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關(guān)鍵詞:土壤動物;生態(tài)系統(tǒng);生態(tài)功能;多樣性
1土壤動物多樣性
土壤動物生態(tài)學(xué)的研究基礎(chǔ)是土壤動物的群落讓分布,在我國近些年的不斷探索和研究過程中,在土壤動物多樣性的研究上取得了巨大的成就。在現(xiàn)有的研究中,不僅涵蓋了熱帶到溫帶等多種氣候地區(qū)土壤動物的多樣性,而且包括了森林、草原甚至是農(nóng)田、城鄉(xiāng)等多種地區(qū)的土壤動物群落分布及其多樣性。對諸多的研究結(jié)果進行比較、分析可以發(fā)現(xiàn),不同環(huán)境、不同氣候的土壤動物群落存在較大的差異。
土壤動物指的是在土壤中生存的動物的總稱,是土壤生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分,也是消費者的主體。在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)以及能量循環(huán)中,不僅能夠從土壤中物質(zhì)獲得自身需要的營養(yǎng),而且能夠?qū)⑵渑判刮餁w還給環(huán)境,保證整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。土壤中常見的動物有蚯蚓、變形蟲、線蟲、螞蟻等,當(dāng)然這其中也有很大一部分在生態(tài)系統(tǒng)中與分解者共同作用,能夠分解生態(tài)系統(tǒng)中存在的林木枝葉、動物尸體等,為生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)做了重要貢獻。例如,在生態(tài)系統(tǒng)中的諸多菌類對林木、動物糞便等進行軟換、初步處理等,會被土壤動物吞食,然后通過排泄的方式將分解的這些東西排出到生態(tài)系統(tǒng)中,然后再經(jīng)過微生物的分解。另外,也有一部分土壤動物也會捕食其他動物,為土壤生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成增加了更多的適應(yīng)性。
而且,通過現(xiàn)有的研究整理發(fā)現(xiàn),土壤動物群落與緯度也有密切聯(lián)系,隨著緯度的升高動物群落中個體的數(shù)量也逐漸增加,這主要受到了緯度變化引起的土壤內(nèi)物質(zhì)變化、環(huán)境熱量變化以及植被的自然條件的變化影響。就同緯度的自然環(huán)境來看,土壤動物群落主要受到局部環(huán)境的影響,總體上表現(xiàn)為草地、森林等地區(qū)的土壤動物較多,這主要是由于這些地區(qū)的水分充足的原因,另外在土壤中營養(yǎng)物質(zhì)豐富以及擾動較少的土壤中,土壤動物數(shù)量也相對較多。而且,土壤動物在土壤中的分布也呈現(xiàn)出隨著土壤深度在增加,土壤動物的數(shù)量也呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢。
2土壤動動物生態(tài)功能探索
2.1小型土壤動物的生態(tài)功能研究
在土壤動物中,像線蟲、原生動物等個體相對較小,常常被分為小型土壤動物,而且由于其體型較小,所以其在土壤中的活動范圍也較小,對于土壤的影響也相對不大。例如,原生動物在突然中主要扮演著消費者的角色,主要是細菌的消費者,其能夠通過對微生物的取食來輔助調(diào)節(jié)土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡。另外,原生動物對細菌類群的取食還能夠間接影響當(dāng)?shù)刂参锏纳L狀況。
當(dāng)然,在整個突然生態(tài)系統(tǒng)中,原生動物還是其他動物的食物來源。雖然,目前越來越多的學(xué)者進行了土壤動物的研究,但是對于其生態(tài)的功能的研究還不完善。
以線蟲為例,線蟲能夠通過取食細菌進行生存,同時能夠通過排泄的方式使得土壤獲得更多的氮,線蟲貢獻的氮達到了19%,這在很大程度撒謊能夠是由于線蟲的碳氮比比細菌大,所以其獲取的氮遠遠超過了自身的需要,所以其余的氮則通過排泄的方式以銨鹽的方式釋放到土壤中,促進了土壤中的氮礦化。而且,筆者通過研究還發(fā)現(xiàn),線蟲能夠影響土壤中有機物的分解和氮礦化,主要是通過直接或者間接影響碳氮比來影響其礦化,進一步影響土壤中有機物的分解,促進植物的生長。
2.2中型土壤動物的生態(tài)功能研究
除了小型土壤動物之外,螨類和條蟲等由于體型較大等原因,所以是中型土壤動物的代表,然其也和小型土壤動物有許多共同之處,其中一部分也以真菌、細菌以及林木枝葉為食,而另一部分則是以小型土壤動物為食。所以中型土壤動物會對林木枯葉產(chǎn)生很大的影響,進一步直接或者間接的影響微生物群落以及整個生態(tài)系統(tǒng)。最常見的跳蟲便是以真菌以及寄生蟲為食,所以對植物有利,能夠幫助植物很好的防治病蟲害。而甲螨的分解作用也在生態(tài)系統(tǒng)中起到了很好的作用,其首先是取食林木枯葉等掉落物,這樣就會影響這部分區(qū)域的微生物的群落,也會使得林木枯葉等加快分解。最終,能夠起到促進土壤中有機物質(zhì)分機,增加土地肥力的作用。
由于以甲螨和跳蟲為例的中型土壤動物較多,而且中型土壤動物種類也較多,所以有很多的中型土壤動物被用來作為了土壤質(zhì)量以及污染狀況的指示動物。而且隨著研究的不斷深入,可以發(fā)現(xiàn)中型土壤動物能夠直接或者間接的影響土壤團聚體的形成,那么這也將影響地球化學(xué)過程以及水分滲透等的過程,對氣體的交換等方面也造成很大的影響。其中,甲螨在取食細菌的過程中能夠促進微生物的補償性生長,進一步影響微生物的群落,這就會簡潔的影響土壤團聚體的形成,尤其是其糞便在團聚體形成的過程中扮演了很重要的角色。這也能夠看出,甲螨等中型土壤動物對團聚體的形成的影響主要是間接影響。而且,在中型土壤動物中,中氣門和前氣門螨扮演了重要的角色,所以在土壤生態(tài)系統(tǒng)中其對碳以及氮的礦化能力接近,所以在礦化過程中起到了重要作用,尤其是在氮的礦化中,其礦化能力為氮礦化的15% ―30%。
另外,中型土壤動物還能夠調(diào)節(jié)整個土壤生態(tài)系統(tǒng)中土壤動物的種群密度,從而能夠進一步影響土壤中的生態(tài)結(jié)構(gòu),最終影響整個土壤生態(tài)系統(tǒng)。
2.3大型土壤動物的生態(tài)功能研究
談到大型土壤動物,最常見的當(dāng)數(shù)蚯蚓,其生命活動都能夠或多或少的影響整個土壤生態(tài)系統(tǒng),像取食、排泄,甚至分泌都會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響,而且與其他的土壤動物不同的是,蚯蚓還可以通過掘土等特殊行為對生態(tài)系統(tǒng)造成影響。
蚯蚓在土壤生態(tài)系統(tǒng)中,首先是能夠影響土壤中有機物質(zhì)的分解,促進生態(tài)系統(tǒng)中能量和物質(zhì)的循環(huán),尤其是營養(yǎng)物質(zhì)。其次,其分泌、掘土以及排泄等行為還會影響土壤的理化性質(zhì),而且在這些過程中還往往會與其他動植物以及微生物相互作用,最終構(gòu)成了多姿多彩的自然生態(tài)系統(tǒng)。
蚯蚓主要社區(qū)土壤以及土壤中的林木落葉等,也能夠取食其中的微生物以及小型土壤動物,所以就會影響土壤生態(tài)系統(tǒng)中的微生物的群落分布以及小型土壤動物的群落。而且,值得一提的是蚯蚓在碳循環(huán)中的重要作用,在碳循環(huán)中蚯蚓有“生態(tài)系統(tǒng)的工程師”的稱號。目前有研究指出,在整個生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)中,蚯蚓能夠通過翻耕土壤來提高二氧化碳的排放,這也將進一步提高土壤的肥力,不過也有人認為其在碳循環(huán)中對生態(tài)系統(tǒng)中碳的凈固存起到了不利的作用。但是筆者認為,在碳循環(huán)中蚯蚓是在特定的時間內(nèi)提高了二氧化碳的釋放量,這并不能夠作為其造成不利影響的標準。
與其他土壤動物協(xié)作與配合,能夠加快土壤中有機物的礦化以及轉(zhuǎn)化,而且在土壤中有機物的礦化和穩(wěn)定化的過程中,蚯蚓起到的作用是不對稱的,其中對有機物的穩(wěn)定化會大于其對有機物的礦化,這也是上面提到了生態(tài)系統(tǒng)中碳凈固存產(chǎn)生的原因。在生態(tài)系統(tǒng)中,蚯蚓最大的作用還能夠促進土壤中養(yǎng)生的利用率,這對植物的生長具有很大促進作用,而且這也將 使得整個生態(tài)系統(tǒng)的肥力水平有所提高,對生態(tài)系統(tǒng)的多樣性具有促進作用。
而且,應(yīng)該注意的是大型土壤動物是生態(tài)系統(tǒng)中的主要的影響因素,其主要作用是其腸道微生物,以蚯蚓為例,其腸道內(nèi)的厭氧微生物群落及其他微生物種群對生態(tài)系統(tǒng)的影響至關(guān)重要,而且蚯蚓是土壤生態(tài)系統(tǒng)中重要的N2O排放的重要來源,這也和其腸道內(nèi)的微生物群落有關(guān)。
當(dāng)然,除上述所言,蚯蚓的掘土、蠕動等行為對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響也不可忽視,其中蚯蚓以動植物的尸體為食,通過倡導(dǎo)的作用,會導(dǎo)致其排泄物中含有大量的團聚體。而其掘土行為,能夠使得其糞便與土壤中的各種物質(zhì)有機混合,最終影響土壤中的有機成分和土壤生態(tài)系統(tǒng)。
3土壤動物生態(tài)功能總體分析
自然環(huán)境是針對動物體或者植物體而言外界環(huán)境的組成部分,各種天然因素的總合構(gòu)成自然環(huán)境。生態(tài)環(huán)境和自然環(huán)境有所區(qū)別,生態(tài)關(guān)系、生物因素以及非生物因素共同作用下構(gòu)成整體系統(tǒng)。如果在其中僅有非生物因素而不具有生態(tài)關(guān)系以及生物因素,就不是完整的生態(tài)環(huán)境。因此,在土壤動物生態(tài)系統(tǒng)保護中必須要綜合處理好生物因素、非生物因素以及生B關(guān)系,不僅僅要進行生態(tài)環(huán)境保護,還應(yīng)該加強生態(tài)環(huán)境建設(shè)。
對于土壤動物生態(tài)功能而言,土壤環(huán)境也是其重要組成部分,而土壤中生物群落多樣性也直接和土壤環(huán)境相關(guān)。由于土壤環(huán)境的不同,不僅導(dǎo)致動物群落的物種不同,而且導(dǎo)致群落分布也存在變化,同時也會受到環(huán)境因素影響。不僅土壤有機質(zhì)會影響土壤動物種類和分布,土壤的PH環(huán)境因素也會影響土壤動物。而在土壤生態(tài)系統(tǒng)中,環(huán)境對生物群落具有很重要的影響作用,生物群落的多樣性相對更高,但是對于均勻度有影響,會降低生物群落均勻度。隨著草地等地表植被的退化,生物群落多樣性會出現(xiàn)降低的情況。所以說,土壤動物的多樣性和自然環(huán)境有著密切的聯(lián)系,共同決定著生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4結(jié)論
土壤動物的多樣性對土壤生態(tài)系統(tǒng)乃至整個生態(tài)系統(tǒng)具有重要作用,無論是在碳氮循環(huán)還是在土壤有機物質(zhì)改善等方面都具有不可替代的作用。而且,在陸地生態(tài)系統(tǒng)中,土壤動物的種類是較多的,而且在目前的研究中也能夠發(fā)現(xiàn)地下動物的多樣性研究也主要是土壤動物的研究,所以本文研究了土壤中動物的多樣性,并且分析了其生態(tài)系統(tǒng)的功能,指出了其與自然環(huán)境的共同作用,希望為土壤動物的研究提供參考和借鑒。
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關(guān)鍵詞:農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng);服務(wù)功能;評價方法
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是依靠光照、溫度、水分和土地等自然要素以及人為投入(如:化肥、種子、農(nóng)藥、灌溉、機械等),利用農(nóng)田生物與非生物環(huán)境之間以及農(nóng)田生物種群之間的關(guān)系來進行食物、纖維和其他農(nóng)副產(chǎn)品的半自然生態(tài)系統(tǒng)[1]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分。我國學(xué)者張新時和歐陽志云[2]早在1999年就對我國生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能經(jīng)濟價值進行了詳細評價。隨著人類文明的進步,科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重視也日漸加深。部分學(xué)者[3-4]也曾對我國局部地區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進行了評價。一直到2005年,國內(nèi)外關(guān)于資源生態(tài)價值評估理論和方法主要集中于森林資源和水資源[5-7],對于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的價值評估目前尚無公認的標準與方法,國內(nèi)關(guān)于獨立的農(nóng)田生態(tài)價值評估案例尚少[8-9]。因此,為了更合理的利用農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),目前越來越多的學(xué)者開始關(guān)注農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的功能價值評價,并逐步成為研究熱點。
1.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的概念和內(nèi)容
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指農(nóng)田生態(tài)過程和人類活動所形成的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[10]。農(nóng)田為我們提供了食物來源,例如糧食、蔬菜、水果等其他農(nóng)副產(chǎn)品。除此之外,農(nóng)田也具有生態(tài)服務(wù)功能和社會經(jīng)濟價值功能。一般農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值可分為直接功能價值和間接功能價值。直接功能價值主要指農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可以直接為人類提供生產(chǎn)原料、糧食和其他農(nóng)副產(chǎn)品等、以及生態(tài)觀光所產(chǎn)生的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值。間接價值主要是指除農(nóng)田直接供給農(nóng)副產(chǎn)品以外而獲得的對整個生態(tài)環(huán)境的價值,例如:凈化空氣、涵養(yǎng)水源、碳匯作用等。
2.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)功能價值
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是一種半自然的人工生態(tài)系統(tǒng),是由農(nóng)田、環(huán)境及人為控制組成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),但由于其具有高度的目的性、開放性、高效性、易變性、脆弱性與依賴性等特點[11],農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)功能價值也具有復(fù)雜性、特殊性,其功能如下。
