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传统的生物保护战略被动地强调现存濒危物种和景观元素的保护,如果将物种运动和生态过程作为一个能动的景观控制过程来对待,我们将会有一种全新的景观规划途径。其中有三个方面的概念对这种新的景观规划途径有启发意义:即景观的空间构型对生态过程的作用,生物进化空间轨迹与景观格局设计及景观阻力与潜在的生态基础设施的设计。景观生态安全格局正是在这些方向上的一个新的探索。
关键字:生物多样性;生物保护;景观生态;景观规划
1.生物多样性保护的景观规划途径
景观规划设计在生物多样性保护中的意义已引起生物学家的高度重视,用Wilson(1992,P317)的话说“作为一个发展中的专业,景观设计(LandscapeDesign)将在(生物多样性)保护中起着决定性的作用,在环境日益人工化的情况下,仍然可以通过林地、绿带、水系、水库和人工池塘及湖泊的巧妙布置来使生物多样性保持在很高的程度。总体规划不但考虑经济效益和美,同时考虑生物种类的保护”。
生物多样性(Biodiversity)包含三个层次的含意:(i)遗传多样性,即指所有遗传信息的总和,它包含在动植物和微生物个体的基因内;(ii)物种多样性,即生命机体的变化和多样化;(iii)生态系统的多样性,而栖息地、生物群落和生物圈内生态过程的多样化(见McNeely等1990;Soule1991;NAS1992)。相应的生物多样性保护也分别在环环相扣的多个生物空间等级层次(Biospatialhierarchy)上进行,即(i)景观或生态系统综合体层次,(ii)群落层次,(iii)物种层次,(iv)种群层次和(v)基因层次。生物多样性的空间等级层次与空间位置和格局紧密相关,这也正是本文关于生物保护景观规划讨论的出发点。
总起来讲,生物多样性保护可分为两种途径:以物种为中心的途径和以生态系统为中心的途径。前者强调濒危物种本身的保护,而后者则强调景观系统和自然地的整体保护,力图通过保护景观的多样性来实现生物多样性的保护。保护战略上的两种不同途径也体现在以生物保护为目的的景观规划设计中:以物种为出发点的的规划途径和以景观元素为出发点的的规划途径。尽管两者都考虑物种和生态基础设施的保护,但前者的规划过程是从物种到景观格局,而后者是从景观元素到景观格局。
1.1以物种为出发点的景观规划途径
该规划方法强调,使景观生态规划具有意义的充分必要条件是选准保护对象,并对其习性、运动规律和所有相关信息有充分的了解。以此为基础来设计针对特定物种的景观保护格局。一个整体优化的生物保护景观格局是由多个以单一物种保护为对象的景观最佳格局的叠加与谐调(Amstel等1988;Selm1988)。这一途径一般可分为下列五个步骤:
(i)根据物种的重要性,选择目前的或潜在的保护对象。
(ii)收集关于保护对象的信息,包括查阅文献,明确适合于每一保护对象的最佳景观结构。
(iii)汇总和比较所有保护对象对景观的需要。
(iv)修改保护物种清单以取得保护的谐调与一致性。
(v)综合以单一物种保护为目的的景观规划来获得某一地域的总体生物保护景观规划。
如果有足够详尽的关于物种及其相关联系的信息的话,
以物种为中心的景观规划途径可以说是,最有效和科学的生物保护途径。但是,这一途径一开始就将可能遇到规划师和生物学家都无法解决的问题,即什么物种应优先保护的问题。人们一般从三个方面的标准来选择优先保护的物种:
(i)目前的稀有、特有性,受协状态及其实用性,大型哺乳动物和那些被列入国际濒危物种名单之列的物种显然应作为首选的保护对象。往往被作为首选对象。
(ii)物种在生态系统及群落中的地位。保护对象应对维护整体生态平衡有关键作用。
(iii)物种的进化意义。一种杂草可能本身很不起眼,在群落内也表现不出重要意义,但却有可能对进化史及未来生物多样性的发展有重要价值。用进化的观点来进行生物多样性保护比被动地保护现存的濒危物种更具有意义(Edwin1991)。
1.2以景观元素保护为出发点的途径
这一途径并不基于对单一物种的深入研究来作景观规划,而是把生物空间等级系统作为一个整体来对待。集中针对景观的整体特征如景观的连续性,异质性和景观的动态变化来进行规划设计。该途径认为,现实的生态过程发生在一个时空嵌合体中,包含生物等级系统的各个层次。而批评以物种或群落保护为对象的规划只是偏面地解决了一个连续的复杂系列的局部和片段(NossandHarris,1986)。因此,以景观元素为核心的整体规划途径强调以下的步骤(Harris1984,NossandHarris1986;Noss1991):(i)生态过程和生物多样性成份包含在一个广泛的时空尺度上,因此,一个全面的规划应该以生物等级系统的各个层次的受协成分或节点(Node)作为保护对象。强调节点的多样性,这些节点小到一棵孤树或一个森林斑块,大到国家公园和自然保护区。而对单一物种本身则不作深入考察。(ii)因为景观的破碎和分割被认为是危胁生物多样性的一个最重要因素,所以,规划强调景观的连结关系和格局设计。规划的目标是将每一景观中各种大小的节点连接成为整体的保护网络,并在区域和大陆尺度上建立景观保护体系。
(iii)景观及其保护必须从时空系统和动态的、飘移的嵌合体(ShiftingMosaic)角度来认识和理解。所以,生物多样性保护的景观规划旨在维护嵌合体的稳定性,综合考虑保护及发展规划,以实现景观的可持续性。与以物种为核心的规划不同,以景观元素为核心的规划的第一步不是确定单一物种作为保护对象与研究其特性,而是首先分析现存景观元素及相互间的空间联系或障碍,然后提出方案来利用和改进现存的格局,建立景观保护基础设施(ConservationInfrastruture)。包括在现有景观格局基础上,加宽景观元素间的联接廊道、增加景观的多样性、引入新的景观斑块和调整土地利用格局。
此景观元素为核心的规划途径的理论指导包括岛屿生物地理学(IslandBiogeography)和景观生态学。景观的连续性、异质性、动态和飘移等是规划着重考虑的景观特性。这一规划途径的一个典型代表是所谓的景观群岛模式(ArchipelagoModel),或称为综合利用模式(Multiple-useModel,简称MUMs)(Harris,1984;NossandHarris1986)。这一模式包括一个绝对保护的核心区和周围缓冲区。沿核心区向外人类活动强度逐渐增加。核心区是生物多样性等级系统中任一层次上的某一节点。
一个关于整体景观保护的类似的概念是所谓的景观补偿区网络(NetworkofLandscapeCompensativeAreas),这一概念强调景观规划和管理的一个最重要原则是景观的多样性和最优格局。而这样一种最优格局表现为地域内多层次的景观补偿系统和生态基础设施(Mander等1988)。这一理想的景观格局实际上是一个等边六角形。在这样一个六角形中,景观的生态多样性和稳定性通过多层次的生态过渡带和补偿区网络来实现。
以景观元素为导向的规划避免了上述的以特定物种为核心的规划途径的缺点,而从整体上来设计全面的、包容的景观格局。对于景观这一复杂的系统来说,这似乎是合理的。问题是,这种从形式出发的景观格局设计是否能满足内容即物种的保护需要?景观格局是为谁而设计的?
2.多样性保护的空间战略生物多样性的丧失主要有以下六方面的原因:
(i)栖息地的消失;(ii)栖息地(景观)的破碎化;(iii)外来种的入侵和疾病的扩散;(iv)过度开发利用;(v)水、空气和土壤的污染;和(vi)气候的改变。
其中,栖息地的消失和破碎是生物多样性消失的最主要原因之一。在中国尤其如此(BCCA,1992)。栖息地的消失直接导致物种的迅速消亡,而栖息地的破碎化则导致栖息地内部环境条件的改变,使物种缺乏足够大的栖息和运动空间,并有利于外来物种的侵入。适应于在大的整体景观中生存的物种一般扩散能力都很弱,所以最易受到破碎化的影响。
尽管生物保护的景观规划途径有所不同,一些空间战略都被普遍认为是有效的。这些战略对克服上述人为扰有积极作用。包括:(i)建立绝对保护的栖息地核心区;
(ii)建立缓冲区以减少人为活动对核心区的干扰;
(iii)在栖息地之间建立廊道;
(iv)增加景观的异质性;
(v)在关键性的部位引入或恢复乡土景观斑块。
2.1绝对保护核
这是自然保护中最传统的战略,其基本思想是将保护对象(残遗斑块或濒危物种栖息地)尽量完整地保护起来,并将人类活动排斥在核心区周围的缓冲区以外。
岛屿生物地理学强调自然保护区设计中的面积和临近关系。这一理论最早由Preston(1962)和MacArthur及Wilson(1963,1967)等首先提出并发展。这一理论假设一个岛上的物种数目最终将趋于一种动态平衡。导致平衡的两种过程是物种的迁入和灭绝。达到平衡状态的物种数主要取决于岛屿的大小和岛屿离种源的距离,即面积效应(AreaEffect)和距离效应(DistanceEffect)。也就是说,一个小的保护区不但最终将只能允许少数物种的生存,并在一开始就使物种迅速消亡。而远离种源的保护地,则很难使物种有再迁入来取代消亡的个体。这一假设或多或少在海洋岛屿和孤立的陆地残遗斑块的观察中得到证实(见FrankelandSoule,1981;Harris1984;FormanandGodron1986;Forman
1995)。但是,陆地景观斑块与海洋岛屿的状况有很大差异(Forman1979;Harris
1984),目前还没有一个有效的途径来衡量陆地景观斑块隔离状况。有学者提出用景观阻力(LandscapeResistance)来衡量栖息地斑块间的隔离程度(FormanandGodron1986;Formam
1995)。影响景观阻力的因素包括景观的基相质地和边界频率等。Kanaapen等(1992)提出用最小累积阻力来衡量隔离程度。
岛屿生物地理学的越大越好和越近越好的基本原则在今天仍被广为接受,但也有不同的看法(如SimberloffandAbele1976),认为几个小的保护区可能比一个大型保护区有更多的优越性。
一些反映面积和物种及种群关系的门槛为规划提供了有用的指导。其中之一是种群健康所需要的最小面积(ViableMinimumArea)。对此,有两条法则,即近期法则和长期法则。近期法则主张最小的有效种群数是50;长期法则主张最小种群数为200-500,这样才能保证生物保护的长期安全。根据这两个门槛,可以相应地确定最小面积(FrankelandSoule1981;Harris1984)。
根据岛屿生物地理学,物种与面积之间存在着以下的关系(MacArthurandWilson1967)
其中S和A分别是物种数和面积(公顷),C和z是特定物种及环境条件下的参数。尽管C和Z因具体情况变化很大(见Wilcox1980),这一公式指出,当栖息地斑块很小时保护面积的微小增加会导致物种的大幅度增加,而当栖息地斑块很大时,其面积的进一步扩大只能增加少量的物种。根据这一特点,一般认为保护区的面积每减少十倍,物种数将损失30%。
另一种门槛变量是破碎度。根据采伐的模拟表明,景观中至少有50-70%的原有森林生境才能保护物种及生态过程的健康和维持正常秩序(FranklinandForman1987)
2.2缓冲区
缓冲区(BufferZones)或过渡带(TransitionZones)的功能是保护核心区的生态过程和自然演替,减少外界景观人为干扰带来的冲击。通常的方法是在保护核心区周围划一辅的保护和管理范围。但试图在保护核周围建立缓冲区的设想往往会落空,原因是缓冲区土地的所有权法律上不属于保护区管理部门(见McNee1y1992)。在有的情况下保护区内部也设缓冲区。但是,国际上关于如何划分缓冲区的技术问题一直没有解决。也就是说缓冲区应该划到什么地方,如何划才最有利于保护同时不给当地居民带来过分的经济损失。显然,以保护核心为中心同心圆式地划分缓冲区的做法是不科学的。一个新的划分缓冲区的途径是利用阻力面的等阻线来确定其边界和形状(Yu,1995a-b,1996a)。阻力面类似与地形表面,其中有缓坡和陡坡,呈现一些门槛特征。据此来划分缓冲区不但可以有效地利用土地,而且,可以判别缓冲区合理的形状和格局,减少缓冲区划分的盲目性。
2.3建立廊道(Corridor)
对抗景观破碎化的一个重要空间战略是在相对孤立的栖息地斑块之间建立联系。其中最主要的是建立廊道。生态学家们普遍认为,通过廊道将孤立的栖息地斑块与大型的种源栖息地相联接有利于物种的持续,和增加生物多样性(见FormanandGodron1986;HarrisandScheck1991;SaundersandHobbe1991;Forman1995)。这一观点最近在景观规划和设计领域内得到认真的对待(SmithandHellmund1993)。
理论上讲,相似的栖息地斑块之间通过廊道可以增加基因的交换和物种流动,给缺乏空间扩散能力的物种提供一个连续的栖息地网络,增加物种重新迁入的机会和提供乡土物种生存的机会。许多实地观察也证实了廊道的这种功能(详见HarrisandScheck1991;Forman1995).
