土壤元素的生物地球化学循环共87页文档
2019土壤学第十章土壤元素的生物地球化学循环-文档资料
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§10 土壤元素的生物地球化学循环
§10-1 土壤碳的生物地球化学循环
一、土壤碳循环
基本平衡
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§10 土壤元素的生物地球化学循环
呼吸、燃烧、工业利用
海洋中C 空气CO2
光合作用
土 壤 矿 有 机 化 质 (一)土壤碳库在生物地球化学 循化中的周转 (二)土壤碳循环对土壤氮、硫、 磷循环的影响
土壤碳库是地球系统处于活跃状态的最 大碳汇，也是温室气体的主要碳源。土壤的 巨大碳容量和天然固碳作用，能最有效地减 缓碳释放。 关键：植树造林，扩大绿色植物在地面
的覆盖率，促进光合作用和减少呼吸作用， 延长有机碳在土壤中的存留时间。
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全国多目标区域地球化学调查结果：我国平均 土壤有机碳储量为每平方公里15339吨，土壤平均 碳密度为48.8吨/公顷，低于美国的50.3吨/公顷 、欧盟的70.8吨/公顷。 国土资源部地质调查局教授级高级工程师奚小 环说，我国承诺到2020年，将在目前基础上碳强 度减排40%—45%。由于森林面积有限，耕地需承 担更大的减排任务。
土壤碳循环意义：
满足光合作用的需要；调节气候
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气候变化与 粮食安全
研究结果表明，与目前常用的１９５１年至１９ ８０年中国种植制度气候区划结果相比，１９８ １年以来由于气候变暖，在陕西、山西、河北、 北京和辽宁，一年两熟种植北界明显向北移动； 在湖南、湖北、安徽、江苏和浙江一年三熟种植 北界向北空间位移明显。在不考虑品种变化、社 会经济等方面因素的前提下，各省的种植制度由 一年一熟改变为一年二熟，粮食单产平均可增加 ５４％至１０６％；由一年二熟变成一年三熟， 粮食单产平均可增加２７％至５８％。
一、土壤硫循环 二、大气硫的沉降 三、土壤有机硫的矿化 四、土壤无机硫的生物固定 五、硫的氧化和还原 六、硫的吸附和解吸 七、土壤硫的调控和管理 §10-5 土壤钾的生物地球化学循环 一、土壤钾的循环 二、土壤钾的固定 三、土壤钾的释放 四、土壤钾的损失 五、土壤钾的控制与管理 §10-6 土壤微量元素的生物地球化学循环 一、土壤微量元素的循环 二、土壤微量元素的吸附与解吸固定 三、土壤微量元素的沉淀与溶解 四、土壤微量元素的氧化与还原 五、土壤微量元素的络合与离解 六、土壤微量元素的调控与管理
第十章土壤元素的生物地球化学循环PPT课件
光合作用强度直接受植物生物学特性和气候条件 的影响。
三、土壤呼吸作用
土壤呼吸作用是指土壤产生并向大气释 放二氧化碳的过程，主要由土壤微生物(异养 呼吸)和根系(自养呼吸)产生。除植被冠层光 合作用，土壤呼吸作用是陆地生态系统碳收 支中最大的通量。
研究土壤呼吸作用引起的土壤CO2通量变化必须特别注意 土壤表层附近的不稳定碳库的变化。人为扰动或全球变暖引起 的土壤CO2通量释放的增加主要源于具有最短更新时间的不稳 定碳库。如温带森林土壤的CO2年生产量中有83%是仅为15cm 的表层土壤提供的。
四、土壤碳的固定
土壤碳的固定：光合作用固定的碳大于呼吸 作用消耗的碳。
➢土壤碳库估计中不确定性还与土壤实测调查数据 不充分有关。
➢控制土壤碳储量的主导因子多，包括气候（温度 和水汽）、植物类型、母岩（黏土含量和土壤排水 层）等，而温度、水汽和颗粒大小在土壤剖面的不 同深度变化极大。
图 中国土壤有机碳密度（0-100cm）分布
二、土壤光合作用
