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關(guān)鍵詞:水利設(shè)計(jì);生態(tài)化;生物多樣性;生態(tài)平衡
將水利設(shè)計(jì)與生態(tài)化的理念相結(jié)合,是我國水利設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢,也是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求。在水利設(shè)計(jì)中引入生態(tài)化的理念,對建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì),促進(jìn)我國社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。
一、在水利設(shè)計(jì)中引入生態(tài)化理念的必要性
為了滿足我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的需要,近年來,我國水利設(shè)施的的數(shù)量與規(guī)模也在不斷增大。水利設(shè)施的興建能夠在防洪排澇、蓄水發(fā)電、農(nóng)業(yè)灌溉以及航運(yùn)等方面發(fā)揮重要的作用,極大地促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是在水利設(shè)施的建設(shè)過程中,如果未能加以科學(xué)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃便盲目的進(jìn)行修建,便很容易對河流、湖泊等生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面的影響,破壞原有的生態(tài)平衡,最終導(dǎo)致水利工程周邊的生態(tài)環(huán)境惡化,干擾到水利設(shè)施的正常運(yùn)行,也會(huì)對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展造成不利的影響。
在水利設(shè)計(jì)當(dāng)中引入生態(tài)化的理念,能夠有效的改變原有水利工程設(shè)計(jì)當(dāng)中對生態(tài)環(huán)境重視不足的問題,將人與自然相和諧的思想納入到水利設(shè)計(jì)當(dāng)中,令水資源得到科學(xué)合理的利用。以生態(tài)化的理念設(shè)計(jì)水利設(shè)施,不僅能夠保證水利設(shè)施實(shí)現(xiàn)其原有的功能,還可以令水利設(shè)施與原有的水環(huán)境和諧相處,確保水體的生態(tài)功能得以完整的實(shí)現(xiàn),水利設(shè)施周邊的生態(tài)平衡不被破壞。
二、生態(tài)化的水利設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則
首先,生態(tài)化理念要求水利設(shè)計(jì)遵循安全性與經(jīng)濟(jì)性的原則。生態(tài)化的水利設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮到水利設(shè)施所在地的自然環(huán)境狀況和水文特征,結(jié)合水利設(shè)施的具體功能,充分利用當(dāng)?shù)厮h(huán)境的特點(diǎn),有針對性的進(jìn)行設(shè)計(jì)與規(guī)劃,在確保水利設(shè)施的可靠性和穩(wěn)定性的同時(shí),盡可能的利用自然條件來完成水利設(shè)施的建設(shè),從而降低工程的造價(jià)。在對水利設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)施的運(yùn)行安全是應(yīng)當(dāng)考慮的重要問題。河流的泥沙堆積與轉(zhuǎn)移情況、河流的水文特征以及河流的變化規(guī)律等,都是影響水利設(shè)施使用安全的重要因素,因此,在進(jìn)行生態(tài)化的水利設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮到水利設(shè)施的建設(shè)對河流帶來的影響,確保設(shè)施的安全性與經(jīng)濟(jì)性。、
其次,生態(tài)化的設(shè)計(jì)理念要求水利設(shè)計(jì)以恢復(fù)河流的生態(tài)環(huán)境為主,促進(jìn)生態(tài)效益、社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益之間的和諧。在應(yīng)用生態(tài)化的理念進(jìn)行水利設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)盡可能的保持河流原有的生態(tài)結(jié)構(gòu),尊重河流的空間異質(zhì)性,確保水體本身的生態(tài)多樣性不被破壞,增強(qiáng)河流生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性,使水利設(shè)施建成之后,生態(tài)系統(tǒng)能夠迅速的恢復(fù)原有的平衡。同時(shí),生態(tài)化的水利設(shè)計(jì)還應(yīng)當(dāng)考慮到如何恢復(fù)已被破壞的生態(tài)系統(tǒng)。通過可續(xù)的規(guī)劃和合理的設(shè)計(jì),生態(tài)化的水利設(shè)計(jì)能夠增強(qiáng)當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)系統(tǒng)的生物多樣性,將原本較為單一的食物鏈變成更加復(fù)雜的食物網(wǎng),從而提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,增強(qiáng)水體的自凈能力,并充分的發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)與自組織的功能,形成穩(wěn)定的生物結(jié)構(gòu),保證生態(tài)結(jié)構(gòu)的合理性。此外,在利用生態(tài)化的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行水利設(shè)施的設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)盡量使用當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土物種,從而縮短物種對環(huán)境的適應(yīng)時(shí)間,而在引入外來物種時(shí),則應(yīng)慎重的進(jìn)行考慮,避免因外來物種入侵而破壞生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)。
最后,生態(tài)化的水利設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)尊重河流的整體性,并根據(jù)運(yùn)行的效果進(jìn)行不斷地調(diào)整,以保證水利設(shè)施與生態(tài)環(huán)境達(dá)到了良好的平衡。生態(tài)化的水利設(shè)計(jì)要從宏觀的角度進(jìn)行考慮,立足于河流現(xiàn)有的生態(tài)結(jié)構(gòu)與生態(tài)工程,考慮到時(shí)間與空間因素的影響,全面的建立穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。其中的生態(tài)系統(tǒng)不單單是指水環(huán)境內(nèi)部的生態(tài),也包括沿河兩岸的陸地。而水利設(shè)施在設(shè)計(jì)與運(yùn)行的過程中應(yīng)當(dāng)隨時(shí)的調(diào)整自身的狀態(tài),根據(jù)環(huán)境的反應(yīng)作出恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整,最終形成人與自然相協(xié)調(diào)的生態(tài)水利設(shè)施。
三、水利設(shè)計(jì)中生態(tài)化理念的應(yīng)用
1.信息的收集與整理
在應(yīng)用生態(tài)化理念進(jìn)行水利設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)當(dāng)了解工程所在地的自然狀況與社會(huì)狀況,包括當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、水文條件、經(jīng)濟(jì)狀況、交通狀況、生態(tài)環(huán)境的狀況以及有無環(huán)境敏感區(qū)等。并結(jié)合工程的實(shí)際進(jìn)行綜合的考慮,確保在進(jìn)行生態(tài)化的水利設(shè)計(jì)時(shí),能夠最大限度的保護(hù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境不被破壞,同時(shí)實(shí)現(xiàn)水利設(shè)施的使用功能與生態(tài)功能。
2.科學(xué)的進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)
利用生態(tài)化的理念進(jìn)行水利設(shè)計(jì),要充分的考慮到當(dāng)?shù)氐淖匀粻顩r與經(jīng)濟(jì)狀況,結(jié)合水利設(shè)施的實(shí)際功能進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中,要注重保持當(dāng)?shù)卦?a href="http://saumg.com/haowen/226548.html" target="_blank">生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,并充分發(fā)揮其優(yōu)勢,盡可能減少人為的干涉,而是對自然的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,來實(shí)現(xiàn)水利設(shè)施的使用功能,從而保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性不少破壞,同時(shí)也可以起到降低工程造價(jià)的作用。
3.注重環(huán)境敏感的生態(tài)保護(hù)
在進(jìn)行生態(tài)化水利設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)注意對環(huán)境敏感點(diǎn)的保護(hù)。例如,在水利設(shè)施所在河道為魚類洄游的通道時(shí),應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎的進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工,確保魚類的洄游不受水利設(shè)施的影響。同樣,在環(huán)境較為脆弱的地區(qū)建設(shè)水利設(shè)施時(shí),也應(yīng)對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)繼續(xù)擰細(xì)致的考察,使水利設(shè)施的建設(shè)成為增加當(dāng)?shù)匚锓N多樣性的有效措施,確保水生生態(tài)系統(tǒng)機(jī)器周邊環(huán)境的穩(wěn)定。
4.將生態(tài)功能與使用功能良好結(jié)合
水利設(shè)施建設(shè)的初衷便是為了實(shí)現(xiàn)一定的使用功能,因此,遵循生態(tài)化理念水利設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)注重水利設(shè)施在生態(tài)功能與使用功能上的協(xié)調(diào),并充分的利用陷阱的理論與技術(shù),使水利設(shè)施能夠?yàn)楫?dāng)?shù)貛碡S富的使用效益、生態(tài)效益與社會(huì)效益。
總結(jié):
在水利設(shè)計(jì)中引入生態(tài)化的理念,能夠有效地促進(jìn)水利設(shè)施與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào),使水利設(shè)施實(shí)現(xiàn)原有使用功能的同時(shí),對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的恢復(fù)起到積極地作用,為我國環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
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河床穩(wěn)定性的影響
我國大部分江河的河相關(guān)系因受密集的人工建筑物控制已失去了天然河道的河相關(guān)系規(guī)律,根據(jù)有關(guān)資料,其河相系數(shù)越大,河床穩(wěn)定性系數(shù)值越大,說明泥沙運(yùn)動(dòng)越弱,河床抗沖能力越強(qiáng),不易變形。河床不穩(wěn)定系數(shù)值越大,說明枯水時(shí)露出邊灘越寬,亦即河寬越易沖刷變形。河床的蜿蜒特征有助于河相的穩(wěn)定,然而由于人為地對河流進(jìn)行裁彎取直,改變了河流的蜿蜒性,使河床穩(wěn)定性降低,河流形態(tài)也就容易改變。近百年來,由于大規(guī)模的人類活動(dòng)及波浪、洪水的共同作用,控制著江河灘地的走向,形成了岸灘槽平面發(fā)散的地貌形態(tài)。近年來,由于河道治理工程的影響又形成了上段沖刷、下段淤積的地貌。大量的底沙也被推移,形成了上游沖刷,下游淤積。下游一方面在近岸水域發(fā)育了多條貝殼沙壩;另一方面在緩流區(qū)堆積成江心沙洲。上游一方面泥沙被大量沖刷到下游,另一方面導(dǎo)致河岸坍塌變形甚至河流改道。
濕地功能退化
濕地主要包括沼澤、泥潭、水域帶等。濕地中的水體指水深不超過六米,可為靜止的,也可為流動(dòng)的,可以是淡水,也可以是咸水。濕地因擁有許許多多的對人們有益的功能而被人們譽(yù)為“地球之肺”。大面積的濕地可以滯留洪水,延緩洪水過程,同時(shí)濕地中的水還可以減緩?fù)寥赖纳郴^程。濕地中的植物不僅可以滯留沉積物,還可以分解轉(zhuǎn)化有毒物質(zhì),同時(shí)植物還可以轉(zhuǎn)化碳元素,減少溫室氣體的產(chǎn)生,改善生態(tài)環(huán)境。因此濕地是人類健康、可持續(xù)發(fā)展的必要物質(zhì)基礎(chǔ)。然而自上世紀(jì)80年代以來,由于過度圍墾、魚塘開發(fā)、取土挖沙等人為的不合理開發(fā),濕地面積明顯萎縮,濕地生境破碎化,濕地水體受到污染,生物多樣性下降,濕地功能退化。
水體污染嚴(yán)重
水體污染是指排入水體的污染物在數(shù)量上超過了該物質(zhì)在水體中的本底含量和自凈能力即水體的環(huán)境容量,使水環(huán)境質(zhì)量逐步下降,水體的使用價(jià)值降低從而導(dǎo)致水體的物理特征、化學(xué)特征發(fā)生不良變化,破壞了水中固有的生態(tài)系統(tǒng),破壞了水體的功能及其在人類生活和生產(chǎn)中的作用。調(diào)查顯示,我國80%以上的河流受到不同程度污染,且有日益嚴(yán)重的趨勢。
水生生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞
生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞是指在一定的時(shí)空背景下,生態(tài)系統(tǒng)受自然因素,人為因素或兩者的共同干擾下,使生態(tài)系統(tǒng)的某些要素或系統(tǒng)整體發(fā)生不利于生物和人類生存要求的量變和質(zhì)變,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生與原有的平衡狀態(tài)或進(jìn)化方向相反的位移。水生態(tài)系統(tǒng)主要功能是生物生產(chǎn)力、能量流動(dòng)、物資循環(huán)和信息傳遞。但近幾十年,由于人類受利益的驅(qū)動(dòng),大量排污、過度開墾、不合理工程建設(shè),使得水生生物多樣性下降,水生生態(tài)系統(tǒng)退化。
生態(tài)護(hù)岸的方法
生態(tài)護(hù)坡的類型種類繁多,既可以應(yīng)用到高速公路邊坡支護(hù),也可應(yīng)用到巖石的高邊坡支護(hù)。但就具體到河流生態(tài)護(hù)坡的種類有如下幾種類型:
1植被護(hù)岸
岸坡植被系統(tǒng)可降低土壤孔隙壓力,吸收土壤水分。同時(shí),植物根系能提高土體的抗剪強(qiáng)度,增強(qiáng)土體的黏聚力,從而使土體結(jié)構(gòu)趨于堅(jiān)固和穩(wěn)定。另外岸坡植被還可截留降雨,延滯徑流,消減洪峰流量,調(diào)節(jié)土壤濕度,減少風(fēng)力對土壤表面的影響。岸坡植被系統(tǒng)通過攔截、蒸發(fā)蒸騰和存儲(chǔ)等方式來促進(jìn)土壤水循環(huán),促進(jìn)土壤發(fā)育和表層活土的形成調(diào)節(jié)近地溫度和濕度以促進(jìn)植物生長。因此岸坡植物能減少水流和波浪對岸坡的淘刷侵蝕,提供并改善多種生境,有助于水陸過渡帶的生態(tài)功能和生物多樣性的恢復(fù)。但園林綠化草皮和淺根系的植物只適用于水土保持和淺層土體的防護(hù),不適合河道岸坡的侵蝕防護(hù),對棲息地的修復(fù)效果也不顯著。同時(shí)對采用植被護(hù)岸的工程來說,工程初期要采取一些輔助措施進(jìn)行臨時(shí)性的岸坡侵蝕防護(hù)。
2拋石護(hù)岸
拋石護(hù)岸措施在國內(nèi)河道整治中應(yīng)用的比較廣泛。拋石護(hù)岸在傳統(tǒng)護(hù)岸技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合了植被種植技術(shù),在拋石護(hù)岸中種植植物不僅可達(dá)到堅(jiān)強(qiáng)河岸,而且還可以改善河岸棲息地。如果經(jīng)濟(jì)和施工條件允許,拋石不僅要粒徑大小合適而且級(jí)配要求合適。同時(shí)還應(yīng)在拋石底部設(shè)置碎石墊層或土工布反濾層,這樣不僅以達(dá)到促於效果,而且為植物生長創(chuàng)造有利的條件。拋石護(hù)岸,技術(shù)簡單,材料來源充分,且能夠適應(yīng)我國的大部分地區(qū)。拋石以后,由于拋石自身可以較大程度的變形,因此可以根據(jù)河岸和河床的形狀進(jìn)行自我調(diào)整形狀。同時(shí),石塊的粗糙程度比河岸本身大的多,可以增加河岸的糙率,減少波浪對河岸的沖刷。同時(shí)塊石的空隙也為河流生物提供了優(yōu)良的棲息地。拋石后,還可以在石塊中種植植物,植物長成后可以成為一道優(yōu)美的景觀,植物落葉也可作為河流生物營養(yǎng)物質(zhì)的來源。
