第五章农业生态系统的物质循环课件

19十二月20221第五章农业生态系统的物质循环18十二月20221第五章农业生态系统的物质循环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，包括无机物、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活动。物质循环和能量活动一样，是生态系统的基本功用之一。无机体和生态系统为了生活与开展，除了不时输入能量外，还须不时输入物质，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活动和传递的。但能量活动是双方向，是一个不时耗散的进程；而物质活动那么是循环。生态系统中的消费者经过根系从土壤中吸收矿物质和水分，由叶片吸收CO2，以太阳能为动力分解无机物质，然后沿着食物链移动。在每次物质转移中都有物质丧失，但丧失的局部都将回到环境，被植物重新吸收、应用。因此物质是可以循环的，并且是循环往复地被应用。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，包括无第一节生态系统物流的普通特点一、生命活动中的营养元素1.基本元素>1%：C、O、H、N、K2.少量元素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等第一节生态系统物流的普通特点一、生命活动中的营养元素二、物质循环的库与流1.库：物质在运动进程中被暂时固定、贮存的场所。〔1〕贮存库(storingsink)：容积较大，交流慢，普通为环境库。如土壤库、大气库、水体库等〔2〕交流库(exchangesink)：容积小，交流快，普通为生物库。如植物库、植物库等。源：发生和释放物质的库。如化石为CO2的源。汇：吸收和固定物质的库。如陆地为CO2的汇。2.流：物质在库与库之间的转移运动形状。

