第7章 土地生态学归纳.ppt
土地资源学 第七章 土地资源生态与功能.
• 土地资源的生态分类是从生态学角
度对土地资源的划分，其涵义是把各种 不同的土地资源视为具有一定结构、执 行特定功能的土地生态系统，这种生态 系统主要是指地球表层一定地段以生物 和人类为主的自然和人文多种要素组合 而成的复杂有机组合体，不同于一般的 生物生态系统。
• 德国学者W.海博最近也以自然度的 减少或人文化的增加，提出主要土地系 统或生态系统体系。首先区分为生物生 态系统和技术生态系统两大类，又在生 物生态系统中划分出自然生态系统、近 自然生态系统、半自然生态系统及人类 生态系统四个次级类型。并简单列举各 个类型的基本特点。见表1
三、土地人口承载力的概算方法
1、粮食型： （1）计算粮食生总量
Y=P·A·R 式中：Y是粮食生产总量
P是土地生产潜力（亩产）水平 A是耕地面积 R是粮食用地占耕地的百分数
•（2）计算人均社会
粮食占有量
人均社会粮食占有量应包括人口 口粮、种子粮、饲料粮、本地工业 用粮及仓储等其他用粮。一般可根 据近几年人均社会粮食占有量，并 考虑到经济发展水平确定。可制定 几个不同消费水平，以便求出几个 人口承载力方案。
土地生态系统是指土地的组成要素（地 貌、气候、土壤、水文、植被、动物等）之 间以及与人类之间相互联系、相互作用、相 互制约所构成的统一体。在这个统一体中， 进行着物质迁移与能量转移，是一个动态开 放系统，具有本身的结构功能和生态演替过 程。土地生态系统具有多层结构，大系统中 包含高级子系统及次一级的子系统。这些子 系统，从类型上分，有农田生态系统、林地 生态系统、草源生态系统等。
土壤主要是通过土壤肥力对作物发生作用， 土壤肥力的高低是土壤水、肥、气、热综合用 的结果。因此，土壤修正系数K应尽量反映土 壤肥力的综合状况。
生态学(共26张PPT)
先⑤锋起物 始种条最件先划出分的现：、原湿易生于演被替生挤、掉次的生演沼替。泽植物开始生长。如莎草科、禾本科等一些湿生
种类。排水能力更强和垫高能力更强 浮叶根生植物阶段：水深1米左右，睡莲等植物飘浮水面，导致水下的沉水植物得不到光照而被排挤，飘浮植物的茎部的阻碍，更多泥沙沉积下来
水生演替系列
➢ 自由飘浮植物阶段：整个植物体漂浮在水面上的一类浮水植物，
这类植物的根通常不发达。
➢ 沉水植物阶段：5-7米水深，首先出现轮藻属植物，由于它
的生长，湖底有机质积累较快而多，由于湖底嫌气条件轮藻 的残体分解不完全，湖底进一步抬高；水深2-4米左右，有金
鱼藻、狸藻等出现，繁殖强，垫高湖底
➢ 多元顶极论 地下水位降低，大量地被物改变了土壤条件
新兴特有现象的存在，以及对植物环境特殊适应为方向的物种形成 ⑤起始条件划分：原生演替、次生演替。 第七章 群落的动态 万年到亿年：群落的演化 气候顶极是顶极群落的一种类型，但在一个气候区域内，群落演替的最终结果，不一定都汇集于一个共同的气候顶极终点
列的阶段，到达中生性顶极群落。这种沿着顺序阶段向着 顶极群落的演替过程称之为进展演替
➢ 逆行演替：发生在人为破坏或自然灾害干扰因素之后，原来稳定
性较大，结构较复杂的群落消失，代以结构简单、稳定性小的群落， 利用环境和改造环境能力相对减弱，甚至倒退到裸地
➢ 进展演替和逆行演替的比较
进展演替和逆行演替比较
水更浅，使湖底迅速升高 根据主导因子的不同，除了气候顶极之外，还可有土壤顶极、地形顶极、火烧顶极、动物顶极；
土地生态学
