农业生态学-第6+7章(4节)-能量流动与物质循环ppt课件

第六章能量流动与物质循环第一节能量流动的途径与基本规律第二节农业生态系统的能流分析第三节农业生态系统中的养分循环与平衡第四节物质循环中的农业环境污染Energyflowsandmattercycles\n食物链(FoodChain)食物网(Foodweb)人工辅助能(ArtificialAuxiliaryEnergy)初级生产(Primaryproduction)交级生产(Secondaryproduction)生态效率(EcologicalEfficiency)生态金字塔(Ecologicalpyramid)熵(Entropy)能值(Energy)本章提要概念与术语\n1.能量的基本形态与来源：能量包括动能和潜能；生态系统的主要能源是大阳能和人工辅助能；2.食物链和食物网：生态系统能量流动的渠道，具有不同的类型和作用；3.农业生态系统能量转化与流动途径：将日光能转化为储存在植物有机物质中的化学潜能，根据化学潜能去向不同而形成3种不同的能流路径；●基本内容\n4.农业生态系统能量转化的基本原理：热力学的3个基本定律、林德曼效率和生态效率定律；5.农业生态系统的辅助能：人工辅助能的类型、作用及其产投效率；6.农业生产系统的能流、能值分析。7.农业生态系统养分循环效率及其平衡途径8.农业生态系统物质循环造成的环境问题与防治对策基本内容\n第一节能量流动的途径农业生态系统能量的来源食物链与食物网农业生态系统能量流动的路径能量流动的基本规律Pathwayoftheenergyflow\n(一)生态系统能量的基本形态能量(Energy)作为一种做功的动力，根据是否做功，划分为:动能、潜能两种形式.动能(DynamicEnergy)动能是正在做功的能量.动能存在的形式很多:太阳光能;流动的气流、水流所产生的风能与水能；海水涨落所产生的潮汐能；生物生命活动所消耗的化学能；人类劳动所付出的体能等等。一、农业生态系统能量的来源Sourceofenergyinagro-ecosystem\n潜能(potentialEnergy)潜能是尚未做功，但具有潜在的做功能力的能量。潜能的形式也随处可见，如埋藏在地下的各种化石能；储存在动植物体内的各种化学能；静止水体中的潜在水能；静止地壳所存在的运动能等等。动能和潜能的存在形式可以自发地或在外力的作用下相互转化。\n太阳辐射热能植物呼吸动物呼吸动物运动动物登高动物发声动物发光动物放电热能有机物化学能动能势能声能光能电能有机物化学能生态系统中的能量形式及相互转化生态系统中，能量有3种表现形式：日光能、生物化学能和热能。\n能量转化的一般形式\n（二）生态系统的能源来源地球生态系统的能量90%以上来自于日光能，另外不足10%是来自于地热能、潮汐能、风能、水能等。太阳辐射到达大气层后1.太阳辐射能Energysourcesinecosystem\n地球上任何地方所接受到的太阳辐射量因纬度、季节而异。从世界范围来看，到达地球表面的太阳辐射能，大部分地区在418.68—3349.44J／cm2.d.我国各地年辐射量变化为358—1004.8×109kJ／hm2.约50%的可见光(0.4—0.7μm)约43%的红外线（>0.76μm）约7%的紫外线(<0.4μm)。红橙光是绿色植物叶绿素最容易吸收的部分，是光合作用的主要能源。太阳辐射\n2.人工辅助能ArtificialAuxiliaryEnergy是指人类通过各种生产活动所投入到生态系统中的人力、畜力、燃料、电力、机械、化肥、农药、饲料等。在农业生态系统中，人工辅助能是一种非常重要的能量来源。它的投入可以大大强化和辅助生态系统中生物对太阳光能的固定、转化和流动。