廊道的联系和辐射功能使他们成为促进未来生物多样性进化的重要景观结构(Erwin1991)。根据这一功能,廊道的设计应与生物进化的轨迹相适应,联接重要的物种源以保护不断的物种交流和辐射。
但是,廊道的意义也不能过分地强调。他们有时并不能起到联系乡土栖息地的作用。相反,他们有可能对乡土物种带来危害。在大尺度空间上的一个例子是南北美大陆联接的形成在过去几百万年内导致生物多样性的灾难性的损失(May1978;Gould1993,p347)。在小尺度上的观察也证明廊道对乡土物种的危害性(见HarrisandSheck1991)。对某些生态过程有促进作用的廊道,恰恰对某些物种的运动有阻碍作用。联结孤立栖息地之间的廊道往往会引导天敌的进入,或外来物种的侵入而危协到乡土物种的生存。美国佛罗里达州的开发就有许多这样的问题。外来物种沿着交通廊道侵入景观深处,危协乡土物种的生存(见HarrisandScheck1991)。
由于廊道功能的这些矛盾,要求景观设计师谨慎考虑如何使廊道有利于乡土生物多样性的保护。特别应注重以下几个方面的考虑(Harrisandsheck1991):
(i)多于一条廊道:多一条廊道就相当于为物种的空间运动多增加一个可选择的途径,为其安全增加一份保险。
(ii)乡土特性:构成廊道的植被本身应是乡土植物。
(iii)越宽越好:廊道必须与种源栖息地相联接,必须有足够的宽度。否则,廊道不但起不到空间联系的效用,而且,可能引导外来物种的入侵。至于多宽的廊道较为合适,目前尚无定论,但越宽越好是一条基本原则。
至于针对某一种动物运动的廊道,当地的生物和生态专家的经验往往能提供最可靠的参考(Binford等1993)
(iv)自然的本底:廊道应是自然的或是对原有自然廊道的恢复。任何人为设计的廊道都必须与自然的景观格局,如水系格局相适应。
其它联接破碎斑块的方式包括建立动物运动的"跳板"(SteppingStones),改造栖息地斑块之间的质地和减少景观中的硬性边界频度等以减少动物穿越景观的阻力。
2.4增加景观的异质性(Heterogeneity)
实验观察和模拟研究都显示,景观异质性或时空的嵌斑特性(Patchenes)有利于物种的生存和连续及整体生态系统的稳定(Turner1987;PickettandThompson1978;KolasaandPickett1991;Renshaw1991;Kozakienicz1995;Forman1995)。许多物种需要两种或多种栖息地环境。景观的空间格局与时间更替一样可能会显得杂乱无章。但这种动态和交替抹去了景观中的剧烈性的变化,使系统保持稳定。所以,保护和有意识地增加景观的异质性有时是必要的。(FrankelandSoule1981;Hayes等1987)。增加异质性的人为措施包括控制性的火烧或水淹、采伐等。
2.5恢复栖息地
另一种代价很高的生物保护战略是栖息地的恢复,在关键性的部位引进乡土栖息地斑块,作为孤立栖息地之间的“跳板”,或增加一个适宜于保护对象的栖息地。这样可以大大增强生物多样性保护的效果,同时也可提高景观的美学价值(Hayes等1987;Morris1987)。
上述多种生物多样性的保护战略都在不同程度上有积极作用。关键的问题是在什么地方和怎样来构建上述空间结构和战略。也就是说在什么地方划分缓冲区?在什么地方建廊道来联接栖息地斑块?在什么地方引入新的斑块来有效地影响生态过程?这些问题还远未得到解决。
3.生物保护的景观规划途径讨论
3.1普遍的缺陷和应改进的方面
上述关于生物保护的景观规划途径和空间战略总起来有以下两个方面的不足:
(i)被动的途径
除少数例外,目前生物保护多采用被动方式。生物多样性或乡土栖息地被作为被动的保护对象,被圈在一定的地区或限制在一定的网络内运动。如果把生物对景观的利用作为一个能动的生态过程,一种对景观的竞争性的控制过程,情景可能会很不一样。在这种假设下,通过识别关键性的景观局部和空间联系,而利用物种自身的对空间的探索和侵占能力来保护生物多样性。这也正是景观生态安全格局(EcologicalSecurityPatterns)概念的基本出发点之一(Yu1995a-c,1996a-b)。
(ii)局限于对“实体”景观的保护
由于上述关于把物种作为被动对象保护在特定地域和现存景观元素中的局限性,生物保护中的景观生态研究和规划往往注重现有景观元素及格局与生物运动过程的关系(LaverandHaine-Young1993)或偏于记载和再现现存的景观实体元素而对景观的另一半,即作为景观实体元素背景的部分研究很少。而恰恰是这部分“虚体”景观,如作为景观中森林斑块背景的农用基质,对物种的空间运动起作很重要的作用。那么,在这种景观基质、或背景中是否存在着某种隐藏的或是潜在的结构,影响、甚致控制着景观生态过程呢?
由于上述两个局限性,生物保护的上述空间战略的有效性也就值得怀疑了。如传统的缓冲区的划分方法,和根据现存的自然结构来建立廊道并相信物种能利用其进行空间运动等都值得进一步讨论。
所以,下列三个问题依然存在:
(a)如果要选择某一栖息地进行保护应如何选择,包括什么和在什么位置。
(b)如果两个或多个孤立的栖息之间需要构筑廊道,什么地方设廊道才具有高效性。
(c)如果恢复一个退化的景观,应在什么地方着手,才可以使恢复过程更有效,包括有效地使乡土物种得以维持和繁衍,和有效地阻止外来物种的侵入。
对这些问题的回答不但需要考察现存景观元素及其空间格局,同时还应研究潜在的景观基础设施。景观生态安全格局理论在这方面作了初步的探讨(Yu1995a-c,1996a-b)。
3.2一些具有启发意义的概念
针对上述普遍采用的景观规划和空间战略的局限性,有学者提出了一些新的概念和模式。尽管这些新概念仍很大程度上还停留在理论阶段。但对未来生物保护的景观规划发有重要的启发意义。
(i)景观的空间构型概念(SpatialConfiguration)
这一概念强调景观的构型,即景观元素的毗邻关系。景观的空间构型可能比笼统意义上的景观异质性或景观的嵌合体特性更具有意义(Forman1990,1995)但关于这一设想尚没有进一步的实验观察的支持。
同样的设想也包含在森林的群岛模式之中,这一模式主要讨论破碎化的残遗森林景观的空间分布(Harrs1984)。该模式强调斑块在联系整体群岛系统中的作用应作为斑块被选作为保护对象的首要因素。单一斑块选择作为保护对象的标准包括:①空间位置,②总的物种丰富性,③对特有区系成分生存和延续的意义,④发生遗传变异的可能性。而“选择栖息地岛屿保护地的压倒一切的保护标准是其在整体景观生态系统中的作用”(Harris1984,p158)。
(ii)进化动态世系概念(EvolutionaryDynamicLineage)
这一概念认为,目前生物保护的战略基本上是保护那些正走向灭绝的稀有物种,而这并不是我们所需的。应该保护的是进化的过程(Erwin1991)。
那些对当代进化过程有重要意义的关键地区应作为我们的保护和管理重点。
根据物种进化的空间轨迹来设计景观生态保护格局,才使生物保护更具有意义而应作为我们今后努力的方向。
(3)景观阻力的概念(LandscapeReristance)
用景观阻力来衡量景观中栖息地岛屿的隔离状态在景观生态规划中具有重要意义(Forman1995)。
(成都工业学院,成都 610000)
摘要:水体富营养化已成为当代许多国家政府和公众最为关注的环境问题之一。随着富营养化的加剧,藻类水华发生的频率和幅度也大大增加,特别是藻类有毒物质严重影响了水体的正常功能。邛海位于西昌市境内,具有供水、农灌、发电、航运、水产养殖、旅游等多种功能,对凉山地区的发展起着举足轻重的作用。因此防治邛海水体富营养化和蓝藻“水华”是当前生态环境领域的热点问题。
关键词 : 水体富营养化;邛海;生态环境
中图分类号:X824 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)23-0212-02
作者简介:景江(1982-),男,陕西子常人,讲师,研究方向为地表水环境,蓝藻水华治理。
1 水体富营养化的危害
水体富营养化很容易导致藻类大量繁殖生长,会散发出腥味异臭,使得水质下降。腥臭味会严重影响河岸附近居民的正常生活起居。藻类等浮游植物疯狂繁殖,而鱼类等生物的消费能力赶不上藻类的繁殖速度,水中藻类越长越多,藻类生物集中在水层表面,光合作用释放出的O2溶解在海水表层,表层海水形成饱和溶液,从而阻止了大气中的O2溶入深层海水。与此同时大量死亡的海藻在分解时却要消耗水中的溶氧,这样水中的溶氧就会急剧减少(甚至可降至零)导致水中的鱼类等动物大量窒息死亡,严重破坏水体的生态平衡[1]。
富营养化对水质的另一个破坏作用是,某些藻类甚至还会释放出一些有毒物质使鱼类中毒死亡,如果被牲畜饮用,可使之患上肠胃道疾病,同时影响供水水质并增长治水资本。水体一旦产生富营养化,在很大程度上会影响湖库的观光旅游,导致旅游效益降低。另外,疯狂繁殖的浮游生物会堵塞航道,影响航运[2]。
2 邛海水体富营养化现状
邛海,又名邛池,位于西昌市区南部的泸山东北麓,距市区5000m,是四川省国家级风景名胜区。邛海的形状像蜗牛,是四川省内第二大淡水湖。该湖是史前地质构造运动断层下陷落湖,属高原构造湖泊。湖面海拔1510m,湖岸线绵延三万米。湖面面积31.3平方公里,蓄水量为3.2亿m3。西北至东南湖长11400m,西北段宽1500m,东南段宽4000m,平均水深14m(最深处达34m)。水源补给类型为地下水及降雨补给,盈水经西部海河流入安宁河。
2.1 邛海水质功能
近几年,邛海水质基本在Ⅱ~Ⅳ类之间,出海口处水质最差为Ⅲ~Ⅴ类,不符合国家规定的Ⅱ类水标准。邛海水体一直维持着中营养状态,但最近有监测数据显示其已进入富营养化初级阶段,并且有进一步扩展的趋势。若水体得不到有效保护,富营养化进程则会加快,水环境容量将大幅度缩减,水域功能将无法保障。
2.2 邛海水体富营养化的演变
自上世纪九十年代中期以后,邛海附近频繁的人类活动导致湖泊水位逐年下降,水域面积不断缩小,水质受非点源污染严重,整个流域的生态环境发生了显著的变化,比如生物数量不断减少,物种多样性遭到破坏,湖泊富营养化速度十分惊人[3]。
2005年一项监测数据显示,这片海域的水质已由偏中营养级发展为贫中营养级,2008年又转为中营养级,说明邛海水质正在由中营养级向富营养级转变。以邛海2014年几个水质监测点水质监测资料为基础,采用综合营养状态指数法对邛海营养状态进行综合评价,通过评价得出:邛海水质已呈中富营养化状态[4]。所以需要及时采取相应的预防措施和控制对策才能使目前的这一状况得到解决。
