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1、三、生态系统的功能三、生态系统的功能生态系统生物生产生态系统生物生产生态系统生态系统能量流动能量流动生态系统生态系统物质循环物质循环生态系统信息传递生态系统信息传递（一）生态系统生物生产（一）生态系统生物生产生物生产生物生产初级生产初级生产次级生产次级生产1、生物生产（、生物生产（biological production）（1）定义：定义：生物生产是生态系统重要的功能之一，生物将物质、生物生产是生态系统重要的功能之一，生物将物质、能量重新组合，形成新的生物产品（糖类、脂肪、蛋白质等）的能量重新组合，形成新的生物产品（糖类、脂肪、蛋白质等）的过程。过程。（2）生物量和生产量）生物量和生产量 l
2、生物量（生物量（biomass）：某一特定观测时刻，某一空间范围内，）：某一特定观测时刻，某一空间范围内，现有有机体的量，它可以用单位面积或体积的个体数量、重量现有有机体的量，它可以用单位面积或体积的个体数量、重量（狭义生物量）或含能量来表示，因此它是一种现存量（狭义生物量）或含能量来表示，因此它是一种现存量（standing crop）。）。l生产量（生产量（production）：是在一定时间阶段中，某个种群或）：是在一定时间阶段中，某个种群或生态系统新生产出的有机体的数量、重量或能量。生态系统新生产出的有机体的数量、重量或能量。1、初级生产、初级生产（1）定义：定义：绿色植物把太阳能转化
3、为化学能，把无机物转化绿色植物把太阳能转化为化学能，把无机物转化为有机物的过程称为初级生产（应包括光能和化能自养微生物生为有机物的过程称为初级生产（应包括光能和化能自养微生物生产）。产）。以每年每平方米合成的干物质克数或积累的能量千卡数来表示，以每年每平方米合成的干物质克数或积累的能量千卡数来表示，g/m2.a或或kal/m2.a 光合作用光合作用光能自养型（硫化细菌）光能自养型（硫化细菌）（2）初级生产的级别）初级生产的级别n总初级生产量（力）和净初级生产量：总初级生产量（力）和净初级生产量：植物光合作用固定的太阳能或所制植物光合作用固定的太阳能或所制造的有机物质的量，称为初级生产量；包含植
4、物本身呼吸消耗在内的称为总造的有机物质的量，称为初级生产量；包含植物本身呼吸消耗在内的称为总初级生产量，去除植物本身呼吸消耗部分的称为净初级生产量。初级生产量，去除植物本身呼吸消耗部分的称为净初级生产量。1、陆地比水域的初级生产量大。、陆地比水域的初级生产量大。陆地生态系统约占地球表面陆地生态系统约占地球表面1/3，而初级生产量约占全球的，而初级生产量约占全球的2/3。主要原。主要原因是占海洋面积最大的大洋区缺乏营养物质，其生产力很低，平均仅因是占海洋面积最大的大洋区缺乏营养物质，其生产力很低，平均仅125g/m2.yr，有，有“海洋荒漠之称海洋荒漠之称”。2、陆地上初级生产量有随纬度增加逐渐
5、降低的趋势、陆地上初级生产量有随纬度增加逐渐降低的趋势 陆地生态系统类型中，以陆地生态系统类型中，以热带雨林生产力为最高热带雨林生产力为最高，平均为，平均为2200g/m2.yr。由热带雨林向常绿林、落叶林、北方针叶林、稀树草原、温带草原、寒漠依由热带雨林向常绿林、落叶林、北方针叶林、稀树草原、温带草原、寒漠依次减少。初级生产量从热带至亚热带、经温带到寒带逐渐降低次减少。初级生产量从热带至亚热带、经温带到寒带逐渐降低。一般认为，。一般认为，太阳辐射、温度和降水是导致初级生产量随纬度增大而降低的原因。太阳辐射、温度和降水是导致初级生产量随纬度增大而降低的原因。陆地各生态系统的初级生产量陆地各生态
6、系统的初级生产量可以划分可以划分为为四个四个级别级别：l20003000g/m2a。温湿地带，尤其是多雨地区的森林、沼。温湿地带，尤其是多雨地区的森林、沼泽地、河流岸边的生态系统，还有农业集约栽培的水稻田和甘泽地、河流岸边的生态系统，还有农业集约栽培的水稻田和甘蔗田。蔗田。l10002000g/m2a。森林和部分草地及温带生产力较高的农。森林和部分草地及温带生产力较高的农耕地。耕地。l2501000g/m2a。干燥的疏林灌丛或矮林及大部分草地和农。干燥的疏林灌丛或矮林及大部分草地和农作物。作物。l0250g/m2a。分布在极端干燥和低温地区，大面积的荒漠。分布在极端干燥和低温地区，大面积的荒漠
