系统观视角下农业生态学教学研讨

绿洲农业生态学集农学、生态学与绿洲学为一体，运用农业生态学原理、农业生产技术体系以及系统论的方法，研究干旱区绿洲农业生物与环境相互关系的学科。绿洲是干旱区三大地理系统(山地、绿洲、荒漠)之一，也是最为精华的部分［1］，为了充分发挥绿洲优质、高产、高效农业的优越条件，形成独具特色的绿洲农业，从系统观的视角来把握整个绿洲“山地－绿洲－沙漠”的山盆地域系统就显得十分必要。

1系统论的思想

任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的性质［2］。系统论认为，整体性、关联性、动态平衡性等是所有系统的共同的基本特征，它从科学的角度总结了自然界各组分的联系，这也为我们在绿洲农业生态学学习与实践提供了一个新的视角:它要求我们全局考虑，系统规划，还要求我们的教学要有一种新的观点，以及一个新的思考方式。

2应用系统论的观点

指导教学与实践传统的方法在解决复杂和宏观问题已经显得捉襟现肘的时候，系统分析方法却能高屋建瓴，统揽全局，别开生面地为绿洲农业生产与绿洲生态环境出现的问题提供了有效的思维方式和合理的解决方法。

2.1系统整体性把握问题

在绿洲农业生态学教学中，引导学生系统掌握绿洲独特的“山地－绿洲－沙漠”的地理景观结构，有助于揭示绿洲景观各生态系统的生态学机制、过程与结果。如在解决草场过牧退化问题，可以引导学生从不同的生态地理尺度上系统把握。在全国范围，“畜南下，禽北上”［3］的系统思路对于解决西部草场过牧，提高中东部粮食主产区秸秆的利用率，促进畜牧业大生产，推动退化草地生态系统的恢复重建具有直接的现实意义。在绿洲景观尺度上，山区草地系统因过牧而退化严重，既削弱了绿色水库的功能，也加重了春季融雪性洪灾对绿洲的危害。教师要引导学生从“山地－绿洲－沙漠”的山盆系统结构来分析和解决问题。让学生认识到过牧问题的成因并不仅限于山地子系统，在发展畜牧业时，必须从绿洲山盆地域系统考虑，山地草场采取禁牧、休牧等措施减轻过度放牧的压力，同时利用退耕还林还草的低产农田、荒地以及后备耕地，种植牧草，林草间作配合畜禽养殖，在绿洲农区建立新兴畜牧产业经济带，实现山区农业结构两个大转移:数千年传统的山地游牧→绿洲平原定居、种草高效舍饲与育肥畜牧业的转移;山地天然针叶林工业式采伐→在平原建立防护林与速生丰产人工林基地的转移［4］，达到山区真正涵养水分、实现山区草地的生态恢复重建。从生态系统层面，山地作为绿洲的水源地，以自然生态恢复与保育为主，而发展畜牧业则是人类利用这种资源为了自身利益的一种调控方式。从政策及技术层面调整山区畜牧业(暖季放牧，冷季舍饲半舍饲)，有计划的利用草地(限牧、休牧)，及实行天然林保护工程。有计划的修建山区水库，调蓄河水，增强绿洲农业灌水的稳定性，促进生态、社会经济效益相互协调统一，整体平衡发展的目标。

2.2系统关联性分析问题

系统关联性的看待问题有助于学生掌握生态系统开放性带来的外延特性。系统在不同生态层面经过关联耦合，不仅能使生产水平大增，还可促使系统与外界环境在物质、能量、价值和信息方面的良性循环，同时使系统更趋于稳定，真正实现系统的持续、高产和稳定发展(图1)。

(1)生态系统层面的关联耦合。绿洲山盆系统结构深刻的影响着绿洲农业的气候生态资源，产水区与用水区分离及沙漠增温效应的作用，使光照、热量及水资源很优越，如在暖季，绿洲农业大量需水期与山区雪水迅速融化期同步，实现“水热同期”，达到光温水耦合效应的进一步加强以及水的稳定性提高，造就出绿洲农业的特殊气候环境及其相应的特色农业［5］。山盆系统结构不仅构成了河流上、中、下游的热量、降水、光照等气候资源的带状分异规律，同时也构成土壤资源的带状分异规律，并且资源分异的规律性也是比较一致的。在不同生态资源的组合中伴随着能量物质的相互作用，导致生态功能的放大，这是一种初级阶段耦合效应的反应。

(2)生态经济系统层面的关联耦合。生态经济系统的再生产过程是社会经济系统的再生产和自然生产系统的再生产相耦合的过程。以新疆玛纳斯河流域绿洲为例，目前农业结构不合理，表现为以棉花为主的种植业比重过大，同时生态环境也受到一定的干扰，但农业系统整体上却朝着人类目标演替。究其原因，主要由于技术经济系统的协调演进，如新疆棉花采取“矮、密、早、膜、化控”系统的栽培技术体系，用大群体、小个体的田间结构，集中多开花、早开花结铃吐絮，巧妙地利用增温效应的短季节生态作用，实现高产、优质、高效。正是由于这种自然资源与经济、技术等协调耦合机制，相应促进了农业的大力发展，这种协同演进过程，暂时弥补了农业不良结构发展所带来的负效应。

(3)农业系统层面的关联耦合。农业系统的资源层、植物生产层、动物生产层与加工层与有关子系统互相联系，发生系统耦合，生产力就会成倍乃至几十倍的增长。玛纳斯河流域绿洲种植业系统结构与资源层及加工层进行系统耦合，显示出一定的扩大效益。如果再与林业系统与牧业系统有机结合，能更有效地组成持续发展的、高效的大农业耦合系统。

(4)生态地理区域层面的关联耦合。利用不同生态地理区的优越资源条件进行跨区域的系统耦合，达到优势互补。玛河流域通过系统耦合将山地、绿洲、沙漠三个复杂的生态地理区域有机关联，绿洲子系统居于系统的中心，它聚集了沙漠子系统的光热与山地子系统的水土资源，随着信息流的增加，绿洲子系统也将通过商品流通，成为物质、能量、信息集中和交换的中心节点，不仅表现了本身较高的生产力，还可大幅度提高周围荒漠子系统和相邻山地子系统的生产力。

在课堂教学过程中，引导学生关注绿洲系统关联性问题，通过合理利用山盆系统水土资源分异特点实现绿洲农业结构多样性;利用山地与绿洲大农牧结合发展畜牧业;利用沙漠与绿洲子系统的关联，发挥沙漠增温效应形成特色优势农产品等实现不同生态地理区域系统耦合，使潜在的生产潜力得以实现。在此基础上，组织学生针对沙漠增温效应开展自主讨论和实验设计:为什么同处北纬44°的长春与石河子，长春不能种植喜温作物棉花，而石河子绿洲却成为我国高产优质棉区?首先引导学生分析由于沙漠、绿洲下垫面比热差异，加之沙漠面积远远大于绿洲，在暖季强烈日晒下，沙漠热空气传导对流及热辐射作用于相邻的绿洲子系统，才使石河子绿洲热量资源丰富，而且适于种植长绒棉、加工番茄、酿酒葡萄、食用葡萄等对热量要求极高的作物，同时也成为我国地理位置最北，可以一年两熟的地区。