农业生态学4农业生态系统的基本功能(物流)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2013级农学专业选修课
农业生态学
Agroecology
展茗 华中农业大学植物科学技术学院
E-mail: zhanming@mail.hzau.edu.cn
2.库和流 库： 流：
物质在循环过程 中被暂时固定、贮 存的场所。
2.库和流
储存库
库：
交换库
即环境库，容积 较大，物质交换活动 缓慢。如大气库、土 壤库、水体库等。
人类活动对水循环的影响
人类活动深刻地改变了水的生物地球化学循环
1960年以来对地表径流人工控制能力增长3倍；水库蓄水量 达到湖泊和河流的3－6倍，占将近一半的可利用水资源
水资源利用每10年增加20％，15－35％地区出现过度利用， 在21世纪将成为制约全球社会经济发展的主要生态因素
当前水资源过度利用地区
水分流、养分流与能流的关系
水循环由日光能驱动：太阳能使冰雪融化，液态水变为气 态水进入大气。太阳辐射所引起的大气环流导致水汽的移动 及水汽受冷凝结致雨，从而在海洋、大气、陆地、地表水和 地下水之间形成循环流动。 生命必须的元素除碳、氧外，多种营养元素以溶于水的离 子形式通过水进入生态系统。 植物吸收养分必须在水分作为介质，在能量的驱动下才能 完成。
1.地质大循环
指化合物或元素经生物体的吸收作用，从环境 进入生物有机体内，然后生物有机体以死体、残体或 排队泄物形式将物质或元素返回环境，经过五大自然 圈循环后，再被生物利用的过程。
特点：时间长，范围广，是闭合式的循环。
如大气圈中的CO2，约300年循环1次；O2约2000 年循环1次
水的地质大循环
水的大循环
77 84
23 16
7
水的小循环
水的小 循环
水分循环平衡: 降雨=植被水+土壤水+地下水+地表水+蒸发腾水
农田生态系统的水分平衡
输入项：降水（Rain, R)、溉(Irrigation, I)、地下水上 升（Underground water up) 输出项：蒸发蒸腾（Evaporation and transpiration,ET)、 渗漏（Percolation, P)、侧漏（S)、排水（Drainage,D)以及 农田持水（Occupying water)
• 如某一森林的现存量为324 t/hm2，年净生产量为 28.6 t/hm2，其更新率=28.6／324= 0.088,更新期 约11.3年。
• 如某一水体中浮游生物的现存量为0.07 t/hm2，年 净生产量为4.1 t/hm2，其更新率=4.1／0.07=59， 更新期只有6.23天。
4.循环效率（Efficiency of cycle, EC)
2.生物小循环
生态系统环境中的元素或化合物被生物利用 后返回环境，不经五大自然圈层的循环，又相 继被生物利用的过程。
特点：时间短、范围小，是开放式的循环。
Ca的生 物小循 环
（三）物质循环的类型
主要 特征
气相型循环
沉积型循环
元 素 有气态化合物或分子（C、无气态化合物或分子（P、
类型
H、O、N、CL等） CA、K、NA、MG等）
CG
(4)水体污染
Cao
(4) 水体 污染
三、碳循环
1.碳的作用： 糖、脂肪、蛋白质、核酸都是构成生物体的基本物质，在
未来50年水资源短缺地区
Vörösmarty and Sahagian 2000
人类对水循环的影响及水问题
(1)植被破坏 水土流失、河流洪涝或干枯；
CG
(2) 水利工程
Cao
如修筑水库，塘堰可扩大自然蓄水量；而湿地 破坏、围湖造田又使自然蓄水容积减小，尤其是大 量季节性降水因保蓄力削弱而流走，造成短期洪涝 灾害，并同时降低了地下水库的补给，也引起严重 的土壤和养分流失。
3.周转率、周转期
周转率：指系统达到稳定状态后，某一组分（ 库）中的物质在单位时间内所流出的量 或流入的量占库存总量的分数值。 单位时间交换量
周转率= ———————— 库存量
周转期：是库中物质全部更换平均需要的时间 ，也是周转率的倒数。
3.周转率、周转期
