土地生态学复习重点ppt课件

本学期课时安排1绪论9放假2生态学基础理论补充1：个体生态学10土地利用价值核算3生态学基础理论补充2：种群生态学11土地生态健康与恢复4生态学基础理论补充3：群落生态学12土地生态规划5生态学基础理论补充4：生态系统的物质循环13土地生态工程6土地生态系统及其结构理论14中国荒漠化专题7土地生态评价-综合性评价15影视欣赏8土地生态评价-生态足迹16期末总结\n第一讲土地生态学的概念、体系与发展内容一.环境问题的产生与发展二.生态学的产生与发展三.土地的含义及其生态功能四.土地生态学研究内容和特点五.土地生态学的学科地位六土地生态学的产生与发展趋势七.土地生态学的研究前沿\n十大环境问题1全球气候变暖2臭氧层遭到破坏3酸雨蔓延4森林锐减5水体污染6土地荒漠化7生物多样性遭破坏8大气污染9海洋污染10固体垃圾污染\n1全球气候变暖全球变暖：指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升。温室效应假说：即大气中对地表长波反辐射具有吸收屏蔽作用的气体浓度增加，使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升。这些气体被称为温室气体。温室气体：二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氟利昂和臭氧等。\n冰川融化，海平面上升，使许多沿海和低洼地区被淹没（如果海平面上升1米，全球便有10亿人的生存受到威胁，500万平方公里的土地将遭到不同程度的破坏；而我国沿海则有12万平方公里的土地将被淹没，7000万人口需要内迁。）物种灭绝，尤其是极地和高山生物的灭绝，生物多样性减少造成某些疾病发病率升高（如血吸虫，杆状痢疾、钩虫、雅司病和霍乱等）大大影响食物生产和稳定性，农业生产力和贸易都可能受到影响影响温带地区国家的能量供求全球变暖导致的严重后果：\n全球气候变暖分析环境问题主要原因影响解决措施全球气候变暖燃烧矿物燃料，排放CO2、甲烷等温室气体；毁林海平面上升，沿海地区被淹没导致生态系统的调整可能导致自然灾害增加减少二氧化碳的排放，提高能源利用的技术和效率，采用新能源，植树造林\n2.土地生态学的研究内容土地生态系统的形成与演替土地生态系统的组成与结构土地生态系统的退化机理与修复途径土地生态系统的调控机制与可持续利用及管理土地生态系统的研究方法和工程技术的应用\n第二讲个体生态学内容一环境的概念及其类型二生态因子三生态因子的基本原理四生态适应五生物与生态因子之间的关系\n第三讲种群生态学内容1种群的定义与特征2种群数量动态3种内关系4种间关系\n种群数量动态模型按生态因子对种群数量的影响分类1)非密度制约因子（DensityIndependentFactor）温度、降水等气候因素。2)密度制约因子（DensityDependentFactor）食物、天敌等生物因素。种群数量动态模型（1）非密度制约种群增长模型（J型）（2）密度制约种群增长模型（逻辑斯谛增长，S型）\n2.1非密度制约种群增长模型在资源充分（无限的环境(unlimitedenvironment)）的情况下，种群的增长不受密度制约，种群以几何和指数增长。增长率不变的连续增长模型瞬时增长率/内禀增长能力和周限增长率的关系Nt＝N0λtNt=N0ertλ=err=lnλ\n2.2密度制约种群增长模型种群的逻辑斯谛增长(连续增长模型)：随着资源的消耗，种群增长率变慢，并趋向停止，因此，自然种群常呈逻辑斯谛增长。体现在增长曲线上为“S”型。种群停止增长处的种群大小通常称“环境容纳量”或K，即环境能维持的特定种群的个体数量。种群增长可以用逻辑斯谛模型描述。模型前提条件：增长率变化：有限环境，有一个环境条件所允许的最大种群值，即环境容纳量K；世代重叠；密度与增长率关系是随种群的密度增加，种群的增长率所受的影响逐渐地、按比例地增加。r‘=r(1-N/K)。