光合作用（Photosynthesis）是绿色植物吸收 光能 ，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为 有机物，并释放出氧气的过程。
木质素、树脂和某些芳香族化合 几个月到几年 物
纤维、脂肪
几天到几个月
氨基酸、简单糖类和低分子脂肪 几小时到几天 酸等
➢不同土壤层中有机碳的的平均停留期受土壤有机质的 性质和数量、腐殖质的特性以及环境条件等影响，一 般为100~3000年。
➢地质大循环的土壤碳周转时间可达几百万年甚至几亿 年，远远长于大气碳库和陆地植被碳库，可见土壤碳 库在生物地球化学循环中周转速度最慢。
土壤养分循环
第十章土壤养分循环土壤养分循环：是指在生物参与下，营养元素从土壤到生物，再从生物回到土壤的循环过程，是一个复杂的生物地球化学过程。
土壤元素通常可以反复的再循环和利用,典型的再循环过程包括：（1）生物从土壤中吸收养分（2）生物的残体归还土壤（3）在土壤微生物的作用下，分解生物残体，释放养分（4）养分再次被生物吸收一、土壤氮素循环（一）氮素循环由两个重叠循环构成，一是大气层的气态氮循环，几乎所有的气态氮对大多数植物无效，只有若干种微生物或少数与微生物共生的植物可以固定大气中的有效氮。
另一个是土壤氮的循环，即在土壤植物系统中，氮在动植物体、微生物体、土壤有机质、土壤矿物质各分室中的转化和迁移，包括有机氮的矿化和无机氮的生物固持作用、粘土对氨的固定和释放作用、硝化和反硝化作用、腐殖质形成和腐殖质稳定化作用。
（二）土壤的氮的获得（来源）1土壤氮的获得（来源）（1）土壤母质中的矿质元素（2）大气中分子氮的生物固定大气和土壤空气中的分子态氮不能被植物直接吸收、同化，必须经生物固定为有机氮化合物，直接或间接地进入土壤。
（3）雨水和灌溉水带入的氮灌溉水带入土壤的氮主要是硝态氮形态，其数量因地区、季节和降雨量而异。
大气层发生自然雷电现象，可使氮氧化成NO2及NO等氮氧化物。
（4）施用有机肥和化学肥料2土壤N存在形态土壤无机态氮主要是铵态氮和硝态氮，是植物能直接吸收利用的有效态氮。
有机态氮是土壤氮的主要存在形态，一般占土壤全量氮的95%以上，按其溶解度的大小及水解的难易分为水溶性有机氮、水解性有机氮和非水解性有机氮三类。
土壤溶液中的铵、交换性铵和硝态氮因能直接被植物根系所吸收，常总被称为速效态氮。
3土壤中氮的转化（1）有机态氮的矿化过程含氮的有机化合物，在多种微生物的作用下降解为简单的铵态氮的过程矿化过程：第一阶段：把复杂的含氮化合物的含氮化合物，如蛋白质、核酸、氨基糖及其多聚体等，经过微生物酶的系列作用下，逐级分解而形成简单的氨基化合物，称之为氨基化阶段。
第十章土壤元素的生物地球化学循环(2011-4-10)
（三）土壤碳循环对环境的影响
泥炭土、沼泽土和水稻土中逸出的CH4是大气中CH4 的主要来源之一。大气中CH4和CO2量的增加会通过 温室效应而使气候变暖。
（四）当前土壤碳循环研究存在的问题
1、对土壤有机碳动态变化的了解较少； 2、区域尺度上的土壤循环研究； 3、土壤碳库估计中不确定问题； 4、控制土壤碳储量的主导因子。
引起CO2浓度升高的主要原因是土地利用的改变 和燃烧化石燃料。
控制气候交换的因素有温度、湿度、Eh和基质的 有效性。
（二）土壤碳循环与大气中CH4浓度
CH4的代谢比CO2复杂，土壤中既产生CH4， 又消耗 CH4。全球每年进入大气的CH4排放量约0.41PgC。湿地土 壤的CH4每年排放量约0.131PgC，占总排放量的32%，其中 自然湿地和水田分别为86TgC和45TgC（1Tg=0.001Pg)。
2NH4+ + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 660kJ
条件：亚硝化细菌（专性自养型微生物）
通气：良好 O2< 5% pH 5.5 - 10 (7-9), < 4.5 受抑制！
水分：50~60%
