元素循环与可持续发展 

1、复合生态系统中元素的良性循环与持续发展 

我国生态系统和环境类型多种多样，开发历史悠久。近年来在经济发展过程中，出现资源紧缺、环境污染、城市超负荷、土地退化等一系列问题。这些生态与环境方面的问题均和碳、氮、硫、磷等元素的循环有关。

整个国家是一个开放型的复合生态系统，由许多子系统构成，包括城市、农田、林地、草地、湿地和水域等，它们可粗略分为城市生态系统、农业生态系统、森林生态系统和水生生态系统等。

从复合生态系统的观点出发，研究各子系统之间纵横交错的元素循环过程，是解决当代重大生态和环境问题的关键所在。

国内外对于复合生态系统的元素循环研究，尚不多见。尝试从复合生态系统的观点来研究元素循环对于深入探讨生物地球化学循环具有重要参考意义。

我国幅员辽阔，有多层分异的地貌与多样的社会经济结构。针对如此庞大而多样的体系，在研究方法上，应当采用分层次的方法。

(1) 以整个系统为对象，对整个复合生态系统的元素输入和输出进行调查和概算，而对系统内部诸多过程则不加研究或稍加研究，也就是所谓黑箱模式和灰箱模式。

(2) 是选择典型的城市、农田、林地等于生态系统进行元素循环的定位研究，测定元素循环参数，建立元素循环模式。然后根据生态区划，将点上的模式推广到整个流域中的同类系统。

2、展望21世纪的元素良性循环 

回顾人类发展的道路，最早的产业是农副产品的加工行业，如纺织、造纸、木材加工、烧炭、皮革。它们用可再生的生物资源为原料，如棉花、羊毛、蚕丝、木材、兽皮、天然橡胶等，加工成为衣、食、住、行、文化生活的用品。

此后，陆续出现以煤和石油为原料的工业体系，如合成橡胶、合成纤维、塑料、焦碳、煤气、液化石油气、化学染料、合成药物、合成农药、化肥。虽然这些石油化工、煤化工产品有更好的质量和更便宜的价格，丰富了人类的物质文化生活，但带来了环境污染以及不可持续发展的危机。

人们认识到应当回到可再生的原料，由此出发去加工合成系列产品，但不是复古倒退。今非昔比，现代科学技术不仅能用谷物淀粉为原料，也能从可再生废弃资源(如秸秆、树枝、树皮、垃圾、粪便)出发，去合成加工成为可降解的、对环境无害的系列高附加值产品。

21世纪，提倡可持续碳循环的产业体系。中科院生态环境研究中心曾试验分别利用桔秆内的纤维素、半纤维素、木素等有效成分，开展下列研究：

(1) 从草浆黑液中回收木质素用作土壤添加剂，把类似腐殖质的木质素还田，改良土壤团粒结构，并有利于氮磷良性循环。

(2) 把秸秆中的半纤维素，通过微生物发酵，转化为饲料蛋白

(3) 从饲料蛋白中预先把产值高的核酸与酶提取出来，然后再作饲料

(4) 纤维仍旧用于造纸。最后的发酵残渣废液再用于生产沼气，用作燃料

元素良性循环过程的选择原则是：

（1）初级原料为可再生资源

（2）多级利用所有废弃物流、能流

（3）产品多样化，用通用的生产设备，随市场需求变化，可转产高附加值的系列产品