2.1提供農(nóng)副產(chǎn)品的功能價值
農(nóng)業(yè)是社會生產(chǎn)的基礎(chǔ),農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)具有較高的生產(chǎn)力。人類所需的食物、生產(chǎn)原料主要來源于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),大量的農(nóng)副產(chǎn)品從農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能夠在人工輔助能的投入下,以較高的效率對系統(tǒng)外輸出物質(zhì)能量參與整個生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量大循環(huán)。據(jù)統(tǒng)計每年各類生態(tài)系統(tǒng)為人類提供糧食18×109t[3]。
2.2碳匯功能價值
一方面各種農(nóng)作物利用太陽能,通過光合作用將CO2等物質(zhì)固定轉(zhuǎn)化為有機物;另一方面土壤的固碳作用也是相當(dāng)重要的方面。假設(shè)我國耕地土壤有機質(zhì)平均提高05%,則相當(dāng)于固定碳近8×108t[12]。肖玉等[8,13]通過大田實驗堆水稻生態(tài)系統(tǒng)的固碳作用進行了研究。
2.3養(yǎng)分循環(huán)及土壤保持價值
土壤是“土壤圈”物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分,也是陸地生態(tài)系統(tǒng)中維持生物生命周期的必要條件。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)通過地表覆蓋和水土保持措施可保持土壤。孫新章等[14]的研究表明,不同地表覆蓋和水土保持措施下中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)每年保持土壤的數(shù)量和價值分別為1019×108t、440850×108元。
2.4水調(diào)節(jié)功能價值
農(nóng)田具有涵養(yǎng)水源的功能,農(nóng)作物枝葉能夠截留部分降水,耕地也能保持部分水源,主要指土壤的有效持水量,土壤是一個天然的水庫。據(jù)統(tǒng)計植被能截留高達1/3的降雨量[15],同時能夠減少水分蒸發(fā)、涵養(yǎng)水土、保持水源。黃璜[16]認為稻田及相鄰的溝渠、山塘構(gòu)成一個隱形的水庫。
2.5美學(xué)和旅游價值
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是一種半自然的人工景觀,能夠給人以視覺上的美感享受。農(nóng)田景觀是自然環(huán)境的重要組成部分,是自然界中最充滿魅力的景色,也是我國農(nóng)耕文化和地域特色的體現(xiàn)。近年來,伴隨著我國城市化進程加快和新農(nóng)村建設(shè)的不斷發(fā)展,使城鄉(xiāng)居民的生活環(huán)境發(fā)生巨大變化;加之傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變及農(nóng)業(yè)休閑活動的增多,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)在提供農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)的同時,也提供了精神文明和旅游的價值,致使農(nóng)田景觀受到越來越多的關(guān)注。
2.6農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合價值評價
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)本來就是一個復(fù)雜的系統(tǒng),應(yīng)進行綜合性評價。謝高地等[17]整理了對我國專業(yè)人士進行的生態(tài)問卷調(diào)查結(jié)果,得出了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值表,其中農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)具有氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護、廢物處理、生物多樣性保護、食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)和娛樂文化,并得出我國不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)平均年價值量為61143元?hm-2。謝高地等[18]根據(jù)中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀構(gòu)建了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估當(dāng)量因子表,估算出農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)每年為人類提供195091億元生態(tài)服務(wù)和經(jīng)濟產(chǎn)品總價值,其中419%是由農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)自然過程提供和產(chǎn)生的,581%是由人類種植業(yè)活動過程產(chǎn)生。
3.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價方法
3.1農(nóng)作物生產(chǎn)最的價值評價
利用市場價值法,農(nóng)作物生物量與其經(jīng)濟產(chǎn)量的關(guān)系式[19]為:
VP=B×(1-R)/f
式中,VP表示農(nóng)作物生物量;B表示經(jīng)濟產(chǎn)量;R表示經(jīng)濟產(chǎn)量含水率;f表示經(jīng)濟系數(shù)。
3.2碳匯功能評價
農(nóng)田中的溫室氣體主要是CO2和CH4,這里計算主要以固定的CO2的價值為評價為例。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)包括作物的光合作用及作物、凋落物層和土壤的呼吸作用,采用以下計算方式[3]:
Q=S-Rd-Rs
式中,Q為CO2固定量,t/hm2.a;S為凈第一性生產(chǎn)力所同化的CO2量,t/hm2.a;Rd為凋落物層呼吸釋放的CO2量,t/hm2.a;Rs土壤呼吸釋放的CO2量,t/hm2.a。
3.3涵養(yǎng)水源價值評價
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的作用可以采用降水儲存量法來計算[20]:
Qw=A×Jo×K×(Ro-Rg)
式中,Qw為與裸地相比較,農(nóng)田涵養(yǎng)水源的增加量;A為計算區(qū)面積;J為計算區(qū)多年平均產(chǎn)流降雨量;J0為計算區(qū)多年平均降雨總量;K為計算區(qū)產(chǎn)流降雨量占降雨總量的比例;R為與裸地比較,農(nóng)田減少徑流的效益系數(shù);R0為產(chǎn)流降雨條件下裸地降雨徑流率;Rg為產(chǎn)流降雨條件下農(nóng)田降雨徑流率。
3.4土壤保持價值評價
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)保持土壤的功能可采用如下方法計算[14]:
Qs=A×(Ep-Er)
式中,Qs為農(nóng)田土壤保持量;A為農(nóng)田面積;Ep為耕地潛在侵蝕模數(shù);Er為現(xiàn)實侵蝕模數(shù)。
4.研究展望
本次研究只是對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的部分功能進行了功能價值評價,對環(huán)境凈化方面未涉及,這也是以后仍需繼續(xù)研究的方向。目前集約農(nóng)業(yè)正向多功能農(nóng)業(yè)方向發(fā)展,我們更應(yīng)對農(nóng)田生物多樣性的研究更加深入。當(dāng)然農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)即存在對人類發(fā)展有益的服務(wù)功能,我們也不能忽視其帶來的生態(tài)環(huán)境負效應(yīng),這也是我們未來研究的重點方向。此外,目前的定量分析較少涉及到評價區(qū)域的空間分析,對于空間關(guān)聯(lián)性分析更是少有涉及。因此,如何采用更加準確的方法對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)價值進行定量研究,并對耕地涵養(yǎng)水源空間關(guān)聯(lián)性進行分析,是值得進一步探索的課題。(作者單位:四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院)
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【關(guān)鍵詞】亞高山針葉林;土壤生態(tài);川西高原
一、川西亞高山針葉林土壤生態(tài)研究內(nèi)容與進展
19世紀70年代,全球范圍內(nèi)人口膨脹、能源短缺、氣候變暖、環(huán)境惡化等問題一一顯現(xiàn),在這樣的大背景下,生態(tài)學(xué)家和土壤學(xué)家逐漸認識到全球生態(tài)問題并非單一學(xué)科能夠解決的,多學(xué)科的交叉與整合才有出路,于是土壤生態(tài)學(xué)開始受到重視。在我國國內(nèi),土壤生態(tài)學(xué)起步較晚,雖然早已認識到川西亞高山針葉林的重要性,很多方面的研究也開展已久,但是其土壤生態(tài)的研究直到2000年左右才開始逐漸顯現(xiàn)。盡管起步較晚,基礎(chǔ)較差,但是在短短的10年時間里,我國的科研工作者們已進行了多方面、多角度的研究工作,并且取得了很多開創(chuàng)性的成績。
二、成土因素與土壤發(fā)生性質(zhì)相關(guān)性剖析
在對川西亞高山針葉林的土壤生態(tài)研究中,使用了近年來流行的分形理論,并且發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律。阿壩州、甘孜州、木里縣等地的川西亞高山針葉林的土壤類型包括山地棕壤、山地灰化棕壤、山地暗棕壤、山地棕色針葉林土、山地灰化土幾種類型,其成土母巖則有砂板巖、鈣泥板巖、板巖、砂巖、千枚巖、砂頁巖、片巖等幾種,質(zhì)地類型多為輕壤土和中壤土。川西亞高山針葉林土壤的成土作用以母巖的機械破碎風(fēng)化為主,表層土壤顆粒的分形維數(shù)為2.5209~2.7978,表明土壤質(zhì)地粗糙,粗粉粒所占比重大,粘粉粒比重??;土壤結(jié)構(gòu)相對松散,通透性較好;持水性相對較差。川西亞高山針葉林表層土壤顆粒分形維數(shù)主要由
森林凋落物(litter)是指系統(tǒng)中由生物組分產(chǎn)生,然后墜落歸還到林地表面的所有物質(zhì)的總稱。它在森林生態(tài)系統(tǒng)中起著聯(lián)系群落和土壤的橋梁作用,具有水源涵養(yǎng)和養(yǎng)分歸還功能,對于川西亞高山針葉林的土壤生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。在原始林、次生林和不同林齡的人工林群落中,凋落量、貯量、養(yǎng)分歸還量,以及凋落物分解速率和對林下土壤肥力狀況的影響都不盡相同。研究表明,天然林的凋落物分解速率和對土壤肥力的維持和改善能力(考慮了包括自然含水量、容重、毛管含水量、pH及營養(yǎng)素含量等數(shù)據(jù)的差別)優(yōu)于人工林,在其他方面則無明顯優(yōu)勢。但是以上兩點對土壤養(yǎng)分循環(huán)有著更重要的意義,也是造成人工林土壤理化性質(zhì)恢復(fù)滯后,以及生態(tài)功能不完整的主要原因,是森林人恢復(fù)中需要改善的。
三、土壤與生物關(guān)系的研究
生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中扮演著極為重要的角色,它們的活動對于土壤的影響往往是最為快速而顯著的。因此,土壤和生物之間的關(guān)系研究從土壤生態(tài)學(xué)出現(xiàn)起,就一直是該領(lǐng)域的研究重點和熱點。早期的研究僅局限于土壤生物的經(jīng)典生物學(xué)研究,如土壤中微生物的形態(tài)、數(shù)量、分類和分布等,目的也較為簡單:揭示土壤生物活動對土壤發(fā)生和土壤肥力的影響。近年來,研究逐漸從微觀和宏觀兩個角度不斷發(fā)展。微觀方面,深入到比如根際、孔隙、團聚體等微區(qū)內(nèi)的微生物、微動物的研究,探索它們的形態(tài)、數(shù)量、分類、分布和對土壤性質(zhì)的影響,以及它們在土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化(如C、N、S等元素的轉(zhuǎn)化和污染物的降解)起到的作用。宏觀方面,一定時空尺度內(nèi),植物群落演替過程怎樣引起土壤理化性質(zhì)的改變,從而導(dǎo)致土壤演變的發(fā)生,以及土壤演變的反饋如何反過來對植物群落演替產(chǎn)生影響的研究逐漸增加。此外,人類活動的影響也越來越受到關(guān)注。生物和土壤關(guān)系的宏觀研究成為了近幾年川西亞高山針葉林土壤生態(tài)研究的重要內(nèi)容。
對川西亞高山針葉林土壤動物群落的研究發(fā)現(xiàn),土壤動物群落以線蟲綱、蜱螨目、彈尾目為優(yōu)勢類群,常見輪蟲綱、倍足綱、線蚓科、猛水蚤目、雙翅目幼蟲等類群。相比于低山丘陵區(qū)闊葉林,川西亞高山針葉林的土壤動物群落倍足綱比例大大增加,線蟲綱比例上升,而彈尾目和蜱螨目優(yōu)勢下降。同時,土壤動物群落以凋落物層密度最大,剖面分布具有表聚性。人工天然混交林土壤動物群落數(shù)量和多樣性均略高于人工云杉純林。林下植物的喪失,即灌木層和草本層的去除,會導(dǎo)致土壤動物密度、多樣性指數(shù)降低,優(yōu)勢類群格局和功能團構(gòu)發(fā)生變化,對于土壤動物群落產(chǎn)生消極影響。由于灌木層的多年生落葉闊葉樹種的凋落物在數(shù)量、種類和質(zhì)量上明顯優(yōu)于草本層,所以灌木層的喪失會給土壤動物群落帶來更大的影響。
四、發(fā)展趨勢
作為一門發(fā)展歷史僅有幾十年的新興學(xué)科,土壤生態(tài)學(xué)在很多方面固然有待發(fā)展和完善,但這也表明它具有巨大的發(fā)展?jié)摿?,嶄新的角度和綜合的方法極有可能為許多研究難點和環(huán)境問題提供新的答案。顯然,隨著全球危機的日益嚴重,全人類對于生態(tài)問題的關(guān)注度將繼續(xù)上升,土壤生態(tài)學(xué)的地位必將越來越高,推動其飛速發(fā)展。川西亞高山針葉林的土壤生態(tài)研究在短短十年的時間里,取得了非常豐碩的成果,在表明其重要價值的同時,也預(yù)示了未來的發(fā)展趨勢。
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Abstract:Raise the value of ecosystem services, provides a theoretical basis for protecting the natural environment of human, but also how to provide a method of protecting the environment. The value of ecosystem services can be made is about the quantitative value of protecting the natural ecology, and further shows stick to the road of sustainable development, the need for economic development.
