【正文】 循環(huán)的重要機(jī)制生物固N(yùn)：每年175＊106噸 ①固N(yùn)生物：根瘤菌 藍(lán)綠藻農(nóng)業(yè)上利用根瘤菌較多，占全部生物固N(yùn)的40％左右，因此農(nóng)田中靠包括豆科作物在內(nèi)的作物輪作來維持土壤的持續(xù)肥力是非常重要的，稻田的藍(lán)綠藻對(duì)增產(chǎn)亦有明顯的作用。生態(tài)系統(tǒng)中的氮流途徑（如圖）人為干預(yù)干預(yù)途徑（方式）：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生物固N(yùn) 工業(yè)固N(yùn)：占有20－30％問題地下水污染由于施肥不當(dāng)，會(huì)使蔬菜，飼料中累積過多或隨水流動(dòng)進(jìn)入飲水、地下水中。美國明尼蘇達(dá)州1947年－1950年139例兒童獲亞鐵血紅蛋白癥，有14例死亡，查明原因是由于飲用的地下水中被硝酸鹽污染。在某些情況下這是好的，為此有時(shí)還有意識(shí)地在魚塘中施肥。水體中營(yíng)養(yǎng)過分豐富，水生藻類繁茂，它們死亡后，在水體中腐爛分解，產(chǎn)生大量CHH2S、CONH3等，使水質(zhì)變壞。破壞臭O3層反硝化作用產(chǎn)生的N2O進(jìn)入大氣后會(huì)破壞臭O3層N2O＋O3→2NO＋O2NO＋O3→NO2＋O2若臭O3層玻壞5％，進(jìn)入地球的紫外線會(huì)增加10％，結(jié)果會(huì)使皮膚癌的發(fā)病率大為提高。過程從循環(huán)的過程看，在循環(huán)過程中P總是有損失的，為增加P循環(huán)的封閉性，必須盡量減少陸生生態(tài)系統(tǒng)的損失。人類干預(yù)大量開采磷礦，加劇了P的損失，以后會(huì)造成資源枯竭。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中P的虧損途徑：①水土流失 ②農(nóng)產(chǎn)品輸出污染營(yíng)養(yǎng)富集西、北歐美大量施用P肥和含P的合成洗滌→水體富養(yǎng)化→水質(zhì)惡化→漁業(yè)資源減少放射性物質(zhì)污染磷礦石中含放射性的鈾、釷等物質(zhì)，經(jīng)常施P使土壤放射性物質(zhì)增加，影響作物生長(zhǎng)和產(chǎn)品質(zhì)量。地球的海洋、冰帽、冰川、湖泊、河流、土壤和大氣中共含有15億Km3的水。在兩的冰帽和冰川中 淡水（3％） 90％：地下水 1／4：陸地中水 10％：土壤水分，淡水湖泊、河流及大 氣含水量因而可供植物根系利用有比例很少。水在生物圈的循環(huán)可以看作是從水域開始，再回到水域而終止。一部分滲入土壤內(nèi)部：大部分通過地下逕流而進(jìn)入海洋，接近土壤部分為植物吸收植物吸收部分，大部分用于蒸騰散失到大氣中，只有小部分為光合作用同化形成有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，再經(jīng)過生命的呼吸與排泄進(jìn)入環(huán)境。 從宏觀看：╳109T物質(zhì)，造成嚴(yán)重的水土 流失從微觀看：根系吸收礦物質(zhì)也需水的攜帶 因此，水循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)中最基本的物質(zhì)循環(huán)，水分是養(yǎng)分循環(huán)的重要?jiǎng)恿τ绊憛^(qū)域水分平衡的因素降雨量P：受地形、太陽輻射，大氣環(huán)流等因素影響，可在當(dāng)?shù)貧庀笳荆ㄅ_(tái)）獲得有關(guān)降雨的資料。硫循環(huán)硫是半胱氨酸，蛋氨酸的組分，在protein分子中二硫鍵有助于形成立體結(jié)構(gòu)。S在自然界含量并不多。