• 在生物量的周转中，往往用更新率、更新期的概念 ，其含义同周转率、周转期
流：
2.库和流
库： 流：
储存库 交换库
即生物库，容积 较小，与外界物质交 换活跃。如植物库、 动物库、微生物库。
2.库和流
储存库
库：
交换库
流：
物质在库与库之 间的转移运动状态。
库与流的相互关系
没有库，环境资源不能被吸收、固定、转化为各 种产物。 没有流，库与库之间不能联系与沟通，则物质循 环阻塞，生物无以维持，生态系统也将瓦解。 库的吸收、固定和储存的能力，不仅决定于生物 种群的特性，也决定与物质的循环效率。 农业生态系统中，生物种群所具有的捕获、吸收 和转化能量与物质的性能与效率，决定了流的数量 和速度，也决定了能量和物质在生物种群之间的分 配的定量关系。 一个高效的生态系统，必须是库容量大，流动畅 通。
• 循环物质（FC)占总输入物质(FI)的比例,称为物质 的循环效率（EC)。 EC = FC/FI
• 物质循环效率是衡量生态系统功能强弱的重要标志 。一般来说，EC值越高，表示该系统的功能越强。
（二） 物质循环的基本形式
根据物质循环的范围不同分为地球化学循环（地质 大循环）和生物循环（生物小循环）两种基本形式
主要贮 存库 循环 速度 运动 方式 抗干扰 能力 循环 性质
大气圈、水圈 快 扩散 强
完全循环
岩石圈、土壤圈 慢
沉降、抬升、风化、溶解 弱
不完全循环
二、水循环
总体积约为14亿km3水，分布于海洋、 冰川、地下水、内陆湖泊、大气五大水“库” 中，咸水占水量97%，3%是淡水，其中3／ 4以固体状态固着在两极冰盖和冰川中，只 有余下不到1%的水，才是供人类用的液态 淡水。
改变流域的水平衡，造成流域不同部位盐碱化、 沼来自百度文库化和干旱化；生物多样性减少
Aswan Dam
1960~1970: 竣工
20世纪80年代负面 影响渐现
我国湿地正 面临严峻的威胁
CG
(3)开采地下水
Cao
由于过度开发局部地区的地表水和地下水，用 于工、农业及城市发展，不但使地表、地下水贮量 下降，出现地下漏斗及地上的断流，造成次生盐渍 化；也使下游水源减少，水位下降，水质恶化，沿 海出现海水入侵，加重了干旱化和盐渍化威胁。
农业生态学
Agroecology
展茗 华中农业大学植物科学技术学院
E-mail: zhanming@mail.hzau.edu.cn
2.库和流 库： 流：
物质在循环过程 中被暂时固定、贮 存的场所。
2.库和流
储存库
库：
交换库
即环境库，容积 较大，物质交换活动 缓慢。如大气库、土 壤库、水体库等。
人类活动对水循环的影响
人类活动深刻地改变了水的生物地球化学循环
1960年以来对地表径流人工控制能力增长3倍；水库蓄水量 达到湖泊和河流的3－6倍，占将近一半的可利用水资源
水资源利用每10年增加20％，15－35％地区出现过度利用， 在21世纪将成为制约全球社会经济发展的主要生态因素
当前水资源过度利用地区
水分流、养分流与能流的关系
水循环由日光能驱动：太阳能使冰雪融化，液态水变为气 态水进入大气。太阳辐射所引起的大气环流导致水汽的移动 及水汽受冷凝结致雨，从而在海洋、大气、陆地、地表水和 地下水之间形成循环流动。 生命必须的元素除碳、氧外，多种营养元素以溶于水的离 子形式通过水进入生态系统。 植物吸收养分必须在水分作为介质，在能量的驱动下才能 完成。
1.地质大循环
指化合物或元素经生物体的吸收作用，从环境 进入生物有机体内，然后生物有机体以死体、残体或 排队泄物形式将物质或元素返回环境，经过五大自然 圈循环后，再被生物利用的过程。
特点：时间长，范围广，是闭合式的循环。
如大气圈中的CO2，约300年循环1次；O2约2000 年循环1次
水的地质大循环
水的大循环
77 84
23 16
7
水的小循环
水的小 循环
水分循环平衡: 降雨=植被水+土壤水+地下水+地表水+蒸发腾水
农田生态系统的水分平衡
输入项：降水（Rain, R)、溉(Irrigation, I)、地下水上 升（Underground water up) 输出项：蒸发蒸腾（Evaporation and transpiration,ET)、 渗漏（Percolation, P)、侧漏（S)、排水（Drainage,D)以及 农田持水（Occupying water)
