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關鍵詞:恢復生態學;研究進展;理論研究
隨著經濟的快速發展,自然環境受到的影響越來越大,人口增加、工業產業化急劇發展,使生態環境的壓力越來越大,而且人類在經濟建設過程中,對資源進行過度利用,使很多資源都受到不同程度的損壞,一系列生態環境問題成為擺在人類面前的重要挑戰,實現可持續發展,就必須加強解決各種生態環境問題,協調人類的活動和生態環境,使人類在加強經濟建設的過程中也可以逐漸實現對生態的恢復和保護,促進生態環境與人類社會的全面發展。
1恢復生態學的定義和理論基礎
1.1恢復生態學的定義
恢復生態學是生態研究領域中的一個新詞,主要針對生態問題產生,致力于恢復已經受到破壞的生態環境,由于這個領域涉及的學科很多,因此也叫做綜合生態學。簡單來講,恢復生態學是一門有關于生態的修復的學科,指的是通過人們對生態系統的研究,從而不斷對那些已經受損的生態環境進行重建和恢復的過程,使生態環境能夠發揮出相應的生態功能,而且能夠使自然生態環境實現可持續發展的一項科學。在這個研究領域中最關鍵就是恢復,對已經受到破壞的環境進行恢復,這種恢復可以分為廣義上的恢復和狹義上的恢復,狹義來講,就是一種將其恢復到初始狀態的工作,廣義的恢復是人類社會需求意義上,要依據生態工程的相關技術,對于一些被損壞的自然系統進行重建。由此可見,恢復生態學在加強生態系統的建設以及優化管理和生物多樣性的保護上具有重要的意義。
1.2恢復生態學理論基礎
恢復生態學相對應的是已經受到破壞的生態環境,生態的破壞可以理解為生態系統的結構發生變化、功能出現退化、生態自然的關系出現紊亂。所以這個恢復的過程就是要將自然還原到一個協調的關系上。由于自然條件的復雜性以及人類社會對自然資源利用的取向影響,生態恢復并不能做到將被破壞的環境恢復到最原始的狀態,只能在現有的基礎上進行盡量恢復和還原,使生態自然系統能夠維持一定的生態功能。生態恢復是在生態環境受損之后必須要進行的一項活動,通過各種物理、生物、化學等手段,對生態系統的發展方向以及演變的過程進行控制,從而實現重建的過程。
2恢復生態學的發展
2.1國外關于恢復生態學的研究發展概況
人類開始對恢復生態學進行研究已有多年的歷史,有學者認為生態恢復只是恢復中的第1步,一個生態系統想要保持整體性和穩定性,就需要進行全局思考。從20世紀50~60年代開始,歐洲以及北美的很多國家都開始注意自己國家內的環境問題,也開始有一些研究,利用一些工程和生物措施對水土流失等環境問題進行整治,從20世紀開始,就已經有很多國家在加強生態修復,比如歐美的一些發達國家在加強對水體以及熱帶雨林的恢復,日本加強對一些退化植被的恢復。關于生態恢復的研究一直都沒有停止,20世紀70年代中期,在美國召開的“受損生態系統的恢復”國際研討會,就生態系統受損的問題進行深入的研究和探討,而且同期還出版相應的書籍,科學家從不同的角度對生態恢復問題進行探討。1984年又召開恢復生態學研討會,對恢復生態學理論以及實踐的統一性進行分析和探討,并且提出恢復生態學在經濟發展以及自然環境保護過程中的作用,生態恢復的首要功能是完成生態環境的恢復,使生態環境能夠維持原來的平衡,其次,也能夠促進經濟社會的發展,因為人們的經濟活動與生態環境分不開,經濟社會的發展離不開生態環境的支持。1985年,美國成立“恢復地球”組織,使生態恢復工作實現組織化和系統化。1996年,在瑞士召開第一屆世界恢復生態學大會,會議強調恢復生態學在生態學領域中的地位,使恢復生態學的研究更進一步。但是每個地區的側重點不相同,比如歐洲更傾向于對礦地的恢復,北美更傾向于對水體以及林地進行恢復,我國更強調農業資源綜合利用。
2.2國內關于恢復生態學的研究概況
我國的生態環境在經濟社會的發展過程中受到的損壞也十分嚴重,加強生態恢復學的研究,也是我國生態環境恢復和保護過程中的一個重要內容。我國在發展過程中也意識到生態恢復的重要意義,因此開始生態恢復已經有較長的歷史時間。比較典型的是內蒙古錫林郭勒盟草原在過大牧壓下退化后封育恢復退化的過程,這個研究從退化的草原群落的基本特征、恢復的動力等為基礎建立退化的數學模型,并且借助該模型對草原恢復的策略進行探討,從而使當地的草原生態系統得到有效的保護。在我國西南部,也有學者對貴州省茂蘭喀斯特退化群落進行恢復,從退化的生態環境著手,對具體的生態環境進行研究和分析,并且結合生態恢復學的理論,使恢復生態學的研究工作得到有效的進展。包維楷等對眠江上游大溝流域人為干擾體類型、干擾強度、頻度、時空格局等研究的基礎上,對生態系統的群落結構以及物種的組成進行分析和探討,并且對人為影響進行分析,還有的學者對土壤結構、土壤動物、土壤微生物等進行研究,提出常綠闊葉林生態系統恢復力,對我國的森林生態系統的恢復有很大的幫助。我國的地域十分廣闊,森林資源也比較豐富、森林植被的恢復工作是恢復生態學研究的一個重要內容,對植被恢復的理論與實踐研究也比較多,而且也都取得很大的進步。比如對黃土高原植被恢復的探討、礦山廢棄的植被恢復與重建、沙漠植被的恢復工作進行探討等,使我國的多種類型的生態環境系統都得到有效的恢復,而且在恢復工作不斷進行的過程中,還出現很多研究文獻,這對后代的生態恢復以及生態保護都有很大幫助。自然生態系統自身有一定的修復能力,但對于受損比較嚴重的生態系統,加強人為修復是一個重要途徑,對此,我國也積極加強各種修復技術的研究,利用人為的生態工程可加速生態系統恢復,尤其被極度破壞的生態環境,更需要利用人工修復技術。
3結語
綜上所述,生態環境與人類的發展息息相關,在人類加強經濟建設的過程中,對自然生態環境的破壞也越來越嚴重,生態恢復是維持自然界和諧發展的一個重要過程。恢復生態學主要針對生態環境的恢復,這個研究領域涉及的內容比較廣泛,國內外關于這個領域的研究正在不斷增多,對于生態系統的可持續發展有重大意義。
參考文獻
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關鍵詞:污染生態學;理論與實踐;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)50-0115-02
《污染生態學》是一門以生態系統理論為基礎的邊緣交叉學科,該課程的教學目的是使學生掌握污染生態學的基本理論、基本知識,了解污染物在生態系統中的遷移、轉化規律及解決方法,培養學生分析和解決問題的能力,為繼續讀研深造或從事污染生態研究、環境保護等相關工作打下基礎。筆者根據在教學實踐過程中發現的一些問題,對《污染生態學》的教學內容和實踐環節改革進行了若干探索。
一、優化教學內容
1.課程特點與知識體系。污染生態學是生態學和環境科學相融合、相交叉的產物,其課程內容涉及廣泛,包括化學、土壤學、物理化學、植物學等。在學習本課程前,學生應該具備一定的相關課程基礎,因此本課程安排在大三下學期。但是,教師在授課過程仍應注意回顧與補充相關概念,以幫助學生更好地理解與把握本課程知識。
