農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)第五章

第一節(jié)物質(zhì)循環(huán)的一般原理（generalprincipal）第二節(jié)水循環(huán)(Watercycle)第三節(jié)氣相循環(huán)(Gascycle)：C、H、O、N第四節(jié)沉積型循環(huán)(Sedimentationcycle)：

P、K、S、I、Na、Ca第五節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)(Nutrientcycle)第六節(jié)物質(zhì)循環(huán)中的污染問題(Pollutioninmattercycle)第五章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)第一節(jié)物質(zhì)循環(huán)的一般原理一、生命活動中的營養(yǎng)元素二、物質(zhì)循環(huán)的庫(sink)與流(flow)三、物質(zhì)循環(huán)的特征四、物質(zhì)循環(huán)的類型一、生命活動中的營養(yǎng)元素1.基本元素：>1%：C、O、H、N、K2.大量元素：0.1-1%:Ca、Mg、P、S、Cl、Fe、Cu3.微量元素：<0.1%:Al、B、Br、F、I、Mn、Mo、Si、Zn等二、物質(zhì)循環(huán)的庫與流1.庫物質(zhì)在運動過程中被暫時固定、貯存的場所。（1）貯存庫(storingsink)：容積較大，交換慢，一般為環(huán)境庫。如土壤庫、大氣庫、水體庫等（2）交換庫(exchangesink)：容積小，交換快，一般為生物庫。如植物庫、動物庫等。2.流物質(zhì)在庫與庫之間的轉(zhuǎn)移運動狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)中的能流、物流、信息流使生態(tài)系統(tǒng)中各組分聯(lián)系起來。

三、物質(zhì)循環(huán)的特征1.生物量(biomass)與現(xiàn)存量生物量：某一時刻，單位面積或體積內(nèi)積存的有機物質(zhì)總量。2.周轉(zhuǎn)率(turnoverratio,R)與周轉(zhuǎn)期(Turnovertime,T)R=FI/S=FO/SFI流入量FO流出量S庫存量T=1/R物質(zhì)更換所需要的時間。三、物質(zhì)循環(huán)的特征周轉(zhuǎn)率用于植物叫更新率，如森林現(xiàn)在的現(xiàn)存量為100t/hm2，年凈生產(chǎn)量為10t/hm2，則R=?T=?物質(zhì)在運動過程中，周轉(zhuǎn)率越高，周轉(zhuǎn)期就越短。四、物質(zhì)循環(huán)的類型根據(jù)物質(zhì)的貯存庫可分為：（1）水循環(huán)貯存庫：水圈，屬液相型循環(huán)（2）氣相型循環(huán)貯存庫：大氣圈或水圈，以氣體的方式參與循環(huán)，循環(huán)迅速、完全代表物質(zhì)：C、O、N、F（3）沉積型循環(huán)貯存庫：巖石圈和土壤圈，循環(huán)緩慢、周期長，不完全代表物質(zhì)：S、P、Ca、Na、Mg、Fe、Cu、Si

第二節(jié)水循環(huán)（watercycle)一、水循環(huán)的過程二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水分平衡三、人類活動對水循環(huán)的影響四、與人類活動有關(guān)的水循環(huán)問題五、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水分管理一、水循環(huán)過程水是生命的賦予者水是農(nóng)業(yè)的命脈（有收無收在于水，產(chǎn)糧1斤，耗水1噸；水在很大程度上決定著生物生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量）1.水貯量及分布海洋：97.4%淡水：2.6%，包括冰雪和陸地，真正能利用的只有1%

2.水循環(huán)過程水域、冰雪融化----大氣層----降雨過程：蒸發(fā)----水汽輸送----降水-----徑流水循環(huán)過程陸地land海洋ocean蒸發(fā)蒸騰降水降水蒸發(fā)evaporation云層cloud下滲percolation徑流（水平和垂直方向）植被截流蒸發(fā)蒸騰土壤入滲滯留徑流水汽輸送｛runoff1.植被破壞：水土流失、河流洪澇或干枯

2.興建大型水利工程：改變流域的水平衡，造成流域不同部位鹽堿化、沼澤化和干旱化正面效應(yīng)：防洪、發(fā)電、航運、灌溉負效應(yīng)：改變流域水平衡，局部地下水位升降，上游水庫淤積；水庫下游河床下切；改變生物的棲息環(huán)境等。三、人類活動對水循環(huán)的影響3.圍湖造田：地表水蓄水、調(diào)洪能力降低，易造成地區(qū)性干旱（如濕地的減少）4.過度開采地下水：造成水位下降、河流干枯、海水入侵等三、人類活動對水循環(huán)的影響四、與人類活動有關(guān)的水循環(huán)問題1.水資源短缺(Shortageofwaterresources)

2.水污染狀況1.提高水分的利用率和利用效率，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)輸水系統(tǒng)節(jié)水田間灌溉節(jié)水：噴灌、滴灌、微灌、膜上灌、間歇灌；農(nóng)藝節(jié)水：節(jié)水栽培、地面覆蓋、抗旱耕作、采用化學(xué)制劑等。管理節(jié)水：水分預(yù)測預(yù)報及節(jié)水灌溉制度等。北方的集水農(nóng)業(yè)、徑流農(nóng)業(yè)