7、及两极地区的冻原及高山带。及两极地区的冻原及高山带。u生产力和生物量最大的生态系统类型是（生产力和生物量最大的生态系统类型是（B）A草原草原 B森林森林 C海洋海洋 D农田农田（3）影响初级生产力的因素）影响初级生产力的因素 光、光、CO2、水和营养物质是初级生产的基本资源，温度是影响光合作用、水和营养物质是初级生产的基本资源，温度是影响光合作用的主要因素，而食草动物的捕食会减少光合作用生产的生物量。对于陆地生的主要因素，而食草动物的捕食会减少光合作用生产的生物量。对于陆地生态系统而言，一般有充足的光照和态系统而言，一般有充足的光照和CO2供应，但对林下植物而言，可能存在供应，但对林下植物而言
8、，可能存在光照不足的情况；水最易成为限制因子，特别是干旱地区；营养物质的缺乏，光照不足的情况；水最易成为限制因子，特别是干旱地区；营养物质的缺乏，也影响植物的光合作用；对水域生态系统而言，水和也影响植物的光合作用；对水域生态系统而言，水和CO2不会对光合作用造不会对光合作用造成影响，光、营养物质和食草动物的捕食是主要的限制因素。成影响，光、营养物质和食草动物的捕食是主要的限制因素。（4）初级生产量的测定方法）初级生产量的测定方法n直接收获法直接收获法n二氧化碳同化法二氧化碳同化法n黑白瓶法黑白瓶法n同位素标记法同位素标记法n叶绿素测定法叶绿素测定法（5 5）提高农田初级生产力的途径）提高农田初
9、级生产力的途径）提高农田初级生产力的途径）提高农田初级生产力的途径l l增加投入，改善生态环境限制因子（水、肥、病、虫、草害等）。增加投入，改善生态环境限制因子（水、肥、病、虫、草害等）。增加投入，改善生态环境限制因子（水、肥、病、虫、草害等）。增加投入，改善生态环境限制因子（水、肥、病、虫、草害等）。l l培育高光效、抗逆性强的植物品种：如水稻、小麦等。培育高光效、抗逆性强的植物品种：如水稻、小麦等。培育高光效、抗逆性强的植物品种：如水稻、小麦等。培育高光效、抗逆性强的植物品种：如水稻、小麦等。l l提高复种指数，合理间作。提高复种指数，合理间作。提高复种指数，合理间作。提高复种指数，合理间
10、作。l l调控作物群体结构：合理密植。调控作物群体结构：合理密植。调控作物群体结构：合理密植。调控作物群体结构：合理密植。2、次级生产、次级生产（1）定义：定义：初级生产以外的生物有机体的生产，即消费者和初级生产以外的生物有机体的生产，即消费者和分解者（动物和微生物）利用初级生产所制造的物质和贮存的能分解者（动物和微生物）利用初级生产所制造的物质和贮存的能量进行新陈代谢，经过同化作用转化形成自身的物质和能量的过量进行新陈代谢，经过同化作用转化形成自身的物质和能量的过程。程。l大农业中的畜牧水产业和虫菌业生产都属次级生产。大农业中的畜牧水产业和虫菌业生产都属次级生产。（2）次级生产在农业生态系统
11、中的作用）次级生产在农业生态系统中的作用转化农副产品，提高利用价值。转化农副产品，提高利用价值。生产动物蛋白食品，改善人们食物结构。生产动物蛋白食品，改善人们食物结构。促进物质循环，增强生态系统机能。促进物质循环，增强生态系统机能。提高农产品的经济价值，增加农业生产的经济效益。提高农产品的经济价值，增加农业生产的经济效益。（4）次级生产的改善途径）次级生产的改善途径发展草食动物，充分利用富含纤维素的有机物质发展草食动物，充分利用富含纤维素的有机物质发展水生生物，提高能量利用效率发展水生生物，提高能量利用效率利用腐生食物链，增加能量利用层次利用腐生食物链，增加能量利用层次发展沼气和堆肥等有机物综
12、合利用方式发展沼气和堆肥等有机物综合利用方式混合养殖：鸡粪喂猪，猪粪入沼气池，沼渣养蘑菇，形混合养殖：鸡粪喂猪，猪粪入沼气池，沼渣养蘑菇，形成鸡猪沼气蘑菇混合养殖体系。成鸡猪沼气蘑菇混合养殖体系。（二）生态系统能量流动（二）生态系统能量流动能量来源能量来源能量流动渠道能量流动渠道能量流动的特点能量流动的特点能量流动效率能量流动效率n能量是怎样进入到生态系统中的？在生态系统中是如何流动的能量是怎样进入到生态系统中的？在生态系统中是如何流动的？能量流动：能量流动：绿色植物利用太阳能，通过光合作用生产食物能，食物能通过食绿色植物利用太阳能，通过光合作用生产食物能，食物能通过食物链和食物网，从一个营养