3梢料排(層、捆)護(hù)岸
梢料排是應(yīng)用活枝條組成的排(層、捆)體結(jié)構(gòu),可有效減少河岸侵蝕,為河岸提供直接的保護(hù)層能夠較快形成植被覆蓋層,穩(wěn)定岸坡。當(dāng)河流中的洪水來臨是,梢料排(層、捆)的雜亂根系可以滯留泥沙和營養(yǎng)物質(zhì),當(dāng)洪水退去,這些泥沙和營養(yǎng)物質(zhì)為插條生根創(chuàng)造了良好的條件。當(dāng)插條成活以后既可以構(gòu)成景觀,也可以為河流生物提供優(yōu)良的棲息地梢料排(層、捆)。
河流生態(tài)護(hù)岸的穩(wěn)定計(jì)算與分析
1設(shè)計(jì)原則
在生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)中,建議遵循以下原則:1)工程經(jīng)濟(jì)性和安全性原則;2)提高河流空間異質(zhì)性原則;3)生態(tài)形同的自設(shè)計(jì)、自組織原則;4)景觀尺度及整體性原則;5)反饋調(diào)整式原則;結(jié)合護(hù)岸工程的特點(diǎn)和以上原則,在生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)中應(yīng)按照岸坡穩(wěn)定、正常行洪、表面異質(zhì)、材質(zhì)自然、內(nèi)外透水、成本經(jīng)濟(jì)的原則來設(shè)計(jì)。河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)是在滿足人類對水利需求的條件下,使水利工程對河流的生態(tài)系統(tǒng)不造成危害或危害最小,同時(shí)使水環(huán)境成為宜居環(huán)境。
2植物種類的選擇
植物種類的選擇對項(xiàng)目的成功與否至關(guān)重要。采用天然材料護(hù)岸,特別是植被措施護(hù)岸時(shí),不同植物材料的有效性很大程度上取決于他們對水位和底土土質(zhì)的適應(yīng)性。根據(jù)不同水位,結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r,可將河岸帶分為干燥、偶然泛洪區(qū)、潮濕、季節(jié)性泛洪區(qū)、沿岸水位變動(dòng)區(qū)和淹沒區(qū),在不同區(qū)域結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選取不同的植物種類。通常情況下,增加物種的豐富度會(huì)比單一使用一種更為有利。應(yīng)該注意的是,現(xiàn)場或現(xiàn)場附近已有物種對護(hù)岸工程植物種類的選擇具有很好的參考價(jià)值。
3岸坡土體壓實(shí)度的控制
【關(guān)鍵詞】森林健康;病蟲害;火災(zāi)
森林健康是指森林具有較好的自我調(diào)節(jié)并保持其生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的能力,能夠最充分地持續(xù)發(fā)揮其生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。健康的森林并不一定沒有病蟲害、枯立木、瀕死木。而是它們一般均在一個(gè)較低的水平上存在,對于維護(hù)健康的森林中的食物鏈和生物多樣性、保持森林結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是有益的。人類對森林的影響往往是不可避免的,然而健康的森林在一定限度下對于人類活動(dòng)的影響是能夠承受或可自然恢復(fù)的。健康的森林能夠盡量發(fā)揮其多種效益,而不健康的森林,其經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益都是低下的。
當(dāng)今森林病蟲害和森林火災(zāi)是影響林業(yè)發(fā)展的兩大難題。在積極尋找對策減少森林病蟲害和森林火災(zāi)發(fā)生的同時(shí),林業(yè)工作者也開始在森林自身上查找原因,由此印發(fā)的森林健康話題引起人們的關(guān)注。據(jù)調(diào)查,由于大多數(shù)森林,特別是人工林處于亞健康或不健康狀態(tài),我國每年因森林病蟲害和森林火災(zāi)造成上千億元的中介損失。森林健康是國外針對人工林病蟲害防治能力低、水土保持能力弱等提出來的一個(gè)營林理念,倡導(dǎo)通過合理配置樹種結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)森林病蟲害自控、水土保持能力增強(qiáng)和森林資源產(chǎn)值提高。通過對森林的科學(xué)營造和經(jīng)營,實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、生物多樣性,增強(qiáng)森林自身抵抗各種自然災(zāi)害的能力,滿足人類所期望的多目標(biāo)、多價(jià)值、多用途、多產(chǎn)品和多服務(wù)的需要。
一個(gè)理想的健康是森林是指在病蟲害、空氣污染、氣候變化、森林火災(zāi)、木材采伐等因素影響下,森林的正常生長不會(huì)受到威脅,森林的游憩、野生動(dòng)物保護(hù)、木材利用和水源涵養(yǎng)等多用途、多價(jià)值不會(huì)受到影響。當(dāng)然,在健康森林中并一定沒有病蟲害、沒有枯立木、沒有瀕死木,而是它們發(fā)生在一個(gè)嬌滴滴層次上,對于維護(hù)健康森林中的生物鏈和生物多樣性、保持森林結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是有益的。一個(gè)健康的森林不會(huì)因?yàn)槿祟惖挠邢藁顒?dòng)而受到根本影響,會(huì)保持著森林自身的良好狀態(tài)。
近年來,我國高度重視培育多功能、多目標(biāo)、生物多樣性豐富的健康森林,在生態(tài)系統(tǒng)健康、經(jīng)營手段健康和功能目標(biāo)健康三個(gè)方面開展森林健康工作。封山育林有利于保護(hù)物種資源。封山育林不破壞植被,既可保護(hù)原有的樹種資源,又能形成混交林,是保護(hù)珍稀樹種和生物多樣性的重要途徑。封山育林使林分自然改造為灌草結(jié)合、針闊混交、具有生物多樣性的森林群落,從而有效保護(hù)、發(fā)展森林資源,改善生態(tài)環(huán)境。好多地區(qū)楊、柳、榆等闊葉純林嚴(yán)重發(fā)生森林病蟲害,受到嚴(yán)重?fù)p失的事實(shí)來看,森防工作必須貫穿林業(yè)生產(chǎn)全過程。必須把森林病蟲害防治措施納入造林規(guī)劃設(shè)計(jì),從選育良種、培育壯苗、造林、撫育、管護(hù)、采運(yùn)等各個(gè)環(huán)節(jié)充分考慮森林病蟲害防治因素,實(shí)行同步規(guī)劃,同步實(shí)施,同步檢查驗(yàn)收。林業(yè)部門制定了《中國森林可持續(xù)經(jīng)營標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)》,提供了一個(gè)生物多樣性、地力維持、森林健康、水土保持、社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響、配套政策措施等方面進(jìn)行全面權(quán)衡的綜合衡量依據(jù)。影響森林健康主要有以下五個(gè)原因:第一是由于我國人工林面積大,樹種單一,中幼林多,形成了許多片狀純林,一旦發(fā)生森林火災(zāi)或爆發(fā)病蟲害難以控制,對森林健康形成了潛在威脅,科學(xué)營造健康森林,就要營造不同品種和不同林齡的混交林,建立多類型植被,保護(hù)物種基因的多樣性;第二是過去未達(dá)到適地適樹要求的林分,現(xiàn)在大部分的已成小老樹,并成為森林病蟲害暴發(fā)的發(fā)源地,造林之前就應(yīng)科學(xué)規(guī)劃,適地適樹在對現(xiàn)有森林進(jìn)行改造時(shí),要加大對現(xiàn)有低產(chǎn)林和小老樹的改造,更新樹種,保護(hù)原生植被;第三是由于林分質(zhì)量不高,造成森林綜合效益低下;第四是由于人為破壞,我國天然林及天然次生林?jǐn)?shù)量急劇減少,相對穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)被打破;第五是由于外來物種入侵嚴(yán)重,原生植被遭到摧殘。
關(guān)鍵詞:園林設(shè)計(jì);植物保護(hù);措施
中圖分類號(hào):K928.73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引言
當(dāng)前,植物在園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛,這也凸顯出植物在生態(tài)環(huán)境中的重要作用,尤其對于以追求美觀與環(huán)保并重為目的的園林設(shè)計(jì)有著不可或缺的作用。在園林設(shè)計(jì)的植物配置過程中,如何抓住植物的生長特性,結(jié)合景觀功能布局和審美價(jià)值,創(chuàng)新植物配置藝術(shù)顯得十分重要。
城市園林植物病蟲害發(fā)生的現(xiàn)狀
首先,在建設(shè)城市園林中,植物的品種逐漸的增多,這也間接性的增加病蟲害物種的多樣性;其次,隨著城市園林作用的顯現(xiàn),人們加大了對城市園林的建設(shè),擴(kuò)寬建設(shè)的面積,綠化面積的擴(kuò)大既為害蟲的生存提供了條件,還為害蟲提供了寬闊的活動(dòng)空間;最后,在現(xiàn)在的很多園林中,種植有外來移植的植物,這在無形中就將外來的害蟲攜帶到了園林中來,將防范的難度予以一定程度的提高"根據(jù)病蟲害現(xiàn)象發(fā)生的情況進(jìn)行分析,病害發(fā)生的時(shí)間主要為春季,而蟲害發(fā)生的時(shí)間主要聚集在秋季,且造成的破壞性很強(qiáng),夏季和冬季的蟲害現(xiàn)象發(fā)生較少"病蟲害的種類非常多,危害的區(qū)域非常廣,對城市園林的發(fā)展帶來了不可估量的影響,在城市園林綠化的發(fā)展過程中,病蟲害現(xiàn)象是主要的敵害,對城市園林綠化可持續(xù)發(fā)展制造了一些阻礙。
園林病蟲害現(xiàn)象出現(xiàn)的原因
(一)對新品種的了解過少,以致于出現(xiàn)各種病蟲害現(xiàn)象
在最近幾年的發(fā)展中,園林綠化發(fā)展越來越好,有些城市為了更好地發(fā)展綠化,選擇種植外來的樹種,一些人員對外來物種認(rèn)識(shí)不全面,在短時(shí)間內(nèi),這些樹的生長狀況處于比較良好的狀態(tài),但是在過一段時(shí)間后,就出現(xiàn)了感染病蟲害、生長不良的現(xiàn)象,對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益造成嚴(yán)重的影響。一般來講,這些有害生物到達(dá)新的地區(qū)后,由于缺乏天敵的控制,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成生態(tài)災(zāi)難。例如:當(dāng)前嚴(yán)重的有害物種有薇甘菊、蔗扁蛾等等,其造成的危害相當(dāng)大。還有一些城市不惜用重金種植特大喬木,由于栽種人員對于樹的特征、習(xí)性等缺乏了解,導(dǎo)致樹在不良的環(huán)境下成長出現(xiàn)成活率低下的情況,這在很大程度上不僅僅浪費(fèi)了財(cái)力、物力、人力,還導(dǎo)致出現(xiàn)了病蟲害現(xiàn)象
(二)園林樹種的不合理配置,使病蟲害的現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)
在園林樹種配置中,出現(xiàn)了很多的不合理配置現(xiàn)象,如:把能產(chǎn)生轉(zhuǎn)主寄生的植物一起種植(若把竹子與紅葉小檗一起種植,就會(huì)產(chǎn)生銹病,把木槿和欒樹一直種植,就會(huì)產(chǎn)生蚜蟲)、把相克的植物一起種植(核桃對附近果樹的抑制作用非常強(qiáng),若在核桃旁邊種植水果樹種,會(huì)導(dǎo)致水果樹種受到很大的傷害,或者直接致死)、把喜歡陽光的植物栽種背陰處(把模紋種植在大桐樹下)等等。這就導(dǎo)致出現(xiàn)了根腐病、蚜蟲、黃化病、白粉病等病蟲害。由于很多園林的周圍條件和周圍環(huán)境的限制導(dǎo)致病蟲害得不到控制,使病蟲害現(xiàn)象頻繁發(fā)生。
城市園林設(shè)計(jì)與園林植物保護(hù)的有效措施
遵循生態(tài)原理,保護(hù)景觀場地
生物長期生長在特定的環(huán)境中,根據(jù)本身的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特征能夠根據(jù)環(huán)境變化而變化,因此,在建設(shè)生態(tài)園林的時(shí)候,首先就應(yīng)該充分了解本地區(qū)的自然生態(tài)條件,比如說:土壤的性狀、光照特征、溫濕度等。再根據(jù)生態(tài)環(huán)境的實(shí)際元素來選擇合適的植物種類,讓植物能夠再合適的環(huán)境中生存。在生態(tài)園林的設(shè)計(jì)中,應(yīng)該充分考慮到生態(tài)學(xué)適宜性原理,然后再進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),這樣在長期發(fā)展的過程中,便有利于形成新的植物生態(tài)系統(tǒng)。在生態(tài)園林設(shè)計(jì)的時(shí)候,對現(xiàn)在合理的自然生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該予以保護(hù),并將其利用到園林景觀中。
進(jìn)行科學(xué)化、合理化的種植設(shè)計(jì)
因不合理的種植設(shè)計(jì),導(dǎo)致植物之間會(huì)爭奪陽光、水分和肥料,有些植物在爭奪中會(huì)排出有害物質(zhì),這也就是植物間的相克,有些植物排出的又恰恰能滿足它附近植物的需要,這就是植物間的相生"樹種之間的關(guān)系是非常奇妙的,它們既相互聯(lián)系又相互制約"所以在種植中,可以根據(jù)樹種之間的關(guān)系來進(jìn)行合理的配置,增加樹種間的互利互惠與合作共存,使病蟲害得以控制"
設(shè)置合理的植物栽植密度
我們在進(jìn)行園林植物設(shè)計(jì)時(shí),需要合理的設(shè)計(jì)植物栽培的密度,才能夠促進(jìn)植物更好的生長。如果植物栽培的密度過高的話,那么植物會(huì)受到病蟲害的影響,而且還會(huì)造成植物的浪費(fèi),植物的存活率低。植物栽培的密度過高,生長空間會(huì)非常的狹窄,無法得到充足的陽光和養(yǎng)分。因此我們在進(jìn)行園林植物設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該設(shè)置合理的植物栽培的密度,確保植物有充分的生長空間,增強(qiáng)植物的抗病蟲的能力,進(jìn)而達(dá)到理想的景觀效果。
注重種苗本地化、鄉(xiāng)土化
種苗本地化是指選用植物種子和苗木時(shí),盡可能地在本地選取和培育。要盡量減少長途調(diào)運(yùn)植物種苗的數(shù)量,嚴(yán)格控制跨地區(qū)、跨生境采挖移植野生植物,當(dāng)前尤其要盡量減少大樹進(jìn)城,南樹北調(diào)。本地采收的種子或培育的苗木,已經(jīng)過一定的耐性!抗性考驗(yàn),播種或栽植后,能盡快融入當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)之中,對病蟲害表現(xiàn)出較強(qiáng)的抵御能力。而異地調(diào)入的種子和苗木播種或栽植后,常常會(huì)發(fā)生環(huán)境適應(yīng)性差的問題,易遭受病蟲害的侵襲,可能成為很多病蟲害問題的重要根源。
植物種類要力求豐富
在堅(jiān)持多種鄉(xiāng)土樹種的前提下,設(shè)計(jì)者還要盡量多選用一些物種,同時(shí)要兼顧各種植物類型"將園林模擬成自然生態(tài)群落,充分考慮植物、動(dòng)物、微生物之間的生態(tài)交互性,兼顧生態(tài)系統(tǒng)之間的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),盡量減少以人的暫時(shí)需求為中心、片面種植和單一植物的現(xiàn)象,盡力避免因植物搭配不當(dāng)而破壞生態(tài)系統(tǒng)的完整性"要因地制宜,適地適樹,讓各種類型的植物,各展風(fēng)姿,互為補(bǔ)充,相得益。實(shí)踐證明:只有種類多樣化才有生態(tài)穩(wěn)定性,只有植物生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定,才能對病蟲害有較強(qiáng)的抵抗力。
開展人工和物理機(jī)械方法防治
在對病蟲害現(xiàn)象進(jìn)行防治時(shí),可根據(jù)病蟲的習(xí)性和特殊性,用光、電等生物進(jìn)行病蟲的防治,在眾多的方法中,這種方法是最簡單也是最科學(xué)的方法,既有顯著的效果,又不會(huì)對環(huán)境造成破壞。在對網(wǎng)蝽、木虱、紅蜘蛛以及粉虱等害蟲進(jìn)行防治時(shí),可實(shí)施潛所誘殺,在對葉蟬、蝗蟲金龜子等害蟲進(jìn)行防治時(shí)可使用黑燈光進(jìn)行誘殺。另外,還可以私用味誘、等方法進(jìn)行害蟲的防治。
結(jié)束語
在進(jìn)行城市園林設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)從生態(tài)系統(tǒng)的整體出發(fā),以生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo),充分的考慮植物的特點(diǎn),遵循植保原則,因地制宜,適地適樹,科學(xué)合理地配置園林植物,不僅要具備一定的觀賞性,使植物能夠健康的生長。因此,設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,選擇合適的樹種進(jìn)行植物的設(shè)置,盡力將各種園林植物有機(jī)地組合在一起,構(gòu)建成穩(wěn)定、有序、安全的生態(tài)系統(tǒng),從而達(dá)到永續(xù)利用和可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]郭偉紅.淺談城市園林設(shè)計(jì)與園林植物保護(hù)[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)(下半月刊),2009,12:144-145+247.