温度：35℃ ＜ 2℃ STOP!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
2）硝化作用
1、在充分通气条件下（氨化作用）
RCHNH2COOH+O2
2、在嫌气条件下
RCH2COOH + NH3 + 能量
RCHNH2COOH+2H RCHNH2COOH+2H
RCH2COOH + NH3 + 能量 RCH2 + CO2 + NH3 + 能量
土壤中 Cu 元素的生物地球化学循环
171ECOLOGY区域治理作者简介：吕锡银，生于1996年，硕士，研究方向为地球化学。
土壤中Cu 元素的生物地球化学循环成都理工大学 吕锡银摘要：土壤元素的生物地球化学循环是“土壤圈”物质循环的重要组成部分。
土壤中化学元素以能量传递为驱动力，沿着土壤-生物-大气进行物质循环传递的过程称为土壤元素的生物地球化学循环。
通过提出土壤生物地球化学中的主要常见元素之一铜（Ｃｕ）在液相物质或气相物质影响下，在土壤——生物界面之间进行迁移和传递的研究进展，得出其在生物地球化学循环中的作用。
关键词：土壤；常见元素；生物地球化学循环中图分类号：S151.9+4文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）26-0171-0001中国是一个农业大国，人们在一片又一片土地上播撒希望，结出收获，这一切都基于土壤的存在。
土壤不仅是农业生产的重要场所，还是生物生存和繁衍生息的重要载体，正因为土壤具有如此重要的作用，人们对土壤污染，及其循环过程都有更进一步的研究，用土壤与各个圈层间的循环来全面解释土壤的功能及作用，是反应土壤本质的一种重要的地球化学手段。
土壤是整个地球系统中重要的一部分，支撑着整个地球系统的完整性。
由于土壤自身的活跃性与生命力，容易和其他的圈层产生反应，因而形成土壤的地球化学循环。
通过研究土壤的地球化学循环，能够了解到在整个过程中，各种元素及有机质在土壤、大气、水体间的迁移、转化、循环利用以及它们与赋存介质之间的关系，可以用于研究分析土壤、植物间元素的交换迁移、富集、相互作用等。
土壤中的各种元素对生物而言，既有有益元素，又有有害元素，在研究过程中，因其对生物的作用不同而采用不同的切入点，比如元素的赋存形态，以及其对动植物以及人体健康的影响方面开展。
成土母质及其所经历的地球化学与土壤化学的过程几乎完全决定土壤中铜的含量。
人工施肥、播洒农药的过程也是将铜元素带入土壤中的重要途径。
同时禽畜粪便和厩肥中含铜是土壤铜的另一种来源。
土壤与土壤生物地球化学过程：土壤生物地球化学过程的原理与应用
土壤生物地球化学过程的应用前景
土壤肥力提升：通过调控土壤生物地 球化学过程，提高土壤养分含量，提
升土壤肥力
土壤污染修复：利用土 壤微生物、植物和动物 等生物资源，进行土壤 污染修复，改善土壤环
境质量
土壤生态恢复：通过调 控土壤生物地球化学过 程，恢复土壤生态系统 的生产力、生物多样性
等功能
土壤生物地球化学过程面临的挑战与机遇
• 植物模型：通过建立植物生长、养分吸收、水分蒸腾等过程的 数学模型，模拟植物生长的动态变化
• 土壤生态系统模型：通过建立土壤生态系统能量流动、物质循环、 生态服务功能等过程的数学模型，预测土壤生态系统的变化趋势
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土壤生物地球化学过程的未来展望
土壤生物地球化学过程的研究趋势
土壤生物地球 化学过程的多 尺度研究：通 过融合微观、 中观、宏观等 多个尺度的研 究，揭示土壤 生物地球化学 过程在不同尺 度上的相互作
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土壤生物地球化学过程的应用
土壤肥力与生物地球化学过程的关系