13、级传递到另一个营养级。物链和食物网，从一个营养级传递到另一个营养级。1 1、生态系统能量来源、生态系统能量来源、生态系统能量来源、生态系统能量来源能量来源：能量来源：太阳能：占太阳能：占99%以上（生态系统的能量主要来自于太阳能）以上（生态系统的能量主要来自于太阳能）辅助能：辅助能：自然辅助能：自然辅助能：如风能、水势能、蒸发、降水、潮汐能、核能等占如风能、水势能、蒸发、降水、潮汐能、核能等占1%人工辅助能：人工辅助能：生物辅助能：生物辅助能：人畜力、有机肥、种苗人畜力、有机肥、种苗工业辅助能：工业辅助能：化肥、农药、农膜、机械、电力等化肥、农药、农膜、机械、电力等2 2、生态系统能量流动渠道
14、、生态系统能量流动渠道、生态系统能量流动渠道、生态系统能量流动渠道流动渠道：食物链和食物网流动渠道：食物链和食物网稻草稻草牛（牛粪）牛（牛粪）蚯蚓蚯蚓鸡（鸡粪）鸡（鸡粪）猪（猪粪）猪（猪粪）鱼；鱼；稻稻螟螟赤眼蜂；赤眼蜂；菜（温棚）菜（温棚）鸡（鸡粪）鸡（鸡粪）沼气（沼渣）沼气（沼渣）肥田；肥田；流动的路径：流动的路径：以太阳光等形式进入生态系统，以植物、动物物质中的能量，以太阳光等形式进入生态系统，以植物、动物物质中的能量，或以化学能的形式贮存在系统中，或作为产品输出，离开生态或以化学能的形式贮存在系统中，或作为产品输出，离开生态系统，或经消费者和分解者生物有机体呼吸，以热能从系统中系统，或
15、经消费者和分解者生物有机体呼吸，以热能从系统中散失。散失。3、生态系统中能量流动的特点、生态系统中能量流动的特点生态系统能量的流动是单一方向的（生态系统能量的流动是单一方向的（one way flow of energy）。能量以光）。能量以光能的状态进入生态系统后，就不能再以光的形式存在，变成高质量的生物能能的状态进入生态系统后，就不能再以光的形式存在，变成高质量的生物能（如食物能）。（如食物能）。从太阳辐射能到被生产者固定，再经植食动物，到肉食动物，再到大型肉食从太阳辐射能到被生产者固定，再经植食动物，到肉食动物，再到大型肉食动物，能量是逐级递减的过程，这是因为：动物，能量是逐级递减的过程
16、，这是因为：各营养级消费者不可能百分之各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的生物量，总有一部分会自然死亡和被分解者利用；百地利用前一营养级的生物量，总有一部分会自然死亡和被分解者利用；各营养级的同化作用也不是百分之百的，总有一部分变成排泄物留于环境，各营养级的同化作用也不是百分之百的，总有一部分变成排泄物留于环境，被分解者利用；被分解者利用；生物在维持生命过程中进行新陈代谢，总要消耗一部分能生物在维持生命过程中进行新陈代谢，总要消耗一部分能量，这一部分能量变成热能而消耗掉。量，这一部分能量变成热能而消耗掉。n生态系统能量单向性和逐级减少的生态系统能量单向性和逐级减少的 l生态效率生态效
17、率：生态系统中各营养级生物对太阳能或其前一营养级生物所含能生态系统中各营养级生物对太阳能或其前一营养级生物所含能量的利用、转化效率。量的利用、转化效率。l林德曼效率（十分之一定律）：林德曼效率（十分之一定律）：自然界中，能量在生态系统自然界中，能量在生态系统营养级之间的转化，大致十分之一营养级之间的转化，大致十分之一能够到下一营养级身上，以组成生物量，十分之九被消耗掉，能够到下一营养级身上，以组成生物量，十分之九被消耗掉，主要是消费者采食时的选择浪费，以及用于呼吸和排泄等。主要是消费者采食时的选择浪费，以及用于呼吸和排泄等。4、生态系统能量流动效率、生态系统能量流动效率 生态学金字塔生态学金字
18、塔一般用一般用能量金字塔能量金字塔来表示来表示u在森林生态系统食物网中，储存能量最多的营养级是（在森林生态系统食物网中，储存能量最多的营养级是（A）A生产者生产者 B初级消费者初级消费者 C次级消费者次级消费者 D分解者分解者u生态系统的营养级一般不超过生态系统的营养级一般不超过56级，原因是（级，原因是（A）。）。A能量在营养级间的流动是逐级递减的能量在营养级间的流动是逐级递减的 B能量是守恒的能量是守恒的C消费者数量不足消费者数量不足 D生态系统遭到破坏生态系统遭到破坏（三）生态系统的物质循环（三）生态系统的物质循环l物质循环的有关概念和类型物质循环的有关概念和类型l几种主要循环的概述几种
19、主要循环的概述l物质循环与环境问题物质循环与环境问题1、物质循环的有关概念和类型、物质循环的有关概念和类型（1）物质循环（生物地球化学循环）定义物质循环（生物地球化学循环）定义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。频繁转移和循环流动。（环境中的物质经环境到生（环境中的物质经环境到生物群落再回归环境的过程）物群落再回归环境的过程）n根据物质循环的范围分为两种基本形式根据物质循环的范围分为两种基本形式:l生物小循环：生物小循环：环境中
