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2.1地球化学循环
• 水循环(water cycle)：水是自然的驱动力，没有 水的循环就没有其它的循环
• 气态循环(gaseous cycles)：各种物质的主要贮库 是大气和海洋，气态循环将大气和海洋紧密联接 起来，具有明显的全球性循环性质，如O2、CO2、 N等为代表
• 沉积循环(sedimentary cycles)：主要贮库是岩石 圈和土壤圈，与大气无关。沉积物主要通过岩石 的风化作用和沉积物本身的分解作用而转变成生 态系统可利用的营养物质。故这类循环较缓慢， 非全球性的，如S、P等
• 每个库又可分为许多亚库。如森林生态系统中重 要的有植物库、动物库、土壤库，后者又可分为 有机质、矿物质和有效态等三种库。
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物质流(flow)
• 定义： 也称之为通道。是指化学元素从一个库 到另一个库的运动与转化过程。
• 在生态系统中，化学元素在库与库之间 流动形成了各个物质流，许多个这样的 流就形成了物质循环的流动过程，这些 流动过程是一个封闭的系统，形成了物 质循环的环。
生产者： 绿色植 物
凋落物、分 泌物
分解，以元素的形式释放 到环境中，又被植物重新 吸收利用。这样，养分元 素在生态系统内一次又一 次地被循环利用，这种现
养分吸 收
环境：大气、水体、 土壤中N、P、K、 S、C、Ca
象称为生态系统养分循环
死亡残体、排 泄物
分解 者： 微生 物
养分归 还
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• 人工林、草场等的地力衰退 实际意义
气象的
溶于水和土壤
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2.2生物地球化学循环(biogeochemical cycles)
第八章 生态系统的养分循环
• 生态系统养分循环概述 • 森林生态系统养分循环的类型与机制 • 生态系统中的分解 • 森林生态系统中养分循环特征参数 • 氮、磷、硫循环 • 森林生态系统生物地球化学循环的效能 • 森林经营对森林生物地球化学循环的影响
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本章导读
• 识记：养分循环特征参数(存留量、归还量、吸收量、 吸收率或吸收系数、利用效率、循环强度、生物循 环系数)；物质循环的概念及其基本类型、基本调节 原则
• 根据滞留的时间和量的多少，库可分为两种：
– 贮存库(reservoir)：容量大而物质活动慢，一般属于非 生物成分，只有通过各种物理、化学或人为的作用才能 使其中的物质重新释放出来。如大气库、土壤库等
– 交换库(exchange or cycling pool)：容量小而物质运动快， 多属生物成分。如植物库、动物库等。
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2.1.2沉积循环(sedimentary cycles)
• 大部分地球化学循环属于沉积循环类型 • 有些元素既参与气态循环，有时参与沉积循
环，决定于该元素的理化性质、生物作用和 环境条件 • 循环缓慢；不完全循环；通常没有全球影响
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3种运动形式
气象的
大气
土壤和岩石 矿物质
剩余有机物 (活的和死的)
• 领会：森林生态系统物质循环的研究方法；几种典 型的物质循环的基本特点及其分析方法
• 简单应用：森林经营对森林生物地球化学的影响 • 综合应用：生态系统几种典型的物质循环与当前全
球环境问题的关系
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1生态系统养分循环概述
• 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。
• 例如：大气圈中N2的周转时间约近100万年(固 氮作用)，大气圈中水则需10.5天；海洋中主要 物质的周转时间以硅最短，约8000年，钠最长， 约2.06亿年。
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2森林生态系统养分循环的类型与机制
按照物质循环所涉及的范围大小： • 地球化学循环(geochemical cycles)：指生态系统之间
的物质循环。距离可能很近，如坡上和坡下；或者很 远，如在生物圈这样大范围内的全球性循环 • 生物地球化学循环(biogeochemical cycles)：指在一个 生态系统内部较小范围内的局部循环。如在植物群落 的土壤之间的循环 • 生物化学循环(biochemical cycles)：指养分在生物体内 的再分配
• 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。
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
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2.1.1气态循环(gaseous cycles)
• C、N、O主要以气态形式输入和输出。 • 循环比较迅速；比较完全的循环
• 为什么气态循环引起人们极大的重视？
– 人类的活动每天都有大量CO、CO2、硫和氮的氧化 物，以及各种有机物质和农药进入气态循环。
– 典型后果： • 酸雨 • 温室效应
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周转(turnover)
• 流通率： 指在单位时间、单位面积(或体积) 物质的流动转移量。
物质在生态系统中的流通量，通常用绝对值 表示：物质/单位面积/单位时间。
• 周转率： 指出入库的流通率与该库中物质 的量的比率。表示为：
– 周转率=流通率/库中物质量 – 周转时间： 为周转率的倒数，即：
周转时间=1/周转率=库中物质量/流通率
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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
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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。
• 湖泊的富营养化问题
• 温室效应
动物取 食
消费者： 动物
死亡残体、排 泄物
• 酸雨现象
生产者： 绿色植 物
凋落物、分 泌物
养分吸 收
环境：大气、水体、 土壤中N、P、K、 S、C、Ca
分解 者： 微生 物
养分归 还
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常用术语
库(pool)
• 定义： 指各种化学元素以比较稳定的形式，在生物和非 生物成分之间暂时或永久停留和贮存的地方。有 人形象地比喻为养分循环的中转站。