生态系统的养分循环
农业生态系统中养分循环的特点
农业生态系统中养分循环的特点农业生态系统中养分循环是指养分在农业生态系统中通过一系列的过程和作用不断循环利用的过程。
养分循环是维持农业生态系统稳定运行的重要机制之一，它保证了农作物的正常生长和发育，同时也对环境质量和生物多样性起到了重要的影响。
下面将从养分来源、养分转化和养分利用三个方面对农业生态系统中养分循环的特点进行详细的解释。
养分来源。
农业生态系统中的养分主要来自于土壤、气候和外源性输入。
土壤是养分的主要来源之一。
土壤中含有丰富的有机质和无机盐，包括氮、磷、钾等多种养分，这些养分是作物生长所必需的。
气候条件也会对养分的来源产生影响。
例如，降水的多少和分布对土壤中养分的溶解和淋失起着重要的调节作用。
此外，农业生态系统还会受到外源性输入的影响，包括化肥、农药和有机肥等。
这些外源性输入会改变农业生态系统中养分的含量和组成，对养分循环产生一定的影响。
养分转化。
农业生态系统中的养分通过一系列的微生物和生物化学反应进行转化。
养分的转化主要包括有机养分向无机养分的转化和无机养分的转化。
有机养分向无机养分的转化是指有机质在土壤中被微生物分解成无机盐的过程，这个过程被称为矿化作用。
矿化作用是农业生态系统中养分循环的重要环节，它释放出的无机盐是作物吸收和利用的重要来源。
无机养分的转化是指无机盐在土壤中的吸附、迁移和转化的过程。
这个过程受到土壤理化性质和微生物活动的影响，它决定了养分在土壤中的有效性和可利用性。
养分利用。
农作物对养分的吸收和利用是农业生态系统中养分循环的最终环节。
农作物通过根系吸收土壤中的养分，并将其转化为生物体内的有机物质。
养分的利用效率对农业生产和环境质量都有着重要的影响。
高效利用养分能够提高农作物产量，减少化肥施用量，降低环境污染风险。
农业生态系统中的其他生物也会参与养分的利用过程。
例如，土壤中的微生物通过分解有机质和固定氮等方式参与养分的循环和利用。
农业生态系统中养分循环具有养分来源多样、养分转化复杂和养分利用高效的特点。
森林生态系统的养分循环PPT课件
2.1地球化学循环
• 水循环(water cycle)：水是自然的驱动力，没有 水的循环就没有其它的循环
• 气态循环(gaseous cycles)：各种物质的主要贮库 是大气和海洋，气态循环将大气和海洋紧密联接 起来，具有明显的全球性循环性质，如O2、CO2、 N等为代表
• 沉积循环(sedimentary cycles)：主要贮库是岩石 圈和土壤圈，与大气无关。沉积物主要通过岩石 的风化作用和沉积物本身的分解作用而转变成生 态系统可利用的营养物质。故这类循环较缓慢， 非全球性的，如S、P等
• 每个库又可分为许多亚库。如森林生态系统中重 要的有植物库、动物库、土壤库，后者又可分为 有机质、矿物质和有效态等三种库。
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物质流(flow)
• 定义： 也称之为通道。是指化学元素从一个库 到另一个库的运动与转化过程。
• 在生态系统中，化学元素在库与库之间 流动形成了各个物质流，许多个这样的 流就形成了物质循环的流动过程，这些 流动过程是一个封闭的系统，形成了物 质循环的环。
生产者： 绿色植 物
凋落物、分 泌物
分解，以元素的形式释放 到环境中，又被植物重新 吸收利用。这样，养分元 素在生态系统内一次又一 次地被循环利用，这种现
养分吸 收
环境：大气、水体、 土壤中N、P、K、 S、C、Ca
象称为生态系统养分循环
死亡残体、排 泄物
分解 者： 微生 物
养分归 还
.4
• 人工林、草场等的地力衰退 实际意义
气象的
溶于水和土壤
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2.2生物地球化学循环(biogeochemical cycles)
第八章 生态系统的养分循环
• 生态系统养分循环概述 • 森林生态系统养分循环的类型与机制 • 生态系统中的分解 • 森林生态系统中养分循环特征参数 • 氮、磷、硫循环 • 森林生态系统生物地球化学循环的效能 • 森林经营对森林生物地球化学循环的影响