20、化合物或元素经生物吸收，在生态系统环境中化合物或元素经生物吸收，在生态系统中被相继利用，然后经过分解者的作用，回到环境，再为生产中被相继利用，然后经过分解者的作用，回到环境，再为生产者吸收、利用的过程。者吸收、利用的过程。l地质大循环地质大循环：环境中化合物或元素经生物吸收，进入生物有：环境中化合物或元素经生物吸收，进入生物有机体，然后生物有机体以死体、残体或排泄物形式将化合物或机体，然后生物有机体以死体、残体或排泄物形式将化合物或元素返回环境，进入五大自然圈循环后，再被生物利用元素返回环境，进入五大自然圈循环后，再被生物利用。（2 2）物质循环的类型）物质循环的类型）物质循环的类型）物质循环
21、的类型根据物质循环的路径不同可分为：根据物质循环的路径不同可分为：根据物质循环的路径不同可分为：根据物质循环的路径不同可分为：l水循环水循环（water cycle）主要贮存库：水圈，属液相型循环。主要贮存库：水圈，属液相型循环。l气体循环气体循环（gaseous cycle）代表物质：代表物质：CO2、O2、N2、S。物质主要贮存库：大气圈和水圈，属气相型循环。物质主要贮存库：大气圈和水圈，属气相型循环。过程：以气体的方式参与循环。循环速度快，具有明显的全球性，物质来源充过程：以气体的方式参与循环。循环速度快，具有明显的全球性，物质来源充沛，不会枯竭，循环性能最为完善。沛，不会枯竭，循环性能
22、最为完善。l沉积物循环沉积物循环（sedimentary cycle）代表物质：代表物质：P、S、K、Ca、Na、Mg、Fe、Cu等。等。物质主要贮存库：岩石圈和沉积物，属沉积型循环。物质主要贮存库：岩石圈和沉积物，属沉积型循环。过程：通过岩石分化和沉积物分解为生态系统可利用的营养物质才能被植物利过程：通过岩石分化和沉积物分解为生态系统可利用的营养物质才能被植物利用。循环缓慢、周期长，循环性能不完善。用。循环缓慢、周期长，循环性能不完善。u根据物质贮存库的特点，生物地球化学循环有根据物质贮存库的特点，生物地球化学循环有 和和 循环，循环，N、O等的循环为等的循环为 ，P、Fe等的循环为典型的等
23、的循环为典型的 。既能按气相型循环，又。既能按气相型循环，又能按沉积型循环的元素是能按沉积型循环的元素是 。2、几种重要循环的概述、几种重要循环的概述水循环水循环碳循环碳循环氮循环氮循环磷循环磷循环硫循环硫循环论述农业生态系统中论述农业生态系统中氮、磷氮、磷的主要来源及分析目前人们在调控的主要来源及分析目前人们在调控氮、氮、磷磷物质循环中存在的问题和对策。物质循环中存在的问题和对策。n水循环水循环 （1）水贮量及分布）水贮量及分布l淡水淡水2.6%，其，其中极地冰山和冰中极地冰山和冰川占川占3/4，真正，真正能利用的只有能利用的只有1%。水量（水量（km3）占占总总水量（水量（%）淡水湖淡水湖
24、1250000.009河流河流12500.0001土壤水和渗流水土壤水和渗流水670000.005地下水地下水83500000.61盐盐湖和内湖和内陆陆海海1040000.008冰盖和冰川冰盖和冰川292000002.41大气水分大气水分130000.001海洋海洋137000000097.3我国水资源短缺我国水资源短缺(Shortage of water resources)l人均资源少。人均资源少。我国是一个人均淡水资源严重短缺的国家，水资我国是一个人均淡水资源严重短缺的国家，水资我国是一个人均淡水资源严重短缺的国家，水资我国是一个人均淡水资源严重短缺的国家，水资源总量为源总量为源总量为源
25、总量为2812028120亿亿亿亿mm3 3，世界排名第六，低于巴西、原苏联、加，世界排名第六，低于巴西、原苏联、加，世界排名第六，低于巴西、原苏联、加，世界排名第六，低于巴西、原苏联、加拿大、美国和印尼。而人均只有拿大、美国和印尼。而人均只有拿大、美国和印尼。而人均只有拿大、美国和印尼。而人均只有2310m2310m3 3，约为世界平均的，约为世界平均的，约为世界平均的，约为世界平均的1/41/4，是世界是世界是世界是世界1313个贫水国之一，水资源短缺已成为我国经济发展面临个贫水国之一，水资源短缺已成为我国经济发展面临个贫水国之一，水资源短缺已成为我国经济发展面临个贫水国之一，水资源短缺已
