08第8章-森林生态系统的养分循环PPT课件
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森林生态系统中的养分循环研究
森林生态系统中的养分循环研究在森林生态系统中，养分循环是维持生态平衡的关键要素之一。
养分循环指的是森林中各种元素和化合物在生物和非生物之间的传输与转化过程。
通过研究森林生态系统中的养分循环，我们能够更好地理解森林生态系统的运作机制，以及如何管理和保护森林资源。
一、养分来源和输入森林生态系统中的养分来源主要包括大气沉降、土壤和植物凋落物等。
大气沉降是指来自大气中的氮、硫、磷等元素通过降水等形式输入到森林生态系统中。
土壤是养分的重要储存库，它含有丰富的矿物质和有机质，可以提供植物所需的养分。
植物凋落物是指植物叶片、根系等有机物在腐解过程中释放出的养分。
这些养分通过降水、根系吸收等方式输入到森林生态系统中。
二、养分循环过程在森林生态系统中，养分循环包括养分的吸收、转化、输送和释放等过程。
植物通过根系吸收土壤中的养分，包括氮、磷、钾等元素，并将其转化为有机化合物，用于生长和代谢。
同时，植物的凋落物在腐解过程中，养分被分解成无机形式，再次进入土壤养分循环中。
土壤微生物也扮演着重要的角色。
它们通过分解有机物，将有机养分转化为无机养分。
此外，土壤中的根系和土壤动物还起到了养分输送的作用。
它们可以将吸收的养分通过根系或排泄物的形式输送到其他地方，使养分更加均匀地分布在森林生态系统中。
三、养分循环的重要性养分循环对森林生态系统的稳定性和可持续发展起着重要作用。
首先，养分的循环能够维持森林植被的生长和繁殖。
植物需要养分来满足其生长和代谢的需求，从而维持正常的生理功能。
其次，养分循环还影响着森林中的生物多样性。
养分的供应水平与不同物种的分布和多样性密切相关。
养分稀缺会限制某些物种的生长，从而影响生态系统的稳定性。
此外，养分循环还与土壤质量和水质保护密切相关。
合理的养分循环能够维持土壤的肥力和微生物活动，促进土壤结构的形成和保持。
养分过量的流失会导致水体富营养化，对水体生态系统造成负面影响。
四、养分循环的研究方法为了研究森林生态系统中的养分循环，科学家运用了多种研究方法。
生态系统生态学物质循环PPT课件
硫从海洋进入大气的，包括：海盐形式、生物生产、海底火山产生的等
elements in nutrient pools, or compartments, 地方病：自然界由于环境条件的不同，地表元素发生迁移，常造成一些元素在地表分布的不均。
生物积累、生物浓缩和生物放大
and the flux, or transfer, of nutrients between Slowly released in terrestrial and aquatic ecosystems via weathering of rocks.
全球水循环
生态系统中的水循环
降雨 截留
土壤吸收
穿透雨
渗透
地面蒸发 地下径流
蒸腾
消费者
地表 径流
人类活动对水循环的影响
人类对水循环的影响农业活动、湿地开 发等
❖ 水利工程：如修筑水库、塘堰可扩大自然蓄 水量；而围湖造田又使自然蓄水容积减小； 河流改道、建坝
❖ 水的运动包括水平移动和垂直移动。水平移动，在地面 是以液态水自高向低的流动，在空中以气态水随气流移 动。垂直移动主要是，①由于阳光照射，江、河、湖、 海和土壤中的一部分水变成水蒸汽，进入大气。②植物 从根部吸水，经蒸腾作用以及动物体表蒸发出来的水分 进入大气中。③大气中的水蒸汽遇冷，以雨、雪等形式 回到地面。
物质循环的基本概念
物质在循环过程中被暂时固定、
❖ 库(pool)： 储存的场所
▪ 生态系统中各组分都是物质循环的库：植物库、动物库、 土壤库、水体库等
贮存库：容积大、活动慢，一般为非生物成 分，如岩石、沉积物等 交换库：容积小、活跃，一般为生物成分， 如植物库、动物库等。
流(flow): 物质在库与库之间的转移运动状态
elements in nutrient pools, or compartments, 地方病：自然界由于环境条件的不同，地表元素发生迁移，常造成一些元素在地表分布的不均。
生物积累、生物浓缩和生物放大
and the flux, or transfer, of nutrients between Slowly released in terrestrial and aquatic ecosystems via weathering of rocks.