關(guān)鍵詞:土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng);土地資源;持續(xù)利用
土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是確保土地資源持續(xù)利用的基礎(chǔ),在土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力的作用下,土地資源才能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)利用,而在土地資源持續(xù)利用中,也會(huì)使得土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。可以說,土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與土地資源持續(xù)利用之間有著明顯的聯(lián)系,兩者相互作用相互影響。下面本文就主要針對土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與土地資源持續(xù)利用的關(guān)系進(jìn)行深入的分析。
1土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的組成元素
1.1生態(tài)圈
所謂的土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),就是由人工掌控的土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與土地生態(tài)系統(tǒng)兩者結(jié)合構(gòu)成的。地球是由生態(tài)圈所構(gòu)成的,其生態(tài)圈總共分為5個(gè)部分,在地球的表面,各個(gè)區(qū)域的氣候環(huán)境有著明顯的不同,這樣就會(huì)形成不同的生態(tài)系統(tǒng)。土地是生態(tài)系統(tǒng)的一種,其中子系統(tǒng)主要包括林地、礦地以及園地等。在所有的生態(tài)系統(tǒng)中,土地生態(tài)系統(tǒng)位于較高層次。從人類出現(xiàn)開始,土地自然生態(tài)系統(tǒng)就是人類生存所不可或缺的資源,人們就開始人為的對土地資源實(shí)施利用和干預(yù)。而在社會(huì)高速發(fā)展的前提下,農(nóng)業(yè)以及畜牧業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展,使得人類活動(dòng)相應(yīng)的增加,對土地資源形成了過分的利用,導(dǎo)致水土流失狀況的出現(xiàn),隨之而來的就是各種生態(tài)問題,土地生態(tài)系統(tǒng)遭到了嚴(yán)重的破壞。
1.2經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品
現(xiàn)階段的土地生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)被破壞殆盡,原有的純粹土地生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)不復(fù)存在,土地自然生態(tài)系統(tǒng)與土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間是通過的生產(chǎn)、消費(fèi)以及分配等方式來構(gòu)成相應(yīng)的土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。在勞動(dòng)力勞動(dòng)的作用下,可以將相關(guān)的資源和物質(zhì)輸入到土地自然生態(tài)系統(tǒng)中,從而實(shí)現(xiàn)資源和物產(chǎn)的循環(huán),最終演變成為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品,從而為人們的生活提供充足的物質(zhì)。然而,在土地自然生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞后,就使得這些經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品的生產(chǎn)量也逐漸的減少,從而使得人們的生活質(zhì)量水平也相應(yīng)的下降。
1.3生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在很長一段時(shí)間,人們都將土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)當(dāng)做是進(jìn)行土地資源可持續(xù)利用的基石。通過土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和土地生態(tài)系統(tǒng)之間的循環(huán)往復(fù),不斷的實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換以及價(jià)值信息的傳遞。土地生態(tài)系統(tǒng)相對土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)來說,其排在首位,而且有著決定性的引導(dǎo)作用。要想使得土地生態(tài)系統(tǒng)與土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間可以實(shí)現(xiàn)有效的連接,就需要合理的針對土地資源實(shí)施開發(fā)和保護(hù),人們對土地資源的持續(xù)利用,是推動(dòng)土地生態(tài)系統(tǒng)與土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)有效結(jié)合的最佳動(dòng)力源泉。所以,要準(zhǔn)確和合理的對土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,在保障土地生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,確保土地資源可以實(shí)現(xiàn)更為合理的應(yīng)用,從而更好的提高土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的生產(chǎn)率,使得土地生態(tài)環(huán)境能夠得到高效的改進(jìn),進(jìn)而最終達(dá)到土地資源可持續(xù)利用的終極目標(biāo)。
2概述土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與土地資源持續(xù)利用的關(guān)系
土地資源持續(xù)利用預(yù)設(shè)的目標(biāo)就是保障土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)行。所謂的土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)正常運(yùn)行就是指代的合理的針對土地資源實(shí)施有效的配置,使得土地價(jià)值得以增長,保持人與土地能夠?qū)崿F(xiàn)良性的循環(huán)。一般來說,土地資源的配置的有效性與否將會(huì)直接影響到土地資源的配置率。土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中包含很多的生產(chǎn)要素,如土地資源、勞動(dòng)資本以及技術(shù)等。這些生產(chǎn)要素均需要大量的資產(chǎn)投入,在明確資產(chǎn)主客體的基礎(chǔ)上,實(shí)施分配,可以使得土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的生產(chǎn)價(jià)值得到最大限度的體現(xiàn)。土地價(jià)值在一定程度上會(huì)受到自然生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的限制,在運(yùn)行的過程中,會(huì)將價(jià)值增值率作為主要的目標(biāo),但是就目前的人地關(guān)系來看,兩者的關(guān)系不斷的惡化,人類對土地濫用的行為越來越嚴(yán)重,人類的開發(fā)活動(dòng)已經(jīng)嚴(yán)重超出了土地的承受極限,環(huán)境質(zhì)量大大下降。因此,就要合理的對人地關(guān)系進(jìn)行改善。而人地關(guān)系的改善和調(diào)整應(yīng)遵守自然法則,并運(yùn)用社會(huì)經(jīng)濟(jì)法則及土地制度改革與建設(shè)逐步完善,土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的良性循環(huán)標(biāo)志是土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)處于動(dòng)態(tài)發(fā)展中且具有協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性,生態(tài)效率持續(xù)穩(wěn)定上升,物質(zhì)利用率和能量利用率以及物能轉(zhuǎn)化率均呈增長趨勢,經(jīng)濟(jì)效率穩(wěn)步提高。土地利用率、土地生產(chǎn)率和勞動(dòng)生產(chǎn)率均呈上揚(yáng)態(tài)勢,土地利用的社會(huì)公平目標(biāo)與社會(huì)整體利益得到持續(xù)實(shí)現(xiàn)和提高。土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力的維持是土地資源持續(xù)利用的運(yùn)行動(dòng)力,土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力是指以土地資源及其環(huán)境為基礎(chǔ),利用一定技術(shù)措施投入相應(yīng)數(shù)量與質(zhì)量的社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源。在土地利用過程中把土地自然生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化成土地經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力,以獲得人們生產(chǎn)和生活日益需要的產(chǎn)品的持續(xù)能力。人口干預(yù)及外界經(jīng)濟(jì)資源的注入可引起土地自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)與能量轉(zhuǎn)換通道、方式與效率的變動(dòng)。此時(shí)土地自然生產(chǎn)力與社會(huì)生產(chǎn)力結(jié)合轉(zhuǎn)換成土地經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力,土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)和能量在循環(huán)轉(zhuǎn)換中亦凝結(jié)在土地生態(tài)系統(tǒng)中并轉(zhuǎn)換成土地自然生產(chǎn)力,其循環(huán)轉(zhuǎn)換過程即土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力的實(shí)現(xiàn)過程,土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力的演化經(jīng)歷了原始生產(chǎn)力、傳統(tǒng)生產(chǎn)力和現(xiàn)代生產(chǎn)力3個(gè)階段,體現(xiàn)了人完全依賴于自然、人與自然相對抗以及人與自然和諧相處。3個(gè)階段,每個(gè)發(fā)展階段都與一定的社會(huì)生產(chǎn)力水平相對應(yīng)。土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力由低級(jí)向高級(jí)階段的演化呈梯度推進(jìn)的特征,土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力涉及土地自然生產(chǎn)力,土地經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力與社會(huì)生產(chǎn)力等范疇。在土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)循環(huán)中相互轉(zhuǎn)換和交織,但土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次性較明顯,土地自然生產(chǎn)力是土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力的基礎(chǔ),社會(huì)生產(chǎn)力制約著土地經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力。土地自然生產(chǎn)力與土地經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力相交織耦合為土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力。同時(shí)土地經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力也向土地自然生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化,且土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力反過來影響和決定社會(huì)生產(chǎn)力和土地自然生產(chǎn)力的發(fā)展變化。維持延續(xù)不斷的開放循環(huán)。
通過本文的分析可以清楚的了解到,土地生態(tài)系統(tǒng)與土地經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間有著密切的聯(lián)系,兩者是一種相互影響的關(guān)系,而兩者之間的關(guān)系存在形式也就構(gòu)成了土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與土地資源持續(xù)利用之間的關(guān)系形式,在土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,土地資源才能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)利用。而在未來的發(fā)展中,針對兩者之間的關(guān)系的研究會(huì)更加的深入,各種相關(guān)研究項(xiàng)目的建立也會(huì)越來越多,在合理開展對相關(guān)的土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)評價(jià)的基礎(chǔ)上,能夠更加高效的實(shí)現(xiàn)對土地資源持續(xù)利用的監(jiān)督和管理。
作者:姜楠 單位:黑龍江省泰來縣國土資源局
參考文獻(xiàn)
[1]沈芳淼.石門縣土地利用變化及其驅(qū)動(dòng)力研究[D].武漢:華中師范大學(xué)2012.
2002年召開的《生物多樣性公約》第六次締約方大會(huì)上通過的VI/7A號(hào)決定,要求各締約方制定關(guān)于把與生物多樣性相關(guān)問題納入環(huán)境影響評估及戰(zhàn)略環(huán)境評估立法或進(jìn)程的準(zhǔn)則[1]。2006年召開的《生物多樣性公約》第八次締約方大會(huì)上通過了“關(guān)于涵蓋生物多樣性各個(gè)方面的影響評估的自愿性準(zhǔn)則”的第VIII/28號(hào)決定[2]。我國是最早簽署《生物多樣性公約》的國家之一,政府積極采取措施履行公約規(guī)定的義務(wù)。2003年9月1日起施行《中華人民共和國環(huán)境影響評價(jià)法》(以下簡稱《環(huán)評法》),首次提出對規(guī)劃進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)。要求“國務(wù)院有關(guān)部門、設(shè)區(qū)的市級(jí)以上地方人民政府及其有關(guān)部門,對其組織編制的土地利用的有關(guān)規(guī)劃,區(qū)域、流域、海域的建設(shè)、開發(fā)利用規(guī)劃,應(yīng)當(dāng)在規(guī)劃編制過程中組織進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià),編寫該規(guī)劃有關(guān)環(huán)境影響的篇章或者說明”;“對工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)、能源、水利、交通、城市建設(shè)、旅游、自然資源開發(fā)的有關(guān)專項(xiàng)規(guī)劃,應(yīng)當(dāng)在該專項(xiàng)規(guī)劃草案上報(bào)審批前,組織進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià),并向?qū)徟搶m?xiàng)規(guī)劃的機(jī)關(guān)提出環(huán)境影響報(bào)告書”。這就意味著國家正式把針對規(guī)劃的戰(zhàn)略環(huán)境評價(jià)放在了重要位置[3]。2009年10月1日起施行的《規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)條例》(以下簡稱《條例》),是在《環(huán)評法》的法律框架下,從規(guī)范管理的角度出發(fā),對法律不明確之處予以明確,對法律的原則規(guī)定予以細(xì)化,通過進(jìn)一步完善規(guī)劃環(huán)評程序,明確實(shí)施主體,落實(shí)相關(guān)方的法律責(zé)任、權(quán)力和義務(wù)?!稐l例》的出臺(tái),表明國家對規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)的執(zhí)法力度將進(jìn)一步加強(qiáng)[4]。其中直接歸屬農(nóng)業(yè)部門的有農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)專項(xiàng)規(guī)劃,涉農(nóng)的有土地、區(qū)域、流域、海域等有關(guān)規(guī)劃。2010年9月環(huán)保部發(fā)文“中國生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動(dòng)計(jì)劃(2011—2030年)”,在條目五“生物多樣性保護(hù)優(yōu)先領(lǐng)域與行動(dòng)”中設(shè)立優(yōu)先領(lǐng)域二“將生物多樣性保護(hù)納入部門和區(qū)域規(guī)劃,促進(jìn)持續(xù)利用”,要求“開展生物多樣性影響評價(jià)試點(diǎn)”[5]。我國是生物多樣性大國,生物多樣性居世界第八位。我國又是世界上人口最多、約85%左右的人口在農(nóng)村的農(nóng)業(yè)大國,對生物多樣性具有很強(qiáng)的依賴性。農(nóng)業(yè)部門制定的農(nóng)業(yè)規(guī)劃以及其他部門制定的涉農(nóng)規(guī)劃,絕大部分是在農(nóng)區(qū)實(shí)施的。農(nóng)區(qū)是由原本豐富多樣的生物地理就界開發(fā)而來,農(nóng)區(qū)邊際土地仍然是生物多樣性相對富集的區(qū)域,農(nóng)區(qū)生物多樣性也是國家生物多樣性的重要組成部分。開展農(nóng)業(yè)規(guī)劃環(huán)評生物多樣性影響評價(jià)是農(nóng)區(qū)生物多樣性保護(hù)與管理的基礎(chǔ),也是環(huán)評不可缺少的內(nèi)容。
2生物多樣性影響評價(jià)基本內(nèi)涵與主要內(nèi)容
2.1基本內(nèi)涵
生物多樣性保護(hù)是生態(tài)和環(huán)境保護(hù)的核心內(nèi)容之一,而環(huán)境影響評價(jià)是從源頭保護(hù)生物多樣性的重要途徑。農(nóng)業(yè)規(guī)劃環(huán)評中生物多樣性影響評價(jià)的基本內(nèi)涵就是:農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施對規(guī)劃區(qū)域的遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性可能帶來的影響進(jìn)行分析、預(yù)測與評估,提出避免、預(yù)防或減輕不良影響的對策和措施,建立監(jiān)測機(jī)制并跟蹤評價(jià),持續(xù)改進(jìn)達(dá)到保護(hù)目的。
2.2主要內(nèi)容
農(nóng)業(yè)規(guī)劃生物多樣性影響評價(jià)的主要內(nèi)容有4方面:
(1)分析預(yù)測規(guī)劃實(shí)施可能會(huì)影響到實(shí)施區(qū)域生物多樣性的哪些方面。關(guān)于生物多樣性影響評價(jià)的分析尺度,目前比較公認(rèn)的是遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。隨著景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展,將景觀生物多樣性納入生物多樣性保護(hù)的層次;
(2)對影響可能造成的后果加以評價(jià)包括短期影響、長期影響、直接影響、間接影響、累積影響等,影響是否有利,是否可恢復(fù)等。
(3)針對生物多樣性各層次的影響,需要采取哪些預(yù)防和保護(hù)措施;
(4)建立長期監(jiān)測生物多樣性的機(jī)制,跟蹤和預(yù)測生物多樣性的變化趨勢。
3農(nóng)業(yè)規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)中生物多樣性影響評價(jià)基本程序