\n食物链和食物网是生态系统中能量流动的渠道。(一)食物链(Foodchain)食物链指生态系统中生物组分通过吃与被吃的关系彼此连接起来的一个序列，组成一个整体，就像一条链索一样，这种链索关系就被称为食物链。1.食物链的概念与特点二、食物链与食物网Foodchainandfoodweb\n食物链的概念是1942年美国生态学家R.L.Lindeman首先提出来的。这一概念的提出，对生态学的发展起到了积极作用。\n食物链的特点对各种生态系统中的食物链进行分析，可以看出其一般具有4个方面的基本特点。同一条食物链中，常有多种生物组成。同一个生态系统中，常有多条食物链组成。不同生态系统中，各类食物链占有比重不同。任一生态系统中，各类食物链总是协同作用的。\n营养级（Trophiclevels)生态学上把具有相同营养方式和食物的生物统归为同一营养层次，并把食物链中的每一个层次称为营养级，或者说营养级是食物链上的一个个环节。生产者称为第一营养级，它们都是自养生物;草食动物为第二营养级，它们是异养生物并具有以植物为食的共同食性；肉食动物为第三营养级，它们的营养方式也属于异养型，而且都以草食动物为食。\n一般来说,食物链中的营养级不会多于5个,这是因为能量沿着食物链的营养级逐级流动时,是不断减少的。根据热力学第二定律，当能量流经4—5个营养级之后，所剩下的能量已经少到不足以维持一个营养级的生命了。\n食物链在生物界是普遍存在的，在不同生态系统中均可以按食物链的始端和生物成员取食的方式归纳为4种类型。捕食食物链，又称草牧食物链腐食食物链，又称残屑食物链寄生食物链混合性食物链2.食物链的类型\n是以活有机体为能量来源的食物链。如，海洋中的“浮游植物→浮游动物→虾→鱼”、草原上的“草→羚羊→老虎”、农田中的“水稻→蝗虫→青蛙”、农业生产中的“作物秸秆→牛→人”等。(1)捕食食物链(PredatorChain)，又称草牧食物链(GrazingChain)\n是指以死亡有机体或排泄物为能量来源，在微生物或原生动物的参与下，经腐烂、分解将其还原为无机物并从中取得能量的食物链。农业上应用的腐食食物链有：“秸秆、粪便等→沼气”、“棉籽壳、秸秆→蘑菇”等。(2)腐食性食物链（SaprophytricFoodChain)，又称残屑食物链(DetritusChain)\n是以活的动植物有机体为能量来源，以寄生方式生存的食物链。例如，植物型的“大豆→菟丝子”、动物型的“哺乳类或鸟类→跳蚤→原生动物→细菌→病毒”等。(3)寄生性食物链（ParasiticFoodChain)大豆菟丝子\n在农业生态系统中，为了充分合理的利用能量与物质，人类常有目的地将食物链组合到一块，形成既有活性食物生物又有腐生性生物甚至还有寄生性生物的混合食物链。例如，“玉米秸秆→牛（牛粪）→蚯蚓→鸡（鸡粪）→猪（猪粪）→鱼”、“秸秆青贮→生态养猪（猪粪）→沼气（沼渣）→有机种植”等。这些人工混合食物链实际上是食物链在农业上的具体应用。(4)混合性食物链，又称杂食性食物链\n（二）食物网（FoodWeb）在生态系统中，各种生物成员之间的取食与被取食关系，往往不是单一的，多数情况是交织在一起的，一种生物常常以多种食物为生，而同一食物又往往被多种消费者取食，于是就形成了生态系统内多条食物链相互交织，互相联结的“网络”，这种网络被称为“食物网”。\n食物网使生态系统中的各种生物组分直接或间接地联系起来。\n食物网中的生物种类多、食性越复杂，形成的生态系统也越复杂。一个具有复杂食物网的生态系统，往往稳定性越强，易于保持平衡。太阳植物草食动物人及肉食动物代表生物物种代表食物关系若干种三级营养水平的生态系统食物网简化结构模式图\n在农业生态系统中，作物、林木、牧草、畜禽等，如能保持较多的种类或品种，同样能增加农业生态系统的稳定性。