当前课程知识点：森林生态学 > 第13章 森林生态系统的物质循环 > 13.1 森林生态系统物质循环的概述 > 13.1 森林生态系统物质循环的概述
有没有想过
自然界的天然林没有人施肥
它们也会枝繁叶茂
永保绿色
这是为什么呢？
今天我们就要给大家介绍森林生态系统的物质循环
生态系统中流动的物质有着双重的使命
它既是贮存能量的载体
又是维持生命活动的基础
大气、水体和土壤等环境中的营养物质通过绿色植物吸收
进入生态系统
被其他生物体重复利用
最后再归还于环境中
这些归还的物质又再一次被绿色植物吸收
物质的反复传递和转化
就是物质循环
生态系统的物质循环中
有非常重要的两个概念
库和流
库就像家里的粮仓一样
储存物质的地方
主要是岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈和生物圈
其中前四个圈物质滞留的时间较长
所以叫储存库
而生物圈随着生物的出生和死亡
物质停留的时间较短
交换活动活跃
所以叫交换库
对某一种元素而言
存在一个或多个主要的库
比如
碳主要储存在大气圈和水圈物质
在一个具体的水域中
磷在水体中的含量是一个库
在浮游生物体中的含量是第二个库
而在底泥中的含量又是另一个库
物质在不同库之间彼此流通
这就是流
上面提到的磷
在库与库之间的转移（浮游生物对水中磷吸收以及生物死亡后残体下沉到水体
底泥中的磷又缓慢释放到水中）就构成了该生态系统的磷循环
流可用周转率和周转时间等概念来描述
周转率是出入一个库的流通量与该库中营养物质总量之比
周转时间表达了移动库中全部营养物质所需要的时间
它是周转率的倒数
亦即库中全部营养物质更换一次需要的时间
在物质循环中
周转率越大
周转时间就越短
例如
大气圈中二氧化碳的周转时间大约是一年（通过光合作用从大气圈中移走二氧化碳）
大气圈中分子氮的周转时间则需100万年
在海洋
硅的周转时间最快
约8000年
钠最长
约2.06亿年
接下来说说物质循环的类型
物质循环是个复杂的过程
通常主要有以下三种类型
一是大尺度的地球化学循环
是不同生态系统之间化学元素的交换
这种循环一般不会重复同一空间的途径
一旦某养分元素离开某一个生态系统
可能永远不再返回
这种循环的空间距离可能很近
如坡上和坡下
或者很远
如海洋和内陆
时间跨度长可达数百万年
如海底沉积的养分
而像CO2进入某一森林生态系统
可能仅数小时就会离开
但若CO2结合成为有机物质
在系统内又未腐烂分解
则可以保留数千年
二是生物地球化学循环
是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
又通过凋落物等形式归还到环境中去
如树木根系从分解的凋落物中吸收氮元素进入新生的树叶
秋季落叶脱落后又成为凋落物
氮又归还于林地
三是生物化学循环
是养分在生物体内的再分配
植物不只单靠根系和叶片吸收养分满足其营养生长
同时还会将贮存在植物体内的养分转移到需要养分的部位
进行养分的再次分配
如美国南部一个研究报告指出
火炬松叶在刚产生离层之前
叶内转移的N、P和K相应为44%、38%和58%
重量减少14%
当然
这些转移受到植物本身和环境等诸多因素的影响
树木通过生物化学循环这一途径
每年可以在很大程度上满足对养分的需要
对某些树种来说
生物体内养分的再分配具有重要的意义
这也是天然林保持旺盛生长的重要原因之一
地球化学循环
根据循环物质形态和储存库不同
可将物质循环分为三种类型
即气体型循环、沉积型循环和水循环
气体型循环
将大气和海洋密切相连
具有明显全球性
循环性能最为完善
主要储存库是大气和海洋
气体型循环主要靠气体的扩散完成
速度比较快
属于这一类的物质有氧、碳、氮等
沉积型循环
其分子或化合物主要是通过岩石的风化和沉积物的溶解
转变为可被生物利用的营养物质
循环速度比较慢
时间要以数千年计
循环性能一般也很不完善
因此抗干扰能力弱
主要储存库是岩石圈、土壤圈
属于沉积型循环的物质有磷、钙等
其中磷比较典型
它从岩石中释放出来
最终又沉积在海堤
转化为新的岩石
气体型循环和沉积型循环虽然各有特点
但均受到能量流动的驱动
并都依赖于水循环
生态系统中所有的物质都是在水循环的推动下完成的
没有水循环
其他类型的循环就无法进行
到这里
我们给大家介绍了什么是物质循环、库和流
及周转率和周转期的概念、物质循环的类型
谢谢大家 再见
-1.1 为什么要学习森林生态学
-1.2 什么是森林生态学
-1.3 如何研究森林生态学
-第1章作业
-2.1 森林生物与森林环境
-第2章作业
-3.1 太阳辐射与森林植物
-3.2 温度与森林植物
-第3章作业
-4.1 水分与森林植物
-4.2 森林对降水的再分配
-4.3 土壤与森林植物
-第4章作业
-5.1 地形因子与森林植物
-5.2 风因子与森林植物
-5.3 火因子与森林植物
-第5章作业
-6.1 种群的概念和特征
-6.2 种群的数量变化
-6.3 种群的调节与生活史对策
-第6章作业
-7.1 种群内部的关系
-7.2 种群间的关系1
-7.3 种群间的关系2-竞争
-7.4 植物的他感作用
-第7章作业
-8.1 群落的概念及特征
-8.2 群落的组成
-8.3 群落的多样性
-8.4 群落的外貌
-8.5 群落的结构
--8.5群落的结构
-8.6 影响群落结构的因素
-第8章作业
-9.1 群落的动态
-9.2 群落演替的原因及学说
-第9章作业
-10.1 森林群落的分布规律
-第10章作业
-11.1 森林生态系统的概念及特征
-第11章作业
-12.1 森林生态系统能量流动的概述
-12.2 森林生态系统能量流动的过程
-第12章作业
-13.1 森林生态系统物质循环的概述
-13.2 森林生态系统物质循环的过程
-第13章作业
-14.1 全球变化及影响的概述
-14.2 全球变化与森林生态系统
-第14章作业