土地：土地是地球陆地表面上有地貌、土壤、岩石、水文、气候等要素组成的自然历史综合体，包括人类的过去和现在活动的种种结果。
土地十大功能：1储存个人、群体或社会的财富；2生产人类食物、纤维、燃料或其他生物物质；3植物、动物和微生物的栖息场所；4全球能量平衡和水循环的决定者之一，提供资源和沉淀温室气体；5规定地表水和地下水的储存和流动；6人类使用的矿物和原料的储存场所；7化学污染物的缓冲器、过滤器或调节器；8提供聚集、工业和娱乐空间；9保存历史或史前记录；10提供或制约动物、植物和人类的迁徙。
土地功能：1生物栖息和支撑作用；2植物生产和生物养育功能；3环境净化和修复功能；4地球生态系统的物质与能量循环功能；5生态环境变迁的历史记载功能。
生态学时研究生物与环境之间相互关系的科学。
土地生态学是一门研究土地生态组成与特性、功能与结构、发展与演替、优化利用与调控机制的学科。
土地生态学的研究内容：1土地生态系统的形成与演替；2土地生态系统的组成与结构；3土地生态系统的退化机理与修复途径；4土地生态系统的调控机制与可持续利用及管理；5土地生态系统的研究方法和工程技术应用。
土地生态学的特点：1空间的地域性；2时间的动态性；3对象的宏观性；4问题的综合性；5方法的多样性。
土地生态伦理研究理论研究的核心问题包括两个方面：①土地利用或资源配置必须兼顾代内均等和代际均等（代内均等：即当每一个社会成员应该而而且有责任使人们拥有同等的权利开发、利用和占用土地资源）（代际均等：我们子孙后代与我们当代人具有同等的权利享受土地资源的收益和福利，拥有安全和舒适的土地生态环境）②人类对土地的监看有一种责任感，对土地生态系统中的个体，也对土地生态系统本身负有道德义务。
代内均等：当代每一个社会成员应该而且有责任，使人们都拥有同等权利和机会开发、利用和占用土地资源。
代际均等：我们的子孙后代与我们当代人具有同等额权利享受土地资源的收益和福利，拥有安全和舒适的土地生态环境。
土地生态学复习
土地生态学1.研究内容：土地生态系统的形成与演替、~组成与结构、~退化机理与修复途径、~调控机制与可持续利用及管理、~研究方法和工程技术应用。
2.理论基础：整体论：客观世界是由一系列的处于不同等级系列的整体所组成；每一个整体都是一个系统，即处于一个相对稳定态中的相互关系集合。
系统论：是整体论的进一步发展和完善；系统是相互联系的诸要素的综合体，即系统是由若干要素组成的具有一定新功能的有机整体。
指导意义：要从整体性角度研究和把握土地开发利用中面临的生态问题；要把“土地生态系统”作为土地生态学研究的对象；要把土地生态系统的层次、结构、功能、反馈、信息、平衡、涨落、突变和自组织等作为土地生态学研究的重要基础研究内容；要将土地生态系统的结构性、开放性和动态性作为土地生态学研究的重要内容。
生态平衡及调控理论：一个生态系统能够长期保持其结构和功能的相对稳定性，这种状态称之为生态平衡；（1）生态系统的结构和功能长期、持久地保持相对不变，即具有长期的相对稳定性；（2）生态系统在环境改变和人类干扰的情况下，能通过内部的调整，以维持结构和机能的稳定。
生态系统维护自身相对平衡的能力是有条件、有一定限度的；生态平衡的调节主要通过系统的抵抗力、恢复力、自治力以及稳态机制来实现。
指导意义：充分考虑各类土地之间的生态联系及生态规律，以维护和保持土地资源开发利用的生态平衡为中心，注重协调各类土地之间的生态关系；按照生态平衡及其调控理论，创建和发展比原土地生态系统更佳的新的生态平衡，扩大土地生态系统的物质循环和能量流动规模，即形成可持续的、最大的生产力和最佳的生态经济效果；土地供给及利用总体规划方面。