这在生态环境较差、经济不发达地区尤为重要。\n三、能量流动的路径Pathwayofenergyflow第一条路径第三条路径第二条路径（一）生态系统的能量流动路径\n光能或食物吸收或取食辐射或蒸发功幼仔总生产净生产生长呼吸作用产量分泌脱落排泄排粪腐食动物植食动物有机体边界第一条路径与第二条路径的能量流动模式\n第三条路径的能量流动——动物与植物的生命基本功能呼吸呼吸光合呼吸\n太阳能（二）农业生态系统的能量流动草食动物肉食动物微生物绿色植物第一条路径呼吸消耗第三条路径排泄物、死亡体第二条路径残体第四条路径排泄物、死亡体人工辅助能\n化肥种子牧草饲料太阳辐射能自然辅助能降水蒸发田野工业辅助能生物辅助能有机肥有机肥畜力一个农业生态系统的能源状况\n四、能量流动与转化的基本定律热力学第一定律:能量守恒定律热力学第二定律:能量衰变定律熵与耗散结构生态金字塔生态效率\n1.热力学第一定律—能量守恒定律热力学第一定律认为：能量可以在不同的介质中被传递，在不同的形式中被转化，但数量上既不能被创造，也不能被消灭，即能量在转化过程中是守恒的。在热功转换过程中可用下列公式表示：Q=△U+W式中：Q为系统吸收的能量；△U为系统的内能变化；W为系统对外所做的功。Lawofconservationofenergy)\n2.热力学第二定律—能量衰变定律热力学第二定律是对能量转化效率的一个重要概括。基本内容为：自然界的所有自发过程都是能量从集中型转变为分散型的衰变过程，而且是不可逆的过程。由于总有一些能量在转化过程中要变为不可利用的热能，所以任何能量的转化都不可能达到100%的有效。Lawofdisintegrationofenergy\n生态系统中的能量转化同样也可以用热力学第二定律予以描述。始于太阳辐射的一系列能量转化过程，只有少量的能量转化为在植物体或动物体的化学潜能，大部分以热能的形式消耗在维持动植物生命活动或微生物的分解过程中。这些以热能形式散发的能量是一种毫无利用价值的能量形式，因此，生态系统的能量流动是单向的和不可逆的。\n果实植物叶片吸收的太阳能A植物叶片固定的太阳能B反射转化过程中产生的热能C热力学第一定律：A=B+C热力学第二定律：B＜A热力学第一定律、第二定律图解\n3.熵与耗散结构Entropyanddissipationstructure(1)熵Entropy熵是从热力学第二定律抽象出的一个概念,也是系统无序程度或混乱程度的量度。含义是系统从温度为绝对零度无分子运动的最大有序状态向含热状态变化过程中每一度(温度变化)的热量(变化)，即熵变化就是热量变化与绝对温度之比，在温度处于绝对零度时熵值为零。\n(2)耗散结构普利高津认为，生态系统是一个远离平衡态的开放系统，呈现出一种耗散结构。耗散结构是指在远离平衡状态下，系统可能出现的一种稳定的有序结构。Dissipationstructure\n熵与有机体系统要保持有序状态，必须从外界吸取负熵。\n4.生态金字塔(EcologicalPyramid)生态金字塔是生态学研究中用以反映食物链各营养级之间生物个体数量、生物量和能量比例关系的一个图解模型。由于能量沿食物链传递过程中的衰减现象，使得每一个营养级被净同化的部分都要大大地少于前一营养级。因此，当营养级由低到高，其个体数目、生物现存量和所含能量一般呈现出基部宽，顶部尖的立体金字塔形，用数量表示的称为数量金字塔，用生物量表示的称为生物量金字塔，用能量表示的称为能量金字塔。