26、成为我国经济发展面临的最严重问题之一的最严重问题之一的最严重问题之一的最严重问题之一 。l地区分布不均匀，南多北少。地区分布不均匀，南多北少。l降水时间分布不均匀，降水时间分布不均匀，50-70多集中在夏季多集中在夏季地区地区耕地耕地亿亿人口人口亿亿人均耕人均耕地亩地亩人均饮人均饮水水m3耕亩水耕亩水量量m3人均灌溉人均灌溉面积亩面积亩粮食单粮食单产产kg粮食总粮食总产亿产亿kg南方南方（华中、华南）（华中、华南）6.176.0511500-26001400-23000.8230-2602423北方北方（华北、东北）（华北、东北）4.872.182.41500-1600270-5300.5-1
27、.0100-200833（2 2）水循环过程）水循环过程）水循环过程）水循环过程陆地陆地 land海洋海洋 ocean蒸发蒸发蒸腾蒸腾降水降水降水降水蒸发蒸发evaporation云层云层 cloud下渗下渗 percolation径流径流（水平和垂直方向）（水平和垂直方向）植被截流植被截流入渗土壤和地下水入渗土壤和地下水滞留滞留径流径流水汽输送水汽输送runoff水循环主要由四大水循环主要由四大过程组成：过程组成：蒸发、蒸发、水汽运输、降水和水汽运输、降水和径流径流。（3）人类活动对水循环的影响和问题）人类活动对水循环的影响和问题破坏植被：水土流失、气候干旱破坏植被：水土流失、气候干旱破坏植
28、被（气候干旱）破坏植被（气候干旱）破坏植被（水土流失）破坏植被（水土流失）水利工程（如修筑水库）：水利工程（如修筑水库）：l正面效应：防洪、发电、航运、灌溉（扩大自然蓄水量）。正面效应：防洪、发电、航运、灌溉（扩大自然蓄水量）。l负效应：改变流域水平衡，局部地下水位升降，上游水库淤积；负效应：改变流域水平衡，局部地下水位升降，上游水库淤积；水库下游河床下切；改变生物的栖息环境等。水库下游河床下切；改变生物的栖息环境等。中国历史上四大著名的水利工程中国历史上四大著名的水利工程四川的都江堰，造就了天府之国；四川的都江堰，造就了天府之国；新疆的坎儿井，使吐鲁番地变成新疆的坎儿井，使吐鲁番地变成了沙漠
29、的绿洲；了沙漠的绿洲；陕西的径惠渠，陕西的径惠渠，富足秦川八百里；富足秦川八百里；黄河河套灌区，黄河河套灌区，造就了塞外江南。造就了塞外江南。围湖造田、围湖造田、湿地垦殖湿地垦殖：地表水蓄水、调洪能力降低，易造成地表水蓄水、调洪能力降低，易造成地区性干旱和洪灾。地区性干旱和洪灾。开采地下水：开采地下水：造成水位下降、河流干枯、海水入侵等造成水位下降、河流干枯、海水入侵等 工农业、生活用水：水污染工农业、生活用水：水污染工农业、生活用水：水污染工农业、生活用水：水污染 19961996年我国日排放污水达年我国日排放污水达年我国日排放污水达年我国日排放污水达1 1亿吨，其中亿吨，其中亿吨，其中亿吨
30、，其中80%80%未经处理。处理率未经处理。处理率未经处理。处理率未经处理。处理率为为为为10-20%10-20%。我国有一半河流水质受到严重污染（四类和五类水）；主要湖我国有一半河流水质受到严重污染（四类和五类水）；主要湖我国有一半河流水质受到严重污染（四类和五类水）；主要湖我国有一半河流水质受到严重污染（四类和五类水）；主要湖泊泊泊泊26%26%已达富营养化程度。已达富营养化程度。已达富营养化程度。已达富营养化程度。有约有约有约有约7 7亿人饮用细菌含量超标水。亿人饮用细菌含量超标水。亿人饮用细菌含量超标水。亿人饮用细菌含量超标水。对对对对532532条河流的监测，已有条河流的监测，已有条
31、河流的监测，已有条河流的监测，已有436436条河流受到不同程度的污染，条河流受到不同程度的污染，条河流受到不同程度的污染，条河流受到不同程度的污染，我国七大江河所流经的我国七大江河所流经的我国七大江河所流经的我国七大江河所流经的1515个主要大城市的河段中，有个主要大城市的河段中，有个主要大城市的河段中，有个主要大城市的河段中，有1313个河段个河段个河段个河段水质严重污染。水质严重污染。水质严重污染。水质严重污染。黄、淮、海三大河流片既是全国缺水最严重的地区，也是全国黄、淮、海三大河流片既是全国缺水最严重的地区，也是全国黄、淮、海三大河流片既是全国缺水最严重的地区，也是全国黄、淮、海三大河
