植被的功效[资料].ppt
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1、第四节 植被的功能,生态系统的基本功能是能量流动、物质循环和信息传递。在这些过程中,植被起着先导的作用。生态系统中的物质生产主要由植物群落担当,植物群落是第一性生产者,它不仅为系统中的消费者以及分解者直接或间接提供“食物”,同时也为它们提供栖息场所。,植物群落是生态系统存在和发展的基础,生态系统的结构、功能、动态在很大程度上都是由植物群落决定的,生态系统的分类与分布主要也以植物群落为依据。,一 植被提供净初级生产量和丰富多样的产品1 相关概念(1)初级生产(第一性生产)生态系统中,绿色植物通过光合作用积累有机质的过程。,(2)总初级生产量(GPP,GP,Pg)(初级生产力)在单位时间单位面积上
2、生产者在光合作用过程中固定的太阳能或所制造的有机物质总量。即包括呼吸消耗在内的全部生产量。,(3)净初级生产量(NP、Pn)(净初级生产力)在初级生产过程中,植物固定的能量有一部分被植物自己的呼吸消耗掉,剩下的这部分生产量称为净初级生产量。即:植物除去呼吸消耗后余下的有机物 积累量。,总初级生产量、净初级生产量、呼吸量三者之间的关系是:GP=NP+R式中:GP总初级生产量,J(m2a);NP净初级生产量,J(m2a);R 呼吸所消耗的能量J(m2a)。,(4)生物量(B)在某一特定调查时刻单位面积上积存的存活有机物质的数量。单位是 g干重m2 或J m2。B=某一时间段内 Pn 积累量,生态系
3、统中的净初级生产量可看成是某一时间范围内生物量的变化率。Pn=Pg-RdB/dt=Pn-H-D H:被植食动物取食的有机质的数量 D:死亡的有机质的数量,2初级生产者的生产效率1 总初级生产效率(群落能量利用系数)=总初级生产量/总入射日光能在自然条件下,总初级生产效率很难超过 3%,全球平均:大概是0.2%0.5%。,在富饶肥沃的地区总初级生产效率可以达到1%2%;在贫瘠荒凉的地区大约只有0.1%。2 组织生长效率E=Pn/An=NP/GP大多数情况下,生产者的组织生长效率大约为60%70%。,3、影响陆地群落生产力的影响因素,(1)群落类型 净同化率(NAR)植物在单位时间和单位同化面积上
4、增加的干物质的重量。即植物积累的没有被呼吸作用消耗掉的光合作用产物。,NAR=dW/(dtA)dW是已知时间间隔(dt)内干物质增加的重量,A为叶面积。NAR的单位是:植物每天(或每周)每平方分米叶面积所增加的干物质克数。,要从在不同时间测定的A和W的一组数据中计算NAR的办法之一是利用下列公式:NAR=(W2-W1)/(A2-A1)ln(A2/A1)/(t2-t1)式中 W1和A1分别代表在时间t1时整株的干重和叶面积;W2和A2分别代表在时间t2时整株的干重和叶面积;NAR是整个时间间隔内的平均值。,温带草本植物的平均净同化率为0.050.1g.dm-1.d-1木本植物(幼树、灌丛)的平均
5、净同化率为0.010.02g.dm-1,d-1,叶面积指数(LAI)叶片是植物进行光合、生产有机物的主要器官。单位土地面积上的叶面积大小,发展分布是否合理,影响到群体光合的高低、有机物质生产积累的多少和产量的高低。,叶面积的大小通常用叶面积指数来表示。叶面积指数是指单位土地面积上的叶面积与土地面积之比。叶面积指数(LAI)=叶面积土地面积,农业上,在一定范围内,作物LAI越大,光合积累量就越多,产量便越高。但LAI太大植株过密,叶片重叠过于严重,群体呼吸消耗加大,反而使干物质积累量减少。能使干物质积累量或产量达最大的LAI称为最适LAI。多数资料表明,水稻在LAI为7,小麦为5,玉米为6左右时
6、,通常能获得较高的产量。,生长期限 生长期限的长短也是决定植物群落年光合产量的重要因素。在热带和亚热带地区,尽管净同化率中等,因为有利于光合作用的时间足够长,也可得到可观的产量;在高山或极地或干旱地区,即使植物具有高的光合作用能力,群落的产量也很少。,(2)温度,(3)水分,(4)营养条件,(5)捕食,4、地球上主要植被类型的初级生产力,陆地各植被类型的净初级生产力大约在03500 g.m-2.a-1 范围内,可以划分为四个 等级。(1)2000-3000g.m-2.a-1 高标准的生产力,属于温湿地区,尤其是多雨地区的森林、沼泽植被以及在优异条件下处于演替过程中森林,还有农业集约栽培的水稻田
7、和甘蔗田。这些植被虽然外貌不同,但水分条件好,温度较高,土壤养分可得到持续供应。,(2)1000-2000 g.m-2.a-1 是陆地适宜气候条件下净初级生产力的标准值,也是世界上大多数相对稳定的森林的平均值。这些森林不受土壤以及地形的限制或破坏,水分和温度也不成为限制因子。此级别包括一部分草地以及温带地区生产力较高的农耕地。,(3)250-1000g.m-2.a-1 干燥的疏林灌丛或矮林以及大部分草地,还包括许多农田植被。(4)0-250 g.m-2.a-1 净初级生产力的最低值,植被常分布在极端干燥和低温地区,也就是大面积的荒漠植被和冻原植被以及高山植被。,二 植被能够维持生物多样性 地球
8、上的生物多样性大部分存在于森林、稀树草原、草原、荒漠、河流、海洋等自然生态系统中,农田、风景林、药材基地、果园等环境中也保存了部分生物多样性,各种基因库、植物园、动物园、种质资源库也作出了一定的贡献。,1 群落对降水的截留 无论哪种形式的降水,在有群落存在的地段,总有部分降水被群落截留,这部分降水附着在植物表面,大部分最终被直接蒸发而不能到达地面。例如森林林冠层截留的降水可占到降雨量的15%-40%。,影响植物群落截留降水的能力的因素(1)群落类型、密度及其种类组成成分的形态特征。针叶树种(云杉、松树)比阔叶树种截留的降水多。随着盖度的下降,截留降水能力减小,当森林盖度由100%降到4050%
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