3 邛海水质富营养化的防治对策
3.1 防治对策
近些年来,已有一部分专家、学者开始关注富营养化的问题,并且针对邛海生态环境的保护提出了可行性的建议和措施。
①控制外源营养物质的输入。在邛海流域发展沼气,处理人畜粪便和生活垃圾[5]。大力推行节水及再生水利用工程,构建了覆盖全流域的截污—治污系统,实施主城污水处理厂尾水外排和资源化利用工程,大幅提升了流域节水—排水—治污系统效能,尽最大努力隔断污染物入湖通道[6]。
②控制湖体内源营养物质的释放。对重度污染区域进行污染底泥疏浚、围埝建造、堆场余水处理及堆场景观恢复,整治网箱养鱼,禁用机动渔船,并且控制湖滨区鱼塘向邛海排换水,严防污染内源扩散[7]。
③修复水体的生态环境。首先恢复水生植被,吸收N、P等营养物质,抑止藻类繁殖;在邛海流域积极造林,保护现有森林资源和水土资源,恢复湖滨带生态功能[8]。
④增蓄邛海水位。频繁的人类活动使得湖泊水位逐渐下降,水源供给不足,使得水中营养物浓度增加,加速了水质富营养化。有专家学者建议,应当增加蓄水量,保证水源充足,使水位适当提高,同时要配置相关基础设施,基于生态保护的理念对邛海水源进行合理规划和利用。
⑤科学规划,综合治理。基于湖区的优势及制约因素,分析其有哪些发展机遇,将要面临哪些问题,形成整体发展思路,力求在保护生态环境的前提下合理开发利用湖区资源,实现可持续发展的目标。
3.2 防治效果
近几十年来对邛海的研究工作中,在水环境污染治理方面还是取得了许多令人鼓舞的成果。《邛海保护条例》的颁布和实施为邛海水质富营养化的治理、生态环境的保护以及湖区资源的开发利用提供了一套科学地参考依据。尤其是在西昌市“一办三创”中,对邛海构成威胁的污染问题有所缓解。
但是以往的防治措施重在严格控制外源污染和内源污染,忽略了生物多样性减少、湖泊湿地退化等眼前的问题。鉴于此,建议将今后的工作重点放在对生物多样性的保护、生态环境的科学管理上,以促进湖区生态与人文的可持续发展。
4 结束语
综上所述,邛海蓄水量是维持邛海生物多样性和邛海周围生态环境最基本的要素,随着流域内的人口增加和经济发展,用水量也日益增大,造成邛海水量常年入不敷出,虽然对邛海水资源的合理开发和利用在一定程度上可以缓解其供水压力,但要从根本上解决邛海水量供需之间的矛盾,减缓邛海富营养化进程,恢复邛海生态环境,为邛海补充水量,引水济邛才是可持续发展之路;同时可辅以实施控制外源污染和内源释放的治理措施,建设湖滨带湿地生态恢复系统,走生态恢复之路,以期及早有效地解决邛海的富营养化问题。
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在8年前,武汉市启动了汉阳地区“六湖连通”工程,投资6亿,计划在2007年完工。现在距离完工日期已经过去3年,工程仍未完成。在2008年,一项更为宏大的“大东湖生态水网”计划抛了出来,力图建成中国规模最大的城市中湿地公园,工程投资涨到了15872亿元。2009年11月,武汉又举行了世界湖泊大会,发出了“让湖泊休养生息”的《武汉宣言》。武汉与东湖,成了难以分开的两个词。
水果湖新颜中的旧味道
在前往中科院水生生物研究所(以下简称水生所)的路上,梧桐林荫、连椅成排,太阳能路灯沿湖成列。4月的天空明亮,但仍有一阵腥昧很重的气味扑鼻而来。在水生所从事环境科学研究的成水平研究员告诉记者,这个水果湖过去是东湖的一部分,前几年曾经进行过一次大型的清淤,但现在仍然是5类水质,远没有达到规划的目标――3类水。
他说的清淤行动,是指2003年武汉市水务局耗费3000万、耗时两年的治理行动,可从现在的情况看,这个不到200亩的小湖水质并没有好转。
比太湖差,比滇池强
对于东湖的水质状况,成水平说:“东湖水质只能说最差的时候已经过去了,或者说恶化的趋势已经止住了。如果说改善,也是很缓慢地在改善。”
对于东湖的整体状况,华中师范大学生命科学学院的水生生物学教授赵以军介绍说:“东湖由于长期排污再加上政府没有系统计划,造成水体质量的严重下降。水体质量的下降在国内是普遍的,东湖的水质情况是中等偏下,比太湖差一点,比滇池要好一些,基本在4类和5类水质之间。”
历史上,东湖水质的恶化主要来自于急剧膨胀的人口增长和工业化发展,20世纪50年代湖滨人口只有2万人左右,20年后已超过10万人。目前全湖区人口已逾百万,之前生活污染、医院和工厂污染都是直接排放到湖中。
据成水平讲述,从20世纪80年代起,东湖水质已经引起了重视,截污行动从上世纪90年代开始,真正发力是进入21世纪后,最近几年效果显著,“大东湖主体周围90%的点污染源已经截除了,一旦点源污染截除好,湖泊的污染速度就慢下来了。”
截污是重中之重
相对于目前受到关注的生物操纵法处理藻类、清淤、湖泊连通等治理措施,截污是重中之重。不能控制污染源头,无论什么措施都没用。在采访中,成水平研究员和赵以军教授都不约而同地强调了控制污染源的重要性。
目前对于大东湖主体没做什么工作,只是做了周边截污。并且截污有几个点还没截好,比如北湖的截污没做好,水质还在恶化,“当然,剩下的10%也是必须截掉的。”成水平强调。
至于自净能力,“东湖好一点就是水交换能力比较强,水交换主要靠降雨,因为武汉的降水还可以。如果说没有大量水的补充,营养盐浓缩,富营养化只会越来越重,滇池就是这样,那里降雨量低于蒸发量。”赵以军教授说。连雨水也是污染源
但是由于中国的排水机制问题,使雨水同时也是污染的源头,这就是所谓的除了“点源污染”外的“面源污染”。“比如水果湖这一块,平时看起来还不错,一场雨下来,马上就脏得很,立刻变成劣5类水,这也是为什么湖泊的水质没有根本性好转的原因之一。”成水平继续拿水果湖举例。
雨水把马路上的物质冲到下水道,下水道平时走的是污水管道,下雨的时候污水处理厂的处理速度不够,只有打开闸门往湖里放。平时管道里积累的淤泥和脏东西,一场雨一冲,都进入了湖里面,“面源问题目前没有得到任何解决”,他说。
当污染源被控制以后,就可以采取一些措施帮助东湖改善水质,“因为生态已经被破坏了,不可能在截污后自己就能慢慢恢复起来,如果让东湖自然恢复,将是一个漫长的过程。所以需要一些人为的生态修复措施加速这个过程。”成水平说。
构建大东湖生态水网的想法
常见的措施有疏浚清淤,因为沉积在湖底的泥巴氮磷含量很高,有些还含有重金属。一种方法是把泥巴捞起来,另一种是将淤泥固化,让里面的营养不释放或少释放。另外控制蓝藻很重要,方法除了常见的机械捞藻外,刘建康院士发明的通过饲养鲢鳙这种滤食性鱼类,降低藻类密度的生物操纵法在控制东湖水华上发挥了重要作用。
成水平告诉记者,按照东湖的这种水质应该很容易爆发水华,但是东湖没有像太湖和滇池那样爆发水华,说明刘院士的理论在东湖是得到了印证的。同时,赵以军教授透露,他实验室研发的一个技术,第一次使用微生物杀灭藻类,在滇池里实验取得了显著的效果。
除了这些生态修复措施,东湖水动力条件变化对于生态的影响过去虽然也有人提起,但一直到2009年的大东湖生态水网构建项目的出现,才引起关注。这个宏大工程的生态意义和前景如何呢?
为何要连通六湖?
湖北省过去有着“千湖之省”的美称,武汉则是“百湖之市”,赵以军教授说这主要是因为泛滥型平原造成泛滥型的湖泊,长江经常水灾,于是天然形成了很多湖泊,因此主要的功能是能起到蓄水防洪的作用,但这也在一定程度上使湖泊与长江连通。
在过去,这种连通使湖泊与长江成为一个整体生态系统,成水平介绍说:“在没有水生所做的工作之前,四大家鱼在湖里面是不产卵的,必须在流水里产卵,即在长江里产卵。长江涨水的时候,小鱼苗就游到湖里面长大,等退水的时候,大的鱼就游出去。这种鱼通道对于鱼生态群落的调整是有好处的,增加生物多样性。”
东湖在1971年有67种鱼类,现在只有39种,其中耐污染型鱼的比例不断上升,鲢鳙占到了97%,生物多样性大大下降。过去东湖、沙湖、严西湖、严东湖、北湖和杨春湖等湖泊,曾经有渠“湖湖相通”,除了渠道萎缩,东湖本身也被人为分割成了许多部分。这些分隔使本来联系的生态系统被破坏,对于生物多样性的影响是致命的。而生物多样性是调节湖泊水质的重要因素,“一个系统越是复杂,就越稳定,越是简单,平衡就越容易被打破。”成水平这样解释。
六湖通江只是手段之一
六湖通江主要目的是希望能用长江水来稀释受到严重污染的湖水,让原本湖泊的死水成为活水,这个还原江湖原始形态的想法看起来很美,但对于湖泊和长江生态的影响却是未知的。
对于该工程项目是否对恢复东湖生态有帮助,赵以军教授显得十分谨慎:“希望是这样,但还有待检验。在工程实施过程中,需要科学的预测和对调水进行一个量的把握。”他表示,一个与六湖通江相配套的科技重大专项正在申请中。有可能把东湖的水体污染控制与治理列进去,如
果批下来,那么这就不仅是个发改委的工程,而是国家最高级别的科技计划。
成水平研究员则强调,人们不应该过于注重六湖连通和通江,因为水网连通工程只是改善大东湖水质的一种手段,在这个工程中还有污染控制工程、生态修复工程和建设监测与评估研究平台三个部分,这些更有意义。
警惕非科学的“生态牌”
六湖通江工程出现后引起了巨大争议,一方面是工程拆迁涉及的面积和人群巨大。据网民称,该拆迁的公示期宣传说是2~3个月,实际上只有10天,而且公示上还缺乏足够的手续证明。
其次,从该项目的发展看,其重点已经由初期的生态修复,转移为了商业目的。2006年底所批复的大东湖生态水网改造工程,已经包括六湖通江,内容包括点源控制、生态修复和水力调度,项目总投资10.4亿元;2008年3月有报道称大东湖“六湖连通”工程获得批准,投资26.6亿元,而同年4月底项目升级为86亿元,只是加上了水果湖、内沙湖、竹子湖等5个小湖泊,而像水果湖原本就是东湖的一个湖汊,只有一道路埂将其与东湖隔离开。
2009年在武汉举办的世界湖泊大会结束后,该项目再一次升级,因获得国家发改委支持,投资增加为158.72亿元。而其中最重要的部分,就是后来在东湖与沙湖连通项目中增加了“楚河汉街”商业部分,即建一条宽20~70米的运河,及运河边12米宽的步行街,这就占了先期投资118亿中的93.5亿。
生态治理的疑问手
从生态治理的科学角度看,该项目也有疑问。湖泊治理最重要的是截污,然而在点源没有完全解决,“雨、污同流”局面没有任何改善的情况下,就耗费巨资进行联通,其生态效果很难预测。比如投资79亿的沙湖治理,类似于西湖模式,但如何与目前以与类水为主的东湖连通,是个严重的问题。
