环境生态学学习.pptx

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1、二、生态效率摄取量：表示一个生物所摄取的能量同化量：表示动物消化道内被吸收的能量呼吸量：指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中所消耗的全部能量生产量：生物呼吸消耗后所净剩的同化能值第1页/共77页1942年年Lindeman对明尼苏达州的对明尼苏达州的Cedar Bog湖进行的能流分析（湖进行的能流分析（J/(cm2.a)见书见书102页，图页，图6-4.太阳能太阳能497693.3总初级生产量总初级生产量464.7-草食动物草食动物62.8-肉食动物肉食动物12.6第2页/共77页生态效率：又称生态效率：又称lindeman效率，它是指效率，它是指n营养阶层营养阶层取食、吸收量与取食、吸收量与n

2、+1营养阶层取食、吸收量之比值。营养阶层取食、吸收量之比值。它相当于同化效率、生长效率和消费效率的乘积。它相当于同化效率、生长效率和消费效率的乘积。即是指生物生产的量（积累的有机物或能量）与为即是指生物生产的量（积累的有机物或能量）与为此所消耗的量的比值，一般都用百分比表示。此所消耗的量的比值，一般都用百分比表示。各营养层次间能量转化效率平均为各营养层次间能量转化效率平均为10，这就是生，这就是生态学中的所谓态学中的所谓“十分之一定律十分之一定律”，也叫，也叫“林德曼效林德曼效率率”。事实上，各类生态系统的能量转化效率有很大差别，事实上，各类生态系统的能量转化效率有很大差别，就消费者层次而言，

3、变化范围就在就消费者层次而言，变化范围就在4.5-20%间。陆间。陆地生态系统的转化效率通常要高于水域生态系统。地生态系统的转化效率通常要高于水域生态系统。第3页/共77页3.森林生态系统的能流分析（森林生态系统的能流分析（Hubbard Brook森林）森林）第4页/共77页19591959年年OdumOdum把生态系统的能量流动概括为一个普适的模型把生态系统的能量流动概括为一个普适的模型营养级之间的转化效率大致是营养级之间的转化效率大致是5%-30%5%-30%之间；之间；植物到植食动物的转化效率约是植物到植食动物的转化效率约是10%10%；植食动物到肉食动物的转化效率约是植食动物到肉食动

4、物的转化效率约是15%15%。第5页/共77页三、生态系统的生物生产生物物质生产力生物物质生产力是生态系统中最基本特征，它标志是生态系统中最基本特征，它标志着生态系统中着生态系统中能量转化和物质循环能量转化和物质循环效率的高低，效率的高低，是生态系统功能的体现。是生态系统功能的体现。初级生产初级生产(primary production)（植物性生产）：（植物性生产）：生产者把太阳能转变为化学能生产者把太阳能转变为化学能(生物能）的过程。生物能）的过程。次级生产（次级生产（secondary production）（动物性生（动物性生产）产）：是指异养生物的生产，也就是生态系统消是指异养生物的

5、生产，也就是生态系统消费者、分解者利用初级生产量进行的同化、生长费者、分解者利用初级生产量进行的同化、生长发育、繁殖后代的过程。发育、繁殖后代的过程。第6页/共77页（一）初级初级生产力指植物通过光合作用，利用太阳能将无机物转变为有机物的量。总初级生产量总初级生产量：（：（gross primary production GP）单位面积、单位时间内，）单位面积、单位时间内，通过光合作用固定太阳能的量通过光合作用固定太阳能的量GP=NP+R净初级生产量净初级生产量：（：（net primary production NP）等于总初级生产量减去呼吸消耗的能量）等于总初级生产量减去呼吸消耗的能量(R

6、)NP=GP-R第7页/共77页生产量（生产量（production)：单位时间单位面积单位时间单位面积内的生产者积累的能量或生产的干物质量。内的生产者积累的能量或生产的干物质量。单位为干重单位为干重g/(m2.a)或或J/(m2.a)。生物量生物量(biomass)：在某一定时刻调查时单在某一定时刻调查时单位面积上位面积上积存积存的有机物质。单位为干重的有机物质。单位为干重g/m2或或J/m2。（一）初级初级生产力第8页/共77页地球生物圈主要生态系统的初级生产力地球生物圈主要生态系统的初级生产力第9页/共77页初级生产量的限制因素初级生产量的限制因素1、陆地生态系统、陆地生态系统:影响因素

