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1、第五章农业生态系统的功能物流第一页，本课件共有73页1 生物地化循环的概念生物地化循环生物地化循环的特点生物地化循环的类型第二页，本课件共有73页生物地化循环(biogeochemical cycle)矿物元素在生态系统之间的输入和输出，它们在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地(球)化(学)循环，即物质循环(cycling of material)。第三页，本课件共有73页生物地化循环的特点物质循环不同于能量流动，后者在生态系统中的运动是循环的；生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化学物质所构成的，可分为贮存库和
2、交换库。前者的特点是库容量大，元素在库中滞留的时间长，流动速率小，多属于非生物成分；交换库则容量较小，元素滞留的时间短，流速较大。物质在生态系统单位面积(或单位体积)和单位时间的移动量称流通率。生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳定的平衡状态。元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和生物放大现象。第四页，本课件共有73页生物地化循环的类型水循环气体型循环沉积型循环第五页，本课件共有73页2 水循环(aquatic cycle)水循环的意义：水是所有营养物质的介质；水对物质是很好的溶剂；水是地质变化的动因之一。水循环的途径 人类活动对水循环的影响：空气污染和降水；改变地面，增加径流
3、；过度利用地下水；水的再分布。第六页，本课件共有73页海水用作农业生产用水第七页，本课件共有73页对承受着巨大人口压力而拥有18000km漫长海岸线和20779km2沿海滩涂的我国,发展海水灌溉农业的经济、社会、生态意义可想而知。海水农业指在沿海盐碱荒地或内陆盐碱地上,种植能用海水直接浇灌的盐生、有经济价值作物的农业。第八页，本课件共有73页海水农业开辟了扩大直接利用海水的领域,已作为现代化农业的一个新分支正在兴起,是人类面临自然灾害、生态环境恶化的合理选择与有效对策,也是21世纪农业领域令人注目的发展方向。第九页，本课件共有73页海水灌溉农业相当于“海水灌溉耐盐作物业”,包括需要人工增水的滨
4、海湿地的海洋林业。从大农业系统的结构看,海水农业是农业分支;而海水灌溉农业又是海水农业的分支。海水灌溉农业不但区别于一般陆地农业,而且区别于其他海水农业。第十页，本课件共有73页海水灌溉农业它区别于其他海水农业的特海水灌溉农业它区别于其他海水农业的特点有两点点有两点:海水灌溉农业是用海水或者与淡水混合的水进行灌溉。世界上的植物能与海水相容的很多,由于地球上的海水是淡水的近百倍,海水植物的数量应该超过淡水植物。但大多数海水植物直接生活在海水环境中,如海带等藻类,红树林等木本植物,它们无须人工灌溉。第十一页，本课件共有73页灌溉是指通过渠道和管道把水引进田间以满足作物对水需求的生产活动,包括地面灌