生态系统中的能流、物流、信息流使生态系统中各组分联络起来。植物库土壤库植物库二、物质循环的库与流植物库土壤库植物库生态系统物流的普通特点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，库与库之间不能联络与沟通，那么物质循环阻塞，生物无以维持，生态系统也将瓦解。〔3〕库的吸收、固定和贮存的才干，不只决议于生物种群的特性，也决议于物质循环效率。〔4〕农业生态系统中，生物种群所具有的捕捉、吸收和转化能量与物质的功用和效率，决议了流的数量和速度，也决议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，必需是库容量大，活动疏通。生态系统物流的普通特点3.库与流相互关系生态系统物流的普通特点三、物质循环的特征物质循环在生态系统中是时辰停止的，并与能量活动严密结合在一同，它们把各个组分无机地结合在一同，共同构成及其复杂的能量活动与物质循环网络系统，从而维持了生态系统的存在。物质循环是双向活动，而能量活动那么是单向的，是不可逆的。生态系统物流的普通特点三、物质循环的特征生态系统物流的普通特点1、生物量(biomass)：某一时辰，单位面积或体积内积存的无机物质总量。生物量又可叫现存量=消费量-减大批。净消费量=总消费量-呼吸量。2、周转率(turnoverratio，R)与周转期(Turnovertime,T)周转率〔R〕指系统到达动摇形状后，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物质改换所需求的时间。物质的周转率用于生物的生长称为更新率。物质运动进程中，周转率越高，周转期就越短。3.循环效率〔Efficiencyofcycle,EC〕：EC=FC/FIFC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〕。生态系统物流的普通特点1、生物量(biomass)：某一生态系统物流的普通特点四、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取得营养物质，经过绿色植物吸收，进入生态系统，被其它生物重复应用，再出借于环境。〔二〕物质循环类型：1.依据物质循环的范围、路途和周期不同，可分为：〔1〕地质大循环：物质或元素经生物体吸收作用，从环境进入无机体内，然后生物以残体、排泄物等方式前往环境，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应用，然后经分解者分解成无机态进入环境，再次为消费者吸收应用。特点：在一个系统内停止，范围小、时间短、速度快，是开放式的循环。如10天就可循环1次。生态系统物流的普通特点四、物质循环的类型生态系统物流的普通特点2.依据物质贮存库可分为：〔1〕水循环贮存库：水圈，属液相型循环〔2〕气相型循环：由于有庞大的大气贮存库，关于搅扰可相当快地停止自我调理。从全球意义上看，这类循环是比拟完全的循环。贮存库：大气圈或水圈，以气体方式参与循环，循环迅速、完全代表物质：C、O、N、F〔3〕堆积型循环贮存库：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进程：岩石、土壤-风化-植物应用、堆积-回到环境-风化、重新应用。生态系统物流的普通特点2.依据物质贮存库可分为：生态系统物流的普通特点五、农业生态系统物质循环：农业生态系统是在人类消费活动的干预下，农业生物群体与其周围的自然和社会经济要素彼此联络、相互作用而共同树立起的固定、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。生态系统物流的普通特点五、农业生态系统物质循环：第二节水循环〔watercycle)一、水循环的进程二、农业生态系统的水分平衡三、水分流、营养流与能流的关系四、人类活动对水循环的影响五、我国水资源开发应用方面存在的效果第二节水循环〔watercycle)一、水循环的进水循环一、水循环进程〔一〕水循环的生态学意义(1)水是营养物质的介质。物质循环和水循环不可联系地联络在一同，地球下水的运动把陆地生态系统和水域生态系统衔接起来，从而使局部生态系统与整个生物圈发作联络，同时少量的水防止了地球上温度的剧变。(2)水是物质的溶剂。水在生态系统中起着能量传递和应用的作用，绝大少数物质都溶于水，随水迁移。(3)水是地质变化的动因之一。其他物质的循环常是结合水循环停止的，一个中央矿质元素的流失，而另一个中央矿质元素的堆积，亦往往要经过水循环来完成。水循环是生物地球化学循环中最重要的循环。水循环一、水循环进程水循环〔二〕水循环的驱动力生态系统中的水循环包括截取、浸透、蒸发、蒸腾和地表径流。水循环的驱动力包括以下三个方面。(1)太阳能驱动了全球水循环。在上升环(uploop)和下降环(downloop)的共同作用下，络绎不绝构成了水的全球循环。大气水分凝结的云和以雨、雪为主要方式的大气降水是全球水循环的主要输入局部。(2)植物在水循环中的作用是极端庞大的。水分蒸发关于植物的生长、发育至关重要。消费1g初级消费量差不多要蒸腾500g水。陆地植被每年蒸腾大约55×1012m3的水，简直相当于陆地蒸发蒸腾的总量。(3)陆地和陆地在太阳光照射下，不时蒸发水分。低纬度地域蒸发多于高纬度地域。大气湿度随着空气的活动而变化。气流实践上成为地球上空庞大的〝河流〞，其中有一局部是以雨的方式下降。水循环〔二〕水循环的驱动力水循环〔三〕水循环的进程水循环主要由四大进程组成：蒸发、水汽运输、降水和径流。水域、冰雪消融--大气层--降雨进程：蒸发--水汽保送--降水--径流水循环〔三〕水循环的进程水循环分为大循环和小循环大循环：水从海上蒸发，输入内陆上空，遇到冷凝结以雨雪的方式下降空中，江水在地表构成径流，汇入江河，注入大海。小循环：海上和内陆水循环是水的小循环。水循环在不时更新，估量生物水的周转期为几小时，大气中的水每8-9d可更新一次，土壤中的水更新一次约需280d，地下水要300年，陆地水全部更新一次需求37000d。水循环分为大循环和小循环生态系统中的水循环降雨截留穿透雨蒸腾浸透地表蒸发地表径流地下径流生态系统中的水循环降雨截留穿透雨蒸腾浸透地表蒸发地表径流地下水循环二、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)输入项：蒸发蒸腾(Evaporationandtranspiration,ET〕、渗漏(Percolation,P)、侧漏(S)、排水(Drainage,D)以及农田持水(Occupyingwater)。 水循环二、农田生态系统的水分平衡水循环三、水分流、营养流与能流的关系〔一〕水循环由日光能驱动：太阳能使冰雪消融，液态水变为气态水进入大气。太阳辐射所惹起的大气环流招致水汽的移动及水汽受冷凝结致雨，从而在陆地、大气、陆地、地表水和地下水之间构成循环活动。〔二〕生命必需的元素除碳、氧、氮外，多种营养元素经过水进入生态系统。其中数量最大的离子形状营养是Ca2+，Na+，K+，NO3-，PO43-，SO42-和CO32-。〔三〕植物吸收营养必需在水分作为介质，在能量的驱动下才干完成。 水循环三、水分流、营养流与能流的关系水循环四、人类活动对水循环的影响1、植被破坏：水土流失、河流洪涝或枯槁2、兴修大型水利工程：改动流域的水平衡，形成流域不同部位盐碱化、沼泽化和干旱化正效应：防洪、发电、航运、灌溉负效应：改动流域水平衡，局部地下水位升降，下游水库淤积；水库下游河床下切；改动生物的栖息环境等。3、过度开采地下水：形成水位下降、河流枯槁、海水入侵等三峡大坝水循环四、人类活动对水循环的影响水循环五、全球水量散布与我国水资源特点陆地的水量占地球总水量的97%。人类所能应用的海水只占地球水量的3%。在地球的有限海水中又有75%被约束在南北级的冰川和大陆的冰块中，因此实践上只要缺乏1%海水可供应用了。地球外表与大气经过降雨量和蒸发量之间的相互变化来完成水循环平衡的动摇，由于总的蒸发量和总的降雨量是平衡的。在陆地上蒸发量大于降雨量，而陆地上的径流量那么补偿了陆地的蒸发量。假设把地球降水量看作是100个单位，那么平均陆地蒸发为84个单位，陆地接受降水为77个单位；在陆地上降雨量大于蒸发量，陆地蒸发为16个单位，接受降水为23个单位。从陆地到陆地的径流为7个单位，这样就使陆地蒸发盈余失掉补偿。大气圈中的循环水量为7个单位。水量的全球平衡〔图-6-2〕。水循环五、全球水量散布与我国水资源特点水循环水循环水循环我国水资源特点与农业用水现状1、我国水资源特点总量丰厚，人均拥有量少中国水资源总量2.8万亿方〔6位〕,2004年为2.4万亿方人均水资源量2200方，仅有世界人均水平的1/4,居世界109位，世界上13个贫水国之一。亩均水资源1800方，世界平均水平的2/3。50%疆土面积的〝三北〞地域，水资源量占全国的20%。人均水资源已大大低于1700方的缺水警戒线.水循环我国水资源特点与农业用水现状水循环水资源时空散布不平均我国水资源特点是南多北少，区域差异清楚、南方水资源严重缺乏尤其是黄淮海地域。水资源时节和年度间散布变化大南方许多地域经常是十年九旱，南方水灾面积每年都有2-4亿亩其中成灾面积达1亿亩左右。水循环水资源时空散布不平均水循环中国水资源、土地、人口及耕地散布〔%〕水资源应用需求不时增长，农业仍是用水大户水循环中国水资源、土地、人口及耕地散布〔%〕水资源应用需求不水循环19491957196519801993199820012004总计10312048274444375250543555675548农业用水10011938254539133850405441203967工业用水24961814571150112611411232城市生活用水6141868250254306349农业用水占总用水量的%9795938873747471.5工业用水占总用水量的%2.35710222120.522.2城市生活用水占总用水量的%0.50.625555.56.3我国1949-2004年工农业用水和生活用水状况〔单位：亿m3〕水循环194919571965198019931998200水循环中国农业用水量现状水循环中国农业用水量现状水循环六、我国水资源开发应用方面存在的效果〔一〕现有水利设备不能顺应农业和现代化树立的需求。〔二〕现有水利工程及田间渠系配套等遗留效果比拟多。〔三〕水体污染日趋严重。〔四〕地下水的超采严重〔如在南方旱区、一些大中城市中〕，构成地下水位下降和地下水漏斗以及空中下沉现象。水循环六、我国水资源开发应用方面存在的效果水循环七、农业生态系统的水分管理〔一〕植树造林，发扬〝绿色水库〞作用，扩展土壤的水分库容。〔二〕增强农田水利基本树立，提高水分应用率〔三〕改动耕作制度与管理方式，开展节水农业〔四〕防治水体污染〔五〕增强全流域的水资源维护与一致调度节水农业研发方向：生物节水技术非传统水源应用技术旱作节水技术与新资料区域节水开展形式虚拟水的开发应用？？？水循环七、农业生态系统的水分管理水循环农业节水的方法管理节水〔用水优化〕工程节水〔水利工程：如防渗区道、管道输水等〕设备节水〔灌溉设备：如喷灌、滴灌、渗灌等〕化学节水〔保水剂、抗蒸发剂、蒸腾抑制剂等〕农艺节水〔综合农艺技术——生物+措施〕目的：增加输水损失、降低有效消耗、提高水分消费效率水循环农业节水的方法管理节水〔用水优化〕目的：增加输水损失、第三节碳循环〔Carboncycle)一、碳的作用：糖、脂肪、蛋白质、核酸都是构成生物体的基本物质，在它们的分子中都含有碳元素。碳元素大约占生物体干重的49％，是无机化合物的〝骨架〞，没有碳就没有生命。三、碳的贮存库storedsink碳在无机自然环境中存在的方式主要是CO2CO2和碳酸盐〔石灰岩、珊瑚礁〕。1.岩石圈〔化石燃料和堆积岩〕2.水圈〔溶解CO2和碳酸钙〕3.大气圈〔CO2〕7*1011t4.生物圈〔无机分子〕4.5*1011t〕5.土壤(无机质〕第三节碳循环〔Carboncycle)一、碳的作用碳循环三、循环基本进程C循环是从光协作用固定空气中CO2末尾，有三条途径。1.陆地生物与大气之间的C循环〔1〕特点：①是终身物进程；②属于气相循环(2)进程：CO2经过绿色植物光协作用进入生态系统，和水构成碳水化合物，在系统中活动，一局部生物遗体没有被分解者分解，转变为石油和煤，这局部〝C〞暂时脱离循环，一经开采运到空中熄灭，仍可发生CO2再前往碳循环。

碳循环三、循环基本进程C循环是从光协作用固定空气中C2.陆地生物与大气间的交流①自然进程，生物不能控制。②陆地溶解的CO2是大气库中CO2的50倍，陆地对大气中的[CO2]具有缓冲机制。3.化石燃料参与C循环〔堆积循环〕①C素经化石、石灰岩或油页岩等固态进程，有相当长一段时间分开了气相循环，分开了生物圈，进上天质大循环。②这是自然界最大一个库。2.陆地生物与大气间的交流碳循环碳循环TheCarbonCycleReservoirsProcesses/