7、光、影响因素光、CO2、水和营养物质等、水和营养物质等第10页/共77页生产量与温度的关系生产量与温度的关系第11页/共77页生产量与雨量的关系生产量与雨量的关系（Sala et al.1988）第12页/共77页生产量与蒸散量（AET）的关系(Rosenzweig,1968)第13页/共77页生产量与土壤肥力的关系生产量与土壤肥力的关系Tundra 苔原苔原Data from Shaver and Chapin 1986Data from Broman et al.1993第14页/共77页2.水域生态系统：影响因素光光水中的叶绿素含量营养物质：N、P、Fe捕食预测海洋初级生产力的公式预测海

8、洋初级生产力的公式P=R/kC3.7C3.7P P浮游植物的净初级生产力浮游植物的净初级生产力,g/(mg/(m2 2.d).d)R R相对光合率相对光合率k k光强度随水深度而减弱的衰变系数光强度随水深度而减弱的衰变系数C C水中的叶绿素含量，水中的叶绿素含量，g/mg/m3 3第15页/共77页第16页/共77页藻类生物量与磷浓度的关系藻类生物量与磷浓度的关系（Dillon and Rigler,1974)初级生产量与藻类生物量的关系初级生产量与藻类生物量的关系（Smith,1979)第17页/共77页营养的增加对浮游植物生物量的影响营养的增加对浮游植物生物量的影响（Findlay and

9、 Kasian,1987)第18页/共77页全球海洋初级生产量的分布全球海洋初级生产量的分布（,1972)海水上涌海水上涌、seabird第19页/共77页放牧可补偿性地增加初级生产量放牧可补偿性地增加初级生产量（McNaughton,1976)第20页/共77页Grazing intensity and primary production of Serengeti grassland（McNaughton,1985)第21页/共77页初级生产量的测定方法初级生产量的测定方法1.直接收割法：通过收割、称量绿色植物的实际直接收割法：通过收割、称量绿色植物的实际生物量来计算初级生产力。生物量来计

10、算初级生产力。2.氧气测定法（黑白瓶法、昼夜氧曲线法）：多氧气测定法（黑白瓶法、昼夜氧曲线法）：多用于水生生态系统用于水生生态系统3.CO2测定法：红外气体分析仪测定法：红外气体分析仪4.放射性标记测定法：将放射性标记测定法：将14C以以CO32-形式放入样形式放入样瓶，培养，滤出，测定瓶，培养，滤出，测定。5.叶绿素测定法：植物的叶绿素含量与光合作用叶绿素测定法：植物的叶绿素含量与光合作用量和光合作用率密切相关，根据叶绿素浓度和光量和光合作用率密切相关，根据叶绿素浓度和光强度推算初级生产量。强度推算初级生产量。6.其他方法其他方法第22页/共77页（二）次级生产力（二）次级生产力次级生产（次

11、级生产（secondary production）:是指消费者、是指消费者、分解者利用初级生产所制造的物质和贮藏的能量进分解者利用初级生产所制造的物质和贮藏的能量进行新陈代谢，经过同化作用建造自身和能量的过程。行新陈代谢，经过同化作用建造自身和能量的过程。次级生产力次级生产力（secondary productivity）:次级生次级生产所形成的消费者体重增长和后代繁衍的量。产所形成的消费者体重增长和后代繁衍的量。第23页/共77页C动物摄食的能量A被同化的能量FU粪、尿能量P净次级生产量R呼吸能量 C=A+FU A=P+R P=C-FU-R第24页/共77页次级生产量的测定次级生产量的测定1

12、.P=C-FU-RP P为净次级生产总量为净次级生产总量C C为摄入的能量为摄入的能量FuFu为排泄物、分泌物、粪便和末同化食物中的能量为排泄物、分泌物、粪便和末同化食物中的能量R R为呼吸量。为呼吸量。2 2全球各类生态系统年次级生产量（见书全球各类生态系统年次级生产量（见书100100页）页）净次级生产量开阔海洋最高，净次级生产量开阔海洋最高，第25页/共77页四 生态系统中的物质分解作用矿化作用物质分解的作用：释放营养，参与物质的再循环，给生产者提供营养；维持大气C02稳定维持和提高土壤有机质含量改善土壤物理性质释放激素等生物分解者包括微生物和动物类群有机质的分解过程降解过程碎化过程淋溶