5、溉、地下灌溉和空中灌溉喷灌、滴灌、人工降雨等。目前需要和能够用海水灌溉的植物只是植物王国的极小部分。第十二页，本课件共有73页海水灌溉农业的生物资源可以是海中植物,也可以是陆上植物,追求的目标是用海水灌溉陆上植物。因此,简单定义:“海水灌溉农业是以海水资源、沿海滩涂资源和耐盐植物为劳动对象的特殊农业。”海水灌溉农业明显的特点是海陆两大地理单元的资源交叉组合。第十三页，本课件共有73页陆地农业的水、土、苗是陆地体系的:海洋农业中的海藻种植、红树林栽培，水、土、苗是纯海洋的;而海水灌溉农业中的水、土是海洋的,植物却是陆生的。这种资源体系的二元化是海水灌溉农业本质的特征，体现海水灌溉农业节水、产品独
6、特等优点,直接制约着产业分布,限制在沿海岸线的狭长地带,土地高程一般不高于海平面。第十四页，本课件共有73页中国发展海水灌溉农业的重要性中国发展海水灌溉农业的重要性人均土地资源和淡水日益缺乏,海水灌溉农业是合理选择巨大生态环境价值,决定海水灌溉农业的地位独特产品使海水灌溉农业具有独特经济价值 海水灌溉农业的成功有可能为内陆盐碱地农业利用开辟道路第十五页，本课件共有73页自1985年以来,中国大陆每年净增人口15001800万,而耕地面积仅占大陆国土的14%,人均耕地不及世界平均数据的1/2,全国有666个县人均耕地低于联合国食物和农业组织确定的0.53hm2警戒线。耕地的质量不高,分布在平原、
7、盆地的仅占34%。人均土地资源和淡水日益缺乏人均土地资源和淡水日益缺乏,海水灌溉农业海水灌溉农业 是合理选择是合理选择第十六页，本课件共有73页中国人食物主体是粮食,人均占有量只有400kg,全国还有6000万人口没有完全脱贫。农业是用水大户,约占用水总量的70%,但我国还有61%的耕地没有水资源保证。因此,一个拥有大量闲置滩涂和海水的国家选择海水灌溉农业是合乎逻辑的。第十七页，本课件共有73页巨大的生态环境价值巨大的生态环境价值,决定了海水灌溉决定了海水灌溉农业的地位农业的地位沿海地区生态环境脆弱,土地盐碱化、风沙化严重。原因是地下水位高,矿化度大,随土地毛细管蒸发,水变成蒸汽,而把盐碱留在
8、地表。如果改地下水地表蒸发为通过植物叶片蒸腾,地下水中的盐分就积聚不到地面上来,耐盐作物植被覆盖了地面,抑制了风沙,腐败的枝叶和根部微生物活动还会提高土壤肥力。第十八页，本课件共有73页有些耐盐植物如大米草、互花米草等,具有良好的消浪、促淤、护滩作用。江苏大米草种植两年,使草丛滩面抬高10cm。射阳县进行互花米草保滩护岸生态工程试验,20km海岸每年可节约护岸工程费用200多万元。第十九页，本课件共有73页独特产品使海水灌溉农业具有独特经独特产品使海水灌溉农业具有独特经济价值济价值耐盐作物多数品种是陆地农业没有,即便与陆地共有品种性状也有较大区别,所以有独特使用价值。山东师大李法曾教授研究,中
9、国耐盐植物经济价值有8大类型:药用76种,如补血草、枸杞、甘草、水麦冬等;牧草29种,如滨麦、海边香豌豆、苜蓿等;油脂类19种,如碱蓬、野大豆、月见草等;第二十页，本课件共有73页鞣料类16种,如海莲、红树、海桑等;纤维类20种,如芦苇、筛草、罗布麻等;芳香油类10种,如海州蒿、薄荷等;食物类26种,如大叶藻、珊瑚菜、地瓜苗、沙枣、海菖蒲等;绿化、建材及薪炭类27种,如大米草、芦苇、柽柳、红树、盐桦、海芒果等。第二十一页，本课件共有73页美国亚利桑那州立大学塔可逊环境研究实验室,从800种耐盐植物中筛选出一种海蓬子,可用海水灌溉和漫灌,其种籽含油量占重量的30%,油中含有73%的亚油酸,优于大
