十单元土壤元素的生物地球化学循环2011410节.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * 第十章 土壤元素的生物地球化学循环 已被肯定的植物生长发育所必需的元素为17种： 碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、硼、铁、锰、铜、锌、钼、氯和镍等。 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。 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， 也是陆地生态系统中维持生物生命周期的必要条件。 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。 全球陆地土壤碳库量为1300~2000Pg（1Pg=1015g），是陆地植被碳库的2~3倍，是全球大气碳库的2倍多。 第一节 土壤碳的生物地球化学循环 一、土壤碳循环 不同土壤层中有机碳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100~300年。 （二）土壤碳循环对土壤氮、硫、磷循环的影响 （一）土壤碳库在生物地球化学循环中的周转 土壤碳循环是土壤氮、硫、磷循环的驱动因子， 只有在适宜于土壤有机碳积累的条件下， 才会有有机氮、硫和磷含量的增多。 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。 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。 （三）土壤碳循环对环境的影响 （四）当前土壤碳循环研究存在的问题 二、土壤碳库与光合作用 三、土壤呼吸作用 土壤有机质稳定性的研究包括以下几个方面: 1、土壤有机质周转速率的测定? 2、影响土壤有机质稳定性的因素 3、土壤微生物对土壤有机质稳定性的影响研究。 四、土壤碳的固定 五、土壤碳酸盐转化与平衡过程 土壤中无机碳主要以碳酸盐的形式存在,且主要分布于半干旱地区的干旱土、始成土、淋溶土和新成土中。全球土壤碳酸盐碳库含量为780~930Pg。 决定土壤中碳酸盐淋溶与淀积过程的关键在于土壤中CO2—H2O体系的平衡（即CO2/HCO3-/CO32-平衡） 六、土壤碳循环与全球气候变化 土壤碳在全球气候变化中的作用实际上是有机碳的生物地球化学循环(大小、尺度、速度）对气候变化的控制作用。 （一）土壤碳循环与大气CO2浓度 痕量气体占大气中空气的0.04%(体积分数),其中99%以上为CO2。陆地生态系统和海洋生态系统与大气的C02交换量占整个CO2循环总量的50%。 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)。 湿地干燥可减少CH4排放而减弱温室效应，但会同时增加CO2排放和温室效应。相同浓度下CH4对温室效应的作用是CO2的21倍。因此，湿地干燥可以减弱温室效应， 但又要注意CO2和与N有关气体通量的变化。 （三）CH4和CO2对大气碳库环境的综合影响 第二节 土壤氮的生物地球化学循环 一、土壤氮循环 (一）土壤中氮的形态 1、无机态氮 土壤中的无机氮的数量很少，表土中占全氮 1~2%(1~50mg/kg)。最多不超过5~8%； （1）铵态氮(NH4+)可被土壤胶体吸附，一般不易流失，但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。在土壤里有三种存在方式：游离态、交换态、固定态。 （2）硝态氮（NO3-）易流失，不宜在水田施用。在土壤主要以游离态存在。 （3）亚硝态氮（NO2-）主要在嫌气性条件下才有可能存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。 2、有机态氮 有机态氮占全氮的绝大部分，大约92~98%。有机氮的矿化 率只有3~6%。 （1）可溶性有机氮 5%，主要为： 游离氨基酸、胺盐（速 效 氮）及酰胺类化合物 （2）水解性有机氮50~70%，用酸碱或酶处理而得。包括：蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类 （3）非水解性有机氮30~50%，主要可能是杂环态氮、缩胺类 （二）陆地生态生态系统中的氮循环 （三）土壤氮的内循环 二、大气氮的沉降 大气层发生的自然雷电现