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关键词 转基因作物;作物多样性;农业生态系统多样性;育种
中图分类号 Q344+.11 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)02-0015-04
Abstract The potential impact of transgenic crops on biodiversity has been a topic of interest both in China and abroad. This paper reviewed the advances of the researches that based on the impact of transgenic crops on crop biodiversity and agro-biodiversity. The agro-biodiversity included following aspects:the major influence on soil communities of micro- and other organisms from transgenic crops;the effect of herbicide-resistant transgenic crops on the composition of weed communities;the effect of insect-resistant transgenic crops on target pest and non-target organisms;and the herbicides and pesticides application effect on transgenic crops. Based on the review,the conclusion may be drown that transgenic crops could continue to decrease the pressure on biodiversity. The negative factors should be reduced to the lowest level of the new variety breeding of transgenic plants.
Key words transgenic crop;crop biodiversity;agro-biodiversity;breeding
生物多样性的物质实体就是资源,是人类赖以生存的物质基础。人类基本的食物和各种工业原料源自生物多样性,一些非常有价值的育种性状(如抗病抗虫性状、优质性状和高产性状)的基因也来自生物多样性[1]。生物多样性在生态系统的维持中起着重要的作用,同时,生态系统的稳定性是作物生物多样性存在的基础,两者相辅相成。随着现代生物技术的应用,转基因作物对农业生物多样性和农业生态的影响受到了广泛的关注[1-3]。转基因作物到底该不该种植这一话题也一直是媒体和群众的热议话题之一,转基因作物对农业生物多样性的影响主要包括抗除草剂转基因作物、转Bt抗虫作物的种植对生物多样性的影响和转基因作物的杂草和害虫的田间管理两部分内容。该文综述了转基因作物对作物多样性和农业生态多样性影响的国内外研究进展,旨在为转基因作物育种的发展提供参考。
1 转基因作物的种植对作物多样性的影响
作物多样性大致有2层含义,第一是指栽培作物种类的多样性;第二是指同一作物种类品种和生态类型的多样性。合理安排作物布局,保持农田作物种类的多样性,对增加粮食生产的稳定性具有重要的意义。近年来,转基因作物也有一定面积的种植,在农业生产上得到较多的应用。转基因作物的种植也在影响生物多样性。
转基因作物对生物多样性的潜在影响已经是一个大家普遍感兴趣的话题,在生物多样性公约签署的背景下,这一话题更受到关注。在最近的综述文章中,著名生态学家Carpenter[4]从遗传多样性的角度分析了大量文献中报道的转基因作物对环境的影响,范围涉及到具体作物、农场范围及更大的区域规模。目前在转基因经济作物种植地区,通过增加保护性耕种措施、减少杀虫剂使用和使用更加环保的除草剂等方法降低了农业对生物多样性的影响。
