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1、第五章第五章 农业生态系统的物质循环农业生态系统的物质循环 Chapter 5 Nutrient Cycle in Agroecosystem 主要介绍主要介绍农业生态系统农业生态系统物质循环的基本概念、几种重要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。业生态系统的影响及其利用。农业生态系统的物质循环农业生态系统的物质循环o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元素和水（
2、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。和循环流动。o物质循环物质循环和和能量流动能量流动一样，是生态系统的基本功能之一。一样，是生态系统的基本功能之一。有机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断输入物质，因此物质既是生命活动的物质基础，物质基础，又是又是能量和能量和信息的载体，信息的载体，起着双重作用。能量和物质是同时起着双重作用。能量和物质是同时沿着食物链流沿着食物链流动和传递动和传递的。但的。但能量流动是单方向能量流动是单方向，是一个不断耗散的过程；，是一个不断耗
3、散的过程；而而物质流动则是循环物质流动则是循环。o 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，由叶片吸收叶片吸收CO2，以太阳能为动力合成有机物质，然后沿着食物，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链移动。在每次物质转移中都有物质丢失，物质丢失，但丢失的部分都将但丢失的部分都将回到环境，回到环境，被植物重新吸收、利用。因此物质是可以循环的，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。并且是周而复始地被利用。第一节第一节 生态系统物流的一般特点生态系统物流的一般特点 一、生命活
4、动中的营养元素一、生命活动中的营养元素 1.基本元素基本元素1%：C、O、H、N、K 2.大量元素大量元素 0.1-1%:Ca、Mg、P、S、Cl、Fe、Cu 3.微量元素微量元素 4.5g/cm2 o2.农药污染（农药污染（pesticide pollution)o危害植物：危害植物：三种情况三种情况 高浓度污染物影响下产生高浓度污染物影响下产生急性危害急性危害，使植物叶表面产，使植物叶表面产生伤斑（坏死斑），或直接使叶片枯萎脱落；在低浓度污染物生伤斑（坏死斑），或直接使叶片枯萎脱落；在低浓度污染物长期长期影响下影响下产生产生慢性危害慢性危害，植物叶片褪绿；还有一种为，植物叶片褪绿；还有一种
5、为不可见危害不可见危害，在低浓度污染物，在低浓度污染物影响下，植物外表不出现受害症状，但植物的影响下，植物外表不出现受害症状，但植物的生理机能生理机能已受影响，使植物已受影响，使植物品质变坏和产量下降。产生品质变坏和产量下降。产生间接影响间接影响，表现为植物生长发育减弱，降低对，表现为植物生长发育减弱，降低对病虫害的抵抗能力，在大气污染严重的地区，植物受病害、虫害也较严重。病虫害的抵抗能力，在大气污染严重的地区，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。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。三、作物生态系统物质循环的
6、环境问题三、作物生态系统物质循环的环境问题o1）工业）工业“三废三废”危害：危害：工业工业“三废三废”即是指工业生产过程中排放即是指工业生产过程中排放的废气，废水和废渣的总称。其中：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，直接危化硫，氟化氢、臭氧及铅、镉等毒物，直接危害农业生物或通过污染土壤和水源间接危害；害农业生物或通过污染土壤和水源间接危害；工业废水主要是镉，铅，汞，以及氰化物和氟工业废水主要是镉，铅，汞，以及氰化物和氟化物等直接危害渔类或通过污染土壤并经食物化物等直接危害渔类或通过污染土