氣態(tài)循環(huán)的重要機(jī)制是降雨： 缺O(jiān)2條件為 大氣中有機(jī)物中的硫 H2S SO2 硫細(xì)菌還原 氧氣 為水氣吸收SO2 稀酸 ↓降水 大地生態(tài)系統(tǒng)人類干預(yù)燃燒煤和石油每年向大氣輸送147＊106噸SO2大氣[SO2]＞ 如．1952年12月倫敦的毒霧事件，幾天內(nèi)死亡4000人，以后幾天陸續(xù)死亡上萬人，就是由于煤煙中的CO、COSO2和大量粉塵經(jīng)久不散造成的SO2的增加造成了酸雨酸雨會(huì)直接灼燒植物，改變水土的PH值，對(duì)初次生產(chǎn)及其構(gòu)成產(chǎn)生影響。酸雨被稱為空中“死神”，它使土壤，河湖酸化，動(dòng)植物受害，魚類死亡。加拿大約5萬湖泊全部沒魚，稱為“水沙漠”，我國西北、四川、廣東、上海都記錄了酸雨現(xiàn)象。干預(yù)的結(jié)果是加速了物質(zhì)參與生物圈的過程。酸雨確是空中“死神”，它有三大罪狀：污染水域，殺死水生動(dòng)物加速土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的淋溶流失（Ca、Mg、K），土壤肥力下降并延緩植物的生長(zhǎng)。瑞典、美國、巴西的森林枯萎。1952年拍攝的照片來看，浮雕的花紋還十分清晰，但今天已模糊不清了。在循環(huán)過程中性質(zhì)穩(wěn)定，易被生物體吸收的毒物沒著食物鏈在有機(jī)體內(nèi)不斷富積，濃縮。食物鏈的濃集作用（生物學(xué)放大作用）：有毒物質(zhì)沿食物鏈傳遞時(shí)，愈是上面的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，生物體內(nèi)有毒物質(zhì)的殘留濃度愈高。浮游植物→魚→河鷗→銀鷗 環(huán)境污染的危害隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人類將大量對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利，但具有毒性的化學(xué)物質(zhì)挖掘出來，進(jìn)入了生物圈。其中SO――五毒之首，形成酸雨；致癌作用。氮氧化合物來自含N有機(jī)物燃燒。主要是NO，其毒性并不大，但進(jìn)入大氣后 NO→NO2，毒性提高五倍。HF、CO：包頭鋼鐵廠排放大量F2和NO2氣體曾使88,000頭牲畜死亡。海上石油開采、運(yùn)輸及油船事故發(fā)生，使海水受到污染。我國三十條主要河流和湖泊，從松花江到珠江都受到不同程度的污染。土壤污染污染源：①廠礦廢水廢渣的直接污染 ②大氣污染物的沉降和隨雨水進(jìn)入土壤 ③農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用化肥、農(nóng)藥、除草劑使土壤污染污染后果：土壤變得板結(jié)，貧瘠、鹽堿化，農(nóng)產(chǎn)品含毒，危及人畜健康。形成惡性循環(huán)。所以不合理使用農(nóng)藥對(duì)天敵的傷害勝過對(duì)害蟲的殺傷作用。1962年美國作家R．長(zhǎng)遜就在《寂靜的春天》一書中告誡人們：“化學(xué)控制搬起石頭砸自己的腳”。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)與平衡農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分的輸入、輸出與平衡循環(huán)的特點(diǎn)非閉合的生態(tài)系統(tǒng)。輸出產(chǎn)品越多，被帶走的養(yǎng)分也越多。 有大量養(yǎng)分隨產(chǎn)品離開系統(tǒng)，又必須通過人類生產(chǎn)活動(dòng)輸入養(yǎng)分才能維持平衡，這正是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)別。