农业生态系统的功能.ppt

第四章农业生态系统的功能，淮安生物工程高等职业学校，天马行空官方博客：第四章农业生态系统的功能第一节农业生态系统的能量流动，一、能量流动的基本法则(一)能量1，能量：物理物质发挥作用的能力。 能量一般分为潜力和动能两种存在形式。 潜能是静态能量，它是物体内部存在的化学能量，具有工作的潜能。 动能与物体本身的质量、运动速度和相对位置有关，动能是物理学上主要讨论的能量形式。 2、形态：日光能源、化学能源、动能、热能3、单位：计量卡或千卡、焦耳；(2)能源1 .占太阳能99%以上的2 .辅助能源：生态系统中太阳能以外的所有能源输入称为辅助能源。 (1)自然辅助能：例如地热能、潮汐能、原子能等为1%:C、o、h、n、K2.大量元素：0.1-1mg、p、s、Cl、Fe、Cu3.微量元素：0.13360Al、b、Br、f、I、Mn、Mo、Si、Zn等(2)物质循环库和流1 .库：物质在运动中(1)储藏库(storingsink ) :容积大，交换慢，一般为环境库。 如土壤库、大气库、水体库等(2)交换库(exchangesink ) :容积小，交换快，通常为生物库。 植物库、动物库等。 2 .流动：仓库与仓库之间物质的移动运动状态。 能源、物流、信息流将生态系统各组联系起来。 (3)物质循环的特点(一般理解)物质循环始终在生态系统中进行，与能量流密切结合，有机结合各成分，共同构成其复杂的能量流和物质循环网络系统，维持了生态系统的存在。 物质循环是双向流动的，能量流动是单向的和不可逆的。 (4)物质循环的类型1 .基本形式：生物地球化学循环化学元素在生物圈中来自环境生物环境的流动和循环。 (1)地质大循环：在五大自然圈(大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、生物圈)循环。 特点：时间长，范围广，闭合式。 (2)生物小循环：在生态系统水平上。 特点：时间短，范围小，开放。 (下图)2.物质循环的类型：根据储藏库，(1)水循环：储藏库：水圈、液相型循环、生物小循环是指环境中的物质和元素被初级生产者吸收，然后转化为各级消费者并被分解者还原，回到环境中的大部分被初级生产者迅速吸收利用，这样的过程继续下去生物小循环的特点是持续时间短、范围小、呈开放循环地质大循环，持续时间长、范围广、呈封闭循环、呈生物小循环。 (2)气相型循环：储藏库：像大气层或水层、气体一样参与循环，循环快、完整。 代表物质： c、o、n、F(3)沉积型循环：储藏库：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过程：岩石、土壤风化植物利用、沉积回归环境风化、再利用，3 .农业生态系物质循环： 2，一些重要物质的循环(1)循环： 1，循环过程：从世界范围来看，循环为在某些地区，降水进入陆地生态学系统后，会发生一系列过程。 植被阻断：降水的一部分蒸发气化，养分的一部分与洗涤液一起进入土壤蒸发蒸发蒸发：水分进入循环利用渗透：降水渗透到地下渗流：渗透的水渗透到土壤深层并滞留在地下水中：即多馀的水滞留在地表的洼坑坡面流：即、 水分沿着地面向低处流动土壤中游：水在土层内流入倾斜地引起地下水运动流出：将水最终导入河中进入海中。、2、农田生态系统水分平衡：输入项目：降水(r )、灌溉(I )、地下水上升(u )输出项目：蒸发蒸发(ET )、泄漏(p )、侧漏(s )、排水(d )、农田保水(o )。 3、水分流、养分流与能量流的关系(1)水循环由日光能驱动：太阳能融化冰雪，液体水变成气体水进入大气。 太阳辐射引起的大气环流是水汽的移动和水汽凝结而引起雨水，在海洋、大气、陆地表水和地下水之间形成循环流动。 (2)生命所必需的元素除了碳、氧、氮以外，很多营养元素都是通过水进入生态系统的。 其中最大的离子形态养分为Ca2、Na、k、NO3-、PO43-、SO42-和CO32-。 (3)植物吸收养分，必须以水分为媒介，能量驱动。 