生态-经济理论：生态经济两重性理论；~有机整体理论；~全面需求理论；~生产理论；~价值理论；~循环理论；~战略理论。
指导意义：人类活动对土地影响的双重性，决定了土地利用调控必须同时重视其经济过程调控和生态过程调控；要从土地经济价值评估和土地生态价值评估两方面搞好土地的综合价值核算；要统筹考虑人们在土地方面的经济社会需求和生态精神需求；要将各类用地作为一个有机系统整体、统筹规划、合理安排；要在空间上合理布局土地资源，促进各类用地之间的良性循环；要同时重视土地的经济生产和生态生产；要将土地开发利用的生态、经济协调发展作为一切土地活动的核心战略目标。
土壤生态系统的.ppt
1 土壤原生矿物
直接来源于母岩特别是岩浆岩。其中包括 石英、铝硅酸盐中的长石类矿物、云母类矿物、 橄榄石类矿物、辉石与角闪石类矿物、氧化物 类、硫化物类和磷灰石类。不同的原生矿物抗
3 土壤矿物对肥力的作用
土壤骨骼，土壤立体空间的支持； 土壤（质量）的主要组分； 矿质颗粒的大小与组成影响土壤物理性质 和水、气、热状况； 某些土壤原生矿物的继续风化可提供矿质 养分； 粘土矿物的胶体性质显著影响土壤的阴/阳 离子吸附和养分保持与协调供应。
（the end）
第一章
土壤生态系统的 物质基础
【概述】土壤是由固相、液相、气相和土
壤生物体四部分组成。适于植物生长的 典型壤质土壤的体积组成为土壤孔隙占 50％，内含水分和空气；土壤固体占 50%，其中矿物质占45％，有机质占 5% ；土壤生物体均生活在土壤孔隙之中， 如图。
适宜植物生长的土壤体积组成示意图
第一节 土壤矿物
风化能力差异很大，土壤中存在的原生矿物主要 由较难化学风化的浅色矿物所组成（见图）。
土壤矿物的风化及稳定性序列图
（据土壤地理学，高等教育出版社，2004）
2 土壤次生矿物 原生矿物在风化和成土过程中新形成的矿物。 包括：
简单盐类 — 如氯化物、碳酸盐等；
次生氧化物类 — 主要为铁、铝、锰等金属氧化物，及无 定形二氧化硅等；
（据土壤地理学，高等教育出版社，2004）
我国粘土矿物分布的地带性
新疆、甘肃西部和内蒙古西部为水云母地带； 内蒙中部、黄土高原北部和东北西部为水云母-蒙 脱石地带； 华北大部和东北平原为水云母—蛭石地带； 北亚热带湿润区为水云母-蛭石-高岭石地带； 江南丘陵、四川盆地及云贵高原为高岭石-水云母 地带； 华南及云南南部为高岭石-二三氧化物地带。
土地生态学笔记
1、生态学定义是研究有机体与其周围环境相互关系的学科。
2、土地生态学定义是土地科学与生态学之间的交叉学科。
是应用生态学原理，研究土地生态系 统的物质流、能量流、信息流，及其相互作用与转化；探讨优化土地生态 系统的对策、措施。
为土地资源开发、利用、改造、保护和管理提供生态学 依据的学科。
3、生态学的本质①环境对生物的决定和塑造作用②生物对环境的适应③适应环境的生物对环境的改变作用4、生态因子概念环境要素中对生物起作用的因子。
5、什么是密度制约因子？非密度制约因子？请举例说明。
生物因子属于什么？ 密度制约因子：环境因子中，对生物作用的强度随生物的密度而变化的因子。
（如食物、天敌等生物因子）非密度制约因子：环境因子中，对生物作用的强度与其密度变化无关的因子。