• 如某一森林的现存量为324 t/hm2，年净生产量为 28.6 t/hm2，其更新率=28.6／324= 0.088,更新期 约11.3年。
• 如某一水体中浮游生物的现存量为0.07 t/hm2，年 净生产量为4.1 t/hm2，其更新率=4.1／0.07=59， 更新期只有6.23天。
4.循环效率（Efficiency of cycle, EC)
2.生物小循环
生态系统环境中的元素或化合物被生物利用 后返回环境，不经五大自然圈层的循环，又相 继被生物利用的过程。
特点：时间短、范围小，是开放式的循环。
Ca的生 物小循 环
（三）物质循环的类型
主要 特征
气相型循环
沉积型循环
元 素 有气态化合物或分子（C、无气态化合物或分子（P、
类型
H、O、N、CL等） CA、K、NA、MG等）
CG
(4)水体污染
Cao
(4) 水体 污染
三、碳循环
1.碳的作用： 糖、脂肪、蛋白质、核酸都是构成生物体的基本物质，在
未来50年水资源短缺地区
Vörösmarty and Sahagian 2000
人类对水循环的影响及水问题
(1)植被破坏 水土流失、河流洪涝或干枯；
CG
(2) 水利工程
Cao
如修筑水库，塘堰可扩大自然蓄水量；而湿地 破坏、围湖造田又使自然蓄水容积减小，尤其是大 量季节性降水因保蓄力削弱而流走，造成短期洪涝 灾害，并同时降低了地下水库的补给，也引起严重 的土壤和养分流失。
3.周转率、周转期
周转率：指系统达到稳定状态后，某一组分（ 库）中的物质在单位时间内所流出的量 或流入的量占库存总量的分数值。 单位时间交换量
周转率= ———————— 库存量
周转期：是库中物质全部更换平均需要的时间 ，也是周转率的倒数。
3.周转率、周转期
• 在生物量的周转中，往往用更新率、更新期的概念 ，其含义同周转率、周转期
流：
2.库和流
库： 流：
储存库 交换库
即生物库，容积 较小，与外界物质交 换活跃。如植物库、 动物库、微生物库。
2.库和流
储存库
库：
交换库
流：
物质在库与库之 间的转移运动状态。
库与流的相互关系
没有库，环境资源不能被吸收、固定、转化为各 种产物。 没有流，库与库之间不能联系与沟通，则物质循 环阻塞，生物无以维持，生态系统也将瓦解。 库的吸收、固定和储存的能力，不仅决定于生物 种群的特性，也决定与物质的循环效率。 农业生态系统中，生物种群所具有的捕获、吸收 和转化能量与物质的性能与效率，决定了流的数量 和速度，也决定了能量和物质在生物种群之间的分 配的定量关系。 一个高效的生态系统，必须是库容量大，流动畅 通。
• 循环物质（FC)占总输入物质(FI)的比例,称为物质 的循环效率（EC)。 EC = FC/FI
• 物质循环效率是衡量生态系统功能强弱的重要标志 。一般来说，EC值越高，表示该系统的功能越强。
（二） 物质循环的基本形式
根据物质循环的范围不同分为地球化学循环（地质 大循环）和生物循环（生物小循环）两种基本形式
主要贮 存库 循环 速度 运动 方式 抗干扰 能力 循环 性质
大气圈、水圈 快 扩散 强
完全循环
岩石圈、土壤圈 慢
沉降、抬升、风化、溶解 弱
不完全循环
二、水循环
总体积约为14亿km3水，分布于海洋、 冰川、地下水、内陆湖泊、大气五大水“库” 中，咸水占水量97%，3%是淡水，其中3／ 4以固体状态固着在两极冰盖和冰川中，只 有余下不到1%的水，才是供人类用的液态 淡水。
改变流域的水平衡，造成流域不同部位盐碱化、 沼来自百度文库化和干旱化；生物多样性减少
Aswan Dam
1960~1970: 竣工
20世纪80年代负面 影响渐现
我国湿地正 面临严峻的威胁
CG
(3)开采地下水
Cao
由于过度开发局部地区的地表水和地下水，用 于工、农业及城市发展，不但使地表、地下水贮量 下降，出现地下漏斗及地上的断流，造成次生盐渍 化；也使下游水源减少，水位下降，水质恶化，沿 海出现海水入侵，加重了干旱化和盐渍化威胁。