一般来说,在耕地上进行的农业生产效率越高,产量越高,可持续性则越强,生物多样性受到的危害则越小。转基因作物产量的增加也缓解了将更多土地转换为农业用地的压力,间接有利于生物多样性。农业对生物多样性最直接的消极影响是造成自然栖息地的大量丧失,这是由维持自然生态系统平衡必须的土地过多地转化为农业用地所造成的。Carpenter[4]发现大量且不断增长的论文显示,转基因作物的种植已经提高了产量,尤其是在发展中国家更为明显。一份由Carpenter对全球农民所做的调查发现[5],发展中国家作物平均产量的增加率:抗虫玉米为16%,抗虫棉为30%,而在一份对抗除草剂玉米的单独研究中,产量增加率是85%。发达国家农民的产量报告显示,抗除草剂棉花没有变化,抗除草剂大豆增加了7%。Brookes等[6]估计,产量提高带来的好处是减少了土地转化为农业用地。他们还估计,如果不使用生物技术,可能会有264万hm2土地被用于粮食和油料作物的生产。
保护作物的多样性是被广泛认可的,更多的品种和物种多样性能够让农业系统在不同环境条件下保持生产力的平衡。随着转基因作物的推广,对作物基因多样性减少的担心随之增加,因为育种项目将目光投向很少一部分有价值的品种。3项研究(美国关于棉花和大豆的研究、印度关于棉花的研究)已经分析了转基因作物的引入对作物基因多样性的影响。在美国对棉花和大豆基因多样性的研究得出的结论是转基因作物的推广对生物多样性的影响非常小,几乎为零。相反,印度Bt抗虫棉,因为刚开始只在少数品种中利用转基因技术导致了农场品种生物多样性的下降,但是随着时间的推移,更多的抗虫棉品种得以使用,这种现象得到缓解[5]。Carpenter[4]认为,长远看来,转基因作物通过增加未充分利用的替代作物的数量使他们更适于大范围的驯养种植,从而增加了作物生物多样性。
2 转基因作物种植对农业生态系统部分物种的影响
农业生态系统是人们利用农业生物与非生物环境之间以及生物种群之间相互作用而建立起来的并按人类社会需求进行物质生产的有机整体。农业生态系统的目标是最大程度地获取高产、优质产品,以满足人口不断增长的需要,其生物多样性的组分和功能与自然生态系统的有所不同。农业生态系统的物种可分为生产性生物种(productivity biota),如农作物、林木、饲养动物等,其多样性对系统的生产力、稳定性起重要作用;资源性生物种(resource biota),如传粉昆虫、害虫天敌、微生物等,其多样性对系统内的传粉作用、害虫生物控制、资源分解、促进养分循环有着重要的作用,从而间接影响系统的稳定性和生产力;破坏性生物种(destructive biota),如杂草、害虫等,这些影响系统生产力的生物种是被控制的对象。
2.1 转基因作物对微生物和土壤生物群落的影响
农业生物多样性对微生物和土壤生物群体有主要作用,同时这些微生物和生物群体对土壤系统的功能有根本影响,如氮循环、废物的分解、营养的调动。许多研究对转Bt作物对土壤生物群落的潜在影响进行了深入分析。Icoz and Stotzky[7]基于70篇科学论文对Bt作物对土壤生态系统的影响研究进行了充分的论述。发现转Bt植物对土壤中微生物组群的影响程度大小表现为从无影响到轻微影响再到显著影响,他们是不同地理环境、温度、植物品种和土壤类型作用的结果,一般来说,土壤类型的作用是暂时的,与Cry蛋白的存在无关。总体来说,Cry蛋白很少或者没有对潮虫、跳虫、螨虫、蚯蚓、线虫、原生动物有毒性作用,关 潇等[8]利用普通水稻和转基因水稻作为材料,研究对土壤生物群落的影响,结果表明,非转基因组土壤微生物群落结构特征具有一定的相似性,转基因组也具有类似的土壤微生物群落结构;转基因水稻与非转基因组相比,土壤微生物生物总量差异不显著,转Bt基因水稻根际土壤中的细菌、真菌、放线菌随季节变化趋势明显,转基因组与非转基因组之间无显著差异(P>0.05),影响较小。
