農業生態系統是在一定時間和地區內，人類從事農業生產，利用農業的生物群落與非生物的環境之間的相互關係，並透過物質的迴圈和能量的轉移，構成具有一定的結構和功能的體系。結構是指生物的種類和數量及佔有空間的關係，以及系統中的有機、無機物質的數量；功能是指系統中能量的獲得及轉化，水分和養分的迴圈。因此，農業生物的基本組成有以綠色植物為主的生產者、以動物為主的消費者和以微生物為主的分解者，但是，農業生物的種類與自然生態系統的生物種類有明顯的不同，農業生物主要是經過人類栽培的各種農作物或飼養的畜、禽、魚、貝、藻類等，以及與這些生物有密切關係的生物種群，如有害的各種病蟲害，有益的根瘤菌、寄生蜂、蚯蚓、青蛙等。農業環境是以農業生物為主體，圍繞主體的一切客觀物質條件和社會條件的總和，它主要包括氣候要素、土壤要素、水要素、地形要素、生物要素和人為因子等。由此可見，農業生態系統介於自然生態系統與人工生態系統之間，是被人類馴化了的自然生態系統。農業生態系統不僅受自然因素的制約，而且受人為過程的影響，因此具有與自然生態系統明顯不同的特點。

生態系統各種組成成分之間的營養聯絡是透過食物鏈和食物網來實現的。食物鏈是生態系統內不同生物之間類似鏈條式的食物依存關係，食物鏈上的每一個環節稱為營養級。每個生物種群都處於一定的營養級，也有少數種兼處於兩個營養級，如雜食動物。生態系統中的食物鏈包括活食食物鏈和腐食食物鏈兩個主要型別。活食食物鏈從綠色植物固定太陽能、生產有機物質開始，它們屬於第一營養級，食草動物屬於第二營養級，各種食肉動物構成第三、第四及更高的營養級。腐食食物鏈則從有機體的殘體開始，經土壤動物的粉碎與分解和細菌、真菌的分解與轉化，以無機物的形式歸還給環境，供綠色植物再次吸收。從營養級來劃分，分解者處於第五或更高的營養級。老鼠以穀物為食，鼬鼠以老鼠為食，鷹又以鼬鼠為食，鷹死後的殘體被各種微生物分解成無機物質，便是簡單食物鏈的一個例子。然而，自然界中的食物鏈並不是孤立存在的，一個易於理解的事實是，幾乎沒有一種消費者是專以某一種植物或動物為食的，也沒有一種植物或動物只是某一種消費者的食物，如老鼠吃各種穀物和種子，而穀物又是多種鳥類和昆蟲的食物，昆蟲被青蛙吃掉，青蛙又是蛇的食物，蛇最終被鷹捕獲為食；穀物的秸杆還是牛的食物，牛肉又成為人類的食物（圖10－7）。可見，食物鏈往往是相互交叉的，形成複雜的攝食關係網，稱為食物網。一般來說，一個生態系統的食物網結構愈複雜，該系統的穩定性程度愈大。4．生態系統的功能生態系統的功能主要表現為生物生產、能量流動和物質迴圈，它們是透過生態系統的核心部分——生物群落來實現的。（1）生態系統的生物生產生態系統的生物生產是指生物有機體在能量和物質代謝的過程中，將能量、物質重新組合，形成新的產物（碳水化合物、脂肪、蛋白質等）的過程。綠色植物透過光合作用，吸收和固定太陽能，將無機物轉化成有機物的生產過程稱為植物性生產或初級生產；消費者利用初級生產的產品進行新陳代謝，經過同化作用形成異養生物自身物質的生產過程稱為動物性生產或次級生產。植物在單位面積、單位時間內，透過光合作用固定的太陽能量稱為總初級生產量（gpp），單位是j·m-2·a-1或gdw·m-2·a-1（dw為乾重）。總初級生產量減去植物因呼吸作用的消耗（r），剩下的有機物質即為淨初級生產量（npp）。它們之間的關係為npp=gpp－r與初級生產量相關的另一個概念是生物量，對於植物來說，它是指單位面積內植物的總重量，單位是km·m-2。