此外,通过“闸灌泵排”方法引入江水的方式,也备受质疑。一方面从长江带来的大量泥沙冲进湖泊可能造成湖底的升高,其次按照规划中的设计,其“泵排”能力是否足够存疑,如果不够,间断性的泵排对于置换水体的意义就不大,而且泵排所消耗的能源也是问题。
突如其来的填湖消息
不久前,一则突然出现在《时代周报》的《武汉华侨城东湖开发调查》引起了广泛关注,报道称在450亩水面的东湖渔场将被开发为两个四星级酒店。
东湖渔场正是刘建康院士用生物操纵法治理东湖水华的鱼苗投放水面。鲢鱼、鳙鱼在生长过程中吃掉大量蓝藻,有效控制了水华。据称,应用这一方法后,自1985年后东湖再没有爆发过水华。
关键词生态园林城市;构建;河南洛阳
洛阳市是我国著名的历史文化名城,地处黄河中游的南岸,东傍嵩岳,西依秦岭,南有伊阕耸立,北有邙山屏障,中有伊、洛、瀍、涧4条河流贯穿其中,拥有丰富的自然和人文资源。为增强洛阳市经济综合实力,推进“三个文明”建设协调发展,满足人民生活水平日益提高的需求,势必要求改善生存环境和提高生活质量,而工业的发展所带来的环境问题也要求发展和建设生态园林城市,用来维持环境的生态平衡。园林绿化是城市生态的主体,是我国城市建设中的一项重要工作,直接关系到城市的生存环境和生活质量。绿色植物是21世纪城市的生命,人们对被污染城市人工环境的厌恶及重返大自然怀抱的渴望,必须靠发展城市生态园林来解决。
洛阳市市委、市政府始终把 “以悠久历史文化为依托,科学技术、文化教育比较发达,现代化气息浓郁和适宜人类居住的山水园林生态城市”作为城市建设的目标,动员全市居民广泛参与,树立落实科学发展观,坚持以人为本,以追求人与自然的和谐发展,改善人民的生活环境,提高城市品位。
1建设生态城市的要求
所谓生态城市是按生态学原理建立起来的社会、经济、自然协调发展,物质、能量、信息高效利用,生态良性循环的人类聚居地。一个生态城市应拥有优美的生态环境、高效的投资创业环境和良好的人居环境[1]。在这样一个城市里,发展任何产业都必须以不破坏生态平衡为前提,所有的原材料和能源得到最合理、相对最高效率的利用,善待自然、保护环境成为社会公德和人民的自觉行为准则;到处是绿荫草地、青山绿水的城市景观,人的行为与大自然有机结合,相互协调。
要建设生态城市,就必须打造优美的生态环境,园林绿化是改善生态环境的一个重要举措[2]。要营造生态城市的绿色景观,就必须进一步提高园林绿地的覆盖率,同时丰富城市的园林景观,加大植树种草的力度。宏观层次上城市大环境绿化景观要精选树种,多种树,种好树,大力开展全民植树造林活动;中观层次上要大尺度开发道路绿化景观,对洛南新区道路绿化,东、西出入口绿化,老城区道路绿化带的改造都统一规划设计,突出各绿化带的主导树(花草)种和特色景观,营造色彩丰富和季节变化明显的复层混交林结构;微观层次上社区园林景观要强化精品意识,着重丰富园林绿化的文化内涵,特别是在公园和街头绿地中,营造“一园一特色,一路一景观,一街一景点”的绿化新格局,在这3个层次上建立起来的风景园林绿地系统不仅可以优化本系统在当地的生态防护、基础设施配套等功能,而且可以满足人对自然的需求,协调人与自然的和谐共处关系,体现出文化休憩、景观形象的功能以及自然属情、审美情趣和精神文化内涵等。
2建立适应生态城市发展的规划建设管理体系
绿化规划是龙头,是创建园林城市的先导,是园林绿化建设和发展的重要依据。为了避免绿化建设的随意性、盲目性,洛阳市园林局在20世纪90年代初首先制定了《1991~2000年洛阳市园林绿化发展规划》,随后下发了《洛阳市大环境绿化规划》。1995年5月,洛阳市园林局又制定了《1994~2010年洛阳市园林绿化系统规划》。近几年,又先后完成了《王城公园总体规划及景区规划》《龙门东山风景区详细规划》《洛浦公园总体规划及景区规划》《城市出入口绿化规划》。
编制生态城市建设规划以指导城市建设,使各项城市活动逐步纳入生态城市建设的轨道,并在规划指导下做到有效、有序地完善和提升现行城市经济、社会、环境结构,改善城市的生态服务功能,提高城市各系统再生能力,促进现行的城市结构、城市功能、城市管理和城市运营向生态城市全面转变。建立强有力的生态城市建设协调机制,强化政府机构在政策导向、规划执行和宏观调控方面的作用,探索建立统一、高效、有序、协调的生态规划建设体制和综合管理机制。
3生态规划和园林植物配置的多样性
科学合理的规划是城市生态园林建设的基础[3]。传统城市规划设计往往是把绿地系统作为附属规划,其所关注的内容仅仅是城市产业的结构布局,导致园林绿化只能在不适于搞建筑的破碎空间中见缝插绿,绿地的布局往往缺乏生态指标的研究,至于绿地的功能、生产单位对绿地的要求,则都是在城市物质形体建设完成后才考虑到的,其结果往往破坏了自然生态系统,也破坏了城市人赖以生存的生态基础,而建成后的城市环境无论如何也不会考虑到现代人居住对生态绿地的合理要求,因此现代的城市规划设计必须以保护自然景观资源为基础,有景观规划师参与,从整体出发对整个规划区进行综合分析,使其景观结构、格局、自然特征和城市建设相适应,从而达到绿地系统的整体优化利用。
近年来,洛阳市坚持政府组织、群众参与、统一规划、因地制宜、讲求实效的原则,实行严格的城市绿化管理制度,科学安排绿化布局,合理划定,切实保证绿化用地,做到片、线、点结合,通过调整和优化城市的用地结构,充分利用原有的人文和自然条件,扩大绿地比例,不断增加绿化面积,恢复生态功能和植物多样性。
园林植物配置就是将园林植物材料进行科学的、艺术的组合,以满足园林各种功能和审美的要求,创造出生机盎然的园林境域。“多样性导致稳定性”是一个最基本的生态原理。园林绿地结构越复杂,生物种类越多,园林绿地系统越稳定,植物群落的相对稳定是建立在生物多样性基础上,生态园林本身就意味着生物多样性。植物是生态园林的主体和基础,单调的植物种类建立起来的园林失去人类的维护是不稳定的;增加单位面积上的绿量,提高群落的生产力和生态效益,需要复层绿化,这一点没有植物的多样性是无法办到的;同时,应优先选用当地植树种类,以保证园林植物的成活率。
丰富城市景观也需要植物的多样性,再优美、再好看的植物和景观,如果一味地复制也会单调乏味。同样,城市环境状况的多样性,也需要植物的多样性。城市的环境状况复杂多样,夏季城市温度高,需要种植耐热的植物;工厂有污染,需要种植抗污染的植物;缺水的城市需要种植耐旱的植物;盐碱地需要种植耐盐碱的植物;墙体和立交桥绿化需要种植丰富的爬藤植物。总之,要做到适地适树,才能保证植物的多样性。
4加强城市绿化建设,提高城市品位
园林绿化是城市生态的主体,对于调节气候、防风降尘、减少噪音、保护物种多样性有着不可替代的作用[4]。同时,园林绿化是城市的形象工程,也是一种生产力,一座美丽的园林城市,公园绿地就像一颗颗明珠,具有吸引力、感染力、凝聚力,最贴近于人民群众的生活,具有实用性,也最能反映城市绿化的功能性。洛阳市城市绿化建设紧紧围绕创建生态园林城市这个目标,全面启动生态城市建设,突出抓好洛河两岸城市生态景观带建设,发挥洛河在洛阳市建设生态城市的独特优势。洛浦公园的景观形象已经得到市民和外地游客的称赞,生态优势突显,要继续完善提高,抓好植物的调整、更新和补植,增强丰富的植物群落,进行湿地保护,建设“情人岛”,进一步提高文化品位,以实现人与自然和谐相处。
5城市园林的生态管理
5.1搞好植保工作,逐步放弃化学农药的使用,利用生物和生物农药防治病虫害
古代森林中,昆虫和植物是食物链的关系,保持着一种生态平衡,一般达不到危害的程度,这得益于生物的多样性和物种之间的相互制约[5]。城市的园林植物种类相对比较单一,如果没有农药的保护,植物将彻底毁于病虫害。但近几十年,使用大量化学农药防治病虫害,造成环境污染、土壤污染、地下水污染以及杀伤有益生物,逐渐引起了对病虫害生物防治的重视。目前生物防治已成为综合防治当中的重要内容。生物防治有不污染环境、不破坏生态平衡的作用。因此,具有广阔的发展前景。生物防治法主要包括:①微生物的利用。②鸟类、益虫等的利用。③生物农药的利用。生物农药就是利用昆虫的生育原理防治害虫和利用昆虫激素防治害虫的一种方法。通过保护和增加城市中天敌、鸟类、周氏啮小蜂、线虫、苏云金杆菌等,实际上也是增加生物的多样性,从而达到防治的效果。生态园林需要植物的多样性,还需要动物和微生物的多样性,需要鸟类、蛇、青蛙、昆虫、微生物等这些天敌,缺乏生物多样性,会导致病虫害的猖獗繁殖,给园林植物带来毁灭性的危害。
5.2自觉保护城市园林绿地
为了改善城市的生态环境,应采取多种措施来保护园林绿化成果[6]。一是加强宣传,通过报刊、广播、电视等多种形式宣传生态园林的意义,不断教育市民树立社会主义道德观和文明行为,倡导人们爱护绿地、保护绿化成果;同时保护鸟类和益虫,培养市民的生态价值观和生态伦理观,自觉地保护环境;二是开展各种活动来保护绿化成果,如开展“大树认养”、“爱绿护绿”、“老年林”等活动,收到了良好效果,增加广大市民爱绿护绿的自觉性;三是制订一些保护城市绿化和环境的条例和规章,以约束人们的行为,逐渐形成爱护环境、保护绿地的社会氛围,营建良好的社会风尚和城市环境;四是加强绿化执法队伍建设,严格执行园林绿化法律法规。
从传统园林发展到生态园林是我国园林发展的总趋势,它要求我们运用现代科学技术,从环境保护学、行为科学、生态学的角度来研究城市大环境绿地规划,逐步实现园林建设在城市中到城市融于园林中的过渡。从指导思想上,应将园林环境效益放在园林综合效益的首位,以植物造景为主,进行大面积普通绿化,保护与发展自然风景区,大力发展城市外围生态园林绿地。
建设人与自然和谐共存的生态园林城市是城市发展的理性选择[7]。统筹人与自然协调发展,是一项艰巨而复杂的系统工程,不可能一蹴而就,必须坚持以人为本,持之以恒地做好工作,创造更加适宜人们居住和创业的良好环境,以实现生态系统的良性发展。面对新世纪新阶段的机遇和挑战,洛阳市应继续坚持以人为本的科学发展观,加强区域间的交流与合作,不断学习和吸收各国和各地区的先进经验,以期进一步加快洛阳市生态园林建设,从而实现生态系统的良性发展。
6参考文献
[1] 徐志虎.构建人与自然和谐的生态园林式城市的探讨[J].安徽农业科学,2009(14):6774-6775.
[2] 姚晔,刘清波.浅谈城市生态园林的建设[J].广东农业科学,2008(6):116-117.
[3] 陈烨.谈生态园林与城市环境保护的关系[J].现代农业科技,2009(11):72.
[4] 李喜平.浅谈城市的生态园林建设[J].科技创新导报,2009(21):108.
[5] 许伟,张喜凤.中国生态型城市的建设[J].重庆邮电学院学报:社会科学版,2005,17(5):791-793.