在美国东北部进行的一项研究中,Hoheisel和Fleischer[9]调查了瓢虫和它的食物(蚜虫和花粉)的季节动态,他们的研究对象是一个蔬菜农场系统,包括Bt甜玉米、Bt马铃薯和转基因抗虫南瓜。结果表明:转基因蔬菜作物对瓢虫提供了保护,减少了25%的农药使用。在一份包含同样作物的相似研究中,Leslie等[10]比较了在种植转基因作物及近等基因系的环境中鞘翅目和蚁科在土表的聚居状态,并未发现物种丰富度和物种组成有什么不同,但发现转基因蔬菜需要的杀虫剂更少。结果表明:遗传修饰技术育种可以被应用于蔬菜病虫害的综合管理系统中,为转基因蔬菜提供了新的有效的方法来控制害虫和病原菌的传播[11-12]。
2.2 抗除草剂转基因作物对杂草群落的影响
转基因植物田间释放带来的主要问题之一,就是抗性基因通过基因流转移到野生植株,从而给农田生态环境造成潜在的危害,所以在释放前对其潜在的基因漂移做出确切的评估是很必要的。转基因作物的一个主要关注点在于转基因性状向杂草的任意传播。已经有一些转基因逃离和杂草获得抗除草剂选择优势的证据[13-14]。抗除草剂基因从转基因作物品种向近亲杂草的转移的风险已经在大田作物如芥菜/油菜、甜菜中得到证实[15-16]。Rose等[17]证实,“转基因缓和策略”可能会对野生芥菜和油菜之间的杂交产生不良的遗传负担。转基因缓和措施是一种对作物有利的矮化基因,但对杂草防控来说是有害的(杂草由于基因组成变化比同类的非转基因杂草长得更快)。这一发现提出一个观点,即转基因植物总是赋予野生亲缘植物所谓的健壮基因,使其更加强壮,具有转变成超越同类的潜力并成为超级杂草,此外,Palaudelmàs等[18]发现,部分转基因玉米活力低,很少结实和形成花粉,造成异花授粉率低。这样,对转基因植物的种植提出了一系列新的生态和经济问题,让科学家和政策制定者去考虑转基因的限制问题。
作物生产实践对杂草群落的组成有着显著的影响。当地主要杂草种类的变化现象称为杂草演变。在耐除草剂作物系统中,这样的转变和杂草管理是密切相关的,其中的耕作方式和除草剂的使用对杂草群落的演变有显著影响。有文献报道,在抗草甘膦作物中,有40种杂草(密切相关的物种的不同组群)的丰富度增加[4]。同一时间,在对美国6个州玉米、大豆和棉花的调查中,36%~70%的种植者反映:种植抗草甘膦作物,再实行轮作之后,杂草压力已经降低。化学除草剂的使用也导致耐农药杂草种群的发展,从而使杂草群落发生变化。在全球的15个国家中已经发现21种抗草甘膦杂草[4]。抗草甘膦杂草的出现需要调整杂草控制项目内容,采取一些实际措施控制抗性种群。
抗除草剂转基因作物的引进已经和更多的保护性耕种措施联系在一起,这些措施包括减少径流、增加水分下渗和减少侵蚀等。在抗除草剂转基因作物较大的种植国――美国和阿根廷,保护性耕作的应用趋势已经得到广泛关注,并开展了相关研究。然而,在这2个国家引进转基因抗草甘膦作物之前,保护性耕种早已被一些种植者采用。一些研究已经显示,保护性耕种与转基因抗草甘膦作物之间有着积极的双向因果关系。
2.3 转基因Bt抗虫作物对非靶标生物的影响
转基因抗虫作物自1996年被批准商业化种植以来,它的抗虫性和经济效益已得到了普遍肯定。Storer等[19]指出,预计种植转Bt作物对农业生产最主要、最直接的影响是这些作物成为防治目标害虫的理想物种,通常情况下,害虫以这些作物作为主要食物来源,并且能够在较大范围内移动。种植转Bt作物可自然形成较大范围的区域害虫的抑制,不仅减少了技术开发者的损失,还通过减少粮食损失或者减少使用害虫控制措施(例如农药)使非技术开发者和其他作物种植者获益[4]。
转基因抗虫作物对非靶标生物的影响是多方面的,例如转基因抗虫作物的长期种植以后,次要害虫是否上升为主要害虫,是否会影响有益昆虫,包括重要经济昆虫、捕食性和寄生性天敌以及重要蝶类的种类及种群数量等,构成转基因抗虫作物生态风险评估的重要内容。有研究调查了转Bt玉米和棉花的引进对害虫种群区域性暴发的影响,美国多地种植Bt玉米和棉花的地方以及中国种植Bt棉花地方的区域性害虫抑制的效果[4]。转基因作物对陆地上非靶标无脊椎动物的影响已经是大量室内试验和区域研究的课题。截至2008年底,已经有超过360篇关于Bt作物对非靶标生物影响的原创论文被发表[20]。Naranjo对9种来自17个国家的转Bt作物的135项基于实验室的研究及来自13个国家的5种Bt作物的63项基于实验田的研究,并采用meta分析技术进行分析。