1、植物的矿质营养大型植物生理生态学本章内容本章内容研究植物矿质营养的方法研究植物矿质营养的方法1植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用*2植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收*3根系对矿质元素的吸收根系对矿质元素的吸收*4矿物质在植物体内的运输与分配矿物质在植物体内的运输与分配*5生物地球化学循环生物地球化学循环6合理施肥的生理基础合理施肥的生理基础73.1 研究植物矿质营养的方法研究植物矿质营养的方法v灰分分析灰分分析(ash analysis)v即采用物理和化学手段对植物材料中干物质燃即采用物理和化学手段对植物材料中干物质燃烧后的灰分进行分析的方法。烧后的灰
2、分进行分析的方法。v vN不存在于灰分中，由于不存在于灰分中，由于N和灰分元素都是从和灰分元素都是从土壤中吸收的，通常将土壤中吸收的，通常将N归于矿质元素一起讨归于矿质元素一起讨论论植物材料植物材料105 水分水分 干物质干物质590%燃烧燃烧有机氧化物有机氧化物 灰分：灰分：70多种矿质元素多种矿质元素 元素元素占干重占干重%元素元素占干重占干重%元素元素占干重占干重%元素元素占干重占干重%氧氧70钛钛110-4铬铬510-4砷砷310-5氢氢10磷磷710-2钒钒110-4铯铯n10-5碳碳18氮氮310-1铷铷510-4钼钼210-5硅硅1.510-1锰锰110-1锆锆10-4硒硒n10
3、-7铝铝210-2硫硫510-2镍镍510-5镉镉110-4钠钠210-2氟氟110-5铜铜210-4碘碘110-5铁铁210-2氯氯n10-2锌锌310-4汞汞n10-7钙钙310-2锂锂110-5钴钴210-2镭镭n10-14镁镁710-2钡钡n10-4硼硼110-4钾钾310-1锶锶n10-4铅铅n10-4植物体中化学元素含量植物体中化学元素含量3.1 研究植物矿质营养的方法研究植物矿质营养的方法v 植物体内矿质元素的含量会因植物种类、器官或部位、生存环植物体内矿质元素的含量会因植物种类、器官或部位、生存环境不同而有很大差异。境不同而有很大差异。v 老龄植株和细胞中的含灰含量比幼龄植株和
4、细胞的高；老龄植株和细胞中的含灰含量比幼龄植株和细胞的高；v 干燥、通气或盐分含量高的环境中生长的植物，其含灰量通干燥、通气或盐分含量高的环境中生长的植物，其含灰量通常较高；常较高；v 植物种类植物种类:v 禾本科植物中含禾本科植物中含 Si 较多；较多；v 十字花科和伞形科植物富含十字花科和伞形科植物富含 S；v 豆科植物富含豆科植物富含 Ca 和和 S；v 马铃薯块茎富含马铃薯块茎富含 K；v 海藻中含有大量的海藻中含有大量的 I；v 盐生植物往往含有较多的盐生植物往往含有较多的 Na 等。等。3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v植物必需元素的标准和分类植
5、物必需元素的标准和分类v 必需元素必需元素(essential element)是指植物生长发育是指植物生长发育必不可少的元素。必不可少的元素。v植物必需元素的三个标准植物必需元素的三个标准(Arnon&Stout，1939)：v (1)若缺乏该元素，植物生长发育受到限制而不若缺乏该元素，植物生长发育受到限制而不能完成其生活史；能完成其生活史；v (2)缺少该元素，植物会表现出专一的缺素症，缺少该元素，植物会表现出专一的缺素症，提供该元素可预防或消除此病症；提供该元素可预防或消除此病症；v (3)该元素在植物营养生理中的作用是直接的，该元素在植物营养生理中的作用是直接的，而不是因土壤、培养液或
6、介质的物理、化学或微生物而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生物条件所引起的间接的结果。条件所引起的间接的结果。3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v植物的必需元素植物的必需元素v 大量元素大量元素(0.1%DW)：v C、O、H、N、P、K、Ca、Mg、S(9种种)；v 微量元素微量元素(0.01%DW)：v Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni(8种种)。3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v植物必需矿质元素的生理作用植物必需矿质元素的生理作用v(1)是细胞结构物质的组成成分；是细胞结构物质的组成成分；v(2)作