• 土壤肥力是指土壤供应植物生长所需养分、水分和其他生长因子的能力 • 土壤生物地球化学过程对土壤肥力的影响
• 有机物分解：土壤微生物和动物参与有机物分解，释放养分和能量，提高土壤肥力 • 养分循环：土壤微生物和动物参与氮、磷、钾等养分的固定、矿化和吸收过程，影响土壤肥力 • 土壤结构：土壤生物活动影响土壤团聚体形成和稳定性，从而影响土壤肥力
土壤污染与生物地球化学过程的关系
• 土壤污染是指土壤中有毒物质含量超过正常范围，对生态系统和人类健康造成危害的现象 • 土壤生物地球化学过程对土壤污染的影响
• 有机污染物降解：土壤微生物参与有机污染物降解，降低污染物浓度，减轻土壤污染 • 无机污染物转化：土壤微生物和动物参与无机污染物转化，改变污染物形态，影响其迁移和生物有效性 • 土壤生物修复：利用土壤微生物、植物和动物等生物资源，进行土壤污染修复，改善土壤环境质量
土壤元素的生物地球化学循环
土壤元素的生物地球化学循环●土壤碳的生物地球化学循环●土壤碳循环●土壤碳库在生物地球化学循环中的周转●土壤碳循环对土壤氮、硫、磷循环的影响●土壤碳循环对环境的影响●当前土壤碳循环研究存在问题土壤碳循环仍然是陆地碳循环研究中最薄弱环节，尤其是对土壤有机碳动态变化的了解更少，对全球土壤碳库的估计差异也很大。
●主导土壤碳循环的重要作用和过程●土壤光合作用●土壤呼吸作用●土壤碳的固定●土壤碳酸盐转化与平衡过程●土壤碳循环与全球气候变暖●土壤碳循环与大气CO2浓度●土壤碳循环与大气中CH4浓度●CH4和CO2对大气碳库环境的综合影响●土壤氮的生物地球化学循环●氮素的作用及环境效应●土壤氮素的来源●生物固氮●高能固氮●工业固氮●❗❗❗土壤氮素的形态及转化●土壤有机氮的矿化作用●土壤无机氮的生物固定●❗铵态氮的硝化作用●硝态氮的反硝化作用●❗阳离子的固定●化学脱氮指土壤中的含氮化合物通过纯化学反应生成气态物质而损失的过程。
●土壤硫的生物地球化学循环●土壤硫的形态●土壤硫循环●土壤硫的内部循环●土壤硫的外部循环●主导土壤硫循环的主要作用和过程●大气硫沉降●❗❗❗土壤有机硫矿化●新加入土壤中的有机硫的矿化与C/S比值有关，C/S比值小于200时，将发生硫的净矿化●温度低于10℃时，矿化作用受到显著抑制；10~35 ℃时矿化量随温度的升高而增大●土壤水分含量为最大持水量的60%时，矿化作用最强，小于最大持水量的15%或大于最大持水量的80%时均显著减弱，将土壤风干可促进有机硫的矿化●土壤pH7.5左右时矿化量最大，在此pH以下，矿化量随pH的降低而减少，酸性土壤矿化量随石灰施用量的增多而增多●土壤无机硫的生物固定●硫的氧化和还原●同化还原：在酶的作用下，生物体将从土壤中吸收的无机硫同化还原成各种含硫化合物，组成蛋白质或释放出H2S●异化还原：微生物利用硫（作为电子受体）氧化有机质●排水不良的土壤中：硫与铁锰形成固态硫化物●硫的吸附与解析●❗❗❗土壤磷的生物地球化学循环●磷的作用及环境效应●土壤磷的含量及影响因素●土壤磷的种类及形态●有机磷●植素类（P-O-C）●核酸类（C-O-P-O-C）●磷脂类（C-P）●无机磷●水溶态磷●吸附态磷●矿物态磷●土壤磷的循环与转化●土壤有机磷矿化●有效磷的生物固定●❗❗❗土壤磷的吸附和解吸土壤磷的吸附是磷在土壤中被固定的主要机理之一●非专性吸附：在酸性条件下，土壤中的铁、铝氧化物，能从介质中获得质子而使本身带正电荷，并通过静电引力吸附磷酸根阴离子●专性吸附：磷酸根离子置换土壤胶体（粘土矿物或铁、铝氧化物）表面金属原子配位壳中的-OH或-OH2配位基，同时发生电子转移并共享电子对而被吸附在胶体表面上●土壤磷的解吸：则是磷从土壤固相向液相转移的过程，是土壤中磷释放作用的重要机理●❗❗❗土壤磷的沉淀●酸性条件下，磷与铁、铝、锰的共沉淀●碱性条件下，磷与钙的共沉淀●❗❗土壤磷的溶解●Fe-P、O-P的还原作用土壤嫌气条件下，供氧不足，还原过程强烈，高价铁还原为亚铁可减少难溶性磷酸盐的生成，同时也可促进O-P表面铁（铝）胶膜的溶解，使封闭于胶膜中的磷酸盐得以释放，进而增加磷素的有效性●Ca-P 