\n男孩牛苜蓿1个4.5头2×107株471020.68096.83.449.8240数量金字塔生物量金字塔/kg能量金字塔/(104)J生态金字塔的3种基本类型“苜蓿→牛→男孩”生态金字塔\n生态金字塔浮游生物809g/m2食草动物37g/m2一级食肉动物11g/m2二级食肉动物1.5g/m2分解者5g/m2生物量金字塔\n浮游生物4*102浮游动物1.1*103净生产量15229kJ/m2.a总生产量36682kJ/m2.a细菌16283.5kJ食草动物2495kJ一级食肉动物200kJ能量金字塔数量金字塔浮游植物4g/m2浮游动物和底栖动物21g/m2颠倒的生物量金字塔\n研究生态金字塔,对提高生态系统每一级的能量转化效率和改善食物链上的营养结构,获得更多的生物产品是具有指导意义的。塔的层次多少，同能量的消耗程度有密切关系。层次越多，贮存的能量越少。塔基宽，生态系统稳定，但若塔基过宽，能量转化效率低，能量的浪费大。生态学金字塔直观地解释了生态系统中生物种类、数量的多少及其比例关系。\n5.生态效率Ecologicalefficiency能量在食物链流动过程中，食物链上不同点上的能量转化比率关系,称为能量转化效率.它可以是营养级之内的，也可以是营养级之间的。在生态学上，一般将各类能量转化效率称为生态效率。经过食物链任一营养级的能流,都可被分解为几个不同去向的支流,一部分沿食物链流动,另一部分则以各种形式被损失。\n低位营养级是高位营养级的营养及能量的供应者，但低位营养级的能量仅有10％能被上一个营养级利用。不可利用量未收量剩余量排泄量NA呼吸量R食源可利用量收获量摄食量同化量固定量生长繁殖能量在营养级内和营养级间的去向IANP\nI摄食量被一个消费者吃进的食物能数量，或被一个生产者吸收的光能数量。A同化量为一个消费者吸收食物能数量,或被一个分解者吸收的胞外产物,或一个生产者在光合作用中固定的能量。R呼吸量在呼吸等代谢活动中损失的全部能量NA排泄量排泄物中损失的能量。NP净生产量生物体内积累下来的能量,它形成新的组织，可以为下一营养级所利用.\n营养级之间的能量转化效率▲摄食效率（林德曼效率）：该营养级摄食量(In)与上一级摄食量(In-1)之比，In／In-1▲同化效率：该营养级同化量(An)与上一营养级同化量之比，即An／An-l▲生产效率：该营养级生产量(NPn)与上一级生产量之比(NPn-1)，即NPn／NPn-1▲利用效率：该营养级生产量(NPn)与上一级营养级的同化量(An-1)之比，即NPn／An-1\n▲组织生长效率：生产量(NPn)与同化量(An)之比，即NPn／An。▲生态生长效率：生产量(NPn)与摄食量(In)之比，即NPn／In。▲同化效率：同化量(An)与摄食量(In)之比，即An／In。▲维持价：生产量(NPn)与呼吸量(Rn)之比，即NPn／Rn。营养级内部的能量转化效率\n林德曼效率\n太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能第二节农业生态系统的能流分析一、人工辅助能投入\n人工辅助能：生物辅助能：来自生物有机物的能量如劳力、畜力、有机肥、种苗、饲料等工业辅助能：直接工业辅助能：石油、煤、电、天然气等间接工业辅助能：化肥、农药、农用塑料、生长调节剂、农业机具等有机能与无机能人工辅助能的作用：辅助能可以通过改善农业生态系统中某些生态限制因子，改善系统机能，减少能量消耗，提高生态系统能量转化效率，进而提高系统生产力\n太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能能源及类型除太阳辐射能以外，其它进入系统的任何形式的能量。\n太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能能源及类型在自然过程中产生的除太阳辐射能以外的其它形式的能量，如沿海和河口湾的潮汐作用、风能、水势能、降水及蒸发作用等。