一般来说,实验室研究比实验田研究有更多重大发现的机会,这至少在生物研究的差异中得到解释,同时实验室研究相比实验田研究有更多的蛋白质暴露机会。实验田研究表现出更少的对非靶标生物的有害影响,同时杀虫剂对非靶标生物影响比Bt作物大得多[20-21]。最近越来越多的关于Bt作物对非靶标生物影响的研究与Naranjo的结论一致[4]。杨 艳等[22]在总结国内外相关研究数据的基础上,系统分析了转基因抗虫作物对非靶标蝶类和蚕类昆虫的潜在影响,指出虽然蚕类和蝶类昆虫对Cry1或Cry2类杀虫蛋白敏感,但在自然条件下,这类非靶标昆虫暴露于Cry杀虫蛋白的水平很低,抗鳞翅目害虫转基因作物的种植对田间蝶类昆虫的种群密度影响不显著,不会给我国的蚕丝产业带来负面影响。李丽莉等[23]认为转基因抗虫作物的花粉或花蜜是一些重要经济昆虫,如蜜蜂、熊蜂和一些寄生蜂,甚至捕食性天敌的食物来源,另外,花粉飘落到一些鳞翅目昆虫如家蚕或重要蝶类昆虫的寄主植物上,直接或间接对这些昆虫造成一定影响。目前大多数研究表明转基因抗虫作物对非靶标昆虫,特别是对有益昆虫没有明显的不利影响。
3 除草剂和杀虫剂在转基因作物上的应用
转基因作物的害虫和杂草的田间管理已经导致了除草剂和杀虫剂的使用。如果种植遗传修饰抗虫作物的农民减少了针对主要害虫的广谱杀虫剂的使用,那么植物保护部门自然会抑制次要害虫的种群,以便保护鸟类、啮齿类动物和两栖动物捕食的多样性和丰富度。除了研究转基因作物对非靶标生物影响及与传统做法相比较外,一些研究还确定了自遗传修饰作物引进后农药的变化量。与阿根廷、澳大利亚、中国、印度和美国的传统作物相比,农药总活性物成分减少14%~75%[4]。Brookes和Barfoot[24]指出,农民种植转基因作物可以减少喷洒9.1%的农药,通常除草剂和杀虫剂使用量的17.9%就可以达到防治效果,减少了对环境的影响。研究强调,转基因作物明显降低了作物种植区温室气体的排放,这些温室气体的排放量相当于2010年大街上860万辆汽车尾气的排放量。另外,很少研究得到耐除草剂转基因作物对除草剂使用量变化的数据,或许是因为耐除草剂转基因作物的用药情况影响不同种类、数量除草剂的使用,因此,除草剂使用量的变化并不能作为环境影响的一个指标。一些研究已经采用环境指标来观察杀虫剂使用的变化,包括耐除草剂和耐杀虫剂作物,在转基因作物上的农药使用情况与常规作物相比都表现降低了对环境的影响[4]。
Bennet等[25]对生物周期调查表明,耐除草剂的转基因甜菜比传统甜菜对环境有更小的损害。因为转基因甜菜减少了除草剂制造、运输和田地使用过程中的用量。美国科学院认为,随着时间的推移,转基因作物的一些效益预计会下降,随着该技术被运用到更多的作物上,潜在的效益和风险也可能变得越来越大[26]。例如,自从1991年,Bt棉花植株在中国棉花生产中有效控制了棉铃虫的危害,减少了农药的使用,增加了中国农民的收入。然而,2004年得到的数据显示:这些效益正在被用量剧增的其他农药削弱,这些农药被用于控制次要害虫[27]。这种现象已经被Wang等[27]证实,他曾经发现由于种植Bt棉花,防控次要害虫的问题和杀虫剂用量减少相比并没那么重要。在美国,据环保局报道,另一种大田害虫(根虫)已经演变成对Bt毒素具有抵抗力[28]。
4 转基因作物对生物多样性的压力和转基因植物新品种选育
转基因作物在过去15年间已经被商业化种植,从中可以看出生物多样性对生态平衡有积极影响。通过增加产量、减少杀虫剂使用、使用更多更环保的除草剂和采取保护性耕种措施,转基因作物已经促进了农业的可持续发展。许多研究认为,转基因作物对环境的影响很小,几乎为零[4,20]。最近,美国国家研究委员会作出了一份对转基因作物种植对农业可持续发展的综合评价:一般来说,相比较于传统种植的非转基因作物,转基因作物对环境有较小的负面影响[26]。因此,随着全球农业系统的扩展,现代农业育种技术可以在现有农业用地的基础上提高产量,在未来30~40年农业可预计养活继续增加的世界人口,转基因作物能够继续减少对生物多样性的压力,育种人员对保护生物多样性作出了巨大贡献[29]。