某一時間的植物生物量就是在此時間以前所積累的初級生產量。據估計，整個地球淨初級生產量（幹物質）為172.5×109t·a-1，生物量（幹物質）為1841×109t，不同生態系統型別的生產量和生物量差別顯著（表10－1）。應當指出，這種估計是非常粗略的，但對於瞭解全球生態系統初級生產量和生物量的大體數量特徵，仍有一定的參考價值。單位地面上植物光合作用累積的有機物質中所含的能量與照射在同一地面上日光能量的比率稱為光能利用率。綠色植物的光能利用率平均為0.14％，在運用現代化耕作技術的農田生態系統的光能利用率也只有1.3％左右。地球生態系統就是依靠如此低的光能利用率生產的有機物質維持著動物界和人類的生存。（2）生態系統的能量流動生態系統的生物生產是從綠色植物固定太陽能開始的，太陽能透過植物的光合作用被轉變為生物化學能，成為生態系統中可利用的基本能源。生態系統各成分之間能量流動的一個重要特點是單向流，表現為能量的很大部分被各營養級的生物所利用，透過呼吸作用以熱的形式散失，而這些散失到環境中的熱能不能再回到生態系統中參與能量的流動，因為尚未發現以熱能作為能源合成有機物的生物體，而用於形成較高營養級生產量的能量所佔比例卻很小（圖10－8）。生態系統內的能量傳遞和轉化遵循熱力學定律。根據熱力學第一定律，輸入生態系統的能量總是與生物有機體貯存、轉換的能量和釋放的熱量相等，從而保持生態系統內及其環境中的總能量值不變。根據熱力學第二定律，生態系統的能量隨時都在進行轉化和傳遞，當一種形式的能量轉化成另一種形式的能量時，總有一部分能量以熱能的形式消耗掉，這樣，系統的熵便呈增加的趨勢。對於一個熱力學非平衡的孤立系統來說，它的熵總是自發地趨於增大，從而使系統的有序程度越來越低，最後達到無序的混亂狀態，即熱力學平衡態。然而，地球生態系統所經歷的卻是一個與熱力學第二定律相反的發展過程，即從簡單到複雜，從無序到有序的進化過程。根據非平衡態熱力學的觀點，一個遠離平衡態的開放系統，可以透過從環境中引入負熵流，以抵消系統內部所產生的熵增加，使系統從無序向有序轉化。生態系統是一個生物群落與其環境之間既進行能量交換，又進行物質交換的開放系統，透過能量和物質的輸入，生態系統不斷“吃進”負熵流，維持著一種高度有序的狀態。如前所述，每經過一個營養級，都有大量的能量損失掉。那麼，生態系統能量轉化的效率究竟有多大呢？美國學者lindeman測定了湖泊生態系統的能量轉化效率，得出平均為10％的結果，即在能量從一個營養級流向另一個營養級的過程中，大約有90％的損失量，這就是著名的“十分之一定律”（圖10－9）。比如，一個人若靠吃水產品增加0.5kg的體重，就得食用5kg的魚，這5kg的魚要以50kg的浮游動物為食，而50kg的浮游動物則需消耗約500kg的浮游植物。由於這一“定律”得自對天然湖泊的研究，所以比較符合水域生態系統的情況，並不適用於陸地生態系統。一般來講，陸地生態系統的能量轉化效率要比水域生態系統低，因為陸地上的淨生產量只有很少部分能夠傳遞到上一個營養級，大部分則直接被傳遞給了分解者。（3）生態系統的物質迴圈生態系統的發展和變化除了需要一定的能量輸入之外，實質上包含著作為能量載體的各種物質運動。例如，當綠色植物透過光合作用，將太陽能以化學能的形式貯存在合成的有機物質之中時，能量和物質的運動就同時並存。自然界的各種元素和化合物在生態系統中的運動為一種迴圈式的流動，稱為生物地球化學迴圈。