10、豆,具有食用、药用价值,油饼还富含40%的蛋白质,是高营养饲料。第二十二页，本课件共有73页海水灌溉农业的成功有可能为内陆盐碱海水灌溉农业的成功有可能为内陆盐碱地的农业利用开辟道路地的农业利用开辟道路除沿海滩涂,我国还有约3.7107hm2的内陆盐碱荒地,包括咸水湖周边的滩涂。若解决海水灌溉关键技术和农艺问题,尤其培育出优良抗盐作物,就有可能给内陆盐碱荒地农业利用提供启发和某些通用技术。或许这种连带的、扩展的经济、社会、生态价值更为可观,有可能为国家扶贫大业做出意外的贡献。第二十三页，本课件共有73页中国发展海水灌溉农业的可行性中国发展海水灌溉农业的可行性资源丰富技术问题已初步解决第二十四页，
11、本课件共有73页资源丰富资源丰富海水灌溉农业必需的自然资源包括海水、滩涂和耐盐植物,这在我国都不缺乏。我国有大陆岸线18000km,海岛岸线14000km,沿海滩涂2077900hm2,由于入海江河携带大量泥沙,河口滩涂还以每年2.03.0104hm2的速度继续淤长。第二十五页，本课件共有73页 根据其对过量盐类适应特点分为：聚盐性植物,如海蓬子、海岸灯心草泌盐性植物,如柽柳、大米草;不透盐或抗盐植物等。盐生植物即是具有适应盐化生境形态和特性盐生植物即是具有适应盐化生境形态和特性的植物区系：的植物区系：第二十六页，本课件共有73页 根据其生境特点分为：沉水类即直接生活于海水中的,如大叶藻属、喜
12、盐草属;湿生类即生于海岸滩涂的,如红树林、水麦冬等;旱生类即生于盐碱土地的,如假木贼属、猪毛菜属等。山东师大生物系多年调查,确定我国有盐生植物424种,隶属于66科200属。第二十七页，本课件共有73页细胞工程和基因工程培育耐海水和高细胞工程和基因工程培育耐海水和高度耐盐的农作物新品种度耐盐的农作物新品种利用植物离体培养技术,中国、印度和菲律宾的科学家分离获得耐高浓度盐的水稻突变体。中科院植物所通过细胞工程技术,筛选培育出可用1/3甚至1/2海水浇灌的蔬菜10余种。第二十八页，本课件共有73页海南大学林栖凤研究小组较早开展海洋植物抗逆基因研究,将红树中的抗盐DNA导入豇豆、番茄和辣椒等蔬菜品种
13、中,获得耐盐性较强,能用海水灌溉的材料。第二十九页，本课件共有73页渗透调节作为一种植物耐盐机制已被公认；代谢改造以提高这些渗透调节物质的生物合成水平是耐盐基因工程的首选策略。渗透调节物质如脯氨酸、甜菜碱、甘油、山梨醇、甘露醇、肌醇及其衍生物。第三十页，本课件共有73页盐生植物山菠菜耐盐的相关基因甜菜碱醛脱氢酶(BADH)DNA最早被Weretilnyk和Hanson克隆,后来又相继从甜菜、大麦、大肠杆菌、高粱、水稻中克隆出BADH基因。目前BADH基因已经转入烟草、草莓、水稻、小麦、豆瓣菜中,转基因植物的耐盐水平有不同程度的提高。第三十一页，本课件共有73页Tarczynski等将大肠杆菌1
14、-磷酸甘露醇脱氢酶基因(tlD)转化烟草,烟草获得了合成和积累甘露醇的能力,转基因烟草表现出强的耐盐性。第三十二页，本课件共有73页刘俊君等克隆了大肠杆菌的tlD基因和gutD基因，获得分别表达tlD和gut基因的单价转基因烟草,首次证实gut基因的表达能显著提高转基因烟草的耐盐性。他们将tlD基因和gut基因构建在同一表达载体中,通过农杆菌介导法转化烟草,发现双价转基因烟草比单价转基因烟草的耐盐性强。第三十三页，本课件共有73页中科院遗传所已获得转tlD和gut基因的耐盐草莓,转基因草莓可在0.4%0.8%盐中生长。中科院海洋所邢军武经多年观察、试验,筛选并成功培育出一种可在盐碱环境灌溉海水