根據(jù)農(nóng)業(yè)規(guī)劃環(huán)評中生物多樣性影響評價(jià)的基本內(nèi)涵,其基本程序包括規(guī)劃分析、現(xiàn)狀調(diào)查與分析、影響要素識(shí)別、影響預(yù)測與評價(jià)、預(yù)防和保護(hù)措施、監(jiān)測與跟蹤評價(jià)等。
3.1規(guī)劃分析
規(guī)劃分析首先是規(guī)劃的協(xié)調(diào)性分析,規(guī)劃協(xié)調(diào)性分析可以幫助了解規(guī)劃政策背景[6],分析規(guī)劃與相關(guān)政策法規(guī)的一致性、與產(chǎn)業(yè)政策的符合性、與國家及地方有關(guān)規(guī)劃的符合性,同時(shí)避免不同部門、不同層次間規(guī)劃缺少銜接以及沖突[7]。包括外部協(xié)調(diào)性分析和內(nèi)部協(xié)調(diào)性分析。外部協(xié)調(diào)性主要是分析規(guī)劃目標(biāo)的合理性與限制性,內(nèi)部協(xié)調(diào)性是分析規(guī)劃界定的主要內(nèi)容之間是否存在沖突等。其次是分析規(guī)劃的有關(guān)內(nèi)容,包括規(guī)劃的編制背景、規(guī)劃的目標(biāo)、規(guī)劃的對象、規(guī)劃的具體內(nèi)容、實(shí)施方案、實(shí)施范圍、實(shí)施期限等。第三是分析規(guī)劃的不確定性[8]。各級(jí)政府和部門編制的規(guī)劃其協(xié)調(diào)與銜接狀況對規(guī)劃的實(shí)施具有不確定性、規(guī)劃本身的遠(yuǎn)期不確定性、規(guī)劃的具體項(xiàng)目的不確定性、污染物排放量的不確定性等。
3.2現(xiàn)狀調(diào)查與分析
根據(jù)生物多樣性的層次及保護(hù)需要,調(diào)查農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施區(qū)域生物多樣性歷史演替過程和現(xiàn)狀。重點(diǎn)調(diào)查分析以下區(qū)域的生物多樣性:(1)具有生態(tài)學(xué)意義的保護(hù)目標(biāo);(2)具有美學(xué)意義的保護(hù)目標(biāo);(3)具有科學(xué)文化意義的保護(hù)目標(biāo);(4)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的保護(hù)目標(biāo);(5)重要生態(tài)功能區(qū)和具有社會(huì)安全意義的保護(hù)目標(biāo);(6)生態(tài)脆弱區(qū);(7)人類建立的各種具有生態(tài)環(huán)境保護(hù)意義的對象等[9]。
3.3影響識(shí)別、預(yù)測與評估
生物多樣性影響識(shí)別是在分析農(nóng)業(yè)規(guī)劃目標(biāo)及總體方案的基礎(chǔ)上,通過一定方法找出農(nóng)業(yè)規(guī)劃所確定的某個(gè)項(xiàng)目或活動(dòng)對生物多樣性影響的各種變化指標(biāo),說明生物多樣性影響的性質(zhì)、程度及可能的影響范圍。影響識(shí)別主要包括以下3方面:(1)影響主體識(shí)別。識(shí)別農(nóng)業(yè)規(guī)劃的目標(biāo)、指標(biāo)和總體方案及其執(zhí)行主體,主要是可能給生物多樣性帶來影響的農(nóng)業(yè)規(guī)劃活動(dòng)等具體的規(guī)劃實(shí)施內(nèi)容以及這些規(guī)劃實(shí)施內(nèi)容具體的執(zhí)行主體。(2)影響受體識(shí)別。識(shí)別規(guī)劃區(qū)域內(nèi)主要的生物多樣性資源:包括遺傳多樣性與重要農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源、物種與生境多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性,如自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、濕地、農(nóng)田、水土流失重點(diǎn)治理區(qū)等的組成結(jié)構(gòu)、面積和分布等;景觀多樣性,包括景觀類型多樣性、斑塊多樣性、景觀異質(zhì)性和穩(wěn)定性等。特別應(yīng)了解該區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的歷史與現(xiàn)狀、是否產(chǎn)生過或者現(xiàn)在仍然存在一些嚴(yán)重的生態(tài)問題,因?yàn)檫@些生態(tài)問題往往與生物多樣性直接相關(guān)。(3)影響效應(yīng)識(shí)別。識(shí)別主體(農(nóng)業(yè)規(guī)劃)與受體(生物多樣性)的相互關(guān)系,確定農(nóng)業(yè)規(guī)劃對生物多樣性的顯著影響及關(guān)鍵影響因子。對生物多樣性影響的強(qiáng)度,關(guān)注影響發(fā)生的背景。影響強(qiáng)度包括影響范圍、影響過程和影響性質(zhì)(包括有利/不利、可逆/不可逆);影響發(fā)生的背景包括產(chǎn)生地點(diǎn)、影響時(shí)間以及受影響者的具體情況。在上述影響識(shí)別的基礎(chǔ)上,結(jié)合規(guī)劃的總體目標(biāo)及在不同的階段或期限予以實(shí)施的情況,預(yù)測規(guī)劃實(shí)施的不同階段或期限可能造成的生物多樣性影響并進(jìn)行評估。
3.4預(yù)防措施與保護(hù)方案
由于農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施范圍較大,具有宏觀性,規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)的生物多樣性保護(hù)也需從大的范圍和宏觀上進(jìn)行把握。制定具體的預(yù)防措施和保護(hù)方案,應(yīng)依次按照預(yù)防措施、最小化措施、減量化措施、修復(fù)補(bǔ)救措施、重建措施序列原則進(jìn)行[9]。物種及其生境(棲息地)是各層次生物多樣性表現(xiàn)形式和基礎(chǔ),對于重要物種的保護(hù)要以就地保護(hù)為主,遷地保護(hù)為輔。物種與其生境具有不可分割的聯(lián)系,保護(hù)原生境及其里面的生物資源是保護(hù)生物多樣性及其資源永存的最符合自然規(guī)律的手段,也是“生態(tài)系統(tǒng)方法”的基本原理之一。遷地保護(hù)措施也很重要,但它是在原生境遭到嚴(yán)重破壞和就地保護(hù)已經(jīng)不可靠的情況下的輔助手段。
3.5監(jiān)測與跟蹤評價(jià)
由于生物多樣性影響的表現(xiàn)具有滯后性特點(diǎn),應(yīng)建立長期監(jiān)測機(jī)制,對生物多樣性保護(hù)目標(biāo)動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行跟蹤監(jiān)測,分析生物多樣性變化的趨勢,預(yù)防可能產(chǎn)生不良影響的因素,及時(shí)調(diào)整保護(hù)措施,確保生物多樣性保護(hù)的有效性。
4農(nóng)區(qū)生物多樣性影響評價(jià)層次及特點(diǎn)
農(nóng)業(yè)是一種直接利用生物多樣性的產(chǎn)業(yè),包括直接利用生物多樣性的資源材料以及模擬生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)(植物種植業(yè))和次級(jí)生產(chǎn)(動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè))等全部生產(chǎn)過程;而且還包括進(jìn)一步利用生態(tài)系統(tǒng)中的有機(jī)物腐解過程使之轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物(食用菌養(yǎng)殖、微生物造肥、生產(chǎn)沼氣等)。考慮到農(nóng)業(yè)規(guī)劃主要是在農(nóng)區(qū)實(shí)施,這里的農(nóng)區(qū)不是僅局限于種植業(yè)區(qū)域的“小農(nóng)區(qū)”,是包括農(nóng)牧漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)范圍的“大農(nóng)區(qū)”,因此,就農(nóng)區(qū)和農(nóng)業(yè)而言,生物多樣性可分為農(nóng)區(qū)遺傳多樣性、農(nóng)區(qū)物種及生境多樣性、農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣性、農(nóng)區(qū)景觀多樣性、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣性幾個(gè)尺度水平[10-11]。
4.1農(nóng)區(qū)遺傳多樣性影響評價(jià)特點(diǎn)
遺傳多樣性是生物多樣性的基本組成部分,是物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ)。它通常被認(rèn)為是種內(nèi)不同群體之間和一個(gè)群體內(nèi)不同個(gè)體之間的遺傳變異總和。遺傳多樣性是以物種為載體表現(xiàn)的,可以從形態(tài)特征、生理特征、細(xì)胞學(xué)特征、基因位點(diǎn)及DNA序列等不同方面來體現(xiàn)。農(nóng)區(qū)遺傳多樣性影響評價(jià)應(yīng)主要關(guān)注:
(1)農(nóng)業(yè)活動(dòng)使得生境破碎、消失引起物種種群縮小、消失導(dǎo)致遺傳多樣性喪失;
(2)外來物種入侵排擠當(dāng)?shù)胤N,使得遺傳多樣性喪失;
(3)農(nóng)業(yè)新品種發(fā)展項(xiàng)目,對遺傳多樣性產(chǎn)生的影響;
(4)轉(zhuǎn)基因作物可能引起的遺傳多樣性的變化及喪失[12]。由于受科學(xué)研究的限制,在現(xiàn)實(shí)中只對少量的物種進(jìn)行過比較全面的遺傳多樣性研究,在遺傳多樣性層次評估生物多樣性影響目前還不具有普遍意義。在環(huán)評工作中,建議把遺傳多樣性影響評價(jià)的內(nèi)容與物種多樣性、生態(tài)多樣性影響評價(jià)融合在一起描述,更易于操作。
4.2農(nóng)區(qū)物種及生境多樣性影響評價(jià)特點(diǎn)
在我國幾千年的農(nóng)業(yè)栽培和養(yǎng)殖實(shí)踐過程中,培育了大量食用與經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)良的作物、果樹、家禽、家畜。我國栽培作物種和亞種有600多個(gè),其中已知約237種為我國自古以來的土生栽培種,位居世界前列,被認(rèn)為是世界三大農(nóng)業(yè)起源中心之一。其中糧食作物30多種,蔬菜200多種,牧草與飼料作物約400多種。果樹約300種,茶品種600多個(gè),桑有15個(gè)種,共1000多個(gè)品種。家養(yǎng)動(dòng)物品種和類群包括特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物和家養(yǎng)昆蟲在內(nèi),品種和類群有2000多個(gè)。除了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)物種外,在農(nóng)田、湖泊與河流等濕地生態(tài)系統(tǒng)及荒山草坡生態(tài)系統(tǒng)中還有大量野生動(dòng)植物物種和類群。稻田中野生動(dòng)物主要以兩棲類、爬行類動(dòng)物和某些鳥類為主;重要雜草約有200多種。旱地生態(tài)系統(tǒng)中也生長著豐富的農(nóng)作物伴生物種,如有記錄的農(nóng)田雜草有73科、560多種,對農(nóng)作物有害的動(dòng)物與昆蟲約1300多種,天敵生物近2000種,其中僅棉田的重要天敵蜘蛛就有21科、89屬、205種[11]。這些構(gòu)成了我國農(nóng)區(qū)物種及生境多樣性。在環(huán)評實(shí)際工作中,對農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施區(qū)域內(nèi)的物種及生境的全部評價(jià)是不現(xiàn)實(shí)的,也不符合農(nóng)業(yè)規(guī)劃環(huán)評宏觀性的特點(diǎn)。在滿足農(nóng)區(qū)生物多樣性保護(hù)要求下,物種及生境多樣性影響評價(jià)應(yīng)針對區(qū)域關(guān)鍵物種及生境進(jìn)行重點(diǎn)評價(jià)。
(1)保護(hù)物種。被國際、國家、地方、部門或保護(hù)組織明確列入保護(hù)名錄的物種。主要評價(jià)保護(hù)物種分布狀態(tài)、種群結(jié)構(gòu)及現(xiàn)存數(shù)量、保護(hù)級(jí)別、瀕危程度、生境特點(diǎn)、對環(huán)境的敏感程度、農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施對保護(hù)物種的影響程度、就地保護(hù)和遷地保。護(hù)實(shí)施的可行性等;
(2)地方特有種。其分布范圍狹窄、生境條件苛刻,當(dāng)分布的區(qū)域環(huán)境改變,有可能造成這些物種滅絕。主要評價(jià)特有種的特有性(國際特有、國家特有、地方特有、區(qū)域特有)、瀕危程度、生境特殊性、受影響程度、就地保護(hù)和遷地保護(hù)實(shí)施的難易程度等;
(3)重要的農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源。是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ),關(guān)注其受保護(hù)的狀態(tài),受影響程度,入庫保存情況;
(4)栽培和家養(yǎng)生物的野生近緣種和野生類型。起源于我國的栽培作物不僅種類多,而且具有野生近緣種的也多,它們是農(nóng)業(yè)生物多樣性的寶貴遺傳資源;家養(yǎng)生物的野生型是潛在進(jìn)行品種改良的重要遺傳資源。這些遺傳資源的價(jià)值難以估量,在評價(jià)中應(yīng)重點(diǎn)確認(rèn)這些物種的存在、數(shù)量、生境條件、瀕危程度、受影響和潛在影響程度、保護(hù)措施等;
(5)其他物種,規(guī)劃實(shí)施區(qū)域受到較多關(guān)注的物種,具有文化及文物特點(diǎn)的物種等。
4.3農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣性影響評價(jià)特點(diǎn)
我國農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)按其基本類型可以分為6類:農(nóng)田(水田與旱地)生態(tài)系統(tǒng)、種植園(水果、干果、蔬菜、茶葉、桑、藥材、花卉和其他特殊經(jīng)濟(jì)作物)生態(tài)系統(tǒng)、草原與草地生態(tài)系統(tǒng)、水產(chǎn)水域生態(tài)系統(tǒng)(陸地水域和海洋水域,與濕地生態(tài)系統(tǒng)基本類同)、集約化養(yǎng)殖場系統(tǒng)和農(nóng)區(qū)邊際土地生態(tài)系統(tǒng)[11]。農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施不確定性的特征,在對農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣性影響的質(zhì)(影響性質(zhì)、影響類型、影響因素)和量(影響程度、時(shí)空規(guī)律、發(fā)生概率)上有更多不確定性。農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣性影響評價(jià)主要是:
(1)生態(tài)系統(tǒng)類型結(jié)構(gòu)和功能完整性;
(2)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和整體變化趨勢;
(3)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能及生態(tài)承載力;
(4)農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施可能的影響方式、范圍、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間;
(5)受影響強(qiáng)度、范圍和持續(xù)時(shí)間,影響的結(jié)果是否有利、是否可逆;
(6)生態(tài)系統(tǒng)抗干擾的能力、恢復(fù)能力和生態(tài)系統(tǒng)的功能維系;
(7)預(yù)防與保護(hù)措施實(shí)施的可行性。
4.4農(nóng)區(qū)景觀多樣性影響評價(jià)特點(diǎn)
景觀多樣性是繼遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性被提出的生物多樣性研究的第四個(gè)主要層次。這4個(gè)層次之間的關(guān)系依次為遺傳多樣性產(chǎn)生了物種的多樣性,物種多樣性與生境多樣性構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性,多樣性的生態(tài)系統(tǒng)聚合并相互作用又構(gòu)成了景觀的多樣性。農(nóng)區(qū)景觀范圍多指大農(nóng)業(yè)或是整個(gè)農(nóng)業(yè)區(qū)域,因此對具有戰(zhàn)略定位的農(nóng)業(yè)規(guī)劃進(jìn)行景觀多樣性影響評價(jià)是非常重要的。農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施對農(nóng)區(qū)景觀多樣性影響,主要關(guān)注(1)對景觀類型多樣性影響,景觀類型的分布面積和空間結(jié)構(gòu)等發(fā)生明顯變化、影響強(qiáng)度、指標(biāo)物種瀕危程度、變化是否可恢復(fù);(2)對景觀斑塊多樣性影響,鑲嵌地塊間生境的異質(zhì)性、連通性是影響生物多樣性的重要因素。農(nóng)區(qū)殘存的非農(nóng)作性生境,包括農(nóng)田邊際土地、島狀野生生境、灌木帶、林地、水塘、溝渠、荒地和休耕地等受影響的程度,這些生境破碎化程度,影響強(qiáng)度是否可逆;(3)對景觀格局多樣性影響,地塊內(nèi)物種的異質(zhì)性和共生性影響物種多樣性豐富程度。農(nóng)業(yè)活動(dòng)方式變化、人為干擾強(qiáng)度、外源性物質(zhì)流入(農(nóng)用化學(xué)品等)、外源性遺傳物質(zhì)入侵(轉(zhuǎn)基因種植、外來物種入侵等)的影響。
4.5農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣性評價(jià)特點(diǎn)
農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣性用以描述包括農(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)的組成比例與結(jié)構(gòu)變化,它反映著某一區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的總體狀況,這也是農(nóng)業(yè)規(guī)劃中重要的篇章。應(yīng)重點(diǎn)分析農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施區(qū)域規(guī)劃實(shí)施前后,農(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)的組成比例與結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的變化,這一變化對當(dāng)?shù)厣锒鄻有钥赡墚a(chǎn)生的影響,分析影響的范圍、強(qiáng)度持續(xù)時(shí)間、是否有利、是否可逆等,重點(diǎn)評估當(dāng)?shù)厣锒鄻有宰兓赡軒淼慕?jīng)濟(jì)價(jià)值變化。
關(guān)鍵詞:生態(tài)產(chǎn)業(yè) 設(shè)計(jì) 基本類型
一、引言
傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是對自然掠奪性的開發(fā)和利用,導(dǎo)致了可怕的生態(tài)危機(jī)。生態(tài)危機(jī)的實(shí)質(zhì)是資源的失衡:一邊是資源的耗竭,另一邊是“垃圾”――生產(chǎn)副產(chǎn)物的堆積。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)對“垃圾”的處理,采用的是末端治理即“先污染后治理”的方式,但這種方式僅僅是將污染物從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)轉(zhuǎn)移,并沒有從根本上消除,因而探索新的產(chǎn)業(yè)運(yùn)作方式,成為應(yīng)對日益緊迫的地區(qū)性乃至全球性的重大環(huán)境問題的根本出路。
生態(tài)產(chǎn)業(yè)是按生態(tài)經(jīng)濟(jì)原理和知識(shí)經(jīng)濟(jì)規(guī)律組織起來的基于生態(tài)系統(tǒng)承載力、具有高效的經(jīng)濟(jì)過程及和諧的生態(tài)功能的網(wǎng)絡(luò)型、進(jìn)化型產(chǎn)業(yè)①。其基本運(yùn)作單元是產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),以社會(huì)服務(wù)功能為經(jīng)營目標(biāo),通過對不同行業(yè)的生產(chǎn)工藝橫向耦合的同時(shí)將生產(chǎn)、流通、消費(fèi)、回收、環(huán)保和能力建設(shè)縱向結(jié)合,使物質(zhì)和能量多級(jí)利用、高效產(chǎn)出,力求實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)生產(chǎn)。
二、生態(tài)產(chǎn)業(yè)的設(shè)計(jì)