7、为酶、辅酶的成分或激活剂等，参与作为酶、辅酶的成分或激活剂等，参与调节酶的活动；调节酶的活动；v(3)起电化学作用，参与渗透调节、胶体的起电化学作用，参与渗透调节、胶体的稳定和电荷的中和等；稳定和电荷的中和等；v(4)细胞信号转导信使。细胞信号转导信使。是指在植物体内可以再利用的元是指在植物体内可以再利用的元素。如素。如N、P、K、Mg。是指植物细胞利用以后就不能是指植物细胞利用以后就不能再移动和再次利用。如再移动和再次利用。如S、Ca、Fe、Mn、B。v 当缺乏营养元素时，当缺乏营养元素时，与元素与元素的可否再利用的有关。的可否再利用的有关。3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿
8、质元素及其生理作用3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v植物必需元素的生理作用及缺素症植物必需元素的生理作用及缺素症v1.氮氮v 吸收方式：吸收方式：NH4+或或NO3-；尿素、氨基酸。；尿素、氨基酸。v 生理作用：构成蛋白质的主要成分，核酸、叶绿生理作用：构成蛋白质的主要成分，核酸、叶绿素、某些植物激素、维生素等也含有氮。在植物生命素、某些植物激素、维生素等也含有氮。在植物生命活动中占有首要的地位，被称为生命元素。活动中占有首要的地位，被称为生命元素。v 氮肥过多时，营养体徒长，抗性下降，易倒伏，氮肥过多时，营养体徒长，抗性下降，易倒伏，成熟期延迟。然而对叶菜
9、类作物多施一些氮肥，还是成熟期延迟。然而对叶菜类作物多施一些氮肥，还是有好处的。有好处的。v 植株缺氮时，植物生长矮小植株缺氮时，植物生长矮小,分枝、分蘖少分枝、分蘖少,叶片小叶片小而薄；叶片发黄发生早衰而薄；叶片发黄发生早衰,且由下部叶片开始逐渐向上且由下部叶片开始逐渐向上小麦小麦缺氮缺氮苹果苹果缺氮缺氮马铃薯马铃薯缺氮缺氮菜豆菜豆缺氮缺氮3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v2.磷磷v 生理作用：生理作用：磷脂和核酸的组分，参与生物膜、磷脂和核酸的组分，参与生物膜、细胞质和细胞核的构成。所以磷是细胞质和细胞核的细胞质和细
10、胞核的构成。所以磷是细胞质和细胞核的组成成分；组成成分；核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如如ATP、FMN、NAD+、NADP+和和CoA等等)在新陈在新陈代谢中占有极其重要的地位；代谢中占有极其重要的地位；糖类代谢、蛋白质代糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要作用。谢和脂肪代谢中起着重要作用。v 缺磷时，分蘖分枝减少缺磷时，分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞幼芽、幼叶生长停滞,茎、茎、根纤细根纤细,植株矮小；叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色植株矮小；叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。症状首先在下部老叶出现。症状首先在下部老叶出现,并逐渐向上发展。并逐渐向上发展
11、。v 磷过多，影响硅的吸收，易产生缺磷过多，影响硅的吸收，易产生缺 Zn 症。症。白菜白菜缺磷缺磷油菜油菜缺磷缺磷玉米玉米缺磷缺磷大麦大麦缺磷缺磷3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v3.钾钾v 生理作用：生理作用：很多酶的活化剂，是很多酶的活化剂，是40多种酶多种酶的辅助因子；的辅助因子；调节水分代谢。调节水分代谢。K+在细胞中是构在细胞中是构成渗透势的重要成分。调节气孔开闭、蒸腾；成渗透势的重要成分。调节气孔开闭、蒸腾；促进能量代谢。作为促进能量代谢。作为H+的对应离子，向膜内外转的对应离子，向膜内外转移，参与光合磷酸化
12、、氧化磷酸化。移，参与光合磷酸化、氧化磷酸化。v 钾不足时，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，叶钾不足时，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，叶缘枯焦，易倒伏，抗逆性差缘枯焦，易倒伏，抗逆性差3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v4.钙钙v 生理作用：生理作用：构成细胞壁；构成细胞壁；钙与可溶性的钙与可溶性的蛋白质形成钙调素蛋白质形成钙调素(calmodulin，简称，简称CaM)。CaM和和Ca2+结合，形成有活性的结合，形成有活性的Ca2+CaM复合复合体，起体，起“第二信使第二信使”的作用。的作用。v 缺钙典型症状：顶芽、幼叶呈淡绿色，叶尖出缺钙典型症状：顶芽、幼叶呈淡