全球水循环
生态系统中的水循环
降雨 截留
土壤吸收
穿透雨
渗透
地面蒸发 地下径流
蒸腾
消费者
地表 径流
人类活动对水循环的影响
人类对水循环的影响农业活动、湿地开 发等
❖ 水利工程：如修筑水库、塘堰可扩大自然蓄 水量；而围湖造田又使自然蓄水容积减小； 河流改道、建坝
❖ 水的运动包括水平移动和垂直移动。水平移动，在地面 是以液态水自高向低的流动，在空中以气态水随气流移 动。垂直移动主要是，①由于阳光照射，江、河、湖、 海和土壤中的一部分水变成水蒸汽，进入大气。②植物 从根部吸水，经蒸腾作用以及动物体表蒸发出来的水分 进入大气中。③大气中的水蒸汽遇冷，以雨、雪等形式 回到地面。
物质循环的基本概念
物质在循环过程中被暂时固定、
❖ 库(pool)： 储存的场所
▪ 生态系统中各组分都是物质循环的库：植物库、动物库、 土壤库、水体库等
贮存库：容积大、活动慢，一般为非生物成 分，如岩石、沉积物等 交换库：容积小、活跃，一般为生物成分， 如植物库、动物库等。
流(flow): 物质在库与库之间的转移运动状态
森林生态学基础—森林生态系统的养分循环
第八章森林生态系统的养分循环生态系统养分循环（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。
能量是生态系统一切活动和过程的最终推动力，物质是构成生态系统生命和非生命组分的原材料，两者对任何生态系统来说都是缺一不可、相辅相成的。
能量总是由高效能向低效能沿单方向流动，是一个不可逆的过程。
物质则在生态系统中可以被反复循环利用，它在生态系统中起着双重作用，既是维持生命活动的物质基础，又是能量的载体。
因此，讨论物质在生态系统中的循环规律，是深入研究生态系统功能的重要内容。
在20世纪50年代以前，经典的元素循环是以自然界的生物地球化学过程为对象的。
二次世界大战结束后，大量的核试验引起人们对人工核素的全球沉降和迁移过程的关注。
20世纪60、70年代工农业的发展带来了化肥、农药、洗涤剂和重金属的全球性污染。
在国际科联环境科学问题委员会（SCOPE／ICSU）的倡导下，科学家们开展了全球碳、氮、硫、磷和重金属的生物地球化学循环研究。
80年代以来，国际地圈生物圈计划（IGBP）以及其他许多国际性的全球科学计划针对人类活动引起的系列全球变化，如温室效应、臭氧层破坏、海平面升高、森林锐减、土地退化等开展了大量研究。
这些问题均与元素循环有关，因此给碳、氮、硫、磷等元素的生物地球化学循环研究带来了新的推动力和新的研究内容，使元素循环研究进入了一个新的阶段。
影响元素迁移转化过程与规律的主要因素是气候、土壤、植被及人类活动。
目前，生态系统养分循环关注的重点领域有：（1）生物圈的地球化学组成和结构及在人类活动中变化的特点，生物圈的稳定性，人类地球化学作用对其影响及两者相互协调的机理；（2）碳、氮、硫、磷的生物地球化学循环、人类活动对其作用强度和全球变化关系的研究；（3）重金属的生物地球化学行为（形态、迁移、转化、归宿）和其模型，它们的生物和健康效应的研究；（4）农药和其他重要的有毒有害有机化学物质在环境中迁移、降解、残留过程中的生物（特别是微生物）地球化学作用的研究；（5）天然和技术成因的生物地球化学异常和其生物、健康效应，地方病的生物地球化学防治对策的研究；（6）古代生物地球化学的研究，地质历史时期生物地球化学成矿机理，古代地球化学环境和生物进化相互作用的研究等。
森林生态系统的组成与结构ppt课件
13
森 林 生 态 系 统
14
草原生态 系统
15
沼泽生态 系统
Okefenokee Swamp
双溪布洛自然公 园中的沼泽地 16
水域生态 系统
17
农田生态系统
18
塑料大硼
19
水簇箱
20
城镇生态系统
21
1.3森林生态系统的 基本概念
？？
森林是在一定地域上，以大 量乔木为主体，林木(树木)彼 此之间及其与环境之间相互 作用的，并能生产大量木材、 林副产品和起着关键性的维 持陆地良好的生态环境的生 物群体。
6
1.2生态系统类型
1.2.1根据基质性质
陆地生态系统：森林生态系统、农田生态 系统、城市生态系统……。 水域生态系统：河流生态系统、池塘生态 系统、海洋生态系统……。
7
1.2.2根据范围不同
大生态系统：如海洋生态系统等。 中生态系统：如农田生态系统等。 小生态系统：如水簇箱生态系统等。
8
1.2.3根据人的参与与否
12
(4)燃料供能的工业生态系统
需要不断从系统外部输入能量和物质，又向外部排出大 量废物。 大量矿物燃料的势能代替了太阳能(不仅是补充)。 从维持生命的角度来说是一种不完全或者是依赖性的生 态系统。即依赖于前三类生态系统提供食物、燃料和原 料以维持此类系统的存在和发展。 高效能的燃料供能生态系统，会给邻近低效能的太阳供 能生态系统造成巨大的压力，研究城市生态系统的能量 流动，要用新的方法和途径，目标是高效、和谐。
DDT浓集作用示意图 (Banton & Werner, 1974)
42
西安生态养殖 场的系统结构 共由四部分组 成，即初级生 产者系统、次 级生产者系统、 水生生态系统 和有机污水净 化系统
森 林 生 态 系 统
14
草原生态 系统
15
沼泽生态 系统
Okefenokee Swamp
双溪布洛自然公 园中的沼泽地 16
水域生态 系统
17
农田生态系统
18
塑料大硼
19
水簇箱
20
城镇生态系统
21
1.3森林生态系统的 基本概念
？？
森林是在一定地域上，以大 量乔木为主体，林木(树木)彼 此之间及其与环境之间相互 作用的，并能生产大量木材、 林副产品和起着关键性的维 持陆地良好的生态环境的生 物群体。
6
1.2生态系统类型
1.2.1根据基质性质
陆地生态系统：森林生态系统、农田生态 系统、城市生态系统……。 水域生态系统：河流生态系统、池塘生态 系统、海洋生态系统……。