15、的碱蓬品种,种子含油30%,不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的91.8%,人体必需脂肪酸占80%,可用于生产蔬菜、食用油和保健品。第三十四页，本课件共有73页中科院植物所对芹菜、青菜、叶用甜菜、甘蓝、豆瓣菜、番茄、菠菜等18种蔬菜的300个材料进行大规模种质资源筛选,从芹菜、叶用甜菜等植物中筛选出20多个能耐1%NaCl或1/3海水盐度的蔬菜品系,产量达到淡水水培的80%90%,其中芹菜的一个品系可在1/2海水中正常生长。第三十五页，本课件共有73页3.2.3耐盐植物的综合开发耐盐植物的综合开发沿海滩涂种植耐盐(海水)植物主要用于生产蔬菜、油料及饲料等(表3-14),目前尚处于试验示范阶段,应进一步加
16、快产业化开发的进程。第三十六页，本课件共有73页碱蓬:营养成分全,鲜嫩茎叶蛋白质含量占干物质40%,与大豆相似,且茎叶中含有大量人体必需的氨基酸、维生素、胡萝卜素以及Ca、P、Fe、Cu、Zn、Mn、Se等微量元素,许多指标高于螺旋藻。第三十七页，本课件共有73页鲜嫩茎叶有特异海鲜味,口感好,可作为保健蔬菜。我国沿海居民早有食用碱蓬叶的历史,近年来碱蓬叶出现在高级宴席上,干燥碱蓬叶可制成小包装进入市场。第三十八页，本课件共有73页三角叶滨藜:具有低脂肪和高维生素的特点,微量元素Fe、Mn、Zn、Cu含量丰富。对该物种引种的生态学、毒理学、营养价值测试和应用的研究表明该植物叶无毒可食,口感好(与
17、菠菜、苋菜类似),烹调中叶绿素不易分解。第三十九页，本课件共有73页北美海蓬子:A北美海蓬子生物学特性北美海蓬子(SalicorniaBigeloviiTorr.)隶属于藜科(Chenopodiaceae)盐角草属(Salicornia),该属在全世界大约有50多个种。北美海蓬子生长于北美温带及亚热带地区的海滨及内陆盐沼中,为一年生双子叶草本植物。第四十页，本课件共有73页北美海蓬子经济开发价值北美海蓬子经济开发价值北美海蓬子可做油料作物(种子与饼粕)、饲料作物(地上部生物量)、蔬菜作物(嫩枝嫩茎)、生物能源作物(燃料)和环境改良作物(覆盖地表、养殖废水处理)等。目前,北美海蓬子已形成了商业化
18、生产,其主要产品有油脂与蔬菜。第四十一页，本课件共有73页海蓬子嫩枝嫩茎部分是一道鲜美多汁、咸咸脆脆的绿色时令蔬菜,也可作为色拉腌菜。北美海蓬子嫩尖富含维生素、C和矿质元素如Na、K、Ca、Mg以及多种人体所必需的微量元素如I、Fe、Cu、Zn、Mn等。北美海蓬子青嫩时,其肉质梗和籽荚是绿色美味的蔬菜。在欧洲特别是法国和英国,当地居民习惯在海蓬子营养生长期(大约57月)将其嫩茎部分从野外采回,或作色拉,或做腌菜。美国国际海蓬子公司与名厨合作,已经研发出10多种不同风格的海蓬子菜谱以及罐头制品。此外,海蓬子嫩尖组织中的皂角甙对于降低血管壁上胆固醇的活性具有明显作用。在欧洲,海蓬子被用作治疗肥胖症