数学模型：dN/dt＝r‘N=rN(1-N/K)（微分式）\n逻辑斯谛增长方程积分式间隔或世代的长度时间t处的种群个体数瞬时增长率(每员增长率)环境容纳量Nt=K／（1＋ea-rt）曲线对原点的相对位置，值取决于N0\nK逻辑斯谛增长指数增长指数增长与逻辑斯谛增长之间的关系1－N/KtNt\n逻辑斯谛增长曲线的五个时期A开始期B加速期C转折期D减速期E饱和期KDEBACtNtK/2\n模型行为：该曲线在N=K/2处有一个拐点，在拐点上，dN/dt最大，在拐点前，dN/dt随种群增加而上升，在拐点后，dN/dt随种群增加而下降，因此，曲线可划分为：①开始期(潜伏期)(N→0)②加速期(N→K／2)③转折期(N＝K／2)④减速期(N→K)⑤饱和期(N＝K)dN/dt=Nr(1-N/K)（微分式）\n第4讲群落生态学学习内容生物群落的概念和特点31生物群落的组成和结构32群落演替类型及其主要影响因素33\n三生态演替3.1生态演替的概念3.2生态演替的类型划分3.3控制群落演替的主要因素\n生态演替的概念指某一地段上一种生物群落被另一种生物群落所取代的过程。3.3控制演替的主要因素①非生物因素②生物因素③人类的活动\n3.3控制演替的主要因素①非生物因素气候因素：气候顶极土壤因素：土壤顶极地形地貌因素：地形顶极（自然）火烧:火烧顶极洪涝、地质等条件\n②生物因素A.植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性植物的定居包括发芽、生长和繁殖3个方面。植物繁殖体的迁移和散布是群落演替的先决条件。动物:植物群落成为它们取食、营巢、繁殖的场所。当植物群落环境变得不适宜他们生存的时候，它们便迁移出去另找新的合适生境；与此同时，又会有一些动物从别的群落迁来找新栖居地。因此，每当植物群落的性质发生变化的时候，居住在其中的动物区系也在作适当的调整，使得整个生物群落内部的动物和植物又以新的联系方式统一起来。人类的文明城市建设\n②生物因素B.群落内部环境的变化群落内部环境的变化是由群落本身的生命活动造成的；有些情况下，是群落内物种生命活动的结果，为自己创造了不良的居住环境，使原来的群落解体，为其他植物的生存提供了有利条件，从而引起演替。由于群落中植物种群特别是优势种的发育而导致群落内光照、温度、水分及土壤养分状况的改变，也可为演替创造条件。（动物的进化气候的变化地质环境）\n生物因素C.种内和种间关系的改变尚未发育成熟的群落:组成一个群落的物种在其种群内部以及物种之间都存在特定的相互关系。当密度增加时，种群内部的关系紧张化，竞争能力强的物种得以充分发展，而竞争能力弱的物种则逐步缩小自己的地盘，甚至被排挤到群落之外。成熟、稳定状态的群落:在接受外界条件刺激的情况下也可能发生种间数量关系重新调整现象，进而使群落特性或多或少地改变。（种内的数量和竞争【近视眼】；种间关系（长齿）老虎的进化）②\n③人类的活动人对生物群落演替的影响远远超过其他所有的自然因子，因为人类生产活动通常是有意识、有目的地进行的，可以对自然环境中的生态关系起着促进、抑制、改造和重建的作用。放火烧山、砍伐森林、开垦土地等，都可使生物群落改变面貌。人还可以经营、抚育森林、管理草原、治理沙漠，使群落演替按照不同于自然的道路进行。人甚至还可以建立人工群落，将演替的方向和速度置于人为控制之下。\n第五讲生态系统的能量流动和物资循环内容生态系统的基本概念与特点能量流动物质循环生态系统的调控机制\n生态系统能量流动规律生态系统是一个热力学系统，生态系统中能量的传递、转换遵循热力学的两条定律：第一定律：能量守恒定律，能量可由一种形式转化为其他形式的能量，能量既不能消灭，又不能凭空创造。第二定律：熵律，任何形式的能（除了热）转化到另一种形式能的自发转换中，不可能100％被利用，总有一些能量作为热的形式被耗散出去，熵就增加了。生态系统中能流特点（规律）：能流在生态系统中是变化着的；能流是单向流；能量在生态系统内流动的过程，就是能量不断递减的过程；能量在流动过程中，质量逐渐提高。\n能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始流经生态系统的总能能量流动的数量是生产者所固定的全部太阳能生态系统的能量流动的途径：太阳能→第一营养级→第二营能量流动（食物链）养级→‥‥‥第五营养级单向流动不循环能量流动的特点逐级递减传递率为10％～20％设法调整能量流动关系研究的目的使能量流向对人类最有益的部分\n三生态系统的物质循环3.1、物质循环的概念物质循环是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素在生态系统的生物群落与无机环境之间反复循环运动叫生态系统的物质循环。