的酸溶作用石灰性土壤中，难溶性的高钙磷如磷灰石与土壤中的各种有机酸、无机酸（如H2CO3、H2SO4、HNO3等）作用，逐渐脱钙转化为易溶性磷酸一钙的过程●土壤磷养分的调控●调节土壤酸碱度●合理使用磷肥（水旱轮作）●增施有机肥●水分管理●土壤钾的生物地球化学循环●土壤钾素的形态和有效性●矿物态钾——无效钾●非交换态钾——缓效钾指存在于层状硅酸盐矿物层间（伊利石、蛭石）和颗粒边缘上的一部分钾●交换性钾——速效钾被带负电荷的土壤胶体表面所吸附的钾离子，一般仅占土壤全钾含量的1-2%●水溶性钾——速效钾是以钾离子形态存在于土壤溶液中的钾，是土壤中活性最高的钾，也是植物钾素养分的直接来源●土壤钾的循环与转化●土壤中钾素的固定●黏粒矿物类型：2∶1型黏土矿物中，凡四面体电荷越多，固钾能力越强●土壤水分条件：土壤干湿交替可导致固定态钾增多●土壤酸碱度：酸性土壤的固钾能力小于碱性土壤●NH4+的影响：施用铵态氮肥可使固钾量显著减少（补偿效应）●土壤中钾素的释放●受矿物本身抗风化能力强弱的影响●主要是非交换性钾转变为交换性钾的过程●干燥、灼烧和冰冻对土壤中钾的释放有显著影响。
生物地球化学循环
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2020/11/5
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全球碳循环与温室效应的关系
①T（温度）↑ →冰川融化，陆地扩张→森林 面积↑ →植物光合作用↑，大气co2浓度↓
②T（温度）↑ →海洋释放co2 ↑ →大气co2浓 度↑
②> ① →大气co2浓度↑
③T（温度）↑ →生物活动↑（陆地） 元素迁移 （C、S、P、SI等）↑ →入海量↑ →浮游植物↑ →有机无机物↑ →海底沉淀→C动态平衡
参考文献
[1]Will,S,2000.An integrated approach to understanding Earth’s metabolism.NEWSLETTER41,9-11. [2]庄亚辉.全球生物地球化学循环研究的进展[J].地学前缘,1997,4(1-2);163-168. [3]谢树成等. 2001-2010年生物地球化学研究进展与展望[J].矿物岩石地球化学通 报,2012,31(5);447-469. [4]高全洲等.河流碳通量与陆地侵蚀研究[J].地球科学进展,1998.13(4);369-375. [5]姚冠荣,高全洲.河流碳输移与陆地侵蚀-沉积过程关系的研究进展[J].水科学进展 ,2007,18(1);133-139.
生物地球化学循环
内ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ提要
1
生物地球化学循环的概念
2
生物地球化学循环的驱动力
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主要的生物地球化学循环
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全球碳循环
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全球碳循环与温室效应的关系
●地球系统： 大气圈、水圈、生物圈、土壤圈、岩石圈和人 类构成的相互作用着的系统
●生物地球化学循环： 元素的各种化合物在地球系统各圈层（生物圈 、水圈、大气圈、岩石圈、土壤圈）之间的迁 移和转化，使物质总量不变的过程之和
生物地球化学循环
生物地球化学循环: 非生物界的各种化学元素在不同层次，不同大小的生态系统内，乃至整个生物圈内，沿着特定的途径从环境到生物体，从生物体再到环境，不断地进行着流动和循环，构成生物地球化学循环。