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1.2.2根据范围不同
大生态系统：如海洋生态系统等。 中生态系统：如农田生态系统等。 小生态系统：如水簇箱生态系统等。
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1.2.3根据人的参与与否
12
(4)燃料供能的工业生态系统
需要不断从系统外部输入能量和物质，又向外部排出大 量废物。 大量矿物燃料的势能代替了太阳能(不仅是补充)。 从维持生命的角度来说是一种不完全或者是依赖性的生 态系统。即依赖于前三类生态系统提供食物、燃料和原 料以维持此类系统的存在和发展。 高效能的燃料供能生态系统，会给邻近低效能的太阳供 能生态系统造成巨大的压力，研究城市生态系统的能量 流动，要用新的方法和途径，目标是高效、和谐。
DDT浓集作用示意图 (Banton & Werner, 1974)
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西安生态养殖 场的系统结构 共由四部分组 成，即初级生 产者系统、次 级生产者系统、 水生生态系统 和有机污水净 化系统
08第8章 森林生态系统的养分循环
2018/10/24
10
8．2森林生态系统养分循环的类型与机制
三种循环类型（路径与范围）：
• 地球化学循环(geochemical cycles) • 生物地球化学循环(biogeochemical cycles) • 生物化学循环(biochemical cycles)
2018/10/24
11
2018/10/24
41
全球碳循环
2018/10/24
42
生态系统中的碳循环
2018/10/24
43
什么是温室效应？
2018/10/24 44
大气CO2浓度与温度变化(夏威夷)
2018/10/24
45
二 、氮循环
含氮物质种类
• ①大气中的氮 (氮气，N2) • ②氧化二氮 (N2O) • ③氨气(NH3) • ④NO及其反 应生成物
2018/10/24
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（一）分解者生物
微生物 • 细菌和真菌是主要的分解者：主要分解氨基酸和糖类 动物类群 • 小型土壤动物:包括线虫、轮虫、螨：不能碎裂枯枝落叶， 属粘附类型。 • 中型土壤动物：包括蝉尾目昆虫、原尾虫、螨类、线蚓 类、双翅目幼虫和一些小型鞘翅目昆虫：调节微生物种 群的大小和对大型动物粪便进行处理和加工； • 大型和巨型土壤动物：主要包括各种取食枯枝落叶的节 肢动物，如千足类、等足类、端足类的蜗牛、蚯蚓等： 是碎裂植物残叶和翻动土壤的主力。对分解和土壤结构 有明显影响。
生态系统中的分解作用(decomposition)是 死有机物质的逐步降解过程。
• 死有机物质的逐步还原为无机物，释放能量。
20过程 • 破碎——把尸体分解为颗粒状的碎屑。 • 异化（矿化）——有机物在酶的作用下，进行生物 化学的分解，从聚合体变成单体（如纤维素降解为 葡萄糖）进而成为矿物成分（如葡萄糖降为CO2和 H2O）。 • 淋溶——可溶性物质被水淋洗出，完全是物理过程。
08 森林生态系统的养分循环
28
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8．3．2 影响凋落物分解速率的因素
随着凋落物的分解，物质的质量不断减少。凋落 物分解过程中物质的损失一般遵循如下规律 (Olson 1963)。 式中Lo—凋
落物在起始时刻时重量； 在t时刻时重量； Lt——凋落物
k——凋落物分解常数，k=年凋落量／凋落物的库存量。
15
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（二）沉积循环 (sedimentary cycles) 地球化学循环中，气态循环的气体比较少，大部分属于沉 积循环类型。 气象途径：如空气尘埃和降水的输入以及风侵蚀和搬运 的输出 。（生长在极贫瘠土壤上的森林，化学沉降物的 输入有可能使其达到较高的生产量） 生物途径：动物的活动可使养分在生态系统之间发生再 分配。（例如它们可以在一个生态系统能够内取食，而 在另一个系统内排泄） 地质水文途径：指生态系统养分的输入来源于岩石、土 壤矿物的风化和土壤水分及溪水溶解的养分对系统的输 入，以及土壤水或地表水溶解的养分、土粒和有机物质 从系统的输出。
6
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能量流动与物质循环的关系
Sun
热 热 热 热
空气 水 无机盐
生产者
食草动物
食肉动物
第二级食肉动物
物质流 能量流
7
分解者 热
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8．1．1 植物体内的养分元素
重要元素：植物正常生长和代谢所必需的元素。
其中，其浓度仅有若干ppm的称作微量元素，而 浓度可用百分数表示的可称为大量元素;
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17
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8．2．2 生物地球化学循环
生态系统内部化学元素的交换，其空间范围一般不大。植 物在系统内就地吸收养分，又通过落叶归还到同一地方。 多数生态系统内生物和化学元素的交换，大体处于平衡状 态。一般生物地球化学循环的特点是：绝大多数的养分可 以有效地保留，积累在本系统之内，其循环经常是遵循一 定的循环路线。
森林生态系统的养分循环PPT课件
• 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。