19、的传统草药。海蓬子本身微咸,烹调时不用加盐,鲜嫩可口,别有风味。第四十二页，本课件共有73页北美海蓬子种子中的含油量高达29%,油脂中不饱和脂肪酸含量高达90%,而其中人体所必需的亚油酸含量就达74%,是一种优质食用油脂。据测定不饱和脂肪酸含量在900g/kg,其中亚油酸含量达700g/kg以上,亚麻酸60g/kg左右；油酸约110g/kg。亚油酸和亚麻酸都是人类生长发育的必需脂肪酸,具有降低血脂、防治动脉粥样硬化、提高视力、增强智力等功能，第四十三页，本课件共有73页因此海蓬子籽油均为营养价值很高的营养保健油。榨油后的饼粕含粗蛋白43.5%,粗纤维7.6%,灰分8.7%,是优良的蛋白饲料。海
20、蓬子饼粕中的主要抗营养因子为皂角甙(30g/kg),皂角甙味苦,也影响海蓬子饼的动物适口性。Glenn等的试验发现,在海蓬子饼中添加1%的胆固醇,可以有效地去除皂角甙抗营养效应。此外,榨油制饼的子粒先用1%的NaOH溶液浸洗,也可收到同样的脱毒效果。合理调节海蓬子饼在动物饲料中的添加剂量,也是控制皂角甙抗营养效应的一种有效方法。第四十四页，本课件共有73页2003年印度中央食盐与海洋化学研究所最近从古吉拉特邦沿海一带生长的植物海蓬子中，成功地提炼出营养丰富的食用盐。据称，这是世界上首次从植物中提炼出食用盐。这种独特的植物盐富含钾、钙、镁、铁等微量元素，加工过程中无需添加任何化学物质，因此堪称“
21、天然营养盐”。第四十五页，本课件共有73页 海蓬子作为高产油料作物已经被我国列入国家海洋“863”计划。现在国际市场价是每磅8美元，国内每公斤7元，有很好的社会效益和生态效益前景。目前栏冲村已成功引种了10余公顷海蓬子，亩产最高可达2800公斤。2003年6月广西壮族自治区防城港市港口区光坡镇栏冲村利用低产旧盐田引种的海蓬子远销上海等地，尝到甜头的农民喜上眉梢。第四十六页，本课件共有73页 蔬菜：海南大学林栖凤教授等,以盐生植物为供体,蔬菜为受体,运用花粉管通道技术,将海岸耐盐植物红树林DNA导入普通茄子、辣椒,获得了耐盐能力明显增强的后代。第四十七页，本课件共有73页海水灌溉农业发展的限制因
22、素海水灌溉农业发展的限制因素主观需求不足。沙特政府在第6个发展计划中把“海水用于农业”放在国民经济技术的重要位置。中国虽面临12亿人口压力,但内陆农业还有潜力,近年粮食形势好转,不搞海水灌溉农业仍然过得去,愿望不那么强烈；海水灌溉农业不是“短平快”,试验周期可能很长,结果没把握。第四十八页，本课件共有73页资源匹配条件严格中国虽有海水、滩涂、盐生植物,但不是天然协调组合。对某一地区,有海水不一定有滩涂;有滩涂不都用于搞海水灌溉农业；有海水和滩涂,不一定有适宜的作物品种,因为耐盐和抗盐植物品种,耐盐程度、生长气候条件等,有很大差别。第四十九页，本课件共有73页用海水漫灌引起土壤严重盐渍化必须选择
23、能灌能排的地方种植,并要求有廉价高效的防渗漏措施。第五十页，本课件共有73页3 气体型循环气体型循环(gaseous cycle)氧循环碳循环氮循环第五十一页，本课件共有73页在距离地球表面在距离地球表面15-25公里的公里的高空高空，因受，因受太阳太阳紫外线紫外线照射的缘故，形成了包围在地球外围空间的臭照射的缘故，形成了包围在地球外围空间的臭氧层，这臭氧层正是人类赖以生存的保护伞。氧层，这臭氧层正是人类赖以生存的保护伞。臭氧有极强的氧化性，少量的臭氧会使人感到精神振奋；但过强的氧化性也使其具有杀伤作用臭氧有极强的氧化性，少量的臭氧会使人感到精神振奋；但过强的氧化性也使其具有杀伤作用 CFCl