13、过程第26页/共77页四、生态系统的物质分解作用v微量元素：Al、B、Br、Cr、Co、F、Ga、I、Mn、Mo、Se、Si、Sr、Sn、Sb、V、Zn等（不超过体重的0.2%）v大量元素：C、O、H、N、P、S、Cl、K、Ca、Mg、Fe、Cu（占生物体干重0.2%以上）v能量元素：C、O、H、N，构成生物体的95-99%第27页/共77页五、生态系统的物质循环五、生态系统的物质循环物质循环的基本原理物质循环的基本原理1 1、物质不灭定律、物质不灭定律 化学方法可以改变物质的成分，但不能改变物质的量，即化学方法可以改变物质的成分，但不能改变物质的量，即在一般的化学变化过程中，觉察不到物质在量

14、上的增加或减少。在一般的化学变化过程中，觉察不到物质在量上的增加或减少。2 2、质能转化与守恒定律、质能转化与守恒定律 相对论认为：世界上不存在没有能量的物质质量，也不存相对论认为：世界上不存在没有能量的物质质量，也不存在没有质量的物质能量。质量和能量作为一个统一体，其总量在没有质量的物质能量。质量和能量作为一个统一体，其总量在任何过程中是保持不变的守恒量。在任何过程中是保持不变的守恒量。在生态学中，运用经典的质量守恒定律，使得物流过程平在生态学中，运用经典的质量守恒定律，使得物流过程平衡表的编制成为可能。衡表的编制成为可能。第28页/共77页物质循环的一般特点物质循环的一般特点1.1.生物地

15、球化学循环生物地球化学循环（Biogeochemical cyclesBiogeochemical cycles）各种化学元素，包括生命有机体所必需的营养物质，各种化学元素，包括生命有机体所必需的营养物质，在生态系统乃至生物圈里，沿着特定的途径从周围环在生态系统乃至生物圈里，沿着特定的途径从周围环境到生物体，再从生物体到环境，不断地进行流动和境到生物体，再从生物体到环境，不断地进行流动和循环，这些不同的循环途径就构成了生物地球化学循循环，这些不同的循环途径就构成了生物地球化学循环。环。根据物质循环的范围、路线和周期不同，可分为：根据物质循环的范围、路线和周期不同，可分为：地质大循环地质大循环和

16、和生物小循环生物小循环第29页/共77页物质循环的基本类型物质循环的基本类型（1 1）地质大循环：）地质大循环：物质或元素经生物体的吸收作用，从环境进入有物质或元素经生物体的吸收作用，从环境进入有机体内，然后生物以死体、残体、排泄物等形式将机体内，然后生物以死体、残体、排泄物等形式将物质或元素返回环境，进入五大自然圈的循环。物质或元素返回环境，进入五大自然圈的循环。五大自然圈指：大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈、五大自然圈指：大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈。生物圈。特点：时间长、范围大，影响面广，具有全球性特点：时间长、范围大，影响面广，具有全球性质，是闭合性循环。质，是闭合性循环。生物有机

17、体死体、残体或排泄物第30页/共77页物质循环的基本类型物质循环的基本类型（2 2）生物小循环：）生物小循环：是是指指环环境境中中元元素素经经生生物物体体吸吸收收，在在生生命命系系统统中中被被相相继继利利用用，然然后后经经分分解解者者分分解解成成无无机机态态进进入入环环境境，再再次次为为生生产产者者吸吸收收、利利用用的的循循环过程。环过程。特特点点：在在一一个个系系统统内内进进行行，范范围围小小、时时间间短、速度快，是开放式的循环。短、速度快，是开放式的循环。生态系统环境（地质大循环）环境第31页/共77页生产者分解者消费者空气、水、土壤、岩石土壤生物小循环生物小循环生物小循环生物小循环地质大