森林生态系统的养分循环
年际变化
养分循环的年际变化主要受到气候因素的影响。气候变化如干旱、洪涝等会影响植物的 生长和死亡，进而影响养分的吸收和释放。长期的气候变化可能会对森林生态系统的养
分循环产生深远影响。
05
养分循环与森林健康和生产力
养分循环对森林健康的影响
维持森林结构
养分循环是维持森林生态系统结构和 功能的关键过程，它确保了森林中植 物、动物和微生物的生存和繁衍。
养分循环有助于提高生态系统的稳定性，从而降低物种灭绝的风险。
控制入侵物种
养分循环有助于控制入侵物种的扩散，从而保护本地物种的生存和 繁衍。
06
人类活动对森林养分循环的影响
森林砍伐对养分循环的影响
总结词
森林砍伐会破坏森林生态系统的养分循 环，导致土壤养分流失和生态系统失衡 。
VS
详细描述
森林砍伐后，树木和植被被移除，使得原 本由它们固定的养分释放到土壤中。同时 ，砍伐过程中会对土壤造成扰动，加速养 分的流失。长期下去，土壤养分含量降低 ，影响森林生态系统的健康和恢复力。
02
养分的来源与输入
空气中的养分
01 02
氮
大气中约78%的成分是氮气，但大部分植物无法直接利用。森林中的植 物通过固氮微生物将氮气转化为可利用的硝酸盐或氨，或通过与雷电作 用将氮气转化为硝酸盐。
碳
森林植物通过光合作用吸收空气中的二氧化碳，将其转化为葡萄糖和氧 气。
03
磷
虽然大气中磷的含量很低，但森林植物通过吸收空气中的磷化合物来获
系统的稳定性和生产力。
THANKS
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循环
森林中的养分循环是一个不断循环的过程，植物吸收的养分经过动物的摄食、 分解者的分解等环节，最终回到土壤中，供植物再次利用。
生态系统中养分循环的影响因素
生态系统中养分循环的影响因素生态系统是由生物和环境相互作用而形成的一个复杂系统，其中养分循环起着重要的作用。
养分循环指的是生态系统中元素和化合物之间的转化和循环过程，包括碳、氮、磷等关键元素的转移和再利用。
生态系统中养分循环的影响因素涉及生物、环境和人类活动等多个方面。
首先，生物因素是生态系统中养分循环的重要影响因素之一。
生物是养分循环的主要参与者和调节者。
植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机碳，并从土壤中吸收氮、磷等养分供自身生长和发育所需。
同时，植物通过根系与土壤微生物发生相互作用，促进养分的释放和转化。
动物通过摄食植物和其他动物的方式获取养分，并将养分通过代谢过程排泄，形成有机碳、氮、磷等的循环。
生物的种类、数量和功能多样性对养分循环有着至关重要的影响。
其次，环境因素也对生态系统中养分循环起到重要的调控作用。
其中，气候是一个重要的环境因素。
气温、湿度和降水等气候要素影响着养分的释放和转移速率。
高温和干旱条件下，养分的输送速度加快，增加了土壤养分的流失，从而影响了植物的生长。
此外，土壤类型也对养分的循环产生影响。
土壤的组成、质地和酸碱度等特性会影响养分的吸附和释放。
不同土壤类型具有不同的养分保存和释放能力，不同的土壤类型对养分循环的贡献也不同。
另一方面，人类活动是生态系统中养分循环的重要影响因素。
人类对土地的利用、农业、工业和城市化等活动都会改变养分循环的速率和路径。
大规模的农业生产过程中使用的化肥和农药会增加土壤中养分的利用效率，但也会导致养分的过量释放和流失，影响地下水和水体的质量。
此外，大规模的森林砍伐和土地开垦等活动会破坏土壤的结构，降低土壤质量，进而影响养分的循环和保持能力。
综上所述，生态系统中养分循环的影响因素主要包括生物因素、环境因素和人类活动。
生物通过光合作用、摄食和排泄等过程参与和调节养分循环。
环境因素如气候和土壤类型影响养分的释放和转移速率。
人类活动改变了养分循环的速率和路径，导致养分的过度利用和流失。
生态学过程
生态学过程生态学是一门研究生物与环境相互作用的学科，它探讨了生态系统中物质与能量的流动、生物间的相互关系以及环境对生物的影响。