在中学各学科中,生物学科与环境教育的关系最为密切,因为包括人在内的所有生物都生活在一定的环境中,与环境有着极为密切的关系,一方面生物要从环境中不断地摄取物质和能量,因而受到环境的制约;另一方面生物的生命活动又能不断地改变环境,生物与环境是一个统一的整体。生物教学中适宜进行环境教育,环境教育离不开生物学科的教学的参与。
充分利用课堂教学,进行环境教育的渗透。在生物教育中进行环境教育,应该立足课堂,充分利用好生物教科书,利用课堂教育这个主渠道,适时、适量、适度地渗透环境教育。
一、把握渗透课
要求教师首先要仔细研究教材,找出课程内容与环境教育内容的结合点,及时挖掘。例如:结合植物“光合作用”的教学,介绍植物在吸收CO2和维持碳氧平衡方面起了重要作用,并借此来教育学生要保护环境,爱护花草树木;结合“细胞癌变”这部分的教学,介绍环境污染有可能作为致癌因子对人体健康造成严重的危害,使学生认识到关心保护环境,就是保护每一个人自身的健康。
在渗透课进行环境知识教育时,要注意以下三个问题:第一,找准切入点,不要牵强附会。第二,掌握好“度”,不能上成环境保护课。第三,应列出教育提纲,做到备课中有要求,教案中有体现。
二、上好典型课
高中生物必修三“生物与环境”是进行环境教育的重要章节,借此教师可充分利用现代教学手段,如,幻灯、图片、录像来加强学生的感性认识,并在课堂上组织学生讨论,这样可以充分发挥学生的主动性。例如,在讲森林生态系统时,提到森林的生态学用途时,可以给学生看一下如今世界上森林的破坏程度,如全球热带雨林减少的状况。由于热带雨林的消失,直接造成物种灭绝,生物多样性锐减等其他生态环境问题。在讲到“保护我们共同的家园”,介绍到目前各种全球生态环境问题,“温室效应”、“臭氧层破坏”、“水污染”、“酸雨”等等,利用视频、图片等直观影像资料直接冲击学生的视觉感受,让他们从中了解到当今世界环境保护,刻不容缓,而且形成一个“我们只有一个家园――地球,保护生态环境不是一个国家的任务,需要全球合作”的认识。但是对于世界上某些国家不积极投身环境保护的事实――如,美国在2001年3月,布什政府以“减少温室气体排放将会影响美国经济发展”和“发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务”为借口,宣布拒绝批准《京都议定书》这样的事件,要引导学生给予正确批评和指责。
这样通过图片和资料,通过学生之间的讨论,使学生不仅了解现状,而且加深印象,形成强烈的保护环境的意识,树立正确的人生观和世界观。
三、利用好实验课
在生物课本中有许多实验,其中不乏有关环境方面的,例如“SO2对植物的影响”,利用上实验课的机会,让学生动手自己操作,真实体验SO2这种存在于我们周围的有毒气体对植物所产生的影响,进一步加深印象,并能激励学生把环境保护落实到日常的行动中。有关环境的实验还有很多,生物教师应学会利用学科优势,在实验课中多多渗透环保知识,培养学生的良好的环保意识。
其实,我们的家底并不是那么阔绰。中国自古就缺少森林大兽,商汤就曾惊呼“禽兽尽矣”,呼吁“网开一面”,而且逼的我们先人走上了粒食的歧路。但是人们的口腹之欲,始终未能节制,从吃家畜到吃野,从吃蛇到吃穿山甲、果子狸……人的口越吃越大,生物种类越吃越少,生态环境越来越糟。人类社会如不采取措施,那就会真的有一天“禽兽尽矣”。
地球史上曾经有过5次生物大劫难。第一次是距今4.4亿年前奥陶纪末期。导致大约80%的物种灭绝。第二次是距今3.65亿年前的泥盆纪的后期,海洋生物遭到灭顶之灾。第三次是距今2.5亿年的二叠纪末期,导致95%的生物灭绝。第四次是距今2亿年前三叠纪晚期,爬行类动物遭到重创。第五次发生在6 500万年前,使得长期统治地球的恐龙灭绝了。虽然科学家已经初步认定上述五次生物灭绝是属于突发性的自然灾害所致,但是令各界认可的结论至今还没有出现。因为,有人预言,我们可能面临着新的一次生物灭绝的危险。
美国《科学人》中文总编李家维说,虽然人类已经认识到了保护环境和生物多样性的重要,但是当人类的利益受到威胁时,其他生命就难免灭顶之灾。当小小的禽流感和登革热向人类施虐时,人会本能地大面积喷洒消毒剂予以对抗。“城门失火,殃及池鱼”,惹祸的病毒不见得能断子绝孙,说不定哪一天还会卷土重来,然而一些物种却在人毒之战中被灭绝了。
目前人类在地球上处于绝对的“霸主”地位,欲想掌握生物界的生杀大权,所以对任何事情的考虑都是以自己为中心的,这就不可避免地影响其他生物的发展,造成生物多样性的单调也就是必然的。
在过去的100年里,全世界已经有近千种的家养动物灭绝,而且此种状况还在继续恶化。据联合国粮农组织称,在案的家养动物有六千多个品种,其中有四千多个品种有据可查。其中,有740种已经灭绝,1 335种处于“高度危险”状态。并且警告,如果不采取措施,20年内人类还将失去2 000个家养动物品种。
人类的现代化饲养方法比起自然养殖法有很大的优势,大幅度地提高了食物产量。其中的方法之一就是选用优良品种。但是,人们越来越依赖几个优良品种的结果,使得这些“娇生惯养,养尊处优”的“少爷动物”在环境和气候变化以及新疾病面前几乎毫无抵抗能力,一遇风吹草动,就极易死亡。与此同时,许多其他有价值的动物品种,因为不受重视而逐渐消失。
人们近来又发明了基因技术,似乎有了这样的技术就可以改变一切。但是,人们忘记了“天有天道”这个基本规律。基因技术只能对现有动物品种进行改良,它既不能挽回失去的品种,也不能改变生物的多样性,生物的存在必须是要符合生态平衡这一规律,如果人类硬要破坏这种“道的规律”,那么人类就是在自取灭亡。
现代生态学研究指出,自然界是一个有机联系的整体。
最简单的小生态环境是由虫吃草,鸟吃虫,鸟的尸骸肥沃了土地,又营养了草这样一个按食物关系组成的生物链。当然,这是一个大大简化了的系统,自然界的生态组成要比这个三角复杂得多。比如在上述草、虫、鸟的系统中再加上兔子、鹰、蛆虫,那么物种之间的食物关系就不是一条链能够概括的了。一方面,虫吃草,鸟吃虫,然后才有鹰吃鸟。另一方面,兔吃草,马上就有鹰吃兔。动物的尸骸不仅肥沃了土地,营养了青草,也腐养出蛆虫,这又成了鸟的食物。如此等等,在复杂的生态系统中,物种之间按食物的关系,不是组成一个简单的链环,而是组成复杂得多的一个网,这就是生态学研究中的食物网,或按食物关系组织的生物网。
达尔文引导我们认识,在每个小生态环境中,都有若干固定的生态学角色。有植物,有食草动物,有食肉动物,有互惠的共生现象,有寄生现象等,又由若干小生态环境组成大的生态环境。生态环境的形成非常复杂,有生物学因素也有地理气候因素,这不是一两句话可以说清楚的。
人类作为生物圈的一员,生活在地球村中。阳光、大气、水体、土壤和各种无机物质等非生物环境作为生物生活的场所和物质成分,构成了生命的支持系统。绿色植物等自养生物通过光合作用可以制造有机物,成为生物圈的生产者。各种动物以至人类都不能直接利用太阳能为食来获得能量,成为生物圈中的消费者。而微生物可以将动植物的残余机体分解为无机物使其回归到非生物环境中,以完成物质的循环过程,成为生物圈中的分解者。
在生物圈内,各种生物通过食物的摄食构成物质和能量的流动和转移过程。不同生物之间相互的取食关系构成了食物链。它成为生态系统各成分之间最本质的联系。食物链把生物与非生物、生产者与消费者、消费者与消费者连成一个整体,共生共存,谁也离不开谁。
生态系统是开放的,它的能量和物质处于不断输入和输出之中,各个成员和因素之间维持着稳定状态,生态系统便处于平衡之中。
因此,生物物种的消失,森林和环境被破坏以及环境污染都会造成自然界生态平衡的失调或破坏。
在这里,笔者想起了欧里庇得斯早在公元前428年写在《希波里特斯》中的一首诗:“人类的心灵――还能前进多远?/它的胆大妄为在哪里会达到极限?/如果人类的邪恶与人类的生命/以一定的比例增长,/如果子孙只是在邪恶方面/超过他们的父辈/那末/众神只有再增加一个世界/才能容纳所有的罪人。”
生命是一个超越了我们理解力的奇迹,以至我们不得不与它进行“斗争”的同时,仍然需要尊重它。生命的依存是地球上的生物圈。在一万年前,人类开始学会驯化动物、种植植物。进而对农业生产施行机械化、水利化、化肥化以及对杂草和病虫的化学防治、对食用动物的化学化饲养。每一项技术都扩大了生产能力,对人类的供食和繁衍做出了巨大的贡献。但同时,这些贡献又造成森林丧失,土地缺肥、洪水泛滥、风沙肆虐、降水异常、气候恶化。这正是人类干扰了生物圈的各种循环,破坏了某些生态平衡,以至产生的如此恶果。
同时,人们在消费心理上也走入了一个误区。传统上讲的消费通常是指人们为了生存以及在此基础上满足一定的生活舒适与活动便利而产生的对衣、食、住、行、教育、娱乐等方面的基本需求和发展需求。而现代的消费文化则是一种比工业资本主义更扭曲人性的商业炒作。它标榜市场是一种民主制度,钱是惟一的通行证。消费不只是一种满足欲求或满足胃内需要的行为,而是受着商业财团和与之紧密配合甚至联姻的现代媒体(尤其是电子媒体)创造、刺激和再生产的诱惑,驱使各色各类的人们盲目追求时尚、高档、身份等永无止境的欲望。当前一些年轻人对洋节的趋之若骛的现象即为如此。如果说出于对外来文化的包容,享受异文化的营养成分,这本来无可非议。但是仅凭着感觉刺激而糊里糊涂地跟风起哄消费,那就是缺乏理性。使人在所谓追求自由中恰恰失去了自由。
消费主义的文化意识形态既消解又重新解释文化传统,并且是通过一种窒息大众反抗的办法来达到。这是全球资本主义对付异文化的最为有效的一种“文化全球化”的运作方式。
吃什么,当然仍然是人们当前生活中的重要问题。但是,当我们刚刚温饱之后,千万别头脑发热,不知所以了。我们不只要吃饱,要吃好,还要理性地考虑如何吃的长久,如何让我们的下一代也有饭吃。这就要求我们重视人类、生物与其生境的和谐平衡关系,在和谐中求得长期发展。
美国学者尤金・N・安德森在《中国食物》中说:“在一个饥饿随处可见的世界里,中国设法在可耕地相对很小的面积上养活了全球的1/4人口。这一成就,除了归因于行之有效的社会主义政府外,还归因于中国的农业体系,不仅高产,而且――至少原则上――是可持续发展的。中国的农业大量依靠高产作物品种、养分的反复循环、水资源的有效利用和由数千万农民耕作者高度熟练的集约劳动,而不太依靠机器和化学品。既然现代工业农业的变化归咎于能源的成本上升与水土污染的扩大,中国的选择就变得更有吸引力。人类的未来可能要依靠中国式集约农业与‘高技术’时代的技术之结合。”这是在外国人眼中的中国农业。
生态保护与修复的错误、失误也与决策机制密切相关。目前我国生态建设规划多由林业、农业、国土、环保等多个部门负责,部门间条块分割问题突出。出于对行业部门利益的考虑,难免出现更关注与本行业相关的生态治理与恢复措施,林业部门强调种树,农业部门强调种草。另夕卜,生态建设计划的制订与出台往往较为仓促,相关措施未经过深入的科学论证,因此,规划的科学性也就无法保证。
部分地区生态环境破坏依然严重
尽管近些年重点生态功能区生态环境总体向好的方向发展,但是部分地区生态破坏仍然存在,并表现出边治理边破坏的特征。过去10年国家实施了退耕还林还草等重大生态保护工程,然而随着大量耕地的退耕,在防风固沙区以及水土保持区的砂质草原以及部分坡地上又出现了新的耕地开垦[2]。另外,由于城镇、交通以及工矿用地大量增加,也造成了大量的草地与林地的减少。目前虽然林地与草地面积统计的绝对数量没有明显减少,甚至还有所增加,但局部生态破坏仍然在持续。生态环境持续性破坏固然与当地老百姓片面追求经济效益以及各级政府生态环境监管缺失有关,但主要原因还是区域经济的可持续发展问题没有真正得到解决。
生态环境监测与监管困难重重