18、循环地质大循环陆地生态系统中元素的生物小循环与地质大循环第32页/共77页物质循环的几个概念物质循环的几个概念库与流库与流1.1.库库（poolpool）物物质质在在运运动动过过程程中中被被暂暂时时固固定定、贮贮存存的场所，称为库。的场所，称为库。生态系统的生态系统的各组分都是物质循环的库。各组分都是物质循环的库。可可分分为为植植物物库库（农农作作物物、蔬蔬菜菜、果果树树、林林木木、牧牧草草等等），动动物物库库（畜畜、禽禽，虫虫等等）、土土壤壤库库、大大气气库库和和水水体体库库。根据根据库的大小和活跃程度可分为库的大小和活跃程度可分为：贮贮存存库库（Reservoir Reservoir po

19、olpool），容容积积大大，物物质质交交换换活活动动缓慢，一般为环境库。缓慢，一般为环境库。交交换换库库（Exchange Exchange poolpool），容容积积小小，与与外外界界物物质质交交换活跃，一般为生物成分。换活跃，一般为生物成分。第33页/共77页2 2流流(flow)(flow)能能量量和和物物质质通通过过食食物物链链形形成成的的转转移移运运动动状状态态，为为流流。生生态态系系统统中中主主要要的的流流有有物物质质流流、能能量量流流和和信信息息流。流。生生态态系系统统要要获获得得高高的的生生产产力力，就就要要使使系系统统内内的的能量和物质的能量和物质的流量大，流速快且畅通无

20、阻。流量大，流速快且畅通无阻。第34页/共77页4.4.衡量物质流动效率的指标衡量物质流动效率的指标流通率流通率（flow rateflow rate）：物质在生态系统单位面）：物质在生态系统单位面积（或单位体积）和单位时间的积（或单位体积）和单位时间的移动量。移动量。用用周转率周转率（turnover rateturnover rate）和）和周转时间周转时间（turnover timeturnover time）表示有关库的相对重要性。）表示有关库的相对重要性。周转率周转率=流通率流通率/库中营养物质总量；库中营养物质总量；周转时间周转时间=库中营养物质总量库中营养物质总量/流通率流通率周

21、转时间周转时间表示该库的全部物质全部更换一次平表示该库的全部物质全部更换一次平均需要的时间均需要的时间第35页/共77页物质循环的基本类型物质循环的基本类型2 2物质循环的几种基本类型物质循环的几种基本类型根根据据物物质质的的主主要要贮贮藏藏库库不不同同可可将将生生物物地地球球化化学学循循环环分三大类型：分三大类型：水循环水循环（water cyclewater cycle）：水圈是其主要的）：水圈是其主要的贮藏库。贮藏库。气体型循环（气体型循环（gaseous cyclegaseous cycle）：主要）：主要贮藏库是大气贮藏库是大气圈。主要有圈。主要有 C C、H H、O O、N N等。

22、等。沉积型循环沉积型循环（sedimentary cyclesedimentary cycle）：主要）：主要贮藏库是贮藏库是岩石圈和土壤圈。主要有岩石圈和土壤圈。主要有P P、S S、I I、CaCa、K K、NaNa等。等。第36页/共77页(一一)水循环水循环第37页/共77页其中：其中：海洋液态咸水：海洋液态咸水：97 34：固态水。在两极的冰帽和冰川中：固态水。在两极的冰帽和冰川中 淡水（淡水（3）90：地下水：地下水 14：陆地中水：陆地中水 10：土壤水分，：土壤水分，淡水湖泊、河流淡水湖泊、河流 及大气含水量及大气含水量因而可供植物根系利用的水比例很小。因而可供植物根系利用的水

23、比例很小。第38页/共77页1全球水的循环全球水的循环水水循循环环的的三三个个基基本本环环节节：降降水水（P P）、蒸蒸发发蒸蒸腾腾（E E）、径径流流（R R），这这三三个个基基本本环环节节相相连连构构成成了了水水循循环环。水水在在生生物圈的循环可以看作是从水域开始，再回到水域而终止。物圈的循环可以看作是从水域开始，再回到水域而终止。1 1）水域中的水受太阳辐射而蒸发蒸腾（）水域中的水受太阳辐射而蒸发蒸腾（E E）进入大气）进入大气2 2）大气中的水汽随气压变化而流动，并聚集为云）大气中的水汽随气压变化而流动，并聚集为云3 3）云以雨、雪、雾等形式降落到地球表面）云以雨、雪、雾等形式降落到地

