生物竞赛南京大学夏令营生态系统物质循环_刘茂松.pptVIP

THANKS * 刘茂松 msliu@nju.edu.cn 南京大学 生命科学学院 主要内容 地球水、 C、N、P物质循环过程 湿地C、N、P的生物地球化学过程与调控 水循环 碳循环 生态系统的N循环 水体中的N循环 磷循环 湿地生态系统：复杂的反应器 微生境异质性(Eh、pH、T、光照等梯度) ，存在富氧到厌氧的一系列微环境 生物活动是微生境差异形成的重要原因，同时受微生境条件约束； 各种生物、物理、化学过程间相互影响，甚至互为条件，主要元素间往往存在一定的比例关系 系统功能的发挥有赖于系统中内部的异质性及各微生境单元间的有效流通 ORP ORP（Oxidation-Reduction Potential） 对于有机物来说，微生物通过氧化作用断开较长的碳链(或者打开各种碳环)，再经过复杂的生化过程最终将各种不同形式的有机碳氧化为二氧化碳;同时，这些氧化作用还将氮、磷、硫等物质从相应的碳键上断开，形成相应的无机物。 对于无机 物来说，微生物通过氧化作用将低价态的无机物质氧化为高价态物质。生化氧化的过程伴随着氧化产物的不断生成，在宏观上，ORP是不断被提高的。ORP越高，出水中的污染物质被处理得越彻底。 ORP Eh：-250~-350 mv，有电子受体（O2、NO3-、SO42-） Eh：-220mv：NO3-还原为NO2-或N2 Eh：-75mv~-150mv， Eh：500mv~600mv。 C C~T N P 湿地C、N、P的相互作用 主要生源要素间存在一定的比例关系；平均来说，土壤腐殖质的C：N：P：S比大致为140：10：1．3：1．3 微生物生物量的C：N比约为10：1，在40％生长效率的情况下，微生物需要C：N比约为25：1的底物来满足它们的需氮量 。有机物C：N比值越高，分解速度也就越慢。 湿地植物叶N：P比14时存在氮限制，叶N：P比16时存在磷限制 污水生物脱氮除磷，当C/N20且C/P6时， 所有现行脱氮除磷工艺都会因碳源偏低，难以实现同步脱氮除磷的效果。 T、pH、Eh等影响系统C、N、P的平衡 湿地植物的水环境效应？ 草型： 封闭水体：植物生长旺成盛，C+++，DO、Eh、pH低，P++，N-- 开放水体：植物生长旺成盛，C++，DO、Eh、pH高，P--，N- 藻型： 封闭水体：植物生长旺成盛，C+，DO、Eh、pH低，P+，N- 开放水体：植物生长旺成盛，C- ， DO、Eh、pH高，P-，N+ 问题与思考 富营养化及其治理 * 江苏省Landsat/ETM+遥感影像镶嵌图 湿地植被——江苏里下河 * 1988年10月25日TM影像（RGB 743合成） 2000年9月16日ETM＋影像（RGB 743合成） * 1988年 1988年 2000年 2000年 九龙口 白马湖下游引河 白马湖下游引河 九龙口 高邮 宝应、建湖、 阜宁、楚州交界处 司徒镇 司徒镇 ？ 太湖-baidu图片 ？ 问题与讨论：生态过程与治理 富营养化及其治理 陆源输入负荷与自净能力??有限可调 系统的脱氮、除磷??微生物?? C源质与量的变化 有机物的积累与分解,ORP下降??微生境构建与强化 植被类型与C源的数量、质量??增碳、控速 封闭水体与开敞水体?? 控氧、调节 ORP 上海世博园后滩公园 *