LocationsTrophic

Levels/

OrganismsCO2in

atmosphere

(reservoir)ProducersConsumersWastes,

DeadbodiesSoilbacteria&

detritusfeedersCO2in

atmosphere

(reservoir)ConsumersWastes,

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(reservoir)CO2dissolved

inocean

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(reservoir)

TheCarbonCycleReservoirsProc特点：〔1〕碳循环的方式：〔2〕碳在自然界中的存在方式：〔3〕碳在生物体内的存在方式：〔4〕碳进入生物体的途径：〔5〕碳在生物体之间传递途径：〔6〕碳进入大气的途径：CO2；CO2和碳酸盐；含碳无机物；绿色植物的光协作用；食物链；①生物的呼吸作用②分解者有分解作用③化石燃料的熄灭特点：〔1〕碳循环的方式：CO2；CO2和碳酸盐；含碳无机物四、农业生态系统中的碳素活动农业生态系统中碳素活动包括以下几个进程：〔1〕碳素经过作物的光协作用从大气流向作物。〔2〕碳素自作物流向土壤。〔3〕碳素沿食物链向家禽牲畜和人体活动，然后由人畜粪便及其遗体等重新进入环境。〔4〕土壤向大气排放CO2。〔5〕土壤向大气排放CH4。〔6〕人为施入土壤中碳主要包括无机肥和化肥〔尿素〕。〔7〕作物收获移出农业生态系统的碳量。四、农业生态系统中的碳素活动五、Greenhouseeffects温室气体主要包括：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氟氯碳化物、(CFCs)、氧化亚氮(N2O)、六氟化碳(SF6)、全氟碳化物(PFCs)、氢氟碳化物(HFCs)等。温室效应：由于二氧化碳对来自太阳的短波辐射有高度的通透性，而对地球反射出来的长波辐射有高度的吸收性，招致大气层低处的对流层变暖，而高出的平流层变冷，这一现象相似于栽培农作物的温室，故名温室效应。五、Greenhouseeffects温室气体主要包括：二温室效应缘由工业消费活动打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中的CO2含量迅速添加。结果气温降低，加快极地、冰川消融，海平面上升，要挟人类和生物的生活。措施增加煤、石油等化石燃料的熄灭，提高能效。开发新的洁净动力，如核能、太阳能、风能、水能等。大面积植树造林，降高空气中CO2含量。迷信家预测：假设地球外表温度的降低按如今的速度继续开展，到2050年全球温度将上升2-4摄氏度，南北极地冰川将大幅度消融，招致海平面大大上升，一些岛屿国度和沿海城市将淹于水中，其中包括纽约、上海、东京和悉尼几个国际大城市。温室效应缘由工业消费活动打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中ThecarbondioxideconcentrationoftheatmospherehasshownasteadyincreasesincetheIndustrialRevolution.Averageglobaltemperatureshavealsoshownagradualincreaseduringthepastcentury,parallelingtheincreasingatmosphericcarbondioxide.CO2CONCENTRATIONANDGLOBALWARMINGThecarbondioxideconcentrati在夏威夷冒纳罗亚观象台搜集的空气样本显示大气层中CH4的平均混合比。蓝点表示量度数据，红线和绿线区分表示CH4混合比短期和临时的变化。在夏威夷冒纳罗亚观象台搜集的空气样本显示大气层中CH4溫室效应的影响1996年结合国气候变化政府间专家委员会(IPCC)评价报告，二氧化碳浓度已从工业革命前的280PPMV添加至1994年的358PPMV。预估2100年时全球平均空中气溫，将比1990年上升1.0～3.5℃，海平面將上升15～95公分；全球气候与生态环境将发生以下变化：海平面上升，淹沒陆地。全球气候经常发作暴雨或干旱。土地沙漠化，生态环境改动。溫室效应的影响1996年结合国气候变化政府间专家委员会(IP结合国气候变化框架条约的开展1988年结合国成立「气候变化政府间专家委员会」1992年5月结合国经过「气候变化框架条约」1992年6月巴西里约热内卢举行举行的结合国环发大会〔地球首脑会议〕上经过该条约，共155国签署。1994年3月21日条约正式失效。1992年3月柏林举行第一屆缔约国大会。1996年7月瑞士日內瓦举行第二屆缔约国大会。1997年12月于日本京都举行第三屆缔约国大会。1997年12月1日至11日于日本京都举行，共有一百五十九个缔约国及二百五十个非政府组织參加，总人数超越一万人。主要目的：制定具有法律效能的议定书。由于会前已提出五种议定书草案，减量幅度从0～20%，所以会议中意见甚多，各国均寻求彼此可接受的共识。结合国气候变化框架条约的开展1988年结合国成立「气候变化政京都议定书的结京论摘要控制国度：规则的兴旺国度〔附件一」成员及摩洛哥与列支敦斯登，共39個〕，开展中国度并无减量责任。控制气体：6种溫室气体CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs与SF6。控制期限：2020年至2021年回归至1990年水平，平均再降5.2%。各国減量幅度见附表。京都议定书的结京论摘要控制国度：规则的兴旺国度〔附件一」成员第五章农业生态系统的物质循环课件缓解全球温室效应，我国森林贡献严重，〝去向不明〞的二氧化碳有了下落针对我国二氧化碳气体排放的效果，北京大学城市与环境系方精云教授指导的研讨小组经过近10年研讨，应用少量的野外实测资料及我国建国50年来的森林资源清查资料，研讨了中国50年来森林植被对二氧化碳〝处置〞功用的静态变化，发现从20世纪80年代初到90年代末的近20年中，我国森林植被净吸收二氧化碳的功用清楚增强，净吸收量可达工业排放量的5%至8%，从而为减缓地球大气中二氧化碳浓度的上升速度起到了积极的作用。碳循环中，释放CO2的库称为源，吸收CO2的称库成为汇。方精云等人的研讨效果也为〝二氧化碳去向不明〞现象的解释提供了新思绪。据测算，人类活动每年释放出的二氧化碳为70亿吨，有30亿吨至34亿吨排放到大气中，20亿吨被陆地吸收。由于陆地生物圈与大气圈之间碳循环处于平衡形状，因此剩下的16亿吨至20亿吨二氧化碳那么〝去向不明〞。方精云指出，北半球高纬度陆地生态系统〔主要是森林生态系统〕，是世界环境的〝污染器〞，对大气中的二氧化碳起到了庞大的吸收、存储作用。缓解全球温室效应，我国森林贡献严重，〝去向不明〞的二氧化碳第四节氮循环〔Nitrogencycle)一、概略N是生物体中不可缺少的元素，氮的贮存库〔storedsink)1、岩石圈93.8%,参与循环很少2、大气圈6.2%,为N循环的主要贮存库，以N2的单质方式存在。在大气中占79％，总贮量约3.91014亿吨，但不可被植物直接应用，必需经过固N作用。2.氮素的输入和输入1输入：生物固氮、工业固氮、高能固氮三种。生物固氮：固氮菌与豆科植物共生的根瘤菌和蓝藻等自养和异养微生物，共生固氮、自生固氮、结合固氮三种，共生固氮作用贡献最大。高能固氮：闪电、宇宙射线、损石、火山迸发。工业固氮：400摄氏度，200大气压下；2.输入：熄灭、挥发、反硝化、渗漏。第四节氮循环〔Nitrogencycle)一氮循环三、生态系统中的氮流途径氮循环三、生态系统中的氮流途径硝化作用:硝化细菌将氨氧化为硝酸的进程。1891年С.Н.维诺格拉茨基用无机盐培育基成功地取得了硝化细菌的纯培育，证明了硝化作用是由两群化能自养细菌停止的，亚硝化单胞菌将铵氧化为亚硝酸；然后硝化杆菌再将亚硝酸氧化为硝酸。这两群细菌统称硝化细菌。反硝化作用〔denitrification〕也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，恢复硝酸盐，释放出分子态氮〔N2〕或一氧化二氮〔N2O〕的进程。反硝化作用使硝酸盐恢复成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业消费不利。农业上常停止中耕松土，以防止反硝化作用。氨化作用〔ammonification〕又叫脱氨作用，微生物分解无机氮化物发生氨的进程。发生的氨一局部供微生物或植物异化，一局部被转变成硝酸盐。很多细菌、真菌和放线菌都能分泌蛋白酶，其中分解才干强并释放出NH3的微生物称为氨化微生物。氮循环硝化作用:硝化细菌将氨氧化为硝酸的进程。氮循环氮循环大气中的N2生物固氮工业固氮闪电固氮硝酸盐和氨等物质动植物遗体等氨化细菌NH3NO3－硝化细菌反硝化细菌生物固氮：N2＋3H2→2NH3氨化作用：含氮无机物→NH3反硝化作用：→N2