農(nóng)田養(yǎng)分的輸入與輸出 施用化肥、有機(jī)肥輸入 降水和灌溉水 就氮素而言還有大氣的生物固氮 收獲物的養(yǎng)分輸出 淋失――滲漏到活動(dòng)下及側(cè)向滲透到系統(tǒng)水平邊界外（％） 輸出 流失：地表徑流和侵蝕作用 N還有反硝化及NH3的揮發(fā)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分平衡農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分平衡 ＞2，說明效率低輸入／輸出量 1－2，平衡 實(shí)際上還有些難以估計(jì)的輸出養(yǎng)分入不敷出，消耗地力，即使短期內(nèi)可以維持產(chǎn)量；長(zhǎng)此以往必將降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。作物秸桿作為收獲物被移走后，除少部分作飼料、肥料外，大部分用作燃料燒掉，使秸桿中所含大量有機(jī)質(zhì)不能還田。由于生產(chǎn)水平低，經(jīng)濟(jì)落后，不僅燒秸桿，還燒草根和畜糞。致使養(yǎng)分輸出的多，參加循環(huán)的少，系統(tǒng)的物質(zhì)收支不平衡。目前我國不少農(nóng)區(qū)大約有60％以上的物質(zhì)被移出系統(tǒng)，使農(nóng)業(yè)生態(tài)中的腐生食物鏈?zhǔn)艿絿?yán)重影響→有機(jī)質(zhì)含量↓→土壤肥力↓→抗旱力減弱→農(nóng)作物產(chǎn)量不高。平均每公頃農(nóng)田缺N： K： P：Ⅱ南方平原稻區(qū)由于施肥水平較高，加上有傳統(tǒng)種綠肥的習(xí)慣，土壤中養(yǎng)分平衡狀況稍好：N較有盈余，而P、K則有虧缺?？倸w還 自然歸還：根茬、落花、落葉等有機(jī)質(zhì) 理論歸還：可以歸還但一定歸還的養(yǎng)分 如莢殼、莖桿從有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)元素的理論總歸還率來看，冬綠肥為含歸還作物，油菜為少取多還作物，水稻為半取半還作物對(duì)各種作物產(chǎn)品的處理方法不同，也關(guān)系著有機(jī)物質(zhì)和養(yǎng)分歸還率的高低。棉花的棉籽油和纖維亦為CH化合物。建立良性循環(huán)體系實(shí)行農(nóng)、林、牧結(jié)合，發(fā)展沼氣解決農(nóng)村能源問題，增加糞肥，擴(kuò)大物質(zhì)循環(huán)。通過牲畜放牧以糞便轉(zhuǎn)入耕地。農(nóng)產(chǎn)品就地加工，提高物質(zhì)歸還率城糞下鄉(xiāng)，盡量返還農(nóng)田從系統(tǒng)外科學(xué)地輸入補(bǔ)給，合理施用N、P、K肥第五章 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的種群與群落167。生態(tài)因子：自然環(huán)境中對(duì)生物發(fā)生影響的環(huán)境因子。太陽輻射以及地球表面的大氣圈、水圈、土壤圈綜合影響著這些生態(tài)因子。如：人工經(jīng)營(yíng)的森林、草地、防風(fēng)林等。如：大棚、畜舍等。各種生態(tài)因子對(duì)生物的影響是同等重要，缺一不可、但各種生態(tài)因子對(duì)所起的作用有大小之分，即：生態(tài)因子可分為主導(dǎo)因子和輔助因子。內(nèi)容：在穩(wěn)定條件下，當(dāng)某種基本物質(zhì)的可利用量接近所需臨界量時(shí)，這種物質(zhì)將成為一個(gè)限制因素，限制其他處于良好狀態(tài)的因子發(fā)揮效應(yīng)，進(jìn)而限制作物的生長(zhǎng)。應(yīng)用前提：1 必須是在穩(wěn)定條件下才能運(yùn)用。如：軟體動(dòng)物在鈣缺乏時(shí)，用鍶作補(bǔ)償。