主要循环类型：水循环；氮循环；碳循环；P循环；有害有毒物质的循环\n3.4碳循环：煤泥碳大气中CO2CO2碳化作用石油水生植物光合作用腐烂燃料呼吸作用光合作用腐烂扩散\n温室效应1、温室效应?2、CO2增多的原因化石燃料的大量燃烧森林、草原等植被的破坏3、温室效应的危害4.缓解温室效应的措施开发新能源改变消费观点减少碳足迹增大绿化面积依靠科技提高资源利用率极地冰川加速融化，水资源短缺，危机粮食安全沿海城市被淹没，减少土地面积农田减少，粮食减产，极端天气增多\n1物质不灭定律认为：化学方法可以改变物质的成分，但不能改变物质的量。2质能守恒定律认为：质量和能量作为一个统一体，其总量在任何过程中都保持不变的守恒。世界不存在没有能量的物质质量，也不存在没有质量的物质能量。物质循环的基本原理：物质循环的主要特点：物质循环是带有全球性的，生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现反复利用，周而复始进行循环，不会消失。\n生态系统的存在是靠物质循环和能量流动来维持的。生态系统的能量流动和物质循环都是通过食物键和食物网的渠道实现的，二者相互伴随进行，又相辅相，密不可分的统一整体。但是，能量流动和物质循环又有本质上的区别：能量流经生态系统各个营养级时是逐级递减，而且运动是单向的、不是循环的，最终在环境中消失。物质循环是带有全球性的，在生物群落与无机环境间物质可以反复出现，反复利用，循环运动，不会消失。能量流动和物质循环的因果关系\n能量流动物质循环形式过程范围特点联系主要以有机物形式沿食物链（网）单向流动生态系统各营养级单向流动，逐级递减主要以无机物形式在无机环境与生物群落之间反复循环全球（生物圈）反复循环1、能量流动的过程离不开物质的合成与分解；2、物质是能量沿食物链流动的载体；3、能量是物质在生态系统中往复循环的动力。能量流动和物质循环的相互关系是生态系统主要功能，同时进行，相互依存，不可分割\n第六讲土地生态系统及土地生态类型讲述内容土地生态系统的概念和功能土地生态系统的结构与类型土地生态系统的结构的关系及协调分析土地生态分类体系\n土地生态系统的功能净化功能进入土地生态系统的污染物在土壤中发生物理（稀释）、化学（铬＋SO4）或生化学反应(绿色植物)，使污染物失去活性或毒性降低，降低其对环境的污染。2.生产功能绿色植物和自营性动物进行初级生产功能。3.承载功能植物生产的场所、动物（包括人）离不开土地生态系统的支撑、建筑物都附着于土地上.4.养育功能土地因为有植物生产功能和承载功能，所以使她有养育各种动物的功能。5.交换功能生态系统的物质和能量交流6.储存功能各种能源和工业原料的储存\n土地生态分类与土地分类的相互关系（1）土地生态分类与土地分类是相互联系的：土地分类是土地生态分类的基础，土地生态分类受土地分类的影响和制约土地生态分类是在土地分类的基础上，考虑生态系统的功能和结构，对土地进一步做生态类型的划分，是土地分类发展的必然分支。（生态功能和结构）共同点：分类的对象、体系、程序和方法相似。\n土地生态分类与土地分类的关系①分类目的不同，土地分类一方面为揭示土地类型的发生发展规律和土地类型组合地域性差异，为分析土地类型的自然特性和组成土地类型各要素之间的相互联系提供基础，另一方面为土地评价、利用改造和管理土地服务；土地生态分类主要从土地的生态属性和保护土地的角度进行土地分类，为土地的可持续开发利用服务②人及生物因素对分类的重要性不同，土地生态分类以人和生物为中心，更强调人的活动、人与环境的相互作用等因素，它是如人对封山育林，对土地荒漠化的治理③分类所选因子不同，土地生态分类不仅包括土地分类的自然因素，而且强调生物与环境的相互作用要素，重视土地的生态条件（更加强调土地的生态属）性④土地生态分类更注重环境及生物的联系，而土地分类比较关注不同要素在分类框架中的作用\n第七讲土地综合性评价2.1评价单元的选择（土壤图现状图行政图各种污染图的叠加）2.2权重的确定（特尔斐法）2.3评价因素的选择（社会经济生态）2.4评价计算方法（各因子标准化乘以权重后加和）2.5等级的划分（等间距法、总分频率曲线法）2.6评价结果的检验\n第八讲内容1.