\n太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能能源及类型人们在生产活动中地投入的各种形式的能量。主要是为了改善生产条件、加快产品流通、提高生产力，如农田耕作、灌溉、施肥、防治病虫害、农业生物的育种以及产品的收获、贮藏、运输、加工等。\n太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能能源及类型来自生物有机体或社有机物的能量。如人力、畜力的做功，有机肥、种子、种苗的化学潜能。\n太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能能源及类型来自工业生产中的各种形式的能量。包括石油、煤、天然气、电等形式直接投入的和化肥、农药、农膜、机械等等形式间接投入的能量。\n种子能源及类型\n能流模型是对生态系统能量的流动、转化、散失过程的描述，一般多采用的是模型图解法。H．T．Odum创建了一套能量符号语言，用于描述复杂的能流过程，是目前广大生态学工作者广泛采用的方法之一。它所创建的8种常用的基本能流符号。Themodelofenergyflow二、生态系统的能量流动分析\n能源圆圈表示能源流动控制组件将各组件联系起来的能流通道储存库系统中储存能量的场所工作门两个以上能的相互作用生产者作为一个植物生产者系统消费者通常为异养生物交换组件能量和资金的流动。能量向一个方向流动，资金向另一个方向流动。热沟能量的耗散，不做任何功价格\n生态系统能流模型输入日光能有机物质输出未利用的日光能生物呼吸现成有机物质自养与异养生态系统\n森林生态系统能流模型\n三、农业生态系统能量流动的调控途径扩源强库截流减耗\n第三节养分循环与平衡农业生态系统中养分循环的一般模式农业生态系统中养分循环及特征有机质与农田养分循环保持农田养分循环平衡的途径\n一、农业生态系统中养分循环的一般形式动植物养分流向：土壤—植物—动物—土壤。该模式包括三个主要养分库：即植物库（P）、家畜库（L）和土壤有效养分库（A）。1、植物库包括植物地上和地下部分所含的养分。2、养分在几个库间的转移是沿着一定路径进行的。3、各种养分元素在各个库间完成一次循环所需要的时间长短不一。4、要了解某种养分在各库中的平衡状态，必先求出该养分的净流入量和净流出量。\n二、农业生态系统中养分循环及特征1、农业生态系统是一个养分大量输入和输出的系统2、农业生态系统物质循环的封闭性远低于自然生态系统，但不同的农业生态系统封闭程度不同。\n三、有机质与农田养分循环1、有机质在养分循环中的作用1）是各种养分的载体；2）为土壤微生物提供生活物质，促进微生物活动，增加腐殖质含量，改善土壤物理性质，提供土壤潜在肥力；3）增加土壤阳离子交换量，形成螯合物提供磷肥肥效，减少铁、铝对磷酸的固定。2、农田土壤有机质的积累与分解1）种植绿肥，增施有机肥料；2）秸秆还田，3）调节土壤水热状况\n四、保持农田生态系统养分循环平衡的途径1．充分认识有机质在农田中的作用。2．建立合理的轮作制度，合理安排归还率较高的作物，尤其要在轮作中加入豆科作物的种植。3．农牧结合，促使作物秸秆过腹还田或直接还田，发展沼气，解决生活能源问题。4．农产品就地加工，就地升值，既提高了物质养分的归还率，又提高了农民的收入，解决农民的就业问题，是一举几得的事业。5．测土配方施肥，合理利用肥料资源。\n第四节物质循环与农业环境污染农业面源污染化肥施用对环境的污染农药施用对环境的污染农牧生产废弃物对环境的污染\n一、农业面源污染环境污染是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。