（温度、降水等气候因子）生物因子为密度制约因子6、生态因子的作用特征①综合作用②主导因子作用③阶段性作用④不可替代性和补偿性作用⑤直接作用和间接作用7、物种间的相互作用 + 得利 ‐表示受损 0 无明显影响8、 协同进化两个或更多的相互作用的物种，其各自的进化是相互影响的，从而形成了一 个相互作用的进化系统，这一机制称为协同进化。
9、 利比希最小因子定律低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的 根本因素。
10、限制因子对生物的生存、生长、繁殖或扩散等起限制作用的因子。
当生态因子接近或 超过生物的耐受性极限而影响其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子成为 该生物限制因子。
11、限制因子定律当生态因子处于低于生物正常生长所需的最小量，或高于生物生长所需的最 大量时，都对生物具有限制性影响。
相互作用类型 互利共生 偏利作用 扑食/牧食/寄生种间竞争 偏害作用 中性作用 A ﹢ ﹢ ﹢ ‐ ‐ 0B + 0 ‐ ‐ 0 012、Shelford耐受性定律任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多（当其接近或达到某种生物的耐受限度）均会使该种生物衰退或不能生存。
土地生态学重点
1、土地生态学：土地生态学是一门研究土地生态系统组成与特性、结构与功能、发展与演替、优化利用与调控机制的学科。
2、土地生态学的研究内容：1土地生态系统的行成与演替2土地生态系统的组成与结构3土地生态系统的退化机理与修复途径4土地生态系统的调控机制与可持续利用及管理5土地生态系统的研究方法和工程技术应用。
3、土地生态学特点：1空间的地域性2时间的动态性3对象的宏观4问题的综合性5方法的多样性4、渗透理论在土地上生态学中的应用：1某一生物或物种与土地生态环境的渗透、融合。
2某一社会经济活动与土地生态环境的相互渗透融合3不同生物与物种与土地生态环境的融合4不同土地社会经济系统之间的相互渗透与融合。
5、生态系统原理：主要包括时间原理、物种原理、位置原理、干扰原理、景观原理6、干扰原理：干扰的类型、强度和持续时间，形成了种群、群落和生态系统的特征；干扰的影响在很大程度上受它们的强度、持续时间、频率、发生时间和空间效果的限制。
7、干扰原理对土地可持续利用与管理的主要作用体现：1改变自然干扰机制或可诱发新干扰的土地利用变化有可能引起物种的多度和分布、群里组成和生态系统功能的变化2土地管理者和规划者应该知道自然界中干扰存在的普遍性，高强度、低频率的干扰3基于生态系统具有时空动态性的理解，土地利用政策应与干扰所诱发的变化一起考虑4自然存在的干扰可以为土地利用实践提供一种建立于干扰基础之上的模式5人类居住对易于干扰景观的连续扩张将很可能导致人文价值取向与自然干扰机制维护之间对于是否有必要保留这些景观的冲突。
7、景观原理：生境或生态系统的空间排列组合构成了景观，所有生态系统过程至少会部分地响应这种景观模式。
8、景观原理土地可持续利用与管理的主要作用体现：1土地覆被类型的大小、形状与空间关系，影响种群、群落和生态系统的动态变化2斑块的边缘和内部生境的数量，随着随着斑块的大小而改变生境的连接可以使一些区域易达到别的区域或不易达到别的区域。
土壤资源评价 PPT课件
• 三、数理统计方法
• 数理统计方法的应用主要是根据土壤资源诊断指
标属性和特征的相似或亲疏程度，把各种土壤资
