生态文明与生态农业.ppt

1、生态文明与生态农业,陈家宽复旦大学生物多样性研究所2015.09.09,陈家宽博士,复旦大学 特聘教授 校发展规划委员会副主任 校学术委员会理学部副主任研究方向 自然保护与生态修复 流域生态学 生态文明与区域发展战略,现任学术组织职务,国际生物科学联合会中国国家委员会委员科技部“973”资源与环境咨询组成员水利部国家级自然保护区评审委员会副主任农业部野生水生动植物国家级自然保护区评审委员会 副主任农业部濒危水生野生动植物物种科学委员会委员国家林业局国家级自然保护区评审委员会副主任国家湿地保护标准化技术委员会委员WWF、国家林业局长江流域湿地保护网络专家组组长,一、人类文明史的生态学解读 是人与

2、自然关系的一部宏大历史画卷,1. 陆表生态要素时空分布的不均一性。 2. 陆表生态要素的时空配置决定人类文明发展不同阶段的空间格局。 温度适宜的湿地区域是陆表生态要素和空间配置最有利于人类文明发展的区域。,包括其所处地理位置、地质历史、地形地貌等及由此派生出来的各种生态要素光照、温度、降水、大气、土壤、风和地热及其它们的时空配置等生态资源；在陆地漫长历史中形成的生物多样性资源和各种矿产资源，还有依附于陆地上的领空、领海、海岸线，港口、航道、路由等空间资源。,陆表的自然属性和四种自然资源,人类长距离迁移与主要原因,约在500万年里，古人类为了躲避自然灾难和拓展生存空间，一次次艰难的长途迁移。 1

3、万年前后，在农耕文明起源后，人类进入定居时代。各文明间由许多不连贯的贸易路线衔接而成。 主要原因 1. 开拓疆土和获取资源 2. 发动战争与逃避战争 3. 躲避重大自然灾害 4. 交换农业产品和资源 5.传播文化、科技和宗教等,世界不同发达程度国家的空间分布,世界耕田的空间分布,世界人口的空间分布,世界地形的空间格局,世界气候类型空间分布,世界年降水量的空间分布,世界人口的空间分布,世界不同发达程度国家的空间分布,世界能源的空间分布,世界矿产资源的空间分布,世界人口的空间分布,世界不同发达程度国家的空间分布,人类起源与原始文明 农耕文明 工业文明 生态文明（500万年前1万年前左右） （1万年

4、前公元1760年） （公元1760年2002年） （2002年将来）地球地质环境变迁下人类起源和原始文明社会 人的适应和自然的选择,东非大裂谷人类起源和早期进化的区域，具有原始人类最适宜的生存环境 1、适宜温度热带 2、淡水资源河流、湖泊 3、充足食物森林、河流和湖泊等 4、栖息地洞穴在一系列地质环境等迁驱动下，人类祖先在适应过程和自然选择下，取得了 巨大进步: 1、直立行走 2、石器的使用和制造 3、火的发现、利用和控制 4、语言创造与运用等的四个伟大进步,生态要素配置下农耕文明发端和农耕文明社会人的顺从和自然的恩赐,农耕使人类从自然生态系统的消费者演变为农田生态系统的生产者。农耕文明发端于

5、两河流域、尼罗河流域、印度河流域和长江与黄河流域，这些流域能满足早期农耕活动所需各种生态要素的时空配置： 农耕文明河流流域经济 土地广袤与土壤肥沃河谷与三角洲平原 ，提供耕作土地 水系发达与水量充沛河流和湖泊密布，溉灌便利 温度适宜与阳光充足亚热带和暖温带，作为光合作用的能源 森林繁茂与物种丰富生活资料和遗传资源的来源 地形复杂与天然屏障重要山脉、大河、大湖、盆地，避开外部入侵,“碳”能源驱动下的工业革命和工业文明社会 人的索取和自然的报复,英国工业革命标志着人类进入工业文明时代。人类构建的产业和城市生态系统在“碳”能源驱动下，依赖于自然资源利用和科技进步创造了巨大财富和空前繁荣。但在人类取得

6、巨大进步的同时，孕育了人类中心主义，形成了蔑视自然的思潮，发生了人与自然的严重冲突。 工业文明海岸带经济 “碳”能源驱动 资源优势 资本优势 交通便利 廉价劳动力 市场优势 技术发明,二、农耕是人与自然关系的第一次革命性变化,农耕文明社会与原始文明社会的标志区别是人类历史上出现了两种人工生态系统农田生态系统和人居生态系统。,农耕文明与渔猎和游牧文明的本质区别,1. 农耕是人类在人工生态系统（农田生态系统）上的生产方式，而渔猎和游牧人类是从自然生态系统（湖泊、河流或草原生态系统）中直接或通过养殖和放牧等获取食物。 2. 农耕方式能大幅度提高人工生态系统的初级生产力，而渔猎和游牧方式只利用自然生态