（二）耐性定律美國生態(tài)學(xué)家謝爾福德（）1913年提出。 這之間的范圍就是該種生物對(duì)某一生態(tài)因子的耐性限度。同生物對(duì)同一生態(tài)因子的耐性范圍不同。同一生物在不同發(fā)育階段對(duì)生態(tài)因子的耐性范圍不同。同一生物種的不同品種長(zhǎng)期生活在不同生態(tài)環(huán)境會(huì)發(fā)生生態(tài)型的分化，以適應(yīng)不同環(huán)境，因而對(duì)多個(gè)生態(tài)因子的耐性范圍會(huì)有差異。生活型是種以上的分類單位。如松樹和杉樹都屬于喬木這一生活型。因而生活型反映了生物對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)。生態(tài)型 （ecotype） 種內(nèi)適應(yīng)性的分化 P27定義：同一物種內(nèi)適應(yīng)性有差異的種群。如：黃種人，白種人，黑種人。 分布越廣的物種生態(tài)型越多。不同物種其生境不同。如：蚯蚓在有機(jī)質(zhì)豐富的泥土中生存。生態(tài)位 （小生境或生態(tài)龕）：定義：生物完成其正常生活周期所表現(xiàn)的對(duì)特定生態(tài)因子的綜合適應(yīng)位置。其含義有兩個(gè)方面：時(shí)空生態(tài)位：即某種生物存在生活的時(shí)間和占據(jù)的空間。生態(tài)位包括基礎(chǔ)生態(tài)位：生態(tài)系統(tǒng)能夠?yàn)槟撤N生物提供的最大空間。實(shí)際生態(tài)位總小于基礎(chǔ)生態(tài)位，而且參與競(jìng)爭(zhēng)物種越多，該物種占據(jù)的實(shí)際生態(tài)位就越小。同一生境中，不同或相似的物種必然進(jìn)行某種時(shí)間、空間、營(yíng)養(yǎng)或年齡等生態(tài)位的分化分離。167。自然界中的生物沒有一種是以個(gè)體存在的，個(gè)體必須依賴群體，因而種群是生物存在的基本單位。種群具有其獨(dú)特的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能，它是一個(gè)具有自我組織自我調(diào)節(jié)能力的整體。如一個(gè)種群可以包括全世界的狼；也可以很小，僅指一滴海水中某一微生物的種群。如 ：一個(gè)魚塘中的鯉魚種群數(shù)為150尾。種群數(shù)量的調(diào)查方法：包括總數(shù)調(diào)查和取樣調(diào)查，一般多用取樣調(diào)查。如：每公頃水稻的株數(shù)。種群密度受生物鐘的出生率、死亡率，遷入遷出的生物個(gè)體數(shù)目的影響。種群密度的表示方法：?jiǎn)挝幻娣e或空間內(nèi)的個(gè)體數(shù)、生物量等，在植被的研究方面，常用以下相對(duì)指標(biāo)：頻率 ― 某種植物在總樣區(qū)中出現(xiàn)的次數(shù)。蓋度 ― 以冠層投影大小計(jì)算的覆蓋面積占總面積的比率。（二）種群的年齡結(jié)構(gòu)（age distribution）和性別（sex ratio）除一年生植物外，種群的不同個(gè)體，一般具有不同的年齡。年齡結(jié)構(gòu)：種群內(nèi)各年齡組之間的 數(shù)量比例。齡級(jí)比：各年齡組個(gè)體數(shù)占種群數(shù)總數(shù)的比例稱之齡級(jí)比。種群的年齡結(jié)構(gòu)有三種：a b c增長(zhǎng)型（圖 a ）：含大量新生個(gè)體，種群數(shù)量呈上升趨勢(shì)。衰退型（圖 c ）：含老年個(gè)體數(shù)較大，幼年個(gè)體很少，種群數(shù)量趨于減少。最大出生力（潛在出生力）：不受任何生態(tài)因子限制，種群處于理想狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生新個(gè)體的最大能力。