源类型（或土壤种类）进行分类组合，使属性和
生产能力相似的予以联合，反之，给予离异。它
们不能象参数法那样，对每一种土壤资源都能够
指充和检验。目前， 可以应用的数理统计方法种类繁多。
的产量等来表达）之间的关系近似地描述 为线性相关关系，并建立线性回归模型， 如： y=b0+b1x1+b2x2+...bixi+...+bnxn
• 层次分析法。
• 层次分析法是系统分析中经常使用的一种方法。
这种方法特别适用于处理多目标多层次的系统问
题和难于完全用定量方法来分析与决策的系统工
程中的复杂问题。它的一个基本步骤是要比较若
缺少定量化指标，容易产生片面论断。如果能与指标
化、数量化评价相结合，将会使评价效果更好。
• 二、参数法
• 参数法使运用各参评项目所提供的指标予
以数学统计，获得具有数量化级差的一种
技术，它主要包括累计积分法和斯托利指 数法两种，它可以用来对各种类型的土壤 资源进行分等定级。
• （一）累计积分法
土壤有效P指标，以>15ppm为良好，定作1级；10
• 土壤资源评价遵循土地评价的原则和方法，
但它是针对土壤资源而言的，以大农业利
用为方向的因地制宜、综合利用、以及生
态、经济与社会3个效益相协调为指导思想，
按以下4条基本原则进行评价：
• (1) 土壤生产力高低评价：这是评价的核心内容。
一般以耕地的农作物产量作为土壤当前生产力的 综合指标，也要对土壤资源类型的形成、演变与 特性进行综合分析，并对经过调整和采取高科技 措施以后的生产潜力作出评价。 (2) 土壤资源对农林牧业生产的适宜性评价：这 里要特别注意土壤资源潜在的适宜性及其长远利 用的后果，要求使经济、生态和社会3个效益相互 协调，并且以生态效益为基础进行评价。
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成绩 88 74 82 65 92 82 78 83 72 94 83 87 9
3. 模式分解是关系规范化的主要方法
上述的关系模式: 教学(学号，姓名，年龄，性别，系名，系主任，课程名，
成绩).p216异常情况分析。 可以按“一事一地”的原则分解成“学生”、“教学系”和 “选课”三个关系，其关系模式为：
❖ 因此，我们先讨论属性间的依赖关系，然后再讨论关系 规范化理论。
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7.1.2 函数依赖及其关系的范式
关系模式中的各属性之间相互依赖、相互制约的联系 称为数据依赖。 ❖ 数据依赖一般分为函数依赖、多值依赖和连接依赖。 ❖ 其中,函数依赖是最重要的数据依赖。 ❖ 函数依赖（Functional Dependency）是关系模式中属 性之间的一种一一对应的逻辑依赖关系。
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❖ 将结构复杂的关系分解成结构简单的关系，从而把不好 的关系数据库模式转变为好的关系数据库模式，这就是 关系的规范化。规范化又可以根据不同的要求而分成若 干级别。
❖ 我们要设计的关系模式中的各属性是相互依赖、相互制 约的，这样才构成了一个结构严谨的整体。
❖ 因此在设计关模式时，必须从语义上分析这些依赖关系。 数据库模式的好坏和关系中各属性间的依赖关系有关，
学生(学号，姓名，年龄，性别，系名称)； 教学系(系名，系主任)； 选课(学号，课程名，成绩).