污染生態學的課程知識體系如圖1所示,大體可分為基礎篇和應用篇兩部分,基礎篇主要介紹生物系統與被污染的環境系統之間相互作用的機理和規律,即污染物在生物體內的生物過程。具體包括生物體對污染物的吸收與遷移、生物富集、污染物對生物體的危害、生物體對污染物的抗性及生物在長期污染條件下的生態效應與適應進化。這幾個部分分章節講述,但相互聯系緊密,并且可在生物生命過程中同時發生,應從整體把握。應用篇主要是基于生態學原理和方法對污染環境進行控制和修復,重點是大氣、水和土壤污染的生物修復技術。此外,污染環境的生物監測與評價也是污染生態學中不可分割的一部分。在講授過程中,要注意將基礎篇和應用篇有機結合起來,使理論聯系實際,兩者互相印證,形成完整的知識體系。
2.結合學科特色,突出教學重點。污染生態學是生態學中實踐意義較強的一個分支,將該課程與學科優勢和特色結合起來,有利于生態學綜合人才的培養。南京林業大學生態學科于1989年成為首批教育部國家級重點學科,經過多年的建設,已形成自己獨特的研究方向與特色。主要是以森林、濕地等生態系統為研究對象,以生物與環境之間的關系及其相互作用機制、生物地球化學循環等生態學理論為基礎,重點探討退化生態系統植被恢復機理與技術,土壤生態學過程及其對全球氣候變化的響應,濕地瀕危物種生境恢復與生物多樣性保護,環湖植被緩沖帶與水生植物的生態功能,湖泊富營養化治理技術等。因此,結合該課程的教學目標與學科特征,該課程的教學重點主要有:污染物的生態過程的基本理論、水體富營養化的概念、危害、評價及修復對策、水污染的土地處理系統修復原理、土壤污染的植物修復技術。而且,在授課過程中,可將本學科教師的研究成果與案例融入理論知識中,激發學生的興趣,培養學生解決實際問題的能力。
二、實驗實踐的設計與實施
本課程在原教學大綱中理論講授學時數為48學時,并未設置實踐學時。針對本課程的現實性、綜合性和研究性特點,將學時調整為理論講授32學時,實踐教學16學時。實踐教學與理論課同步開設,使理論與實踐結合,加深學生對理論知識的理解,并學以致用,提高學生的綜合分析能力和實際動手能力,培養創新能力。本課程擬開設的實驗實踐內容具體如下:
1.重金屬對植物種子發芽和根伸長的影響(4學時):將上課學生分成若干組,分別進行不同重金屬(Cd、Cr、Pb)對不同植物(小麥、白菜)種子發芽和根伸長的影響,考察不同重金屬對不同植物種子的毒性效應,加深對效應濃度、安全濃度等概念的理解。通過不同組的實驗結果比較,還可了解不同重金屬的毒性大小和不同植物對重金屬脅迫的敏感性。
2.人工濕地對城市尾水的處理效果研究(6學時):參觀人工濕地尾水處理廠,調查人工濕地的植物種類配置和運行參數,采集人工濕地的進水和出水,了解人工濕地對主要污染物,如有機物、N和P的去除效果。在對實驗結果進行分析的過程中,要求學生查閱資料,了解不同濕地植物如蘆葦、香蒲等對污染物的吸收去除能力,綜合分析理解人工濕地去除污染物的原理。
3.采用觀賞植物修復土壤重金屬污染的實驗研究(6學時):分組查閱資料,選擇合適的觀賞植物,研究觀賞植物對土壤重金屬的吸收和富集量,評價觀賞植物修復土壤重金屬污染的性能。該實驗一方面可讓學生深入了解植物對重金屬的吸收和生物富集的概念,掌握生物富集系數和轉移系數的計算,另一方面也可幫助學生理解重金屬污染土壤的植物修復技術原理,掌握超積累植物的篩選方法。
三、教學方式的應用
1.多媒體與板書相結合的講授方式。講授法是教學中最基本、最常用的方法,特別是對于理論基礎概念、專業性基礎知識點的講解。多媒體技術是指將文字、圖像、聲音等承載信息的載體結合在一起,并通過計算機進行綜合處理和控制的技術。利用多媒體教學可以將抽象的知識形象化,給學生以視、聽新感覺,調動聯想思維,提高學生的學習興趣,如在講污染物對植物超微細胞結構的損傷時,可以通過直觀的照片展示不同濃度的污染物脅迫下,植物細胞的細胞核、葉綠體、線粒體等細胞器的損傷情況,能夠激發學生的學習興趣,更利于學生對相關知識點的掌握。但是多媒體技術也存在一些弊端,如播放速度快,信息量大,不利于學生對知識的接受,缺乏足夠的時間消化和記筆記,因此,應根據具體知識內容,將多媒體教學和板書有機結合起來,特別是重點概念,通過板書的形式,放慢講授速度,加深學生對相關知識點的理解。
2.案例教學與學生演講相結合的方法。污染生態學的課程內容是以生態學原理為基礎,通過大量的案例分析污染生態過程中植物、動物和微生物等有機體的生態響應機制和其毒害表現,探討污染控制和污染修復生態工程的學科。但是環境中污染物種類眾多且對生物具有不同的毒性效應,課堂學時有限,僅能挑選比較經典的案例進行講解。另一方面,傳統的“教師講、學生聽”的授課方式作為主要的教學方式在調動學生積極性方面效果欠佳。因此,對于比較重要的知識點,可指定閱讀材料或要求學生自己查閱最新資料與案例,做成PPT在課堂上進行講解,教師給予針對性點評并引導學生討論。如生物對污染物的吸收和遷移章節中,比較經典的案例是鉛和鎘在玉米根系中的吸收和遷移,可以引導學生查閱鉛鎘等在其他植物或土壤-植物體系中的遷移規律,并在課堂上講解、討論植物吸收重金屬的途徑。該方法不僅能夠調動學生學習積極性、提高學生的表達能力,活躍課堂氣氛,也能使學生了解學科最近的研究進展,加深對相關知識的理解,拓展知識面。
3.專題講座。污染生態學具有現實性、綜合性和研究性,是一門發展中的學科。隨著學科之間不斷交叉滲透,其學科內涵更加豐富。而且,隨著研究的深入,對于污染生態學中出現的新污染物、新問題的認識也不斷深入。因此,有必要開展污染生態學的研究前沿與展望的專題講座。專題講座主要介紹目前污染生態學和環境科學領域一些熱點問題的研究進展,如藥品與個人護理用品、內分泌干擾物、生態風險等。這些新興污染物和人類生活息息相關,通過專題講座,可以使學生了解環境中的新興污染物對人類身體健康的影響,培養學生的環保意識,同時激發學生對科研的興趣,吸引一批學生投身于科研事業中。
四、結語
《污染生態學》是生態學專業的重要專業課程,具有現實性、綜合性和研究性的特點。在教學過程中,應結合本課程的特點與學科優勢特色,優化教學內容,并合理設置實驗實踐環節,使理論與實踐有機結合起來,激發學生的學習興趣,提高學生的動手能力和發現問題解決問題的能力,培養學生的創新意識、科研能力和綜合素質。
參考文獻:
關鍵詞:東圳庫區流域;防護林體系;修復;重建
中圖分類號 S727 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2015)11-90-03
1 引言
流域防護林作為流域生態系統的重要組分,在調節氣候、保持水土、涵養水源及凈化水質等方面貢獻巨大[1-2],對保障流域水環境生態安全具有不可替代的作用。然而,由于流域生態系統是一個社會-經濟-自然復合系統,受人類活動干擾強烈,且經營管理不到位,導致流域內防護林存在幼齡林比重偏高、樹種結構單一及林分質量下降等問題[3-4],是流域生物多樣性銳減、洪澇災害頻發及水環境惡化等生態退化的主要原因[5-8]。因此,如何構建健康的流域防護林體系,改善流域生態環境逐漸引起研究者們的重視,并提出了多種切實可行的生態修復措施。20世紀初,歐洲各國提出通過重建流域植被、恢復緩沖帶、修建人工濕地等方式來治理河流流域生態惡化[7]。我國在建國初期就十分重視流域防護林體系的構建,已開展了黃河、長江、淮河、太湖、珠江、遼河等大流域防護林工程[9],同時一些小流域也在積極構建防護效益更佳的生態林體系,并取得了較好的生態效果[3-4]。