24、球表面4 4）到到达达地地表表面面的的水水，一一部部分分直直接接形形成成地地表表径径流流进进入入江江河河，汇汇入入海海洋洋。一一部部分分渗渗入入土土壤壤内内部部：大大部部分分通通过过地地下下径流而进入海洋，接近土壤部分为植物吸收径流而进入海洋，接近土壤部分为植物吸收第39页/共77页第40页/共77页第41页/共77页各库中水的更新周期大气：大气：9 9天天河流：河流：10-2010-20天，天，土壤水：土壤水：280280天，天，淡水湖约：淡水湖约：1-1001-100年，年，地下水约需：地下水约需：300300年年。盐湖和内陆海水：约盐湖和内陆海水：约10-100010-1000年，年，高

25、山冰川：数十年至数百年，高山冰川：数十年至数百年，极地冰盖：需极地冰盖：需1600016000年，年，海洋水：海洋水：3700037000年。年。第42页/共77页2 2、人类对水循环的干扰、人类对水循环的干扰 （1 1）植被破坏削弱了降水到达地面后的入渗过程，减植被破坏削弱了降水到达地面后的入渗过程，减小了土壤的库容小了土壤的库容，导致了水土流失及江河下游的季节性旱，导致了水土流失及江河下游的季节性旱涝。涝。（2 2）围湖造田以及排干沼泽、冬水田、低湿地等，使）围湖造田以及排干沼泽、冬水田、低湿地等，使地表的地表的蓄水、调洪、供水功能缩小蓄水、调洪、供水功能缩小，引起地区性的旱涝加，引起地区

26、性的旱涝加剧。剧。（3 3）兴建大型的截流、蓄水、引水、灌溉工程，可改变）兴建大型的截流、蓄水、引水、灌溉工程，可改变整个流域的水平衡和水环境，导致相应的生态演替。同时，整个流域的水平衡和水环境，导致相应的生态演替。同时，由此引起由此引起局部地下水位升降，可使流域不同部位盐渍化、局部地下水位升降，可使流域不同部位盐渍化、沼泽化和干旱化同时出现沼泽化和干旱化同时出现。（4 4）过度开采地表和地下贮水库，使）过度开采地表和地下贮水库，使江河干涸江河干涸，地下水，地下水位出现漏斗，海水入侵等异常现象。位出现漏斗，海水入侵等异常现象。在人类的发展历史中，既有人类整治江河，化水害为水利的无数次胜利，也有

27、区域水循环变迁导致人类文明兴衰的许多历史教训。当前，全球性与地区性的气候变化，无不与水循环有密切的关系。第43页/共77页以色列是一个国土面积不足中国三十分之一的国家，却在短短60年间，实现了从落后的农业国家迈向现代化工业国家的梦想。一个除了沙子之外，几乎一无所有的弹丸小国，依靠科学用水的方法，以2.2%的农业人口，养活了700万国民。在全球面临水资源短缺的今天，以色列的领先全球的海水淡化、污水处理、农业灌溉的技术，已经使它们成为国际水技术资源市场主要的出口国。以色列在“沙漠盛开鲜花”的奇迹，引来了全球世界的关注。的资源。第44页/共77页我国的水资源状况总量是28124亿m3，其中河川径流占

28、94%，居世界第六；约占全球总量的5.8%，但人均径流2260m3，不足世界平均水平的四分之一。我国是以占全球6.4%的耕地和6%的淡水资源养活世界22%的人口。第45页/共77页第46页/共77页第47页/共77页第48页/共77页第49页/共77页3水循环的生态学意义水循环的生态学意义水和水循环对于生态系统具有特别重要意义：水和水循环对于生态系统具有特别重要意义：生物体的大部分由水构成；生物体的大部分由水构成；所有生命活动都离不开水；所有生命活动都离不开水；水循环是地球上各种物质循环的中心循环。通过水循环是地球上各种物质循环的中心循环。通过降水和蒸发这两种形式，使地球水分达到平衡状态。降水

29、和蒸发这两种形式，使地球水分达到平衡状态。水循环带动了所有营养物质的循环。水循环带动了所有营养物质的循环。水循环影响地球热量的收支情况，对能量的传递水循环影响地球热量的收支情况，对能量的传递和利用有重要影响，有防止温度发生剧烈波动的重和利用有重要影响，有防止温度发生剧烈波动的重要生态作用。要生态作用。第50页/共77页热带雨林对水循环的作用热带雨林具有促进全球水循环、调节全球水平衡的作用，森林能够吸纳和滞蓄大量降水，并通过自身蒸发和蒸腾作用又重新返还大气中，形成云雨，对全球的水循环和水平衡起着重要作用；雨林滞蓄的水量占地表淡水总量的23%，如果雨林被毁，则会引起地表水减少，水汽蒸发、蒸腾减弱，