生態(tài)產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)是提高人的物質(zhì)生活和精神生活水平,使人與自然和諧共存。設(shè)計(jì)可以分為宏觀和微觀層面,前者是指區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃,是建設(shè)部門或地區(qū)的生產(chǎn)能力,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的手段;后者則是指產(chǎn)業(yè)實(shí)體設(shè)計(jì),旨在為企業(yè)提供具體的產(chǎn)品或工藝的生態(tài)理念下的工程、評價(jià)、設(shè)計(jì)及管理方法,提升企業(yè)競爭力和管理水平。
(一)區(qū)域水平產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃
區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)遵循可持續(xù)性、結(jié)構(gòu)平衡、和諧共生、公平、人文原則及原景觀原則。具體說來,即以維持或恢復(fù)區(qū)域原生景觀功能為前提,充分利用景觀優(yōu)勢的特征,在地區(qū)資源承載力范圍內(nèi)確定產(chǎn)業(yè)的資源消耗水平,并保證經(jīng)濟(jì)實(shí)體、機(jī)構(gòu)和居民擁有平等地享受自然資源的權(quán)利,同時(shí)平等地承擔(dān)生態(tài)建設(shè)的義務(wù)。
區(qū)域生態(tài)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃包括六個(gè)步驟:①區(qū)域資源調(diào)查。又包括自然資源、經(jīng)濟(jì)資源和社會(huì)資源調(diào)查。通過對區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)、運(yùn)行主體和發(fā)展環(huán)境的充分了解,為區(qū)域的資源承載力核算提供工作基礎(chǔ)。②生態(tài)適宜性分析。根據(jù)發(fā)展目標(biāo)分析資源環(huán)境要求,綜合生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、地理等學(xué)科方法,劃分出不同的適宜性等級(jí),為區(qū)域的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃提供決策依據(jù)。③資源承載力分析。對水、土地、生物和氣候資源等基礎(chǔ)物質(zhì)資源進(jìn)行承載力分析是避免區(qū)域資源耗竭的重要前提,也是合理的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的一部分。主要方法有能值分析法,生態(tài)足跡法,生態(tài)承載力計(jì)算法等。④生態(tài)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。在前面工作的基礎(chǔ)上辨識(shí)區(qū)域產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,兼顧各個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)匹配,功能協(xié)調(diào),過程銜接,實(shí)現(xiàn)復(fù)合效益以及物質(zhì)的閉合循環(huán)。⑤復(fù)合效益評估。復(fù)合效益包括經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。為避免以破壞環(huán)境為代價(jià),而將環(huán)境和社會(huì)的成本納入評價(jià)范圍,改變單純追求經(jīng)濟(jì)效益的短期行為。其有效方法是能值分析。⑥可持續(xù)性評價(jià)。是界定、明確可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的必要手段。聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會(huì)以來,可持續(xù)發(fā)展研究形成了單指標(biāo)(或復(fù)合指標(biāo))與多指標(biāo)或指標(biāo)體系兩類評價(jià)方法。前者如原國民經(jīng)濟(jì)核算體系(SNA)的修正、人類活動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)(HAI)、發(fā)展貢獻(xiàn)指數(shù)、生態(tài)價(jià)值、真實(shí)儲(chǔ)蓄、生態(tài)足跡凈初級(jí)生產(chǎn)量、“凈初級(jí)生產(chǎn)量的人類占用”等指標(biāo);后者包括壓力――狀態(tài)――影響――響應(yīng)框架(PSR)、信息金字塔、反應(yīng)――行動(dòng)循環(huán)(RAC)、Daly三角形等。
(二)生態(tài)產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)的原則和步驟
生態(tài)產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用,除了遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)減量化(reduce資源投入最小化)、資源化(reuse廢物利用最大化)、無害化(recycle污染排放最小化)和重組化(reorganize生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)最優(yōu)化)的4R原則以外,還有自身的基本原則②,包括橫向耦合、縱向閉合、區(qū)域耦合、社會(huì)整合、功能導(dǎo)向、能源替代、信息開放、人類生態(tài)等,力求實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用和對環(huán)境影響最小和勞動(dòng)者身價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。不同工藝流程、生產(chǎn)環(huán)節(jié)間的橫向耦合,企業(yè)內(nèi)部的功能組合,產(chǎn)業(yè)生態(tài)復(fù)合體以及功能一體化使得資源共享、循環(huán)共生成為被廣泛接受的新理念。除了提供生產(chǎn)功效,企業(yè)也逐漸把目標(biāo)轉(zhuǎn)向?yàn)樯鐓^(qū)提供生態(tài)服務(wù)。新能源的開發(fā)、信息及技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步、生命周期管理和有害污染物的全回收、零排放,使污染的負(fù)效益轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源正效益,另外,對勞動(dòng)的評價(jià)由一種投入成本到勞動(dòng)者實(shí)現(xiàn)自我的途徑的改變,也是生態(tài)產(chǎn)業(yè)的價(jià)值觀升華。
生態(tài)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于,在對企業(yè)產(chǎn)品“從搖籃到墳?zāi)埂鄙芷谶^程的設(shè)計(jì)中,每個(gè)環(huán)節(jié)都減少對外部環(huán)境的廢物排放,在企業(yè)內(nèi)部以至產(chǎn)業(yè)界內(nèi)創(chuàng)造出“生產(chǎn)―消費(fèi)和維護(hù)―回收―再生產(chǎn)”的循環(huán)體系。設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段:①產(chǎn)品生態(tài)辨識(shí)。建立產(chǎn)品參照模型,根據(jù)產(chǎn)品壽命期內(nèi)受到的環(huán)境影響進(jìn)行定量和定性的識(shí)別,進(jìn)行生命周期評價(jià)。②產(chǎn)品生態(tài)診斷。確定參照產(chǎn)品潛在的生態(tài)環(huán)境影響及來源,如資源能源消耗、全球性環(huán)境壓力,以及職業(yè)健康和生態(tài)系統(tǒng)健康等方面的綜合評價(jià)。③產(chǎn)品生態(tài)定義。使產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值中包含生態(tài)環(huán)境價(jià)值,確定影響產(chǎn)品競爭能力的生態(tài)環(huán)境參數(shù)并制定產(chǎn)品具體的生態(tài)規(guī)范。④生態(tài)產(chǎn)品評價(jià)。改善產(chǎn)品環(huán)境特征的技術(shù)方案,設(shè)計(jì)出環(huán)境友好新產(chǎn)品,再次進(jìn)行生命周期評價(jià)和生命周期工程模擬分析,并提出改進(jìn)方法。
生態(tài)產(chǎn)業(yè)的過程是優(yōu)化調(diào)整資源利用、多次重復(fù)的過程,而資源的最優(yōu)使用基于可持續(xù)性、集約使用兩大戰(zhàn)略。這兩種戰(zhàn)略使生產(chǎn)和運(yùn)輸過程大量地減少了物質(zhì)和能源的消耗,并引起就業(yè)機(jī)會(huì)的增加和質(zhì)量的提高??沙掷m(xù)性戰(zhàn)略降低了資源流動(dòng)的速度,延長了產(chǎn)品的使用壽命。物質(zhì)財(cái)富的集約使用則是最好的非物質(zhì)化戰(zhàn)略之一,它使得競爭力不再依賴廉價(jià)勞動(dòng)力和大規(guī)模生產(chǎn),材料和能源消耗的降低導(dǎo)致制造成本大幅下降,技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)以及職工隊(duì)伍的素質(zhì)、才能和良好的機(jī)動(dòng)性成為最重要的資源。
三、生態(tài)產(chǎn)業(yè)基本類型
對于生態(tài)產(chǎn)業(yè)的分類,研究者們并沒有得出確切的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)和功能,模擬生態(tài)系統(tǒng)的劃分方法,可以將生態(tài)產(chǎn)業(yè)大體分為五類:一是以光合資源和礦產(chǎn)資源生產(chǎn)為目的的自然資源業(yè),二是以制造物質(zhì)、能量產(chǎn)品為目的的有形加工業(yè),三是以提供社會(huì)服務(wù)為目的的人類生態(tài)服務(wù)業(yè),四是以究、開發(fā)、教育和管理為目的的智力服務(wù)業(yè),五是以物資還原、環(huán)境保育和生態(tài)建設(shè)為目的的自然生態(tài)服務(wù)業(yè)。下面分別介紹一下我國生態(tài)一、二、三產(chǎn)業(yè)中發(fā)展較為成熟的生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)工業(yè)和生態(tài)旅游業(yè)。
(一)生態(tài)農(nóng)業(yè)
農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),但傳統(tǒng)的高能量、高污染的“石油農(nóng)業(yè)”破壞了生物資源、土地資源和水資源等重要的資源,因此,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展是產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的重要內(nèi)容和目標(biāo)。生態(tài)農(nóng)業(yè)是指建立在遵循生態(tài)規(guī)律、保持生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境和諧的前提條件下的農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式,是人們所追求的代表農(nóng)業(yè)未來前進(jìn)方向的農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式,也是人類走向生態(tài)文明的農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式③,又被稱為有機(jī)農(nóng)業(yè)。
生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展兼顧生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益,遵循生物與環(huán)境協(xié)同進(jìn)化、生物鏈制約、能量多級(jí)利用、物質(zhì)循環(huán)再生、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及功能協(xié)調(diào)性原理。首先,經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益既有一致也有背離的關(guān)系,要求生態(tài)農(nóng)業(yè)在合理配置土地和資源的同時(shí),也要充分利用勞動(dòng)力,合理調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),并突破自然經(jīng)濟(jì)范疇,向?qū)I(yè)化、社會(huì)化轉(zhuǎn)變。其次,食物鏈和食物網(wǎng)體現(xiàn)了生物和環(huán)境的密切聯(lián)系,雙方在生態(tài)系統(tǒng)中相互作用、協(xié)同進(jìn)化,而生態(tài)農(nóng)業(yè)正是在其物質(zhì)能量流動(dòng)、轉(zhuǎn)化的過程中,發(fā)掘并構(gòu)造了價(jià)值增殖鏈,因地制宜,開發(fā)潛力。再次,生態(tài)農(nóng)業(yè)必須遵守生態(tài)規(guī)律,維護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)在長期進(jìn)化和演變中建立的相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。發(fā)揮生物共生優(yōu)勢,利用生物相克趨利弊害和利用生物相生相養(yǎng)。
生態(tài)農(nóng)業(yè)以發(fā)展大農(nóng)業(yè)為出發(fā)點(diǎn),綜合規(guī)劃農(nóng)、林、牧、副、漁各領(lǐng)域,建立最佳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。它以生物組分為核心,以自然―社會(huì)―經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)為載體,強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的整體性和協(xié)調(diào)性。一方面,對內(nèi)部深度開發(fā)生產(chǎn)潛力,建立開放的生產(chǎn)技術(shù)體系,對外部則著重開發(fā)土地和拓展其他資源;另一方面,通過食物鏈網(wǎng)絡(luò)化和農(nóng)業(yè)廢棄物資源化來充實(shí)生態(tài)位,以增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高其資源承受力。
由于我國地域遼闊,區(qū)域多樣性和復(fù)雜性導(dǎo)致各地區(qū)因地制宜發(fā)展起來的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式也十分豐富,大體可分為種養(yǎng)殖業(yè)復(fù)合系統(tǒng)、以沼氣為紐帶的農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)及物質(zhì)循環(huán)和能量利用以及種植―養(yǎng)殖―加工復(fù)合模式三類。生態(tài)農(nóng)業(yè)適合我國的國情,有利于保護(hù)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,擴(kuò)大農(nóng)業(yè)就業(yè),用價(jià)高質(zhì)優(yōu)品種多樣的農(nóng)產(chǎn)品打開市場,推動(dòng)農(nóng)業(yè)改革。
(二)生態(tài)工業(yè)
工業(yè)革命以來,工業(yè)化主導(dǎo)了人類社會(huì),它曾極大地增進(jìn)了人類的福利, 創(chuàng)造了現(xiàn)代工業(yè)文明和物質(zhì)財(cái)富的天堂,但也使人類走向自然的對立面,走到環(huán)境崩潰的邊緣。傳統(tǒng)工業(yè)是一種高開采、低利用、高排放“資源―產(chǎn)品―污染排放”單環(huán)運(yùn)動(dòng)的線性經(jīng)濟(jì),雖然末端治理試圖盡可能的減少污染,但真正重構(gòu)了工業(yè)系統(tǒng)的,卻是生態(tài)工業(yè)?!百Y源利用―清潔生產(chǎn)―資源再生”的封閉型物質(zhì)能量循環(huán),使經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)能夠在低消耗、高質(zhì)量、低廢棄的前提下,高效有序地運(yùn)行。
生態(tài)工業(yè)是遵循生態(tài)規(guī)律、經(jīng)濟(jì)規(guī)律和系統(tǒng)規(guī)律的,依托先進(jìn)科技和管理理念的綜合工業(yè)發(fā)展模式。生態(tài)工業(yè)體系由各產(chǎn)業(yè)或企業(yè)間的承擔(dān)著物質(zhì)、能量逐級(jí)傳遞任務(wù)的工業(yè)生態(tài)鏈或生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,宏觀上耦合工業(yè)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng),促進(jìn)物質(zhì)流、能量流、價(jià)值流、信息流和人力資源的有序運(yùn)轉(zhuǎn),微觀上則提高子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)效率,達(dá)到宏微觀的動(dòng)態(tài)平衡。生態(tài)工業(yè)不受地域限制,可以實(shí)現(xiàn)資源區(qū)域共享,并具有清潔生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
生態(tài)工業(yè)有四個(gè)重要運(yùn)行機(jī)制。第一,開拓適應(yīng)與競爭共生。在效率法則的支配下,生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)與其它社會(huì)子系統(tǒng)爭奪資源、參與市場競爭。而在內(nèi)部,一方面,環(huán)境因子及容量影響著工業(yè)系統(tǒng)對能源的利用和企業(yè)數(shù)量,工業(yè)系統(tǒng)則對環(huán)境逐漸適應(yīng)并利用;另一方面,各相關(guān)企業(yè)在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中分別充當(dāng)“生產(chǎn)者”、“消費(fèi)者”和“分解者”的角色,構(gòu)成了和諧共生的有機(jī)整體。第二,乘補(bǔ)協(xié)同與連鎖反饋。生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)的有序運(yùn)行來自于系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào),使其在宏觀結(jié)構(gòu)上通過自組織方式形成有序的整體效應(yīng)。但從協(xié)同學(xué)角度看,反饋機(jī)制在對生態(tài)工業(yè)自組織演化進(jìn)程中出現(xiàn)的偏離行為所進(jìn)行的調(diào)控十分重要。第三,生態(tài)發(fā)育與循環(huán)再生。這是生態(tài)工業(yè)持續(xù)發(fā)展的根本動(dòng)因。生態(tài)工業(yè)倡導(dǎo)企業(yè)從“產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)”走向“功能經(jīng)濟(jì)”,即最大限度地利用產(chǎn)品的使用價(jià)值,優(yōu)化產(chǎn)品、服務(wù)功能、財(cái)富管理的非物質(zhì)化經(jīng)濟(jì)。第四,多樣性主導(dǎo)與最小風(fēng)險(xiǎn)。生態(tài)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不確定性來自生態(tài)環(huán)境要素以及上、下游企業(yè)的經(jīng)營等,其穩(wěn)定性受到工業(yè)食物鏈的數(shù)量、產(chǎn)業(yè)關(guān)系和新增產(chǎn)業(yè)的影響。因此,生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)增加柔性,以優(yōu)勢組分和拳頭產(chǎn)品為主導(dǎo),以多元化的結(jié)構(gòu)和多樣化的產(chǎn)品為基礎(chǔ)提高穩(wěn)定性。
核心產(chǎn)業(yè)是生態(tài)工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中的主導(dǎo)鏈,是鏈接區(qū)域內(nèi)其他產(chǎn)業(yè),組成生態(tài)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ),且生態(tài)工業(yè)建立在關(guān)聯(lián)(物質(zhì)、能量流的傳遞流動(dòng)關(guān)系)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上。因此,在推動(dòng)區(qū)域生態(tài)工業(yè)時(shí),應(yīng)首先選擇有特殊資源優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢或多類別產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的區(qū)域,以及具有發(fā)展前景和競爭力的朝陽產(chǎn)業(yè)作為核心產(chǎn)業(yè),保證核心資源的穩(wěn)定性,并需要政府的政策扶持和協(xié)調(diào)。