13、绿色，叶尖出现钩状，随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎现钩状，随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎、幼叶和果实等器官上。、幼叶和果实等器官上。蕃茄缺钙蕃茄缺钙白菜缺钙白菜缺钙3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v5.镁镁v 生理作用：生理作用：叶绿素的组成成分之一。缺乏叶绿素的组成成分之一。缺乏镁，叶绿素即不能合成，叶脉仍绿而叶脉之间变黄镁，叶绿素即不能合成，叶脉仍绿而叶脉之间变黄；许多酶的活化剂。许多酶的活化剂。3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v6.硫硫v 生理作用：生理作用：含硫氨基
14、酸和磷脂的组分，蛋含硫氨基酸和磷脂的组分，蛋白质、生物膜；硫也是白质、生物膜；硫也是CoA、Fd的成分之一。的成分之一。v 硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿，硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿，植株矮小。植株矮小。3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v 铁：铁：叶绿素合成所必需；叶绿素合成所必需；Fd的组分。因此的组分。因此，参与光合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但，参与光合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。v 硼：硼：促进糖分在植物体内的运输。促进花粉促进糖分在植物
15、体内的运输。促进花粉萌发和花粉管生长。缺硼时萌发和花粉管生长。缺硼时,甘蓝型油菜甘蓝型油菜“花而不实花而不实”,甜菜甜菜“心腐病心腐病”v 锰：光合作用中，水的裂解需要锰参与。缺锰时锰：光合作用中，水的裂解需要锰参与。缺锰时，叶绿体结构会破坏、解体。叶片脉间失绿，有坏死，叶绿体结构会破坏、解体。叶片脉间失绿，有坏死斑点。斑点。v 锌：色氨酸合成酶的组分，催化吲哚与丝氨酸成锌：色氨酸合成酶的组分，催化吲哚与丝氨酸成色氨酸。玉米色氨酸。玉米“花白叶病花白叶病”，果树，果树“小叶病小叶病”。3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v 铜：铜：参与氧化还原过程。参与氧化还原
16、过程。光合电子传递链中光合电子传递链中的电子传递体质体蓝素的组分。缺铜时中叶片黑绿，的电子传递体质体蓝素的组分。缺铜时中叶片黑绿，并有坏死点，叶片卷皱畸形。禾谷类并有坏死点，叶片卷皱畸形。禾谷类“白瘟病白瘟病”，果，果树树“顶枯病顶枯病”v 钼：钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼是钼：钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼是硝酸还原酶和固氮酶的成分。硝酸还原酶和固氮酶的成分。v 氯：氯在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作氯：氯在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作用，促进氧的释放。用，促进氧的释放。v 镍：镍是近年来发现的植物生长所必需的微量元镍：镍是近年来发现的植物生长所必需的微量元素。镍是脲
17、酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿素水素。镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿素水解。解。白菜白菜缺铁缺铁白菜白菜缺锰缺锰蕃茄蕃茄缺硼缺硼小麦小麦缺铜缺铜3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用3.2 植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需的矿质元素及其生理作用v作物的缺素诊断作物的缺素诊断(一一)调查研究，分析病症：第一，要分清生理病调查研究，分析病症：第一，要分清生理病害、病虫危害和其它因环境条件不适而引起的害、病虫危害和其它因环境条件不适而引起的病症；第二，若肯定是生理病害，再根据症状病症；第二，若肯定是生理病害，再根据症状归类分析；第三，结合土壤及施肥情况加以分归类分析；第三，结合土壤及