東圳水庫是莆田市城廂區、荔城區、秀嶼區及湄洲島的重要飲用水源地,對莆田市人民的生活及經濟的可持續發展具有重大戰略意義。然而,20世紀90年代末開始,庫區流域原生植被破壞嚴重、水土流失頻發及水質下降明顯,地區經濟發展受阻。當地政府十分重視東圳水庫水環境生態變化,2014年推出《東圳水庫水環境綜合治理工作方案》,主要包括:大壩除險加固、保護區內移民拆遷、退耕(果)還林、岸防護帶、生態補償等多方面綜合工程[10],部分項目已經開始實施。本項工程主要是針對庫區流域沿岸一面坡的稀疏林分、經濟林、宜林荒山荒地等森林覆蓋率較低的地塊進行恢復,基于工程區植被現狀,設計相應的修復與重建技術措施,補充和完善水庫水環境綜合治理工程,對促進庫區流域自然生態系統的良性循環具有重大的現實意義。
2 研究區概況
2.1 自然概況 東圳水庫地處莆田市常太鎮境內(25°15′~25°35′N,118°49′~119°02′E),位于木蘭溪支流的延壽溪中游。水庫于1960年建成,總庫容4.35億m3,集水面積321.23km2,多年平均徑流量3.02億m3,正常蓄水位80.5m。以低山丘陵和山間谷地地貌為主,地勢從西北向東南傾斜。屬中南亞熱帶海洋性季風氣候,年均氣溫17~20℃,年均降雨量1 710~1 970mm。土壤類型以紅壤和赤紅壤為主,地質結構疏松,植被一旦被破壞,較易引起水土流失。
2.2 庫區植被現狀及存在問題
2.2.1 植被現狀 工程區內林地土壤較肥沃,立地質量等級以II、III級為主,約占總面積的97.2%。現狀植被主要包括經濟林、人工針葉樹種、闊葉樹種、竹林等類型。其中,人工針葉樹種(濕地松、馬尾松、火炬松)比例最大,占72.5%,以中、幼齡林為主;其次為桉樹,占12.2%,經濟果樹(包括枇杷、橄欖、柿)占8.9%,闊葉樹僅占2.8%,毛竹林占2.1%。
2.2.2 存在問題 (1)林分結構簡單,闊葉樹比例過低。現有植被以人工針葉純林為主,闊葉樹及針闊混交林比例較低,導致了保持水土、涵養水源、改善區域小氣候等綜合森林生態服務功能較差,難以滿足水庫流域對防護林的要求,此外,群落穩定性也較差,易發生病蟲害。(2)生產經營活動較頻繁,生態退化嚴重。工程區內部分經濟林及桉樹短輪伐用材林,生產經營活動頻繁,易造成水土流失。此外,經濟果園常年施用農藥化肥,嚴重影響到庫區水質。據2013年莆田市集中式飲用水水源地環境質量評價結果:東圳水庫主要指標總磷和總氮有5個月出現超標現象,溶解氧、高錳酸鹽指數、BOD5等也出現超標現象,不能滿足《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類水質標準要求。目前,水庫富營養化水平達到中營養狀態。(3)林分質量總體不高,齡組結構不合理。據現場調查,庫區流域林分稀疏林分占有較高比例,部分采伐跡地、火燒跡地及宜林荒山荒地也未及時更新造林。區內幼齡林比例偏高,林分呈現低齡化。(4)區內植被林相單調,以單層林為主,森林層次感較差。
3 建設目標與設計原則
3.1 建設目標 圍繞莆田市國家級“生態市”建設規劃的要求,弘揚“東圳精神”,力爭2a內完成東圳庫區流域沿岸一面坡受損森林生態系統的修復與重建,提高庫區森林覆蓋率,營造生態防護效益更佳的防護林體系,走生態建設促進經濟發展,經濟發展支撐生態建設的可持續發展道路,最終實現東圳水庫“環境優美、水質合格”的目標。
3.2 設計原則
3.2.1 科學規劃,分類實施 根據區域及地塊類型的分類布局進行設計,同時兼并區域的城市發展、旅游發展、經濟發展相協調,有計劃、有重點地分類建設。
3.2.2 因地制宜,適地適樹 根據庫區自然條件、立地質量及交通區位等環境因子,因地制宜,以適生闊葉樹種為主,進行科學造林,形成穩定的森林結構群落,對改善庫區生態環境起著至關重要的作用。
3.2.3 突出重點,優化配置 以庫區林分建設為突破口,優化樹種配置,科學合理地進行造林綠化設計,為水環境治理提供幫助。
4 設計思路及主要修復措施
4.1 設計思路 以恢復生態學為理論基礎,通過實地勘察,根據工程區內現狀地類、立地條件、林分郁閉度及海拔等因子,選擇涵養水源、凈化水質效益較好的樹種,針對不同的地塊采用人工補植、套種、更新造林及封禁管護方式進行生態修復。以期提升工程區內林分質量及森林覆蓋率,促進構建更加穩定、物種豐度更高的森林生態系統,為保障庫區水環境生態安全提供服務。
4.2 主要修復措施設計 經綜合考慮,共設計4種修復措施7種造林類型(表1)。稀疏林分修復是補植林中空地,結合具體地塊的立地質量及海拔劃分為4種造林類型,提升森林覆蓋率。由于區內枇杷呈灌木狀,生態防護效益不佳,因此經濟林修復主要是改造枇杷優勢林,根據枇杷所占比例不同劃分2種造林類型,優化樹種結構,并保留修復地塊內其他經濟林樹種(龍眼、荔枝等)。無林地修復則以宜林荒山荒地、火燒跡地或采伐跡地為對象,通過人工營造混交林,重建森林生態系統。此外,對工程區內郁閉度≥0.6的林分(枇杷優勢林除外)采取的封禁管護措施進行生態保育。
4.3 主要技術措施設計
4.3.1 林地清理 造林前必須進行林地清理,根據造林地塊現有植被及坡度、坡位等因子,以經濟、有效、可行為原則。林分修復措施采用定點塊狀清理方式,清理規格為1.0m×1.0m;經濟林修復采用對枇杷進行強力修復的方式獲取造林空間,清理規格為1.0m×1.0m或帶寬1.0m;無林地造林更新可采用沿等高線帶狀清理方式,帶寬1.0m。要清除種植穴(帶)周圍的塊石、碎石及非培育目的植物,挖凈茅草頭,將剩余物(果樹枝條、灌木、雜草)平鋪在種植穴下邊坡。
4.3.2 整地 采用塊狀整地。稀疏林分、經濟林修復措施挖穴規格為50cm×50cm×40cm;無林地修復挖穴規格為40cm×40cm×30cm。挖穴時應剝離種植穴0.8m×0.8m范圍內的表層熟土(厚度0~20cm),揀凈塊石、碎石、枝椏和根莖等雜物,尤其是一定要揀凈芒萁根(防白蟻危害),表土與心土分開放置。施基肥時,基肥與土球底接觸之間應鋪一層約10cm沒有拌肥的干凈種植土。林分修復每穴施有機菌肥0.5kg,人工造林更新每穴施有機菌肥0.25kg,與表土拌勻后回填。整地挖穴應在造林前1~2個月結束。
4.3.3 種苗選擇及規格 以同類區域植被現狀及工程區內原生天然樹種作為參照,以闊葉樹種為主,按照因適地適樹的原則,選擇木荷(Schima superba)、紅錐(Castanopsis hystrix)、火力楠(Micheliamacclurei)、杜英(Eleocarpus glabripetalus)、天竺桂(Cinnamomum japonicum)、香樟(Cinnamomum camphora)、楓香(Liquidambar formosana)、卷莢相思(Acacia cincinnata)、杉木(Cunninghamia lanceolata)作為本項目的造林綠化樹種。
稀疏林分、經濟林修復選用優良種源培育的生長健壯、無病蟲害、多年生袋苗,苗高≥150cm的苗木;無林地修復苗木應符合I級苗標準,選擇袋苗。起苗時,應充分澆水至苗床土壤濕潤,帶土球捆扎、袋裝。運輸時,應注意保持苗木濕潤,防止土球松散,避免擠壓和機械損傷。起苗當天不能造林時,應及時假植。
4.3.4 栽植 3~5月選雨天造林。栽植時必須將塑料袋底袋撕破,袋內土球要壓緊,注意不能直接踩在袋裝營養土上面,以免踩散營養土,影響成活率。必須從營養土外側向內壓緊,然后培土踩實、覆土,澆透“定根水”。栽植次日,檢查樹干四周泥土是否下沉或開裂,苗木是否歪斜。
