地球生态系统的净初级生产量和植物生物量见表1-4。

自然生态的总初级生产仅仅能利用太阳能的有效光合能量3.6％。也就是说绝大部分的太阳能不能用于生产有机物质。但在实践中，大部分农作物的生产效率连这3.6％的光合效率也达不到。例如，理论上计算石家庄地区的有效光合能量为5％，其理论产量为小麦亩均942.5千克(籽实)(1亩=1／15公顷，下同)，如果除以经济系数0.30，其全部生物量干重约为3141.6千克。其实，这是一个难以逾越的产量极限，即使能达到这一产量，其费用收益比也是不合算的，因为这需要追加大量的化肥、农药等，提高了成本；同时，又造成严重污染和土壤肥力下降。

二、现代生态科学中的主要生态规律

    生态规律不是相互孤立的一条条自然法则、定理及其相关概念的机械组合，而是呈现出群体性、整体性、关联性和综合性特征。现代生态科学规律的作用对象是一个综合的网络，即展现在“生态—人口—经济—资源—环境—技术—社会”进化的大时空中。

    1．生态系统的稳定性规律——生态平衡

    当今全球的两大类生态问题，即环境污染与生态破坏，其共同后果是生态失衡。

    (1)生态平衡及其表现形式。生态系统的稳定性是通过其动态的平衡实现的。所谓生态平衡就是生态系统的稳定状态。生态平衡包括生态系统中物质、能量的输入、输出的平衡，生物个体、种群之间的数量平衡及其相互关系的协调，以及生物与环境之间的相互适应状态。

    生物种群间的生态平衡  生物种群之间的稳定状态主要是通过两种途径而达到的。第一种途径如表1-1中所模拟的生物种群之间的关系，其中中性作用、原始合作和互利共生关系本身就是稳定状态。第二种途径就比较复杂，主要是指生物种群之间通过对食物、阳光、水分、温度、湿度以及拥挤程度的竞争，达到相互之间在数量、占据的空间等方面的稳定状态。

    生物与环境之间的生态平衡  在长期的自然选择中，某些生物种群对于特定的环境条件表现出十分敏感的适应性，通过这种适应性使种群呈现出长期的稳定状态。当然，稳定性要靠许多因素的共同作用来维持。任何一个生物种群都有天敌，正是相互间的天敌关系，产生相互间的数量比例的控制，使任何一种生物的数量不至于过大。

    生态平衡的自我调节机制  生态平衡的实质是一种系统内在的自我反馈调节机制，以保持自身的稳定、进化、演替。生态结构越复杂，成分越多样，生物越繁茂，物流和能流网络就越完善，这种反馈调节就越有效；反之，越是结构简单、成分单一的系统，其反馈调节能力就越差，生态平衡就越脆弱。所谓生态失衡，其实质是某种因素对生态系统的压力超过了这个阈值。例如，少量捕杀蛇、鹰，不会使田鼠过量繁殖，田鼠破坏的牧草很少，就不会引起草原生态失衡。

    (2)生态平衡的特殊状态——“非平衡稳态”。把物质、能量“积累大于消耗”的稳定状态称作“非平衡稳态”，这是生态平衡的最重要的形式。例如，财政上的收人大于支出，就属于非平衡的稳定状态。其实，包括生物界在内的每一个“活的”系统都具有这一非平衡稳态。无论是生物个体，还是种群和群落，在其幼年阶段总是稳定地进化，这种输入与输出不相等而又稳定的状态就是“非平衡稳态”。

    输入与输出不相等的另外一种形式是消耗大于积累，这就是生态平衡失调。例如，一片原始森林，当其木材砍伐量(输出)长期大于其新增蓄积量(输入)，最终导致森林资源枯竭；随之而来的是森林中其他植物和动物的消失或迁移，紧接着就是旅游、科研、生物多样性、经济和景观等价值的损失。要想恢复其原有的原始林景观，必须花费巨大的投资，经过许多代人的努力。这种失衡就是典型的输出大于输入的生态失衡，而且生态失衡会从自然发展到生态—经济—社会的综合失衡。

    (3)对于野生生物资源，如果是有规划地收获成熟的资源，就会使生态系统永远处在“非平衡”稳态中。例如，对产草量下降的牧场，减少牲畜头数和放牧次数，可以使牧草产量得到恢复。原始森林的木材砍伐数量始终小于木材的新增蓄积量，森林资源总量才会不断增加。再譬如，我国沿海及江湖的“休渔制”；黄河、长江上游天然水源林、“三北”防护林、“三江”平原湿地保护等大型生态工程，长期实施自然保护区对策，禁止木材砍伐、围湖造田、陡坡耕种等生产活动，就是主动运用“非平衡”稳态，恢复生态平衡的有效举措。

     2．生态系统的整体性规律

    生态系统的稳定进化是通过生态平衡的形式体现的。要达到生态平衡的稳态，生态结构必须多样化，这只能在一系列生态规律相互制约的动态过程中实现。这些规律(法则)包括如下方面：

    (1)生物与环境相互适应法则。生物与环境相互适应，是基本的生态规律。人类采用的一切技术手段，无非是改良和培育生物，以适应环境；改造环境以适应生物的生态习性。就目前的科技水平而言，对地球大气环流的气候因子，人们基本上还不能改造它，只能去适应自然大气候。对地形小气候因子，人们已在相当程度上可以改造。改造的方法，一是用生物手段。根据绿色植被覆盖极大化原理，植树造林，培育草场，扩大植被，调节局部小环境中的水热平衡；二是给生态系统补加物质和能量，为动、植物生产创造良好的光热水气等局部环境。如在干旱、半干旱地区的蔬菜、果品、花卉等栽培中发展塑料覆盖、温室大棚等。通过建造大型水利枢纽工程、水库，兴修小型农田水利，以减轻洪涝、干旱等灾害。对生物的改造有重大突破，主要是培育耐寒、耐旱、耐渍、抗盐碱等生态适应性强的优良品种，用生物工程技术培养高生产能力的品种等。值得注意的是，目前有些地方只注重工程措施，轻视生物措施；重单项技术，轻综合治理；重改造，轻适应等。这是不符合生物与环境相互适应法则的。

    (2)物质与能量的永续转化循环法则。生物与环境相互适应，才能提高物质、能量的转化循环效率。循环经济的科学依据，就是生态系统物质、能量的生生不息的转化循环原理。农业生态系统的转化循环，一方面在农作物、畜禽及土壤微生物之间进行；另一方面在牧草、牲畜、农田、农作物及微生物之间进行。此外，还在森林、草地、农田及水域之间进行。这三个方面可概括为生物与环境之间、生物与生物之间的转化循环。还有生态—技术—经济—社会之间的宏观转化循环。在各个转化循环渠道中任何一条受阻，都将会影响农业的整体功能。

    (3)生态系统的自我维持、自修复与自进化法则。自然生态系统的进化历经沧桑而不衰，就是因为它在不受人类干扰的情况下，依靠自身的力量实现生态自我修复的。生产者合成的有机物质和积蓄的能量经过消费者传递给分解者，而有机质被分解者还原为水、二氧化碳和无机元素，供生产者重新利用，这可

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