30、空气干燥，从而降水变少，气候变得干旱，甚至出现旱涝无度的局面。这种变化不仅在当地表现明显，也会影响到全球。从全球来看，雨林担负着“空调机”和“加湿器”两种功能，若雨林被毁，还会造成气温升高，全球变暖的恶果，所以热带雨林对于促进全球水循环和调节全球水平衡起着重要作用。第51页/共77页(二二)碳循环碳循环全球碳贮存量约为全球碳贮存量约为261015吨，绝大部分以碳酸盐的形吨，绝大部分以碳酸盐的形式禁锢在岩石圈中。生物可直接利用的碳是水圈和大式禁锢在岩石圈中。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以气圈中以CO2形式存在的碳。形式存在的碳。碳循环途径（见图）碳循环途径（见图）绿色植物通过光合作用，把大

31、气中的绿色植物通过光合作用，把大气中的CO2固定，转固定，转化为碳水化合物；化为碳水化合物；光合作用产物供各营养级利用、重组、呼吸、分解光合作用产物供各营养级利用、重组、呼吸、分解等，以等，以CO2形式回到大气；形式回到大气；通过燃烧煤炭、天然气、石油等产生的通过燃烧煤炭、天然气、石油等产生的CO2；脱离循环，被永久禁锢。脱离循环，被永久禁锢。第52页/共77页碳循环途径碳循环途径第53页/共77页全球碳平衡Global carbon budget 1015gC 1015gC/a第54页/共77页第55页/共77页温室效应温室效应：大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使大气中的二氧化

32、碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应温室效应”。破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系，吸收地球。破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系，吸收地球释放出来的红外线辐射，就像释放出来的红外线辐射，就像“温室温室”一样。一样。森林对森林对C C固定的影响如何？固定的影响如何？第56页/共77页(三)氮循环1.1.概况概况N N是蛋白质的基本成分，是一切生命结构的原是蛋白质的基本成分，是一切生命结构的原料。料。N N的主要库存是大气，以的主要库存是大气，以N N2 2的单质形式存在。的单质形式存在。在在大大气气中中占

33、占7878，总总贮贮量量约约4848 10106 6亿亿吨吨，但但不不可可被被植植物物直直接接利利用用，必必须须通通过过固固N N作作用用，才才能能进入生态系统，参与循环。进入生态系统，参与循环。第57页/共77页(三)氮循环2.N2.N循环基本过程循环基本过程(1)(1)固氮作用固氮作用三条途径三条途径生物固生物固N N（最重要途径），为最重要途径），为100-200kg/(hm100-200kg/(hm2 2a)a)固固N N生物：固氮菌，根瘤菌，蓝绿藻等生物：固氮菌，根瘤菌，蓝绿藻等农农业业上上利利用用根根瘤瘤菌菌较较多多，占占全全部部生生物物固固N N的的4040左左右右，因因此此农农

34、田田中中靠靠包包括括豆豆科科作作物物在在内内的的作作物物轮轮作作来来维维持持土土壤壤的的持持续续肥肥力力是是非非常重要的，稻田的蓝绿藻对增产亦有明显的作用。常重要的，稻田的蓝绿藻对增产亦有明显的作用。闪闪电电、宇宇宙宙射射线线、火火山山爆爆发发活活动动等等的的高高能能固固氮氮，形形成成氨氨或或硝硝酸酸盐，随降雨到达地面，为盐，随降雨到达地面，为8.9kg/(hm8.9kg/(hm2 2a)a)。工工业业固固N N（化化肥肥的的制制造造），HaberBosch法（1908-1910）合成氨的方法，目前全世界已达目前全世界已达1101108 8吨。吨。第58页/共77页(三)氮循环(2)(2)氨化