首先,国家重点功能区位置偏远,交通不便,开展实地调查工作十分困难。其次,国家重点功能区基础设施缺乏,目前大部分县市基本上不具备环境监测的基本能力。国家重点生态功能区进行绩效考核所需的环境监测数据,都来源于省市级监测站或第三方机构,地方根本无法承担环境监测的基本工作。另外,生态环境监测与监管需要大量的人力物力财力支持,国家重点生态功能区经济贫困,地方财政根本无力承担。除了人力物力等限制因素以外,体制管理上也存在巨大制约。目前大型矿产资源开发,县级政府缺少对其监管的权力,也就无法对其进行约束。
绩效考核手段不完善
从2011年开始,财政部联合环境保护部开始对国家财政转移支付资金使用进行绩效评估,并对生态环境明显好转的部分县市增加转移支付额度,而对生态环境恶化的部分县市财政转移支付进行扣减,开创了财政资金环境绩效的先河,有效地促进了重点生态功能区环境保护工作。然而,目前绩效考核手段还主要限于生态补偿资金拨付额度的控制,还没有对地方各级政府的绩效评估有明显影响,因此地方各级政府仍然更重视经济发展所带来的政绩。如果污染企业带来的收益远大于国家财政转移支付额度,扣减财政转移支付的惩罚效果对地方政府的约束能力就会大打折扣。
生态保护与经济发展的矛盾依然突出
重点生态功能区作为限制开发区,修复生态和保护环境为其首要任务,主要目标是提供生态产品。过去十年,我国在重点生态功能区内进行了退耕还林还草、天然林保护、京津风沙源治理工程、国家生态公益林工程、“三北”防护林体系建设四期、野生动植物及自然保护区建设工程等系列生态建设工程,对不符合区域发展目标的高污染项目进行限批,并关停了部分高消耗、高污染等企业。国家对参与这些生态保护工程的地区给予了财政补助,并从2008年起以转移支付的形式对生态功能区给予生态补偿。
然而目前生态保护工程给予的补贴数额偏低,且缺乏连续性。同时,为了维持生态保护成果,地方政府还需要拿出财政资金对生态保护后续工作进行支持。与由于实施生态保护工程带来的地方财政收入减少、后续需增加的地方投入以及丧失的经济发展机会相比,国家给予的补贴与财政转移支付数量偏少。
国家重点生态功能区是我国贫困人口集中分布区,大部分县市都位于我国14个集中连片特困区范围内,公共服务水平和生活条件都亟待提高。现在区域功能定位为生态保护,而国家财政资金又无法确保公共服务水平和人民生活条件的改善与提高。如果不从根本上解决区域经济发展问题,重点生态功能区的生态保护工作很难持续。
国家重点生态功能区生态环境保护工作建议
制定切实可行的措施解决区域经济发展
第_,加强省际间的横向生态补偿。目前国家重点生态功能区生态环境保护资金主要来源于国家纵向转移支付,不管是一般性转移支付还是专项转移支付,都是由中央统_通过专项转移支付的形式下拨给地方,无法有效地反映省际间由生态效益或成本外溢形成的横向生态补偿关系,因此需要建立以生态补偿为导向的省际间横向转移支付制度,由受益省份向国家重点功能区省份进行补偿[3]。从我国横向转移支付的现有实践情况看,若突破地方行政辖区限制开展跨省生态补偿,只能由中央政府相关职能部门牵头或组织进行,具体方式可以采取对口支援等形式。
第二,发展绿色可持续性产业。依据各生态区资源稟赋的差异,积极发展生态农业、生态林业、生态旅游业;积极开发生态标记产品,加强对有机、绿色、无公害等产品的认证和培育,提高产品的附加值,从而从自身产业发展中得到一定的经济发展机会。应充分重视生态旅游,将其作为生态服务价值实现的一种重要产业和途径,在一些地区可将其作为支柱产业。
第三,积极调动市场力量。积极探索清洁水供应、水电开发、土地租赁、碳汇交易、信用额度交易等多种形式的市场补偿机制,鼓励企业、个人以及民间团体积极参与到国家重点生态功能区生态补偿工作中来。对于参与到国家重点功能区生态环境保护建设的企业,可以在某些产业和项目上实施税收减免或优惠政策,提高企业参与的积极性。
第四,生态移民。对于生态环境极度脆弱、基本不适合人类生存的地方,可采取生态移民措施,将分散的居民转移出来,使其集中居住于新的村镇,通过向外输出人口来缓解环境压力,保护脆弱生态环境。从全国重点生态功能区情况看,当地相当一部分青壮年都在城市打工,农村主要为留守的老人、妇女和儿童[4],对当地生态环境的压力已大为减少。在目前城市化发展背景下,可以考虑实施生态移民,将这些地区居民迁入到基础设施、生产生活条件、市场、产业培训等方面条件优越的地区,从而保证国家重点生态功能区生态保护与恢复的可持续性。
加强生态保护与修复理论技术方法研究
第一,加强重点生态功能区生态系统演变机制研究。重点生态功能区自然条件与人文环境千差万别,造就了多姿多彩的各类生态系统。目前生态系统保护与发展的相关理论多基于少量定点实验基础完成,当少量典型的生态系统研究结果被简单地推广到整个重点生态功能区时,失误的决策将不可避免。从某种程度上来说,决策失误是相关科学储备不足的产物。因此,首先需要建立较为详细的重点功能区生态系统区划与规划方案;然后基于不同生态区研究自然生态系统结构和服务功能时空变化的生态学机制,认知全球变化和强烈人类活动影响背景下的自然生态系统的动态演化过程、空间格局形成和变化机制,从而掌握生态系统及其结构和服务功能的时间变化动力学机制和空间格局形成的生物地理学机制®,为生态保护与修复的关键生态系统类型与分布区域的识别划分以及人为因素定向调控生态系统的技术原理提供基本依据。
第二,研发现代信息技术支撑下的生态环境监测技术。国家生态功能区经济贫困,地方政府很难在短时间内投入大量人力物力财力进行生态环境监测与管理,因此迫切需要依靠先进的空间信息技术,辅以少量的地面调查,来实现国家重点生态功能区的生态环境监测。近期可考虑从以下几方面重点突破:_是基于国产高空间分辨率卫星遥感数据,以自动解译为主、人工辅助为辅的快速获取生态系统类型及其变化技术;二是突破以高分遥感数据和背景地理数据为主、以地面调查数据为辅,基于空间分析技术的生态系统植物群落优势物种和关键物种、退化标志物种以及外来物种的空间定位技术;三是突破在地面调查数据支持下,以高时间分辨率遥感数据为主要信息源的我国陆地生态系统植被盖度、植被净第_性生产力以及碳储量的遥感反演技术;四是突破以高分遥感数据和背景地理数据为主、地面调查数据为辅,基于空间分析方法的生态环境要素空间分布的快速调查技术。
第三,加强生态环境保护与修复基础理论向应用技术转化。由于基础理论研究侧重科学性有严格的基本假设与适用条件,在科学研究中为保证科学方法的严谨与可靠,基本假设与适用条件都比较严格,在实际工作中很难将科学家的科学成果直接用于生态环境保护规划与管理,需要在保证科学性的前提下对相关科学研究方法进行简化,以加强其在实践中的可操性。短期内可以重点考虑基于不同生态区生态系统及其结构和服务功能时空变化的生物地理学机制,建立重点生态功能区生态红线划定技术规范、生态恢复规划技术规范、差异化生态环境质量评估技术规范、国家生态补偿标准制定指南等相关规范指南,以确保重点生态功能区生态保护与恢复的科学决策。
第四,加强生态恢复与可持续农业技术的实验与示范推广。依据生态系统退化特征及其恢复机理,建立不同生态区人为因素定向调控生态系统的技术方法,在黄土高原、青藏高原、荒漠及荒漠化地区、农牧交错带、岩溶地区、南方红黄壤区等国家重点生态功能区典型区,进行生态恢复模式试验研究,开展增汇林业和资源高效利用的生态农业发展模式研究,建立水资源、土地资源、气候资源和生物资源高效利用技术体系,并开展相关技术的试验与示范工作。
加强支撑生态环境保护的基础设施建设
第一,建立国家重点生态功能区生态环境立体监测网络体系。在目前农业、林业、环保以及中国科学院相关现有的定位监测站、固定调查样地的基础上,基于空间抽样策略布设半固定样地,建立国家重点生态功能区‘‘机一星一地”一体化的生态环境监测网络体系。依据国家重点生态功能区生态系统区域分异,确定不同生态区生态系统的地面调查及航空和航天遥感的监测内容体系,建立定位监测站、固定调查样地、半固定调查样地及不同类型调查样地的地面指标体系,明确国家一省一市一县四级各级环境监测部门的责任与权力,形成业务化运行的国家重点功能区生态环境监测网络体系。
第二,建立国家重点生态功能区基础数据库。针对国家重点生态功能区复杂多样的生态系统类型和强烈的人类活动干扰,充分利用现有的国际国内技术规范与标准及数据库最新技术,建立国家重点生态功能区包括遥感监测数据、地面监测数据、背景地理信息数据以及分析应用产生的相关数据的数据规范标准。集成国家重点生态功能区包括实时观测、台站监测、多源遥感,以及基础地理林、背景地理信息、人文经济等基础数据。以大型数据库和地理信息系统软件为基础,实现上述分散、海量、多源、异构数据的高效存储与管理。
第三,建立数据集成与应用分析平台。建立能够综合集成数据统计分析模型、生态环境质量综合评估模型以及环境管理决策支持模型等专业模型,并与数据库系统紧密耦合的集数据与分析模型一体化的国家、省、县、乡四级用户的国家重点生态功能区生态环境立体监测与分析应用平台,支撑生态环境立体监测与评估的集成与管理以及分析应用的业务化运行。
利用现代信息技术实现生态环境保护工作有效监管
第_,生态破坏识别与违法监管。基于高空间分辨率遥感数据获得的生态系统类型变化数据,可以快速识别生态系统破坏的范围与性质,并在国家重点生态功能区数据库与应用分析平台支持下,确认违反生态规划、未进行环境影响评价或未按环境影响评价要求进行的等违法开发项目,并及时由环境执法部门做出快速处理。
第二,生物多样性丧失与生态退化管理。基于国家重点生态功能区地面监测网络的调查数据,尤其是针对生物多样性重点保护地区,对生物多样性变化、重要物种变化以及外来物种入侵等状况进行定期评估。建立基于高时间分辨率遥感数据为主的生态系统植被盖度、植被净第_性生产力以及碳储量数据,结合地面调查所获得的土地退化指示物种的监测数据,定期评估我国生态系统的退化状况。
第三,生态环境例行监测评估与重大生态工程绩效考核。基于能够综合考虑生态系统类型和生物物种变化,并能充分考虑生态系统生态过程趋势性变化尤其是人类活动影响下的生态环境质量变化综合评估模型,进行生态环境质量变化定期监测与评估,并实现对重大生态工程的绩效考核。
做好环境保护工作的机构与制度保证
第一,改变生态环境保护多头管理的混乱现状。长期以来,我国公共管理领域采取条块结合的管理体制,生态功能保护区工作主要是由国家环境保护部负责,会同林业、农业、海洋等相关部门协调管理。尽管生态功能保护区设立了相应的管理委员会,但行政权属上仍由各级地方政府共同治理。这种多重管理体制致使国家重点生态功能区管理权责不明,管理部门分散,交叉管理,职能混乱、效率低下,迫切需要厘清各级政府各部门的权利与责任,确保国家重点生态功能区生态环境保护工作平稳有序高效地进行。
第二,加强各行业相关人员的合作。国家生态功能区环境保护工作具有涉及面广、政策性强、周期长等特点,要建立以各级环保部门为主导的多部门定期协调制度,统筹考虑国家生态功能保护区的建设工作。实际工作中不但要重视各级行政部门的作用,同时也要重视高校、科研机构以及其他杜会力量,动员全杜会力量参与到国家重点生态功能区的工作中来。
第三,建立生态环境绩效考核与环境审计责任追究制度。将国家重点生态功能区的生态改善、生态保护状况等指标体系纳入到政府行政绩效考核范畴,并加强政府部门相关领导离任时的生态环境审计,对任内导致的重大生态环境问题实行责任追究,从根本上引起各级政府对环境保护工作的重视。
参考文献
[1]曹军胜,朱清科,薛智德.黄土高原地区土地植被承载力与植被生态恢复建设[J].西北林学院学报,2008,23(01):39-43.
