淺談生態(tài)學(xué)原理在農(nóng)業(yè)和林業(yè)方面的應(yīng)用

縱觀世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的軌跡，不難看出現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在給人類帶來(lái)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率與農(nóng)業(yè)集約化程度提高的福音同時(shí)，也埋下了農(nóng)藥(肥)殘留增加、土壤質(zhì)量下降、水源與大氣受到污染、食品安全指數(shù)下降等嚴(yán)重影響農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的惡魘。而森林作為自然界中的一個(gè)重要的生態(tài)系統(tǒng)，一般講是比較穩(wěn)定、抗逆行較強(qiáng)的，但是，也不可忽視當(dāng)外界干擾(如人類采伐、墾殖、病蟲(chóng)害大發(fā)生、火災(zāi)、大氣候變化)強(qiáng)度超過(guò)系統(tǒng)承載能力的時(shí)候，這個(gè)系統(tǒng)也會(huì)崩潰。此時(shí)，生態(tài)農(nóng)業(yè)及林業(yè)生態(tài)工程的提出無(wú)疑解決了這些問(wèn)題，并將生態(tài)學(xué)原理應(yīng)用到持續(xù)發(fā)展中，應(yīng)了時(shí)代的要求。
1概念
生態(tài)農(nóng)業(yè)是運(yùn)用農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)良性循環(huán)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式。林業(yè)生態(tài)工程是根據(jù)生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)與生態(tài)工程原理，針對(duì)自然資源環(huán)境特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀所進(jìn)行的以木本植物為主題，并將相應(yīng)的植物、動(dòng)物、微生物等生物種群人工匹配結(jié)合而形成的穩(wěn)定而高效的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程。
2生態(tài)學(xué)原理在農(nóng)業(yè)和林業(yè)的應(yīng)用
2.1多樣性導(dǎo)致穩(wěn)定性的生態(tài)學(xué)原理
2.1.1農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，它是以作物為主體的人工生態(tài)系統(tǒng)。作物在長(zhǎng)期的栽培選擇下往往具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和較低的抗逆性。為了增強(qiáng)作物抗御自然災(zāi)害的能力，提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在農(nóng)田生產(chǎn)安排中就應(yīng)使生物種類和品種多樣化。要根據(jù)生物與環(huán)境相適應(yīng)和生物之間共生互利的生態(tài)學(xué)規(guī)律，改變單一種植模式， 實(shí)行以一種作物為主，在其行間適當(dāng)種植或養(yǎng)殖其他生物。在這方面農(nóng)田生產(chǎn)上的間作、套作、套養(yǎng)已提供了很多有益的經(jīng)驗(yàn)。如在稻田， 在以稻為主的基礎(chǔ)上，實(shí)行稻田養(yǎng)魚(yú)、稻田養(yǎng)萍、稻田放鴨、稻田養(yǎng)蛙。又如在早地選擇合適的作物混作、間作、套種，或在其行間養(yǎng)雞、 養(yǎng)鴨、養(yǎng)鵝、養(yǎng)殖蚯蚓、放養(yǎng)蜜蜂等，也可提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力。選擇適當(dāng)?shù)淖魑镩g種還可以相互創(chuàng)造有利的環(huán)境條件，如玉米與馬鈴薯間作，玉米是喜光的高稈作物，而馬鈴薯耐蔭、低矮。玉米適當(dāng)遮光，可降低土溫，對(duì)薯塊形成有利。玉米行間地表由于馬鈴薯枝葉覆蓋又可避免雜草滋生和雨水對(duì)地表的沖刷。
2.1.2森林生態(tài)系統(tǒng)