自然界中基因的横向转移现象广泛存在,转基因技术即是模仿自然界中的基因横向转移。自1996年转基因作物产业化以来,已累计推广15亿hm2,2013年种植面积达到1.752亿hm2,是1996年的100倍以上。目前,全世界27个国家种植转基因作物,其中,19个发展中国家种植面积占54%,巴西达4 030万hm2;美国是最大的转基因作物种植国(7 010万hm2),种植面积约90%为转基因品种[30]。2008年我国启动“转基因生物新品种培育重大科技专项”重点支持水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、猪、牛、羊生物的转基因技术研发。万建民[31]基于系统比较分析,建议我国进一步加强转基因植物研发能力建设,夯实转基因育种研究基础,突破转基因核心技术,培育转基因植物新品种,加强产、学、研紧密结合,培育具有自主创新能力和市场竞争力的大型企业,同时加强科普宣传,营造良好的社会氛围,推进我国生物型新兴产业的快速发展。
5 展望
从目前看来,转基因抗除草剂和害虫作物的种植,对农业生物多样性的影响轻微。从长远的角度考虑,转基因作物的推广可以通过增加产量、减少杀虫剂的应用、使用更环保的除草剂及采用保护性耕作措施促进农业的可持续发展;这也从农业生物多样性视角表明我国应发展转基因植物育种。当然,任何事物的发展具有两面性,加之转基因作物研究的时间相对传统作物较短,应该把转基因作物对生物多样性的潜在负面影响降到最低,以便更好地为农业生产服务。
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三农专家关心的其实是种子的多样性,这不仅关系到拿什么来养活中国人,而且涉及能否让全球人吃饱饭的问题,当然也关于正义和公平。
现在种子发展形成了杂交化、转基因化趋势,常规(传统)育种的种子可能式微,因而将造成农业的危机。种子的多样性是生物多样性的问题之一。而生物多样性并非只是指不同物种之间的共生和平衡,同时也涉及到同一个物种之间亚种的多样性。
例如,水稻既要有转基因水稻,也要有杂交水稻,更要保留传统(育种)水稻。这样做的好处不仅仅在于以后若遇天灾人祸时种植者有备份和补救的种子,也在于为未来的育种和栽培提供了多样的途径,并创造了条件。例如,如果没有少量的野生稻的存留,就不可能让袁隆平培育出今天多种高产的杂交稻。
培育传统种子的另一个重要原因在于,与转基因之类的种子相比,传统种子更是人类安身立命的法宝。转基因等现代科技手段的育种当然是一种大有希望的科技手段,但是,这并不意味着是对传统农业的革命。因为,与传统育种相比,转基因等技术并不稳定,需要时间和实践的检验。因此,保留我们的祖先千万年选择出来的传统种子,乃是保留人类的传家之宝。
根据ISAAA于2013年2月的年度报告,2012年,转基因作物继续在全球迅速推广,并且在实现粮食、饲料、纤维和燃料增产的过程中取得巨大成就。
报告指出,原本不愿冒险的农民对转基因作物的信心不断增长,为全球转基因作物未来增长打下广泛和稳定的基础。其主要原因是,转基因作物为其带来了可观的、可持续的、社会经济及环保效益。
应用最迅速的作物技术
自1996年开始商业化种植以来,全球转基因作物已经连续第16年保持显著增长势头。全球转基因作物种植面积1996年仅为170万公顷,2012年则达到前所未有的1.7亿公顷,从而使得转基因技术成为现代农业史上应用最为迅速的作物技术。
在1996年至2012年间,全球近30个国家的近亿农民选择种植转基因作物,累计种植面积超过15亿公顷,比美国或中国领土总面积还要大50%以上。
2012年,全球共有28个国家种植转基因作物,其中包括20个发展中国家和8个发达国家。种植转基因作物的发展中国家数量几乎为发达国家的3倍。排名前10位国家的转基因作物种植面积分别超过100万公顷。世界人口的60%,即近40亿人,生活在上述28个国家,为未来转基因作物多样化发展打下广泛的基础。
2012年,全球共有1730万农民种植转基因作物,比上年增加60万,其中90%是发展中国家资源匮乏的小农户。
2012年,巴西转基因作物种植面积约占全球总量的21%;阿根廷转基因大豆占全国大豆种植总面积的近100%;印度Bt棉花种植面积创历史新高,达到1080万公顷,占全国棉花种植总面积的93%。