18、施肥情况加以分析析(二二)植物组织及土壤成分的测定植物组织及土壤成分的测定(三三)加入诊断加入诊断3.3 植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收植物组织对溶质的吸收植物组织对溶质的吸收植物细胞吸收矿质元素植物细胞吸收矿质元素的方式主要有二种类型：的方式主要有二种类型：被动吸收和主动吸收被动吸收和主动吸收 植物组织对溶质的吸收植物组织对溶质的吸收3.3 植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收v 细胞吸收矿质元素的方式：细胞吸收矿质元素的方式：v (1)被动吸收被动吸收(passive absorption)v (2)主动吸收主动吸收(active absorption)v (
19、3)胞饮作用胞饮作用(pinocytosis)3.3 植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收u离子间的相互作用：竞争性抑制离子间的相互作用：竞争性抑制(competitive inhibition)v 如如K+与与Rb+、Cl-与与Br-、Ca2+与与Sr2+、So42-与与SeO42-之间都具竞争性抑制之间都具竞争性抑制v 说明细胞对这些离子对的吸收机制是相说明细胞对这些离子对的吸收机制是相似的，或者这些离子对在膜上有相同的结合似的，或者这些离子对在膜上有相同的结合位置，或膜上有某种类似酶的蛋白质参与离位置，或膜上有某种类似酶的蛋白质参与离子的吸收过程。子的吸收过程。细胞外侧细胞外
20、侧细胞内侧细胞内侧离子通道运输离子的模式图离子通道运输离子的模式图协助扩散协助扩散(被动运输被动运输)通道具有通道具有离子选择离子选择性，转运性，转运速率高速率高 离子通道离子通道是门控的是门控的3.3 植物细胞对矿质元素的吸收离离子子通通道道的的假假想想模模型型 3.3 植物细胞对矿质元素的吸收3.3 植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收v胞饮作用胞饮作用 细胞通过质膜的内折而将物质转移到胞内细胞通过质膜的内折而将物质转移到胞内的过程称为胞饮作用的过程称为胞饮作用(简称为胞饮简称为胞饮)。v 胞饮作用属于非选择性吸收方式，不是胞饮作用属于非选择性吸收方式，不是植物吸收矿质元素的主
21、要方式。植物吸收矿质元素的主要方式。v主动吸收的特点：主动吸收的特点：v(1)有选择性；有选择性；v(2)逆浓度梯度；逆浓度梯度；v(3)消耗代谢能消耗代谢能3.4 根系对矿质元素的吸收根系对矿质元素的吸收u根部吸收矿质元素的主要部位：根尖的根毛区根部吸收矿质元素的主要部位：根尖的根毛区v 根系吸收矿质元素的特点根系吸收矿质元素的特点 对矿质元素和水分的相对吸收对矿质元素和水分的相对吸收v 相关：矿质元素只有溶于水中才能被植物吸相关：矿质元素只有溶于水中才能被植物吸收，一般植物吸水越多吸收矿质也越多。收，一般植物吸水越多吸收矿质也越多。v 独立：植物吸水与吸收矿质并不呈比例，且独立：植物吸水与
22、吸收矿质并不呈比例，且吸收的方式不同。吸收的方式不同。3.4 根系对矿质元素的吸收根系对矿质元素的吸收v根系吸收矿质元素的过程根系吸收矿质元素的过程v1.离子在根细胞表面的吸附离子在根细胞表面的吸附v 根细胞通过交换作用而吸附离子，故称为交换根细胞通过交换作用而吸附离子，故称为交换吸附吸附(exchange absorption)。v 由于土壤颗粒的表面带有由于土壤颗粒的表面带有负电荷，阳离子被土壤颗负电荷，阳离子被土壤颗粒吸附于表面。外部阳离粒吸附于表面。外部阳离子如钾离子可取代土壤颗子如钾离子可取代土壤颗粒表面吸附的另一个阳离粒表面吸附的另一个阳离子如钙离子，使得钙离子子如钙离子，使得钙离
23、子被根系吸收利用。被根系吸收利用。va.通过土壤溶液与土粒间进行离子交换通过土壤溶液与土粒间进行离子交换vb.根与土粒的接触交换根与土粒的接触交换3.4 根系对矿质元素的吸收根系对矿质元素的吸收3.4 根系对矿质元素的吸收根系对矿质元素的吸收v2.离子进入根内部离子进入根内部v 质外体途径质外体途径v 表观自由空间表观自由空间(apparent free space，AFS)/相对自由空间相对自由空间(relative free space，RFS)：自由：自由空间占组织总体积的百分比。如豌豆、小麦等空间占组织总体积的百分比。如豌豆、小麦等植物根的自由空间为植物根的自由空间为5%14%。v 共
