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森林生态系统的养分循环 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 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。 为什么研究养分循环？ 一个简单的例子 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)： 能量流动与物质循环的关系 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. 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 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 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境的相互关系。 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) 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)。 （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。 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。 （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。 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。 Sedimentary cycles 生态系统的分室模型及养分循环的主要途径(引自Rieklets 1982) 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 （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 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。 热带雨林VS北方针叶林 （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。 （六）养分元素的直接循环 养分直接循环是指菌根菌的菌丝体