森林生态系统的养分循环.ppt

本章导读 识记：养分循环特征参数(存留量、归还量、吸收量、吸收率或吸收系数、利用效率、循环强度、生物循环系数)；物质循环的概念及其基本类型、基本调节原则 领会：森林生态系统物质循环的研究方法；几种典型的物质循环的基本特点及其分析方法 简单应用：森林经营对森林生物地球化学的影响 综合应用：生态系统几种典型的物质循环与当前全球环境问题的关系 1生态系统养分循环概述 生态系统养分循环(nutrient cycles)通常称为物质循环，或元素循环或元素的生物地球化学循环。 自然界各种不同生态系统中，物质的循环和能量的流动是一切生命过程的基础。 生态系统养分循环概念 在生态系统中生物从环境中(土壤、水或大气)吸收的养分元素，在植物体内结合成有机形式，并通过食物链从一个营养级转移到下一个营养级，最后所有的生物残体或废物(又称凋落物或枯落物)被分解者分解，以元素的形式释放到环境中，又被植物重新吸收利用。这样，养分元素在生态系统内一次又一次地被循环利用，这种现象称为生态系统养分循环 实际意义 人工林、草场等的地力衰退 湖泊的富营养化问题 温室效应 酸雨现象 常用术语 库(pool) 定义： 指各种化学元素以比较稳定的形式，在生物和非生物成分之间暂时或永久停留和贮存的地方。有人形象地比喻为养分循环的中转站。 根据滞留的时间和量的多少，库可分为两种： 贮存库(reservoir)：容量大而物质活动慢，一般属于非生物成分，只有通过各种物理、化学或人为的作用才能使其中的物质重新释放出来。如大气库、土壤库等 交换库(exchange or cycling pool)：容量小而物质运动快，多属生物成分。如植物库、动物库等。 每个库又可分为许多亚库。如森林生态系统中重要的有植物库、动物库、土壤库，后者又可分为有机质、矿物质和有效态等三种库。 物质流(flow) 定义： 也称之为通道。是指化学元素从一个库到另一个库的运动与转化过程。 在生态系统中，化学元素在库与库之间流动形成了各个物质流，许多个这样的流就形成了物质循环的流动过程，这些流动过程是一个封闭的系统，形成了物质循环的环。 周转(turnover) 流通率： 指在单位时间、单位面积(或体积)物质的流动转移量。 物质在生态系统中的流通量，通常用绝对值表示：物质/单位面积/单位时间。 周转率： 指出入库的流通率与该库中物质的量的比率。表示为： 周转率=流通率/库中物质量 周转时间： 为周转率的倒数，即： 周转时间=1/周转率=库中物质量/流通率 turnover 流通率=16单位/天，对于生产者的输出库的周转率=16/100=0.16 对于生产者的周转时间为6.25天 周转(turnover) 各种物质的周转时间是不同的，周转率越大，周转时间越短。凡是容易转化为气态或本身就是气态的物质，其循环周期都比较短；以沉积形式出现的物质，其循环周期越长。物质循环速度在气相中要比在液相中快得多。 例如：大气圈中N2的周转时间约近100万年(固氮作用)，大气圈中水则需10.5天；海洋中主要物质的周转时间以硅最短，约8000年，钠最长，约2.06亿年。 2森林生态系统养分循环的类型与机制 按照物质循环所涉及的范围大小： 地球化学循环(geochemical cycles)：指生态系统之间的物质循环。距离可能很近，如坡上和坡下；或者很远，如在生物圈这样大范围内的全球性循环 生物地球化学循环(biogeochemical cycles)：指在一个生态系统内部较小范围内的局部循环。如在植物群落的土壤之间的循环 生物化学循环(biochemical cycles)：指养分在生物体内的再分配 2.1地球化学循环 水循环(water cycle)：水是自然的驱动力，没有水的循环就没有其它的循环 气态循环(gaseous cycles)：各种物质的主要贮库是大气和海洋，气态循环将大气和海洋紧密联接起来，具有明显的全球性循环性质，如O2、CO2、N等为代表 沉积循环(sedimentary cycles)：主要贮库是岩石圈和土壤圈，与大气无关。沉积物主要通过岩石的风化作用和沉积物本身的分解作用而转变成生态系统可利用的营养物质。故这类循环较缓慢，非全球性的，如S、P等 2.1.1气态循环(gaseous cycles) C、N、O主要以气态形式输入和输出。 循环比较迅速；比较完全的循环 为什么气态循环引起人们极大的重视？ 人类的活动每天都有大量CO、CO2、硫和氮的氧化物，以及各种有机物质和农药进入气态循环。 典型后果： 酸雨 温室效应 2.1.2沉积循环(sedimentary cycles) 大部分地球化学循环属于沉积循环类型 有些元素既参与气态循环，有时参与沉积循环，决定于该元素的理化性质、生物作用和环境条件