實(shí)際出生力（生態(tài)出生力）：種群在一定的環(huán)境條件下，產(chǎn)生新個(gè)體的能力。各種生物的出生力是由生物的生理特性所決定的，也是生物適應(yīng)環(huán)境的策略。死亡率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)種群死亡的個(gè)體數(shù)。實(shí)際死亡率：種群在一定的環(huán)境條件下的死亡率。（四）內(nèi)稟增長(zhǎng)率（Intrinsic growth rate）在沒有任何環(huán)境因素（包括食物、領(lǐng)地和其它生物）限制的條件下，由種群內(nèi)在因素決定的穩(wěn)定的最大增殖速率。其中的內(nèi)在因素指種群密度，種群年齡結(jié)構(gòu)和性比。環(huán)境阻力：是妨礙種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率實(shí)現(xiàn)的環(huán)境限制因素的總和。用k表示?，F(xiàn)實(shí)意義：一定區(qū)域，當(dāng)環(huán)境條件下，資源對(duì)某種生物的承載力是一定的，如：某地牧場(chǎng)對(duì)牲畜有一定的承載力，過度放牧?xí)斐赡翀?chǎng)褪化。二、種群的增長(zhǎng)（一）種群的增長(zhǎng)型（population growth form）任何種群的數(shù)量都是隨時(shí)間而變化的，當(dāng)種群占據(jù)新的適宜環(huán)境，或度過不良?xì)夂颦h(huán)境條件后，會(huì)通過繁殖迅速增加種群個(gè)體數(shù)，這種增長(zhǎng)有兩種基本類型：指數(shù)增長(zhǎng)（J型增長(zhǎng)）種群在無食物和生存空間限制的條件下呈指數(shù)式增長(zhǎng)，種群個(gè)體的平均增長(zhǎng)率不隨時(shí)間變化。r=0，種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定。自然種群指數(shù)增長(zhǎng)只是短期的，當(dāng)空間資源較為充分時(shí)表現(xiàn)出來，如：細(xì)菌、浮游生物等在生長(zhǎng)前期往往表現(xiàn)為指數(shù)增長(zhǎng)。增長(zhǎng)呈S型。k 時(shí)，(kN)/k 則由 1174。即： N K ，(kN)/k 1 種群增長(zhǎng)N K ，(kN)/k 1 種群減少N = K ，(kN)/k = 1 種群處于平衡狀態(tài)比較：種群的數(shù)量增長(zhǎng)的指數(shù)曲線和邏輯斯諦曲線：（如圖）說明：多數(shù)生物的增殖，包括水稻和小麥分蘗的增長(zhǎng)都接近S型增長(zhǎng)模式。S型增長(zhǎng)，說明隨密度上升，同種個(gè)體間的擁擠效應(yīng)增大及環(huán)境限制使內(nèi)稟增長(zhǎng)能力受到限制。（一）種群波動(dòng)：指種群的數(shù)量隨時(shí)間的變化而上下擺動(dòng)的情況。種群波動(dòng)可分為：非周期性波動(dòng)：非周期性的突然的環(huán)境變化所引起的波動(dòng)。常帶來生物數(shù)量的劇烈變化?？煞譃榧竟?jié)性波動(dòng)和年波動(dòng)。一年生植物，多數(shù)昆蟲的數(shù)量波動(dòng)屬此類。春季：表層水溫升高，光照增強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)元素豐富，浮游生物開始迅速繁殖達(dá)全年最高峰。夏季：光照和水溫適合其它水生生物繁殖，浮游生物量繼續(xù)下降。冬季：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)雖多，但溫度太低，硅藻生物量降至最低點(diǎn)。如：猞猁和美洲兔的豐度變化就是典型