24、质体途径：内皮层共质体途径：内皮层 导管导管v 主动运输为主，也可进行扩散性运输，但主动运输为主，也可进行扩散性运输，但速度较慢。速度较慢。3.4 根系对矿质元素的吸收根系对矿质元素的吸收v3.离子进入导管离子进入导管v离子从导管周围的薄壁细胞进入导管。离子从导管周围的薄壁细胞进入导管。v被动扩散被动扩散？主动转运主动转运？根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织图解根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织图解3.4 根系对矿质元素的吸收根系对矿质元素的吸收v外界条件对根部吸收矿质的影响外界条件对根部吸收矿质的影响v 1.土壤温度：土壤温度过高或过低，土壤温度：土壤温度过高或过低，都会
25、使根系吸收矿物质的速率下降。都会使根系吸收矿物质的速率下降。v 2.土壤通气状祝：土壤通气好，增强土壤通气状祝：土壤通气好，增强呼吸作用和呼吸作用和ATP的供应，促进根系对矿物质的供应，促进根系对矿物质的吸收。的吸收。v 3.土壤溶液的浓度：若一次施用化肥土壤溶液的浓度：若一次施用化肥过多，土壤溶液浓度过高，可能造成根系吸过多，土壤溶液浓度过高，可能造成根系吸水困难，导致水困难，导致“烧苗烧苗”发生。发生。3.5 矿物质在植物体内的运输与分配矿物质在植物体内的运输与分配 3.5 矿物质在植物体内的运输与分配矿物质在植物体内的运输与分配 v矿物质在植物体内的分配矿物质在植物体内的分配v 可参与再
26、循环的元素，称为可再利用元素。如可参与再循环的元素，称为可再利用元素。如氮、磷、钾、镁，以氮、磷最为典型。氮、磷、钾、镁，以氮、磷最为典型。v 不能参与循环的元素，称为不可再利用元素。不能参与循环的元素，称为不可再利用元素。如钙、铁、锰、硼等，以钙最为典型。如钙、铁、锰、硼等，以钙最为典型。v 可再利用元素的缺素症状首先出现在较老的组可再利用元素的缺素症状首先出现在较老的组织或器官上；织或器官上；v 不可再利用元素缺素症状则首先出现在幼嫩的不可再利用元素缺素症状则首先出现在幼嫩的组织或器官上。组织或器官上。3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环v碳循环碳循环主要内容主要内容碳循环定义碳循环定
27、义v大气科学：大气科学：v碳元素碳元素(主要是二氧化碳主要是二氧化碳)在大气、海洋及生物圈之在大气、海洋及生物圈之间转移和交换的过程。间转移和交换的过程。v生态学：生态学：v 绿色植物绿色植物(生产者生产者)在光合作用时从大气中取得碳，在光合作用时从大气中取得碳，合成糖类，然后经过消费者和分解者，通过呼吸作合成糖类，然后经过消费者和分解者，通过呼吸作用和残体腐烂分解，碳又返回大气的过程。用和残体腐烂分解，碳又返回大气的过程。v土壤学：土壤学：v碳在大气、陆地生命体和土壤有机质等几个分室中碳在大气、陆地生命体和土壤有机质等几个分室中的迁移和转化过程。的迁移和转化过程。3.6 生物地球化学循环3.
28、6 生物地球化学循环生物地球化学循环地球上的五个碳库地球上的五个碳库v 地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料，地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料，含碳量约占地球上碳总量的含碳量约占地球上碳总量的99.9%99.9%。这两个库中的。这两个库中的碳活动缓慢，实际上起着贮存库的作用。碳活动缓慢，实际上起着贮存库的作用。v 地球上还有三个碳库：大气圈库、水圈库和地球上还有三个碳库：大气圈库、水圈库和生物库。这三个库中的碳在生物和无机环境之间生物库。这三个库中的碳在生物和无机环境之间迅速交换迅速交换,容量小而活跃，实际上起着交换库的作容量小而活跃，实际上起着交换库的作用。用。3.6 生物地球化学循
29、环生物地球化学循环碳的存在形式碳的存在形式v 岩石圈：主要以碳酸盐的形式存在岩石圈：主要以碳酸盐的形式存在v 大气圈：以二氧化碳和一氧化碳的形式存在大气圈：以二氧化碳和一氧化碳的形式存在v 水圈：以多种形式存在在生物库中，则存在水圈：以多种形式存在在生物库中，则存在 着几百种被生物合成的有机物着几百种被生物合成的有机物3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环碳循环过程碳循环过程v 自然界碳循环自然界碳循环的基本过程：的基本过程：v 大气中的二氧大气中的二氧化碳（化碳（CO2）被陆）被陆地和海洋中的植物地和海洋中的植物吸收吸收,然后通过生然后通过生物或地质过程以及物或地质过程以及人类活动，又以人