32、流片既是全国缺水最严重的地区，也是全国污染最严重的地区。污染最严重的地区。污染最严重的地区。污染最严重的地区。水体污染水体污染淮河水污染淮河水污染有毒物质对水体污染有毒物质对水体污染：水体污染水体污染水中有毒物质对生物和人类的直接毒水中有毒物质对生物和人类的直接毒害作用。害作用。富营养化富营养化 富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，
33、水质恶化，鱼类及其它生物大量死亡的现象。及其它生物大量死亡的现象。水体富营养化情况下，浮游藻类大量繁殖，形成水华，因水体富营养化情况下，浮游藻类大量繁殖，形成水华，因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面出现各种颜色，这种现象占优势的浮游藻类的颜色不同，水面出现各种颜色，这种现象在海洋中叫赤潮。在海洋中叫赤潮。例如，滇池是著名的高原湖泊，原来是昆明市的饮用水源，但同时也是污水的受纳体，例如，滇池是著名的高原湖泊，原来是昆明市的饮用水源，但同时也是污水的受纳体，监测资料表明，监测资料表明，20世纪世纪90年代以来滇池水质已只能满足灌溉水质的要求。滇池内湖中年代以来滇池水质已只能满足灌溉水质的要求。滇池
34、内湖中水葫芦覆盖面积和生长厚度逐年增加，内湖外湖中都出现了蓝藻滋生的现象，原来的水葫芦覆盖面积和生长厚度逐年增加，内湖外湖中都出现了蓝藻滋生的现象，原来的旖旎风光变成了一片污秽。旖旎风光变成了一片污秽。富营养化富营养化 富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其它生物大量死亡的现象。及其它生物大量死亡的现象。海洋水体富营
35、养化情况下，浮游藻类大量繁殖，形成水华，海洋水体富营养化情况下，浮游藻类大量繁殖，形成水华，因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面出现各种颜色，这种现因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面出现各种颜色，这种现象在海洋中叫象在海洋中叫赤潮赤潮。水体污染水体污染（4）农业生态系统中水循环的调控）农业生态系统中水循环的调控l保护森林、草地植被，增加对降水的截流量，减少径流。保护森林、草地植被，增加对降水的截流量，减少径流。l修筑水库、塘坝，增加对降水的蓄积量。修筑水库、塘坝，增加对降水的蓄积量。l防止过量开采地下水，尤其是深层地下水，避免区域性水资源防止过量开采地下水，尤其是深层地下水，避免区域性水资源的枯
36、竭。的枯竭。l减少有毒物质的排放，防止水域污染。减少有毒物质的排放，防止水域污染。l节约用水。节约用水。n碳循环碳循环（1）碳的贮存库（）碳的贮存库（stored sink)l大气圈（大气圈（CO2）Carbon dioxide in atmospherel生物圈（生物体）：生物圈（生物体）：C含量占生物体干重含量占生物体干重40-50%Organic molecule in organisml土壤圈（有机质）土壤圈（有机质）Organic matter in soill岩石圈（碳酸盐和有机碳岩石圈（碳酸盐和有机碳化石燃料和沉积物）：是地球上化石燃料和沉积物）：是地球上最大的碳库最大的碳库 F
37、ossil fuels and sedimentary rock in lithospherel水圈（溶解的无机碳，生物体）：水圈（溶解的无机碳，生物体）：dissolved Carbon dioxide and calcium carbonateu地球上碳最大的贮存库是（地球上碳最大的贮存库是（C）A大气层大气层 B海洋海洋 C岩石圈岩石圈 D化石燃料化石燃料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呼吸作用作用光合光合作用作用腐烂腐烂扩散扩散当海洋中的当海洋中的CO2浓度增高时，则转变成碳酸盐沉积下来。浓度增高时，则
38、转变成碳酸盐沉积下来。（2）碳循环过程碳循环过程生物的同化和异化过程；生物的同化和异化过程；大气和海洋间的大气和海洋间的CO2交换；交换；碳质岩石和化石燃料的形成和分解；碳质岩石和化石燃料的形成和分解；（3 3）人类活动对碳循环的影响及问题）人类活动对碳循环的影响及问题）人类活动对碳循环的影响及问题）人类活动对碳循环的影响及问题对对对对COCO2 2浓度的影响浓度的影响浓度的影响浓度的影响 矿物燃烧和植被破坏矿物燃烧和植被破坏矿物燃烧和植被破坏矿物燃烧和植被破坏 对对对对CHCH4 4的影响的影响的影响的影响 主要源地：年排放主要源地：年排放主要源地：年排放主要源地：年排放500Tg500Tg