NO3－多种植物多种动物生物圈中，一方面N元素经过固氮作用等作用进入生物群落，另一方面N元素又经过反硝化作用重新前往大气。硝化作用：NH3→→NO3－NO2－氮循环大气中的N2生物固氮工业固氮闪电固氮硝酸盐和氨等物质Nitrogenin

Atmosphere

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Reservo第五章农业生态系统的物质循环课件氮循环四、人类活动对氮循环的影响1.含氮无机物熄灭发生NOx污染大气温室气体2.过度耕种使土壤氮素肥力下降3.工业固氮抑制生物固氮，形成氮素局部富积和氮循环失调〔水体富营养化〕4.不合理施肥形成氮素流失污染地下水、蔬菜硝酸盐中毒。水体富养化：指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质少量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，惹起藻类及其他浮游生物迅速繁衍，水体溶解氧量下降，水质好转，鱼类及其他生物少量死亡的现象。水体中总磷＞20mg/m3，无机N＞400mg/m3时，水处于富营养化形状(eutrophicwater)。来源：土壤中的N、P营养元素及消费、生活中的污水。结果：水体中营养过火丰厚，水生藻类茂盛，它们死亡后，在水体中腐朽分解，发生少量CH4、H2S、CO2、NH4等，使水质变坏，同时无机质分解时少量消耗水中的溶解O2，少于4mg/升时会形成鱼类和其它水生植物的死亡。氮循环四、人类活动对氮循环的影响氮循环五、农田氮素控制的途径1.改良氮肥施用技术分次施肥、氮肥深施、缓效肥等2.平衡施肥和测土施肥3.采用硝化抑制剂4.合理灌溉5.做好水土坚持任务

氮循环五、农田氮素控制的途径第五节磷循环〔Phosphorouscycle)一、特点：磷主要存在于岩石、土壤圈，是地壳典型的堆积循环，以不生动的地壳作为主要贮存库，是一种不完全的循环。如下图。二、循环途径：磷循属环典型的堆积循环。磷以不生动的地壳作为主要贮存库。岩石经土壤风化释放的磷酸盐和农田中施用的磷肥，被植物吸收进入植物体内，含磷无机物沿两条循环支路循环：一是沿食物链传递，并以粪便、残体出借土壤；另一是以枯枝落叶、秸秆出借土壤。各种含磷无机化合物经土壤微生物的分解，转变为可溶性的磷酸盐，可再次供应植物吸收应用，这是磷的生物小循环。在这一循环进程中，一局部磷脱离生物小循环进上天质大循环，其支路也有两条：一是动植物遗体在陆地外表的磷矿化；另一是磷受水的冲蚀进入江河，流入陆地。