關(guān)鍵詞:森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估方法
Key Words:Forest ecosystem services;The value of ecosystem services assessment methods
作者簡介:陳屹,(1986年-)男,漢族,江西上饒人,中央民族大學(xué)人口、資源與環(huán)境經(jīng)濟學(xué)專業(yè)2008級研究生,研究方向:環(huán)境經(jīng)濟學(xué)。
地球的各生態(tài)系統(tǒng)提供了人類絕大部分的生存物資,如食物、氧氣、藥材、燃料,同時生態(tài)系統(tǒng)凈化空氣和水源、調(diào)節(jié)氣候、提供娛樂文化等為人類提供生態(tài)服務(wù)。人類依賴生態(tài)系統(tǒng)所提供的這些“服務(wù)”而生存。生態(tài)服務(wù)功能是如此重要,可以通過對其進行價值評估來更直觀的為大家所認識。我們都知道,通過砍伐森林為人類提供木材,木材的價值就是森林生態(tài)服務(wù)功能價值的一個組成部分。但是,大面積的森林被砍伐,隨之而來的是水土的大量流失、生物多樣性銳減、氣候無法自我調(diào)節(jié)等等一系列本有功能的喪失,許多不可逆轉(zhuǎn)的損失都是人類用其他方法無法彌補的,因為某個特定生態(tài)系統(tǒng)的功能,是其他生態(tài)系統(tǒng)無法取代的。通過對森林生態(tài)服務(wù)功能價值的評估就能使得人類更清楚應(yīng)該如何應(yīng)對環(huán)境危機。
一、森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能概述
(一)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的定義
森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用。
(二)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值研究現(xiàn)狀
我國自20世紀80年代開始森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價工作,大多數(shù)研究是借鑒國外的一些方法。1997年,由Gretch Daily等人系統(tǒng)地闡述了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的內(nèi)容與評價方法,并且分析了森林、濕地、海岸等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評價的近20個實例,具有較高的學(xué)術(shù)價值。1997年Costanza等人對全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評價中將森林生態(tài)系統(tǒng)劃分為熱帶森林和溫帶/北方森林兩類分別進行了價值估算。我國自20世紀80年代開始森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價工作,大多數(shù)研究是借鑒國外的一些方法。侯元兆等人第一次全面地對中國森林資源涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙、凈化空氣價值進行了評估,薛達元等人(1999) 采用市場價值法、影子工程法、機會成本法、費用分析法等對長白山自然保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)間接經(jīng)濟價值進行了評估。歐陽志云等(1999) 對海南島及中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進行了評價。其森林評價的特點是考慮的服務(wù)功能比較全面。蔣延玲等根據(jù)全國第二次森林資源清查資料及Costanza等的方法估算了我國38種主要森林類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的總價值;成克武等采用市場價值法,替代市場法及恢復(fù)費用法對北京喇叭溝門林區(qū)森林生物多樣性的價值評估。
(三)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估方法
目前常用的森林生態(tài)服務(wù)功能價值評估方法有市場價值法、機會成本法、旅行費用法、影子工程法、炭稅法和造林成本法、條件價值法,市場價值法適合于沒有費用支出但有市場價格的服務(wù)功能的價值評價;機會成本法主要針對具有稀缺性的自然資源和生態(tài)資源,在核算時既考慮使用者本人開發(fā)資源所付出的代價,也要考慮資源開發(fā)對他人的影響以及后代人由于不能使用該種資源所需付出的代價;影子工程法是指當(dāng)環(huán)境受到污染或破壞后,人工建造一個替代工程來代替原來的環(huán)境功能,用建造新工程的費用來估計環(huán)境污染或破壞所造成的經(jīng)濟損失的一種方法;炭稅法和造林成本法計算出單位干物質(zhì)生產(chǎn)量所吸收的CO2和釋放O2,并根據(jù)國際和國內(nèi)對CO2排放收費標準將生態(tài)指標換算成經(jīng)濟指標,得出固定CO2的經(jīng)濟價值;條件價值法是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評價中應(yīng)用廣泛的評價方法之一。
二、森林生態(tài)服務(wù)功能價值評估方法問題與對策
(一)現(xiàn)行森林生態(tài)服務(wù)功能價值評估方法存在的問題
根據(jù)目前研究現(xiàn)狀,我國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究還處于起步階段,森林生態(tài)統(tǒng)服務(wù)價值評估,即定量受到學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的約束,方法的探究也是所面臨的難題。無論從理論和研究方法上,該研究都存在一些問題。
1.研究的范圍問題
森林生態(tài)服務(wù)功能價值的計量一般是在宏觀的層面上進行,并不能保證每個微觀個體得到考慮,統(tǒng)計數(shù)據(jù)的不精確。使得評價得出的結(jié)果偏差較大,難以形成普通通用的價值評價方法。此外,森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值評估是一個主觀的行為,每個評估主體的不同必然帶來評價結(jié)果的差別,使評價結(jié)果的實用性打折扣。
2.評估方法缺乏動態(tài)
對森林生態(tài)服務(wù)價值評估,需要大量的數(shù)據(jù),長期的觀察才能得到這些數(shù)據(jù)?,F(xiàn)在存在的問題是科學(xué)研究森林生態(tài)服務(wù)價值往往都是短期的、靜態(tài)的,評估的結(jié)果的長期有效性得不到保障。
3.價值重復(fù)計算
前述對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的分類有17種,這種分類不是絕對的,生態(tài)系統(tǒng)往往在發(fā)揮一個功能的同時,發(fā)揮著另外一個功能。而對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行評估,按照服務(wù)功能每一項單獨計算價值,這樣無疑就會把生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值重復(fù)計算。
4.評價方法落后
森林生態(tài)效益價值評價研究,采用的技術(shù)手段比較落后,致使速度慢,無法快速有效的完成評估。無法得到某一時間點的某類數(shù)據(jù)。
(二)森林生態(tài)服務(wù)功能價值評估方法改進對策
1.提高數(shù)據(jù)真實性
為提高檢測森林生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)真實性,應(yīng)長期定位監(jiān)測數(shù)據(jù)。在真實數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行評估,增加評估結(jié)果的可信度。
2.多學(xué)科的有機結(jié)合
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究需要多學(xué)科的背景,只有很好的同時利用多門學(xué)科,才能擺脫知識結(jié)構(gòu)的約束,完成價值評估研究。
3.提出生態(tài)效益計量評價指標
為避免重復(fù)計算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值,我認為應(yīng)模仿企業(yè)環(huán)境績效評價指標體系,為森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能設(shè)定一系列的指標,指向每一類的生態(tài)服務(wù)點。這樣做可以有效避免重復(fù)計算價值問題。
4.相關(guān)方法的引進
隨著研究的深入,森林生態(tài)系統(tǒng)成為研究的重點,生態(tài)效益不顯著的如農(nóng)田、荒漠生態(tài)系統(tǒng),相關(guān)研究較少。研究森林生態(tài)系統(tǒng)時,可以采取其他生態(tài)系統(tǒng)研究的特色方法,完善森林生態(tài)系統(tǒng)的研究方法。
三、森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估
(一)涵養(yǎng)水源價值
根據(jù)影子工程法。計算整個區(qū)域所涵養(yǎng)的水量總量,如果將所涵養(yǎng)的水都看作是森林中虛擬建造水庫的水,那么:涵養(yǎng)水源價值=涵養(yǎng)水源總量×水庫水價格
森林就相當(dāng)于一個容量大小與涵養(yǎng)水量相當(dāng)?shù)乃畮?我認為建造這樣一個水庫需要的費用也應(yīng)考慮在內(nèi),所以涵養(yǎng)水源價值=涵養(yǎng)水源總量×水庫水價格+建造水庫成本。
(二)保持土壤價值
分為減少土壤侵蝕價值和減少N、P、K流失的價值。前者計算方法為:
減少土壤侵蝕價值=林區(qū)減少土壤侵蝕總量×林業(yè)生產(chǎn)年平均收益
林區(qū)減少土壤侵蝕總量=減少土壤侵蝕模數(shù)×有林地面積
后者需要做土壤養(yǎng)分測定,計算方法為:
減少N、P、K流失的價值=侵蝕土地面積*單位面積土層中N、P、K總量×化肥替代價格
保持土壤價值為兩者之和:
保持土壤價值=減少土壤侵蝕的價值+減少N、P、K流失的價值
上述計算過程,常見問題在于數(shù)據(jù)的獲得準確性較差,需要多點取數(shù),求平均值。一旦森林土壤流失減值,造成的損失并非如此簡單的計算,因為土壤是基本上所有植物扎根的地方,是植物生命的根本。
(三)固定CO2釋放O2價值
根據(jù)森林各樹種的年生長率和各森林面積可以計算得出固定CO2量和釋放O2量。對于CO2量,采用造林成本,計算總價值;對O2量,采用工業(yè)生產(chǎn)成本,計算總價值。
森林生態(tài)系統(tǒng)固碳制氧服務(wù)功能價值=固碳總價值+制氧總價值
固碳制氧過程,應(yīng)該算作一個過程的兩方面,固碳的同時就能制氧,森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的計算不應(yīng)將兩者價值相加,可避免造成的重復(fù)計算。
(四)凈化空氣價值
對于SO2、粉塵顆粒的凈化是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要功能,采用吸收能力法,已知每單位面積闊葉林或針葉林的吸收SO2能力,乘以不同樹種總面積,乘以工業(yè)固SO2的投入。得到凈化SO2能力。對于吸附粉塵顆粒,同樣采取吸收能力法,得出林區(qū)吸收粉塵的服務(wù)功能價值。
凈化空氣價值=吸收SO2的價值+粉塵顆粒凈化的價值
=工業(yè)固定等值SO2投入成本+工業(yè)粉塵顆粒凈化成本
(五)供人們休閑游憩價值
采用費用支出法,以游憩者支出的費用總和作為生態(tài)游憩的經(jīng)濟價值。但是對于尚未開發(fā)的景區(qū),和無法開發(fā)的景區(qū),可以采用旅行費用法,模擬旅游市場,計算出游憩價值。
森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值=上述各項價值的總和。
四、結(jié)論
上述評估方法是粗略的,存在部分重復(fù)計算、數(shù)據(jù)不具代表性、功能分類不全面等等缺陷。但是盡管是保守或是高估的計算結(jié)果也可得出森林生態(tài)系統(tǒng)具有巨大的生態(tài)服務(wù)功能價值,其中休閑游憩價值占服務(wù)功能總價值的46%,這為發(fā)展當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)發(fā)展,如何在不破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的同時,增加當(dāng)?shù)亟?jīng)濟收入提供了理論支持,同時,也讓人們清楚的意識到保護環(huán)境的重要性,不能因為眼前的蠅頭小利而破壞環(huán)境,造成服務(wù)功能減值將遠遠大于收益,不利于社會的可持續(xù)發(fā)展。