4、人类活动对水循环的影响(1)植被破坏：水土流失、河流洪水和干旱；(2)大型疏水井、蓄水、导水、灌溉工程；(3)地表和地下蓄水池开采过多；(4)湖造田：地表水蓄水、调洪能力低下，容易导致地区干旱(湿地减少等)；5、我国水资源开发利用存在问题；(1)现有水利设施在农业和(2)现有的水利工程和田地的水路系统等遗留问题很多。 (3)水体污染越来越严重。 (4)地下水超采严重，形成地下水位下降和地下水漏斗和地面下沉现象。 6、农业生态系统水分管理(1)造林发挥“绿色水库”的作用，扩大土壤水分贮藏容量。 (2)加强农田水利基本建设，提高水分利用率；(3)改变耕作制度和管理方式，发展节水农业；(4)防止水体污染；(5)加强整个流域的水资源保护和统一规划；(2)碳循环：全球循环也是典型的气相循环1；碳贮藏库；(1)大气层；(co2)；(2)生物圈；(3) 土壤(有机质) (4)岩石圈(化石燃料和沉积岩) (5)水圈(溶解CO2和碳酸钙) 2，碳循环过程(1)细胞水平：光合作用和呼吸作用(2)个体水平：大气CO2和植物之间(3)。 生态水平：大气CO2-植物-动物-微生物(4)地质大循环：下图，3，农业生态系统中碳流动农业生态系统中的碳流动包括以下过程： (1)碳通过作物的光合作用从大气流向作物。 (2)碳在土壤中流动。 (3)碳沿着食物链流向家禽家畜和人体，从人畜粪及其遗体等再次进入环境。 (4)土壤向大气排放CO2。 (5)土壤向大气排放CH4。 (6)人为投入土壤的碳量主要包括有机肥料和化肥(尿素)中的碳量。 (7)作物收获从农业生态系统的碳量转移。 4、人类活动对碳循环的干扰和全球变化对农业生产的影响(1)全球变化是指人类活动排放温室气体引起全球变暖、降水量增加、海面上升，从而发生一系列生态和环境变化的总称。 (2)人类活动对大气中二氧化碳浓度的影响(3)人类活动对大气中甲烷浓度的影响(4)温室效应：大气中的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧、氯氟碳(CFCs )、水蒸气等几乎可以不衰减短波辐射地通过，但由于可以吸收长波辐射(三)氮循环：是极其复杂的气相循环1，氮的储藏库(1)岩石圈： 93.8%参与循环少的(2)大气圈：6.2%参与n循环的主要储藏库2，氮的进口和输出(1)进口：生物固氮、工业固氮、高能固氮：雷、宇宙线、损石、火山爆发生物固氮：主要是共生固氮作用，自然(2)输出功率：燃烧、挥发脱氮、渗漏、3、氮循环氮循环与碳循环基本相似，但在许多环节都有特定的微生物参与，4、人类活动对氮循环的影响(1)含氮有机物燃烧产生NOx污染大气温室气体(2)过度耕作降低土壤氮肥力(3) 工业固氮引起抑制生物固氮的局部富集和氮循环失调(水体富营养化) (4)不合理施肥造成的氮流失污染地下水、蔬菜硝酸盐中毒5、田间控氮途径(1)改进氮肥施用技术：分批施肥、氮肥深施等(2)平衡施肥和测土施肥(3) 硝化抑制剂(4)采用合理灌溉(5)进行水土维持的(4)磷循环：典型的沉积循环1，磷的贮藏库和循环过程(1)岩石土壤圈为地壳(2)磷循环过程生物小循环和地质大循环2，农业生态系统磷循环(1)磷的进口：施肥、残体、大气沉降、灌溉(2)磷的输出：作物收获、土壤侵蚀和润湿、泄漏3，人类活动为磷磷肥的施用和流失(3)生活排水、工业污水的排放造成的富营养化、赤潮(赤潮)、 (5)钾循环1、土壤生态系统的平衡输入：动植物残体施肥输出：作物收获流失2、农业生态系统的钾利用与管理(1)作物秸秆回田、草木灰的施用(2)施用有机肥料和绿肥不能成为土壤钾素(3)合理的促进耕作难钾肥料的有效化(4)合理施用钾肥料(6) 硫循环：通常认为堆积循环硫大量贮藏在岩石圈、水圈和土壤中，以气体和气溶胶的形态存在于大气圈中，且1、农业生态系统中硫的平衡(1)进口：土壤矿物风化、大气硫沉降施用含硫肥料灌溉(2)出口：作物收获、流出气体的挥发2、 人类活动对硫平衡的影响(1)SO2气体排放：煤油气、矿治、农业活动(2)酸雨及其危害pH4.5g/cm2(2)农药污染：的对策：强化农药立法管理高效、低毒性、加强安全的无公