林業(yè)生產(chǎn)是以森林生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，自然森林生態(tài)系統(tǒng)具有生物種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。種類繁多的植物又為多種多樣的動(dòng)物、微生物的生態(tài)和繁殖提供有利條件。它們相互依存，彼此制約，形成復(fù)雜的食物鏈和食物網(wǎng)，共同組成一個(gè)具有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、 相當(dāng)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。單一林分的純種林容易造成蟲(chóng)災(zāi)甚至森林火災(zāi)。 因此，在林業(yè)生產(chǎn)中要避免樹(shù)種單化，要保護(hù)和撫育好生物種類多、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的闊葉林和各種混交林。要把針葉純林逐步改造成針闊混交林對(duì)桑園、茶園、果園及其他人工經(jīng)濟(jì)林，可實(shí)行林地間種、間養(yǎng)，以增加物種的多樣性。
林地間種農(nóng)作物，不僅可以增強(qiáng)林地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且還可以起到山林和農(nóng)田的互補(bǔ)作用，增強(qiáng)整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。營(yíng)造農(nóng)田防護(hù)林帶是平原農(nóng)區(qū)發(fā)展林業(yè)生產(chǎn)的重要途徑，也是增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性、保持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要措施。農(nóng)田防護(hù)林能有效地改善農(nóng)田小氣候，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)抗御自然災(zāi)害的能力。林帶形成后，帶內(nèi)自然生態(tài)環(huán)境優(yōu)越，食源增多，還可為農(nóng)作物害蟲(chóng)天敵創(chuàng)造良好的生活環(huán)境，有效地控制病蟲(chóng)害的發(fā)生。因此，多樣性導(dǎo)致穩(wěn)定性的生態(tài)學(xué)原理對(duì)農(nóng)業(yè)和林業(yè)有著重要指導(dǎo)意義。
2.2邊緣效應(yīng)原理
利用兩個(gè)截然不同的生態(tài)系統(tǒng)之間的邊緣地帶，通過(guò)對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)的連結(jié)，滲透作用以擴(kuò)大能量轉(zhuǎn)換與物質(zhì)循環(huán)規(guī)模，從而使兩者生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)提高。這一功能原理在生態(tài)學(xué)上稱作“邊緣效應(yīng)”或“邊際效應(yīng)”。
用技術(shù)調(diào)節(jié)邊際地區(qū)食物鏈營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的聯(lián)系、交換、轉(zhuǎn)化、補(bǔ)償?shù)年P(guān)系，可提高生態(tài)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。如“糧畜魚(yú)桑”模式、“?；~(yú)塘”模式、“稻萍魚(yú)”模式、魚(yú)藕共生模式（在藕田中混套養(yǎng)泥鰍和黃鱔，作為生產(chǎn)、增益、減耗復(fù)合環(huán)，促進(jìn)魚(yú)藕互利共生。在完全不施農(nóng)藥的情況下，有效地防治危害蓮藕的食根金花蟲(chóng)，達(dá)到藕、魚(yú)增產(chǎn)和改善田間生態(tài)環(huán)境的效果，其害蟲(chóng)防治率和促藕增產(chǎn)率分別為 83%～99%、12.7%）【1】。人們還可以有意識(shí)地利用地緣效應(yīng)，如發(fā)展灘涂養(yǎng)殖，充分利用水陸交接處的邊緣效應(yīng)，生產(chǎn)海帶、紫菜、石花菜和各種貝類、魚(yú)、蝦、海珍等；以及利用城鎮(zhèn)與農(nóng)村交接處農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化程度較高的特點(diǎn)，發(fā)展獨(dú)具特色的城郊型持續(xù)農(nóng)業(yè)。
植物邊緣效應(yīng)的的概念就是基于不同植物群落之間生物的變異和密度增加而提出的，即在不同植物群落邊緣生物的變異和密度有增加的傾向。邊緣效應(yīng)對(duì)于生物多樣性的研究和保護(hù)具有特定的價(jià)值，在這種特定的環(huán)境中期望有高的生物多樣性。其原因是：在邊緣地帶回有新的微觀環(huán)境，導(dǎo)致有高的生物多樣性；邊緣地帶和為生物提供更多的氣息場(chǎng)所和食物來(lái)源，允許特殊需求的物種散布和定居，從而有利于異質(zhì)種群的生存，并增強(qiáng)了居群個(gè)體覓食和躲避自然災(zāi)害的能力，允許有較高的生物多樣性。
2.3生態(tài)位原理