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[3]杨晓萌.中国生态补偿与横向转移支付制度的建立[J].财政研究,2013,(02):19-23.
[4]王永莉.生态功能区建设中四川生态脆弱地区的发展机制研究[J].西南民族大学学报(人文社科版),2009,(06):179-182.
关键词:防洪工程;生态护坡;经济效益
随着社会经济发展和城镇建设步伐的加快,城镇水环境的政治已经越来越被社会各界所重视,人们已经由传统的防洪、排涝的水利建设观念转向建设“安全、舒适、优美”的水环境观念。因此城镇的防洪工程建设不仅要使堤岸发挥出水利工程的功效,而且要融入城镇园林景观、生态保护、建筑艺术等多种内容。生态防护保护技术的建设也因此得到了人们的逐渐关注,并进行了一系列的深入研究与探索。
一、防洪生态护坡
生态护坡是以现代生态学原理作指导,对因为工程建设而遭受生态破坏的边坡,通过人工设计和恢复措施,在坡面构建一个具有生长能力的功能系统,通过生态系统的自支撑、自组织与自我修复等功能来实现边坡的抗冲刷、抗滑动、边坡加固以及生态恢复,以达到减少水土流失、维持生态多样性和生态平衡的目的。
生态护坡应该具有以下几个要素:第一,河道护坡满足防洪抗冲的标准要求,要点是构建能透水、透气、生长植物的生态防护平台。第二,河道护坡满足边坡生态平衡要求,即要建立良性的河坡生态系统,由高大乔木、低矮灌木、花草、水草、动物盐滩地等组成河坡立体生态体系。
生态护坡的一个关键是保持生物的多样性,即保持有效数量的动植物组群,保护各种类型及多种演替阶段的生态系统。营造一个健康的林草符合系统,有利于边坡生态正向演替,既能通过先锋植物发挥水土保持的生态护坡功能,还能使得绿化边坡长期生态系统的平衡,是人们模拟自然所要达到的较高目标。
二、生态护坡形式
生态护坡最重要的特征就是恢复河流天然属性,应该尽量的选择天然组合材料。天然材料产生于自然、耐久性好,与河流不相排斥,即使发生化学反应也是很漫长的过程,而人工合成材料却难以做到这一点,天然材料的另一特性就是容易在河道中形成新的自然平横,较快恢复河道天然景观。
目前生态护坡的形式主要有:植被护坡、三维土工植被网护坡、植被型生态混凝土护坡和水泥生态植基护坡。
1.植被护坡
发达的根系固土植物在水土保持方面有着得天独厚的效果,采用发达根系植物进行护坡固土,能达到固土保沙,防止水土流失,又可以满足生态环境的需求。但是这种类型的护坡形式也存在着问题,比如,护坡容易被冲刷形成深沟,相对来说护坡的效果不明显,植被易于加大降水入渗,优化地下水的补给环境及促进边坡深层水岩化学作用,危及边坡稳定:其有限的蒸腾作用并不能遏制暴雨或连续降雨期间斜坡地下水位短时间内的大幅抬升,不能显著改善边坡的稳定状况以防护深层滑坡:同时由于在植被恢复的初期,草本对边坡的适应性,往往优于乔灌木,因而采用单一或者混合草种的情况多于采用乔灌木。其结果往往是前期效果不错,但植被系统相当脆弱,容易遭受破坏:再者栽植草本植物时,过多地引进国外草种,对于乡土草种的选择利用与开发注意不够,可能会引发新的生态问题,如物种入侵、生物多样性损失等。
2.三维土工植被网护坡
这种护坡方式主要利用活性植物并结合土工合成材料,在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统,通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。三维土工网是一种类似于丝瓜瓤状的植草土工网,以加入炭黑的尼龙丝加工制成,丝与丝的交叉点熔合粘接,相互缠绕,之地蓬松,孔隙率在90%以上,在其空隙中可填加土料和草种。植草穿过网垫生长后,其根系深入土中,植物、网垫、根系与土合为一体,形成牢固密贴于坡面的表皮,可有效地防止坡面被暴雨径流或水流冲刷破坏。
3.植被型生态混凝土护坡
这种类型的生态护坡形式采用多孔混凝土、保水材料、缓解肥料和表层土组成,是植被型生态混凝土的骨架,具有较高的透气性,同时保持了被保护土与空气间的湿、热的对流。该种护坡类型能较好地抗冲刷能力,在最表面的覆草具有缓冲的性能,这种护坡受水位剧降的影响比较小,在季节性的寒冷地区,有利于排除和降低保护土内含水量,减少冻害破坏。
4.水泥生态植基护坡
采用固体、液体和气体三相组成具有一定强度的多孔性材料。固土物质包括适合于植被生长的土壤、肥料、有机质和由低碱性的水泥、河沙组成的胶结材料等。在植基土体物质之间,由稻草秸秆等多孔材料组成间隙,以方便植物提供充足的水分和空气。
三、防洪护坡中应重视的几个问题
1.注重技术的创新
防洪工程中的提防、河道保护是一项量大面广的基础设施,通过技术创新来选择和确立兼顾防洪、生态和节约的工程护坡形式,是水利工程设计和防洪建设的一大课题。人们在追求人与自然和谐相处的条件下,对生态护坡的要求越来越高。将生态护坡功能与安全功能同等考虑,选择和确立兼顾防洪、生态的工程护坡形式。边坡的绿化是施工技术要求很高的生态恢复技术,在施工过程中需要对工艺的各个环节进行严格的控制,以确保实施的效果。比如生态立体护坡类型的出现时以根系生长深、能抗水流冲刷、耐粗放管理、节水、兼顾美观等作为草种条件,选择结缕草、野牛草、黑麦草等十几种以及1、2种野花做点缀,构成一个立体的生态防护系统。
2.短期效益与长期效益相互协调
植被种类应协调好绿化短期效果和长远利益的关系,合理配置草灌品种,杜绝护坡“半年绿,一年黄,两年枯”草本植被易退化的现象,可以将草种和灌木树种进行混播,早期以草坪防护为主,后期以灌木保护为主,构建桥灌草立体防护生态体系。
3.注意材料的选择
河道堤防护坡工程建设耗费大量的块石、混凝土预制块或其他材料,其成本占工程总费用的比例大。因此,一定要重视护坡原材料、半成品生产的技术创新,加快开采、加工、运输各环节配套升级,制定既开放竞争、又保证规模生产的产业政策,将护坡工程技术发展的切入点定在半成品生产创新上。比如,根据坝坡的特点和管理方式,保障坡面植物的速效性、长效性和适应性,使之能互相补充,并形成良好植被,所选择的草籽品种必须具备如下特性:是暖季性草,且为多年生,冬夏季皆能生长;生根性,能有效地固土、护坡,并从较深地层中吸取水分和养分;适应力强,管理粗放,无需养护,与杂草竞争力强,无病虫害。
四、良好的生态护坡经济研究
研究防洪工程的生态护坡对发展生产的经济效益,首先要有一个明显的防洪工程生态护坡措施,然后有工程和无工程的经济发展情况进行对比,分析防洪工程生态护坡的作用和影响。任何一个防洪工程的生态护坡从实施到建成,都有一个过程,要经过一定的时间段。防洪工程的生态护坡对经济发展影响机理的分析、产业布局、农业灌溉和水产养殖、水电开发、旅游经济、环境安全等六个方面来促进经济发展。
1.直接效益
直接的经济效益主要是指采用生态护坡后的防护过程投资节约值,加上植物本身创造的经济效益。目前防护工程的生态护坡工程成本比较难控制,工程质量和效果与工程造价并不成正比,并不是造价越高工程效果就越明显,一定本着因地制宜、经济适用的原则进行施工。应该优先适用植被防护铺以适当的工程保护得到防护的效果与生态效益和经济效益的的统一。比如植被生态护坡形式,应对冲刷深度给予足够重视,因为坡脚的毁坏是河岸不稳定的重要因素之一。适当采用混凝土的方式加深坡脚的深度,才能延长河岸植被工程的寿命,达到经济节约效果。
生态护坡的建设标准要与所在区域的经济发展有一定的匹配度,通常认为,生态护坡的形式越好,但是好的生态护坡标准需要投入众多的财力、物力,在没有能力使江河堤防防洪能力达到100年一遇的防洪标准的时候,分析生态护坡在沿江经济系统和谐度,有利于进行轻重、主次分明的防洪生态护坡的保护,之要保证整理利益最大、损失最小就是最好的方式。
2.间接效益
生态护坡的建设间接带来的经济效益有多方面的因素,比如可以减少污染,减少水土流失、制氧、减少尘土、调节气候、改善水质等。防洪工程的生态护坡与传统河道护坡的工程设计相比,生态护坡过程首先围绕着良性生态系统和生态景观设计为主,通过河道水位、流量、水质调查,当地土壤、气候、气温调查,当地河道水生物、陆生动植物、生物链等生态系统调查,确定当地可行的生态模式。选择合适的植物,达到恢复生态环境、治水、净水、美化环境加固堤岸的目的。
关键词:蔬菜;农药残留;研究进展
蔬菜是人民生活中不可缺少的重要食品。随着社会发展和人民生活水平的提高,人民的消费观念发生了根本性的改变,由最初简单的数量满足,发展到现在对蔬菜的营养、风味、外观以及食用的安全卫生状况的追求。近年来,由于蔬菜品种与栽培技术的改变,病虫的抗药性普遍提高,农药的用量与施药的次数不断增加,导致不少蔬菜中农药的残留量严重超标[1~2],残留在蔬菜中的农药通过食物链进入人体,严重影响着人们的身体健康。因此,蔬菜农药残留的问题越来越受到人们的关注。从蔬菜中农药的来源、为害等方面论述了我国蔬菜生产中农药残留的研究现状,并提出相应的解决方法,以期为蔬菜的无公害生产提供参考。
1 蔬菜农药残留的概念及原因
1.1 蔬菜农药残留的概念
蔬菜残留农药,是指在喷施农药后残留在蔬菜表面的农药及有毒代谢物、降解转化产物和反应杂质的总称[3]。常见的残留农药主要是有机磷农药和氨基甲酸酯农药,如氧化乐果、乐果、马拉硫磷、甲胺磷、久效磷、倍硫磷、百克威、抗蚜威和西维因等。根据国家有关部门统计,近年来在食物中毒中,由农药残留引起的比例越来越高[4],目前我国农药年用量为80万~100万t,居世界首位,其中剧毒的有机磷类农药年使用量约占70%。蔬菜中农药残留超标,食用后会引起人体的急性中毒和慢性中毒(致畸、致癌、致突变),严重影响着广大人民群众身体健康和蔬菜产业的发展,我国每年都会发生因误食高毒农药污染的蔬菜而引起的人畜中毒事件,甚至还曾发生因农药残留超标而使蔬菜出口受阻。所以,蔬菜食品安全不仅关系到人民身心健康和生命安全,而且会影响到我国对外农业贸易的发展[5],有关部门必须高度重视,采取有效措施,切实解决农药残留超标问题。
1.2 蔬菜农药残留的原因
土壤农药残留及禁用农药仍然使用是造成蔬菜高毒农药残留超标的主要原因[6]。结合近期的研究结果,主要体现在以下几个方面:①农药品种使用不当。一些农民仍在使用国家禁用的剧毒、高毒或低毒但残留时间较长的农药。②农药稀释浓度不当。一些农民将农药原液或高浓度的农药直接喷洒在蔬菜上。③喷药器械选用不当。农药跑漏滴现象严重。④采摘时间不当。有些蔬菜喷洒农药后没有达到安全间隔期就采摘上市。⑤防治时期不当。使用次数太多,即滥施、多施现象严重[7]。
2 蔬菜农药残留的为害
2.1 对土壤的为害