气相型循环：贮存库为大气圈和水圈，循环速度快，抗干扰性强，是完全循环沉积型循环：贮存库为岩石圈和土壤圈，循环速度慢，看干扰性弱，是不完全循环。
氮循环养分循环的特点：1养分循环有较高的养分输出率与输入率2养分循环的养分库存量较低，但流量大，周转快3养分循环的养分库养分保持能力较弱，流失率较高4养分供求同步机制较弱保持农田生态系统养分循环平衡的途径：1.种植制度中合理安排归还率较高的作物及其类型2.建立合理的轮作制度3.农、林、牧结合，发展沼气，解决农村生活能源问题，促使秸秆还田4.农产品就地加工，提高物质的归还率5.充分利用区域性富集养分生物放大作用：各种有毒物质一旦进入生态系统后，便立即参与物质循环，那些性质稳定、易被生物体吸收的有毒物质在沿着食物链各营养级传递时，在生物体内的残留浓度不断升高，愈是上面的营养级，生物体内有毒物质的残留浓度愈高的现象，称为生物放大作用，也叫做有毒物质在食物链上的浓集作用。
生态学中的景观：指一定空间范围内，由不同生态系统所组成的，具有重复性格局的异质性地域单元。
广义的景观是指出现在从微观到宏观不同尺度上的，具有异质性或缀块性的空间单元。
它强调空间异质性和尺度，并突出了生态学系统中多尺度和等级结构的特征。
景观功能：即景观结构于生态学过程的相互作用，或景观结构单元之间的相互作用景观要素：组成景观的单元斑块：与周围环境在外貌或性质上不同，但又具有一定内部均质性的非线性的空间区域斑块类型：干扰斑块，残余斑块，环境资源斑块，引入斑块廊道：景观中与相邻两边的环境不同的线状或带状结构。
基底：范围最广、连接度最高并且在景观功能上起着优势作用的景观要素。
物种数量与生境面积之间的关系可用下式表示：S=cAz岛屿生物地理学理论：dS/dt=I-E一般来说，灭绝率随面积的增加而减小，迁入率随隔离程度的增加而减小，岛屿面积越大，物种数越多，称为岛屿效应。
稀土元素的生物地球化学循环
稀土元素的生物地球化学循环稀土元素是指在自然界中分布较为稀少的元素，存在于哑铃状元素周期表的第三个周期中，包括锕系和镧系元素。
稀土元素具有一系列特殊的物理和化学性质，例如良好的磁性、较高的硬度、较高的熔点、较强的稳定性和良好的电学和光学性能，因此在工业、电子、农业和医学等领域具有广泛的应用前景。
稀土元素的生物地球化学循环对环境和生态系统具有重要的影响，因此深入了解稀土元素的生物地球化学循环机制和影响因素具有重要的研究价值和应用前景。
稀土元素的循环路径稀土元素在自然界中存在于岩矿、土壤、水体和生物体中。
岩矿是稀土元素的主要存储和释放方式，其中以花岗岩、玄武岩、火山岩等构成的深层岩石是稀土元素的主要富集体。
稀土元素在地质过程中的富集主要是由于石榴石、长石、角闪石等矿物对稀土元素的亲和性差异所导致，同时还与流体热液和液态石墨中稀土元素的溶解度有关。
岩矿中的稀土元素在地球化学循环中会随着地质作用的变化而释放，形成稀土元素的物质循环的一个重要环节。
稀土元素在水体中主要以溶液的形式存在，同时也可以附着在悬浮颗粒和底泥中。
水体中稀土元素的浓度受到季节变化和地理位置等因素的影响。
稀土元素也可以被生物体吸收和富集，例如在水生生物体中，稀土元素可以被藻类吸收并进一步富集在微小浮游动物中，形成陆海转换流和沉积作用的一个重要环节。
稀土元素在环境中的循环和生物作用过程是稀土元素生物地球化学循环的重要环节。
显微藻、硅藻、蓝藻和绿藻等水生植物对稀土元素的富集作用已被广泛研究。
例如，国内外研究表明，稀土元素在水生植物中的分布模式受到生物-环境因素的共同影响。
与其他营养元素相比，稀土元素在生物有机体中的含量较低，但仍然起到了重要的生物作用和环境影响作用。
稀土元素的生物作用和环境影响主要包括以下几个方面。
首先，稀土元素在光合作用、呼吸作用、有机物合成和能量转化等方面具有生物催化作用，对生物体代谢活动的调节具有重要作用。
其次，稀土元素的不同含量对水生生物的生长、繁殖和寿命等具有影响。