美国继续保持全球头号转基因作物种植国。2012年,美国转基因作物种植面积为6950万公顷,占全球总量的41%;转基因玉米、大豆、棉花和甜菜分别占全国玉米、大豆、棉花和甜菜种植总面积的90%、93%、94%和95%。
加拿大转基因油菜籽种植面积达到840万公顷,占全国油菜籽种植总面积的近98%。
2012年,欧盟有5个国家(即西班牙、葡萄牙、捷克、斯洛伐克和罗马尼亚)种植Bt玉米,面积达到12.9万公顷,比上年11.45万公顷增长13%;其中,西班牙占欧盟Bt玉米种植总面积的90%,转基因玉米占国内玉米种植总面积的30%。转基因棉花占澳大利亚棉花种植总面积的99.5%。据cropnosis公司的研究报告,2012年,全球转基因种子的市场价值为148亿美元,相当于同年全球作物保护市场646亿美元的23%,或相当于商业种子市场340亿美元的35%。
全球农民收获的“终端产品”价值,则是转基因种子价值的10倍以上。
在批准进口和释放转基因作物的59个国家和地区中,美国位居第一,其次为日本、加拿大、墨西哥、澳大利亚、韩国、新西兰、欧盟、菲律宾、中国台湾和南非。
转基因作物贡献巨大
一是改善粮食安全。转基因作物可有效促进粮食、饲料和纤维安全及自给,包括通过持续增加农业生产力和提高农民经济利益,提供更多实惠的粮食。1996年至2011年间,全球转基因作物创造出的农民收益达到980亿美元,其中51%来自生产成本下降(即耕犁、杀虫剂喷洒以及劳动力的减少),49%来自3.28亿吨作物增产。
二是保护生物多样性。转基因作物是一种节约耕地的技术,可在全球现有15亿公顷耕地上获得更高的生产率,因此有助于防止砍伐森林和保护生物多样性。发展中国家每年流失大约1300万公顷富有生物多样性的热带雨林。1996年至2011年间转基因作物增产的3.28亿吨粮食、饲料和纤维,相当于节约了1.08亿公顷土地。
三是有利于减轻贫困。转基因作物可显著提高生产力及收入,可作为农村经济增长的引擎,帮助世界上的小型、资源贫乏农户摆脱贫困。到目前为止,转基因棉花和玉米已经帮助发展中国家1500万资源贫乏小农户增加收入。
四是减少农业对环境的影响。生物技术迄今为止带来的好处包括:显著减少杀虫剂喷洒,节约矿物燃料,通过免耕或少耕地减少二氧化碳排放,通过使用耐除草剂转基因作物实现免耕和水土保持。1996年至2011年间,杀虫剂活性成分累计减少使用4.73亿公斤,相当于节省8.9%的杀虫剂。
关键词 铜鼓岭,保护区,社区,管理,问卷调查
中图分类号 X36;S759.9 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2010)08-0109-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.08.020
为了保护珍稀濒危物种及各种典型的生态系统,建立自然保护区是当前应用最为广泛的就地保护方法。保护区是目前全球保护策略的基础,是保护生物多样性、生态系统健康和生态系统服务功能的主要方式。
1 研究背景
据统计,到2006年3月,全球保护区面积占陆地总面积的11.58%,美国、德国等发达国家的保护区面积占到国土面积的20%以上。截止2008年底,我国已经建立2538个自然保护区,占国土面积的16.14%,其中国家级自然保护区303个,占全国自然保护区总面积的61.2%(mep.省略/plan/zkgb/2008zkgb/200906/t 20090609152549.htm)。建立大量的自然保护区对我国生物多样性保护工作具有极其重要的意义,保护着大熊猫、朱NFDA1、金丝猴等特有珍稀物种及各种复杂的生态系统。
