任務二　農業生物環境認知

一、自然環境

自然環境是生態系統中作用于生物的外界條件的總和。包括生物生存的空間以及維持生命活動的物質和能量。自然環境中一切影響生物生命活動的因子均稱為生態因子，如輻射強度、溫度、濕度、土壤酸堿度、風力等等。太陽輻射以及地球表面的大氣圈、水圈和土壤圈綜合影響著這些生態因子。

1.太陽輻射

地球上生命存在的能量主要來自太陽的輻射。

太陽輻射有兩種功能：一種是通過熱能形式溫暖地球，使地球表面的土壤、水體變熱，推動著水循環，引起空氣和水的流動，為生物生長創造合適的溫度條件；另一種功能是通過光能形式被綠色植物吸收，并通過光合作用形成碳水化合物，將能量儲存在有機物中。

2.大氣圈

大氣圈是地球表面包圍整個地球的一個氣體圈層。大氣的主要成分是氮、氧、氫和二氧化碳。大氣圈供給生物生存所必需的各種元素，而且在提供保護地面生物的生存條件中起著良好的作用。大氣圈不僅防止了地球表面溫度的急劇變化和水分的散失，并能防護地面的生物免受外層空間多種宇宙射線的輻射。

3.水圈

水是細胞原生質的組分和光合作用的原料，是各種物質運輸的媒介，是生物體內各種生化反應的溶劑。水有較高的汽化熱和比熱容，可以調節和穩定氣溫。

4.土壤圈

土壤具有獨特的結構和化學性質，是固相、液相、氣相共存的三相體系，具有巨大的吸收能力與儲藏能力，為生物的生長提供了適宜的條件。土壤不僅是植物生長繁育的基礎，而且是物質和能量儲存和轉化的重要場所。

二、人工環境

農業生態系統是人類干預下的生態系統。廣義的人工環境包括所有受人類活動影響的環境，可以分為人工影響的環境和人工建造的環境。

1.人工影響的環境

人工影響的環境是指在原有的自然環境中人為因素促使其發生局部變化的環境。例如，為改變局部地區的氣候、控制水土流失、使農作物高產穩產而人工經營的森林、草地、防風林、水保林等；為控制旱澇災害而興建的水利工程。這些人工影響的環境在不同程度上仍然依賴于大自然。

2.人工建造的環境

人工建造的環境是指人類根據生物生長發育所需要的外界條件進行模擬或塑造的環境，如無土栽培環境、大棚溫室環境、集約化養殖環境等。

三、環境對生物的制約

（一）最小因子定律

德國化學家李比西提出“植物的生長取決于數量最不足的那一種營養物質”，即最小因子定律。最小因子定律的兩點補充說明如下。

（1）這一定律只有在相對穩定的狀態下才能運用。

（2）要考慮因子間的相互作用。

（二）謝爾福德耐性定律

在生物的生長和繁殖所需要的眾多生態因子中，任何一個生態因子在數量上的過多、過少或質量不足，都會成為限制因子。即對具體生物來說，各種生態因子都存在著一個生物學的上限和下限（或稱“閾值”），它們之間的幅度就是該種生物對某一生態因子的耐性范圍（又稱耐性限度）。耐性定律的補充說明如下。

（1）同一種生物對各種生態因子的耐性范圍不同。對一個因子耐性范圍很廣，而對另一因子的耐性范圍可能很窄。

（2）不同種生物對同一生態因子的耐性范圍不同。對主要生態因子耐性范圍廣的生物種，其分布也廣。僅對個別生態因子耐性范圍廣的生物，可能受其他生態因子的制約，其分布不一定廣。

（3）同一生物在不同的生長發育階段對生態因子的耐性范圍不同。通常在生殖生長期對生態條件的要求最嚴格，繁殖的個體、種子、卵、胚胎、種苗和幼體的耐性范圍一般都比非繁殖期的要窄。例如，在光周期感應期內對光周期要求很嚴格，在其他發育階段對光周期沒有嚴格要求。

（4）由于生態因子的相互作用，當某個生態因子不是處在適宜狀態時，則生物對其他一些生態因子的耐性范圍將會縮小。

（5）同一生物種內的不同品種，長期生活在不同的生態環境條件下，對多個生態因子會形成有差異的耐性范圍，即產生生態型的分化。

任何一種生物，對自然環境中的各理化生態因子都有一定的耐性范圍，耐性范圍越廣的生物，適應性越廣。據此，可將生物大體劃分為廣適性生物和窄適性生物。

（三）生活型和生境

1.生活型

由于環境對生物的限制作用，不同種的生物長期生存在相同的自然生態條件和人為培育條件下，會發生趨同適應，經過自然選擇和人工選擇形成具有類似形態、生理和生態特性的物種類群稱為生活型。生活型是生物對綜合環境條件的長期適應，而在外貌上反映出相似性和一致性的生物類型。