第五节磷循环〔Phosphorouscycle)第五章农业生态系统的物质循环课件磷循环〔phosphoruscycle〕堆积型循环堆积物中的磷〔约为土壤和陆地中千倍以上〕陆地陆地死无机物土壤中的无机磷活无机物死无机物深海的磷活无机物捕鱼鸟粪悬浮在水中随河水带走摄取排泄死亡下,沉分解堆积溶解于水上升风化开采摄取排泄死亡上涌磷循环〔phosphoruscycle〕堆积型循环堆积物中三、农业生态系统磷的循环1、磷的输入：施肥、作物残体、大气沉降、灌溉。2、磷的输入：作物收获、土壤腐蚀、淋失渗漏。 四、人类活动对磷循环的影响1.磷矿开采与消耗：地壳中磷约含纯磷约198亿吨，按如今的消费率计算可继续用1750年，思索P的消费率增长是人口增长的2.76倍，那么90年内将耗尽。2.磷肥的施用与流失：经常施P使土壤放射性物质添加，影响作物生长和产质量量。3.生活废水、工业污水排放招致富营养化、赤潮〔红潮〕。三、农业生态系统磷的循环海水富营养化是构成赤潮的物质基础。携带少量无机物的工业废水及生活污水排放入海是惹起海域富营养化的主要缘由。所以，必需采取有效措施，严厉控制工业废水和生活污水向陆地超标排放，在工业集中和人口密集区域以及排放污水量大的工矿企业，树立污水处置装置，严厉按污水排放规范向陆地排放。赤潮的预防结束海水富营养化是构成赤潮的物质基础。携带少量无机物的工业废第六节钾循环〔Potassiumcycle〕一、生态系统中钾的平衡输入：动植物残体、施肥输入：作物收获、流失、渗漏二、钾循环途径钾是以地质大循环为主生物小循环为辅的物质循环。三、农业生态系统的钾素应用和管理1.作物秸秆回田、施用草木灰2.施用无机肥和种养绿肥不成土壤钾素3.合理耕作促使难溶钾有效化4.合理施用钾肥第六节钾循环〔Potassiumcycle〕一、生态第七节硫循环〔Sulfurcycle〕一、农业生态系统中硫的平衡1.输入：土壤矿物风化、大气硫沉降、施肥、灌溉2.输入：作物收获、流失、气态挥发。二、硫循环进程：S在自然界含量并不多，循环既属于气体型又属于堆积型。〔1〕堆积型循环：约束在无机、无机堆积物中的硫经过风化、分解而释放，以盐溶液方式进入生态系统。〔2〕气相型循环缺O2大气中水气降水无机物中的硫H2SSO2稀酸生态系统硫细菌恢复氧气第七节硫循环〔Sulfurcycle〕一、农业第五章农业生态系统的物质循环课件硫循环不硫循环不三、人类干预对环境的影响〔1〕熄灭煤和石油每年向大气保送1.47×106吨SO2。大气[SO2]＞0.5mol.mol-1就会危害农作物。1952年12月伦敦的毒雾事情，几天内死亡4000人，后陆续死亡上万人，煤烟中的CO、CO2、SO2和少量粉尘经久不散。〔2〕SO2的添加形成了酸雨大气CO2溶解于雨水使正常降雨PH值为5.7左右；由于空气中SO2和氮化物的溶解，改动了降水性质，降雨PH＜5.5时称为〝酸雨〞。酸雨会直接灼烧植物，改动水土的PH值，对初级消费及次级发生影响。酸雨被称为空中〝死神〞，它使土壤、河湖酸化，动植物受益，鱼类死亡。挪威和瑞典2400个湖泊，因酸雨鱼类死亡了1／10。加拿大约5万湖泊全部没鱼，称为〝水沙漠〞，我国西北、四川、广东、上海都记载了酸雨现象。三、人类干预对环境的影响伦敦烟雾事情伦敦1952年2月5日到8日，雾大无风，家庭和工厂排出的烟尘经久不散，大气中SO2含量3.8毫克/立方米，烟尘4.5毫克，居民普遍呼吸困难、咳嗽、喉痛、呕吐和发烧，4天内死亡约4000人。伦敦烟雾事情伦敦1952年2月5日到8日，雾大无风，家庭和工结束结束特别留意以C、N、P、S、H2O为例的物质循环清楚地说明，各种物质在全球范围内以及在生态系统中的循环、活动，越来越多地遭到人类活动的干预。干预的结果是减速了物质参与生物圈的进程。这对人类消费、生活是有利的；但另一方面，由此而发生的各种环境效果也必需予以注重。特别留意我国农田营养平衡中的主要效果1、作物秸秆无谓焚未能正常还用，是影响我国农田营养平衡的基本缘由之一2、水土流失是我国农田营养不平衡的又一重要缘由3、豆科作物和绿肥牧草的大幅度增加，也是我国农田营养缺乏的缘由之一4、农田物质投入缺乏，氮、磷、钾比例失调5、我国的土壤营养平衡状况区域间差异悬殊我国农田营养平衡中的主要效果维持农业生态系统物质平衡途径经过对农业生态系统物质循环现状基本特征的研讨剖析，维持其循环平衡主要应从以下途径着手：1.开展乡村经济，添加无机物质的投入2.积极强化牧业，扩展无机物质的消费转化3.增强各类农业技术的推行运用，努力提高农田第一性消费力，以消费富集更多的物质4.妥善处置乡村生活动力匮乏的状况5.改善农业生态环境，增加水土流失，截留物质流失及损失维持农业生态系统物质平衡途径第八节污染物对农业生态系统的影响及应用一、有毒污染物在食物链上的稀释食物链稀释作用(生物学缩小作用〕有毒物质沿食物链各营养级传递时，在生物体内的残留浓度不时降低，愈是下面的营养级，生物体内有毒物质的残留浓度愈高的现象。↓浮游生物0.04ppm↓刚毛藻0.08ppm↓网茅0.33ppm↓螺0.26ppm蛤0.42ppm鱼1.24ppm↓燕鸥3.42ppm↓河鸥幼体55.3ppm成体18.5ppm↓秋沙鸭22.8ppm↓鹭鸟26.4ppm↓银鸥75.5ppm水体中DTT0.00005ppm第八节污染物对农业生态系统的影响及应用一、有毒污染物在BIOMAGINIFICATIONOFDDTBIOMAGINIFICATIONOFDDT二、主要污染物的来源与危害1.重金属污染〔heavymetalpollution)Hg、Cd、Pb、As、Cu、ZnFe、Mn等浓度>4.5g/cm22.农药污染〔pesticidepollution)危害植物：三种状况高浓度污染物影响下发生急性危害，使植物叶外表发生伤斑〔坏死斑〕，或直接使叶片茂盛零落；在低浓度污染物临时影响下发生慢性危害，植物叶片褪绿；还有一种为不可见危害，在低浓度污染物影响下，植物外表不出现受益症状，但植物的生理机能已受影响，使植物质质变坏和产量下降。发生直接影响，表现为植物生长发育削弱，降低对病虫害的抵抗才干，在大气污染严重的地域，植物受病害、虫害也较严重。对植物生长危害较大的大气污染物主要是二氧化硫、氟化物和光化学烟雾。二、主要污染物的来源与危害第五章农业生态系统的物质循环课件三、作物生态系统物质循环的环境效果1〕工业〝三废〞危害：工业〝三废〞即是指工业消费进程中排放的废气，废水和废渣的总称。其中：工业废气对农业生态环境的危害主要是二氧化硫，氟化氢、臭氧及铅、镉等毒物，直接危害农业生物或经过污染土壤和水源直接危害；工业废水主要是镉，铅，汞，以及氰化物和氟化物等直接危害渔类或经过污染土壤并经食物链富集，直接危害农产质量量和人类安康；工业废渣对农业生态环境的危害主要是灰渣，渣滓和污泥直接占用农业生物生活空间，或进入土壤和水体危害农作物和鱼类的生长发育。三、作物生态系统物质循环的环境效果工业废气第五章农业生态系统的物质循环课件2〕农药污染与防治农药污染方式包括A、使有害生物发生抗性；B、临时积聚环境污染；C、损伤天敌和危害其它农业生物。防治农药污染的方法包括：展开生物防治；研制运用高效低毒低残；合理运用现有农药；配套其他农艺措施。2〕农药污染与防治农药污染方式包括A、使有害生物发生抗性；3〕化肥污染与防治化肥污染的途径主要是对农业产质量量污染、土壤污染、水体污染。化肥污染的防治主要是合理施用化肥；增施无机肥；限制劣质化肥施用。3〕化肥污染与防治化肥污染的途径主要是对农业产质量量污染〔3〕土壤污染①概念：人类活动所发生的物质〔污染物〕，经过多种途径进入土壤，其数量和速度超越了土壤容纳的才干和土壤污染速度的现象。②土壤污染物质的来源:人为污染源，土壤污染物主要来自工业和城市的废水和固体废物、农药和化肥、牲畜排泄物、生物残体及大气沉降物等；自然污染源：在自然界中某些矿床或物质的富集中心周围，经常构成自然分散晕，而使其左近土壤中某些物质的含量超出土壤正常含量范围，而形成的土壤污染。③土壤污染物的种类：化学污染：为无机污染物〔重金属、放射性物质、营养物质和其他无机物质等〕和无机污染物〔化学农药、石油、多环芳烃、多氯朕苯、甲烷等〕两大类。物理污染、生物污染〔肠细菌、炭疽杆菌、蠕虫类等侵入土壤〕和放射污染等。④土壤污染的主要发作途径A．大气污染型：B．水污染型：C．固体废弃物污染型：D．农业污染型：〔3〕土壤污染①概念：人类活动所发生的物质〔污染物〕，世界的水资源危机美国干旱西部土壤龟裂安康何以保证？严重干旱小船无法下水世界的水资源危机美国干旱西部土壤龟裂安康何以保证？严重干旱小四、有毒有害物质循环的实例〔一〕DDT人工分解的无机氯杀虫剂。1.危害：〔1〕消灭益虫的同时，无选择地将益虫、益鸟和益虫的天敌杀死。如美国加利福尼亚州，由于滥用DDT，1967年有19%的蜜蜂被杀死，招致水果和蜜糖急剧增产。〔2〕DDT不溶于水，而溶于脂肪，极易经过食物链而浓集。〔3〕DDT经过食物链进入植物体后，使钙代谢功用丧失，从而使鸟类蛋壳变薄，雌鸟附卵时将蛋压破，从而使禽类的数量增加。〔二〕汞日本一家工厂把含汞的未加处置的废气废渣排入水俣湾，汞进入鱼虾体内，经食物链传递到人体内积存，惹起甲基汞慢性中毒。1953年末尾发病，病人手脚麻木，听觉失灵，运动失调，严重时呈疯癫状，直至死亡，人称水俣病。〔水俣湾中螃蟹体中含汞24ppm，受益人肾中含14ppm，而鱼体0.5ppm〕。四、有毒有害物质循环的实例〔一〕DDT人工分解的无机氯杀思考题1.生态系统的物质循环的主要类型有哪些？