环境污染分为点源污染和面源污染。点源污染：指有固定排放口和地点的污染源，如工业企业排污；面源污染：指没有固定的污染物排放点，是指溶解和固体的污染物从非特定地点，在降水或融雪的冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（包括河流、湖泊、水库和海湾等）并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其他形式的污染。\n农业面源污染是指由化肥、农药等分散污染源引起的对土壤、湖泊、大气等生态系统的污染。我国湖泊等水体富营养化，主要是由面源带来的过量氮、磷等所造成。农业面源污染是最为重要且分布最为广泛的面源污染。土壤中未被作物吸收或土壤固定的氮和磷通过人为或自然途径进入水体是引起水体污染的一个因素。随着我国小城镇建设步伐和农业产业化进程的加快，农业生产中使用化肥、农药、农膜及畜禽粪便等造成的农业面源污染日益突出。化肥、农药利用率低、流失率高，不仅导致农田土壤污染，还通过农田径流造成了对水体的有机污染、富营养化污染甚至地下水污染和空气污染。\n与点源污染相比，面源污染范围更广，不确定性更大，成分、过程更为复杂，更难以控制。农业面源污染造成生态的冲击效应可谓是全方位的，涉及到了以人为中心的整个食物链。因此，我国农业专家强调，综合采取技术、工程措施，控制农业面源污染势在必行。例如，积极推广缓控释肥等新型绿色肥料；大力推广测土配方施肥技术，积极引导农民科学施肥；引导和鼓励农民使用生物农药或高效、低毒、低残留农药；推广病虫草害综合防治、生物防治和精准施药等技术。\n二、化肥施用对环境的污染使用化肥能直接提供养分为作物吸收利用，使作物产量增加丰盈土壤中养分的贮备，提高有机质含量改善土壤理化性质，增强土壤供肥能力增加生态系统中养分的循环量，保持农业生态系统的物质平衡过量增施肥料,超过作物的需要和土壤的负荷能力使用不当,作物吸收少,肥料利用率低肥料浪费,成本提高影响作物品质污染环境,给生态系统和人类健康带来威胁\n(一)化肥对土壤的污染长期大量施用化肥会使土壤酸化,有机质迅速矿化分解，土壤板结，土壤结构遭到破坏，酸盐积累增加而土壤自净能力下降；磷肥及各种复合肥含有一定量的重金属元素，长期大量施用，会直接危害人畜健康；\n化肥与硝酸盐污染植物通过根部从土壤吸收的氮素，大部分为NO3-，一部分为NH4+，除水稻外，大多数植物吸收以为NO3-主要形式NO3-进入植物体后迅速被同化利用，所以积累的浓度不高，一般在100mg/kg以内过量施氮就会发生硝酸盐积累，有时达1%以上的高浓度，含高浓度硝酸盐的植物被动物食用后，则由于硝酸盐或由硝酸盐产生的亚硝酸盐对动物造成危害\n亚硝酸盐毒性比硝酸盐5-10倍动物摄入硝态氮后，一般90%从尿中排除，毒性不强牛的半致死量为20mg/kg世界卫生组织（WHO）建议，饮水中硝酸盐最大允许浓度不应超过45mg/L我国的含量标准为88mg/L德国政府已规定，饮水中硝酸盐含量不得超过50mg/L，蔬菜中含量不得超过250mg/Kg。\n目前我国不少农区大约有60％以上的物质被移出系统，使农业生态中的腐生食物链受到严重影响:有机质含量↓→土壤肥力↓→抗旱力减弱→农作物产量不高。Ⅰ东北地区：粮食商品率较高，土壤中N、K、P各种营养物质严重亏损。平均每公顷农田缺N：9.9kgK：4.2kgP：14.64kg。Ⅱ南方平原稻区由于施肥水平较高，加上有传统种绿肥的习惯，土壤中养分平衡状况稍好：N较有盈余，而P、K则有亏缺\n(二)化肥对水体的污染1、施肥与水体富营养化每增殖1g藻类0.009g的磷0.063g的氮0.07g的氢0.35g的碳0.496g的氧少量微量元素水体富营养化主要是因为水体中含有的氮、磷等可供藻类利用的营养物质较多造成的。