你的“生态足迹”有多大？2.生态足迹简介3.地球生命力报告2010\n2土地生态足迹评价2.1、简介“生态足迹”也称“生态占用”，在20世纪90年代初由加拿大大不列颠哥伦比亚大学规划与资源生态学教授里斯(WilliamE.Rees)提出。它显示在现有技术条件下，指定的人口单位内（一个人、一个城市、一个国家或全人类）需要多少具备生物生产力的土地（biologicalproductiveland）和水域，来生产所需资源和吸纳所衍生的废物。\n生态足迹的核算思想生态足迹的计算是基于两个简单的事实:1、我们可以保留大部分消费的资源以及大部分产生的废弃物；2、这些资源以及废弃物大部分都可以转换成可提供这些功能的生物生产性土地。\n生态足迹从消费的角度描述人类占用的资源量，而环境承载力理论则从供给的角度考查环境系统能够负担的人口数。生态足迹模型最突出的优点是表达简明，易于理解。与传统的可持续发展评价方法相比，它直接建立消费与资源的定量化关系，能有效评价人类活动对环境的影响。“生态足迹”也称“生态占用”，表示在现有技术条件下，指定的人口单位内（一个人、一个城市、一个国家或全人类）需要多少具备生物生产力的土地（biologicalproductiveland）和水域，来生产所需资源和吸纳所衍生的废物。\n2.2.生物生产面积类型及其均衡化处理在生态足迹计算中，各种资源和能源消费项目被折算为耕地、草场、林地、建筑用地、化石能源和海洋水域等6种生物生产面积类型。耕地是最有生产能力的土地类型，提供了人类所利用的大部分生物量。草场的生产能力比耕地要低得多。由于人类对森林资源的过度开发，全世界除了一些不能接近的热带丛林外，现有林地的生产能力大多较低。化石能源土地是人类应该留出用于吸收CO2的土地，但目前事实上人类并未留出这类土地，出于生态经济研究的谨慎性考虑，在生态足迹的计算中，考虑了CO2吸收所需要的化石能源土地面积。由于人类定居在最肥沃的土壤上，因此建筑用地面积的增加意味着生物生产量的损失。\n2.3人均生态足迹分量ai＝(Pi+Ii-Ei)/(Yi·N)(i=1，2，3，…)式中ai为第i种消费项目折算的人均生态足迹分量（hm2／人），Yi为生物生产土地生产第i种消费项目的年（世界）平均产量（kg/hm2），Pi为第i种消费项目的年生产量，Ii为第i种消费项目年进口量，Ei为第i种消费项目的年出口量，N为人口数。\n由于这6类生物生产面积的生态生产力不同，要将这些具有不同生态生产力的生物生产面积转化为具有相同生态生产力的面积，以汇总生态足迹和生态承载力，需要对计算得到的各类生物生产面积乘以一个均衡因子，即rk=dk/D(k=1，2，3，…6)式中rk为均衡因子，dk为全球第k类生物生产面积类型的平均生态生产力，D为全球所有各类生物生产面积类型的平均生态生产力。采用的均衡因子分别为：耕地、建筑用地为2.8，森林、化石能源土地为1.1，草地为0.5，海洋为0.2。标准粮的计算\n生态足迹计算方法汇总区域总人口的生态足迹(hm2／人)：人均生态足迹(hm2／人)：\n2.4生态承载力单位面积耕地、草地、林地、建筑用地、海洋(水域)等间的生态生产能力差异很大(均衡因子)不同国家和地区同类生物生产面积的生态生产力也差异很大（产量因子），某个国家或地区某类土地的产量因子是其平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率。同时出于谨慎性考虑，在生态承载力计算时应扣除12％的生物多样性保护面积。efi＝aj×rj×yj(j＝1，2，3，…6)式中efi为人均生态承载力(hm2/人)，aj为人均生物生产面积，rj为均衡因子，yi为产量因子。（地类VS）（区域VS）\n2.5生态赤字与生态盈余区域的生态赤字或生态盈余，反映了区域人口对自然资源的利用状况。区域生态足迹如果超过了区域所能提供的生态承载力，就出现生态赤字；如果小于区域的生态承载力，则表现为生态盈余。