(三)生態(tài)旅游
生態(tài)旅游是一種到自然地區(qū)的責(zé)任旅游,它可以促進(jìn)環(huán)境保育,并維護(hù)當(dāng)?shù)厝嗣竦纳罡l?。具有保護(hù)自然環(huán)境和維系當(dāng)?shù)鼐用耠p重責(zé)任的旅游活動(dòng),強(qiáng)調(diào)保護(hù)生態(tài)旅游地的生物多樣性和生態(tài)環(huán)境的原生性④。在綠色消費(fèi)浪潮中,生態(tài)旅游已成為一種時(shí)尚。
與傳統(tǒng)的以娛樂消費(fèi)、觀光享受為目的大眾旅游相比,生態(tài)旅游以自然為取向,兼顧自然保護(hù)和發(fā)展,具有自然性、保護(hù)性、參與性和專業(yè)性。生態(tài)旅游具有很強(qiáng)的原生態(tài)性質(zhì),改變了以消費(fèi)者為中心的旅游模式,將資源價(jià)值納入成本核算,提供給旅游者更多的生態(tài)享受服務(wù)和生態(tài)體驗(yàn)。
生態(tài)旅游服務(wù)系統(tǒng)由供給系統(tǒng)、需求系統(tǒng)和生態(tài)旅游市場三部分構(gòu)成。供給系統(tǒng)即生態(tài)旅游的上游產(chǎn)業(yè),包括生態(tài)旅游產(chǎn)品、生態(tài)旅游服務(wù)和生態(tài)旅游教育。需求系統(tǒng)是旅游活動(dòng)的源動(dòng)力,包括客源、旅游行為和旅游者結(jié)構(gòu)的需求方面的因素集合。生態(tài)旅游的市場營銷涉及生態(tài)旅游產(chǎn)品和服務(wù)的定價(jià)、促銷、規(guī)劃、實(shí)施過程,包括產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)和售后一系列經(jīng)營管理活動(dòng)。作為市場的組成部分,它的競爭來自于供給系統(tǒng)對旅游資源和客源的爭奪,并遵循市場機(jī)制。
生態(tài)旅游開發(fā)首先要遵守保護(hù)第一,適度開發(fā)的原則,杜絕竭澤而漁的做法,將景區(qū)環(huán)境監(jiān)測結(jié)果納入管理措施。開發(fā)質(zhì)量重于數(shù)量,游人數(shù)量不能過多,并且應(yīng)該培養(yǎng)良好的行為規(guī)范。旅游消費(fèi)給當(dāng)?shù)貛磔^高的經(jīng)濟(jì)收益,而當(dāng)?shù)鼐用窈驼矐?yīng)該并將部分收益投入到資源環(huán)境保護(hù)中,保證旅游者獲得滿意的體驗(yàn),實(shí)現(xiàn)雙贏。最后,生態(tài)旅游應(yīng)當(dāng)注重自然和人文的教化意義,增進(jìn)游人對自然和文化的理解和欣賞,并加強(qiáng)對當(dāng)?shù)卣?、社區(qū)、組織以及行業(yè)的教育。
參考文獻(xiàn):
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此外,基于恢復(fù)力的管理常被看作應(yīng)對氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)負(fù)面影響的重要途徑[9];比如,英國的未來森林倡議(FFEI)的核心主題就是根據(jù)氣候變化而調(diào)整森林管理框架以維持或提供生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力[6]?;謴?fù)力的概念提供了理解生態(tài)系統(tǒng)如何響應(yīng)局地或區(qū)域干擾和大尺度氣候變化擾動(dòng)的理論框架,已被應(yīng)用于引導(dǎo)受人類活動(dòng)影響而退化的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù);維持和提高生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的管理日益被看做一種實(shí)現(xiàn)生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)目標(biāo)的方式[6]。
恢復(fù)力在政策和管理等中的價(jià)值已廣為接受和認(rèn)可,但其研究仍停留在概念研究層面上,鮮有學(xué)者提供可操作的量化方法[2];經(jīng)過30多年的爭論,生態(tài)學(xué)家對如何量化恢復(fù)力甚至如何定義這一概念仍未達(dá)成共識(shí)。生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的概念起源于生態(tài)學(xué)領(lǐng)域,之后不同領(lǐng)域的研究者根據(jù)應(yīng)用需要對其做出不同解釋,甚至出現(xiàn)對恢復(fù)力這一概念的濫用,使恢復(fù)力逐漸變成一個(gè)空洞時(shí)髦術(shù)語[10]。雖然生態(tài)學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到理解生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的機(jī)制和生態(tài)過程對生態(tài)系統(tǒng)管理的重要性[6,11-14],但對恢復(fù)力的結(jié)構(gòu)化理解的研究遠(yuǎn)未企及[15]。
另外,恢復(fù)力診斷提出了將社會(huì)系統(tǒng)與自然系統(tǒng)耦合作為一個(gè)復(fù)雜的、不斷適應(yīng)的整體系統(tǒng)來理解的思路[16-17],只有通過對恢復(fù)力定量評估,才能遴選出恢復(fù)力變化的主要驅(qū)動(dòng)因子,開展生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力變化驅(qū)動(dòng)機(jī)理研究從而為生態(tài)系統(tǒng)管理提供科學(xué)依據(jù),而如何界定以及量化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力已成為相關(guān)研究領(lǐng)域的重要步驟和切入點(diǎn)[18]。本文回顧了恢復(fù)力概念的發(fā)展,對其屬性和內(nèi)涵進(jìn)行了總結(jié),并論述了恢復(fù)力研究的理論基礎(chǔ)和目前的量化方法;在此基礎(chǔ)上,本文對目前研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的恢復(fù)力影響因素進(jìn)行了總結(jié),最后對恢復(fù)力研究的可能研究方向進(jìn)行了展望。
1 恢復(fù)力概念及分類
恢復(fù)力(Resilience)源自拉丁文Resilio,即跳回的動(dòng)作,20世紀(jì)70年代后引申為承受壓力的系統(tǒng)恢復(fù)和回到初始狀態(tài)的能力。Holling首次把“恢復(fù)力”的概念引入到生態(tài)學(xué)領(lǐng)域,以幫助理解可觀測的生態(tài)系統(tǒng)中的非線性動(dòng)態(tài)[19]。在其經(jīng)典著作中Holling將恢復(fù)力定義為系統(tǒng)吸收狀態(tài)變量、驅(qū)動(dòng)變量和參數(shù)的變化并繼續(xù)存在的能力[19];在這一定義中,恢復(fù)力是系統(tǒng)的屬性,而系統(tǒng)繼續(xù)存在或滅絕是結(jié)果。到80年代,Pimm提出不同的觀點(diǎn),將恢復(fù)力定義為系統(tǒng)在遭受擾動(dòng)后恢復(fù)到原有穩(wěn)定態(tài)的速度[20]。之后生態(tài)學(xué)界圍繞生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力展開了激烈討論,提出大量不同的觀點(diǎn)和多個(gè)與生態(tài)恢復(fù)力相關(guān)的概念,如生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、持續(xù)性、抵抗力和適應(yīng)力等[21]。目前,恢復(fù)力這一概念已被廣泛應(yīng)用于多學(xué)科中,其概念和內(nèi)涵得到了不斷地豐富和完善。但生態(tài)學(xué)家經(jīng)過了30多年的爭論依然沒有對如何定義恢復(fù)力達(dá)成共識(shí)[22-24]。在生態(tài)學(xué)文獻(xiàn)中能夠找到很多不同的恢復(fù)力定義,例如,恢復(fù)力是指一個(gè)系統(tǒng)經(jīng)歷干擾并依然保持其原有狀態(tài)的功能和控制能力[25];恢復(fù)力是系統(tǒng)吸收周期性干擾(如颶風(fēng)或洪水)的能力[26]。對恢復(fù)力的不同解釋容易導(dǎo)致對這一概念的混淆,所以界定清晰和可測定的恢復(fù)力定義已成當(dāng)務(wù)之急。
雖然不同學(xué)者提出的恢復(fù)力概念不同,但多數(shù)基于適應(yīng)性理論,基于生態(tài)系統(tǒng)受到干擾后將恢復(fù)到原來穩(wěn)定狀態(tài)的假設(shè)[27]。一個(gè)有恢復(fù)活力的生態(tài)系統(tǒng)能夠承受沖擊,能夠自我重建。目前,國際上比較認(rèn)同的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力概念為:恢復(fù)力是生態(tài)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的能力,包括維持其重要特征,如生物組成、結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)功能和過程速率的能力[1,19]。根據(jù)對穩(wěn)定狀態(tài)的不同界定,目前恢復(fù)力的定義可歸納為工程恢復(fù)力(engineering resilience)和生態(tài)恢復(fù)力(ecological resilience)兩種觀點(diǎn)[19,28-34]。
工程恢復(fù)力基于單一穩(wěn)定狀態(tài)假設(shè),假設(shè)系統(tǒng)僅有一個(gè)“最優(yōu)”的平衡穩(wěn)態(tài),當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)其他非穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),就應(yīng)采取措施使系統(tǒng)恢復(fù)到平衡穩(wěn)定狀態(tài)。工程恢復(fù)力強(qiáng)調(diào)效率、恒定,強(qiáng)調(diào)預(yù)見性和功能有效性的維護(hù),是把安全保障的工程性要求作為研究對象所有特性的核心。工程恢復(fù)力借鑒了演繹模式的數(shù)理思維及工程學(xué)原理。這一觀點(diǎn)較為傳統(tǒng),是目前恢復(fù)力研究的主流觀點(diǎn)。
生態(tài)恢復(fù)力基于存在多個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的假設(shè),生態(tài)恢復(fù)力關(guān)注的不是恢復(fù)到單一穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間或能力,而是諸多穩(wěn)定狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換。生態(tài)恢復(fù)力參考了歸納法的思想,注重系統(tǒng)的持久性及其功能的延續(xù)性,關(guān)注系統(tǒng)狀態(tài)變量發(fā)生相互關(guān)系轉(zhuǎn)化的臨界點(diǎn),其定義是指一個(gè)系統(tǒng)在達(dá)到狀態(tài)轉(zhuǎn)換閾值之前吸收或抵抗干擾的能力[28],即系統(tǒng)在保持自身結(jié)構(gòu)不變的前提下,通過調(diào)整系統(tǒng)的行為控制參數(shù)及程序,能夠吸納或抵抗的擾動(dòng)量[19,30]。這一觀 點(diǎn)與Grimm等以及Carpenter等人的定義的抵抗力或恢復(fù)力的概念相近[31,32]。之后研究者開始嘗試描述多種生態(tài)系統(tǒng)的多重穩(wěn)定狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換,越來越多的文獻(xiàn)記錄了一系列生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換,以系統(tǒng)穩(wěn)定域的邊界特性為主要研究內(nèi)容的生態(tài)恢復(fù)力開始得到更廣泛的關(guān)注。
此外,工程恢復(fù)力和生態(tài)恢復(fù)力的差異源于其看待系統(tǒng)穩(wěn)定性的視角不同[10],兩類觀點(diǎn)都有一定程度的合理性與適用領(lǐng)域;生態(tài)恢復(fù)力基于多種穩(wěn)定狀態(tài),工程恢復(fù)力注重某個(gè)單一穩(wěn)態(tài),所以兩者是相關(guān)聯(lián)的;過去40多年的研究已經(jīng)解決了生態(tài)系統(tǒng)是否存在多種穩(wěn)定狀態(tài),以及如果存在多種穩(wěn)定狀態(tài)什么因素影響不同穩(wěn)定狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)化的問題[28,35],但如何將適用于單一穩(wěn)定狀態(tài)的工程恢復(fù)力和強(qiáng)調(diào)多種穩(wěn)定狀態(tài)的生態(tài)恢復(fù)力結(jié)合起來,進(jìn)一步加強(qiáng)對恢復(fù)力的整體認(rèn)識(shí)與科學(xué)量測仍依然有待深入。
2 恢復(fù)力屬性與特征
20世紀(jì)70年代以來,相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者在探討生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力概念的同時(shí),也有部分學(xué)者開始關(guān)注恢復(fù)力的屬性和特征。Klein等以沿海大城市中與氣候相關(guān)的氣象災(zāi)害為例探索了沿海大城市針對自然災(zāi)害的恢復(fù)力特征,將海岸帶的復(fù)雜系統(tǒng)恢復(fù)力分為自然恢復(fù)力、生態(tài)恢復(fù)力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力3個(gè)部分。
3 恢復(fù)力的理論基礎(chǔ)
恢復(fù)力是生態(tài)系統(tǒng)從各種環(huán)境脅迫和干擾中恢復(fù)的絕對能力的一個(gè)功能,但恢復(fù)力是有限度的,不是所有的生態(tài)系統(tǒng)受到干擾之后都能恢復(fù)到原有的狀態(tài)。從物質(zhì)系統(tǒng)演化的角度來看,在嚴(yán)格意義上生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化是不可逆的,恢復(fù)力很強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾后也會(huì)發(fā)生改變,無法完全恢復(fù)到受干擾前的狀態(tài)[39]。在受到干擾后,生態(tài)系統(tǒng)具有自組織的能力,通過自組織恢復(fù)到原來的狀態(tài)或進(jìn)入其他狀態(tài)。受到干擾的生態(tài)系統(tǒng)在很多情況下可能表現(xiàn)出工程恢復(fù)力或動(dòng)態(tài)穩(wěn)定[43],但是如果外來干擾超過某一閾值,任何生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定狀態(tài)都會(huì)遭到破壞而進(jìn)入另一不同的狀態(tài);另外,生態(tài)系統(tǒng)原有狀態(tài)下恢復(fù)力的喪失導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化,常轉(zhuǎn)入不理想和不可逆的狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入其他狀態(tài)后其恢復(fù)力可能增強(qiáng)也可能減弱,但往往不能提供其原有水平的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù),所以生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力并不一定是越高越好[1,39];而研究恢復(fù)力的目標(biāo)就是希望使生態(tài)系統(tǒng)朝著對人類有利的方向運(yùn)行[39],所以在研究中必須注意恢復(fù)力估計(jì)是基于綜合的恢復(fù)力分析之上,包括對具體的干擾域的識(shí)別和對需要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的社會(huì)選擇[23],即恢復(fù)力應(yīng)該是生態(tài)系統(tǒng)在某一狀態(tài)下的恢復(fù)力。
3.1“杯球”模型
生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)變化的“杯球”模型經(jīng)常被用于描述恢復(fù)力概念和強(qiáng)調(diào)不同類型恢復(fù)力區(qū)別[28]。該模型描述生態(tài)系統(tǒng)怎樣轉(zhuǎn)入不同的狀態(tài)或“引力域”,其中“杯”代表生態(tài)系統(tǒng)“引力域”,“球”代表生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài),“球”在“杯”中的一系列可能位置分別代表生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變異性程度(比如森林生態(tài)系統(tǒng)林分年齡結(jié)構(gòu)變化,森林斑塊大小),單向箭頭表示外界對系統(tǒng)的擾動(dòng)(圖1)。較小的干擾會(huì)讓“球”被迫離開“杯”底移動(dòng)到“杯”內(nèi)某一位置,但最終“球”會(huì)回到杯底。根據(jù)“杯球”模型理論,工程恢復(fù)力可以認(rèn)為是“杯”的形狀特征,即杯子邊緣的坡度。工程恢復(fù)力被定義為“球”回到“杯”底的速度,也被稱為生態(tài)系統(tǒng)彈性或恢復(fù)時(shí)間,其測量指標(biāo)是系統(tǒng)再次回復(fù)到平衡穩(wěn)態(tài)(“杯”底)所需的時(shí)間[44]。生態(tài)恢復(fù)力假設(shè)存在多個(gè)引力域,在引力域形狀發(fā)生變化的情況下,或外來干擾導(dǎo)致系統(tǒng)變化超過某一閾值的情況下,系統(tǒng)將發(fā)生引力域改變,從而進(jìn)入新的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài);比如,重復(fù)出現(xiàn)的火災(zāi)、干旱等外來干擾會(huì)引起森林生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)椴菰鷳B(tài)系統(tǒng)[45]。生態(tài)恢復(fù)力被定義為引力域的寬度,即系統(tǒng)在進(jìn)入另一個(gè)引力域的臨界狀態(tài)前所能承受的擾動(dòng)總量。這兩種恢復(fù)力概念,假設(shè)恢復(fù)力是體系的靜態(tài)屬性,即一旦定義,杯子的形狀在時(shí)間上是固定不變的。但近期也有研究表明引力域是動(dòng)態(tài)和多變的[28]。
3.2 適應(yīng)性循環(huán)模型
生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)適應(yīng)性循環(huán)模型是另一個(gè)描述生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的概念模型[27]。以Holling為首的“恢復(fù)力聯(lián)盟”主張運(yùn)用適應(yīng)性循環(huán)理論解釋和分析社會(huì)生態(tài)領(lǐng)域的恢復(fù)力[19,46]。適應(yīng)性循環(huán)理論認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)按照如下4個(gè)特征階段演替:崩潰或釋放階段(Ω)、更新與重組階段(α)、快速生長及開發(fā)階段(r)、保護(hù)階段(K)(圖2)。崩潰或釋放階段(Ω)是系統(tǒng)快速崩潰的動(dòng)態(tài)時(shí)期,受巨大且不可預(yù)料的干擾的影響,某些重要的生態(tài)系統(tǒng)屬性如組成、結(jié)構(gòu)、功能在這一階段發(fā)生改 變甚至喪失,并且資源變得較易獲得。資源的突然出現(xiàn)幫助系統(tǒng)進(jìn)入了重組階段(α),也為大量新生事物的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件,這些新的種群和物種的出現(xiàn)是高度不確定的,如果它們能侵入并適應(yīng)干擾之后的環(huán)境,就能最終定居下來并成為重組系統(tǒng)的組成部分。釋放階段和重組階段的持續(xù)時(shí)間較短,但是系統(tǒng)的重大變化往往發(fā)生于這兩個(gè)階段,之后其組成、結(jié)構(gòu)等趨于相對穩(wěn)定,進(jìn)入另一引力域的新軌道,從而轉(zhuǎn)入生長階段(r),進(jìn)入另一輪適應(yīng)性循環(huán)。經(jīng)過長時(shí)間的資源累積和轉(zhuǎn)變,系統(tǒng)由生長階段進(jìn)入保護(hù)階段(K),生態(tài)系統(tǒng)沿著相對緩慢和可預(yù)測的路徑演替[6],該階段出現(xiàn)新生事物的概率急劇下降,但是系統(tǒng)變得更為復(fù)雜和穩(wěn)定。在整個(gè)適應(yīng)性循環(huán)中恢復(fù)力變化始終貫穿其中,恢復(fù)力隨著各階段的替換表現(xiàn)出不同的水平[27,39]。新的適應(yīng)性循環(huán)代表了生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的喪失和生態(tài)系統(tǒng)向另一引力域的移動(dòng),即生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。初始狀態(tài)的細(xì)微差別可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展方向的巨大差異,導(dǎo)致多種從快速生長及開發(fā)階段(r)到保護(hù)階段(K)的演替路徑[47],導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的不同步進(jìn)而產(chǎn)生一系列的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的時(shí)空差異性。而結(jié)構(gòu)上的多樣性對恢復(fù)力亦有重要影響,影響到生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對后期干擾的恢復(fù)或重組能力[6,8]。
