农业生态系统的物质循环VIP专享VIP免费

第五章农业生态系统的物质循环Chapter5NutrientCycleinAgroecosystem主要介绍农业生态系统物质循环的基本概念、几种重要物质的循环过程、养分循环及其特点、污染物对农业生态系统的影响及其利用。农业生态系统的物质循环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。物质循环和能量流动一样，是生态系统的基本功能之一。有机体和生态系统为了生存与发展，除了不断输入能量外，还须不断输入物质，因此物质既是生命活动的物质基础，又是能量和信息的载体，起着双重作用。能量和物质是同时沿着食物链流动和传递的。但能量流动是单方向，是一个不断耗散的过程；而物质流动则是循环。生态系统中的生产者通过根系从土壤中吸收矿物质和水分，由叶片吸收CO2，以太阳能为动力合成有机物质，然后沿着食物链移动。在每次物质转移中都有物质丢失，但丢失的部分都将回到环境，被植物重新吸收、利用。因此物质是可以循环的，并且是周而复始地被利用。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、K2.大量元素0.1-1%:Ca、Mg、P、S、Cl、Fe、Cu3.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。源：产生和释放物质的库。如化石为CO2的源。汇：吸收和固定物质的库。如海洋为CO2的汇。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。动物库土壤库植物库生态系统物流的一般特点3.库与流相互关系（1）没有库，环境资源不能被吸收、固定、转化为各种产物。（2）没有流，库与库之间不能联系与沟通，则物质循环阻塞，生物无以维持，生态系统也将瓦解。（3）库的吸收、固定和贮存的能力，不仅决定于生物种群的特性，也决定于物质循环效率。（4）农业生态系统中，生物种群所具有的捕获、吸收和转化能量与物质的性能和效率，决定了流的数量和速度，也决定了能量和物质在生物种群之间的分配的定量关系。（5）一个高效的生态系统，必须是库容量大，流动畅通。生态系统物流的一般特点三、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。生态系统物流的一般特点1、生物量(biomass)：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)周转率（R）指系统达到稳定状态后，某一组分中的物质在单位时间内所流出量（FO）或流入量（FI）占库存总量（S）的比值R=FI/S=FO/S周转期T=1/R物质更换所需要的时间。物质的周转率用于生物的生长称为更新率。物质运动过程中，周转率越高，周转期就越短。3.循环效率（Efficiencyofcycle,EC）：EC=FC/FIFC循环物质,FI总输入物质循环物质（FC）占总输入物质（FI）的比例，称物质的循环效率（EC）。生态系统物流的一般特点四、物质循环的类型（一）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，再归还于环境。（二）物质循环类型：1.根据物质循环的范围、路线和周期不同，可分为：（1）地质大循环：物质或元素经生物体吸收作用，从环境进入有机体内，然后生物以残体、排泄物等形式返回环境，进入五大自然圈的循环。特点：在五大自然圈循环，时间长，范围广，闭合式。（2）生物小循环：指环境中元素经生物体吸收，在生态系统中被相继利用，然后经分解者分解成无机态进入环境，再次为生产者吸收利用。特点：在一个系统内进行，范围小、时间短...