\n第十章土地生态健康与管理第一节土地生态健康基本理论第二节土地生态健康评价【综合性评价法】第三节土地生态管理第四节土地生态伦理观\n1.2土地生态健康土地生态健康是指能保证土地维持自身正常的新陈代谢，使土地与人之间、生命与生命之间、生命体与无机环境之间的共生、互生、再生过程得到持续发展，保证土地永续利用。土地生态系统具有活力、稳定和自我恢复能力。土地生态健康的实质是维持土地自身正常的新陈代谢，保证土地自身的恢复能力。土地生态健康评价指标包括物理、化学和生物学三方面。物理指标：土壤质地、植被覆盖度、各种土地利用类型的比例、土壤含水量、土壤容重和渗透率等。化学指标：土壤有机碳和全氮、土壤pH、电导率、磷和钾等。生物学指标：生物多样性、微生物生物量碳和氮，潜在可矿化氮、土壤呼吸量、生物量碳/有机总碳等。\n指标体系的建立\n4.3土地生态伦理的价值取向要考虑人的社会需求和土地生态系统有机体的价值，要改善人类的生活质量，同时也尊重其它生命的生存权利。要保护土地生态系统有机体的活力和多样性。要最低限度地耗用土地生态系统中不可更新的资源要使人类活动保持在土地生态系统承受力之内；要考虑土地和物种的关系，保护物种的存在。要求土地和生物群落的关系，遵循物种与其栖息地同等重要的原则。\n第11讲土地生态规划土地生态规划的概念土地生态规划的产生与发展土地生态规划的原则土地生态规划的程序与内容土地生态规划的案例研究土地生态学\n2.土地生态规划的特殊原则土地生态学2.1环境容量是否允许2.2人口增长是否超越了土地生态系统的潜力2.3是否有利于土地生态系统的恢复和重建2.4伦理上是否合适2.5资源环境及生物多样性是否得到保护2.6自然景观和遗留地是否得到了保持2.7优质农地是否得到保护2.8与美学要求是否一致\n荒漠化的成因1.自然原因土质疏松，大风日数多且集中；气候干旱，促进土地荒漠化进程。2.人为原因荒漠化90%以上是由于人类活动不当引起的：过度樵采过度放牧过度开垦水资源利用不当工程建设\n(3)荒漠化防治具体措施①合理利用水资源农作区：改善耕作和灌溉技术，推广节水农业，避免土壤的盐碱化牧区草原：减少水井的数量，以免牲畜的大量无序增长。干旱的内陆地区：合理分配河流上、中、下游的水资源。绿洲外围的沙漠边缘地带封沙育草，积极保护、恢复和发展天然灌草植被；绿洲前沿营造乔、灌木结合的防护林带；绿洲内部建立农田防护林网，组成一个多层防护体系。②利用生物措施和工程措施构筑防护体系\n作好农、林、牧用地规划，宜林则林、宜牧则牧，杜绝毁林开荒、盲目开垦、退耕还林、退耕还牧。③调节农、林、牧、用地之间的关系④采取综合措施，多途径解决农牧区的能源问题通过营造薪炭林、兴建沼气池、推广省柴灶等多种途径，解决农牧区的能源问题，避免过度樵采，破坏植被。⑤控制人口增长控制人口增长速度、提高人口素质，建立一个人口、资源、环境协调发展的生态系统。\n通过长期、持久、深入的宣传教育，不仅使荒漠化地区干部群众认识到荒漠化治理的重要性和紧迫性，而且要使荒漠化防治真正成为全社会广泛关注的问题，提高全民整体防治意识。⑥深化宣传教育，增强防治荒漠化和水土保持意识和法律保护意识荒漠化和水土流失严重地区多为老少边穷地区，自然条件差，经济发展滞后，因此，各级政府要高度重视这项工作，充分调动群众的积极性，提高工程治理中的科技含量。同时，国家应加大对荒漠化防治和水保治理的投入力度，除了多渠道筹集资金，与农业综合开发、农田基本建设、扶贫工程相结合外，还应制订一些相应的优惠政策，调动各行各业和广大群众的积极性。⑦制定优惠政策，加大资金投入进行科学有效治理\n荒漠化和水土流失严重地区多为老少边穷地区，自然条件差，经济发展滞后，因此，各级政府要高度重视这项工作，充分调动群众的积极性，提高工程治理中的科技含量。同时，国家应加大对荒漠化防治和水保治理的投入力度，除了多渠道筹集资金，与农业综合开发、农田基本建设、扶贫工程相结合外，还应制订一些相应的优惠政策，调动各行各业和广大群众的积极性，真正形成国家、集体、个人一起上，全社会共同参与的新格局。⑦制定优惠政策，加大资金投入进行科学有效治理⑦制定优惠政策，加大资金投入进行科学有效治理\n考试安排考试形式：开卷考试时间：2012年5月31日上午10：10——12:10考试地点：2106