.3
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
动物取 食
消费者： 动物
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
周转时间=1/周转率=库中物质量/流通率
.8
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
.9
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。
.26
2.2.4凋落物的分解
• 凋落物分解和养分的释 放是森林生物地球化学 循环中最重要的一环， 分解过快或过慢对森林 生长都不利。
• 思考：热带雨林生产力 高，生长快，但也最脆 弱，为什么？
.27
2.2.5林下植被的作用
• 林下植被的凋落物含有相当高的养分，一般 有利于森林死地被物的分解，从而提高土壤 肥力。因此，林下保持一定数量的灌木、杂 草以及苔藓，将会对森林的生产力起到有益 的作用。
续期和强度；与前次降雨间隔时间。
.22
(2)草食动物的取食
• 养分损失、养分转移：昆虫粪便；增加土 壤养分；转移到溪流和湖泊，增加水体内 生物生产力。
• 增加凋落量、淋洗损失。 • 根系死亡、养分的损失；减少根系吸收。 • 影响林下植物：上层林木叶子遭严重损失
.3
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
动物取 食
消费者： 动物
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
周转时间=1/周转率=库中物质量/流通率
.8
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
.9
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。
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2.2.4凋落物的分解
• 凋落物分解和养分的释 放是森林生物地球化学 循环中最重要的一环， 分解过快或过慢对森林 生长都不利。
• 思考：热带雨林生产力 高，生长快，但也最脆 弱，为什么？
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2.2.5林下植被的作用
• 林下植被的凋落物含有相当高的养分，一般 有利于森林死地被物的分解，从而提高土壤 肥力。因此，林下保持一定数量的灌木、杂 草以及苔藓，将会对森林的生产力起到有益 的作用。
续期和强度；与前次降雨间隔时间。
.22
(2)草食动物的取食
• 养分损失、养分转移：昆虫粪便；增加土 壤养分；转移到溪流和湖泊，增加水体内 生物生产力。
• 增加凋落量、淋洗损失。 • 根系死亡、养分的损失；减少根系吸收。 • 影响林下植物：上层林木叶子遭严重损失
《森林生态系统恢复》PPT课件
谢谢
班级:生态091
• Roads
• Cattle ranching
• Crop and timber exports
• Fires
• Logging
• Government policies
• Settler farming • Tree plantations
• Poverty • Population growth
森林生态系统的退化
Hale Waihona Puke Natural Capital Degradation
Major Causes of the Destruction and Degradation of Tropical Forests
Basic Causes
Secondary Causes
• Not valuing ecological services
退化森林生态系统特征
滇西北亚高山森林生态系统退化的特征包括 :
结构改变
物种组成和年龄结构
功能降低
系统结构的改变必然造成物质循环和能量流动等功能发生相应的变化 , 使生物生产力和生物量减少
物种间平衡关系破裂
各种稳定的种内和种间关系发生改变 , 从而使系统的稳定性改变 , 进 一步导致原有系统的演替途径发生变化
Cattle ranching
Tree plantations
• Cash crops
Logging
Cash crops
Settler farming
Roads
Fires
退化森林生态系统的恢复管理
□ 次生林的恢复：
□ 天然林的保护：
封山育林 人工造林 抚育间伐
保护生态系统的生物多样性 保护生态系统的结构与功能 保护森林生态系统的健康与生命力
森林生态系统及其保护 ppt课件
ppt课件
1
森林生态系统是森林群落与其环境在功能流的作用下形成 一定结构、功能和自调控的自然综合体，是陆地生态系统 中面积最多、最重要的自然生态系统。森林生态系统分布 在湿润或较湿润的地区，其主要特点是动植物种类繁多， 群落的结构复杂，种群的密度和群落的结构能够长期处于 较稳定的状态，尤其是热带雨林生态系统。
第二笔：按照这棵树每年能为生态效益创造出财富，又计算了一个综合 价值，共计可达20万美元。具体可分为：能产生氧气计31000美元；能产出 蛋白质计250美元；如果这棵大树活着，能减轻大气污染，价值62000美元； 能促进水分再循环，价值37000美元；大树涵养水源，防止土壤被侵蚀，增 加土壤肥力，价值31000美元；能提供鸟类及其他动物栖息环境，价值31000 美元。
主要分布在北半球，纬度，北纬50°以北至北极圈左右的地区。 亚寒带的针
叶林又叫泰加林，泰加林原是指西西伯利亚带有沼泽化的针叶林，现指从北
极苔原南界树木线开始向南延伸1000多公里的北方塔形针叶林带，为水平性