24、3+紫外线紫外线自由氯原子（自由氯原子（Cl）Cl+O3ClO+O2 ClO+OCl+O2其一为保护作用 其二为加热作用 其三为 温室气体的作用 紫外线又分为长波、中波、短波紫外线，长波紫外线能够杀菌。但是波长为紫外线又分为长波、中波、短波紫外线，长波紫外线能够杀菌。但是波长为200315纳米的纳米的中短波紫外线对人体和生物有害中短波紫外线对人体和生物有害 第五十二页，本课件共有73页碳循环碳循环(carbon cycle)化化泥碳泥碳煤煤大气中大气中CO2CO2碳化作用碳化作用石油石油水生植物水生植物光合作用光合作用腐烂腐烂燃料燃料呼吸作呼吸作用用光合光合作用作用腐烂腐烂扩散扩散第五十三页，
25、本课件共有73页岩石圈和化石燃料岩石圈和化石燃料 大气圈库、水圈库和生物库大气圈库、水圈库和生物库 三高农业三高农业(高产量、高质量、高效益高产量、高质量、高效益)生态农业即生态循环农业生态农业即生态循环农业 生物措施生物措施(如：植树、种草、增种绿肥等如：植树、种草、增种绿肥等)，工程措施，工程措施(如：大江大河治理，在坡耕地上修水如：大江大河治理，在坡耕地上修水平梯田等平梯田等)，耕作栽培措施，耕作栽培措施(如：合理轮作、深松少耕、横坡打拢、秸秆还田、增施农肥等如：合理轮作、深松少耕、横坡打拢、秸秆还田、增施农肥等)第五十四页，本课件共有73页苜蓿根瘤菌苜蓿根瘤菌苜蓿、草木樨苜蓿、草木樨三
26、叶草根瘤菌三叶草根瘤菌三叶草三叶草豌豆根瘤菌豌豆根瘤菌豌豆、蚕豆豌豆、蚕豆菜豆根瘤菌菜豆根瘤菌菜豆菜豆紫云英根瘤菌紫云英根瘤菌紫云英紫云英大豆根瘤菌大豆根瘤菌大豆大豆豇豆根瘤菌豇豆根瘤菌豇豆、花生、绿豆、赤豆、柽麻、扁豆、刀豆豇豆、花生、绿豆、赤豆、柽麻、扁豆、刀豆第五十五页，本课件共有73页4 沉积型循环(sedimentary cycle)磷循环硫循环第五十六页，本课件共有73页磷循环（phosphorus cycle）沉积型循环沉积物中的磷沉积物中的磷（约为土壤和海洋中千倍以上）（约为土壤和海洋中千倍以上）陆地陆地海洋海洋死死有机物有机物土壤中的土壤中的无机磷无机磷活有机物活有机物死死有
27、机物有机物深海的磷深海的磷活有机物活有机物捕鱼捕鱼鸟粪鸟粪悬浮在水中随河水带走悬浮在水中随河水带走摄取摄取排泄排泄死亡死亡下下,沉沉分解分解沉积沉积溶解于水溶解于水上升风化上升风化开采开采摄取摄取排泄死亡排泄死亡上涌上涌第五十七页，本课件共有73页硫循环（sulfur cycle）陆地陆地海洋海洋沉积物（沉积物（CaSO4,FeS2）溶解的溶解的SO42-SO2H2SSCaSO4FeS2死有机物死有机物活有机物活有机物SO42-降水降水SO2,SO42-扩散扩散海浪海浪SO42-大气大气上升，分化上升，分化SO2FeS2死有机物死有机物活有机物活有机物SO42-H2SS分解分解化肥工业化肥工业