39、 沼泽地（沼泽地（沼泽地（沼泽地（115Tg)115Tg)稻田稻田稻田稻田(110Tg)(110Tg)牲畜反刍牲畜反刍牲畜反刍牲畜反刍(80Tg)(80Tg)1Tg=101Tg=101212g gTg描述气体重量的单位描述气体重量的单位人类影响追加给大气的人类影响追加给大气的CO2：矿物燃烧：矿物燃烧：60亿吨亿吨植被破坏：植被破坏：20亿吨亿吨土壤破坏：土壤破坏：20亿吨亿吨l温室效应：温室效应：大气中二氧化碳等浓度升高，使大气层如同温室大气中二氧化碳等浓度升高，使大气层如同温室外罩一样，使地表温度上升，引起一系列环境问题，这种现象外罩一样，使地表温度上升，引起一系列环境问题，这种现象称为温
40、室效应称为温室效应。l温室效应主要的温室气体：温室效应主要的温室气体：CO2（作用占（作用占50%以上）、以上）、CH4、N2O（氧化亚氮）、（氧化亚氮）、O3、CFCs（氟利昂，是含氟、氯烃化合（氟利昂，是含氟、氯烃化合物的总称）等物的总称）等。碳循环的环境问题：碳循环的环境问题：碳循环的环境问题：碳循环的环境问题：温室效应温室效应温室效应温室效应 （4）农业生态系统中碳循环的调控）农业生态系统中碳循环的调控l提高植物的光能利用率提高植物的光能利用率l适量增加碳素适量增加碳素l尽量使农作物秸秆还田尽量使农作物秸秆还田小麦秸秆还田播种大豆小麦秸秆还田播种大豆玉米秸秆还田玉米秸秆还田n氮循环（氮
41、循环（Nitrogen cycle)（1 1）氮的贮存库（）氮的贮存库（）氮的贮存库（）氮的贮存库（stored sink)stored sink)l l大气圈：为大气圈：为大气圈：为大气圈：为N N的主要贮存库。大气中氮的含量为的主要贮存库。大气中氮的含量为的主要贮存库。大气中氮的含量为的主要贮存库。大气中氮的含量为79%79%l l土壤圈：地表及底土中含有土壤圈：地表及底土中含有土壤圈：地表及底土中含有土壤圈：地表及底土中含有0.03%0.03%l l生物圈：生物体生物圈：生物体生物圈：生物体生物圈：生物体l l水圈：生物体，溶解的无机氮水圈：生物体，溶解的无机氮水圈：生物体，溶解的无机氮
42、水圈：生物体，溶解的无机氮l l岩石圈（包括岩石圈（包括岩石圈（包括岩石圈（包括化石燃料和沉积物）化石燃料和沉积物）：（2）氮循环过程）氮循环过程固氮：固氮：生物固氮、工生物固氮、工业固氮、高能固氮业固氮、高能固氮生物体有机氮合成生物体有机氮合成氨化、硝化氨化、硝化反硝化反硝化挥发挥发有机物燃烧有机物燃烧淋溶流失：淋溶流失：一部分进一部分进入海洋，参与海洋生物入海洋，参与海洋生物小循环，一部分形成海小循环，一部分形成海底沉积物底沉积物农业中氮素的来源主要有两条途径：农业中氮素的来源主要有两条途径：（1）生物固氮，即通过豆科作物和其他固氮生生物固氮，即通过豆科作物和其他固氮生物固定空气中的氮；（
43、物固定空气中的氮；（2）化学固氮，即通）化学固氮，即通过化工厂将空气中的氮合成为氨，再制成过化工厂将空气中的氮合成为氨，再制成各种氮肥。此外，也有少量氮在空中闪电各种氮肥。此外，也有少量氮在空中闪电时氧化而成硝酸，随降雨进入土壤中。时氧化而成硝酸，随降雨进入土壤中。（3 3）人类活动对氮循环的影响和问题人类活动对氮循环的影响和问题人类活动对氮循环的影响和问题人类活动对氮循环的影响和问题含氮有机物（木材、秸秆、化石燃料）燃烧产生含氮有机物（木材、秸秆、化石燃料）燃烧产生含氮有机物（木材、秸秆、化石燃料）燃烧产生含氮有机物（木材、秸秆、化石燃料）燃烧产生NONOX X污染大气污染大气污染大气污染大
44、气 温室效应、臭氧层破坏、光化学烟雾温室效应、臭氧层破坏、光化学烟雾温室效应、臭氧层破坏、光化学烟雾温室效应、臭氧层破坏、光化学烟雾 过度耕种使土壤氮素肥力下降过度耕种使土壤氮素肥力下降过度耕种使土壤氮素肥力下降过度耕种使土壤氮素肥力下降 有机氮含量下降有机氮含量下降有机氮含量下降有机氮含量下降 工业固氮，造成氮素局部富积和氮循环失调（氮肥施用）工业固氮，造成氮素局部富积和氮循环失调（氮肥施用）工业固氮，造成氮素局部富积和氮循环失调（氮肥施用）工业固氮，造成氮素局部富积和氮循环失调（氮肥施用）水体富营养化、污染地下水、农产品品质变差、蔬菜硝酸盐水体富营养化、污染地下水、农产品品质变差、蔬菜硝酸