2.水循环、氮循环、碳循环、磷循环、硫循环几大物质循环的库和流？

3.什么是温室效应？它对农业消费有何利害？4.农业生态系统中的氮素的主要输入和输入途径有哪些？任何合理应用？

5.如何停止营养循环调理？思考题1.生态系统的物质循环的主要类型有哪些？19十二月202281第五章农业生态系统的物质循环18十二月20221第五章农业生态系统的物质循环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，包括无机物、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活动。物质循环和能量活动一样，是生态系统的基本功用之一。无机体和生态系统为了生活与开展，除了不时输入能量外，还须不时输入物质，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活动和传递的。但能量活动是双方向，是一个不时耗散的进程；而物质活动那么是循环。生态系统中的消费者经过根系从土壤中吸收矿物质和水分，由叶片吸收CO2，以太阳能为动力分解无机物质，然后沿着食物链移动。在每次物质转移中都有物质丧失，但丧失的局部都将回到环境，被植物重新吸收、应用。因此物质是可以循环的，并且是循环往复地被应用。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，包括无第一节生态系统物流的普通特点一、生命活动中的营养元素1.基本元素>1%：C、O、H、N、K2.少量元素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等第一节生态系统物流的普通特点一、生命活动中的营养元素二、物质循环的库与流1.库：物质在运动进程中被暂时固定、贮存的场所。〔1〕贮存库(storingsink)：容积较大，交流慢，普通为环境库。如土壤库、大气库、水体库等〔2〕交流库(exchangesink)：容积小，交流快，普通为生物库。如植物库、植物库等。源：发生和释放物质的库。如化石为CO2的源。汇：吸收和固定物质的库。如陆地为CO2的汇。2.流：物质在库与库之间的转移运动形状。

