第五章 农业生态系统的物质循环

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1、第五章农业生态系统的物质循环Chapter5NutrientCycleinAgroecosystem　　　　物质循环指生态系统的一切物质，包括有机物、无机物、化学元素和水（作为介质）在生物与环境不同组分之间的频繁转移和循环流动。　　　　　　§第一节农业生态系统物流的一般特点　§第二节水循环　§第三节碳流动　　　§第四节氮流动　　　§第五节磷流动　§第六节钾流动　§第七节硫流动　§第八节农业生态系统的养分循环　§第九节污染物对农业生态系统的影响及其利用　　　　　　　第一节生态系统物流的一般特点　·一、生命活动中的营养元素　1.基本元素：>1%：C、O、H、N、K　　　2.大量元素：0.1-1%:

2、Ca、Mg、P、S、Cl、Fe、Cu　3.微量元素：<0.1%:Al、B、Br、F、I、Mn、Mo、Si、Zn等　　·二、物质循环的库与流　　1.库：物质在运动过程中被暂时固定、贮存的场所。　　（1）贮存库(storingsink)：容积较大，交换慢，一般为环境库。如土壤库、大气库、水体库等（2）交换库(exchangesink)：容积小，交换快，一般为生物库。如植物库、动物库等。　2.流：物质在库与库之间的转移运动状态。生态系统中的能流、物流、信息流使生态系统中各组分联系起来。　·三、物质循环的特征　　　物质循环在生态系统中是时刻进行的，并与能量流动紧密结合在一起，它们把各个组分有机地结合在

3、一起，共同构成及其复杂的能量流动与物质循环网络系统，从而维持了生态系统的存在。　　　　物质循环是双向流动，而能量流动则是单向的，是不可逆的。　　1.生物量(biomass)与现存量生物量：某一时刻，单位面积或体积内积存的有机物质总量。　生物量又可叫现存量=生产量+减少量。　　净生产量=总生产量-呼吸量。　　2.周转率(turnoverratio,R)与周转期(Turnovertime,T)　R=FI/S=FO/S　　FI流入量FO流出量S库存量T=1/R物质更换所需要的时间。　物质在运动过程中，周转率越高，周转期就越短。　3.循环效率（Efficiencyofcycle,EC）：　　EC=FC

4、/FIFC循环物质,FI总输入物质　·四、物质循环的类型　　　1.物质循环的概念生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得营养物质，通过绿色植物吸收，进入生态系统，被其它生物重复利用，最后再归还于环境。　2.生物地球化学循环化学元素在生物圈内从环境-生物-生物-环境的流动和循环。包括：　　　（1）地质大循环：在五大自然圈进行循环。时间长，范围广，闭合式（2）生物小循环：在生态系统水平上。时间短、范围小、开放式。　3.物质循环的类型根据物质的贮存库可分为：　　（1）水循环贮存库：水圈，属液相型循环　（2）气相型循环贮存库：大气圈或水圈，以气体的方式参与循环，循环迅速、完全代表物质：C、O、N、F　　

5、（3）沉积型循环贮存库：岩石圈和土壤圈，循环缓慢、周期长，不完全代表物质：S、P、Ca、Na、Mg、Fe、Cu、Si过程：岩石、土壤---风化---植物利用、沉积----回到环境----风化、重新利用　　4.农业生态系统物质循环：　　农业生态系统是在人类生产活动的干预下，农业生物群体与其周围的自然和社会经济因素彼此联系、相互作用而共同建立起的固定、转化太阳能和其它营养物质，获取一系列农副产品的经过人工驯化的生态系统。　　　　第二节水循环（watercycle)　　　·一、水循环过程　水是原生质的主要组成成分，是生命活动和生物化学过程赖以进行的介质，水又是调节环境温度的冷却剂　水循环是生物地球化

6、学循环中最重要的循环。　　水循环主要由四大过程组成：蒸发、水汽运输、降水和径流。　　水循环过程　水域、冰雪融化----大气层----降雨过程：蒸发----水汽输送----降水-----径流　　全球水循环是由陆地的、海洋的、区域的或局部的许多循环组成的。水循环的水平衡方程为：P=E+T+ΔS+ΔG+R。式中：P为降水，E为蒸发，T为蒸腾，ΔS为土壤水分变化，ΔG为地下水变化，R为地表径流。　　·二、农田生态系统的水分平衡　输入项：降水(Rain,R)、灌溉(Irrigation,I)、地下水上升(undergroundwaterup)　输出项：蒸发蒸腾(Evaporationandtranspi

7、ration,ET）、渗漏(Percolation,P)、侧漏(S)、排水(Drainage,D)以及农田持水(Occupyingwater)。　　　　　　·三、水分流、养分流与能流的关系　（一）水循环由日光能驱动：太阳能使冰雪融化，液态水变为气态水进入大气。太阳辐射所引起的大气环流导致水汽的移动及水汽受冷凝结致雨，从而在海洋、大气、陆地、地表水和地下水之间形成循环流动。　（二）生命必需的元素除碳