物质能量转化的最佳效率呢？主要有以下几个方面：

因地制宜，充分发挥地区优势，优化生态环境，保持农业生态平衡。农业生产实践证明，在布局农业生产时，必须根据各地区不同的生态系

统，在分析、研究农业生态条件、特点的基础上，遵循自然规律，扬长避短，坚持一业为主，多种经营，综合发展的原则，因地制宜地依据计划经济与市场调节相结合的方针安排农业生产。这样，既可满足农业各个部门或各单项生产对自然环境的要求，取得高产优质的产品和最佳的经济效果；同时，又能合理地开发、利用农业自然条件与农业自然资源，改善自然环境，保护和建立良好的农业生态系统。总之，合理布局农业要求经久保持良好的农业生态环境，以有利于农林牧副渔各业的综合发展。对于已遭破坏的生态环境，则应从地区条件特点出发，确立符合地区优势的农业生产发展方向，有计划地进行改造和培育，逐步建立起良好的农业生态系统。

实现农业生产地域结构合理化

所谓农业生产结构，指的是农业经济结构、技术结构、生态结构等交织而成的主体网络结构；或者即一般所指的农林牧副渔及其各个门类、项目生产的规模、组合和布局关系。农业生产结构必然要与一定的地域相结合，由此便形成所谓农业生产地域结构。

建立合理的农业生产地域结构，是维护农业生态系统平衡的客观要求；

也是使农业生产各部门，尤其是农、林、牧三者相互密切结合，实现良性生态循环境，提高物质能量转化效率，促进农业劳动生产率提高的要求。这主要是由于农业生产是一个以人类为中心，在一定环境条件下，以作物生产和畜禽饲养为基础，包括邻近的林地、草地、甚至病虫、杂草、微生物等共同构成的能量转换、物质循环的系统。广东省珠江三角洲水网地带所盛行的“桑基鱼塘”传统农业生产地域结构，就是建立良性循环的农业生态系统的成功例子。这是原来地势低洼，不适农作物生长，当地群众把低洼地挖成鱼塘，发展养鱼业同时抬高土面，降低地下水位，为桑、蔗、果、菜等经济作物的生长创造条件，形成了一个“桑好、蚕壮、鱼肥、蔗茂”的生态系统。现在当地还在水稻产区运用这种经验，根据水情和地势不同，安排了一定面积的鱼塘，在塘基建猪舍，利用猪粪尿养鱼，形成一种“以粮促猪，以猪促鱼，以塘促粮”的农业生态系统，也收到了增产增收的良好效果（见图 4－4）。