可持續(xù)發(fā)展的核心就是要通過維持與保護生態(tài)系統(tǒng)來保護人類的生存環(huán)境,保護地球生命支持系統(tǒng),維持一個可持續(xù)的生物圈。現(xiàn)代研究證明生態(tài)服務(wù)功能是人類生存與現(xiàn)代文明的基礎(chǔ),科學(xué)技術(shù)能影響生態(tài)服務(wù)功能,但不能替代自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,維持生態(tài)服務(wù)功能是可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞:兩棲植物;固土護坡;消漲帶岸坡;研究;進展
中圖分類號:TU 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2011)04-0282-01
現(xiàn)今對于河流、湖泊、水庫等堤壩的護堤或迎水坡的護岸,人們已逐漸認識到,較之于以往普遍采用的土石剛性護岸,以生態(tài)學(xué)原理、結(jié)合景觀美學(xué)、采用以植物措施為主的生態(tài)型護岸具有更多的優(yōu)點。而在堤壩或迎水坡消漲帶的生態(tài)型護岸中,既耐干旱又耐水淹的兩棲植物的選擇則是植被營造成功與否的關(guān)鍵。
1、兩棲植物的內(nèi)涵
兩棲植物,是指既能在水位高漲期間成為水中正常生長的植物,也能在水位下降期間轉(zhuǎn)成陸地正常生長的植物。眾所周知,植物的演化經(jīng)歷了由水生(海洋)的藻類逐漸登陸并發(fā)展而占領(lǐng)整個陸地不同的生態(tài)域并最終形成森林的過程。約距今5.2億年開始,出現(xiàn)了既可以在海洋生存也可以在海邊陸地生存的“似苔蘚植物”,這是地球上最早出現(xiàn)的兩棲植物。此后隨著地球的地質(zhì)運動與氣候變化,植物不斷演化和進化,地球上不同的生態(tài)域逐漸出現(xiàn)了不同的生境植物。在世界各地的廣大濕地、沼澤、河岸、湖岸以及海岸地區(qū),因雨季及非雨季的水位消漲而孕育了豐富的兩棲植物。目前水生植物中的大部分挺水性植物,在自然界都屬于兩棲植物。
2、兩棲植物固土護坡作用的分析
2.1兩棲植物的阻雨緩沖功能
降雨是產(chǎn)生土壤侵蝕的主要因素,只有降低降水量,才能從根本上阻止和減緩?fù)寥狼治g。在的坡地上建植兩棲植物,能夠降低降雨的勢能,而且根本上阻止和減緩?fù)寥狼治g。兩棲植物的密度和蓋度越大,減弱降雨勢能的作用就越大,固土護坡的效果就愈好。
2.2兩棲植物的防水流下切功能
兩棲植物不僅地上部分具有良好的滯雨、降低降水勢能,保護土壤、防止侵蝕的功能,而且,其地下龐大的根網(wǎng)和地上致密的草群結(jié)合起來,具有防止地表徑流的形成及水流下切的功能,能最有效地固土護坡,防止水土流失。
2.3兩棲植物的聚土阻沙功能
兩棲植物極易成活且生長茂盛,加上根系深厚龐大,株叢牢固,能有效地聚積和阻擋從坡頂沖下的泥沙和碎石。
2.4兩棲植物的涵養(yǎng)水源功能
在沒有植被的邊坡上,不僅容易水土流失,而且邊坡保水性能差,邊坡干燥堅硬。而種植了大量兩棲植物的邊坡,每年大量的枯葉腐根留入土中,大大提高了土壤肥力,改善了土壤結(jié)構(gòu),使土壤孔隙度增大,土壤容重降低,從而提高了土壤的滲透力和蓄水力,對兩棲植物群落的繁衍和生長更為有利。
3、兩棲植物在消漲帶岸坡的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀
3.1兩棲植物的耐水性和耐旱性研究
通過了解不同兩棲植物的耐水性和耐旱性,講而講行合理的生態(tài)配置,有助于我們更好的利用兩棲植物達到固土護坡的目的。兩棲植物已經(jīng)進化到具有在導(dǎo)致陸生植物死亡的水淹條件下生存的適應(yīng)能力。野稻、香蒲、蘆葦?shù)鹊闹饕憩F(xiàn)之一是有氣孔,通過這些氣孔可將氧氣從植物上部器官輸送到根部,并能通過根系擴散氧化根際的土壤;水毛莨的水中葉細裂成絲狀,而氣生葉卻成掌狀深裂;慈姑的水中葉成帶狀,氣生葉則呈箭形。正是因為這些特殊構(gòu)造才使植物在受水分脅迫時仍能正常生長。植物的耐水淹能力不僅與種類有關(guān),亦與個體高度、生長狀況有關(guān);同一種兩棲植物,不同的生長期耐水深度不一;兩棲木本能夠生存的極限水位是不能全淹沒頂。
3.2兩棲植物在水庫、河道堤壩消漲帶岸坡中的應(yīng)用與研究
兩棲植物因其耐澇性、耐旱性、抗瘠薄性等優(yōu)良特性,被廣泛用于消漲帶的固土護坡和植被防護中。1996年莫熙穆等在廣東局部地區(qū)發(fā)現(xiàn)榕屬的一種能忍耐長期洪澇和干旱可能是生態(tài)兩棲植物,隨后在高州水庫消漲帶岸坡種植水榕、水翁混交護岸林帶并對其固土和護岸效果進行了研究,結(jié)果表明:水榕、水翁混交林具有顯著的綠化固土和護岸效果。其他植物如香根草、狗牙根、竹節(jié)草等,被廣泛適用于消漲帶固土護坡的研究中。
3.3消漲帶岸坡固土護坡中兩棲植物的選擇與生態(tài)配置
選擇兩棲植物時應(yīng)因地制宜。如落羽杉、池杉、水松等較適合在水位高差較小、土壤肥沃的淤泥質(zhì)灘涂種植,在土壤瘠薄、坡度較陡的水庫庫岸則不適宜;菏、鳶尾、營蒲、千屈菜、慈菇、澤瀉、水蓼、花藺、雨久花等僅適合在池塘、小溪等落差較小的水域種植;紅樹林適合在海岸灘涂種植,淡水引種技術(shù)尚不成熟。近年來的研究發(fā)現(xiàn),鋪地黍、李氏禾對各類消漲帶岸坡具有廣泛的適應(yīng)性,易種易管,2-3月即可迅速覆蓋地表;水榕不僅耐旱耐淹,而且根系發(fā)達、樹形豐滿、枝葉茂密、四季常綠、能自我繁殖“獨木成林”,較傳統(tǒng)兩棲木本植物具有更優(yōu)良的固土、生態(tài)及景觀功能。消漲帶植被要充分發(fā)揮固土護坡的功能,就必須根據(jù)恢復(fù)生態(tài)學(xué)原理,對兩棲植物進行合理配置,即既要營造喬、灌、草結(jié)合的立體空間,樹種、草種又要在以適應(yīng)性為前提的基礎(chǔ)上注重多樣性。
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生態(tài)主義的設(shè)計早已不是停留在論文或圖紙上的空談,也不再是少數(shù)設(shè)計師的實驗,生態(tài)主義已經(jīng)成為風(fēng)景園林設(shè)計師內(nèi)在的和本質(zhì)的思考。尊重自然發(fā)展過程,倡導(dǎo)能源與物質(zhì)的循環(huán)利用和場地的自我維持,發(fā)展可持續(xù)的處理技術(shù)等思想貫穿于風(fēng)景園林設(shè)計、建造和管理的始終。在設(shè)計中對生態(tài)的追求已經(jīng)與對功能和形式的追求同等重要,有時甚至超越了后兩者,占據(jù)了首要位置。
生態(tài)學(xué)思想的引入,使風(fēng)景園林設(shè)計的思想和方法發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變,也大大影響甚至改變了風(fēng)景園林的形象。風(fēng)景園林設(shè)計不再停留在花園設(shè)計的狹小天地,它開始介入更為廣泛的環(huán)境設(shè)計領(lǐng)域,體現(xiàn)了濃厚的生態(tài)理念。
1 與風(fēng)景園林設(shè)計相關(guān)的主要生態(tài)學(xué)理論
1.1 生物多樣性原理
生物多樣性理論不僅反映了群落或環(huán)境中物種的豐富度、均勻度等,也反映了群落的動態(tài)結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,以及不同的環(huán)境條件與群落的相互關(guān)系。城市中的生境條件比較惡劣,環(huán)境資源比較匾乏,物種通過本身一系列的相應(yīng)變化來增加自己的適合度,以充分利用有限的環(huán)境資源,從而保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。群落中物種多樣性尤其是遺傳多樣性越高,物種對環(huán)境的適應(yīng)能力就越強,群落抗干擾的能力和維系自身動態(tài)平衡的能力也就越強。景觀生態(tài)學(xué)中強調(diào)景觀的異質(zhì)性可提高物種總體共存的潛在機會。因此在現(xiàn)代風(fēng)景園林的構(gòu)建過程中以生物多樣性原理為指導(dǎo)是其最基本的前提。
1.2 生態(tài)位原理
生態(tài)位理論已在種間關(guān)系、種的多樣性、種群進化、群落結(jié)構(gòu)、群演替以及環(huán)境梯度分析中得到了廣泛應(yīng)用。但生態(tài)位的概念不同的學(xué)者有不同的看法。主要有格林尼爾的“生境生態(tài)位”;埃爾頓的“功能生態(tài)位”;哈奇森的“超體積生態(tài)位”。在這里我們主要引用馬世駿的生態(tài)位概念:是指一個物種在生態(tài)系統(tǒng)中的功能作用以及它在時間和空間中的地位,反映了物種與物種之間、物種與環(huán)境之間的關(guān)系。城市園林綠化植物的選配,實際上取決于植物生態(tài)位的配置,這直接關(guān)系到園林綠地系統(tǒng)景觀審美價值的高低和綜合功能的發(fā)揮。
在現(xiàn)代風(fēng)景園林規(guī)劃過程中,應(yīng)充分考慮物種的生態(tài)學(xué)習(xí)性與生態(tài)環(huán)境條件,利用不同物種在空間、時間和營養(yǎng)生態(tài)位上的差異,合理地選配植物種類,避免種間或種內(nèi)的直接競爭,形成結(jié)構(gòu)合理、功能健全、種群穩(wěn)定的復(fù)層群落結(jié)構(gòu),以利于種間互補,既充分利用光、溫、水、氣及養(yǎng)分等環(huán)境資源,又保證了群落和景觀的穩(wěn)定性。
1. 3 互惠共生原理
互惠共生又稱互利共生,是指兩個物種長期共同生活在一起,彼此相互依賴、相互共存、雙方獲利。如地衣即是藻與菌的結(jié)合體,豆科、蘭科、杜鵑花科、龍膽科中的不少植物都有與真菌共生的例子:一些植物種類的分泌物對加一些植物和生長發(fā)育是有利的,如黑接骨木對云杉根的分布有利,皂英、白蠟與九里香等在一起生長時,互相都有顯著的促進作用;但另外一些植物的分泌物則對其他植物的生長不利,如胡桃能分泌一種叫胡桃醒的物質(zhì),它能抑制其他植物的生長,因此在胡桃樹下的土表層中一般是沒有其他植物的;其它如:丁香、洋槐、薄荷、月桂、稠李、風(fēng)信子等都會分泌一些不利于其他植物生長的物質(zhì),在園林中的植物配植時胡桃與蘋果、松樹與云杉、白樺與松樹等都不宜種在一起,森林群落林下蕨類植物狗脊和里白則對大多數(shù)其他植物幼苗的生長發(fā)育不利。在生態(tài)園林建設(shè)過程中應(yīng)用植物間的這種相互關(guān)系,能有效地促進群落的穩(wěn)定。
1.4 生態(tài)平衡原理
生態(tài)平衡是生態(tài)學(xué)的一個重要原則,其含意是指處于頂極穩(wěn)定狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng),此時系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與功能相互適應(yīng)與協(xié)調(diào),能量的輸入和輸出之間達到相對平衡,系統(tǒng)的整體效益最佳。在生態(tài)園林的建設(shè)中,強調(diào)綠地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布局形式與自然地形地貌和河海湖泊水系的協(xié)調(diào)以及城市功能分區(qū)的關(guān)系,著眼于整個城市生態(tài)環(huán)境,合理布局,使城市綠地不僅圍繞在城市四周,而且把自然引入城市之中,以維護城市的生態(tài)平衡。近年來,我國不少城市己開始了城郊結(jié)合、森林與園林結(jié)合、擴大城市綠地面積走生態(tài)園林建設(shè)的道路,如上海、北京、合肥、南京、深圳、廈門等。
1.5 生態(tài)調(diào)控原理