28、SO42-摄取摄取扩散扩散火山活动火山活动H2S,SO2,SO42-植物摄取植物摄取SO2,SO42-降水降水SO2,SO42-化石化石燃烧燃烧 SO2H2S,SO2,SO42-第五十八页，本课件共有73页5 有毒物质的迁移和转化有毒物质的类型有毒物质的迁移和转化有毒物质循环的典型代表-汞循环第五十九页，本课件共有73页有毒物质的类型有毒物质(toxic substance)又称污染物(pollutant)，按化学性质分两类。无机有毒物质主要指重金属、氟化物、和氰化物；有机有毒物质主要有酚类、有机氯药等。按污染物的作用分一次污染物和二次污染物。前者由污染源直接排入环境的，其物理和化学性状未发生
29、变化的污染物，又称原发性污染物；后者是由前者转化而成，排入环境中的一次性污染物在外界因素作用下发生变化，或与环境中其它物质发生反应形成新的物理化学性状的污染物，又称继发性污染物。第六十页，本课件共有73页有毒物质的迁移和转化迁移(transport)是重要的物理过程,包括分散、混合、稀释和沉降等；转化(transformation)主要是通过氧化、还原、分解和组合等作用，会发生物理的化学的和生物化学的变化。第六十一页，本课件共有73页汞循环(mercury cycle)火山活动火山活动化石化石燃烧燃烧 降水降水挥发挥发挥发挥发沉积物沉积物农田风化和淋农田风化和淋溶作用溶作用农药喷洒农药喷洒径流
30、径流(CH3)2HgHg2CH3Hg鱼鱼水生植物水生植物水鸟水鸟工厂工厂汞的废物汞的废物捕鱼捕鱼由河水带走由河水带走(中性中性pH)(酸性酸性pH)第六十二页，本课件共有73页6 放射性核素循环放射性核素可在多种介质中循环，并能被生物富集。放射性核素通过核试验或核作用物进入大气层，然后，通过降水、尘埃和其他物质以原原子状态回到地球上。人和生物既可直接受到环境放射源危害，也可因食物链带来的放射性污染而间接受害。放射性物质由食物进入人体，随血液循环遍布全身，有的放射物质在体内可存留14年之久。第六十三页，本课件共有73页7 生物地化循环与人体健康地方病：自然界由于环境条件的不同，地表元素发生迁移，
31、常造成一些元素在地表分布的不均。这种生物地化循环时常导致某些生态系统中生命元素含量的异常，或不足，或过剩，从而造成植物、动物乃至人类的疾病。这种疾病常呈区域性，故称“地方病”。微量元素循环：地方病大多数与微量元素有关。碘的循环与分布特点：碘由陆地随水进入海洋，由海洋逸出进入大气，再通过降水进入陆地，形成一个大循环。在生物中，通过海洋、陆地两个食物链保持碘的生态平衡。山区少于平原，平原少于沿海，沿海少于海洋。微量元素与人体健康：碘缺乏：缺碘症：甲状腺肿大，智力低下，影响胎儿发育等。硒缺乏：引起克山病、大骨节病，也被认为是引起癌症的主要因素。第六十四页，本课件共有73页农业生态系统中的养分循环与平
32、衡农业生态系统中养分循环的一般模式弗里斯的土壤 植物 动物 土壤模式（一）植物库，家畜库，土壤库（二）养分在几个库之间的转移沿一定路线，31条。（三）各种养分元素在各库之间完成一次循环所需时间长短不一，养分在转移循环中各作用过程经历时间长短不一样。（四）各养分平衡状态的把握第六十五页，本课件共有73页农业生态系统中养分循环及特征1.封闭性低于自然生态系统。2.自我维持能力缺乏，要靠大量投入物质才能维持系统的养分平衡。如粮如粮猪猪沼沼鱼模式鱼模式 立体种植、立体养殖或立体种养 免耕法或其他秸秆还田 沼气发酵(种植业养殖业)第六十六页，本课件共有73页有机质与农田养分循环有机质在养分循环中的作用（