在生态学中，有一系列重要的过程，这些过程是生态系统中物质与能量的重要转化路径，下面我们来详细了解一下这些过程。
1. 光合作用光合作用是植物吸收光能、二氧化碳和水，利用光合色素催化合成有机物质的过程。
这个过程是生态系统中最重要的生化反应之一，它为整个生态系统提供了能量来源。
通过光合作用，植物将太阳能转化成有机物质，这些有机物质为整个生态系统的生物提供了能量和营养。
2. 养分循环养分循环是指生态系统中营养物质的循环利用过程。
例如，植物吸收的养分在它们死亡后会回归到土壤中，再被其他植物吸收利用，形成了一个循环过程。
这个过程中，微生物、植物和动物都参与了养分的循环，它们通过代谢作用使养分被转化为其他有机物质，从而促进了生态系统中营养物质的循环。
3. 能量流动能量流动是指生态系统中能量的传递过程。
在这个过程中，光合作用产生的能量被传递给植物，再由植物传递给食草动物，最终传递给食肉动物。
在能量传递的过程中，每个生物都会消耗一部分能量，因此能量总是从一个级别向下一个级别流动，并且逐渐减少。
4. 生物群落演替生物群落演替是指生态系统中不同种群之间的相互作用，包括竞争、共生和捕食等。
当环境发生变化时，生态系统中的物种会适应新的环境，从而导致生物群落的演替。
例如，在一个荒地上，最开始会有一些杂草和灌木，随着时间的推移，这些植物会逐渐被更多的植物所取代，最终形成一个完整的森林生态系统。
5. 生物多样性维持生物多样性维持是指保持生态系统中不同物种的多样性。
生态系统中的生物群落是一个复杂的网络，每个物种都扮演着不同的角色，如果一个物种消失了，整个生态系统都会受到影响。
因此，保持生物多样性非常重要，它有助于维持生态系统的稳定性和健康。
以上就是生态学中的一些重要过程，这些过程相互作用，共同构成了一个完整的生态系统。
农业生态系统养分循环的一般模式
农业生态系统养分循环的一般模式以农业生态系统养分循环的一般模式为标题，下面来详细探讨一下农业生态系统中养分的循环过程。
农业生态系统是由土壤、植物、动物和微生物等组成的一个复杂的生态系统。
在这个系统中，养分的循环起到了至关重要的作用。
养分循环是指养分在生态系统内不断地被循环利用的过程，包括养分的吸收、转化和释放等。
养分循环的起点是土壤。
土壤中含有大量的养分，如氮、磷、钾等。
这些养分主要来源于植物残渣的分解、动物粪便和微生物的代谢等过程。
当植物生长时，它们会通过根系吸收土壤中的养分，将养分转化为自身所需的有机物质和营养物质，以支持它们的生长和发育。
植物在生长过程中会释放一部分养分到土壤中。
这些养分来自于植物的死亡、腐烂和排泄等过程。
这些养分在土壤中被微生物分解，转化为无机形式的养分，并被其他植物再次吸收利用。
这种养分的循环过程称为有机养分循环。
土壤中的养分还会通过动物的摄食、排泄和死亡等过程进入生态系统。
动物通过食物链的形式，将植物中的养分转化为自身所需的能量和养分。
当动物死亡时，它们的尸体和排泄物中的养分又会返回到土壤中，进入养分循环的过程。
这种养分的循环过程称为无机养分循环。
微生物也是养分循环中不可或缺的一部分。
微生物通过分解有机物质，将其转化为无机养分，并释放到土壤中。
这些无机养分又被其他生物吸收和利用，形成了一个闭环的循环过程。
总结起来，农业生态系统中的养分循环过程是一个复杂而精密的系统。
土壤是养分循环的起点和终点，植物、动物和微生物在其中起到了关键的作用。
通过吸收、转化和释放等过程，养分在生态系统内不断地被循环利用。
这一循环过程保证了农业生态系统的可持续发展和生物多样性的维持。
在实际的农业生产中，我们可以通过合理施肥、轮作种植、农田灌排等措施来促进养分的循环利用。
合理施肥可以补充土壤中的养分，提高植物的产量和品质。
轮作种植可以改善土壤的养分结构，避免单一作物对养分的过度利用。
农田灌排可以避免养分的流失和污染，保护农业生态系统的健康和稳定。
植物生态系统中的养分循环与利用
植物生态系统中的养分循环与利用植物生态系统是由许多不同的生物和非生物因素相互作用而形成。
其中重要的因素之一就是养分的循环和利用。
养分是维持生命的重要因素，循环和利用养分的过程对生态系统的生命体系和生态平衡起着至关重要的作用。