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❖ 经过上述分析，我们说分解后的关系模式是一 个好的关系数据库模式。
❖ 从而得出结论，一个好的关系模式应该具备以 下四个条件： 1. 尽可能少的数据冗余。 2. 没有插入异常。 3. 没有删除异常。 4. 没有更新异常。
年龄 20 20 20 20 21 21 21 21 20 20 20 20
性别
系名
男
计算机系
男
计算机系
男
计算机系
男
计算机系
女
计算机系
女
计算机系
女
计算机系
女
计算机系
男
数学系
男
数学系
男
数学系
男 最新数.课学件系
系主任 王民 王民 王民 王民 王民 王民 王民 王民 赵敏 赵敏 赵敏 赵敏
课程名 程序设计 数据结构 数据库 电路 程序设计 数据结构 数据库 电路 高等数学 数据结构 数据库 离散数学
范式（Normal Form）是指规范化的关系模式。由满足 最基本规范化的关系模式叫第一范式，第一范式的关 系模式再满足另外一些约束条件就产生了第二范式、 第三范式、BC范式等等。一个低一级的关系范式通过 模式分解可以转换成若干高一级范式的关系模式的集 合，这种过程叫关系模式的规范化。
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❖范式的概念最早由E.F.Codd提出。 ❖从1971年起，Codd相继提出了关系的三级规范化形式，即 第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）。 ❖1974年，Codd和Boyce以共同提出了一个新的范式的概念， 即Boyce-Codd范式，简称BC范式。 ❖1976年Fagin提出了第四范式， ❖后来又有人定义了第五范式。 ❖至 此 在 关 系 数 据 库 规 范 中 建 立 了 一 个 范 式 系 列 ： 1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF,一级比一级有更严格的要求。
❖各个范式之间的联系可以表示为：
5NF 4NF BCNF 3NF 2NF 1NF
如图所示。
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❖ 如何设计一个适合的关系数据库系统，关键是 关系数据库模式的设计，一个好的关系数据库 模式应该包括多少关系模式，而每一个关系模 式又应该包括哪些属性，又如何将这些相互关 联的关系模式组建一个适合的关系模型，
第一范式、第二范式、第三范式及BC范式
重点掌握并能够灵活运用关系模式规范化的方法 掌握关系数据操作理论——关系数据查询和优化理
论规则
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7.1 关系数据模式的规范化理论
规范化理论的主要内容：
❖ 关系数据库的规范化理论最早是由关系数据库的创始 人E.F.Codd提出的，后经许多专家学者对关系数据库 理论作了深入的研究和发展，形成了一整套有关关系 数据库设计的理论。
❖ 如何使用关系模型设计关系数据库，如何选择一个比 较好的关系模式的集合，每个关系又应该由哪些属性 组成。这属于数据库设计的问题，确切地讲是数据库 逻辑设计的问题。
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❖ 本章讲述关系数据库规范化理论和数据库操作理论。
要求了解规范化理论的研究动机及其在数据库设计 中的作用，
掌握函数依赖的有关概念，
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例如在关系模式Student中，SNO与SN、AGE、DEPT之 间都有一种依赖关系。
由于一个SNO只对应一个学生，而一个学生只能属于 一个系，所以当SNO的值确定之后，SN，AGE，DEPT 的值也随之被唯一的确定了。
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2. 关系规范化可能出现的问题
数据冗余大. 插入异常。 删除异常。 更新异常。
学号 98001 98001 98001 98001 98002 98002 98002 98002 98003 98003 98003 98003
姓名 李华 李华 李华 李华 张平 张平 张平 张平 陈兵 陈兵 陈兵 陈兵
第7章 关系数据库理论
7.1 关系数据模式的规范化理论
7.1.1 关系模式规范化的必要性 7.1.2 函数依赖及其关系的范式
7.3 关系系统及其查询优化技术
7.3.1 关系系统的定义和分类 7.3.2 关系系统的查询优化理论与技术
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❖ 前面已经讲述了关系数据库、关系模型的基本概念以 及关系数据库的标准语言。
❖ 这些工作决定了到整个系统运行的效率，也是 系统成败的关键所在，所以必须在关系数据库 的规范化理论的指导下逐步完成。
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7.1.1 关系模式规范化的必要性
1. 关系模式应满足的基本要求
1) 元组的每个分量必须是不可分的数据项。 2) 数据库中的数据冗余应尽可能少。 3) 关系数据库不能因为数据更新操作而引起数据不一致问 题。 4) 当执行数据插入操作时，数据库中的数据不能产生插入 异常现象。 5) 数据库中的数据不能在执行删除操作时产生删除异常问 题。 6) 数据库设计应考虑查询要求，数据组织应合理。