《农业生态学》第五章物质循环

• 库存（S）---库在某一时刻所贮存的 某一化学元素的数量。
物质循环的库可分为两大类：
3．流(flow)
• 能量和物质通过食物链形成的转移运 动状态，称为流。
• 生态系统中主要流有物质流、能量流 和信息流。
• 农业生态系统要获得高的生产力，就 要使系统内的能量和物质的流量大， 流速快且畅通无阻。
19世纪争土地,20世纪争石油,21世纪争水 以色列和叙利亚
严重干旱小船无法下水 美国干旱西部土壤龟裂
（二）中国水资源状况
• 中国水资源总量居世界第6位。 • 人均2600m3，相当于世界人均的1/4，列世
界第88位，已被列为世界贫水国之一。
人均水资源量 m3 大于10000 5000~10000 1000~5000
球性质，是闭合性循环。 •①大气中的CO2通过生物圈的光合和呼吸作
用约400年循环一次。 •②O2通过生物代谢，2000年循环一次。 •③水圈（包括占地球表面71%的海洋）中的
水，通过生物圈的吸收、排泄、蒸腾，每当 200万年才循环一次。 •④至于由岩石土壤圈风化出的矿物元素循环 一次则需要更长时间，甚至要经过几亿年。
径流37 ×103
海
降水 324 ×103
洋
1350×106
单位:km3
（二）水循环特点
三、水资源现状
• （一）世界的水资源危机
• 1.全球水资源分布不均；
1/3人口缺水, 发展中国家居多,例如非洲中东 和中亚大部分地区
• 2.随着人口增长,缺水趋势更为明显； • 3.国家之间因为争夺水资源而发生纠纷.
土壤水
50 ×103
800米地下水 3000 ×103
更深地下水
3000 ×103
29 ×106
9（13） ×103
980（1350） ×106
15亿Km3
0.0001 0.005 0.31 0.31 2.15 0.001
97
• （1）地球上咸水多、淡水少。
• 全球水量15亿km3，海洋占97%，淡水 占3%。
4．库与流的作用及相互关系
5.周转期与周转率
• 周转率与周转期－－衡量物质流动效率的指标
•
输入（FI）
• 1．流通率（flow rate）：单位时间
•
内出入库的物质流量
•
输出（ FO）
2．周转率：系统达到稳定状态后，流通率（FI或FO）
与库存（S）的比例。 R＝F／S
• 3. 周转期：周转率的倒数，表示该库的全部物质全部更
• 举例：
• 温室气体CO2的一个重要的源：化石燃料 燃烧；
• CO2的一个重要的汇：海洋
2．库（pool）
• 生态系统中能量和物质在运动过程中 被暂时固定、贮存的场所，称为库。
• 农业生态系统中主要有植物库（农作 物、蔬菜、果树、林木、牧草等）， 动物库（畜、禽，虫等）土壤库、大 气库和水体库。
（2）生物小循环：
• 是指环境中元素经生物体吸收，在生态 系统中被相继利用，然后经过分解者的 作用，回到环境后，再为生产者吸收、 利用的循环过程。
• 特点：在一个系统内进行，范围小、时 间短、速度快，是开放式的循环。
• 2．根据循环主要是与大气圈，还是与岩 石土壤或水圈联系划分（根据物质在五 大自然库的库存量的主次、大小和固定 的时间长短）
（二）物质循环的几种基本类型
• 根据物质的主要贮藏库不同，可分为：
（三）农业生态系统物质循环的特点
第一节要点
第二节 水循环
第二节 纲要
一、水循环具有重要意义
地球上总水量分布
数量
%
地表水 淡 水 湖
94×103
0.009
盐湖内海
75 ×103
0.008
地下水
冰川 大气 海洋 合计
流
水
0.9 ×103
• （2）淡水中，固态水多，液态水少， 能直接利用的少。
• 淡水中，3/4为固态水，主要分布在两极 的冰川。1/4为液态水，其中多为地下水。
二、生物圈中的水循环
（一）地球上的水分循环
大 气0.013×106
蒸发62× 103
陆地
降水99×103
生物中水 0.6 ×103
37 ×103 蒸发
361×103
2、生物地球化学循环分类
• 根据循环的范围和周期，可分为: • 地质大循环和生物小循环。 • （1）地质大循环：物质和元素经生物
体的吸收作用，从环境进入有机体内， 然后生物有机体以死体、残体、排泄 物等形式将物质或元素返回环境，进 入五大自然圈的循环。 • 回忆五大自然圈
地质大循环的特点
• 特点：时间长、范围广，影响面广，具有全
换一次平均需要的时间。 T＝S／F
• 4.循环效率：循环物质占总输入物质的比例 • EC＝FC／FI
四、物质循环的基本类型
（一）生物地球化学循环 （Biogeochemical cycles）
• 1、概念：
• 各种化学元素，包括生命有机体所必 需的营养物质，在不同层次、不同大 小的生态系统内，乃至生物圈里，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，构成了生物地球化学循环。
等级
上
中
低
<1000
很低
特点: 总量多，人均资源少
（三）缺水形式
• 1.水量型缺水（资源型）
• 定义:水资源数量不能满足需要。
• 例如：北京，人均水资源占有量不足300立方 米，是全国的1／8。
• 目前，江苏省的人均水资源量在全国排在20 多位，是全国人均1/6。淮北地区为常年型缺 水，南京、扬州一带为季节型缺水。
2.质能转化没有能量的物 质质量，也不存在没有质量的物质能量。 能量和质量作为一个统一体，其总量在任 何过程中都是保持不变的守恒量。
• E=mc2 （质能方程） • △ E= △ mc2 （质能亏损方程）
三、物质循环的库与流
1.源
• 源(source)：产生和释放物质的库。 • 汇(sink)：吸收和固定物质的库。
第五章
生态系统的功能——物质流
第五章 纲要
第一节 生态系统物流的一般特点
一、生命与元素
3、生命活动含20多种必要元素：
二、物质循环的基本原理
• 1.物质不变定律
• 化学方法可以改变物质的成分，但不能改变物 质的量，即在一般的化学变化过程中，觉察不 到物质在量上的增加或减少。
• 物质存在的两种基本形式：
2.水质型缺水
• 定义:水质型缺水指由于水质量达不到 要求而导致的缺水.
• 苏南地区属于水质型缺水。
• 上海：“东方水都”怎么成“缺水城市”？ 上海被联合国“命名”为未来全球六大缺水 城市之一。