生態(tài)位是生物在完成其正常生活周期時(shí)所表現(xiàn)的對(duì)環(huán)境的綜合適應(yīng)特性。根據(jù)高斯擴(kuò)展理論，群落是個(gè)生態(tài)位分化了的系統(tǒng)，種群之間趨向于相互補(bǔ)充，往往在兩個(gè)種群間具有正效應(yīng)的聯(lián)合，這種效應(yīng)通常稱為互利共生?；ダ采悄苤苯舆M(jìn)行物質(zhì)交流的一種相互關(guān)系，常出現(xiàn)在生活需求極不相同的生物之間。如豆科作物和根瘤菌共生形成的根瘤，真菌與高等植物根系共生形成的菌根，對(duì)開(kāi)展生物固氮、改善植物生長(zhǎng)環(huán)境的研究和應(yīng)用均有廣闊的前景。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)被
人為地控制在演潛的早期，其生態(tài)位分化不完全，存在著大量的潛在生態(tài)位，利用這一原理，可以充分利用農(nóng)業(yè)生物的潛在生態(tài)位，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改善農(nóng)業(yè)生物的生長(zhǎng)環(huán)境，充分利用潛在農(nóng)業(yè)資源。
3、尋找生態(tài)學(xué)原理在農(nóng)業(yè)和林業(yè)的規(guī)律
3.1熵增原理
根據(jù)熱力學(xué)第二定律描述的熵定律，在孤立系統(tǒng)中，系統(tǒng)的熵值總是由小變大，系統(tǒng)的狀態(tài)永遠(yuǎn)是自發(fā)地由有序趨向無(wú)序，直到系統(tǒng)熵值最大或無(wú)序程度最大的熱力學(xué)平衡狀態(tài)為止，即熵增原理。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)人工調(diào)控的開(kāi)放系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)資源一經(jīng)使用，熵就必定“增大”，變成熵大的廢物和廢熱，這些廢棄物將占據(jù)大量的堆放空間，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。因此，農(nóng)業(yè)將最大限度地從外界引入負(fù)熵，加強(qiáng)物質(zhì)的循環(huán)利用，確保農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的最大耗散時(shí)，又不斷向外界輸出熵流，以減少總熵的增加，保持系統(tǒng)的有序結(jié)構(gòu)。
3.2群落演替原理
生物群落是個(gè)運(yùn)動(dòng)著的體系，隨著時(shí)間的推移，其發(fā)展總是不斷地造成其自身不利的生境條件，群落中一些物種消失，另一些物種侵入，出現(xiàn)群落與環(huán)境向著一定方向，有順序地發(fā)展變化，稱為群落演替。群落演替的主要標(biāo)志是群落在種類組成上發(fā)生質(zhì)的變化。這一規(guī)律在農(nóng)業(yè)上也不例外，目前多采用輪作、多熟間套耕作、營(yíng)造混交林等措施來(lái)充分利用自然資源，維護(hù)生態(tài)平衡。
3.3限制因子原理
自然界中眾多個(gè)環(huán)境因子都有自己的計(jì)算單位，每個(gè)因子也都是對(duì)生物產(chǎn)生重大影響。在林業(yè)生態(tài)工程中要十分注意的是多項(xiàng)因子對(duì)生物群落的綜合作用。這種綜合影響的作用往往與單因子影響有巨大的差異。如何進(jìn)行多因子綜合評(píng)價(jià)對(duì)今后林業(yè)生態(tài)工程研究是十分重要的。農(nóng)業(yè)生物要在某一環(huán)境中生存和繁榮，必須得到它們所需要的基本物質(zhì)，而這些因素的數(shù)量、質(zhì)量及其相互作用會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生不同的影響，尤其是某些短缺因素，即限制因子（某種數(shù)量最不足的因子影響植物的生長(zhǎng)且限制了其他處于良好狀態(tài)的因子發(fā)揮作用），從而影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的形成。因此，從某種意義上說(shuō)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就是一個(gè)人類利用和不斷克服農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的限制因子，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平不斷提高的過(guò)程。同時(shí)，限制因子原理能為施肥、育種、栽培和水利工程建設(shè)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施提供理論依據(jù)，如配方施肥、培養(yǎng)抗（耐）逆品種、節(jié)水栽培、保護(hù)地栽培等。

3結(jié)論
綜上所述，生態(tài)學(xué)原理在農(nóng)業(yè)和林業(yè)方面的應(yīng)用是具有重要指導(dǎo)意義的，在追尋經(jīng)濟(jì)利益的情況下，不能忽視生態(tài)效益，注重環(huán)保是必要的。