植被。东西伯利亚地区有大面积的兴安落叶松林，东部的东西伯利亚地区大
陆性气候明显，冬季极端寒冷但夏季并不寒冷，年温差极大，世界上年温差
ppt课件
2
森林的生态效益
印度加尔各答的一位农业大学教授，对树龄在50年的大树，计算了两笔不同 的价值。
第一笔：一棵正常生长50年的大树，按照当地市场上的木材价格计算， 最多值300美元。（注：加尔各答，在印度东南部北回归线略南,与我国广西 南宁市基本上在同一纬度线上，大体是在22度左右）。由于气候、纬度、雨 水等因素，可以说是生长速度较快的树种。
把这些综合值加起来，当然就不是300美元，而是20万美元。
ppt课件
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森林生态系统是森林群落与其环境在功能流的作用下形成 一定结构、功能和自调控的自然综合体，是陆地生态系统 中面积最多、最重要的自然生态系统。森林生态系统分布 在湿润或较湿润的地区，其主要特点是动植物种类繁多， 群落的结构复杂，种群的密度和群落的结构能够长期处于 较稳定的状态，尤其是热带雨林生态系统。
第二笔：按照这棵树每年能为生态效益创造出财富，又计算了一个综合 价值，共计可达20万美元。具体可分为：能产生氧气计31000美元；能产出 蛋白质计250美元；如果这棵大树活着，能减轻大气污染，价值62000美元； 能促进水分再循环，价值37000美元；大树涵养水源，防止土壤被侵蚀，增 加土壤肥力，价值31000美元；能提供鸟类及其他动物栖息环境，价值31000 美元。
主要分布在北半球，纬度，北纬50°以北至北极圈左右的地区。 亚寒带的针
叶林又叫泰加林，泰加林原是指西西伯利亚带有沼泽化的针叶林，现指从北
极苔原南界树木线开始向南延伸1000多公里的北方塔形针叶林带，为水平性
植被。东西伯利亚地区有大面积的兴安落叶松林，东部的东西伯利亚地区大
陆性气候明显，冬季极端寒冷但夏季并不寒冷，年温差极大，世界上年温差
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森林的生态效益
印度加尔各答的一位农业大学教授，对树龄在50年的大树，计算了两笔不同 的价值。
第一笔：一棵正常生长50年的大树，按照当地市场上的木材价格计算， 最多值300美元。（注：加尔各答，在印度东南部北回归线略南,与我国广西 南宁市基本上在同一纬度线上，大体是在22度左右）。由于气候、纬度、雨 水等因素，可以说是生长速度较快的树种。
把这些综合值加起来，当然就不是300美元，而是20万美元。
ppt课件
森林生态恢复PPT课件
据
依据十八站的自然条件、经济条件和经营管理水平 人工更新方式进行森林植被恢复
立地质量较高的林地、交通方便、好的经营管理水平、不具 备天然更新能力
立地质量较高的林地、交通不便、不具备天然更新能力的过 火林地、具有比较好的经济条件； 封山育林恢复
交通不便、不具备天然更新能力、经济条件不好。
四、林火迹地恢复
按过火面积划分： （一）一般森林火灾：受害森林面积在1公顷以下或者
其他林地起火的 （二）较大森林火灾：受害森林面积在1公顷以上100
公顷以下的 （三）重大森林火灾：受害森林面积在100公顷以上
1000公顷以下的 （四）特别重大森林火灾：受害森林面积在1000公顷
以上的
二、火干扰对森林
的2.我国森林影火灾的分响布及特
一、森林生态系统 概 4.森林生态系统述的退化
主要表现： 森林面积减少，林分结构单一 ，林地土壤质量变差，初级生 产力降低，生物多样性减少，
生态服务功能下降等。
产生原因： 农田占有，伐木搬运、开采矿 石、道路扩展和基础设施的建 设，火灾、冰冻、干旱洪涝、
0 火干扰对森林的影响 2
二、火干扰对森林 的 1.森影林火灾的概响念
三、林火迹地的恢
复
策
略
2.轻度火烧区恢复概况
轻度火烧区自然恢复
与未过火区镶嵌分布，林冠存活，土壤有机质基本未受干扰 ， 只有林下地被层（草本层）发生改变，使地被层覆盖率降低， 增加了针叶树种种子与土壤接触的机会，有利于针叶林的更新
。
轻度火烧后针叶林中植物物种尤其是主要物种不仅在种类、多 度等方面变化不太大，且使林内环境变得更好 , 经过一段时间
复
策
略ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.火烧迹地概况
依据十八站的自然条件、经济条件和经营管理水平 人工更新方式进行森林植被恢复
立地质量较高的林地、交通方便、好的经营管理水平、不具 备天然更新能力
立地质量较高的林地、交通不便、不具备天然更新能力的过 火林地、具有比较好的经济条件； 封山育林恢复
交通不便、不具备天然更新能力、经济条件不好。
四、林火迹地恢复
按过火面积划分： （一）一般森林火灾：受害森林面积在1公顷以下或者
其他林地起火的 （二）较大森林火灾：受害森林面积在1公顷以上100
公顷以下的 （三）重大森林火灾：受害森林面积在100公顷以上
1000公顷以下的 （四）特别重大森林火灾：受害森林面积在1000公顷
以上的
二、火干扰对森林
的2.我国森林影火灾的分响布及特
一、森林生态系统 概 4.森林生态系统述的退化
主要表现： 森林面积减少，林分结构单一 ，林地土壤质量变差，初级生 产力降低，生物多样性减少，
生态服务功能下降等。
产生原因： 农田占有，伐木搬运、开采矿 石、道路扩展和基础设施的建 设，火灾、冰冻、干旱洪涝、
0 火干扰对森林的影响 2
二、火干扰对森林 的 1.森影林火灾的概响念
三、林火迹地的恢
复
策
略
2.轻度火烧区恢复概况
轻度火烧区自然恢复
与未过火区镶嵌分布，林冠存活，土壤有机质基本未受干扰 ， 只有林下地被层（草本层）发生改变，使地被层覆盖率降低， 增加了针叶树种种子与土壤接触的机会，有利于针叶林的更新
。
轻度火烧后针叶林中植物物种尤其是主要物种不仅在种类、多 度等方面变化不太大，且使林内环境变得更好 , 经过一段时间