4.3.5 幼林撫育 撫育措施包括帶狀除草、松土、澆水、擴穴,連續撫育2a,每年2次,時間分別為4~5月、9~10月;翌年4~5月結合撫育追肥1次,每株追有機復混肥0.25kg。當年及時補植缺死株,并做好消毒工作,避免大規模擴散。遇到臺風、暴雨等惡劣天氣應追加撫育1次,主要措施有苗木扶正、培土等。
5 結語
東圳庫區流域防護林體系的修復與重建是一項利民工程和生態保障工程,是構建生態文明社會、福建生態省的重要舉措。然而,對退化的森林生態系統進行修復與重建是一項長期而艱巨的生態工程,作業設計僅是其中重要的一步,此外,還需要通過加強后期監測與健全管理制度來維系庫區流域防護林體系的健康發展。建議從以下2個方面進行鞏固:一方面應逐步將庫區內商品林調入為生態林,提高生態林占有比例。隨著經營目的的改變,能有效控制群眾對庫區內森林植被的破壞,且便于主管單位對庫區內林分統一管理。另一方面對庫區森林生態系統服務功能進行價值評估,通過量化評估結果使群眾更深刻地認識森林功能和作用,提高保護意識,同時可為庫區建立生態補償機制提供科學的依據。
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1.對水質的影響
水利工程建成后,庫區水流速度變緩,水中的溶解性礦物質減少,溶解氧量下降,水體富營養化可能性增大。進入庫區水體的建設垃圾和工農業廢水,其含污染物種類多、成分相對復雜、難降解,而庫區流態又不利于水中污染物擴散,導致庫區水體水質的污染。
2.對土壤的影響
水利工程建設可以保護工程沿岸及下游農田免受洪水沖刷,減緩土壤侵蝕,改善土壤水分狀況。但水利工程也可能引起水庫周邊地下水位上升,氣候變化,蒸發量加大,進而將可能導致或加劇庫區周圍土壤鹽堿化現象。
3.對生物多樣性的影響
傳統水利工程建設使自然河流及沿岸渠道化、人工河網化、島嶼化,壓縮了野生生物生存空間,降低了河流及其沿岸生境多樣性;筑壩建庫,導致河流的不連續化,破壞河流水生生態環境,嚴重影響水生生物生存與繁殖;水利工程建設可能引發的水體污染,不僅危及河湖水生生物生存,也惡化河湖沿岸生物的生存環境。以上影響均將導致區域生態環境質量下降及生物多樣性降低。
二、建設生態水利工程實現可持續發展
水資源是基礎性及戰略性的自然資源。在世界各國水資源開發與環境保護都日益受到關注,人們已經意識到只有更加科學地、綜合地利用水資源、減少對生態環境的影響,才能實現社會經濟的可持續發展。而生態水利工程是一種兼顧水利工程功能及對環境資源可持續利用的新興水利工程,它從生態環境的全局著手,把科學規劃、河流綜合管理以及污染防治技術等有機結合,在開發利用水資源、滿足社會經濟需求的同時,兼顧生態環境的保護。生態水利工程不僅高效開發利用水資源,同時,也妥善保護環境資源,維護社會經濟發展與環境保護關系的和諧統一。
生態水利與傳統的水資源利用存在著本質的不同。傳統的水資源開發利用是粗放型經濟增長模式下的產物,其特點是只顧及眼下,不考慮長遠,只注重經濟效益,不看重生態價值,為追求經濟發展,不惜犧牲生態環境質量。由此,造成了當今日益加劇的生態環境問題,嚴重威脅人類生存與發展。這種“涸澤而漁,焚林而獵”的資源利用方式,必然代之以協調有序的、可持續利用方式。而生態水利正是這樣一種可持續的資源利用模式,它通過對流域水文系統綜合整治與管理,充分發揮水系的資源功能、生態功能、環境功能,使全流域安全保障性、生態適宜性都得以維持或不斷改善,支持流域內社會經濟的可持續發展。
三、生態水利工程設計原則
1.安全可靠與經濟合理原則
從安全角度出發,生態水利工程建設、施工須符合水文學、工程力學相關規定,確保設施的規范性;河流縱、橫斷面規劃設計時,要全面考慮河流泥沙輸運、河床侵蝕沖刷特性及河勢變化趨勢,以確保河流修復改造工程的安全穩固性和持久性。從工程的經濟因素考慮,應本著投入小、風險小、收益大的原則進行設計。
2.維持或恢復河流形態空間異質性原則
生態系統群落多樣性與生境多樣性呈正相關關系,而一個區域的非生物環境空間異質性越強則往往其生境多樣性越大。傳統的河道治理工程使天然河道渠道化,致使河流生境單一化,導致河流生態系統退化。生態水利工程的根本目的之一,即在于保護和恢復河流乃至流域的生物多樣性。因此,在生態水利工程設計時應首先對河流演變歷史和現狀進行調查評估,確定河流生態修復目標,明確保護目標制約因素,對保護物種關鍵生態因子進行分類和評估,并確定生物對生態因子適宜范圍,必要時利用數理模型對不同情境下的非生物環境要素進行模擬。
3.利用生態系統自組織能力進行設計
生態系統有自組織功能,生態學用以解釋生態系統動態平衡特征,也可用來解釋生物群落的動態演替過程。生態工程設計是一種“引導性”或者說是一種“觸發性”的設計,生態工程主要依靠生態系統的自組織功能,而設計工作,旨在為生態系統的這種內秉功能建設或恢復適宜的條件,包括演替初期一定的群落組成及水文特征、水質、土壤、地貌等生態因子。
4.景觀尺度及整體性設計原則
河流生態系統的恢復或重建應該是在大時空尺度上的,以保證河流生態修復的高效性。空間范圍小修復或重建成效低,工程收益有限;河流生態修復的時間尺度亦同等重要,需要搜集、整理河流歷史演變歷史資料,以充分了解大時間尺度河流變化過程及其對生態過程的相互關系。河流的生態修復或重建非短期過程,需要較長時間方能實現。整體性原則則是指應在綜合考慮生態系統的組成、結構與功能,了解生態系統各組成要素間互相作用的基礎上,選擇、制定修復或重建河流生態系統系統、有效的方法,而不只著眼于水文系統或單一物種及河岸帶植被的修復或重建問題。
5.遵循反饋調整式設計原則
生態系統群落演替是一個動態過程,該過程未必會按預期方向進行,而人類的干擾也引起生態系統的調節反饋。在規劃設計工作完成后,還要對后續工作及工程實施效果進行跟蹤,具體過程為“規劃設計-執行-監測-評價-調整反饋-…”,發現問題及時修正,循環往復直至達預期效果。在這樣一種反饋調整式設計過程中,鼓勵管理者、科學家、公眾及社會各界的積極參與,通過指導、建議與協商,尋求共同利益。提倡多學科的交融,提升設計的科學性。
四、當前生態水利工程設計工作存在的主要問題
1.缺少針對性的設計方法及評價標準
每一個生態水利工程的具體服務目標都會因時因地不同,這就要求生態水利工程設計要因時因地而異。當前,尚缺乏具體的、有針對性的生態水利工程功能評價方法與標準,缺少足夠的技術標準與規范,使得生態水利工程建設目標不夠明確、針對性不足。
2.水利工程設計者與生態科技人員缺乏合作
水利工程設計必須要遵循生態學原理、遵循流域生態需水規律,但是在具體設計工作中,水利工程設計者與生態科技人員尚缺乏真正意義的合作,部分設計人員對工程生態服務功能考慮不足,對工程設計方案生態可行性研究較少,對設計方案生態影響評價工作重視程度不夠,導致許多水利工程的生態效益不明顯,甚至是產生很多的不利影響。
3.缺乏生態水文測驗資料
生態水文測驗資料是生態水利工程設計的重要基礎數據之一,能夠幫助分析評價生態過程受水文過程的影響情況。缺乏水文資料,生態水利工程設計工作就難以有效的設計理論、方法與技術參數進行。目前,我國的水文測驗工作相對仍不完善,生態水利工程設計人員不能獲得足夠的水文基礎資料,是致使生態水利工程設計工作未能很好地進行的主要原因之一。
五、改善生態水利工程設計現狀的主要措施
(1)依靠工程水文學與生態水文學進行生態水利工程設計,加強水利工作者與生態科技人員間的合作