35、作用氨化作用由氨化细菌和真菌的作用将有机由氨化细菌和真菌的作用将有机氮（氨基酸和核酸）分解成为氨与氨化合物。氮（氨基酸和核酸）分解成为氨与氨化合物。(3)(3)硝化作用硝化作用氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。(4)(4)反硝化作用反硝化作用反硝化细菌将亚硝酸盐转变成反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回到大气库中。大气氮，回到大气库中。第59页/共77页The nitrogen cycle.Numbers represent fluxes as 1012 g N per year(data from Schles

36、inger 1991)第60页/共77页氮循环氮循环在生态系统中，在生态系统中，一方面通过各一方面通过各种固氮作用使种固氮作用使氮素进入物质氮素进入物质循环，而通过循环，而通过反硝化作用、反硝化作用、淋溶沉积等作淋溶沉积等作用使氮素不断用使氮素不断重返大气，从重返大气，从而使氮的循环而使氮的循环处于一种平衡处于一种平衡状态。状态。第61页/共77页 1012gN/a第62页/共77页3.人类对氮循环的干扰人类对氮循环的干扰燃烧施肥与土地利用 温室效应（N2O）水体富营养化 臭氧层破坏 硝酸盐中毒第63页/共77页第64页/共77页硝酸盐中毒硝酸盐中毒第65页/共77页破坏臭破坏臭O3层层反硝化

37、作用产生的反硝化作用产生的N2O进入大气后会破坏臭进入大气后会破坏臭O3层层N2OO32NOO2NOO3NO2O2若臭若臭O3层玻坏层玻坏5，进入地球的紫外线会增加，进入地球的紫外线会增加10，结果会使皮肤癌的发病率大为提高。，结果会使皮肤癌的发病率大为提高。2000年，臭年，臭O3层密度减少层密度减少2，在南极、北极均，在南极、北极均发现臭发现臭O3层空洞。层空洞。第66页/共77页(三)氮循环水体富养化水体富养化(Eutrophication of water body)原因原因：氮和磷：氮和磷污染染 表表现：藻：藻类大量繁殖大量繁殖 危害危害：恶化水的感官性状化水的感官性状 降低水的溶解

38、氧含量；降低水的溶解氧含量；破坏水生生破坏水生生态；产生藻毒素生藻毒素(肝肝损伤、神、神经毒性等毒性等)第67页/共77页第68页/共77页(四)磷循环1.1.概况概况 P P是生物不可缺少的重要元素，生物代谢过程都需要是生物不可缺少的重要元素，生物代谢过程都需要P P的参与，的参与，P P是核酸、细胞膜和骨骼的主要成分。是核酸、细胞膜和骨骼的主要成分。2.2.特点特点 典型的沉积循环，以不活跃的典型的沉积循环，以不活跃的地壳地壳作为主要贮存库，作为主要贮存库，是一种不完的循环，其时间尺度以地质时间计，因而从人是一种不完的循环，其时间尺度以地质时间计，因而从人类的观点看，进入了沉积循环的磷就作

39、为是损失掉了，因类的观点看，进入了沉积循环的磷就作为是损失掉了，因为这部分磷在短期内对生物无效。为这部分磷在短期内对生物无效。3.3.过程过程 从循环的过程看，在循环过程中从循环的过程看，在循环过程中P P总是有损失的，为总是有损失的，为增加增加P P循环的封闭性，必须尽量减少陆生生态系统的损失。循环的封闭性，必须尽量减少陆生生态系统的损失。如让如让P P经常贮存在有机体中则不易流失，贮存在土壤中却经常贮存在有机体中则不易流失，贮存在土壤中却极易因土壤侵蚀流失掉。极易因土壤侵蚀流失掉。如图所示如图所示第69页/共77页+Phosphorus cycle第70页/共77页第71页/共77页第72

40、页/共77页The phosphorus cycle.Numbers are 1012 g P or fluxes as 1012 g P per year(data from Schlesinger 1991)第73页/共77页4.人类对磷循环的干扰人类对磷循环的干扰1.磷矿开采与消耗2.磷肥的施用与流失 3.生活废水、工业污水排放导致富营养化、赤潮（红潮）第74页/共77页Cultural eutrophication3.Algae die,increased detritus4.Increased decomposition5.Decreased Oxygen6.Anaerobic conditions kill fish,other animals1.Increased N and P availability2.Increased algal blooms,nutrient pulse used up第75页/共77页第76页/共77页感谢您的观看。感谢您的观看。第77页/共77页