复
策
略ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.火烧迹地概况
生态系统的养分循环
●
几种主要 元素的循环
磷循环
然而，一旦江河、湖泊中磷含量提高，会 引起藻类暴长。出现“富营养化”。
●
几种主要 元素的循环
磷循环
●
几种主要 元素的循环
硫循环
硫的主要储库：硫酸盐如石膏，也有少量 存在于大气，主要是SO2和H2S。 硫的来源：沉积岩石的风化、化石燃料（ 特别是煤）的燃烧、火山喷发和有机物的分 解。
氮循环
几种主要 元素的循环
大气是主要的氮库，大气体积的78%为分 子态氮。 生态系统氮的来源： 雷电：把大气中的氮，氧化成硝酸盐及其 它含氮的氧化物，再由降水带入土壤，参与 氮的循环。 生物固氮：固氮细菌从土壤和大气中吸收 氮素。 工业固氮：如化肥厂。
●
几种主要 元素的循环
氮循环
●
氮循环
几种主要 元素的循环
●
Sun 能量流动与物 质循环的关系
空气 水 无机盐
热
热热Biblioteka 生产者 食草动物 食肉动物
热
第二级食肉动物
物质流
分解者
能量流
热
●
植物体内的养 分元素
重要元素：植物正常生长和代谢所必需的 元素。其中，其浓度仅有若干ppm的称作 微量元素，而浓度可用百分数表示的可称 为大量元素;
大量元素：氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁 、磷、硫;
●
森林生态系统 生物地球化学
循环的效能
未经干扰的天然森林生态系统内，养分能 够有效地积累和保存。
贫养土地上森林对养分的保持能力可以补 充养分不足的问题
●
森林生态系统 生物地球化学
循环的效能
世界各地许多森林溪流水的共同特点是： 养分含量极低。
森林生物地球化学循环的效能，为当前的 环境问题提供了一种可能的解决办法。
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▪ 温室效应使地球长期处于变暖的趋势，它的影响已 逐渐表现出来。
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（二）沉积循环 (sedimentary cycles)
▪ 地球化学循环中，气态循环的气体比较少，大部分 属于沉积循环类型。
• 气象途径：如空气尘埃和降水的输入以及风侵蚀和搬运 的输出 。（生长在极贫瘠土壤上的森林，化学沉降物的 输入有可能使其达到较高的生产量）
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8．2．2 生物地球化学循环
▪ 生态系统内部化学元素的交换，其空间范围一般不 大。植物在系统内就地吸收养分，又通过落叶归还 到同一地方。多数生态系统内生物和化学元素的交 换，大体处于平衡状态。一般生物地球化学循环的 特点是：绝大多数的养分可以有效地保留，积累在 本系统之内，其循环经常是遵循一定的循环路线。
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8．1．2 生态系统养分循环的概念
▪ 狭义上：养分元素在生态系统内一次又一次地被循 环利用的现象
生态系统养分循环示意
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▪ 广义上：指化学元素及其组成的各种化合物 在自然界中的迁移和转化的过程。
• 研究化学元素及其化合物在自然界中的分
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8．1．1 植物体内的养分元素
▪ 重要元素：植物正常生长和代谢所必需的元素。 其中其浓度仅有若干ppm的称作微量元素，而浓 度可用百分数表示的可称为大量元素 。
▪ 大量元素：氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁、磷、 硫。 微量元素：氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼。
▪ 生物体中主要的化学元素：氢、碳、氧、氮。
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生态系统的分室模型及养分循环的主要途径
(引自Rieklets 1982)
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生物地球化学循环的内容
▪ （一）植物对养分的吸收
▪ 从土壤溶液中吸收 ▪ 菌根营养
▪ （二）植物体内养分的分配 ▪ （三）植物养分的损失
▪ 雨水淋失 ▪ 草食动物的取食 ▪ 生殖器官的消耗 ▪ 凋落物损失的养分
等教育出版社，施普林格出版社，2000 ForestEcology．KimminsJ．P．MacmilLan，1987 生态与环境.施维林等编著。浙江大学出版社2006.2
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主要内容：
概念、类型、途径与机制， 分解的过程与机制（凋落物）。
了解内容：
碳、氮、硫、磷及有毒物质的循环与机制。
• 生物途径：动物的活动可使养分在生态系统之间发生再 分配。（例如它们可以在一个生态系统能够内取食，而 在另一个系统内排泄）
• 地质水文途径：指生态系统养分的输入来源于岩石、土 壤矿物的风化和土壤水分及溪水溶解的养分对系统的输 入，以及土壤水或地表水溶解的养分、土粒和有机物质 从系统的输出。
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热带雨林VS北方针叶林
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（五）林下植被的作用