對植物生活型的分類應用最廣的是丹麥植物學家 C.Raunkiaer 的生活型分類系統。他認為地球上的各個地區，冬季和旱季是植物生活中最嚴酷的臨界期。他以溫度、濕度、水分作為指示生活型的基本要素，以植物度過生活不利時期對惡劣條件的適應方式為基礎，具體以休眠芽或復蘇芽所處的高低和保護方式為依據建立了生活型系統（圖3-1）。

（1）高位芽植物　這類植物的芽和頂端嫩枝位于離地面較高處的枝條上，如喬木、灌木和一些生長在熱帶潮濕氣候條件下的草本等。它們之中根據體型的高矮又可分為大型（30m以上）、中型（8～30m）、小型（2～8m）以及矮小型（0.25～2m ）四類，即大、中、小、矮高位芽，然后又根據植物是常綠還是落葉以及是否具有芽鱗這兩類特征，進一步劃分為十五個亞類。

（2）地上芽植物　這類植物的芽或頂端嫩枝位于地表或接近地表處，一般都不高出土表20～30cm ，因此它們受土表的殘落物所保護，在地表積雪地區也受積雪的保護。

（3）地面芽植物　這類植物在不利季節，植物體地上部分死亡，只有被土壤和殘落物保護的地下部分仍然活著，并在地面處有芽。

（4）地下芽植物　這類植物度過惡劣環境的芽埋在土表以下或位于水體中。

（5）一年生植物　一年生植物只能在良好季節中生長，在惡劣的氣候條件下它們以種子形式度過不良季節。

2.生境

在環境條件的制約下，具有特定生態特性的生物種和生物群落，只能在特定的小區域中生存，這個小區域就稱為該生物種或生物群落的生境。生境也稱棲息地。

四、生物對自然環境的適應

（一）生態型

同種生物的不同個體群長期生存在不同的自然生態條件和人為培育條件下，發生趨異適應，并經自然選擇和人工選擇而分化形成生態、形態和生理特性不同的可以遺傳的類群，稱為生態型。

根據形成生態型的主導生態因子類型的不同，可以把植物生態型劃分為氣候生態型、土壤生態型和生物生態型三種。

1.氣候生態型

長期適應不同的光周期、氣溫和降水等氣候因子而形成的各種生態型。例如，水稻的早、中、晚稻屬于不同的光照生態型；秈稻、粳稻是不同的溫度生態型。

2.土壤生態型

長期在不同的土壤水分、溫度和肥力等自然和栽培條件的作用下分化而形成。例如，水稻和陸稻是主要由于土壤水分條件的不同而分化形成的土壤生態型。

3.生物生態型

是指主要在生物因子的作用下形成的生態型。例如，各種作物對病、蟲、草具有不同抗性的品種群。

（二）生態位

生態位可表述為：生物完成其正常生活周期所表現的對特定生態因子的綜合適應位置。即用某一生物的每一個生態因子為一維，以生物對生態因子的綜合適應性為指標構成的超幾何空間。

物種對環境的潛在綜合適應范圍稱為基礎生態位。而實際占據的生態位稱實際生態位。實際生態位比基礎生態位要小。

五、生物對自然環境的影響

生物不只是簡單地、被動地接受環境的種種影響，同時也對其生存環境產生多方面的影響，或者不同程度地改善環境條件，使環境變得更有利于生物生存，或者對環境資源和環境質量造成不良影響。

1.森林的生態效應

主要包括涵養水源，保持水土；調節氣候，增加雨量；防風固沙，保護農田；凈化空氣，防治污染；減低噪音，美化大地；提供燃料，增加肥源。

2.淡水水域生物的生態作用

淡水水域生物的主要生態作用是，浮游植物能吸收水中各種礦質養分，保持水體一定的潔凈程度，增加水體的溶氧量，對水質理化特性的變化起主導作用，同時形成水域生態系統的初級生產力。

3.草地生物的生態效應

牧草特別是豆科牧草，能改良土壤。牧草還能增加植被覆蓋度，涵養水分，保持水土，固定流沙。

4.農田生物的生態效應

主要包括對土壤肥力的影響、對水土保持的影響、對農田小氣候的影響、對凈化環境的作用。