生態水利工程設計要有機的將工程水文學與生態水文學相結合,科學制定水利工程生態功能目標。在設計中,既要重視對水利工程社會經濟服務目標,又要保障生態目標對水資源的需求,才能提高設計的科學性,從而實現水利工程社會經濟服務功能與生態保護功能的和諧統一。生態水文學與工程水文學是生態水利工程設計的重要理論基礎,基于對生態水文知識一定認識高度基礎上的設計,才可能使水利工程建設對生態的不利影響因素得到更加全面、有效地控制,進而才可能實現水利工程的生態服務功能目標。生態水利工程設計工作具有鮮明的跨學科特性,水利科學與生態科學在該項工作中的地位均舉足輕重。水利工程設計人員與生態科技人員在設計中的全過程交流反饋,是科學設計、實現生態水利工程價值的基礎。
(2)明確生態敏感目標,豐富設計基礎資料,科學進行生態水利工程設計
生態水利工程設計首先要明確設計的內容和目標,設計過程中要清楚地認識到工程直接或間接影響的生態目標,在工程規劃設計階段充分考慮到對生態目標各方面的不利影響,在實際設計工作中有針對性的調整、優化設計方案,以避免或減緩工程的不利生態影響,使不利生態影響最小化;同時水利工程設計方案須符合水利建設的實際,保證水利工程的正常進行。設計中基礎資料的充分搜集十分重要,應盡可能的搜集已有水文、生態等基礎觀測資料及研究成果,相關專業科技人員應注重溝通與資料的共享。
(3)生態水利工程結合環境工程設計
(一)傳統經濟:傳統經濟的指導思想起源于西方亞當斯密和李嘉圖。主要由三個觀點,又稱為三最大原則:最大限度地開發自然資源、最大限度地創造會財富、最大限度地獲取利潤。從18世紀以來,人們基于傳統經濟學理論的指導,不斷的向自然索取,為人類社會創造了巨大的物質文明,也極大的提高了人類的生產能力和生活水平,然而,發展的背后,也埋藏了巨大的經濟危機和生態危機,工業生產依賴的石油、煤炭、天然氣、鋼鐵等資源資源日益枯竭,生態系統日趨惡化,周圍環境污染嚴重。現今,人類生活和生產已經飽受傳統經濟發展帶來環境和資源的問題的傷害,三個最大原則已經難以為繼人類社會的可持續發展,人類未來發展令人堪憂,為了解決人類未來發展的困境,創造出新的經濟理論來指導人們的生活和生產,已經迫在眉睫。
(二)可持續發展的提出:可持續發展是指:“以新的生產方式不斷提高人群生活質量和生態系統承載能力,滿足當代人需求又不損害子孫后代滿足其需求能力,滿足一個地區或一個國家的人群需求,又不損害別的地區或別的國家的人群滿足其需求能力的發展”。上世紀八十年代,聯合國成立了世界環境與發展委員會,成員包括科學、教育、經濟、社會和政治方面的代表,之后該委員會起草了題為《我們共同的未來》的研究報告,第一次將可持續發展設想一文字形式提出。可持續發展的提出,解決了傳統經濟高開采、低利用、高排放,以破壞生態求經濟發展的難題,為人類未來經濟發展,如何與生態、自然相處指明了道路,這是科學的發展觀或可持續發展觀。
(三)循環經濟的形成:鑒于可持續發展戰略的觀點,美國經濟學家K..波爾丁提出“循環經濟”一詞,他的“宇宙飛船經濟”的基本觀點是:宇宙飛船是一個孤立無援、與世隔絕的獨立系統,靠不斷消耗自身資源存在,最終將耗盡而毀滅。地球經濟系統,有如一艘宇宙飛船如不借助太空幫助,盡管地球資源系統大得多,地球壽命也長得多,人類生產和生活所排放的廢物最終會污染“飛船”艙內的一切,到那時,整個人類社會就會崩潰,所以,人類必須改變經濟發展模式,將傳統經濟逐步過渡為循環經濟,只有這樣才能實現人類社會的持續發展。循環經濟形式基本“3R”原則:第一、減量化原則(Reduce):減量化原則是把握生產環節的入口,主張利用原料和能源的低投入,尤其是環境友好型的原料和能源,達到預期的生產和銷售的目標。追求較高的資源生產率(其中有水資源、土地資源、能源等的生產率),不能將地球既當作取料場,又當作垃圾場,把人的理性需求和減量化原則相結合,創造出人的理性需求和自然生態承受力以內的良性循環。第二、再使用原則(Reuse):再使用原則是把握生產運行的過程,盡可能的使用能再次使用的原材料來生產既定的產品,延長產品的服務期限或使用壽命。追求較高的資源重復使用率,必須大力發展“再制造”產業:將其它企業生產殘留的廢棄物,作為最初產品的生產原料,真正的做到無廢物,資源永續利用的可持續發展。第三、再資源化原則(Reresource):再循環利用觀念主要是企業生產的廢物利用,要在在企業內部建立循環;再資源化原則是把握生產過程的結尾,要求沒有不合格的產品,即使不合格的產品能作為原材料再次投入生產資料領域,追求較高的廢物利用率,可以減輕資源壓力和環境壓力;將不同的產業部門和不同的產業體系形成互補的統一體,轉變傳統經濟粗放開鏈的發展模式,形成集約閉環的新經濟發展體系。
(四)循環經濟的演化:改革開放以來,伴隨中國經濟的跨越式發展,中國經濟取得了令世界矚目的成績,并且得到了世界的承認,中國人也完全有能力創立自己的新經濟學派。學習西方先進的經濟思想和對循環經濟理論的深入思考,清華大學大學出版社印發的吳季松老師寫的《新循環經濟學》,得到了國內外經濟學專家的肯定。吳季松老師的新循環經濟學理論在早先的循環經濟理論的原則上,以科學發展觀為指導,又創新的提出新循環經濟的的“5R”理念,創新性的提出了再思考(Rethink)與再修復(Repair)兩個新的理念,將傳統的清潔生產“3R”的理念進行了延伸與拓展,總結出了現今新循環經濟理論。1.再思考(Rethink):新循環經濟學理論創造性的在關注資本循環、勞動力循環的基礎之上,還要關注自然資源循環;在生產過程中,創造社會新物質財富的同時,也創造了第二財富:修復與維系被破壞的最重要的社會財富生態系統。不能以自然財富的減少為代價來片面地增加社會財富,實現兩種財富之間的循環,互相促進,共同發展。例如:一座豪華大廈建在將荒漠化的地區,其價值將可能為零;所有的五環、六環公路如果沒有水的支持也會變成一片荒漠。2.再修復(Repair):為了更好的創造出所需要的社會財富,必須保護自然生態系統,大力發展生態建設工程,修復社會財富生產和人類活動對生態系統的傷害,維持良好的自然生態系統,是創造社會財富的基礎。在自然生態系統承載能力提高以后再增加社會財富生產,形成良性循環,與自然和諧。例如:大力發展生態工程。
(五)新循環經濟理論創新方面:相比傳統經濟學,新循環經濟學中吳季松老師創新性的提出了五種轉變。
1.由一變二(提出第二財富:自然財富):在傳統的西方經濟學思想中,社會財富是人類社會擁有的唯一財富,他主要是能夠滿足人類生存所需的衣食住行,同時提供人類其他活動所需要的物質產品以及一些基本的設施。然而,新循環經濟提出一種新的財富:自然財富。認為人們創造的物質財富是以破壞生態環境為代價的,對生態系統的維持和修復也是在創造財富,換句話說創造社會財富和修復自然財富是進行社會生產的目標。
2.由一變三(包含社會經濟、科學技術和自然生態):傳統的西方經濟學將自然生態系統看作外在部分,不關注自然生態系統發展變化,同時把科學技術作為假設條件,著重研究的是社會經濟;新循環經濟學是將科學技術、社會經濟、自然生態視為一個復雜的大系統,自然生態系統也成為其組成的一部分,通過研究它們整體的發展變化,描繪出它們三者之間的相互作用和協調關系。