生态系统中的能流、物流、信息流使生态系统中各组分联络起来。植物库土壤库植物库二、物质循环的库与流植物库土壤库植物库生态系统物流的普通特点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，库与库之间不能联络与沟通，那么物质循环阻塞，生物无以维持，生态系统也将瓦解。〔3〕库的吸收、固定和贮存的才干，不只决议于生物种群的特性，也决议于物质循环效率。〔4〕农业生态系统中，生物种群所具有的捕捉、吸收和转化能量与物质的功用和效率，决议了流的数量和速度，也决议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，必需是库容量大，活动疏通。生态系统物流的普通特点3.库与流相互关系生态系统物流的普通特点三、物质循环的特征物质循环在生态系统中是时辰停止的，并与能量活动严密结合在一同，它们把各个组分无机地结合在一同，共同构成及其复杂的能量活动与物质循环网络系统，从而维持了生态系统的存在。物质循环是双向活动，而能量活动那么是单向的，是不可逆的。生态系统物流的普通特点三、物质循环的特征生态系统物流的普通特点1、生物量(biomass)：某一时辰，单位面积或体积内积存的无机物质总量。生物量又可叫现存量=消费量-减大批。净消费量=总消费量-呼吸量。2、周转率(turnoverratio，R)与周转期(Turnovertime,T)周转率〔R〕指系统到达动摇形状后，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物质改换所需求的时间。物质的周转率用于生物的生长称为更新率。物质运动进程中，周转率越高，周转期就越短。3.循环效率〔Efficiencyofcycle,EC〕：EC=FC/FIFC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〕。生态系统物流的普通特点1、生物量(biomass)：某一生态系统物流的普通特点四、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取得营养物质，经过绿色植物吸收，进入生态系统，被其它生物重复应用，再出借于环境。〔二〕物质循环类型：1.依据物质循环的范围、路途和周期不同，可分为：〔1〕地质大循环：物质或元素经生物体吸收作用，从环境进入无机体内，然后生物以残体、排泄物等方式前往环境，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应用，然后经分解者分解成无机态进入环境，再次为消费者吸收应用。特点：在一个系统内停止，范围小、时间短、速度快，是开放式的循环。如10天就可循环1次。生态系统物流的普通特点四、物质循环的类型生态系统物流的普通特点2.依据物质贮存库可分为：〔1〕水循环贮存库：水圈，属液相型循环〔2〕气相型循环：由于有庞大的大气贮存库，关于搅扰可相当快地停止自我调理。从全球意义上看，这类循环是比拟完全的循环。贮存库：大气圈或水圈，以气体方式参与循环，循环迅速、完全代表物质：C、O、N、F〔3〕堆积型循环贮存库：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进程：岩石、土壤-风化-植物应用、堆积-回到环境-风化、重新应用。生态系统物流的普通特点2.依据物质贮存库可分为：生态系统物流的普通特点五、农业生态系统物质循环：农业生态系统是在人类消费活动的干预下，农业生物群体与其周围的自然和社会经济要素彼此联络、相互作用而共同树立起的固定、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。生态系统物流的普通特点五、农业生态系统物质循环：第二节水循环〔watercycle)一、水循环的进程二、农业生态系统的水分平衡三、水分流、营养流与能流的关系四、人类活动对水循环的影响五、我国水资源开发应用方面存在的效果第二节水循环〔watercycle)一、水循环的进水循环一、水循环进程〔一〕水循环的生态学意义(1)水是营养物质的介质。物质循环和水循环不可联系地联络在一同，地球下水的运动把陆地生态系统和水域生态系统衔接起来，从而使局部生态系统与整个生物圈发作联络，同时少量的水防止了地球上温度的剧变。(2)水是物质的溶剂。水在生态系统中起着能量传递和应用的作用，绝大少数物质都溶于水，随水迁移。(3)水是地质变化的动因之一。其他物质的循环常是结合水循环停止的，一个中央矿质元素的流失，而另一个中央矿质元素的堆积，亦往往要经过水循环来完成。水循环是生物地球化学循环中最重要的循环。水循环一、水循环进程水循环〔二〕水循环的驱动力生态系统中的水循环包括截取、浸透、蒸发、蒸腾和地表径流。水循环的驱动力包括以下三个方面。(1)太阳能驱动了全球水循环。在上升环(uploop)和下降环(downloop)的共同作用下，络绎不绝构成了水的全球循环。大气水分凝结的云和以雨、雪为主要方式的大气降水是全球水循环的主要输入局部。(2)植物在水循环中的作用是极端庞大的。水分蒸发关于植物的生长、发育至关重要。消费1g初级消费量差不多要蒸腾500g水。陆地植被每年蒸腾大约55×1012m3的水，简直相当于陆地蒸发蒸腾的总量。(3)陆地和陆地在太阳光照射下，不时蒸发水分。低纬度地域蒸发多于高纬度地域。大气湿度随着空气的活动而变化。气流实践上成为地球上空庞大的〝河流〞，其中有一局部是以雨的方式下降。水循环〔二〕水循环的驱动力水循环〔三〕水循环的进程水循环主要由四大进程组成：蒸发、水汽运输、降水和径流。水域、冰雪消融--大气层--降雨进程：蒸发--水汽保送--降水--径流水循环〔三〕水循环的进程水循环分为大循环和小循环大循环：水从海上蒸发，输入内陆上空，遇到冷凝结以雨雪的方式下降空中，江水在地表构成径流，汇入江河，注入大海。小循环：海上和内陆水循环是水的小循环。水循环在不时更新，估量生物水的周转期为几小时，大气中的水每8-9d可更新一次，土壤中的水更新一次约需280d，地下水要300年，陆地水全部更新一次需求37000d。水循环分为大循环和小循环生态系统中的水循环降雨截留穿透雨蒸腾浸透地表蒸发地表径流地下径流生态系统中的水循环降雨截留穿透雨蒸腾浸透地表蒸发地表径流地下水循环二、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)输入项：蒸发蒸腾(Evaporationandtranspiration,ET〕、渗漏(Percolation,P)、侧漏(S)、排水(Drainage,D)以及农田持水(Occupyingwater)。 水循环二、农田生态系统的水分平衡水循环三、水分流、营养流与能流的关系〔一〕水循环由日光能驱动：太阳能使冰雪消融，液态水变为气态水进入大气。太阳辐射所惹起的大气环流招致水汽的移动及水汽受冷凝结致雨，从而在陆地、大气、陆地、地表水和地下水之间构成循环活动。〔二〕生命必需的元素除碳、氧、氮外，多种营养元素经过水进入生态系统。其中数量最大的离子形状营养是Ca2+，Na+，K+，NO3-，PO43-，SO42-和CO32-。〔三〕植物吸收营养必需在水分作为介质，在能量的驱动下才干完成。 水循环三、水分流、营养流与能流的关系水循环四、人类活动对水循环的影响1、植被破坏：水土流失、河流洪涝或枯槁2、兴修大型水利工程：改动流域的水平衡，形成流域不同部位盐碱化、沼泽化和干旱化正效应：防洪、发电、航运、灌溉负效应：改动流域水平衡，局部地下水位升降，下游水库淤积；水库下游河床下切；改动生物的栖息环境等。3、过度开采地下水：形成水位下降、河流枯槁、海水入侵等三峡大坝水循环四、人类活动对水循环的影响水循环五、全球水量散布与我国水资源特点陆地的水量占地球总水量的97%。人类所能应用的海水只占地球水量的3%。在地球的有限海水中又有75%被约束在南北级的冰川和大陆的冰块中，因此实践上只要缺乏1%海水可供应用了。地球外表与大气经过降雨量和蒸发量之间的相互变化来完成水循环平衡的动摇，由于总的蒸发量和总的降雨量是平衡的。在陆地上蒸发量大于降雨量，而陆地上的径流量那么补偿了陆地的蒸发量。假设把地球降水量看作是100个单位，那么平均陆地蒸发为84个单位，陆地接受降水为77个单位；在陆地上降雨量大于蒸发量，陆地蒸发为16个单位，接受降水为23个单位。从陆地到陆地的径流为7个单位，这样就使陆地蒸发盈余失掉补偿。大气圈中的循环水量为7个单位。水量的全球平衡〔图-6-2〕。水循环五、全球水量散布与我国水资源特点水循环水循环水循环我国水资源特点与农业用水现状1、我国水资源特点总量丰厚，人均拥有量少中国水资源总量2.8万亿方〔6位〕,2004年为2.4万亿方人均水资源量2200方，仅有世界人均水平的1/4,居世界109位，世界上13个贫水国之一。亩均水资源1800方，世界平均水平的2/3。50%疆土面积的〝三北〞地域，水资源量占全国的20%。人均水资源已大大低于1700方的缺水警戒线.水循环我国水资源特点与农业用水现状水循环水资源时空散布不平均我国水资源特点是南多北少，区域差异清楚、南方水资源严重缺乏尤其是黄淮海地域。水资源时节和年度间散布变化大南方许多地域经常是十年九旱，南方水灾面积每年都有2-4亿亩其中成灾面积达1亿亩左右。水循环水资源时空散布不平均水循环中国水资源、土地、人口及耕地散布〔%〕水资源应用需求不时增长，农业仍是用水大户水循环中国水资源、土地、人口及耕地散布〔%〕水资源应用需求不水循环19491957196519801993199820012004总计10312048274444375250543555675548农业用水10011938254539133850405441203967工业用水24961814571150112611411232城市生活用水6141868250254306349农业用水占总用水量的%9795938873747471.5工业用水占总用水量的%2.35710222120.522.2城市生活用水占总用水量的%0.50.625555.56.3我国1949-2004年工农业用水和生活用水状况〔单位：亿m3〕水循环194919571965198019931998200水循环中国农业用水量现状水循环中国农业用水量现状水循环六、我国水资源开发应用方面存在的效果〔一〕现有水利设备不能顺应农业和现代化树立的需求。〔二〕现有水利工程及田间渠系配套等遗留效果比拟多。〔三〕水体污染日趋严重。〔四〕地下水的超采严重〔如在南方旱区、一些大中城市中〕，构成地下水位下降和地下水漏斗以及空中下沉现象。水循环六、我国水资源开发应用方面存在的效果水循环七、农业生态系统的水分管理〔一〕植树造林，发扬〝绿色水库〞作用，扩展土壤的水分库容。〔二〕增强农田水利基本树立，提高水分应用率〔三〕改动耕作制度与管理方式，开展节水农业〔四〕防治水体污染〔五〕增强全流域的水资源维护与一致调度节水农业研发方向：生物节水技术非传统水源应用技术旱作节水技术与新资料区域节水开展形式虚拟水的开发应用？？？水循环七、农业生态系统的水分管理水循环农业节水的方法管理节水〔用水优化〕工程节水〔水利工程：如防渗区道、管道输水等〕设备节水〔灌溉设备：如喷灌、滴灌、渗灌等〕化学节水〔保水剂、抗蒸发剂、蒸腾抑制剂等〕农艺节水〔综合农艺技术——生物+措施〕目的：增加输水损失、降低有效消耗、提高水分消费效率水循环农业节水的方法管理节水〔用水优化〕目的：增加输水损失、第三节碳循环〔Carboncycle)一、碳的作用：糖、脂肪、蛋白质、核酸都是构成生物体的基本物质，在它们的分子中都含有碳元素。碳元素大约占生物体干重的49％，是无机化合物的〝骨架〞，没有碳就没有生命。三、碳的贮存库storedsink碳在无机自然环境中存在的方式主要是CO2CO2和碳酸盐〔石灰岩、珊瑚礁〕。1.岩石圈〔化石燃料和堆积岩〕2.水圈〔溶解CO2和碳酸钙〕3.大气圈〔CO2〕7*1011t4.生物圈〔无机分子〕4.5*1011t〕5.土壤(无机质〕第三节碳循环〔Carboncycle)一、碳的作用碳循环三、循环基本进程C循环是从光协作用固定空气中CO2末尾，有三条途径。1.陆地生物与大气之间的C循环〔1〕特点：①是终身物进程；②属于气相循环(2)进程：CO2经过绿色植物光协作用进入生态系统，和水构成碳水化合物，在系统中活动，一局部生物遗体没有被分解者分解，转变为石油和煤，这局部〝C〞暂时脱离循环，一经开采运到空中熄灭，仍可发生CO2再前往碳循环。