生態(tài)調(diào)控是生態(tài)系統(tǒng)研究的一個重要理論,主要研究以人為中心的社會一經(jīng)濟一自然復(fù)合的城市人工生態(tài)系統(tǒng)。自然生態(tài)系統(tǒng)的中心事物是生物群體,它與外部環(huán)境的關(guān)系是消極地適應(yīng)環(huán)境,并在一定程度上改造環(huán)境,因而自然生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)、演替,無論是生物種群的數(shù)量、密度的變化,還是生物對外部環(huán)境的相互作用、相互適應(yīng),均表現(xiàn)為“通過自然選擇的負反饋進行自我調(diào)節(jié)”的特征。而在人工生態(tài)系統(tǒng)中,尤其是在城市生態(tài)系統(tǒng)中,是以人類為中心的,人類與其外部環(huán)境的關(guān)系是人積極地、主動地適應(yīng)環(huán)境和改造環(huán)境,其系統(tǒng)行為很大程度上取決于人類所做出的決策,因而它的調(diào)控機制主要是人為的而不是負反饋的調(diào)節(jié)。生態(tài)園林是城市生態(tài)系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),要使其具有合理的結(jié)構(gòu)、能最大限度地發(fā)揮其功能,系統(tǒng)本身可以自我調(diào)節(jié),達到良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng),就需要以生態(tài)調(diào)控原理作為指導(dǎo),使整個系統(tǒng)實現(xiàn)循環(huán)再生、協(xié)調(diào)共生、持續(xù)自生。在生態(tài)園林這一生態(tài)系統(tǒng)中,由于人的社會性與能動性,表明了它同自然生態(tài)系統(tǒng)間的重大區(qū)別,它可以通過人類進行有限度的協(xié)調(diào),使系統(tǒng)的生態(tài)效益最高,使各組成成分之間相互協(xié)調(diào),使系統(tǒng)更加適應(yīng)外部環(huán)境。
2 生態(tài)學(xué)理論在風(fēng)景園林設(shè)計中的主要應(yīng)用
2.1 應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理,保護利用場地現(xiàn)有的自然生態(tài)系統(tǒng)
在風(fēng)景園林設(shè)計中,應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理進行設(shè)計,保護自然環(huán)境不受或盡量少受人類的干擾,現(xiàn)有場地往往經(jīng)過很長時間已經(jīng)形成了新的動植物生態(tài)系統(tǒng)。在景觀改造時,根據(jù)生態(tài)平衡原理,要充分的保護利用,尊重場地原有的自然環(huán)境的生態(tài)特征,盡可能將原有的有價值的自然生態(tài)要素保留下來并加以利用,組織到園林景觀的設(shè)計中去。主要手法有:
2.1.1 利用當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土資源
鄉(xiāng)土植物是指經(jīng)過長期的自然選擇及物種演替后,對某一特定地區(qū)有高度生態(tài)適應(yīng)性的自然植物區(qū)系成分的總稱。它們是最能適應(yīng)當(dāng)?shù)卮髿夂蛏鷳B(tài)環(huán)境的植物群體。除此之外使用鄉(xiāng)土物種的管理和維護成本最少,能促使場地環(huán)境自生更新、自我養(yǎng)護。還因為物種的消失已成為當(dāng)代最主要的環(huán)境問題。所以保護和利用地帶性物種也是時代對風(fēng)景園林設(shè)計師的倫理要求。
2.1.2 尊重場所自然演進過程
現(xiàn)代人的需要可能與歷史上該場所中的人的需要不盡相同。因此,為場所而設(shè)計常常不會模仿和拘泥于傳統(tǒng)的形式。但是從生態(tài)學(xué)理論來看,新的設(shè)計形式仍然應(yīng)以場所的自然過程為依據(jù),依據(jù)場所中的陽光、地形、水、風(fēng)、土壤、植被及能量等。設(shè)計的過程就是將這些帶有場所特征的自然因素結(jié)合在設(shè)計之中,從而維護場所的健康。作為風(fēng)景園林設(shè)計者應(yīng)盡量保留原場所的自然特征,如泉水、溪流、造型樹、已有地被、及名樹、古木、水、地形等,這是對自然的內(nèi)在價值的認識和尊重,這樣既能在一定程度上降低投資成本,又能避免為了過分追求形式的美感, 對原有的生態(tài)系統(tǒng)造成無法彌補的破壞。
2.2 基于生態(tài)調(diào)控原理,利用并再生場地現(xiàn)有的材料和資源
生態(tài)調(diào)控原理中的循環(huán)再生,倡導(dǎo)能源與物質(zhì)的循環(huán)利用貫穿于現(xiàn)代風(fēng)景園林設(shè)計的始終,生態(tài)的風(fēng)景園林設(shè)計要盡可能使用再生原料制成的材料,盡可能將場地上的材料和資源循環(huán)使用,最大限度地發(fā)揮材料的潛力,最大限度地減少了對新材料的需求,減少了對生產(chǎn)材料所需的能源的索取。
2.3 土壤的設(shè)計
在風(fēng)景園林設(shè)計中,植物是必不可少的要素,因而在設(shè)計中選擇適合植物生長的土壤就顯得很重要。主要考慮土壤的肥力和保水性。分析植物的生態(tài)學(xué)習(xí)性,選擇適宜植物生長的土質(zhì)。特別是在風(fēng)景園林的生態(tài)恢復(fù)設(shè)計模式中,土壤因子很重要,一般都需要對當(dāng)?shù)氐耐寥狼闆r進行分析測試,選擇相應(yīng)的對策。常規(guī)做法是將不適合或者污染的土壤換走,或在上面直接覆蓋好土以利于植被生長,或?qū)σ呀?jīng)受到污染的土壤進行全面技術(shù)處理。采用生物療法,處理污染土壤,增加土壤的腐殖質(zhì),增加微生物的活動,種植能吸收有毒物質(zhì)的植被,使土壤情況逐步改善。如在美國西雅圖油庫公園,舊煉油廠的土壤毒性很高,以至于幾乎不適宜作為任何用途。設(shè)計師哈格沒有采用簡單且常用的用無毒土壤置換有毒土壤的方法,而是利用細菌來凈化土壤表面現(xiàn)存的烴類物質(zhì),這樣既改良了土壤,又減少了投資。
2.4 以生態(tài)平衡、生物多樣性為理論的植物配置的設(shè)計
2.4.1 植物材料的選擇
根據(jù)生態(tài)位理論,在進行植物配置時,應(yīng)充分考慮物種的生態(tài)位特征,合理選擇配置植物種類,避免各個物種對空間和營養(yǎng)的爭奪,種間互相補充,既充分利用環(huán)境資源、生長良好,形成結(jié)構(gòu)合理、功能健全、種群穩(wěn)定的復(fù)層群落結(jié)構(gòu),又能形成具有良好視覺效果的園林景觀。根據(jù)各種植地不同的實際情況(如干旱、貧瘠、土壤密實、污染嚴重、病蟲害嚴重等),有針對性、有側(cè)重點的選擇植物種類,尤其是高大喬木優(yōu)勢種的選配,直接決定了園林生態(tài)效益的發(fā)揮程度。園林生態(tài)設(shè)計中要求利用不同物種在空間和營養(yǎng)生態(tài)位上的分異來配置植物,充分利用空間、營養(yǎng),各個種才能協(xié)調(diào)共生。
因此,在植物材料選擇時,應(yīng)該因地制宜,發(fā)揮不同植物的各自優(yōu)勢,最大限度地滿足植物生長所需要的生態(tài)條件,根據(jù)實際情況的不同,進行相應(yīng)的選擇。
2.4.2 運用具有生態(tài)效益的植物
不同的樹種其生態(tài)作用和效益也不相同,有的相差很大。因此,為了提高植物造景的生態(tài)效益就必須選擇那些與各種污染氣體相對應(yīng)的抗性樹種和生態(tài)效益較高的樹種。
2.4.3 遵從生物多樣性原理,模擬自然群落的植物配置
物種多樣性主要反映了群落和環(huán)境中物種的豐富度、均勻度、群落的動態(tài)與穩(wěn)定性,和不同的自然環(huán)境條件與群落的相互關(guān)系。生態(tài)學(xué)家認為,群落結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜,系統(tǒng)也就愈穩(wěn)定。因此,風(fēng)景園林設(shè)計過程中,設(shè)計多個種組成的植物群落,比單物種中群落更能有效利用資源,具有更大穩(wěn)定性,即保持各物種多樣性如動植物種資源多樣性、各種文化特質(zhì)多樣性等,具有重要深遠的生態(tài)環(huán)境意義。
2.5 以循環(huán)為主的水的設(shè)計
在風(fēng)景園林設(shè)計中從生態(tài)因素方面對水的處理一般集中在水質(zhì)的清潔、地表水循環(huán)、雨水收集、人工濕地系統(tǒng)處理污水、水的動態(tài)流動以及水資源的節(jié)約利用等方面。在風(fēng)景園林設(shè)計中充分利用濕地中大型植物及其基質(zhì)的自然凈化能力凈化污水,并在此過程中促進大型動植物生長,增加綠化面積和野生動物棲息地,有利于良性生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。
關(guān)鍵詞:土地利用方式;雜草群落結(jié)構(gòu);生物多樣性;土壤養(yǎng)分;山東丘陵
中圖分類號:S451文獻標識號:A文章編號:1001-4942(2017)05-0091-06
Effects of Different Land Use Patterns on Community Structure and
Dynamics of Weeds in Hilly Regions of Shandong Province
Zhao Bin1,Si Jisheng2,Li Shengdong2,Wang Fahong2,Wang Zongshuai2
(1. College of Agronomy and Plant Protection, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China;
2. Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100, China)
AbstractIn order to clarify the effects of different land use patterns on farmland ecosystem in hilly regions, the experiment was carried out in spring of 2015 in Linqu County, Shandong Province. Two traditional land use patterns (wheat and millet fields) and three novel land use patterns (vegetable fields, peach orchards and abandoned lands) were selected as experimental objects.The soil nutrients, weed community structure and biodiversity were investigated and analyzed under the five land use patterns.The results indicated that the vegetable fields and peach orchards had obviously higher soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN) and total phosphorus contents compared with the abandoned lands, wheat fields and millet fields. The soil available phosphorus (AP) and electric conductance (EC) of vegetable fields were significantly higher compared with the other land use patterns. The similarity coefficient of weed communities under the 5 land use patterns was 0.05~0.46. The species richness(SR) of abandoned lands was the highest (9.83), while that of vegetable fields was the lowest (3.33).The DA functional group reigned supreme in wheat fields, and the MA functional group reigned supreme in abandoned lands.The millet fields and peach orchards had relatively even distribution of weed functional groups, and the former was dominated by the MA and DP functional groups while the latter was dominated by the MA and DP functional groups.The abandoned lands and millet fields had higher plant diversity with the diversity indexes as 1.74 and 1.73 respectively, and the diversity index of peach fields, wheat fields and vegetable fields decreased in turn.