地球化学元素的生物地球化学循环
地球化学元素的生物地球化学循环地球上的所有生命形式都是由各种元素构成的。
这些元素在地球化学循环中不断流动，包括岩石圈、水圈和大气圈之间的交换。
其中一些元素的循环发生在相对缓慢的时间尺度上，而另一些元素则在短时间内循环。
这些生物地球化学循环的探究已经成为了当今地球科学的前沿领域之一。
地球化学元素是指在地球上所存在的118种元素，包括氢氦、金属元素、较活跃的非金属元素、以及稀有气体。
这些元素在生物圈、岩石圈以及水圈之间进行交换并循环。
其中最常见的是碳、氮、氧、硫、磷和铁等元素。
这些元素在生物体内的存在是极其重要的，它们参与了许多生物体所需的化学反应，如细胞呼吸和DNA复制等。
生物地球化学循环是指在生物体、岩石圈、水圈和大气圈之间不断地移动和转化的地球化学元素。
这些元素的循环是由不同的过程所控制的，包括地质、化学和生物过程。
例如，碳的循环是由植物的光合作用和动物的呼吸所驱动的；而磷和氮的循环则是由微生物的活动所控制的。
此外，地质作用也参与了某些元素的循环，如地球内部的岩浆活动和水文作用。
生物地球化学循环的探究对人们了解地球的生态系统、气候和环境问题非常重要。
例如，碳的循环和气候变化之间的关系已经被广泛研究。
大气中温室气体的增加导致了气候变化，而碳循环对温室气体的增加起到了重要的作用。
磷和氮循环则对农业生产和土地管理具有重要的意义。
尽管许多地球化学元素在循环中的时间尺度非常长，但一些元素的循环却相对较短，需要更为关注。
例如，铜和铅等重金属的污染可以引起生态系统的严重破坏。
这些重金属在土壤中长期积累并可能进入食物链，对人类的健康构成潜在威胁。
总的来说，生物地球化学循环是地球科学中非常重要的一部分。
通过对这些循环的深入研究，可以帮助我们更好地理解地球生态系统的功能，并更好地管理和保护我们的环境。
化学元素生物地球化学循环
化学元素生物地球化学循环地球是一个生机盎然的星球，其上存在各种各样的生物，它们存在于海洋、陆地和空气中，在地球上形成了复杂而强大的生态系统。
在生物体内，各种元素扮演着不可或缺的角色，其中化学元素生物地球化学循环扮演着至关重要的角色。
一、碳循环①海水中的二氧化碳被植物光合作用吸收，同时大气中的二氧化碳也被地球上的植被吸收。
②植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机化合物，这些有机物通过植物食物链进入动物体内。
③动物通过呼吸将有机物中的碳氧化并排放出二氧化碳，同时部分有机物还会进入土壤分解。
④有机物在土壤中分解后释放出二氧化碳，并有一部分有机物会长时间储存在土壤中。
二、氮循环①氮气在大气中形成一个生物能够利用的形式——氮气，植物通过根部的根瘤菌将氮气转化为氨或亚硝酸盐。
②植物吸收了氨和亚硝酸盐，然后将其转化为氨基酸等有机物，这些有机物通过食物链传递至动物体内。
③动物通过食物链摄入氮化合物，然后在体内将其转化为蛋白质等有机物，最后将氮排放至环境中。
④氮化合物在环境中被分解成氮气并释放，这一过程由细菌完成，有一部分氮化合物也会长时间储存在土壤中。
三、磷循环①磷以磷酸盐的形式存在于土壤中，植物通过根部吸收土壤中的磷酸盐。
②植物将磷酸盐转化为有机磷酸盐，这些有机磷酸盐通过食物链传递至动物体内。
③动物通过食物链摄入有机磷酸盐，然后在体内将其转化为脂肪、核酸等有机物，最终将磷排放至环境中。
④磷在环境中被分解并重新转化为磷酸盐，这一过程通过细菌完成，有一部分磷也会长时间储存在土壤中。
通过化学元素生物地球化学循环，地球上的各种生物能够获得所需的元素和营养物质，形成了一个良性循环的生态系统。
这种循环不断地发生着，维持着地球上生命的存在和持续发展。
因此，化学元素生物地球化学循环对于地球生态平衡起着至关重要的作用。
土壤有机质的生物地球化学循环过程分析
土壤有机质的生物地球化学循环过程分析土壤有机质是土壤中不可或缺的组成部分，它是由死亡生物体和植物残体等经物理、化学和生物转化形成的有机质。