45、盐水体富营养化、污染地下水、农产品品质变差、蔬菜硝酸盐水体富营养化、污染地下水、农产品品质变差、蔬菜硝酸盐中毒、土壤质量降低中毒、土壤质量降低中毒、土壤质量降低中毒、土壤质量降低城市化和集约化农牧业使人畜废弃物中氮的自然再循环受阻城市化和集约化农牧业使人畜废弃物中氮的自然再循环受阻城市化和集约化农牧业使人畜废弃物中氮的自然再循环受阻城市化和集约化农牧业使人畜废弃物中氮的自然再循环受阻 2000年年9月月3日南极上空臭氧层空洞面积已达日南极上空臭氧层空洞面积已达2830万平方公万平方公里，象一个巨大的蓝色水滴。里，象一个巨大的蓝色水滴。臭氧层破坏的主要原因是某些人工化合物如臭氧层破坏的主要原因是
46、某些人工化合物如CFCs（氟利昂）（氟利昂）、Halons（哈龙）、（哈龙）、N2O（氧化亚氮）等排入大气层后，分解（氧化亚氮）等排入大气层后，分解了了O3（臭氧），使大气的臭氧层变薄，甚至出现巨大的（臭氧），使大气的臭氧层变薄，甚至出现巨大的“空洞空洞”。氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：臭氧层破坏臭氧层破坏氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：温室效应温室效应温室效应温室效应 NO X（NO2、NO）和）和CH化合物在大气环境中受强烈的太化合物在大气环境中受强烈的太阳光照射后产生一种新物质阳光照射后产生一种新物质光化学
47、烟雾。表现：浅蓝色烟光化学烟雾。表现：浅蓝色烟雾，大气能见度降低，具有特殊气味，刺激眼睛和喉膜，使呼雾，大气能见度降低，具有特殊气味，刺激眼睛和喉膜，使呼吸困难。吸困难。1952年年12月月58日英国伦敦发生日英国伦敦发生的煤烟雾事件，的煤烟雾事件，死亡死亡4000人。人。氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：光化学污染光化学污染农作物从土壤中吸收过量的氮素后，易引起各种病虫害，并农作物从土壤中吸收过量的氮素后，易引起各种病虫害，并影响作物的品质。影响作物的品质。氮素施用量大幅度增加，特别是为了片面追求蔬菜高产，过氮素施用量大幅度增加，特别是为了片面追求蔬菜高
48、产，过量施用氮肥，结果造成硝酸盐在蔬菜可食部分大量积累。进入量施用氮肥，结果造成硝酸盐在蔬菜可食部分大量积累。进入人体的硝酸盐可被微生物还原成有毒的亚硝酸盐（人体的硝酸盐可被微生物还原成有毒的亚硝酸盐（NO2-），亚），亚硝酸盐可能与次级胺结合合成强致癌物亚硝胺，从而诱发食道硝酸盐可能与次级胺结合合成强致癌物亚硝胺，从而诱发食道癌、胃癌、肝癌等。癌、胃癌、肝癌等。氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：富营养化富营养化（据估计（据估计,流入河、湖中的氮素约有流入河、湖中的氮素约有60%来自化肥）来自化肥）氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循
49、环的环境问题：农产品品质差与硝酸盐超标农产品品质差与硝酸盐超标 氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：氮循环的环境问题：降低土壤质量降低土壤质量长期大量施用氮肥，可引起土壤板结，破坏土壤团粒结构，长期大量施用氮肥，可引起土壤板结，破坏土壤团粒结构，导致土壤酸化和肥力下降。同时，长期偏施氮肥，可改变土壤导致土壤酸化和肥力下降。同时，长期偏施氮肥，可改变土壤的理化性质以及的理化性质以及C/N营养比例，对土壤生物多样性及其活性会营养比例，对土壤生物多样性及其活性会产生一定影响，最终影响到土壤质量。产生一定影响，最终影响到土壤质量。（4）农业生态系统中对氮循环的调控农业生态系统中对氮循
50、环的调控充分发挥生物固氮的作用充分发挥生物固氮的作用发展工业固氮，改进氮肥施用技术分次施肥、氮肥深施等。发展工业固氮，改进氮肥施用技术分次施肥、氮肥深施等。使动、植物残体及排泄物尽量还田使动、植物残体及排泄物尽量还田控制土壤中控制土壤中N的非生产性消耗（淋溶、挥发、反硝化等）的非生产性消耗（淋溶、挥发、反硝化等）（1）磷的贮存库）磷的贮存库l岩石圈：岩石圈：51016tl水圈：生物体、溶解的无机磷水圈：生物体、溶解的无机磷l土壤：无机磷土壤：无机磷l生物圈：生物体生物圈：生物体n磷循环磷循环（2 2）磷循环过程）磷循环过程）磷循环过程）磷循环过程 岩石分化释放的磷酸盐、农田岩石分化释放的磷酸盐