7、系统的初级生产力。因此，农耕的生产效率要远高于渔猎和游牧方式。,3. 农耕主要依靠土地，因此农耕的人群必然趋于定居和集聚。定居会产生大小不同的城邦，财产和权利承袭成为可能，进而加速经济社会、政治、文化和科技的发展和繁荣，而渔猎和游牧逐水而渔、逐草而牧，居无定所，大起大落。 4. 农耕必须选择适合于农耕的自然区域，而渔猎和游牧活动主要依赖于渔业和草场资源。人类在合适区域里，合理配置各种生态要素进行农耕，以期达理想生产力，而渔猎和游牧的生产力高低取决于自然生态系统的生产力。,5. 农耕活动较为复杂，因此必须推动古代技术的进步，而渔猎只要掌握相对简单的技术，因此古代技术发展缓慢，难以给人类社会带来巨

8、大进步和繁荣。 6. 农作物有很强的地域性和多样性，全球栽培植物以千计，包括粮食、油料、纤维、药用、花卉等作物，可满足人类各种需要，而渔猎和游牧的对象有多样性低，只能满足人类对食物的需要。,农耕文明的繁荣和生态要素,生态要素之一土壤 土壤是构建农田生态系统的载体。从农业生态学角度讲，土壤是决定农作物生长发育和产量高低的重要基础的生态因子。土壤具有肥力特征，具备农作物生长的疏松物质层。生态要素之二水 水是农耕文明的命脉。水是生物体主要组分和影响生命活动的重要生态因子。农作物一生都离不开水，没有水分，生长发育就会停止，直至死亡。,生态要素之三光 太阳光通过植物光合作用而成为地球上自然和农田生态系统

9、的初始驱动力；因此，光与土壤、水分和温度一样是决定农作物生长发育和地理分布的重要生态因子。生态要素之四温度 温度是影响作物生长发育的重要生态因子，直接起作用的是空气和土壤温度。空气和土壤温度的高低、昼夜温差、积温和极端温度都会影响作物的生长发育和产量。,生态要素之五生物 农作物的祖先都来源其野生近缘种，育种和种质改良也要依赖于野生近缘种的遗传资源库。任何一种农作物只是农田生态系统中的一个物种而言，它要依赖于与其他物种的相互关系，如土壤微生物和土壤动物对有机质分解和土壤改良，动物帮助农作物传粉，鸟类携带种子。 各种生态要素相互影响、共同作用于农作物生产。各种生态要素不是单独起作用，而是相互影响、

10、共同作用于农作物生长发育，共同影响着农耕活动。,三、农业进步阶段和科技革命,农业科技进步的阶段,前传统农业,传统农业,现代农业,后现代农业,刀耕火种,扩大耕种面积改善灌溉条件,良种化肥农药,设计作物精确农业设施农业,设计农业,达尔文的杂种优势理论（1895） 孟德尔摩根遗传学说维勒由无机物合成尿素（1824） 李比锡植物矿质营养学说缪勒合成化学有机农药,沃森克里克DNA模型（1953） DNA重组（1973）信息理论与计算机技术材料科学,历史上的四次农业革命,第一次农业革命水利（生态要素之二水） 水利是农业的命脉。世界上文明古国无一例外是伟大的农耕文明，都有伟大的水利工程，如都江堰、坎儿井等。

11、第二次农业革命化肥（生态要素之一土壤） 化肥可以大幅度提高土壤的肥力，而且可以根据不同作物和作物不同生长期的需要进行配置，从而大幅度提高作物产量，如氮肥、磷肥、钾肥等。但带来的严重的环境问题富营养化！,第三次农业革命农药（生态要素之五生物） 病虫害防治本质是调控农田生态系统的物种间的关系。它是稳定农业产量的主要手段。但带来严重环境问题持久有机物污染进而威胁人类和自然生态系统的健康！第四次农业革命育种（生态要素之五生物） 育种本质是通过改变农作物自身来调控农作物生态环境间关系。是人类提高农作物产量和品质、防治病虫害根本途经。但自然界并不存在的“物种”进入地球生态系统可能带来不可估量的生态安全问题