\n通常情况下，自然界水体中碳、氢、氧等元素来源广泛，可满足水域中藻类生长的需要，而氮、磷的多寡，则成为水体中藻类能否大量繁殖的限制因子氮的移动性大，来源充足，因而只有在某些少数场合下，才起主导作用磷在大多数情况下是富营养化的限制因子磷在农业环境中的流失量虽然不大，但当水体中含氮量充足时，PO43-浓度达到0.015μg/g，就可能引起水体富营养化现象发生。\n大面积的农业环境中流失的磷素汇集到相对小面积的承受水面上，这种流失量就不可忽视。磷素主要通过地表径流、水土流失补给氮素对水体的主要补给通经是通过淋溶到地下水补给的近海水体的富营养化导致我国近海海域赤潮发生的面积与频度越来越重。由于浮游生物大量繁殖，水面往往根据占优势的浮游生物的颜色而呈蓝色、红色、棕色或乳白色等颜色，这种现象在内陆水体中称为“水华”(waterbloom)。水华爆发是生态系统对富营养化的响应。\n2、施肥与地下水污染土壤施肥中的营养物质随水往下淋溶，通过土层流入地下水，造成地下水的污染。钾元素进入地下水中，对人畜健康均无毒害。磷元素在土层中很快被土壤中的钙、铁和铝等离子结合，残留在土壤中，极少进入地下水。\n硝态氮进入地下水最多，最易随水流失，在砂土中的流失量比粘土要多。硝态氮本身没有毒性，只是在缺氧土层中（深达60－70cm），会还原成亚硝酸盐，这种盐不仅对婴儿有毒性反应，同时它还是形成亚硝胺的原料之一。亚硝胺是一种致癌物质，这种物质在没有维生素C抑制时，会使人发生癌症。所以，地下水中硝酸盐的含量，引起了世界卫生组织的注意。它们制定饮用水硝酸盐含量的标准，小于50mg／kg为安全值，50－100mg为允许值，大于100mg为超标值。\n长期大量施用氮肥，必然会对大气产生污染。氮肥对大气的污染主要有氨的挥发，反硝化过程中生成的氮氧化物的挥发。氮氧化物对大气的臭氧层有破坏作用，是造成地球温室效应的有害气体之一。在温室大棚中，如果氮氧化物浓度过高，会对植物产生伤害，表现为叶片脱色，并伴有细胞皱缩和焦枯，在潮湿条件下或在夜间要比干燥或白天受害程度重。未充分腐熟的有机肥如果施在土表会散发恶臭，施入通气不良的土壤中会产生甲烷、硫化氢等有害气体，这对大气也会产生一定污染。(三)施肥与大气污染\n三、农药施用对环境的污染农药是指用于防治危害作物及农副产品的病虫害、杂草及其他有害生物的药物统称。除此以外，控制作物生长调节剂也属于农药的范畴。农药按防治对象分类杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂杀线虫剂、杀鼠剂杀软体动物剂、植物生长调节剂\n随着农药生产和使用的迅速增长，农药对环境的污染问题越来越突出，尤其是那些性质比较稳定、在环境中不易降解的农药及其代谢物，常引起对作物的污染，或者残留在土壤、水体中，污染了环境，使农产品或食品及农用水中含有残留农药，对人畜健康造成一定的威胁。\n当在空气中喷洒时气温较高或农药挥发性较大时，农药进入大气的含量会增多，农药的蒸气和气溶胶随气流带到很远的地方。进入大气的农药，其中一部分随蒸气冷凝而落入土壤和水体，一部分受到空气中的氧和臭氧的氧化而分解。进入大气的大部分农药的氧化分解是相当快的，只有DDT、环二烯类农药等特大型化合物分解较慢。含重金属汞、铅、铬和砷的农药，在农药分解后，这些重金属将从大气进入土壤和水体，并且有可能在食物链中累积。（一）农药对大气的污染农药在环境中的危害程度与其浓度、作用时间、环境状况、温度、湿度、化学反应速率等因素有关。\n农药是水体的重要污染源。农药在水中的含量大大低于其在水中的溶解度。