圖1 “杯球”模型
Fig.1 “Cup and ball”model
圖2 適應(yīng)性循環(huán)
Fig.2 Adaptive cycle
目前這兩種模型已被廣泛應(yīng)用于恢復(fù)力的解釋,但兩者仍然存在一些不足。根據(jù)“杯球”模型,可以看出生態(tài)恢復(fù)力實(shí)際上就是生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)化的閾值條件,而生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化存在很多閾值條件,對其逐一研究顯然是不可能的。適應(yīng)性循環(huán)理論在一定程度上闡明了恢復(fù)力的形成機(jī)制,但借助這一理論對恢復(fù)力進(jìn)行定量測量依然非常困難。在這一模型中生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)由一系列穩(wěn)定域的界限分開,與“杯球”模型中的生態(tài)恢復(fù)力類似,但確定這些穩(wěn)定域邊界閾值是非常困難的;此外,根據(jù)適應(yīng)性循環(huán)理論,測量恢復(fù)力需要測定系統(tǒng)目前狀態(tài)與閾值(或界限)的距離,前者相對容易一些,而后者目前還幾乎不可能完成。
4 恢復(fù)力的測量
由于生態(tài)系統(tǒng)的多穩(wěn)態(tài)機(jī)制,任何外部干擾都可能導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生突變而進(jìn)入管理者不希望的狀態(tài),只有通過定量評估才能提取出恢復(fù)力的主要影響因子從而為生態(tài)系統(tǒng)管理提供依據(jù)[49],所以目前急需對恢復(fù)力進(jìn)行定量研究。國內(nèi)外的生態(tài)學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家和災(zāi)害學(xué)家都在嘗試將恢復(fù)力進(jìn)行量化研究,目前國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)使用的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力研究方法主要包括閾值方法,替代指標(biāo)法和實(shí)驗(yàn)方法。其中,閾值方法在相關(guān)文獻(xiàn)中應(yīng)用最為廣泛,一般是用系統(tǒng)面臨壓力時(shí)維持結(jié)構(gòu)和功能的能力來測量恢復(fù)力[32,50]。閾值方法一般要求助于計(jì)算機(jī)模型的幫助,如CENTURY模型和GAP模型[51],通過這些模型可以估算出生態(tài)系統(tǒng)某些關(guān)鍵指標(biāo)從脅迫狀態(tài)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間,即恢復(fù)時(shí)間(Tr),以及生態(tài)系統(tǒng)能夠承受的最大脅迫(MS),即生態(tài)系統(tǒng)從一種狀態(tài)到另一狀態(tài)的臨界值,恢復(fù)力可表示為MS,Tr或MS/Tr[52]。其中,工程恢復(fù)力測量指標(biāo)是系統(tǒng)遠(yuǎn)離穩(wěn)定狀態(tài)的距離或恢復(fù)的速率[53],按照工程恢復(fù)力的定義,生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力越大,其在干擾之后恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間越短,所以工程恢復(fù)力可用1/Tr測量[54]。生態(tài)恢復(fù)力則是用生態(tài)系統(tǒng)在發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)化之前能吸收的最大干擾的強(qiáng)度MS測量[28]。Bennett等對這種早期的閾值途徑進(jìn)行了進(jìn)一步發(fā)展,把時(shí)間以及生態(tài)閾值是動(dòng)態(tài)或固定的這一考量引入了閾值量測[13]。
閾值方法必須滿足2個(gè)假設(shè)條件,即生態(tài)系統(tǒng)必須表現(xiàn)出替代性穩(wěn)定狀態(tài)和能識(shí)別關(guān)鍵的控制變量,但這兩個(gè)假設(shè)本身都有缺陷。①假設(shè)是生態(tài)系統(tǒng)能在被生態(tài)閾值分開的不同穩(wěn)定狀態(tài)之間非線性地轉(zhuǎn)化,這對多數(shù)類型生態(tài)系統(tǒng)是成立的[40,46],但并不是所有生態(tài)系統(tǒng)都如此[55],閾值方法僅適用于被不利環(huán)境控制的生態(tài)系統(tǒng),不考慮系統(tǒng)內(nèi)部或外部的競爭導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)變化;②假設(shè)可以通過分析少數(shù)關(guān)鍵變量來理解生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)。并根據(jù)關(guān)鍵變量在時(shí)間和空間上的周轉(zhuǎn)速率,劃分為快變量和慢變量[17]。但這一方法因?yàn)橐蕾嚹P椭械淖兞亢蛥?shù)的假設(shè)而受限制[56],這里的一個(gè)重要而矛盾的假設(shè)就是慢變量被認(rèn)為控制著整個(gè)系統(tǒng),決定著系統(tǒng)在穩(wěn)定域中的位置[46],慢變量值被認(rèn)為是與恢復(fù)力最相關(guān)的因子[57]。另外,該方法忽略了有機(jī)體的個(gè)體變異性[31]。
由于生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力受諸多因素的影響,需要測定生態(tài)系統(tǒng)每個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的閾值,對其進(jìn)行直接測量是比較困難的,但可以間接推斷[32]。推斷方法之一是在系統(tǒng)中找出與恢復(fù)力相關(guān)并且可以測定的屬性,從中選取恢復(fù)力的替代因子作為替代物(surrogate)[17,23]?;謴?fù)力替代物的甄選涉及恢復(fù)力機(jī)理的概念[23],例如生態(tài)冗余、響應(yīng)多樣性或生態(tài)存儲(chǔ)[58]。選取替代物應(yīng)首先建立模型,然后參照模型和具體系統(tǒng)屬性逐一篩選。Bennett等[13]展示了一種利用簡單系統(tǒng)模型在案例研究中識(shí)別恢復(fù)力替代物的方法,通過發(fā)展系統(tǒng)模型,建立了識(shí)別恢復(fù)力替代物的4個(gè)步驟:問題界定、反饋過程辨識(shí)、系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)、恢復(fù)力替代物識(shí)別;該研究為恢復(fù)力的定量測度提供了經(jīng)驗(yàn)。此外,高江波等在明確生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力基本定義及其影響因子性質(zhì)的基礎(chǔ)上,選擇物種多樣性、群落覆蓋度以及群落生物量對青藏鐵路穿越區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力進(jìn)行定量評估[5]。
實(shí)驗(yàn)方法主要通過人為控制生態(tài)系統(tǒng)的外界干擾條件,分析生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)過程從而研究恢復(fù)力。例如,Whiford等在新墨西哥西南半干旱草原地區(qū)進(jìn)行了野外實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證受脅迫的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力較低這一假說。他們在一口深井附近,通過控制放牧和牲畜踐踏等干擾,設(shè)計(jì)了不同壓力梯度,分析了幾次干旱情景下,草原恢復(fù)狀況與距井距離之間呈正相關(guān)關(guān)系,距井遠(yuǎn)的草原受干擾小,恢復(fù)速度快[59]。Slocum等在一個(gè)鹽沼中嘗試?yán)脤?shí)驗(yàn)性干擾來評估恢復(fù)力[60]。他們通過控制已知脅迫的沉淀物沉積的梯度,施加不同強(qiáng)度的干擾,發(fā)現(xiàn)植被的恢復(fù)力與沉淀物沉積呈強(qiáng)正相關(guān)影響。在毀滅性干擾之后,沒有沉積物沉淀的樣地的植被不能恢復(fù)過來;而在有中等或大量沉積物沉淀的樣地,其植被得到迅速恢復(fù);在非毀滅性干擾之后,所有樣地的植被都能夠恢復(fù)原狀,其植被恢復(fù)速率和沉積物沉淀程度之間亦呈相關(guān)關(guān)系。他們的研究表明生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能 力可以作為描述生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的生物指標(biāo),幫助進(jìn)一步加深對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的理解。
綜上所述,目前的不同恢復(fù)力測量方法均存在著諸多限制。閾值方法受限于其前提假設(shè)以及對計(jì)算機(jī)模型的依賴,適用范圍有限,使該方法沒有得到進(jìn)一步發(fā)展。替代指標(biāo)法提出時(shí)間不長,目前還處于探索階段,其可行性和替代指標(biāo)甄選的合理性都依然有待探討,但這一方法確實(shí)為定量測量恢復(fù)力提供了新思路。實(shí)驗(yàn)方法受實(shí)際條件限制很難推廣,而且生態(tài)系統(tǒng)組成與過程復(fù)雜多樣,其可重復(fù)性不高。
5 恢復(fù)力影響因素
20世紀(jì)末以來,大量學(xué)者探究了生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的影響因素,并積累了較多的區(qū)域案例。但整體而言,目前對生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力影響因素的理解依然有限,缺少一致的觀點(diǎn)和表征生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的指標(biāo)體系[61],而已有文獻(xiàn)中的恢復(fù)力指標(biāo)沒得到充分利用[32]。目前文獻(xiàn)中已有的生態(tài)恢復(fù)力的影響因素及其影響恢復(fù)力的機(jī)制可歸納如下。
5.1 生物多樣性
恢復(fù)力是基因多樣性、物種多樣性、群落或生態(tài)系統(tǒng)多樣性在不同尺度賦予生態(tài)系統(tǒng)自然屬性,而生物多樣性則是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展基礎(chǔ)[28]。生態(tài)系統(tǒng)停留在穩(wěn)定范圍之內(nèi)的能力與使系統(tǒng)轉(zhuǎn)入另一狀態(tài)的緩慢變化有關(guān)。Folke等研究表明生物多樣性是導(dǎo)致這些緩慢變化的變量之一,主要通過具有主導(dǎo)優(yōu)勢的生物起作用[40]。目前的共識(shí)是生物多樣性能夠擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)并使生態(tài)系統(tǒng)在受到干擾后重組成為可能,在生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的過程中起到至關(guān)重要的作用[62]。但生物多樣性在生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中的作用方向依然存在大量的持續(xù)爭議[6]。隨著生物多樣性的增加,一些研究表明恢復(fù)力增長呈正相關(guān)關(guān)系[63],其他研究表明隨著生物多樣性的提高,恢復(fù)力的增長逐漸趨緩,其增長曲線逐漸逼近某條漸進(jìn)線[64],而也有研究表明隨著生物多樣性的增加,恢復(fù)力并沒有增長[65]。
盡管如此,目前多數(shù)學(xué)者已經(jīng)認(rèn)可了生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的影響,并認(rèn)為生物多樣性通過生物的功能冗余和響應(yīng)多樣性來影響生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力[66,67]。但生物的功能冗余或響應(yīng)多樣性不能獨(dú)立地影響生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力,進(jìn)行恢復(fù)力評價(jià)時(shí)必須分析兩者的綜合影響。
生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部存在多種物種組合,具有類似功能(比如授粉,生產(chǎn)或分解)的物種的組合即為一個(gè)功能群,功能群能夠?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)提供一定水平的冗余,亦即生物的功能冗余[68-69]。生態(tài)系統(tǒng)對干擾的反應(yīng)依賴于干擾的特征以及生態(tài)系統(tǒng)本身的功能冗余,多組分的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中,不同組分對于同一類干擾的反應(yīng)是不同的,同一組分對于不同干擾的反應(yīng)也是不同的[20]。生態(tài)系統(tǒng)在面臨環(huán)境變化時(shí)保持恢復(fù)力的能力與物種內(nèi)個(gè)體應(yīng)對挑戰(zhàn)的能力和同一功能群內(nèi)其他物種在變化的條件下增加其功能的可能性有關(guān)。功能群的存在對生態(tài)系統(tǒng)功能和恢復(fù)力至關(guān)重要,這些物種的喪失對生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力有明顯的消極影響[67]。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)存在多種形式的功能冗余[68],功能冗余的作用有以下3個(gè)特點(diǎn):①在面臨物種喪失時(shí),功能冗余通過維持生產(chǎn)力的方式提供恢復(fù)力;②功能冗余能賦予系統(tǒng)對疾病和害蟲影響的恢復(fù)力或抵抗力[70];③功能冗余能賦予系統(tǒng)對物種喪失,疾病和害蟲反應(yīng)的恢復(fù)力,但這并不能彌補(bǔ)其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和產(chǎn)品損失。在沒有功能冗余存在的情況下,功能群物種喪失對生態(tài)系統(tǒng)的消極影響能達(dá)到使生態(tài)系統(tǒng)崩潰的程度[71]。
功能群的多樣性有助于維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)力。
5.2 生態(tài)存儲(chǔ)
生物多樣性意味著可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)包含著多種功能群,每個(gè)功能群都有許多可替代的同功能物種,功能組內(nèi)物種、物種間及其與環(huán)境之間的動(dòng)態(tài)作用、受到干擾后可能進(jìn)行重組的結(jié)構(gòu)組合被稱為系統(tǒng)的“生態(tài)存儲(chǔ)”(ecological memory)[28]。生態(tài)存儲(chǔ)是生態(tài)恢復(fù)力的關(guān)鍵成分,其存在意味著生態(tài)系統(tǒng)的歷史遺產(chǎn)將影響其現(xiàn)在和未來狀態(tài)[6];生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對環(huán)境變化的恢復(fù)力是由其生物和生態(tài)資源決定的[1],不論是自然生態(tài)系統(tǒng)還是人工生態(tài)系統(tǒng),保持生態(tài)存儲(chǔ)是至關(guān)重要的。生態(tài)存儲(chǔ)可分為內(nèi)部存儲(chǔ)和外部存儲(chǔ)兩部分,隨著干擾強(qiáng)度和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同,兩者的相對重要性也不同[74],但生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行重組既需要出現(xiàn)在目標(biāo)區(qū)內(nèi)的內(nèi)部存儲(chǔ)也需要出現(xiàn)在干擾區(qū)外的外部存儲(chǔ)[28]。
內(nèi)部存儲(chǔ)由可以作為更新中心并允許各物種定居的各種生物學(xué)結(jié)構(gòu)(如過火跡地和枯立木)組成,其中的一個(gè)重要組成部分就是“生態(tài)遺產(chǎn)”,即在干擾事件中幸存的有機(jī)體和有機(jī)結(jié)構(gòu)[75];外部存儲(chǔ)為受干擾斑塊提供物種來源和支持,包括先鋒物種在內(nèi)的有機(jī)體能夠從很遠(yuǎn)的距離傳播到受干擾地區(qū)并定居下來[75]。生態(tài)系統(tǒng)在受到干擾之后,多數(shù)都有有機(jī)體幸存,雖然并不是所有的幸存者都能夠持續(xù)存在,但很多確實(shí)繼續(xù)存在。
要評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力,首先需要了解其內(nèi)部存儲(chǔ)與外部存儲(chǔ)的種類、數(shù)量、分布以及它們可能起到的作用。生態(tài)系統(tǒng)面積對生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力有很大影響。比如,森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力受到森林生態(tài)系統(tǒng)的空間大小和周邊景觀的狀況和特征等影響,一般而言,森林生態(tài)系統(tǒng)越大,破碎度越小,其恢復(fù)力越大[1]。Pickett等認(rèn)為自然保護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)應(yīng)基于“最小動(dòng)態(tài)面積”,即具有應(yīng)對干擾,能夠自我恢復(fù),維持其內(nèi)部重新趨于穩(wěn)定功能最小面積[76]。隨著空間面積的逐漸縮小,快速重組的內(nèi)部存儲(chǔ)會(huì)變得滯后與不足,它們會(huì)逐漸依賴于周圍景觀的斑塊,即外部存儲(chǔ)。在破碎化程度高和集約經(jīng)營的景觀中,外部存儲(chǔ)更少,使重組的時(shí)間變得更長,說明恢復(fù)力下 降,生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生突變的可能性增加。
內(nèi)部存儲(chǔ)和外部存儲(chǔ)所關(guān)注的分別是斑塊內(nèi)和斑塊間不同的動(dòng)態(tài)生態(tài)過程[74]。在斑塊內(nèi),主要生態(tài)過程可以被看做是“集結(jié)規(guī)則”[77],如促進(jìn)更新,競爭和營養(yǎng)相互作用,它們決定了哪些物種在干擾過后快速繁衍。斑塊間,主要生態(tài)過程是定居物種在景觀斑塊間的散播;Loreau等注意到地區(qū)物種豐度的重要性,外來物種遷入能提高生態(tài)系統(tǒng)對變化的適應(yīng)性[78],導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生基型和表現(xiàn)型的反應(yīng),適應(yīng)性的累積使系統(tǒng)的恢復(fù)力提高成為可能。在后一種情況下那些影響物種遷入的因素,如到種源的距離、物種的生活史策略等對于一個(gè)斑塊的重組方式是至關(guān)重要[74]。例如,早期演替階段與晚期演替階段的物種有截然不同的擴(kuò)散方法;而且有研究表明部分植物的種子是受限散播的[79],系統(tǒng)連接度(內(nèi)部物種直接的連接)的提高能增加系統(tǒng)的抵抗力,但會(huì)降低系統(tǒng)的恢復(fù)力[80]。
5.3 生境條件