土壤有机质的含量和质量对土壤的性质和功能具有重要影响。
如何了解和分析土壤有机质的生物地球化学循环过程对于有效管理和保护土地资源具有重要意义。
本文将从土壤有机质的形成、分布与演化、转化以及生物地球化学循环过程等四个方面分析土壤有机质的生物地球化学循环过程。
一、土壤有机质的形成、分布与演化土壤有机质的形成、分布与演化是呈现土壤性质和功能的重要因素之一。
土壤有机质的形成来源主要是死亡生物体和植物残体等有机物经过一系列的生物化学过程分解产生的。
在这个过程中，微生物（细菌、真菌、原生动物等）是主要的降解剂。
土壤中有机质的含量和质量与土壤类型、降水量、温度和地理位置等因素有着密切的关系。
同时，土壤有机质的分布和演化，也决定了土壤性质和功能。
比如，土壤中有机质的形成和演化可以调节土壤的肥力，改善土壤的物理和化学性质，从而提高作物的生产力。
二、土壤有机质的转化土壤有机质的转化是指有机质在土壤中通过一定的微生物和化学反应，所经历的生物地球化学过程。
土壤有机质的转化包括了有机质的碳循环、氮循环和磷循环等。
其中最为主要的就是碳循环，这是因为土壤有机质中碳元素的含量最为丰富。
土壤中的有机质通过微生物的分解和光合作用产生的碳，被土壤中的植物吸收，并再次归于土壤中，形成了土壤有机质的循环。
三、生物地球化学循环过程生物地球化学循环过程是地球上生命体现的重要过程之一。
生物体的生命本质依赖于环境的物质、能量转换，也就是生物地球化学循环过程。
土壤有机质是地球上重要的生物地球化学元素，通过一系列的化学、生物转化和迁移等过程，维持着全球的生态平衡。
而土壤中的各种微生物则是其中的重要参与者。
比如：氮循环过程中，氮在土壤中的循环来自于氮肥的施用和大气氮的固定。
细菌在这个过程中扮演着重要的角色，可以通过一系列化学反应将氨转化为硝酸盐。
生物地球化学循环
生物地球化学循环在地球上，生物、化学和地质过程紧密相连，构成了生物地球化学循环，其作用是将生物体内、社会经验和地球学过程互相联系起来。
生物地球化学循环指的是生物体与地球化学元素之间不断进行的物质循环和能量转换，包括碳循环、氮循环、水循环、磷循环等。
碳循环碳循环是生态系统和大气之间的碳交换，主要通过生物过程、生物地质过程和化学天体过程来实现。
在生物过程中，光合作用是最主要的碳循环过程。
光合作用将二氧化碳转化为有机质，同时释放氧气。
另一种生物过程是呼吸作用，将有机质氧化成二氧化碳和水，释放出能量。
在生物地质过程中，矿物化作用释放出的二氧化碳反应与碳酸盐形成石灰岩，将碳永久保存在地球的岩石层中。
化石燃料的燃烧是碳循环中最主要的人类活动，释放出大量二氧化碳进入大气，导致全球气候变暖。
氮循环氮循环是生物体内氮的循环和地球氮的循环，涉及生态系统、生物地质过程和大气化学过程。
在生物系统中，大部分生物细胞构成氨基酸，而氨基酸又是蛋白质的主要组成部分。
氨基酸通过蛋白质合成，向上一级转化为动植物的组织中的有机物。
细菌是氮循环过程中最重要的生物种类，不同类型的细菌可将氮逐渐转化为亚硝酸盐、硝酸盐等化合物。
氮通过细菌的氮化和反硝化作用在生物地质过程中循环。
氮的大气化学过程是氮气通过自然地闪电形成氮氧化物从而被固定在土壤中。
水循环水循环描述了水在地球上从一种状态到另一种状态的移动。
水循环是地球生物体对水的重要控制机制，包括蒸发、降雨、沉降和地下水循环等过程。
在水循环的过程中，水从海洋、湖泊、河流和植物等地方蒸发，成为大气中的水蒸气。
当温度变低时，这些水蒸气形成云，进一步导致降水。
雨水收集在地表水体（如河流、湖泊和海洋）或渗入地下水层。
在此期间，水还会吸收溶解在其中的营养物和污染物。
河流或地下水层将被污染的水排放到海洋中。
磷循环磷循环是生物体内磷的循环和地球磷的循环，这是一种非常慢的周期过程。
植物和动物消耗食物并利用其中的磷，将它们转化为能量和生物体组织。