▪ 林下植被的凋落物含有相当高的养分，一般有利 于森林死地被物的分解，从而提高土壤肥力。因 此，林下保持一定数量的灌木、杂草以及苔藓， 将会对森林的生产力起到有益的作用。
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（六）养分元素的直接循环
• 布、迁移和转化规律的科学称为生物地球化学 (biogeochemistry)。
• 生物地球化学的研究内容就是通过追踪化学元素 迁移、转化过程与规律研究生命与其周围环21
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8．2森林生态系统养分循环的类型与机制
▪ 三种循环类型（路径与范围）：
• 地球化学循环(geochemical cycles) • 生物地球化学循环(biogeochemical cycles) • 生物化学循环(biochemical cycles)
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（一）气态循环(gaseous cycles)
▪ C、N、O主要以气态形式输入和输出。最近20余年 来，气态循环已引起人们极大地重视。因为气体循 环不仅使一些重要的大量元素输入系统或从系统中 损失掉，而且能运载空气的污染物质。
▪ 70年代以来由于大气增加大量N和S的氧化物，产 生酸雨现象成为全球最普遍的一种严重污染。
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8．2．1 地球化学循环
是指不同生态系统之间化学元素的迁移和交换
距离可能很近或者很远。 地球化学循环的空间范围相当大，可以是全球性的 大循环。时间范围也可能相当长；但也可能很短。
▪ 根据元素循环的机制，地球化学循环分为 ▪ 气态循环(gaseous cycles)和 ▪ 沉积循环(sedimentary cycles)。
▪ 养分直接循环是指菌根菌的菌丝体侵入新落下的凋 落物后，有菌丝进入凋落物内部使之分解，并吸收 那些被矿化后的养分，其中养分的一部分可被有菌 根的植物所利用。
• 养分直接循环的途径有效地保证了植物养分 的失而复得，由此几乎构成一个闭路的生物地球 化学循环，一个一种最稳妥的生物地球化学循环。
第8章 森林生态系统的养分循环
8．1 生态系统养分循环概述 8．2 森林生态系统养分循环的类型与机制 8．3 生态系统中的分解 8．4 森林生态系统养分循环特征参数 8．5 碳、氮、磷、硫循环
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本章参考书书目：
生态学．李博主编．高等教育出版社，2000 全球生态学：气候变化与生态响应．方精云主编．高
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为什么研究养分循环？
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一个简单的例子
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8．1 生态系统养分循环概述
物质的循环和能量的流动的关系（相辅相 成、缺一不可）。
生态系统养分循环研究的发展过程(三个阶 段）：
生态系统养分循环研究关注的重点领域 （五个方面)：
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（四）凋落物的分解
▪ 凋落物分解和养分的释放是森林生物地球化 学循环中最重要的一环。凋落分解的快慢与 下列因子有关：
• 森林类型及立地条件 • 凋落物的化学成分 • 土壤生物的活动
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森林凋落物的分解
凋落物分解和养分的释放是森林生态系统能量流动 过程中最重要的一环，分解过快或过慢对森林生长 都不利。
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（二）沉积循环 (sedimentary cycles)
▪ 地球化学循环中，气态循环的气体比较少，大部分 属于沉积循环类型。
• 气象途径：如空气尘埃和降水的输入以及风侵蚀和搬运 的输出 。（生长在极贫瘠土壤上的森林，化学沉降物的 输入有可能使其达到较高的生产量）
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8．2．2 生物地球化学循环
▪ 生态系统内部化学元素的交换，其空间范围一般不 大。植物在系统内就地吸收养分，又通过落叶归还 到同一地方。多数生态系统内生物和化学元素的交 换，大体处于平衡状态。一般生物地球化学循环的 特点是：绝大多数的养分可以有效地保留，积累在 本系统之内，其循环经常是遵循一定的循环路线。
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8．1．2 生态系统养分循环的概念
▪ 狭义上：养分元素在生态系统内一次又一次地被循 环利用的现象
生态系统养分循环示意
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▪ 广义上：指化学元素及其组成的各种化合物 在自然界中的迁移和转化的过程。
• 研究化学元素及其化合物在自然界中的分
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8．1．1 植物体内的养分元素
▪ 重要元素：植物正常生长和代谢所必需的元素。 其中其浓度仅有若干ppm的称作微量元素，而浓 度可用百分数表示的可称为大量元素 。