五、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水分管理2.減少水體污染合理施肥與灌溉，減少養(yǎng)分流失對固體廢棄物進行無害化和資源化處理污水凈化與處理3.加強水資源的跨流域管理

第三節(jié)碳循環(huán)（Carboncycle)一、碳的貯存庫二、碳循環(huán)過程三、人類活動對碳循環(huán)的影響四、溫室效應(yīng)對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響

一、碳的貯存庫（storedsink)大氣圈（CO2）生物圈（有機分子）

土壤(有機質(zhì)）

巖石圈（化石燃料和沉積巖）水圈（溶解CO2和碳酸鈣）

參與活動：大氣圈

三、人類活動對碳循環(huán)的影響1.對CO2濃度的影響(1)燃燒：化石燃料加快了巖石圈中有機碳的消耗和CO2的排放(2)植被破壞：減弱了生物圈同化CO2的能力打破了CO2的平衡，使大氣中CO2濃度增加

三、人類活動對碳循環(huán)的影響2.對CH4的影響主要源地：年排放500Tg□沼澤地：115Tg□稻田：110Tg□牲畜反芻：80Tg匯：對流層OH-氧化421Tg同溫層OH-氧化60Tg土壤呼吸40Tg

四、溫室效應(yīng)對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的的影響1.溫室氣體CO2、CH4、N2O、臭氧、氟氯烴（CFCs)等貢獻率：CO250%CH419%CFCs15%N2O4%O38%

四、溫室效應(yīng)對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的的影響2.溫室效應(yīng)（greenhouseeffect)(1)種植制度的變化（2）對作物產(chǎn)量的影響（3）對水分布的影響（4）病蟲害和生物多樣性的影響

第四節(jié)氮循環(huán)（Nitrogencycle)一、氮的貯存庫二、氮循環(huán)過程三、人類活動對氮循環(huán)的影響四、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的N素調(diào)控

一、氮的貯存庫（storedsink)1.巖石圈93.8%nitrogeninlithosphere參與循環(huán)很少2.大氣圈6.2%moleculeinatmosphere為N循環(huán)的主要貯存庫

二、氮碳循環(huán)過程1.輸入生物固氮100-200kg/hm2.a工業(yè)固氮1×108t高能固氮：閃電、宇宙射線、損石、火山爆發(fā)8.9kg/hm2.a2.輸出燃燒fuel揮發(fā)Volatilization反硝化denitrification滲漏leaching

三、人類活動對氮循環(huán)的影響含氮有機物燃燒產(chǎn)生NOx污染大氣溫室氣體2.過度耕種使土壤氮素肥力下降3.工業(yè)固氮抑制生物固氮，造成氮素局部富積和氮循環(huán)失調(diào)（水體富營養(yǎng)化）4.不合理施肥造成氮素流失

污染地下水、蔬菜硝酸鹽中毒

四、農(nóng)田氮素控制的途徑1.改進氮肥施用技術(shù)分次施肥、氮肥深施、緩效肥等2.平衡施肥和測土施肥3.采用硝化抑制劑4.合理灌溉5.做好水土保持工作

第五節(jié)磷循環(huán)（Phosphorouscycle)一、磷的貯存庫及循環(huán)過程二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的磷循環(huán)三、人類活動對磷循環(huán)的影響

一、磷的貯存庫及循環(huán)過程巖石土壤圈主要是地殼磷循環(huán)過程生物小循環(huán)和地質(zhì)大循環(huán)

二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)磷的循環(huán)1.磷的輸入施肥fertilizer作物殘體plantresidue大氣沉降atmosphericdeposition灌溉irrigation2.磷的輸出作物收獲cropharvest土壤侵蝕及淋失soilerosionandrunoff滲漏percolation

三、人類活動對磷循環(huán)的影響1.磷礦開采與消耗

2.磷肥的施用與流失3.生活廢水、工業(yè)污水排放導(dǎo)致富營養(yǎng)化、赤潮（紅潮）eutrophication、redtide水體富營養(yǎng)化eutrophication

一、養(yǎng)分循環(huán)特點1．有較高的養(yǎng)分輸入率和輸出率2．系統(tǒng)內(nèi)部養(yǎng)分的庫存量較低，但流量大，周轉(zhuǎn)快3．養(yǎng)分保持能力弱，流失率較高4.養(yǎng)分供求同步機制較弱

第八節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分平衡

輸入項

輸出項

生產(chǎn)輸入

生產(chǎn)性輸出種子種苗、化肥經(jīng)濟產(chǎn)量廄肥、人糞尿秸稈還田秸稈、城鎮(zhèn)雜肥皮、殼、糠、麩生物固氮、灌水帶入

自然輸入

非生產(chǎn)性輸出干濕沉積物地面流失地面流入排水自身固氮淋溶底層輸入風(fēng)蝕氨吸收