在水中，大部分农药可发生水解、光解和微生物分解。水生生物易于富集有机氯农药，不同的生物富集程度也有很大的不同。（二）农药对水体的污染\n农药在使用过程中，约有一半药剂落在土壤中。由于农药本身不易被阳光和微生物分解，对酸和热稳定，不易挥发且难溶于水，故残留时间很长，尤以对粘土和于含有机质的土壤残留性更大。这些累积的农药还将在相当长的时间内发挥作用。主要有以下三种归宿：1、土壤的吸附作用使农药残留于土壤中；2、农药在土壤中进行气迁移和水迁移；3、农药在土壤中发生化学、光化学和生物降解作用，残留量逐渐减少。（三）农药对土壤的污染\n（四）生物的浓缩在农业土壤中，许多无脊椎动物能从土壤中摄取农药，并在体内组织中富集，其富集量可比周围土壤高若干倍。植物能吸收土壤中的残留农药，也能直接吸收喷施其表面的农药，但通常是在足够的情况。下，其吸收速度随植物和农药的种类不同而异。在生物传播农药的过程中，生物富集作用使农药在动植物体内的积累量大大增加。生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象；又称生物学浓缩、生物学富集。\n农药使用农作物大气农产品（粮棉油果菜）人类饲料畜禽肉、油、乳、蛋土壤地表水（江河湖海）藻类浮游生物鱼虾蟹螺贝类水鸟农药在自然界中的转移\n40-60%降落地面5-30%漂浮在空气中5%—30%漂浮在大气中10-20%附着在农作物农药对大气、水体、食品、土壤的污染示意图\n四、农牧生产废弃物对环境的污染（一）地膜的污染地膜污染的危害：1、残膜造成土壤通气性能降低，透水性能减弱，养分分布不均，影响土壤微生物活动和正常土壤结构形成，最终降低土壤的肥力水平。2、残膜中的有害物质，对农作物产生毒性，破坏叶绿素的合成，致使作物生长缓慢或黄化死亡。3、残膜碎片遗失、飘落在田间地头、沟渠树旁，影响农村景观，造成“视觉污染”。4、大量的残膜存于耕层，可能缠绕犁头和播种机轮盘，影响田间作业。\n地膜污染的控制途径：1、合理的农艺措施，相对减少农用地膜使用量。2、开发应用优质农膜。3、开发应用纸质地膜、生物地膜等环保型农膜，作为塑料地膜替代品。4、加强环保宣传教育、注重残膜回收管理。\n（三）畜禽废弃物的污染畜禽废弃物主要有粪便、污水等。造成的污染主要有：1、过度使用粪便会危害农作物、土壤、表面水和地下水水质，也能引起土壤中溶解盐的积累，土壤盐分增高，影响植物生长。2、污水包括尿、冲洗物、部分粪便和食物残渣、畜产品加工过程中的污水，排放会造成水体变黑变臭，水体富营养化。3、畜禽粪尿无氧分解易产生恶臭气体，污染空气。4、畜禽粪便管理不善，易滋生大量蚊蝇和疾病，直接危害居民健康，也造成畜禽发病率和死亡率的上升。畜禽废弃物的防止措施：1、建立循环农业发展模式。2、畜禽废弃物资源化管理。3、推行畜禽污染净化技术。4、因地制宜推广生物处理技术。\n（四）农产品加工废弃物的污染农产品加工废弃物农产品加工过程中产生的废物，主要有肉食加工工业废弃物、制糖业的甜菜和甘蔗渣、罐头食品厂植物加工废物等。造成的污染主要有：1、废弃物未经处理直接排放或堆积在环境中，占用空间资源，污染大气、土壤和水体。2、含盐或钠过度的污水灌溉农田，对植物有害，NO3-—N积累和土壤淋溶对地下水污染。农产品加工废弃物的防止措施：1、能源化。2、肥料化。3、饲料化。\n1.什么叫食物链、食物网、营养级和生态金字塔?2.能量流动的主要渠道是什么？请举例说明。3.辅助能在农业生态系统中的作用是什么？4.农业生态系统能量调控途径是什么？5.土壤有机质的主要作用是什么？如何保持农业生态系统的养分平衡？6.农业生态系统物质循环的主要环境问题有哪些？7.农业面源污染主要有哪些？如何控制？复习与思考