一、养分循环的方式植物生态系统中的养分循环主要包括两种方式：有机循环和无机循环。
有机循环指的是养分在有机物中进行循环的过程。
这种过程主要是通过腐生生物在降解有机物时将养分释放到环境中，帮助其他植物吸收利用。
无机循环指的是养分在无机物中进行循环的过程。
这种过程主要是通过氮循环、碳循环、磷循环等多个过程实现。
例如，植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物后，将有机物分解为二氧化碳释放到空气中，使其他植物可以利用这些养分进行生长。
二、养分循环的因素养分循环的方式是由多种因素共同作用而形成的。
其中包括气候、土壤、植物和微生物等因素。
气候是影响养分循环的重要因素。
气候变化会影响植物和微生物的生长、分解和吸收养分的速度。
例如，在一些干旱和高温的地区，土壤中的养分会更容易流失，而在湿润和温暖的地区，土壤中的养分更容易被吸收和利用。
土壤是养分循环的另一个重要因素。
不同土壤的养分含量和组成不同，影响着植物生长和微生物降解有机物的速度。
例如，在富含有机物的土壤中，微生物的活性会更高，分解有机物的速度会更快，从而释放出更多的养分供其他植物吸收和利用。
植物是植物生态系统中最重要的因素之一。
植物的生长和死亡过程会循环利用养分，将营养物质转化为不同的有机物或释放到环境中。
例如，植物在生长过程中吸收了大量的氮、磷等营养物质，死亡后将这些养分转化为有机物，或通过供其它植物利用的方式释放到环境中。
微生物是植物生态系统中最小的因素之一。
它们通过分解有机物和转化无机物的方式参与到养分循环中。
微生物的降解速度和活性直接影响土壤中营养物质的供应，进而影响着植物的生长和发育。
三、养分利用的作用养分利用的作用是增强植物生态系统的生命力和韧性。
生态系统中的养分循环和生物过程
生态系统中的养分循环和生物过程生态系统是地球上各种生命体的生存和繁衍的环境，包括了物种之间的相互作用和物质转换，其中养分循环和生物过程是生态系统中最为重要的一部分。
一、养分循环1.碳循环：碳是生命体中非常重要的一个元素，生态系统中大部分生物体都是依靠光能进行光合作用，将二氧化碳转化为有机物质，并释放出氧气。
这些有机物质包括了糖和其他的简单碳水化合物，通过食物链、食物网传递到其他生物体，最终形成了复杂有机物质和有机碳。
而部分有机碳在进一步代谢过程中，会被氧化为二氧化碳释放到空气中，或是在死亡的过程中释放到土壤里形成有机质并参与土壤碳固定作用。
这种碳的循环过程使得生态系统中的生物体得以生存和繁衍下去。
2.氮循环：氮在生态系统中也是非常重要的一个元素，它是蛋白质、核酸的组成部分，并参与多种物质代谢过程。
在自然界中，氮通过氮转化和氮固氮过程形成了有机氮和无机氮。
无机氮包括氨和硝酸离子，通过生物和非生物过程将无机氮转化为有机氮，生物体在代谢、死亡过程中将有机氮释放为无机氮，这种氮的循环过程让生态系统中的生物体能够正常生存。
3.磷循环：磷在植物细胞中是非常重要的元素，是DNA和ATP的组成成分，也在代谢过程中扮演重要的角色。
磷循环较为简单，磷大部分为无机磷，被植物吸收后在再生循环过程中释放为无机磷，亦可被微生物转化成有机磷。
普通生物在食用植物体后，磷也随之进入生物体。
二、生物过程1.光合作用：光合作用是生态系统中最重要的生物过程之一，作用的方式是将太阳能转化为化学能，并将二氧化碳转化为有机物质，释放出氧气。
在这个过程中，植物和其他有机体起到了非常重要的作用，这种化学能是生态系统中所有生物过程的能量来源，也直接影响到了碳循环。
2.生物分解：生物分解是一个很重要的生物过程，在这个过程中，微生物负责将死亡的有机体分解成小分子有机物质，继续循环利用这些有机物质的碳、氮、磷等生命元素。
微生物在这个过程中释放出一些酶类物质，这些酶能够降解碳水化合物、脂质、蛋白质等有机物质，实现了生态系统中养分的循环。
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硫循环
几种主要 元素的循环
硫的沉积循环：硫酸盐的侵蚀和风化，土 壤中的硫酸盐被淋溶掉或被微生物还原。