7、壤并经食物链富集，间接危害农产品质量和人类健康；工链富集，间接危害农产品质量和人类健康；工业废渣对农业生态环境的危害主要是灰渣，垃业废渣对农业生态环境的危害主要是灰渣，垃圾和污泥直接占用农业生物生活空间，或进入圾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。土壤和水体危害农作物和鱼类的生长发育。o2）农药污染与防治）农药污染与防治农药污染方式包括农药污染方式包括 A A、使有使有害生物产生抗性；害生物产生抗性；B B、长期长期积累环境污染；积累环境污染；C C、伤害天伤害天敌和危害其它农业生物。敌和危害其它农业生物。防治农药污染的方法包括：防治农药污染的方法包括：
8、开展生物防治；研制使用高开展生物防治；研制使用高效低毒低残；合理使用现有效低毒低残；合理使用现有农药；配套其他农艺措施。农药；配套其他农艺措施。3）化肥污染与防治）化肥污染与防治 化肥污染的途径主要化肥污染的途径主要是对农业产品质量污染、是对农业产品质量污染、土壤污染、水体污染。土壤污染、水体污染。化肥污染的防治主要化肥污染的防治主要是合理施用化肥；增施是合理施用化肥；增施有机肥；限制劣质化肥有机肥；限制劣质化肥施用。施用。（3 3）土壤污染）土壤污染 概念：概念：人类活动所产生的物质（污染物），通过多种人类活动所产生的物质（污染物），通过多种途径进入土壤，其数量和速度超过了土壤容纳的能力和土
9、壤净化速度途径进入土壤，其数量和速度超过了土壤容纳的能力和土壤净化速度的现象。的现象。土壤污染物质的来源土壤污染物质的来源:人为污染源，土壤污染物主要来自工人为污染源，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，经常形成自然扩散晕，而使其附近土壤中某些物质的含量超出周围，经常形成自然扩散晕，而使其附近土壤中某些物质的含量超出土壤正常含量范围，而造成的土壤污染。土壤正常含量范围
10、，而造成的土壤污染。土壤污染物的种类：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、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）和有机污染物（化学农药、石油、多环营养物质和其他无机物质等）和有机污染物（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、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、蠕虫类等侵入土壤炭疽杆菌、蠕虫类等侵入土壤 ）和放射污染等。）和放射污染等。土壤污染的主要发生途径土壤污染的主要发生途径 A A大气污染型：大气污染型：B B水污染型：水污染型：C C固体废弃物污染型：固体
11、废弃物污染型：D D农业污染型：农业污染型：世界的水资源危机世界的水资源危机美国干旱西部土壤龟裂美国干旱西部土壤龟裂健康何以保证？健康何以保证？严重干旱小船无法下水严重干旱小船无法下水四、有毒有害物质循环的实例四、有毒有害物质循环的实例o（一）DDT 人工合成的有机氯杀虫剂。o1.危害：危害：o（1）消灭害虫的同时，无选择地将益虫、益鸟和害虫的天敌杀死。）消灭害虫的同时，无选择地将益虫、益鸟和害虫的天敌杀死。如美国加利福尼亚州，由于滥用如美国加利福尼亚州，由于滥用DDT，1967年有年有19%的蜜蜂被杀的蜜蜂被杀死，导致水果和蜜糖急剧减产。死，导致水果和蜜糖急剧减产。o（2）DDT不溶于水，而
12、溶于脂肪，极易通过食物链而浓集。不溶于水，而溶于脂肪，极易通过食物链而浓集。o（3）DDT通过食物链进入动物体后，使钙代谢功能丧失，从而使通过食物链进入动物体后，使钙代谢功能丧失，从而使鸟类蛋壳变薄，雌鸟附卵时将蛋压破，从而使禽类的数量减少。鸟类蛋壳变薄，雌鸟附卵时将蛋压破，从而使禽类的数量减少。o（二）汞o日本一家工厂把含汞的未加处理的废气废渣排入水俣湾，汞进入鱼虾日本一家工厂把含汞的未加处理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，引起甲基汞慢性中毒。体内，经食物链传递到人体内积存，引起甲基汞慢性中毒。1953年年开始发病，病人手脚麻木，听觉失灵，运动失调，严重时呈疯癫状，开始发病，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直至死亡，人称水俣病。（水俣湾中螃蟹体中含汞24ppm，受害人，受害人肾中含肾中含14ppm，而鱼体，而鱼体0.5ppm）。）。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？它对农业生产有何利弊？4.农业生态系统中的氮素的主要输入和输出途径有哪些？任何合理利用？5.如何进行养分循环调节？