KeywordsLand use pattern;Weed community structure;Biodiversity; Soil nutrients;Hilly regions of Shandong Province
土地利用方式的改變可以影響農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中土壤養(yǎng)分狀況、雜草群落的結(jié)構(gòu)和組成[1-3]。張心昱等[4]研究表明,菜地和果園等高投入地塊土壤養(yǎng)分水平較高,撂荒地次之,玉米地、大豆地等低投入地塊土壤養(yǎng)分總體含量偏低。谷艷芳等[5]比較了撂荒地、葡萄園、玉米地、大豆地、小麥地及棄耕地等6類不同土地利用方式對黃河沖積平原中雜草群落結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)僅葡萄園等果園地塊雜草群落結(jié)構(gòu)較為合理。山東省丘陵面積廣闊,區(qū)域內(nèi)光、熱資源豐富,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式多樣,土地生產(chǎn)潛力大。近20年來,為了獲得更高的經(jīng)濟收益,大量農(nóng)民外出務(wù)工和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)換為高投入的菜地、果園和撂荒地,這種現(xiàn)象在山東省丘陵地區(qū)比較突出。有鑒于此,筆者選擇濰坊市臨朐縣五井鎮(zhèn)(36°24′N,118°29′E)為研究對象,對山東省丘陵地區(qū)的農(nóng)田、果園、菜地以及撂荒地的土壤養(yǎng)分狀況、雜草群落結(jié)構(gòu)和組成進行初步研究,以期為該區(qū)域農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)合理利用和保護提供一定理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1調(diào)查與取樣
臨朐縣五井鎮(zhèn)為典型丘陵山區(qū),農(nóng)耕歷史悠久,耕作制度為一年兩熟,主要糧食作物為小麥、玉米和谷子,果園和菜地分布廣泛。氣候為溫帶季風(fēng)型大陸性氣候,四季分明,雨熱同期,干濕季明顯,年平均降雨量700 mm左右,年平均氣溫12.4℃,年平均日照2 578.6 h,無霜期191 d。于2015年春季(4月份),選擇有代表性的農(nóng)用土地類型,在樣地內(nèi)均勻分布調(diào)查點。土地類型包括小麥地、谷子地、有10~20年種植史的桃園和菜地、撂荒地進行調(diào)查取樣,每種土地利用方式調(diào)查15塊樣地。樣方采用5點取樣法,桃園取樣面積為1.5×1.5=2.25 m2,其它取樣面積均為1×1=1 m2,記錄樣方內(nèi)雜草種類以及各種雜草在樣地的田間密度。同時向土地經(jīng)營者調(diào)查耕作和除草方法(表1)。
1.2土壤養(yǎng)分測定
土壤有效磷(AP)采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定;pH用電位法測定;總鹽(EC)用電導(dǎo)率儀測定[6]。土壤總有機碳(SOC)采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法測定;全氮(TN)采用濃硫酸消煮-半微量凱氏法測定;全磷(TP)采用HClO4-H2SO4消煮-鉬銻抗比色法測定[6]。
1.3雜草種群數(shù)量特征處理方法
雜草按Puricelli功能群分類方法分為單子葉短期生植物功能群(monocoly ledonous and annual & biennial,MA)、雙子葉短期生植物功能群(dicoty ledonous and annual & biennial,DA)、單子葉多年生植物功能群(monocoly ledonous perennial,MP)和雙子葉多年生植物功能群(dicoty ledonous and perennial,DP)4種功能類群。用Benger-Parker多度(Pi)、Shannon均勻度指數(shù)(J)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Simpson優(yōu)勢集中度(C)、Sorensen群落相似系數(shù)(V)、物種豐富度(S)[7,8]表示雜草種群數(shù)量特征。計算公式為:
(1)Pi=ni/N , ni為每個類群的個體數(shù), N 為總個體數(shù);
(2)H′=-∑Pi lnPi;
(3)J=(-∑Pi lnPi)/lnS,S為各樣地雜草群落中的物種數(shù);
(4)C=∑Pi2。
1.4數(shù)據(jù)處理
運用Microsoft Excel和SPSS統(tǒng)計軟件對原始數(shù)據(jù)進行處理,均值進行t檢驗和方差分析。運用SigmaPlot 12.0軟件繪圖。
2結(jié)果與分析
2.1不同土地利用方式下土壤養(yǎng)分狀況
土壤有機質(zhì)(碳)含量的高低和土壤養(yǎng)分狀況的好壞直接相關(guān),不同土地利用方式對丘陵地區(qū)土壤養(yǎng)分情況的影響存在顯著差異(表2)。桃園和菜地中SOC含量較高,其次為撂荒地和小麥地,谷子地最低。在低投入的谷子地中SOC/TN最高,其次是小麥地和撂荒地,而高投入的桃園和菜地最低,說明谷子地土壤更有利于SOC的積累。
菜地和桃園土壤中TN和TP含量較高,小麥地和撂荒地居中,谷子地最低。其中菜地TP含量超過1.0 g/kg,AP含量顯著高于其它土地利用方式,桃園次之,而其它土地利用方式下AP差異不顯著。菜地的電導(dǎo)率(EC)也顯著高于其它土壤。桃園、菜地等高投入土壤的pH值較高。
MA、DP分別只占有6.1%和12.1%;撂荒地雜草功能群相對多度,MA高達77.3%,占絕對優(yōu)勢,DA、DP和MP各占9.0%、7.7%和2.3%;桃園地雜草功能群以MP和MA為主,分別為39.0%和36.4%,DA和DP 只占到17.4%和10.2%;菜地雜草功能群以DA為主,占到60.5%,其次為MP 15.8%,DP和MA較少,分別只占到12.2%和9.8%;谷子地s草功能群以MA和DP為主,分別為49.1%和40.0%,DA較低只占7.3%,MP最低,僅3.6%。
2.3不同土地利用方式下雜草多樣性
不同土地利用方式下雜草多樣性統(tǒng)計結(jié)果見圖2。撂荒地的物種豐富度(9.83)顯著高于其它地塊,桃園和谷子地次之,小麥地(3.83)和菜地(3.30)的物種豐富度低。多樣性指數(shù)H′表現(xiàn)為撂荒地1.74>谷子地1.73>桃園地1.37>小麥地1.26>菜地1.08,其中撂荒地和谷子地兩者間差異不顯著(P桃園地0.37>小麥地0.31>撂荒地0.25>谷子地0.20,其中菜地和桃園地差異并不顯著。
2.4不同土地利用方式下雜草群落的相似系數(shù)
由表3可以看出,小麥地-撂荒地與桃園-撂荒地的雜草群落相似系數(shù)顯著高于其它地塊之間的相似系數(shù),分別為0.40和0.46,其中菜地-小麥地、谷子地-小麥地雜草群落相似系數(shù)低,分別為0.08和0.05。桃園-菜地和桃園-谷子地雜草群落相似系數(shù)差異并不顯著。
3討論
為追求更高的經(jīng)濟效益,該區(qū)域農(nóng)民更熱衷于將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)樘覉@和菜地。其中,桃園較傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)用地來說減少了耕作次數(shù),降低了對土壤環(huán)境的人為擾動,總體上有利于SOC的積累,是該區(qū)域較為理想的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。菜地是以大量化肥及有機肥施入為前提,耕作及灌溉過于頻繁,雖然其土壤養(yǎng)分含量最高,但極易發(fā)生農(nóng)業(yè)非點源污染,所以應(yīng)改變菜地的水肥管理方式,如大力推廣秸稈還田、保護性耕作(少耕、免耕、秸稈覆蓋等)[11],減少化肥的投入,適當(dāng)增施有機肥,并且灌溉次數(shù)應(yīng)維持在一年1~2次。
不同土地利用方式下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草群落的結(jié)構(gòu)組成和多樣性等是生態(tài)因子和人為干擾共同作用的結(jié)果。首先,雜草的萌發(fā)、生長、種群的構(gòu)建等均與除草措施、小氣候條件(光照、溫度、土壤肥力條件等)以及耕作制度相關(guān)。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),該地區(qū)近年來多采用化學(xué)除草劑除草,導(dǎo)致除草劑敏感型物種受到限制、田間優(yōu)勢種單一、雜草多樣性減少,同時增加了非敏感性雜草物種[6],如豬殃殃、酸模等。土地耕作方式也影響到雜草的群落結(jié)構(gòu)[12],在區(qū)域尺度上,相同地區(qū)大體上具有相同的雜草資源。一年生雜草群體主要來自于土壤種子庫,耕作活動容易打破土壤種子庫的種子休眠,促進雜草種子萌發(fā)和幼苗生長,因此農(nóng)田中一年生雜草與土壤種子庫的關(guān)系更為密切[13,14]。谷子地的耕作時間是3月份,所以耕作活動很可能打破了土壤種子庫的種子休眠,促進一年生雜草群體的萌發(fā)和幼苗生長;而小麥地耕作時間是去年的10月份,所以4月份調(diào)查雜草群落小麥地一年生雜草群落較少,小麥地和谷子地雜草相似度較低。其次,由于人為干擾,作物具有爭奪更多可利用環(huán)境資源的優(yōu)勢,但不同作物與雜草的競爭強度和所爭奪的資源存在差異,主要表現(xiàn)在以下兩個方面:①作物的種植密度大能截獲大量的太陽輻射,灌層下弱光照使雜草光合作用受到影響,增加雜草的死亡率,降低雜草的競爭能力;②作物對土壤中氮、磷、鉀等土壤養(yǎng)分的利用優(yōu)勢,增加了作物優(yōu)勢度,減少了雜草的物種豐富度和物種多樣性[15,16]。撂荒地雜草間自由競爭,一些生長力強、傳播廣、抗逆性強的雜草如狗尾草、旋復(fù)花能占據(jù)大量資源,成為撂荒地的優(yōu)勢種群,同時直接或間接地影響撂荒地中其它雜草種類的生存和分布。
4結(jié)論
4.1從該地區(qū)的土壤理化性質(zhì)狀況來看,其土壤養(yǎng)分情況總體處于中等偏低水平,只有菜地和桃園中土壤TP和AP含量較為合理。這與劉世梁在臥龍濕潤高山地區(qū)林地土壤養(yǎng)分含量的研究結(jié)果一致[9]。肥料的投入量對土壤的化學(xué)性質(zhì)影響較大,菜地和果園中施氮磷肥^多,小麥地施入較少;谷子地施肥水平最低。這與張心昱在北京市延懷盆地研究的施肥水平與土壤中的TN、TP和AP含量水平相一致[10]。在研究區(qū)域內(nèi)的所有農(nóng)田中,化肥的施用量遠遠超出有機肥投入量,菜地和桃園施肥量過高,這在一定程度上帶來資源浪費和環(huán)境污染。
4.2不同土地利用方式下丘陵雜草群落結(jié)構(gòu)中種群的組成差異較大,小麥地和谷子地雜草種群與種植作物和耕作制度有關(guān),撂荒地和桃園地雜草組成與土地利用方式改變的時間長短關(guān)系密切。不同土地利用方式下物種的相對多度分布格局不同,優(yōu)勢種差別較大,多度分布不均勻;撂荒地常見雜草種類和偶見雜草種類多、相對分布均勻,這在一定程度上說明其植物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較高。