▪ 大量元素：氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁、磷、 硫。 微量元素：氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼。
▪ 生物体中主要的化学元素：氢、碳、氧、氮。
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生态系统的分室模型及养分循环的主要途径
(引自Rieklets 1982)
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生物地球化学循环的内容
▪ （一）植物对养分的吸收
▪ 从土壤溶液中吸收 ▪ 菌根营养
▪ （二）植物体内养分的分配 ▪ （三）植物养分的损失
▪ 雨水淋失 ▪ 草食动物的取食 ▪ 生殖器官的消耗 ▪ 凋落物损失的养分
等教育出版社，施普林格出版社，2000 ForestEcology．KimminsJ．P．MacmilLan，1987 生态与环境.施维林等编著。浙江大学出版社2006.2
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主要内容：
概念、类型、途径与机制， 分解的过程与机制（凋落物）。
了解内容：
碳、氮、硫、磷及有毒物质的循环与机制。
• 生物途径：动物的活动可使养分在生态系统之间发生再 分配。（例如它们可以在一个生态系统能够内取食，而 在另一个系统内排泄）
• 地质水文途径：指生态系统养分的输入来源于岩石、土 壤矿物的风化和土壤水分及溪水溶解的养分对系统的输 入，以及土壤水或地表水溶解的养分、土粒和有机物质 从系统的输出。
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（五）林下植被的作用
▪ 林下植被的凋落物含有相当高的养分，一般有利 于森林死地被物的分解，从而提高土壤肥力。因 此，林下保持一定数量的灌木、杂草以及苔藓， 将会对森林的生产力起到有益的作用。
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• 布、迁移和转化规律的科学称为生物地球化学 (biogeochemistry)。
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8．2森林生态系统养分循环的类型与机制
▪ 三种循环类型（路径与范围）：
• 地球化学循环(geochemical cycles) • 生物地球化学循环(biogeochemical cycles) • 生物化学循环(biochemical cycles)
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（一）气态循环(gaseous cycles)
▪ C、N、O主要以气态形式输入和输出。最近20余年 来，气态循环已引起人们极大地重视。因为气体循 环不仅使一些重要的大量元素输入系统或从系统中 损失掉，而且能运载空气的污染物质。
▪ 70年代以来由于大气增加大量N和S的氧化物，产 生酸雨现象成为全球最普遍的一种严重污染。
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8．2．1 地球化学循环
是指不同生态系统之间化学元素的迁移和交换
距离可能很近或者很远。 地球化学循环的空间范围相当大，可以是全球性的 大循环。时间范围也可能相当长；但也可能很短。
▪ 根据元素循环的机制，地球化学循环分为 ▪ 气态循环(gaseous cycles)和 ▪ 沉积循环(sedimentary cycles)。
▪ 养分直接循环是指菌根菌的菌丝体侵入新落下的凋 落物后，有菌丝进入凋落物内部使之分解，并吸收 那些被矿化后的养分，其中养分的一部分可被有菌 根的植物所利用。
• 养分直接循环的途径有效地保证了植物养分 的失而复得，由此几乎构成一个闭路的生物地球 化学循环，一个一种最稳妥的生物地球化学循环。
第8章 森林生态系统的养分循环
8．1 生态系统养分循环概述 8．2 森林生态系统养分循环的类型与机制 8．3 生态系统中的分解 8．4 森林生态系统养分循环特征参数 8．5 碳、氮、磷、硫循环
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本章参考书书目：
生态学．李博主编．高等教育出版社，2000 全球生态学：气候变化与生态响应．方精云主编．高
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为什么研究养分循环？
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一个简单的例子
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8．1 生态系统养分循环概述
物质的循环和能量的流动的关系（相辅相 成、缺一不可）。
生态系统养分循环研究的发展过程(三个阶 段）：
生态系统养分循环研究关注的重点领域 （五个方面)：
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（四）凋落物的分解
▪ 凋落物分解和养分的释放是森林生物地球化 学循环中最重要的一环。凋落分解的快慢与 下列因子有关：
• 森林类型及立地条件 • 凋落物的化学成分 • 土壤生物的活动
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凋落物分解和养分的释放是森林生态系统能量流动 过程中最重要的一环，分解过快或过慢对森林生长 都不利。