硫的气态循环：大气中的硫主要是H2S和 SO2。前者产生于火山喷发和细菌的还原， 后者产生于化石燃料的燃烧。大气中硫的化 合物通常很快氧化成亚硫酸盐和硫酸盐，被 雨水带回土壤。 大气中亚硫酸盐和硫酸盐能与雨水结合形 成硫酸，造成酸雨危害。
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Sun 能量流动与物 质循环的关系
空气 水 无机盐
热
热
热
生产者 食草动物 食肉动物
热
第二级食肉动物
物质流
分解者
能量流
热
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植物体内的养 分元素
重要元素：植物正常生长和代谢所必需的 元素。其中，其浓度仅有若干ppm的称作 微量元素，而浓度可用百分数表示的可称 为大量元素;
大量元素：氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁 、磷、硫;
地质水文途径：如来自于岩石、溪水中的养分输入。以及土壤水或地 表水溶解的养分、土粒和有机物质从系统的输出。
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生物地球 化学循环
生态系统内部化学元素的交换。空间 范围不大。
植物在系统内就地吸收养分，又通过落叶归还到同 一地方。绝大多数的养分可以有效地保留，积累在 本系统之内。
生物地球化学循环包括：
微量元素：氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼
生物体中主要的化学元素：氢、碳、氧、 氮.
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地球化学循环
是指不同生态系统之间化学元素的交 换，空间范围大。
库：化学元素交换过程中，暂时停留的某一空间或物质形 态。如CO2的库有：大气、植被、海洋、煤矿、碳酸盐等。
流：化学元素在各个库之间交换过程。如碳以CO2形式从大 气进入植物体内，以有机物形式储存。
蛋白质等的形成离不开氮，人类通过生产 施用氮肥，大大提高了农业产量。
即使大气中CO2浓度升高促进了植物生长， 最终也会由于土壤中氮素的耗竭而失去其促 进作用。
硝化细菌把铵盐氧化成亚硝酸盐，再进一 步氧化成硝酸盐，可能是生物圈中最有生态 意义的生物－氮循环作用。
●
几种主要 元素的循环
氮循环
小常识：用鱼缸养鱼为什么要定期换水？ 食物的残渣、鱼的粪便等含有有机氮，分解过程中 产生氨，使鱼儿中毒死亡，因此要定期换水。 能够实现内部水循环过滤的水族箱，由于过滤系统 培养了大量的硝化细菌，能够将氨最终转变为无毒 的硝酸盐，从而可以推迟换水期限。 因此，把鱼养好的关键就是在过滤系统中培养出足 够量的硝化细菌。
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几种主要 元素的循环
碳循环
●
碳循环
几种主要 元素的循环
北方林土壤储存了大量的有机碳，但在气 候升高后，有机碳分解加快，可能导致森林 碳汇碳源角色的转变。但据研究报道在广东 这样的高温地区，成熟林的土壤却一直在积 累有机碳（周国逸）。
思考一下：大气中CO2含量增加对植物生长 有多大的促进作用？
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全球储存碳的数量约26×1018吨，但绝大 部分以碳酸盐形式禁锢在岩石圈中。只有极 少量碳参与经常性流动和圈层间的交换。
各类生态系统固定碳的速率差别很大。
全世界森林的储碳量为4000-5000亿吨。
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几种主要 元素的循环
碳循环
全球的植被和海洋是大气中CO2两个重要的 调节器。大气中CO2浓度增加时，会有更多 气体溶于海水，相反，大气CO2减少，海水 中CO2又返回大气。 然而由于人类活动大量排放CO2 ，森林植 被的严重破坏和减少，大气中CO2浓度正逐 步提高，并产生“温室效应”。