残留于土壤中的农药,改变土壤中生物的活动,进而影响土壤原本存在的平衡。农药使用后80%~90%残留于土壤中,残留于土壤中的农药,虽然有部分会进入大气或者在表面受光解作用而分解,但大部分迅速被土壤离子所吸附[8]。土壤微生物是维持土壤质量的重要组成部分,对土壤中的动植物残体和土壤有机质及其有害物质的分解、生物化学循环和土壤结构的形成过程起着重要的调节作用。土壤微生物的数量分布,不仅可以敏感地反映土壤环境的变化,而且是土壤中生物活性的具体体现[9~10]。石兆勇等[11]指出农田残留的化学农药影响土壤中微生物群落和丰富度,导致土壤微生物群落功能多样性下降,减少了能利用有关碳底物的微生物数量,降低微生物对单一碳底物的利用能力。土壤酶是土壤重要组成部分,其活性是土壤肥力评价和土壤自净能力评价的一个重要指标。土壤酶的活性受到环境组成物质的剧烈影响,残留于土壤中的农药,会对土壤酶活性产生较大影响[12~15]。
2.2 对蔬菜的为害
蔬菜大多数生长期短,病虫害比较严重,种植过程中需多次用药,加上施药后采摘间隔期短,造成蔬菜残留农药过量不可避免。农药残留影响蔬菜农业生产,由于不合理使用农药,特别是除草剂,导致药害事故频发,常引起大面积减产甚至绝产,严重影响了蔬菜生产。农药残留通过对土壤造成污染而影响蔬菜的品质。土壤污染由于有隐蔽性、潜伏性、长期性和后果严重性等特点,不容易为人们所察觉,需要通过食物链为害动物和人的健康才显现出来,这也是人们忽略了这一重要的环境污染因素的原因。土壤污染除造成作物减产、直接造成经济损失减少外,还会导致蔬菜作物品质退化。有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差、易烂,甚至出现难闻的异味,蔬菜作物的储藏品质也不能满足深加工的要求[16]。
2.3 对人体的为害
农药进入血液后,直接损害神经元,造成中枢神经坏死,导致身体各器官免疫力下降,如经常性的感冒、头晕、心悸、盗汗、失眠、健忘等。蔬菜中有机磷农药残留过高会引起人体的神经麻痹以及呼吸系统损伤[17],且蔬菜农药残留中的甲拌磷、甲胺磷、对硫磷、氯化苯等,可促使全身各组织内细胞发生癌变。农药还能诱发肝脏酶的改变,从而改变了体内的生化过程,使肝脏肿大以至坏死。此外,残留农药具有诱变物质,即其有遗传病毒,会导致畸胎,影响后代健康,缩短寿命[18]。有关流行病学调查显示,恶性肿瘤的发病率逐年上升,与蔬菜中的农药残留不无关系[19]。目前有研究证明,约有70%的恶性癌症与食用农药残留蔬菜有关。农药残留不但对人体健康造成极大的损害,同时也加重污染人类的生存环境。20世纪50~60年代,由于包括如六六六和DDT在内的有机氯农药的大量使用,导致土壤、河流污染,并在环境中不断积累,造成动植物中毒,破坏生态平衡。
3 农药残留的检测方法进展
3.1 气相色谱技术
①气相色谱法(gas chromatography,GC) GC是一种经典分析方法,其分析对象为气体和可挥发物质,具有操作简单、分析速度快、分离效果高、灵敏度高、应用范围广等特点,能进行多残留分析。气相色谱-微波诱导等离子体-原子发射检测(GC/MIP/AED)方法用于水果、蔬菜中有机磷农药残留分析,已在HP5921A系统上实现[20]。
②气象色谱-质谱联用法(gas chromatographymass spectrometry,GC-MS) 气质联用技术日臻成熟,现已广泛用于果蔬样品分析。刘永波等[21]采用 SIM/GC/MS对果蔬中48种农药进行多残留分析,实现了同时定性和定量。目前此方法已经被纳入国家标准。
3.2 液相色谱技术
①高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC) HPLC也是一种传统检测方法,对于高沸点、热稳定性差、相对分子质量大的农药原则上都可采用该方法。近10 a来,采用此方法进行残留农药分析十分普遍,但进行复杂样品多残留分析时,HPLC有一定限制[22]。
②液相色谱-质谱联用法(1iquid chromatography mass spectrometry,LC-MS) 液相色谱-质谱联用为农药残留检测提供了强有力的分析手段,可以对极性农药进行有效分离、定性和定量分析,无需衍生化,因此是农药分析中非常有吸引力的分析手段。庞国芳等[22]建立的多残留方法采用 LC/MS/MS技术,可同时分析测定多达数十种不适于GC分析的农药。
3.3 超临界流体色谱(supercritical fluid chromatography,SFC)
SFC以超临界流体(通常是CO2)为流动相;对操作人员和环境无害,保留时间较短,工作温度较低;适于分析中等极性、热不稳定性化合物;能与大多数液相色谱仪和气相色谱仪联用。
3.4 生物检测技术
①免疫分析(immunoassay,IA) 免疫分析技术是基于将目标待测物或其衍生物与抗体结合的一种检测技术,具有灵敏度高、成本低、操作简单等特点,是传统方法的重要补充。在农药残留分析中,使用最多的是酶联免疫吸附法(ELISA)[22]。
②生物传感器(biosensor,BS) 生物传感器的基本原理是将生物敏感元件发生的特异性反应及信号经由物理元件转变为光、电、声等易检测信号,从而间接获知待测物的有关信息。近年来,检测农药残留的生物传感器研究取得长足进步,测定方法多样化,灵敏度和仪器自动化程度不断提高,响应时间缩短,适应现场检测能力越来越强。
②活体检测(bio-assay) 活体检测法是使用活的生物直接测定,如农药与细菌作用后可影响细菌的发光程度,通过细菌发光情况,可测出农药残留量。该法过程简单、无需复杂仪器,农户便可自行检测,但只对少数药剂有反应,无法辨别残留农药的种类,准确性较低,检测时间较长,仅适用于田间未采收的水果和蔬菜[23]。
4 应对措施
4.1 加强农药使用指导和管理
科学合理地使用农药,严格控制农药种类,尤其是高毒、高残留农药在蔬菜上的使用。其次要在适当的时候防治,对症下药,准确选择施药时间
和施药方式[24]。合理轮换混配用药是有效的延缓病虫产生抗性的途径[25]。加大农药使用环节的监督力度,完善用药记录制度;加大对农药市场管理力度,从源头上控制高毒、高残留农药流入市场。
4.2 合理使用农药和农业技术措施
无论哪一种农药,随着使用时间的增加,害虫的抗药性也随之增高,在同一菜田中最好轮换使用不同的农药。在使用时,要尽量选用残留期较短的农药,控制用药的方法、剂量、剂型、次数以及安全间隔期等。另外,要加强综合农业技术措施的运用,积极引进、培育和推广蔬菜优良品种,根据病虫害的生物学特性选用抗病品种;科学合理地确定或调节播种期,避开病虫害的高峰期;培育壮苗,实行轮间套作;采用蔬菜栽培生产新技术,大力推广防虫网栽培等[26]。
4.3 生物防治及物理防治
针对目前有机磷农药的大规模使用,应开发一批高效、无毒的生物农药,研究推广以生物防治为重点的蔬菜病虫害综合防治技术。生物防治是通过利用生物或其代谢产物来控制有害动植物种群或减轻病害的方法,如利用天敌昆虫、昆虫致病菌、农用抗生素、外源激素来控制蔬菜病虫害。目前我国先后研制出了Bt乳剂7216、棉铃虫病毒NPV、Bt病毒复合剂等生物杀虫剂与生物拒避剂[27]。科学的进行物理防治也是一个很有效的办法,目前常用的物理防治方法:①采用温汤浸种和变温处理蔬菜种子,可以杀灭或减少种传病害。②利用害虫的趋性,用黑光灯、频振式杀虫灯、高压电场杀虫[28]、高压汞灯等诱杀害虫成虫。③利用防虫网阻隔防虫。
4.4 抓好基地管理和上市产品的检测
要逐步建立具备一定规模的蔬菜生产基地,并逐渐提高其组织化、集约化、专业化的生产能力。在基地建立符合市场经济要求的农药配售中心,引导农户正确购药,让高效、低毒、低残留农药,尤其是生物农药逐步成为农民的自觉选择。在生产基地开展农药残留全程监控,对上市产品采取基地自检和相关部门抽检2种形式,加强检测,保证上市蔬菜的质量安全。主要有2种方法:①建设高标准的无公害蔬菜生产基地,培植和扶持无公害蔬菜生产龙头企业和种植大户;②建立和完善无公害蔬菜生产的技术推广网络[24]。
4.5 加强市场管理
建立市场淘汰机制和处罚法规,促进无公害蔬菜生产。一方面,积极鼓励创建无公害蔬菜生产示范基地,推广无公害蔬菜生产技术,提高蔬菜卫生质量。大力宣传,使消费者接受无公害蔬菜,并拒绝不规范生产的蔬菜,使受农药污染的蔬菜失去市场。另一方面,以蔬菜产地、农贸批发市场农药残留监测为重点,积极开展蔬菜市场农药残留量检测工作。在农贸市场设卡设点,由农业环保部门派专人采用蔬菜农药残留速测卡,对上市蔬菜进行检测,杜绝农药残留超标的蔬菜上市。此外,要加快立法进度,尽快出台相关法律法规,加大对农药超标蔬菜产品的处罚力度,通过罚款、封存、没收、禁止收获、销毁产品等方式,对生产销售蔬菜农药超标的农户进行处罚,对触犯法律的移交司法机关处理,用经济和法律手段督促菜农自觉遵守法律法规[28~29]。
对于进入本地区销售的外地蔬菜,严格实行市场准入制度。外地蔬菜产品应当加强检测,不合格的产品绝不允许进入本地市场。应当采取以下措施:①加大检查力度;②加强与各地蔬菜质量管理部门的协作;③对外省先进的蔬菜生产基地给予积极的支持和政策倾斜[30]。
4.6 建立上市蔬菜质量追溯制度
通过建立蔬菜产销衔接机制,推行农产品标识管理,建立安全蔬菜专销区,实行联销配送等多种形式,逐步建立起蔬菜质量安全全程追溯制度。此制度一旦建立的话,如发现问题,就可以追根溯源,寻找责任人及农药残留的源头。目前在我国江苏、北京等地在开展市场准入工作中已取得了显著成效,通过产地编码和产品标签追溯产品、产地和生产的相关信息,对出现质量安全问题的产品进行追踪,追查其生产者和经营者的责任[26]。
5 小结
我国关于蔬菜农药残留的研究起步较晚,欧盟、日本等发达国家和地区对进口农产品农药残留检测指标不断增多,这将严重制约和限制着我国蔬菜的出口。因此相关部门应该加强对蔬菜中农药残留量的监督查处力度,对蔬菜的产前、产中、产后等各个环节都要加强监督管理,以确保蔬菜产品的无公害,这样一方面可以让人民群众吃上“放心菜”,同时也可以提升我国出口蔬菜的竞争力,提高菜农收入。
此外,我国与发达国家及国际组织的蔬菜农药残留标准有相当差距,我国蔬菜农药残留标准在数量、限量水平、标准分类上都需要进一步完善。
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Progress of Pesticides Residues in Vegetable
SHI Zheng, HUANG Kaifeng
( School of Life Sciences, Guizhou Normal University, Guiyang, Guizhou 550001 )