3.由二變三(增加資源循環):勞動、資本、資源這三者在傳統的西方經濟學被視為生產的三要素,其中針對資本循環和勞動循環都有充分的研究,也取得了巨大的理論和實際研究成果,例如:“退休制”、“八小時工作制”、“最低工資制”等,但是對于面臨較多困境的自然資源循環使用的研究卻為數不多,而在上述研究背景下,新循環經濟學認為在當今世界的發展狀況下經濟學的研究重點應該轉變到對資源的循環使用方向上。現在急需解決的是資源的匱乏、自然環境的污染和生態危機的問題。
4.由三變四(大力倡導科學技術):雖然科學技術是一把雙刃劍,在促進發展的同時,可能帶來相應的負面影響,但是在當今信息瞬息萬變的科學社會,科學技術應經成為經濟發展不可或缺的因素,而且已經超越傳統生產三要素成為社會經濟發展的第一要素。所以新循環經濟理論認為科學技術也是生產函數的要素之一,它是循環經濟實施的主要保證。
5.由舊“3R”到新“3R”(理性的要求,循環經濟與能再生的資源):新循環經濟學的理論基礎是循環經濟學,通過實踐對其進行了延伸和拓展,傳統的清潔生產三原則的內容也有新的拓展。減量化原則:減量化原則針對的是經濟活動的源頭,做到節約資源,降低污染,教導人們更加理性的認識自己的需求,不能是為了欲望,而是為了滿足自己的需求即可,將經濟哲學的“理性人”的觀念擴展為“知識人”的觀念。再使用原則:再使用原則針對生產的中間過程,將傳統的關注產品使用周期和使用壽命,做到一物多用,轉變為多個行業共享生產資料和產品信息資源,建立不同產業部門之間產品或者廢物的循環使用,建立“再制造”產業,最大可能的使用可再生的資源代替稀缺的生產資源。再循環原則:傳統的經濟形式是開鏈的,從原料的投入到產品的制造成功和廢物的排放,沒有形成產業之間的原料循環體系,包括原材料投入,產品制造,廢物排出,其他產業的生產原料。總結:由上述論述不難發現,新循環經濟學識一種新的經濟學,他不同于傳統西方經濟學,也與循環經濟有一定的差異,他與這兩者在“生產什么”、“怎么生產”和“為誰生產”這三個比較重要的經濟學問題研究上都存在差異和發展。
發展循環經濟的遵循的準則
對于循環經濟來說,其主體很明顯的是企業,也只有企業才能展現出循環經濟的理念。企業在實施循環經濟時要遵守的準則如下:
(一)整體系統分析準則:應用一系列的新理論、新學科,如應用信息論、控制論、系統論、生態學以及資源系統工程管理學等等,全面地分析投入與產出,在人口、資源、環境、經濟、社會科學技術方面的大系統上具體研究其中滿足經濟原則的客觀規律,企業在對社會、經濟和生態的效益上要做到量力而行,完全貢獻自己的力量,這就標志著企業和工程的現代化,也是它們今后發展的方向。
(二)循環經濟生產的準則:在傳統的經濟理念中,大自然既是采集地,又是垃圾場,這種屬于線性經濟模式,列如很多企業和工程把河流既當成“飲水源”,又當成“排水渠”。然而循環經濟屬于閉環經濟中的生態環保型模式,根據生態學中食物鏈的鏈接方式,使經濟進入一個良性循環模式。
(三)生態成本總量控制的準則:成本也理所當然的要包括生態成本,因為在經濟生產的過程中對生態系統造成危害后進行修復是需要代價,所以成本理應包括生態成本。據報道,我國因為防治污染的環境投入在國民生產總值中已占有很大比重,這還不包括對生態系統進行修復,如果再修復投入必將更大。
(四)生產盡可能利用可再生資源準則:利用一些再生能源(如水能、太陽能、核能等),全方面的運用現有的生態環保技術,例如無土栽培技術、基因從組技術以及廢棄礦山復墾技術等等。企業離不開水、土地、能源這些必備物資,這些物資作為企業的命脈,應該受到企業家們認真的對待,把該科技運用到企業發展的技術中去,合理的利用企業資源,給企業帶來劃時代的進展。
(五)盡量將高科技應用于生產和工程過程中準則:所謂在生產和工程過程中運用高科技,實際就是表明要加大知識投入的比例,在一些傳統的企業中推行高科技,創造高新技術,例如在傳統的污水處理技術中應用新的生物知識,創造出高質量的污水處理技術。
(六)生態工業鏈的建構準則:生態產業鏈的建構是按照循環經濟的要求,以國家政策為導向,將不同的產業聯合起來,形成功能強大的產業鏈,在原材料和最終排出物之間建立循環利用的關系,從而促使不同的生態產業之間發生聯動效應。
(七)以生態建設作為各項建設的基礎的準則:在循環經濟的理念中,生態建設是其他各項建設的基礎,若要提高整個生態環境在經濟前進中的容納能力,就必須加強生態建設。目前國家比較提倡的建設生態系統的方法有很多,主要是四種:退耕還林、退牧還草、退蓄還流、退田還湖。
(八)消費體制的綠色化準則:不可再生資源是人類的寶貴資源,一旦消失將永遠不再出現,因此應該利用行政或是技術上的方法來減少對以這些資源為原料的產品的生產和消費,另外對于一些華麗的包裝的生產也要運用稅收等的方法加以限制。目前國家就提出在塑料袋的消費中增加稅收,這一發展趨勢應對企業有所啟示。上文所論述的準則雖然是新循環經濟所必須擁有的主要準則,但是在實際應用中,還要求企業能夠根據自身的實際情況以及外部環境的變化,靈活運用這原則。
結語
關鍵詞:生物學網絡技術 環境污染 應用
在當今社會,由于全球人增地減、資源匱乏,人類對環境的依賴性愈來愈強烈 隨著人類的生活要求和工農業生產的迅速發展, 量人工合成的并難以被天然微生物迅速降解轉化的污染性化合物進入到自然環境中,成為嚴重威脅人類及其他生物正常生存發展的土壤污染區,污染還導致資源環境中生物重組,使物 的分布與 度均發生深刻的變化,致使系統變得越來越脆弱,降低了生態系統的功能穩定性。因此,治理破壞環境生態的各種污染,已成為世界各國普遍關注并努力攻克的熱點問題。最近20年間,以核酸技術為主要內容的分子生物學技術的廣泛應用,在揭示生物多樣性的研究中提供了新的方法論,開拓了分子生物學與生態學交叉領域。通過檢測生物自然種群DNA序列多態性,鑒定 體的基因型,在基因水平評價種群遺傳分化,并在分子水平闡述分子適應等生態問題的機制, 好地揭示生物與環境之間的生態學意義,為污染環境的生物修復提供理論依據。
一、生物分子生態學技術
可直接用來探測溶液中、細胞組織內或固定在膜上的同源核酸序列)由于核酸分子雜交的高度特異性及檢測方法的高度靈敏性,使得核酸分子雜交技術廣泛應用于對環境中的生物的檢測,定性、定量分析它們的存在、分布、豐度和適應性等研究目標。
基因探針方法學利用了DNA能變性和重退火的特性。要做 個基因探針,所研究的這個基因的DNA順序必須清楚。這個基因對一特定的微生物種可能是獨特的,在這種情況下,這一DNA順序就有利于檢出那種微生物體。或者,這個基因可能編碼一種某一代謝途徑獨特的酶,從這樣一種序列構建出的基因探針就有可能指示土壤或水樣品中一群細菌的潛在活性。這類探針可定義為功能性基因探針。例如,由編碼固氮作用的酶的DNA序列可做成基因探針,這樣的探針就可以用于測估特定的土壤中是否含有攜帶固氮基因的細菌。隨后,還可以構建另外的探針,用以測定這些機體實際上是根瘤菌屬或固氮螺菌屬的一些種,或者是藍細菌。這一基因甚至可能對所有的細菌來說是通用的,因而使檢出所有已知細菌成為可能
二、信息技術與物理學科整合的內涵 信息技術:是指在計算機與通信技術的支持下,用以采集、存貯、處理、 傳遞和顯示包括文字、數據、聲音、圖像在內的各種信息的一系列現代化技術。 從中學教學過程中所使用的信息技術來看,信息技術主要是指利用計算機進行 的多媒體技術及網絡技術。 從教育技術的發展來看,信息技術與課程整合的內涵:是要求在先進的教 育思想、理論的指導下,把計算機及網絡為核心的信息技術作為促進學生自主 學習的認知工具、情感激勵工具與豐富的教學環境的創設工具,并將這些工具 全面地應用到各學科教學過程中,使各種教學資源、各個教學要素和教學環節, 經過整理、組合,相互融合,在整體優化的基礎上產生聚集效應,從而促進傳 統教學方式的根本變革,也就是促進以教師為中心的教學結構與教學模式的變 革,從而達到培養學生創新精神與實踐能力的目標。