生態(tài)演替受當(dāng)?shù)厣硹l件和景觀背景的強(qiáng)烈影響[81]。例如,受干擾區(qū)具有空間異質(zhì)性,在很多存活有機(jī)體聚集或微觀生境特別好(比如水熱條件適宜的地區(qū))的地方恢復(fù)最快[75]。另外,局地水平上的恢復(fù)力依靠整個(gè)區(qū)域維持水分存儲(chǔ)和養(yǎng)分循環(huán)的能力,所有這些屬性受到土壤流失和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化的威脅,所以對變化有物理抵抗力的土壤對提高恢復(fù)力具有重要作用[82]。此外,恢復(fù)力的喪失可能是由功能群的喪失和環(huán)境變化引起的,一般認(rèn)為受脅迫生態(tài)系統(tǒng)比不受脅迫生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力更小。干擾能改變局地的物種組成和豐富度[83],而多重干擾的復(fù)合效應(yīng)更加需要加以關(guān)注[6]。如果生態(tài)系統(tǒng)不能在干擾發(fā)生之間得到恢復(fù),恢復(fù)力將會(huì)因?yàn)樯鷳B(tài)存儲(chǔ)(如種子庫)的喪失而削弱[50]。干擾對生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的影響主要受干擾頻率和干擾范圍兩方面影響[20]。如果干擾頻度小于恢復(fù)時(shí)間,并且干擾發(fā)生在小范圍內(nèi),則生態(tài)系統(tǒng)容易恢復(fù);如果干擾頻度大于恢復(fù)時(shí)間,而且干擾范圍較大,則生態(tài)系統(tǒng)不容易恢復(fù)[84]。
5.4 氣候
氣候主要是通過中長期的溫度、輻射和濕度影響光合作用和呼吸作用速率以及其他植物生理過程[85]。在熱量和輻射狀況足夠支持植物生長的條件下,光合作用速率與水分可獲得性成比例。而保持濕度恒定,呼吸分解速率和溫度成比例,一般地溫度每上升一攝氏度,生物化學(xué)過程速率將增加一倍。氣候和天氣狀態(tài)也直接影響著生態(tài)系統(tǒng)的短期過程,比物種遷徙[27]。
另外水分還是生態(tài)系統(tǒng)類型的主要決定因素之一。多數(shù)證據(jù)表明熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化沒有很強(qiáng)的恢復(fù)活力,尤其是應(yīng)對降水減少和干旱增加的恢復(fù)能力相對較弱[86]。而全球氣候變化導(dǎo)致氣溫升高,改變太陽輻射和降水條件,當(dāng)氣候條件變化超出生物所能夠承受的范圍時(shí),將導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生劇烈變化[87]。
5.5 人類活動(dòng)
人類是生態(tài)系統(tǒng)的自然組成部分這一說法一直存在爭議[88],但是人類活動(dòng)確實(shí)改變了生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力,人類干擾的累積效應(yīng)對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)具有深遠(yuǎn)影響。人類活動(dòng)引起的生態(tài)系統(tǒng)急劇變化的例子包括半干旱牧草地的木本植物入侵[89],湖泊富營養(yǎng)化[31]等。Strickland等借鑒由恢復(fù)力聯(lián)盟提出的恢復(fù)力評價(jià)方法調(diào)查研究了保護(hù)區(qū)旅游對當(dāng)?shù)厝郝涞挠绊慬90]。人類活動(dòng)對森林生態(tài)系統(tǒng)的主要影響包括森林面積的減少、生境破碎化、土壤退化、生物量和相關(guān)的碳匯耗竭、物種喪失、物種引入及其級(jí)聯(lián)效應(yīng),比如火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)增加等[91]。一般地原生森林比次生森林相比更富有恢復(fù)力,比如Sakai等研究表明過火和森林管理通過生境破碎化、退化和水分情況變化等降低了森林抵抗入侵的能力和恢復(fù)力[92]。
5.6 生產(chǎn)力
生產(chǎn)力對恢復(fù)力影響目前依然存在爭論[64]。一些研究者試圖用數(shù)學(xué)分析的方法定義恢復(fù)力和初級(jí)生產(chǎn)力之間的關(guān)系[33]。Moore等的模型分析發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力與生產(chǎn)力呈正相關(guān)關(guān)系,這一結(jié)論被稱為“恢復(fù)力-生產(chǎn)力假說”,假說表明在一定的干擾下,高生產(chǎn)力的系統(tǒng)比低生產(chǎn)力的系統(tǒng)恢復(fù)的好,即生產(chǎn)力越高的生態(tài)系統(tǒng),越富有恢復(fù)活力,在擾動(dòng)中恢復(fù)的更快[93]。而Stone等的研究結(jié)果表明恢復(fù)力與生產(chǎn)力的關(guān)系并不是簡單的線性關(guān)系,很大程度上依賴于生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在非線性和非穩(wěn)定狀態(tài)特征[64]。此外,其他文獻(xiàn)中已經(jīng)報(bào)道的數(shù)值模型[33]都沒顯示出任何穩(wěn)定性(恢復(fù)力)與生產(chǎn)力之間的一般性關(guān)系,未發(fā)現(xiàn)任何“恢復(fù)力-生產(chǎn)力假說”的證據(jù)。
總之,目前對影響恢復(fù)力的因素的理解非常有限而且充滿爭議。對哪些因素影響恢復(fù)力以及這些因素如何影響恢復(fù)力目前都沒有公認(rèn)的結(jié)論,雖然生物多樣性的重要性得到了認(rèn)同,但其對恢復(fù)力的影響也充滿爭議。冗余理論為解釋生物多樣性對恢復(fù)力的影響提供了可能,不同生物在生態(tài)系統(tǒng)中的功能作用和重要性等是不同的,而傳統(tǒng)的生物多樣性指數(shù)的研究方法在這些方面已不適用。生態(tài)存儲(chǔ)為解釋恢復(fù)力的產(chǎn)生機(jī)制提供了可能,但生態(tài)存儲(chǔ)的具體組成部分以及如何對其定量計(jì)算依然有待深入研究;對生態(tài)存儲(chǔ)與生物多樣性的關(guān)系、兩者作用的尺度等研究也相對較少。對于生境條件、氣候和人類活動(dòng)等的作用,目前依然很少對其進(jìn)行定量研究;而對生產(chǎn)力與恢復(fù)力的關(guān)系,“恢復(fù)力—生產(chǎn)力假說”并未得到廣泛認(rèn)為,實(shí)際上生產(chǎn)力和恢復(fù)力都是生態(tài)系統(tǒng)的屬性,兩者都受到某些相同的生態(tài)系統(tǒng)屬性(如生物多樣性)的影響,兩者之間應(yīng)該存在比線性關(guān)系更為復(fù)雜的聯(lián)系。
6 討論與展望
恢復(fù)力這一概念在經(jīng)濟(jì)政策和環(huán)境管理方面的價(jià)值已為大家所接受和認(rèn)可,但恢復(fù)力研究仍滯留于概念的爭議及案例分析的層面,生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力研究尚缺乏科學(xué)統(tǒng)一和可操作的定義,且多為理論性分析,定量測度相對較少,有很多問題依然待深入研究,比如尺度問題,生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)界定問題以及恢復(fù)力評價(jià)的定量問題等。
6.1 尺度問題
尺度是復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)和恢復(fù)力理論的重要貢獻(xiàn)之一,跨尺度的生態(tài)過程交互作用對生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的維持非常重要。目前恢復(fù)力定量測量中對尺度的考慮依然不足,極少體現(xiàn)出生態(tài)過程的尺度性。不同生態(tài)過程發(fā)生在不同尺度上,比如微觀尺度,林分尺度,流域尺度和景觀尺度;此外,生態(tài)系統(tǒng)所遭受的干擾也具有明顯的尺度性,作為生態(tài)系統(tǒng)對干擾的一種響應(yīng)能力,恢復(fù)力也具有尺度性。恢復(fù)力研究中必須選擇合適的時(shí)空尺度,以便于數(shù)據(jù)收集和結(jié)果分析;在未來的恢復(fù)力研究中可以選 擇林分尺度等屬性比較一致的單元作為大范圍內(nèi)恢復(fù)力研究的基本單元,但針對不同類型的生態(tài)系統(tǒng)如何選擇合適的研究尺度依然有待探討。
6.2 狀態(tài)界定
恢復(fù)力研究應(yīng)該基于綜合分析之上,包括對人類社會(huì)需要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的選擇和生態(tài)系統(tǒng)在某一狀態(tài)下所受干擾的分析。生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力研究必須考慮生態(tài)系統(tǒng)所受到的干擾,因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)如果遭遇毀滅性打擊而完全崩潰,在理論上就沒有恢復(fù)的可能性;對這種毀滅性打擊的定量化是探討恢復(fù)力的前提條件,但目前缺乏相關(guān)研究。此外,多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)存在不同的潛在狀態(tài),不同狀態(tài)下生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)的能力不同,其恢復(fù)力也相應(yīng)不同;而研究恢復(fù)力的最終目標(biāo)是為生態(tài)系統(tǒng)管理提供參考信息,以期使生態(tài)系統(tǒng)朝著能夠提供人類所需生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的方向發(fā)展,所以未來的恢復(fù)力研究需要考慮生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)以及不同狀態(tài)下提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),以便更好地為生態(tài)系統(tǒng)管理服務(wù)。
關(guān)鍵詞:農(nóng)田;土壤有機(jī)碳;儲(chǔ)量;影響因素
中圖分類號(hào):S154 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20170432050
土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)中所含的碳稱為土壤有機(jī)碳(SOC)。目前,全球氣候變化中碳循環(huán)的研究受到越來越多的關(guān)注,成為當(dāng)前全球變化研究的三大熱點(diǎn)之一。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)是全球碳循環(huán)的重要組成部分,土壤碳庫是最大的碳庫。據(jù)Eswaran 等人初步估計(jì),全球以SOM形式儲(chǔ)存在土壤中的碳大約有1400Pg左右,是大氣碳素總量的2倍,其中,農(nóng)田中的土壤碳儲(chǔ)量占土壤碳儲(chǔ)量的9%左右[1]。
雖然全球范圍內(nèi)土壤碳庫的儲(chǔ)量還相對較多,但只有陸地生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)土壤碳庫易受人類行為影響。因此,若要研究CO2在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的源匯效應(yīng),必須從研究農(nóng)業(yè)土壤碳庫著手。合理并有效地利用農(nóng)業(yè)SOC庫成為了諸多科研工作者研究的新領(lǐng)域。要有效地利用土壤碳庫,揭示土壤碳動(dòng)態(tài)變化過程,就需先對影響SOC儲(chǔ)量的因素進(jìn)行研究。
陸地生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田碳庫的變化主要取決于SOC輸入與輸出的相對數(shù)量,而決定農(nóng)田SOC分解量和生成量的主要因素可分為自然因素(氣候、地形、土壤理化性狀)和人為因素(農(nóng)田管理措施、土地利用變化)。
1 影響農(nóng)田土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的自然因素
1.1 氣候
溫度。溫度主要通過影響土壤呼吸的進(jìn)程和微生物活性而影響SOC含量。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)SOC庫隨溫度增加表現(xiàn)出指數(shù)下降趨勢。年均溫較高的時(shí)期,土壤呼吸和土壤微生物生物量碳也相對較高。不同區(qū)域SOC對溫度變化的呈不同的敏感性,如西北生態(tài)脆弱區(qū),對溫度變化較敏感,而南方變幅較小。
水分。土壤含水量通過影響土壤透氣性,改變外源碳的分解和礦化。較高的年降水量易形成較低的土壤呼吸,進(jìn)而產(chǎn)生較少的微生物碳。另外,降水季節(jié)分布不均勻的地方,易干濕交替,破壞團(tuán)聚體,在短時(shí)間內(nèi)大幅度提高呼吸強(qiáng)度,使SOC的礦化分解量增加。南方水田和北方旱地SOC分解存在明顯差異,前者屬于厭氧型分解,釋放能量少,有機(jī)碳降解慢,后者剛好相反。因此,水稻土SOC含量比旱地高,具有較大的固碳潛力。
溫度和水分對SOC的作用不是獨(dú)立的,它們互相影響、互相制約。因此,在研究農(nóng)田土壤固碳的^程需綜合考慮這兩個(gè)方面的因素。
1.2 地形和海拔
地形。地形對SOC的影響機(jī)理較為復(fù)雜。國外對坡耕地SOC進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究,結(jié)果表明從坡頂?shù)狡履_,坡地水溶性有機(jī)碳與總有機(jī)碳的分布呈顯著相關(guān)。在排水不良的部位各層胡敏酸含量相對較少。反之,在排水條件較好的坡頂和坡肩胡敏酸相對積累。另外,降雨會(huì)加速土壤碳在不同坡位中分布的差異,說明地形對SOM的分布和遷移有顯著影響。
海拔。海拔高度對SOC礦化的影響也存在一定的差異。雖然海拔對SOC礦化率會(huì)產(chǎn)生一定影響,但未表現(xiàn)出海拔高度上的規(guī)律變化,客觀說明了影響SOC礦化的因素比較復(fù)雜。因此,不能片面地從海拔因子的角度對土壤的CO2釋放進(jìn)行單一研究,應(yīng)將其與其他因素綜合考慮,正確認(rèn)識(shí)土壤CO2釋放機(jī)理。
1.3 土壤理化性狀
在影響SOC庫容量的自然因素中,土壤的理化性狀的影響最大,其中又以土壤質(zhì)地表現(xiàn)最突出。
土壤質(zhì)地。SOC含量受土壤質(zhì)地的影響較明顯。粘粉質(zhì)土壤比砂土含有更多的SOC,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是土壤粘粒能吸附SOC,二者可形成有機(jī)―無機(jī)復(fù)合體,對SOC起到物理保護(hù)作用,即SOC含量與粘粒多少呈顯著的正相關(guān)。但有人研究得出,在非石灰性土壤中SOC含量與粘粒相關(guān),而在石灰性土壤中二者關(guān)系不大[2]。因此,粘粒含量對SOC的影響會(huì)因土壤類型的不同而不同。
土壤結(jié)構(gòu)。大多數(shù)的研究者認(rèn)為土壤結(jié)構(gòu)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最能影響微生物分解過程的因素之一。同時(shí),也是影響土壤碳固定及其穩(wěn)定性的重要因素。土壤結(jié)構(gòu)中的團(tuán)聚體通過物理保護(hù)機(jī)制對SOC進(jìn)行吸持,還可通過鈣鍵或鐵鋁鍵與有機(jī)碳化學(xué)鍵合,并協(xié)調(diào)土壤中的水、肥、氣、熱來影響微生物活性、SOC的穩(wěn)定及分解。因此,SOC含量會(huì)隨團(tuán)聚體粒徑增加而增大。
黏土礦物類型。SOC含量也受黏土礦物類型的影響。2:1型黏土礦物類型比1:1型的陽離子交換量和比表面積更大,故2:1型礦物對SOC的吸附強(qiáng)度較高,SOC的穩(wěn)定性也較高。
土壤pH。不同土壤pH值存在差異,土壤微生物的活性不同,導(dǎo)致土壤有機(jī)碳礦化分解的速率存在差異。過高或過低的pH值都會(huì)降低微生物的活性,抑制其活動(dòng),減緩有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)。在我國,SOC儲(chǔ)量的分布隨緯度增加而增加,其與緯度的相關(guān)性達(dá)到顯著水平(0.70),即北方地區(qū)相對高,南方相對低,其中一個(gè)原因是pH值基本呈北高南低。
土層深度SOC儲(chǔ)量和土層深度存在顯著相關(guān)性,隨土層深度增加逐漸下降。
2 影響農(nóng)田土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的人為因素
2.1 農(nóng)田管理方式和管理措施
耕作方式。大多數(shù)研究結(jié)論表明,耕作方式的差異會(huì)顯著影響SOC儲(chǔ)量。常規(guī)耕作方式會(huì)經(jīng)常擾動(dòng)土體,破壞良好的土體結(jié)構(gòu),使SOC脫離土壤結(jié)構(gòu)體的束縛,加速SOC分解礦化過程。過度耕作能顯著減低SOC數(shù)量和質(zhì)量,尤其是降低活性SOC數(shù)量。而將常規(guī)耕作方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐悦飧蛏俑麨橹鞯谋Wo(hù)性耕作,超過10a實(shí)施后,可增加7%~10%表層SOC含量,亦可增加土壤固碳潛力。
輪作制度。作物輪作通過影響作物根系和植物殘?bào)w歸還的數(shù)量和質(zhì)量,從而影響SOC的礦化和固定過程,最終影響碳儲(chǔ)量。國外的定位試驗(yàn)結(jié)果表明,豆科與玉米輪作相較單作玉米,地上部分植物生物量較大,有機(jī)物質(zhì)的歸還量和SOC含量顯著提高,同時(shí),土壤地力和生物生產(chǎn)力也有所增加。
施肥。在農(nóng)業(yè)管理措施中,施肥對SOC儲(chǔ)量的影響最大。肥料的特性、施肥量和施肥方式等都會(huì)引起SOC含量的變化。馬成澤[3]等關(guān)于施肥對SOC影響的研究結(jié)果顯示,有機(jī)肥單施或有機(jī)―無機(jī)配施,不但可以改善土壤理化性狀,而且能增加SOC總量。秸稈還田也能顯著改良土壤結(jié)構(gòu),增加SOC含量。秸稈焚燒可直接導(dǎo)致土壤碳釋放、加快SOC儲(chǔ)量的損失。
灌溉。合理灌溉,可以提高土壤含水量,降低鹽漬化程度,增加土壤生物量,提高生物生產(chǎn)力,有利于固定SOC,進(jìn)而增加SOC儲(chǔ)量。
休閑和撂荒。休閑和撂荒主要通過地表植被的自然演替達(dá)到地力恢復(fù)的效果。但也有研究發(fā)現(xiàn),夏季休閑,會(huì)因溫度高、土壤微生物活性強(qiáng),導(dǎo)致SOC分解加速、含量下降。Knops等[4]的研究結(jié)果顯示:休閑或撂荒時(shí),進(jìn)行秸稈還田或者增加地面覆蓋可有效減少土壤侵蝕,改善土壤養(yǎng)分循環(huán),增加碳儲(chǔ)量,最終為植物提供更好的生長環(huán)境。
2.2 土地利用方式轉(zhuǎn)變
土地利用方式轉(zhuǎn)變通過影響SOC礦化,進(jìn)而影響SOC儲(chǔ)量。一般研究認(rèn)為,林地或草地轉(zhuǎn)變?yōu)楦貢?huì)使SOC的含量降低,而退耕還林還草可以增加SOC積累。毛艷玲等[5]的研究結(jié)果表明,亞熱帶地區(qū)林地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田后會(huì)大幅度降低SOC含量。另有研究顯示,將小麥―玉米輪作轉(zhuǎn)變?yōu)榉N植苜蓿后,其農(nóng)田SOC含量會(huì)有一個(gè)顯著的提高。
3 討論與結(jié)論
目前,越來越多的研究集中在農(nóng)田SOC庫的變化和碳庫動(dòng)態(tài)變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)及大氣的源匯效應(yīng)。因此,為了揭示土壤碳庫的源匯效應(yīng),需要對影響SOC的因素和機(jī)制進(jìn)行分析闡明,這樣才能為維持并提高SOC儲(chǔ)量和土壤固碳潛力提供科學(xué)的理論依據(jù)。SOC轉(zhuǎn)化和固定既受自然因素(溫度、水分、土壤理化性狀)的影響,又受農(nóng)田管理措施等多種因素的交互影響。相較自然因素的影響,農(nóng)田管理措施尤其是不同的耕作措施和的施肥水平對SOC積累的影響更大,二者單獨(dú)對SOC的影響已經(jīng)有了諸多研究,但二者的綜合效應(yīng)及機(jī)理還不清楚,需在今后的研究中重點(diǎn)探討。
在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代背景下,如何平衡增加農(nóng)業(yè)輸出與減少土壤退化之間的關(guān)系是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。目前,我國主要的耕作制度和農(nóng)田管理措施已引起了農(nóng)田SOC儲(chǔ)量的減少,且造成質(zhì)量上的損失。SOM的損失在一定程度上既能加劇耕地質(zhì)量的退化,又能增大碳排放?;诒疚奶岬降腟OC的影響因素,我們應(yīng)注重秸稈還田,增加有機(jī)物料的輸入,如種植綠肥、增施有機(jī)肥等,同時(shí),通過合理輪作、坡改梯、退耕還林還草并結(jié)合保護(hù)性耕作措施,進(jìn)而提高SOC儲(chǔ)量,提高土地生產(chǎn)力,促進(jìn)農(nóng)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展,確保國家糧食安全。
參考文獻(xiàn)
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