4.3不同土地利用方式影響植物功能群的豐富度和每個功能區(qū)多度分布格局,桃園和谷子地人為活動均小于小麥地和菜地,4個功能群分布格局比較均衡。小麥地和菜地雜草功能群多樣性偏低,而且小麥地單一雜草功能群麥瓶草占絕對優(yōu)勢,菜地?zé)o占絕對優(yōu)勢的雜草功能群。受人為干擾最小的撂荒地雜草功能群分布也不均勻,其中狗尾草和早熟禾兩個功能群具有優(yōu)勢。撂荒地雜草多樣性指數(shù)保持最高,且均勻度指數(shù)也最高,優(yōu)勢集中度低;在4月份小麥地由于人為干擾較為嚴重所以田間雜草種群多樣較低,雜草種群優(yōu)勢集中度較高;而4月份尚處于谷子幼苗期,所以人為干擾強度降低,田間多樣性都表現(xiàn)為增加。桃園雜草生長環(huán)境單一,春季多樣性稍高于小麥,略低于谷子地,多樣性沒有顯著的變化。菜地生長環(huán)境也較為單一,春季和秋季多樣性均低于其它地塊,沒有顯著的季節(jié)變化。
各地塊的水肥條件、季節(jié)差異、輪作制度各種生態(tài)因子和人為因素都同樣影響到雜草的群落結(jié)構(gòu)及生物多樣性,特別是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中各個因子如何相互作用、共同影響農(nóng)田雜草的群落結(jié)構(gòu)組成和多樣性需要進一步系統(tǒng)研究。
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關(guān)鍵詞:水土保持水土流失水土保持功能
《水土保持法》及其《實施條例》中沒有出現(xiàn)“水土保持功能”的術(shù)語,但是在水土保持法律文件中,水利部《關(guān)于水土保持設(shè)施解釋問題的批復(fù)》第一次采用了“水土保持功能”的術(shù)語,表明了“水土保持功能”正式從一個學(xué)理概念轉(zhuǎn)變和提升為一個專門的法律概念。該批復(fù)規(guī)定,水土保持設(shè)施是指具有防治水土流失功能的一切設(shè)施的總稱?!秾嵤l例》第21條第2款中所稱的‘補償’,是指對損毀或侵占水土保持設(shè)施所造成的水土保持功能的喪失或降低所必須給予的補償。正確理解和適用“水土保持功能”這個專門的法律概念,對于開展水土保持執(zhí)法具有重要的實踐意義。
1、解釋水土保持功能必先解釋水土保持
1.1水土保持在學(xué)理上首先指一種自然狀態(tài)或自然規(guī)律
在學(xué)理上,水土保持首先是指巖石土壤圈、水圈和生物圈相互作用和保持生態(tài)平衡下的水和土相互依存、自我更新的一種健康和諧的正向演替的狀態(tài)和規(guī)律。從巖石到成土母質(zhì),從成土母質(zhì)到土壤,都是在光、水、生物的作用下的一種健康和諧的正向演替的狀態(tài),最終土壤厚度不斷增加,土壤肥力不斷提高,給植物提供源源不斷的養(yǎng)份。大氣水、地下水、土壤水、地表水之間保持循環(huán)和相互補充,最終通過土壤水源源不斷地給植物提供生態(tài)用水和養(yǎng)份。1957年頒布的《水土保持暫行綱要》有“…禁止濫伐林木,破壞水土保持”的表述,1982年頒布的《水土保持工作條例》也有“嚴禁濫伐林木破壞水土保持”的表述。這里的“水土保持”都指一種林木被覆下的水土資源不斷自我維護和提高的自然狀態(tài)或自然規(guī)律。
1.2水土保持在學(xué)理上還指人們一種有目標的思想、行為或技術(shù)
在學(xué)理上,水土保持還指人們在正確認識水土保持規(guī)律的前提下對人為活動進行調(diào)控,以糾正人為活動對水土保持狀態(tài)所造成偏差和紊亂。這里的水土保持指人們這種有目標的水土保持思想、行為和技術(shù)。1981年國務(wù)院學(xué)科委員會明確,水土保持學(xué)科范圍是“研究水土流失發(fā)生的原因和規(guī)律,水土保持的基本理論,據(jù)以組織綜合措施,防治水土流失,維護和提高水土資源和土地生產(chǎn)力,從而有利于發(fā)展生產(chǎn),合理利用水土資源,改善環(huán)境條件和自然面貌的一門綜合性為其特點的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)?!?992年《中國大百科全書·水利卷》提出,水土保持學(xué)是一門水土流失規(guī)律和水土保持綜合措施,防治水土流失,保護、改良和合理利用山丘區(qū)和風(fēng)沙區(qū)水土資源,維護和提高土地生產(chǎn)力,以利于充分發(fā)揮水土資源的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益綜合性技術(shù)應(yīng)用科學(xué)。1996年關(guān)君蔚主編的《水土保持原理》提出,水土保持指防治水土流失,保護、改良和合理利用(山區(qū)、丘陵區(qū)和風(fēng)沙區(qū))水土資源,維護和提高土地生產(chǎn)力,以利于充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟效益和社會效益,建立良好生態(tài)環(huán)境綜合性技術(shù)科學(xué)。有意識地通過人力力所能及的手段,改變一部分環(huán)境因子,促使外力的破壞力減少,土體的抵抗力增強,終將使外力的破壞力小于或者等于土體的抵抗力,就控制了水土流失,也消除了水土流失對生產(chǎn)和生活上的危害,進而可以保護改善和合理利用水土資源,維護和提高土地生產(chǎn)力,建立良好生態(tài)環(huán)境,達到有益人民生活和生產(chǎn)的目的。這是水土保持最基本的原理。
1.3水土保持在法理上只能指人們與水土保持有聯(lián)系的行為
在法理上,水土保持只能指人們與水土保持有聯(lián)系的行為,包括消極行為和積極行為。但是不能包括與水土保持有關(guān)的思想、理論或者觀點。因為法律是一種調(diào)整人們社會行為的規(guī)范,它的調(diào)整對象是人們的行為。因此,水土保持工作中,人們的水土保持思想觀念問題是水土保持法律規(guī)范本身無法解決?!端帘3址ā返诙l規(guī)定,“本法所稱水土保持,是指對自然因素和人為活動造成水土流失所采取的預(yù)防和治理措施?!?/p>
水土保持法律關(guān)系的客體一般只有水土保持設(shè)施(即物)和人們與水土保持有聯(lián)系的行為(即行為)。根據(jù)環(huán)境與資源保護法原理,環(huán)境與資源保護法律關(guān)系中作為權(quán)利義務(wù)對象的物,必須是人們可以影響和控制的、具有環(huán)境功能的自然物。在水土保持法律關(guān)系中這種物就是水土保持設(shè)施,如森林、草地、荒山等。而這些行為則如林業(yè)采伐、整地造林、撫育幼林、墾復(fù)油茶、油桐等經(jīng)濟林木、開發(fā)建設(shè)項目的生產(chǎn)建設(shè)等。
2、解釋水土保持功能必先解釋水土流失
水土流失的概念在學(xué)理上有多種表述,但是在法律文件中沒有法律概念上的表述。水土流失學(xué)理概念表述典型的有水土流失過程論、水土流失結(jié)果論等,以不同的學(xué)理概念表述為基礎(chǔ)來理解法律概念上的水土流失,會造成《水土保持法》的適用上的不同法律效果。
2.1水土流失過程論
水土流失過程論,這里列出兩種典型。1981年科學(xué)出版社《簡明水利水電詞典》提出,水土流失指“地表土壤及母質(zhì)、巖石受到水力、風(fēng)力、重力和凍融等外力的作用,使之受到各種破壞和移動、堆積過程以及水本身的損失現(xiàn)象。這是廣義的水土流失。狹義的水土流失是特指水力侵蝕現(xiàn)象?!蓖寥狼治g指“土壤在各種自然因素和人為因素的影響下發(fā)生破壞和搬運的現(xiàn)象?!寥狼治g有時僅指受水流作用,這與水土流失相似?!?990年王漢存編的《水土保持原理》提出,“土壤侵蝕就是在外界自然力量和人類不合理的經(jīng)營活動影響下,土壤、母質(zhì)、風(fēng)化物、甚至基巖被剝蝕破壞、搬運和沉積的全過程。我國通稱的水土流失,嚴格地講應(yīng)屬土壤侵蝕中的水力侵蝕,而且除指土壤、母質(zhì)的流失外,尚包括水的損失。不過習(xí)慣上,人們常將‘水土流失’與‘土壤侵蝕’兩詞等同起來使用?!?/p>
水土流失過程論雖為學(xué)理解釋,但是通俗易懂。在水土保持科學(xué)知識宣傳普及中采用,能產(chǎn)生較好的效果。特別在南方丘陵山區(qū)的人們在生產(chǎn)生活實踐中對水土流失(水力侵蝕)有類似的感性認識,對此更好理解。根據(jù)水土流失過程論的定義,判斷是否為水土流失的標準有三條:一是水土流失的對象是土壤、母質(zhì)、風(fēng)化物、基巖和水;二是水土流失的原因是外界自然力量和人類不合理的經(jīng)營活動;三是水土流失的過程是破壞、搬運和沉積三個環(huán)節(jié)。但是水土流失過程論的定義有兩點缺陷:一是對“水的損失”沒有闡述清楚,是指土壤水的損失,還是地表水的損失,或者是地下水的損失?怎樣理解水的損失?一般的業(yè)外人士都認為降雨轉(zhuǎn)化為地表徑流、地下滲流和地表蒸發(fā),最終匯入江河湖海,水循環(huán)怎么會有損失呢?二是單純強調(diào)具有破壞、搬運和沉積三環(huán)節(jié)的全過程,只是從現(xiàn)象上進行定義,沒有從本質(zhì)上進行定義。既容易導(dǎo)致概念的泛化,又對于認定特殊形式水土流失現(xiàn)象有一定障礙。如有的同志主張,舊城改造中舊磚房被折除過程,不負責(zé)的環(huán)衛(wèi)工人在打掃垃圾時向城市排水管口倒垃圾,都是造成水土流失,這是典型的概念泛化。如有一塊四周高的荒地,地面較平整,擬房地產(chǎn)開發(fā),開發(fā)商提出他們進行基礎(chǔ)開挖,土壤也不存在位移,不存在破壞、搬運和沉積三環(huán)節(jié)的全過程,因而不存在水土流失。作為水土保持執(zhí)法人員如果也嚴格按此定義還真不好駁倒。這就需要水土流失結(jié)果論的定義了。
2.2水土流失結(jié)果論
1996年關(guān)君蔚主編的《水土保持原理》提出,水土流失是在陸地表面由外營力引起的水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞。土壤侵蝕是陸地表面,水力、風(fēng)、凍融和重力等外力作用下,土壤、土壤母質(zhì)和其他地面組成物質(zhì)被破壞、剝蝕、轉(zhuǎn)運和沉積的全過程。
顯然,水土流失結(jié)果論,比起水土流失過程論,更宏觀、簡潔,也更接近水土流失的本質(zhì)。根據(jù)水土流失因果論的定義,判斷是否為水土流失有三條標準:一是水土流失發(fā)生的場所是陸地表面,除了海洋外的地球表面都有可能發(fā)生水土流失;二是水土流失產(chǎn)生的原因必須是外營力,最主要的外營力是水力、風(fēng)力、重力和人為活動;三是水土流失產(chǎn)生的結(jié)果是水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞。
但是水土流失結(jié)果論也有其不足:一是更抽象,對于業(yè)外人士不好理解,需要作進一步的闡述。要解釋外營力這個地學(xué)術(shù)語,要解釋水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞。比如水的損失主要指降雨落到地表后,由于蒸發(fā)和蒸騰、地面徑流和土體內(nèi)滲流、向深層滲漏,從而造成對生產(chǎn)和生活不利的現(xiàn)象。二是容易導(dǎo)致水土流失概念的外延的無限擴張。單純從“水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞”字面上理解,任何環(huán)境污染現(xiàn)象似乎屬于水土流失的范疇,比如土壤污染、水污染,都導(dǎo)致水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞,都離不開水和人為活動的外力作用。
2.3水土流失的法律概念
雖然在法律文件中沒有水土流失法律概念上的表述,但是可以從《水土保持法》總則部分,特別是第一條和第二條看出,《水土保持法》采用的學(xué)理基礎(chǔ)是水土流失結(jié)果論的概念。進一步分析《水土保持法》總則部分,可以得出水土流失的法律概念有以下兩個構(gòu)成要件:
(1)水土流失的后果,或是水土資源的破壞和損失,或是加重水、旱、風(fēng)沙災(zāi)害,或是惡化生態(tài)環(huán)境,或是影響生產(chǎn),四者居其一則可滿足?!端帘3址ā返谝粭l規(guī)定了立法宗旨,即為預(yù)防和治理水土流失,保護和合理利用水土資源、減輕水、旱、風(fēng)沙災(zāi)害,改善生態(tài)環(huán)境,發(fā)展生產(chǎn),制定本法。法律所要保護的,自然就是需要預(yù)防的水土流失所可能造成后果;(2)水土流失的原因既可以是單純的自然因素,又可以是單純的人為因素,還可以自然因素和人為因素的共同作用。水土流失是否有人為因素參與在所不問。
3、如何在水土保持執(zhí)法中適用水土保持功能的法律概念
3.1水土保持功能的定義
根據(jù)《現(xiàn)代漢語詞典》,功能有兩種含義,一是事物或方法所發(fā)揮的有利的作用;另一種是效能。而效能指事物所蘊藏的有利的作用。因此,功能是指事物所發(fā)揮或蘊藏的有利的作用。那么,什么是水土保持功能呢?筆者認為,水土保持功能指陸地表面的各種類生態(tài)系統(tǒng)所發(fā)揮或蘊藏的有利于維護和提高水土資源和土地生產(chǎn)力的作用。為避免了循環(huán)論證,這個定義沒有用“水土保持設(shè)施”,而準確地采用了陸地表面的各種類生態(tài)系統(tǒng)。因為生態(tài)系統(tǒng)是一個適用任何范圍或任一等級的一個很廣泛的概念,它可以具體指一個池塘、一塊農(nóng)田、一片森林,也可以指最大的生態(tài)系統(tǒng)生物圈。這里土地生產(chǎn)力是一個衡量和判斷水土保持功能是否降低的重要指標,不能用政治經(jīng)濟學(xué)上的生產(chǎn)力概念來理解,只能采用生態(tài)學(xué)上的生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力的基本原理來理解。
3.2森林、植被的水源涵養(yǎng)作用是水土保持功能的重要表現(xiàn)形式
森林和植被水源涵養(yǎng)作用指森林和植被覆被地面,截持降水,調(diào)節(jié)和吸收地面徑流,固持和改良土壤,保護和滯蓄下滲水分,抑制蒸發(fā),提高水分有效蒸騰,均勻積雪,改變雪和土壤的凍融性質(zhì),并能促進降水增加等有利人們生產(chǎn)和生活的效能,其本質(zhì)是森林對水資源的有益影響,這種有益影響不僅局限于森林所在地區(qū),而且對鄰近地區(qū),特別是江河下游地區(qū)影響更為突出。因此,在江河的水源區(qū)必須充分發(fā)揮森林水源涵養(yǎng)作用,做到“蓄水于山”和“蓄水于林”。因此,濫伐森林,毀壞植被、陡坡開荒等行為,從影響水源涵養(yǎng)作用意義上說,就是降低水土保持功能。
3.3生物生產(chǎn)力是表征水土保持功能的重要指標之一
生物生產(chǎn)力是一個生態(tài)系統(tǒng)中最基本的數(shù)量特征。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量流的起點是綠色植物光合作用對光能的固定。世界上生物和人類生活的全部活動皆取決于植物光合作用中所獲取的能量。植物在單位面積和單位時間(通常一年)內(nèi)積累光能合成的總量稱總生產(chǎn)力,通常用有機物質(zhì)干重g/m2/年表示。通常情況下,按總生產(chǎn)力從大到小進行排序是森林、農(nóng)田、疏林和灌叢、草原、荒漠。在其他環(huán)境因子如光照、水分、溫度等條件相同情況下,植物數(shù)量和分布越少,總生產(chǎn)力越低,也就是水土地生產(chǎn)力越低,說明水土保持功能降低。這也就從理論上論證了人為生產(chǎn)活動挖掘、破壞地表和傾倒土(石、渣)占壓地表,破壞植被,從而降低水土保持功能的命題。試問原來的植被都被占壓和毀壞,何來光合作用和光能利用率,何來生物生產(chǎn)力?
3.4土壤水是是反映水土保持功能的重要指標之一
關(guān)鍵詞:濕地;生態(tài)保護;生態(tài)恢復(fù)
一、濕地生態(tài)恢復(fù)理論
(一)濕地生態(tài)恢復(fù)的理論基礎(chǔ)
濕地恢復(fù),一方面指受損濕地生態(tài)系統(tǒng)通過保護使之自然恢復(fù)的過程,另一方面指通過生態(tài)技術(shù)或生態(tài)工程對退化或消失的濕地進行修復(fù)或重建,再現(xiàn)干擾前的結(jié)構(gòu)和功能,以及相關(guān)的物理、化學(xué)和生物學(xué)過程,使其發(fā)揮應(yīng)有的作用。
濕地生態(tài)恢復(fù)的基本思路是根據(jù)地帶性規(guī)律、生態(tài)演替及生態(tài)位原理選擇適宜的先鋒植物種,構(gòu)造種群和生態(tài)系統(tǒng),實行土壤、植被與生物同步分級恢復(fù),逐步使生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到一定的功能水平。
(二)濕地生態(tài)恢復(fù)的目標
濕地生態(tài)恢復(fù)的總體目標是采用適當(dāng)?shù)纳?、生態(tài)及工程技術(shù),逐步恢復(fù)退化濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,最終達到濕地生態(tài)系統(tǒng)的自我持續(xù)狀態(tài)。但對于不同的退化濕地生態(tài)系統(tǒng),其側(cè)重點和要求也會有所不同??傮w而言,濕地生態(tài)恢復(fù)的基本目標和要求如下。
1.實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)地表基底的穩(wěn)定性。地表基底是生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育和存在的載體,基底不穩(wěn)定就不可能保證生態(tài)系統(tǒng)的演替與發(fā)展。這一點應(yīng)引起足夠重視,因為中國濕地所面臨的主要威脅大都屬于改變系統(tǒng)基底類型的,在很大程度上加劇了我國濕地的不可逆演替。
2.恢復(fù)濕地良好的水狀況,一是恢復(fù)濕地的水文條件;二是通過污染控制,改善濕地的水環(huán)境質(zhì)量。
3.恢復(fù)植被和土壤,保證一定的植被覆蓋率和土壤肥力。
4.增加物種組成和生物多樣性。
5.實現(xiàn)生物群落的恢復(fù),提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和自我維持能力。
6.恢復(fù)濕地景觀,增加視覺和美學(xué)享受。
7.實現(xiàn)區(qū)域社會、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)要求生態(tài)、經(jīng)濟和社會因素相平衡。因此,對生態(tài)恢復(fù)工程除考慮其生態(tài)學(xué)的合理性外,還應(yīng)考慮公眾的要求和政策的合理性。
二、濕地生態(tài)修復(fù)技術(shù)
(一)濕地生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)
根據(jù)濕地的構(gòu)成和生態(tài)系統(tǒng)特征,濕地的生態(tài)恢復(fù)可概括為:濕地生境恢復(fù)、濕地生物恢復(fù)和濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)。相應(yīng)地,濕地的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)也可以劃分為3大類:濕地生境恢復(fù)技術(shù)、濕地生物恢復(fù)技術(shù)、濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)技術(shù)。
1.濕地生境恢復(fù)技術(shù)
濕地生境恢復(fù)的目標是通過采取各類技術(shù)措施,提高生境的異質(zhì)性和穩(wěn)定性。濕地生境恢復(fù)包括濕地基底恢復(fù)、濕地水狀況恢復(fù)和濕地土壤恢復(fù)等。
濕地的基底恢復(fù):通過采取工程措施,維護基底的穩(wěn)定性,穩(wěn)定濕地面積,并對濕地的地形、地貌進行改造?;谆謴?fù)技術(shù)包括濕地及上游水土流失控制技術(shù)、濕地基底改造技術(shù)等。
濕地水狀況恢復(fù):包括濕地水文條件的恢復(fù)和濕地水環(huán)境質(zhì)量的改善。水文條件的恢復(fù)通常是通過筑壩(抬高水位)、修建引水渠等水利工程措施來實現(xiàn);濕地水環(huán)境質(zhì)量改善技術(shù)包括污水處理技術(shù)、水體富營養(yǎng)化控制技術(shù)等。
濕地土壤恢復(fù):包括土壤污染控制技術(shù)、土壤肥力恢復(fù)技術(shù)等。
2.濕地生物恢復(fù)技術(shù)
主要包括物種選育和培植技術(shù)、物種引入技術(shù)、物種保護技術(shù)、種群動態(tài)調(diào)控技術(shù)、種群行為控制技術(shù)、群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置與組建技術(shù)、群落演替控制與恢復(fù)技術(shù)等。
3.生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)技術(shù)
主要包括生態(tài)系統(tǒng)總體設(shè)計技術(shù)、生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建與集成技術(shù)等。濕地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)的研究既是濕地生態(tài)恢復(fù)研究中的重點,又是難點。目前急需針對不同類型的退化濕地生態(tài)系統(tǒng),對濕地生態(tài)恢復(fù)的實用技術(shù)(如退化濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù),濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的優(yōu)化配置與重構(gòu)及其調(diào)控技術(shù),物種與生物多樣性的恢復(fù)與維持技術(shù)等)進行研究。
(二)濕地生態(tài)恢復(fù)方案確定
濕地生態(tài)恢復(fù)工程一般都是耗資巨大的復(fù)雜工程,如美國佛羅里達州大沼澤地重建項目,總投資為6.85億美元。因此在確定濕地生態(tài)恢復(fù)方案之前,應(yīng)對功能設(shè)計、操作程序、風(fēng)險評價、指標體系、恢復(fù)技術(shù)等進行系統(tǒng)全面的研究和具體規(guī)劃。Henry等對濕地生態(tài)恢復(fù)工程提出如下3點要求。
(1)加強對生態(tài)恢復(fù)合理性的論證;
(2)確定精確適當(dāng)?shù)幕謴?fù)目標和恢復(fù)成功與否的判定指標;
(3)監(jiān)測恢復(fù)前后生態(tài)系統(tǒng)的變化情況,并與參考生態(tài)系統(tǒng)進行比較。
在對多方案進行優(yōu)化比較時,通常采用生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值分析法,通過建立生態(tài)模型,模擬分析系統(tǒng)中的能流、物質(zhì)流、信息流、貨幣流等,對生態(tài)工程在能量、環(huán)境、經(jīng)濟上進行綜合評判和決策。該法已被Ton等成功地用于美國佛羅里達州鋼城灣濕地恢復(fù)工程方案的優(yōu)選。
三、結(jié)論與展望