三、信息技術與初中物理教學整合,以建構主義理論為理論支撐 建構主義認為,知識不是通過教師傳授得到,而是學習者在一定的情境即 社會文化背景下,借助學習是獲取知識的過程其他人(包括教師和學習伙伴) 的幫助,利用必要的學習資料,通過意義建構的方式而獲得。因此建構主義學 習理論認為“情境”“協作”“會話”和“意義建構”是學習環境中的四大要 、 、 素或四大屬性。學習環境中的情境必須有利于學生對所學內容的意義建構。這 就對教學設計提出了新的要求,也就是說,在建構主義學習環境下,教學設計 不僅要考慮教學目標分析,還要考慮有利于學生建構意義的情境的創設問題, 并把情境創設看作是教學設計的最重要內容之一。由于多媒體技術和網絡技術 可以作為建構主義學習環境下的理想認知工具,能有效地促進學生認知地發展。 因此,信息技術與課程整合的理論基礎是建構主義。
四、信息技術與物理學科整合的優點 信息技術與物理學科整合能夠發展學生利用各種媒體收集和處理物理科學 信息的能力;發展學生比較、判斷、推理、分析、綜合等的思維能力,初步形 成創造性思維品質;達到能夠運用所學到的物理學知識評價和解決某些實際問 題的目標。信息技術與物理學科教學相整合,其主要優點是: ⑴整合豐富了課堂教學手段。信息技術中圖文并茂、豐富多彩的知識表現 形式,能克服傳統物理教學中語言描述具有不確定性、文字說明比較抽象乏味、 實驗演示只能給學生以結論的缺陷,有利于激發學生的學習興趣。 ⑵整合突出了學生的主體性。信息技術能夠突破教育環境的時空限制,使 學生在特定的接近現實的情景中,主動地獲取知識,學生從被動聽講的接受者, 轉變為主動參與的學習主體。 ⑶整合更適于創設探究情境。超文本特性與網絡特性的結合,提供了極豐 富的信息資源,構成進行自由探究和自主學習的開放環境,能有效地培養學生 自主發現、探索的學習能力,有利于發揮學生思維的主動性,實現培養創新精 神和促進信息能力發展的探究式學習。 ⑷整合落實了因人施教原則。借助人機交互和參數處理技術,建立虛擬學 習環境,能對教育信息及時收集與反饋,使表現方式和節奏更符合學生的學習 進程,從而為實現物理教學過程中的因人施教提供技術支持和保障。
五 結語
從污染環境微生物分子生態學的研究進程可見,分子生態學技術的應用不僅擴大了環境微生物的研究對象,促進了微生物結構生態學研究,更重大的突破是有助于更深入、更多地了解生態學過程,使得以功能基因為基礎的功能生態學研究成為今后污染生態學領域的新方向$特別對污染脅迫下的微生物,研究功能基因在環境中的表達調控,可更真實、準確地揭示微生物的生態關系,明確生態系統的結構與功能,即生態系統中一系列基因的相互作用。進一步通過基因工程操作將某些不同生物體中控制有用的生物降解途徑或酶的微生物異化代謝基因帶到同一寄主中,按照設計的生物代謝途徑運行,以實現對環境污染物或特定毒物的降解,從而顯著地或徹底地改善微生物在污染環境修復中的功能。
參考文獻
[1]. 倪麗娜等. 現代生物技術在環境微生物學中的應用. 氨基酸和生物資源, 2002年第24期.
一、林業生態系統健康管理的目標與策略
(一)目標
加強對林業生態系統健康管理的應用能夠讓不健康的林業資源恢復健康,并且能夠讓健康的林業資源更加健康。其中在森林經營管理中,健康的林業資源不僅要保證生物以及非生物因素不會受到影響,并且還要實現森林生態系統的穩定發展,如此才能真正滿足人們對林業資源的需求[1]。
(二)策略
無論從宏觀角度還是微觀角度,均可以清楚了解到林業生態系統健康的重要內容便是實現健康規劃經營,并將健康的思想融入到森林生態系統之中。其中可以從多個方面出發:做好火險管理工作,其管理內容包括對可燃物進行處理,將火險分為多個等級,避免出現野火現象;還需要加強對林業有害生物的管理,需要對森林的健康程度進行檢測,并且根據實際的發展情況制定有效的森林檢測計劃,將林業資源的發展趨勢進行歸納與統一;加強對生態系統進行自然修復,其修復內容需要以天然林以及自然修復為主,其中人工林需要以接近自然經營為主,需要將自身所具備的游憩功能以及環保意識作為主要內容。
二、林業有害生物管理的對策
林業有害生物管理是構建在生態學理論基礎之上的,主要是應用生態健康原理,采取有效的生物管理學方式以及調控手段對有害生物給予科學控制,從而進一步控制林業生態系統的有序發展與進步。林業有害生物管理是全新的森林經營管理理念,是森林經營發展體系中不可或缺的組成部分,對推動林業有害生物管理工作的發展具有重要的作用[2]。
(一)積極培育健康的森林
在營林工作中林業有害生物管理工作占據了重要的地位,并且貫穿其中,簡而言之便是從種苗開始到撫育管理、采伐等環節,都參與其中,這不僅是營林的主要目標,并且也是森林發展的關鍵因素。第一,需要針對性的劃分立地的類型,并且要打造標準化的林業機構,可以采取以地帶性植物為主的多類型植被;第二要堅持因地制宜的基本原則,需要采取喬木與灌木相互結合的理念,實施科學且合理搭配。第三要積極做好種子繁育以及育苗工作,需要真正推動遺傳多樣性;第四是要從實質角度出發,要從本質入手,積極做好現有林的撫育工作,將病弱樹木砍伐,不斷提高森林自身的生態系統活力;第五,要將當前所采用的林業伐木的方式改變,要從根本上杜絕“拔大毛”的采伐方式。除此之外,還需要合理安排放牧,盡可能減少人為活動,當地政府要增加林木的天然更新,這樣一來能避免外來物種的侵擾,提高林業生態建設工作的發展與進步。
(二)加強生態調控
筆者認為,對于造成災害的林業有害生物,需要采取的方式便是生態調控,利用生態調控加以防治,避免出現成災現象。除此之外,還需要選擇針對性比較強,且不會傷害非靶標生物的無公害藥劑,按照基本要求制定有效的施藥措施[3]。與此同時,為進一步提高其效果與治療,還可以采取人工防治的手段,避免使用殺蟲廣譜藥劑,且在施藥方式上不可以選擇全面布撒的方式,避免對非靶標生物造成影響,甚至還會對面源污染產生影響。當然對于一些具有危險性的有害生物,則需要進一步提高監督與管理力度,要真正做到及時發現,及時根除。
(四)做好生物防治工作
所謂生物防治便是利用生物防治病蟲害,其中最為常見的便是以蟲治蟲,以鳥治蟲等。因物理防治會浪費大量的時間,而化學防治無法取得有效的防治結果,所以筆者因為,需要采取物理與化學相互結合的防治方法,彌補兩種方法所存在的不足。值得注意的一點是需要避免對環境造成污染。采用頻繁的物理防治方法包括捕殺法、誘殺法或采取輻射處理、微波處理等。只有真正實現物理防治與化學防治的結合,才能減少成本,提高防治效果。
三、結語
總而言之,當前林業的發展關系到社會的進步,關系到經濟的發展,制定科學且合理的管理措施,并因地制宜的選擇有效的措施,這不僅是新疆地區林業發展的主要方向,同樣也是全國林業發展的總體目標。筆者相信,只有在不斷分析與探究中,才能真正達到林業資源的多樣化,才能真正推動其可持續發展,為新疆的發展帶來支撐。
作者:米蘭·熱合買提 單位:新疆阿爾泰山國有林管理局福海分局
參考文獻:
[1]李智剛.新疆林業生態系統的健康管理[J].中國農業信息,2015,23:102.