碳循环三、循环基本进程C循环是从光协作用固定空气中C2.陆地生物与大气间的交流①自然进程，生物不能控制。②陆地溶解的CO2是大气库中CO2的50倍，陆地对大气中的[CO2]具有缓冲机制。3.化石燃料参与C循环〔堆积循环〕①C素经化石、石灰岩或油页岩等固态进程，有相当长一段时间分开了气相循环，分开了生物圈，进上天质大循环。②这是自然界最大一个库。2.陆地生物与大气间的交流碳循环碳循环TheCarbonCycleReservoirsProcesses/

LocationsTrophic

Levels/

OrganismsCO2in

atmosphere

(reservoir)ProducersConsumersWastes,

DeadbodiesSoilbacteria&

detritusfeedersCO2in

atmosphere

(reservoir)ConsumersWastes,

DeadbodiesSoilbacteria&

detritusfeedersCO2in

atmosphere

(reservoir)Wastes,

DeadbodiesSoilbacteria&

detritusfeedersCO2in

atmosphere

(reservoir)RespitationCO2in

atmosphere

(reservoir)Burningof

fossilfuelsCO2in

atmosphere

(reservoir)FireCO2in

atmosphere

(reservoir)CO2dissolved

inocean

(reservoir)CO2in

atmosphere

(reservoir)

TheCarbonCycleReservoirsProc特点：〔1〕碳循环的方式：〔2〕碳在自然界中的存在方式：〔3〕碳在生物体内的存在方式：〔4〕碳进入生物体的途径：〔5〕碳在生物体之间传递途径：〔6〕碳进入大气的途径：CO2；CO2和碳酸盐；含碳无机物；绿色植物的光协作用；食物链；①生物的呼吸作用②分解者有分解作用③化石燃料的熄灭特点：〔1〕碳循环的方式：CO2；CO2和碳酸盐；含碳无机物四、农业生态系统中的碳素活动农业生态系统中碳素活动包括以下几个进程：〔1〕碳素经过作物的光协作用从大气流向作物。〔2〕碳素自作物流向土壤。〔3〕碳素沿食物链向家禽牲畜和人体活动，然后由人畜粪便及其遗体等重新进入环境。〔4〕土壤向大气排放CO2。〔5〕土壤向大气排放CH4。〔6〕人为施入土壤中碳主要包括无机肥和化肥〔尿素〕。〔7〕作物收获移出农业生态系统的碳量。四、农业生态系统中的碳素活动五、Greenhouseeffects温室气体主要包括：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氟氯碳化物、(CFCs)、氧化亚氮(N2O)、六氟化碳(SF6)、全氟碳化物(PFCs)、氢氟碳化物(HFCs)等。温室效应：由于二氧化碳对来自太阳的短波辐射有高度的通透性，而对地球反射出来的长波辐射有高度的吸收性，招致大气层低处的对流层变暖，而高出的平流层变冷，这一现象相似于栽培农作物的温室，故名温室效应。五、Greenhouseeffects温室气体主要包括：二温室效应缘由工业消费活动打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中的CO2含量迅速添加。结果气温降低，加快极地、冰川消融，海平面上升，要挟人类和生物的生活。措施增加煤、石油等化石燃料的熄灭，提高能效。开发新的洁净动力，如核能、太阳能、风能、水能等。大面积植树造林，降高空气中CO2含量。迷信家预测：假设地球外表温度的降低按如今的速度继续开展，到2050年全球温度将上升2-4摄氏度，南北极地冰川将大幅度消融，招致海平面大大上升，一些岛屿国度和沿海城市将淹于水中，其中包括纽约、上海、东京和悉尼几个国际大城市。温室效应缘由工业消费活动打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中ThecarbondioxideconcentrationoftheatmospherehasshownasteadyincreasesincetheIndustrialRevolution.Averageglobaltemperatureshavealsoshownagradualincreaseduringthepastcentury,parallelingtheincreasingatmosphericcarbondioxide.CO2CONCENTRATIONANDGLOBALWARMINGThecarbondioxideconcentrati在夏威夷冒纳罗亚观象台搜集的空气样本显示大气层中CH4的平均混合比。蓝点表示量度数据，红线和绿线区分表示CH4混合比短期和临时的变化。在夏威夷冒纳罗亚观象台搜集的空气样本显示大气层中CH4溫室效应的影响1996年结合国气候变化政府间专家委员会(IPCC)评价报告，二氧化碳浓度已从工业革命前的280PPMV添加至1994年的358PPMV。预估2100年时全球平均空中气溫，将比1990年上升1.0～3.5℃，海平面將上升15～95公分；全球气候与生态环境将发生以下变化：海平面上升，淹沒陆地。全球气候经常发作暴雨或干旱。土地沙漠化，生态环境改动。溫室效应的影响1996年结合国气候变化政府间专家委员会(IP结合国气候变化框架条约的开展1988年结合国成立「气候变化政府间专家委员会」1992年5月结合国经过「气候变化框架条约」1992年6月巴西里约热内卢举行举行的结合国环发大会〔地球首脑会议〕上经过该条约，共155国签署。1994年3月21日条约正式失效。1992年3月柏林举行第一屆缔约国大会。1996年7月瑞士日內瓦举行第二屆缔约国大会。1997年12月于日本京都举行第三屆缔约国大会。1997年12月1日至11日于日本京都举行，共有一百五十九个缔约国及二百五十个非政府组织參加，总人数超越一万人。主要目的：制定具有法律效能的议定书。由于会前已提出五种议定书草案，减量幅度从0～20%，所以会议中意见甚多，各国均寻求彼此可接受的共识。结合国气候变化框架条约的开展1988年结合国成立「气候变化政京都议定书的结京论摘要控制国度：规则的兴旺国度〔附件一」成员及摩洛哥与列支敦斯登，共39個〕，开展中国度并无减量责任。控制气体：6种溫室气体CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs与SF6。控制期限：2020年至2021年回归至1990年水平，平均再降5.2%。各国減量幅度见附表。京都议定书的结京论摘要控制国度：规则的兴旺国度〔附件一」成员第五章农业生态系统的物质循环课件缓解全球温室效应，我国森林贡献严重，〝去向不明〞的二氧化碳有了下落针对我国二氧化碳气体排放的效果，北京大学城市与环境系方精云教授指导的研讨小组经过近10年研讨，应用少量的野外实测资料及我国建国