12、,其他农业科技进步,设施农业按照农作物生长发育规律来调控农业生态系统 的光、温、水和土等生态因子，摆脱了生态因子时空分 布规律的制约。精准农业用信息科学和自动控制技术来操控农业生态系 统的生态过程。设计农业、源头农业 、节水农业、创汇农业等,评 价,1.农业科技革命的本质是调控作物-生态因子的关系2.每次农业革命会大幅度提高农田生态系统生产力3.农业生产力大幅度提高是人类文明发展的基石 4. 过去的农业科技革命都局限于个体和群体水平的5. 更关注农田生产力的提高，轻视产品质量与生态 环境 因此，现代农业不可持续，现代农业呼喊新的农业革命生态农业！,三、生态农业是生态文明时代的一次农业革命,生态

13、农业定义与特点,定义 按照生态系统生态学原理和经济学原理，综合运用现代科技和管理手段，因地制宜规划、构建、调控和管理的农业复合生态系统，同时考虑其经济效益、生态效益和社会效益的可持续农业，形成生态上与经济上两个良性循环，经济、生态、社会三大效益的统一。特点 1. 符合生态文明理念尊重自然、顺应自然、保护自然 2. 以生态系统结构、生态过程和生态功能为其理论基础 3. 来源于自然生态系统又高于自然生态系统 4. 以高效、优质和可持续发展为终结目标 5. 以绿色、循环和低碳为调控和评判标准,中国古代生态农业理念与传统,哲学传统天人合一、因地制宜、师法自然、相生相克、“大鱼吃小鱼、小鱼吃虾米”、物尽

14、其用等生产实践 休耕、轮作、轮牧、间作套种、套养等模式多样桑基鱼塘、稻田养鱼、风水林等,生态农业的兴起,最早于1924年在欧洲兴起，20世纪30-40年代在瑞士、英国、日本等得到发展；60年代欧洲的许多农场转向生态耕作，70年代末东南亚地区开始研究生态农业；至20世纪90年代，世界各国均有了较大发展。 建设生态农业，走可持续发展的道路已成为世界各国农业发展的共同选择。,德国生态农业的基本要求,1.不使用化学合成的除虫剂、除草剂，使用有益天敌 的或机械的除草法2.不使用易溶的化学肥料，而是有机肥或长效肥3.利用腐植质保持土壤肥力4.采用轮作或间作等方式种植5.不使用化学合成的植物生长调节剂6.控

15、制牧场载畜量7.动物饲养采用天然饲料8.不使用抗生素9.不使用转基因技术 但还是防御性的，并非是积极进取性型的生态农业！,生态农业模式,时空结构型 根据物种的生物学、生态学特征和生物之间的互利共生关系而构建的农业生态系统。更充分利用太阳能、水分和矿物质营养元素，如果林地立体间套模式、农田立体间套模式、水域立体养殖模式，农户庭院立体种养模式等。食物链型 按照生态系统能流和物质循环规律而设计的农业生态系统。提高能量转换率和资源利用率，并有效防止农业废弃物对生态环境的污染。如种植业内部物质循环利用模式、养殖业内部物质循环利用模式、种养加工三结合的物质循环利用模式等。时空食物链综合型 时空结构型和食物

16、链型的有机结合，使系统中的物质得以高效生产和多次利用，是一种适度投入、高产出、少废物、无污染、高效益的模式类型。,我国生态农业发展中的主要问题,1. 理论基础上不完备 生态农业是一种复杂的系统工程，它需要包括农学、林学、畜牧学、水产养殖、生态学、资源科学、环境科学、加工技术以及经济学等多学科支持。以前研究，往往是单一学科的，对复杂系统中组分之间的相互作用还知之甚少。2. 技术体系不够完善 在生态农业实践中，缺乏各种配套技术措施的深入研究。3. 政策方面存在着需要完善的地方 没有政府的强有力支持，就不可能使生态农业得到真正的普及和发展。而政府的支持，最重要的就是建立有效的政策激励机制与保障体系。

17、,4. 服务水平和能力建设不能适应要求 服务与技术对生态农业发展非常重要。但尚未建立有效的服务体系，许多地方无法提供优质品种、幼苗、肥料、技术支撑、信贷与信息服务。5. 政策方面存在着需要完善的地方 没有政府的强有力支持，就不可能使生态农业得到真正的普及和发展。而政府的支持，最重要的就是建立有效的政策激励机制与保障体系。6. 产品流通方式与公众接受度是明显瓶颈。 生态农业产品不进入高端市场就没有竞争力；中高收入人群需要安全、健康食品，由于社会诚信制度缺失往往不予接受。7. 土地使用权高度分散和目前生产方式不利于生态农业发展,结束语,英国历史学家汤因比认为，在近6000年的人类历史上，出现过26个文明形态，但在全世界只有中国的文化体系是长期延续发展而从未中断过的文化。这种强大的生命力，是中国文化的一个重要特征。理解生态文明和生态农业是振兴中华民族的要务！,