關鍵詞:現代生物技術 廢水生物處理 生物修復 水處理劑
0 引言
隨著工業的高速發展,水環境污染問題越來越嚴重地威脅著人類的生存環境,制約著社會和經濟的進一步發展。因此,水污染控制成為全世界共同關注的問題。目前的水處理技術中,生物處理法已成為世界各國控制水污染的主要手段,尤其是現代生物技術將成為水污染控制領域重點開發和應用的技術手段,主要應用于廢水處理、生物修復以及微生物水處理劑等方面。
1 現代生物技術的內容與特點
現代生物技術是指以dna 技術為先導,包括微生物工程、細胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質工程和生物修復技術在內的一系列生物高新技術的統稱[1,2]。其中每個方面都有其特定的理論基礎和不同的應用領域,但它們之間又相互補充和銜接,形成一個完整的體系。
生物技術的特點大致有[3]:①以生物為對象,不依賴地球上的有限資源,而是著眼于再生資源的利用;②在常溫、常壓下進行,過程簡單,可連續化操作,并可節約能源,減少環境污染;③開辟了生產高純度、優質、安全可靠的生物制品的新途徑;④可解決常規技術和傳統方法不能解決的問題;⑤可定向地按人們的需要創造新物種、新品種和其他有經濟價值的生命類型。
2 現代生物技術在廢水處理中的應用
廢水生物處理是利用微生物的生命活動過程對廢水中的污染物進行轉移和轉化,從而使廢水得到凈化的處理方法。廢水生物處理技術發展迅速,好氧法、厭氧生物法以及生物發酵法已趨于成熟,所以,這里只介紹固定化等新興技術。
2.1 固定化微生物技術 固定化微生物技術是生物工程領域中的一項新技術。進入80年代后國內外開始應用這種具有獨特優點的新技術來處理工業廢水和分解難生物降解的有機物質,一些具有特異性的優勢菌種不斷得到改造或創造,將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進行固定化后,菌體密度提高,大大提高了處理效率,尤其是對難降解有毒物質有明顯優勢。王增長等人利用新研制的聚集—交聯固定化細胞技術,將篩選的高效優勢脫色菌種固定在活性污泥上,投加于“厭氧—好氧—生物濾池 ”工藝流程中,處理印染廢水,結果表明:出水色度極低,處理后的水可回用[4]。
2.2 生物強化處理技術 為了提高廢水處理的效果,而向廢水中投加從自然界中篩選的優勢菌種或通過基因組合技術產生的高效菌種,以去除某一種或某一類有害物質。主要強化方法有:①高濃度活性污泥法,以高污泥濃度和長泥齡來促進對難分解物質的處理,加快反應速度。日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果[5]。②生物—鐵法,是在普通活性污泥中加入無機鹽,多用鐵鹽(氫氧化鐵或氧化鐵粉),形成生物鐵絮凝體活性污泥,具有高濃度活性污泥法的特點,主要用來提高除磷效果。③生物—活性炭法,綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者產生協同增效作用。在該系統中,每g活性炭去除 1~3gcod ,分解廢水毒性能力明顯增強,同時提高脫氮水平。
2.3 生物反應器技術 生物反應器技術,是現代生物技術發展的一個主要方向。現代化的新型生物膜反應器,其共同特點是反應器內裝有比表面大的載體,有利于微生物附著生長形成生物膜,供氣或供給的其他反應條件優越,污染物具有充分的時間與微生物接觸,有利于增強微生物的分解代謝能力。目前,2000m3的反應器已經問世。雖然其處理能力較低,造價較高,但其管理方便 ,運行費用低,所以歐美地區約有 7%的污水處理廠采用該技術[6]。
3 生物修復技術
生物修復技術[7]是利用生物,特別是微生物將土壤、地下水或海洋中污染物現場降解為co2和h2o或轉化為無害物質的工程技術系統。這項技術正被用于清除地下水、廢水中的污染物。金屬雖然不能被生物降解,但微生物可將其轉移或降低其毒性。為了加快去除污染物的進程,常常采用許多強化措施,使自然生態系統維持原狀的前提下,使受污染的環境得以修復。研究表明 ,生物修復與傳統的物化法相比具有以下優點:①經濟,僅為物化法30%-50%;②對環境影響小,不產生二次污染,遺留問題少;③最大限度地降低污染物的濃度;④修復時間較短,就地修復,操作方便。
生物修復中主要涉及兩大問題,即有效性和安全性評價。為提高有效性今后將應用分子微生物學分離、鑒別、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。為提高生物修復的安全性評價水平,需發展鑒定微生物的分子生物技術,以確定微生物在環境中的去留和基因[8]。
4 微生物水處理劑
微生物水處理劑主要集中在以下幾個方面:①微生態制劑。微生態制劑是一種由優勢互補的微生物菌群、繁殖促進劑和活化劑配制而成的活性微生物制劑,已經在保健領域發揮重要作用。用于環境凈化的微生態制劑由于其應用范圍廣、使用安全、無副作用,為區域環境保護提供了新的重要手段。歐美近年來加快了這方面的研究開發,已有采用微生態制劑原位修復水體的成功實例[9]。②生物吸附劑。生物吸附劑是廢水生物處理的一個新的發展方向,主要有兩大類:一類是高比表面積和高吸附率的生物體吸附水中的污染物;另一類是集生物吸附和生物降解能力為一體凈化廢水中的污染物的生物吸附劑。目前生物吸附劑的固定化技術使生物與離子交換樹脂一樣能解吸回收金屬和重復利用。③微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是利用生物技術,通過微生物發酵,抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無毒的廉價的水處理劑,這些是無機或有機合成高分子絮凝劑所不具備的。其特點是降解性能好,成本低,無二次污染等。目前,已篩選出19種具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8 種,細菌5種,放線菌5種,酵母菌1種[10]。隨著生物技術的發展,微生物水處理劑的開發與應用具有良好的前景。
現代生物技術在水污染控制領域已顯示出獨特的魅力和應用前景。但筆者認為,今后應從四個方面進行深入研究:①分離、篩選和培養高效降解菌,利用微生物共代謝作用、多菌種協同作用降解難降解污染物;②構建高效反應器,優化運行條件,探索新技術新方法;③開發高效、無毒、廉價、可大批量生產的微生物水處理劑;④著力實踐和推廣生物修復示范工程,為生態環境建設提供有力的技術支持。
參考文獻:
[1]李亞一.生物技術[m].北京:中國科學技術出版社.1994.1.
[2]王凱軍.發達國家環境生物技術研究規劃簡介[j].給水排水.1996.22(9):7-9.
大連日牽電機有限公司是一家主要從事電機制造、工業自動化研發制造及鐵箱制造的中日合資企業。2012年底,該公司建設了鐵箱部酸洗車間,但從2013年初生產至今,從未辦理過環保審批驗收手續。經檢驗調查,該項目產生的工業廢水、廢渣均被《國家危險廢物名錄》列入危險廢物。2014年12月22日,大連市環保局做出行政處罰決定書,責令日牽公司在2015年1月31日前辦理環保審批手續,并設置危險廢物識別標志,同時行政罰款人民幣8萬元。
2015年2月,大連市檢察院在與市環保局進行工作溝通的過程中,獲得大連日牽電機有限公司違法排放有毒物質的相關材料,經認真研究,認為該案是一起典型的未經環保審批私自投產、偷排偷放、污染環境資源的案件,決定將此案作為檢察機關探索公益訴訟的第一個案件開展工作。
為了提高公益訴訟的證據標準,形成完整的證據鏈條,確保后整個訴訟過程的順利進行。該院會同市環保局監察支隊對日牽電機公司實地進行勘察,詢問相關負責人并制作筆錄,對鐵箱部酸洗車間生產過程、廢水流向、生態環境破壞現狀、企業經營狀況、收支明細等情況進行全面、細致的梳理審查。與此同時,還走訪了日牽公司上游物料供應商、公安局、村委會、工商局等多家單位,調取相關資料,掌握該公司實際營業收入、繳納利稅情況、環境評價手續辦理狀況、工商登記等,固定其違法排污事實及證據,并走訪環保界諸多專家,對企業的排污事實定量、破壞環境嚴重程度、修復生態環境費用計算方式進行詳盡考證,確立提起公益訴訟的理論基礎和計算依據。
今年4月,大連市檢察院與市環保局進行溝通,按照新《環保法》對環境公益訴訟原告主體資格的要求,聯系了有著12年從事環保公益事業經歷的大連市環保志愿者協會,商定由該協會作為本案原告,向造成環境污染的中日合資大連日牽電機有限公司提訟,市檢察院將通過提供法律咨詢、提交書面意見、協助調查取證等方式予以支持。