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几种主要 元素的循环
磷循环
然而，一旦江河、湖泊中磷含量提高，会 引起藻类暴长。出现“富营养化”。
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几种主要 元素的循环
磷循环
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几种主要 元素的循环
硫循环
硫的主要储库：硫酸盐如石膏，也有少量 存在于大气，主要是SO2和H2S。 硫的来源：沉积岩石的风化、化石燃料（ 特别是煤）的燃烧、火山喷发和有机物的分 解。
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生物化学循环
指养分在生物体内的再分配，也是植 物保存养分的重要途径。
一般在老叶枯落之前，叶内的大部分养分转移到 新生叶中。
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碳循环
几种主要 元素的循环
从大气中的CO2储库开始，绿色植物（生产 者）在光合作用时，把碳从大气中取出，结 合到碳水化合物中的分子中，然后，经过消 费者和分解者，在呼吸和残体腐烂分解时， 再回到大气。
氮循环
几种主要 元素的循环
大气是主要的氮库，大气体积的78%为分 子态氮。 生态系统氮的来源： 雷电：把大气中的氮，氧化成硝酸盐及其 它含氮的氧化物，再由降水带入土壤，参与 氮的循环。 生物固氮：固氮细菌从土壤和大气中吸收 氮素。 工业固氮：如化肥厂。
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几种主要 元素的循环
氮循环
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氮循环
几种主要 元素的循环
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地球化学循环
是指不同生态系统之间化ຫໍສະໝຸດ 元素的交 换，空间范围大。1、气态循环
C、N、O等主要以气态形式输入输出，往返于各个生态系 统。
为什么气态循环引起人们极大的重视？
人类的活动每天都有大量CO、CO2、硫和氮的氧化物，以及各种 有机物质和农药进入气态循环。从而改变了这些物质在各个库中的数量 或浓度，造成严重后果。
典型后果：
酸雨
温室效应
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地球化学循环
2、沉积循环 地球化学循环中，大部分属于沉积循环类型。
气象途径：如空气尘埃和降水的输入以及风侵蚀和搬运的输出 （生长在极贫瘠土壤上的森林，化学沉降物的输入有可能使其达到较高 的生产量。）
生物途径：动物的活动及人们从事农林经营活动可使养分在生态系统 之间发生再分配。 例如：不合理的经营活动导致水土流失。
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几种主要 元素的循环
磷循环
磷的主要来源：磷酸盐岩石和沉积物、鸟 粪、动物骨骼等。 磷在生物中含量少，但绝不可缺少。由于 磷的难溶性，往往是植物生产力的主要限制 因素。如果适当增加土壤中可利用的磷肥， 大多数陆地生态系统的生产力，便可能明显 增加。 磷在江河及湖泊中的含量是有限的，我国 南方红黄壤地区土壤中普遍缺磷。在生物圈 中磷的数量正在减少，很多磷进入海洋沉积 起来。
（一）植物对养分的吸收
大部分养分从土壤溶液中吸收； 菌根营养
（二）植物体内养分的分配 （三）植物养分的损失
雨水的淋失 草食动物的取食 生殖器官的消耗 凋落物损失的养分
（四）凋落物的分解
凋落物分解和养分的释放是森林生物地球化学循环中最重 要的一环。分解过快或过慢对森林生长都不利。 思考：热带雨林生产力高，生长快，但也最脆弱，为什么 ？