30、类活动，又以CO2的形式返回大的形式返回大气中。气中。3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环碳的生物循环碳的生物循环3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环碳的地球化学循环碳的地球化学循环3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环人类活动对碳循环的影响人类活动对碳循环的影响v一是人为增加碳源，如化石燃料的燃烧。一是人为增加碳源，如化石燃料的燃烧。v二是人为减少碳汇，如土地利用方式的改二是人为减少碳汇，如土地利用方式的改变。变。v三是气候变暖的反馈作用，如冰川减少，三是气候变暖的反馈作用，如冰川减少，海平面上升、植被带迁移等。海平面上升、植被带迁移等。3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环 1
31、 1、氮的固定、氮的固定 大气中氮单质（大气中氮单质（N N2 2）转化为氮的）转化为氮的化合物的过程称为氮的固定。化合物的过程称为氮的固定。2 2、固氮的途径、固氮的途径生物固氮；生物固氮；大气固氮大气固氮工业固氮。工业固氮。N N2 2+O+O2 2 放电放电 2NO2NOv氮循环氮循环自然界中氮的循环自然界中氮的循环细菌分解硝酸盐氨或铵盐大气中的氮NOX3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环水体富营养化污染3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环 自然界硫循环的基本过程是：陆地和海洋中自然界硫循环的基本过程是：陆地和海洋中的硫通过生物分解、火山爆发等进入大气；大气的硫通过生物分解、火山
32、爆发等进入大气；大气中的硫通过降水和沉降、表面吸收等作用，回到中的硫通过降水和沉降、表面吸收等作用，回到陆地和海洋；地表径流又带着硫进入河流，输往陆地和海洋；地表径流又带着硫进入河流，输往海洋，并沉积于海底。海洋，并沉积于海底。在人类开采和利用含硫的矿物燃料和金属矿在人类开采和利用含硫的矿物燃料和金属矿石的过程中，硫被氧化成为二氧化硫石的过程中，硫被氧化成为二氧化硫(SO2)和还和还原成为硫化氢原成为硫化氢(H2S)进入大气。硫还随着酸性矿进入大气。硫还随着酸性矿水的排放而进入水体或土壤。自然界中硫的分布、水的排放而进入水体或土壤。自然界中硫的分布、硫的流动和交换见下图。硫的流动和交换见下图。
33、生态系统中的硫循环农业生态系统土壤矿物的风化分解土壤矿物的风化分解大气的硫沉降作用大气的硫沉降作用含硫肥料的施用含硫肥料的施用地下水上升带硫进入地下水上升带硫进入海水中的硫进入海水中的硫进入灌水中含硫化合物的输入灌水中含硫化合物的输入土壤土壤作物收获移走作物收获移走硫的气态挥发硫的气态挥发随水土的流失随水土的流失3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环v人类通过燃烧含硫矿物人类通过燃烧含硫矿物燃料和柴草、冶炼含硫燃料和柴草、冶炼含硫矿石、以及农业活动等矿石、以及农业活动等导致导致SO2的大量释放。的大量释放。石油炼制释放的石油炼制释放的H2S在在大气中很快氧化为大气中很快氧化为SO2。这些活动
34、使城市和工。这些活动使城市和工矿区的局部地区大气中矿区的局部地区大气中 SO2浓度大为升高，对浓度大为升高，对人和动植物有伤害作用人和动植物有伤害作用。人类活动的干预人类活动的干预3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环 酸雨的防治措施酸雨的防治措施v 酸雨的危害如此严重，所以必须采取一定的措酸雨的危害如此严重，所以必须采取一定的措施进行防治。要减少酸雨危害就要减少施进行防治。要减少酸雨危害就要减少SO2和和NO2排放量。主要方法有：排放量。主要方法有：v 一是减少污染，如为减少一是减少污染，如为减少SO2的排放，可采用的排放，可采用低硫的煤、石油、天燃气等燃料，以及加工制成低低硫的煤、石油、天燃气等燃料，以及加工制成低硫或脱硫的燃料；或开发新能源，如太阳能等。硫或脱硫的燃料；或开发新能源，如太阳能等。v 二是进行回收处理，综合利用，如硫酸厂的尾二是进行回收处理，综合利用，如硫酸厂的尾气可采用氨吸收法、石灰乳吸收法等进行回收。硝气可采用氨吸收法、石灰乳吸收法等进行回收。硝酸厂尾气可采用碳酸钠溶液吸收法、氢氧化钠溶液酸厂尾气可采用碳酸钠溶液吸收法、氢氧化钠溶液吸收法等。吸收法等。3.6 生物地球化学循环生物地球化学循环合理施肥的生理基础合理施肥的生理基础