33、1）载体（2）为土壤微生物提供生活物质（3）吸附阳离子（4）保蓄水分、抑制有害线虫繁殖、形成腐殖酸农田土壤有机质的积累和分解（1）来源是作物载体（2）有机氮与无机氮合理配比第六十七页，本课件共有73页保持农田生态系统养分平衡的途径种植制度中合理安排归还率较高的作物及其类型。建立合理的轮作制度。农、林、牧结合，发展沼气，解决生活能源问题，促使秸杆还田。农产品就地加工，提高物质的归还率第六十八页，本课件共有73页采用实地访问和田间调查的方式采用实地访问和田间调查的方式,对江苏省句容市水稻对江苏省句容市水稻大棚草莓轮作农田生态系统施肥状况进行调查大棚草莓轮作农田生态系统施肥状况进行调查,并对氮、并对
34、氮、磷、钾输入输出的数量特征及其平衡状况进行了分析。结磷、钾输入输出的数量特征及其平衡状况进行了分析。结果表明果表明,系统养分投入结构以有机养分为主系统养分投入结构以有机养分为主,其中氮、磷、其中氮、磷、钾分别占各项总输入量的钾分别占各项总输入量的80.01%、57.65%和和55.50%;氮、氮、磷、钾比例为磷、钾比例为1 0.28 0.70,基本合理基本合理;氮、磷、钾盈余率氮、磷、钾盈余率分别为分别为34.27%、264.47%和和33.12%;磷投入偏高磷投入偏高,应适应适当降低磷的投入。当降低磷的投入。第六十九页，本课件共有73页 物质循环中的环境问题化肥对环境的影响（1）化肥对土壤
35、的污染（二）化肥对水体的污染：1施肥与水体富营养化2施肥与大气污染农药对环境的污染及生物浓缩（1）农药对大气的污染（2）农药对水体的污染（3）农药对土壤的污染：土壤的吸附使农药残留与土壤中；农药在土壤中进行气迁移和水迁移，并被作物吸收；在土壤中发生化学、光化学和生物降解，残量渐少（4）生物的浓缩：生物富集第七十页，本课件共有73页增加土壤重金属和有毒元素重金属是化肥对土壤产生污染的主要污染物质，进入土壤后不仅增加土壤重金属和有毒元素重金属是化肥对土壤产生污染的主要污染物质，进入土壤后不仅不能被微生物降解，而且可以通过食物链不断在生物体内富集，甚至可以转化为毒性更大的不能被微生物降解，而且可以通
36、过食物链不断在生物体内富集，甚至可以转化为毒性更大的甲基化合物，最终在人体内积累危害人体健康。甲基化合物，最终在人体内积累危害人体健康。导致营养失调，造成土壤硝酸盐累积导致营养失调，造成土壤硝酸盐累积 促进土壤酸化促进土壤酸化 降低土壤微生物活性有机肥配施无机肥单施有机肥单施无机肥降低土壤微生物活性有机肥配施无机肥单施有机肥单施无机肥 第七十一页，本课件共有73页对策对策 增施有机肥 推广配方施肥技术 施用硝化抑制剂 改进施肥方法(氮肥深施，主要是指铵态氮肥和尿素肥料)对于施肥造成的土壤重金属污染，可采取施用石灰，增施有机肥，调节土壤氧化还原电位等方法降低植物对重金属元素的吸收和积累，还可以采用翻耕、客土深翻和换土等方法减少土壤重金属和有害元素 第七十二页，本课件共有73页 思考题1.何谓生物地化循环？有哪些主要特点？2.概述生态系统中碳循环的主要过程和特点，并对“温室效应”的形成机制作一说明。3.用图解和叙述的方式介绍一种沉积型物质循环。4.什么是一次污染物、二次污染物？5.说明放射性核素在生态系统中的迁移特点。6.什么是“地方病”，列举一种地方病，并说明与生物地化循环的关系。7.以碳、氮为例，说明生物地球化学循环的基本过程及特点。第七十三页，本课件共有73页