然而,这些保护区内部及其周边通常居住着大量居民。而且,社区人口压力大,交通不发达,基础设施建设落后,信息闭塞,经济发展水平较低。”据统计,平均每个保护区内部有常住居民近1.5万,周边则高达5万之多[1]。这些居民大多世代定居,已经建立起一套与当地环境相适应的生活模式。在利用区内资源获得生活资料和经济收入的同时,他们还保留着一些传统的保护意识和行为,对生物多样性的长远保护具有不可估量的作用[2-3]。除此之外,当地社区对自然保护区内生物多样性的人为干扰也受到了学者们的广泛重视。放牧、偷猎盗伐、采集非木林产品、土地开发、农业发展等人类活动[4-5]可能会导致森林中某些种群数量减少甚至灭绝,使野生动物的栖息地破碎化,逐渐将保护区“孤岛化”[6-8]。另外,自然保护区早划多划、先划后建、抢救为主、逐步完善的历史建设背景,造成中国自然保护区的管理经费不足、经营与管理不分、与社区争夺资源的现象非常普遍。
建立保护区的根本目的是为了保护区域生态安全,实现人类的可持续发展,是为人类的长远福利而服务的。在研究并降低人类活动对生物多样性的威胁和干扰的同时,保护区的建立和管理给当地社区带来的影响也是极为深远的。如果不清晰地认识到这一点,实现保护区与当地社区的可持续发展只是一句空话。保护区可以为当地社区提供各种使用价值,如药用植物、木材、蜂蜜、饮用水、遗传资源、旅游产品等,同时也会提供调节、文化和支持等非使用价值。目前,国内外保护区都广泛开展生态旅游,一方面增加保护区的管理经费,另一方面提高当地社区的经济收入和参与保护的积极性[9-11]。而且,保护区的建立本身对社区居民就有一定的环境教育意义。从长远看来,通过教育的方式改变人们的传统观念有利于保护区内生物资源的可持续保护。然而,野生动物对社区庄稼和家畜的破坏则引起了当地社区的强烈不满[12-13]。保护区内部及其周边的社区一般并不富裕,野生动物的破坏通常会给他们的生活带来严重的损失[14],而保护区所提供的补偿则远低于破坏量[15-16]。
为了全面研究保护区的建立和管理对当地社区的影响,从而为保护区与社区之间的可持续发展提出可行性的建议,本文以海南铜鼓岭国家级自然保护区为例,调查了与海南铜鼓岭自然保护区相邻的9个自然村内的172位当地农民,对其发放调查问卷,并结合非正式访谈,来考察保护区的建立给当地居民的生活和利益所带来的影响。对于周边或内部居住着大量居民的保护区,本调查工作可以为其与周边社区的协调共进提供参考和鉴戒。另外,由于铜鼓岭自然保护区的社区管理工作尚不成熟,其管理经验对于刚成立的保护区具有重要的借鉴意义,而且将当地社区纳入保护区的管理规划中对保护区与当地社区的长治久安具有前瞻性的作用。
2 研究区概况与研究方法
2.1 研究区概况
铜鼓岭国家级自然保护区位于海南省文昌市境内(19°36′54″-19°41′21″N,110°58′30″-111°03′00″E),总面积为44.00 km2,其中陆地面积13.33 km2,海域面积30.67 km2,核心区面积9.95 km2。区内的铜鼓岭主峰海拔338.2 m,是海南北部地区海拔最高点,被称为“琼东第一峰”。保护区距海南省省会海口市约110 km,距文昌市城镇直线距离约30 km。该保护区1983年经原文昌县人民政府批准建立,后经1985、1986年两次扩大,于2003年1月经国务院批准晋升为国家级自然保护区。为了加强对保护区的管理,2005年8月成立了海南铜鼓岭国家级自然保护区管理处。
区内动植物资源丰富,生物多样性突出,分布着红树林植被、半红树林植被、滨海沙生植被、山麓丛林、热带常绿季雨矮林及局部人工林等类型。植物种类有908种以上,分属162科587属。区内的野生动物已证实有兽类10种、鸟类20余种及爬行类、两栖类、昆虫等多种动物,其中蟒蛇(Python molurus)属于国家一级保护野生动物,猕猴(Macaca mulatta)、穿山甲(Manis pentadactyla)等属于国家二级保护野生动物。区内淇水湾近岸海域分布有丰富的珊瑚礁资源及海洋生物。浅海珊瑚礁为典型的岸礁类型,主要有造礁石珊瑚、珊瑚藻、软体动物及其它造礁生物。活珊瑚主要生长在基岩和珊瑚礁上。造礁石珊瑚是本区域内最典型的种群,种类有100多种,其中优势种为各种鹿角珊瑚。另外,非造礁珊瑚、软珊瑚、鱼类、藻类、其它与珊瑚礁有关的底栖生物的种类也较丰富,如鲍鱼、麒麟菜等。
刘?静等:自然保护区与周边社区的可持续发展中国人口•资源与环境 2010年 第8期研究表明,铜鼓岭自然保护区的可持续发展总体水平不高,协调性较差,其中人口、环境对自然保护的制约表现最为突出[17],大多红树林已被破坏, 仅有小面积剩存, 物种数也较少[18]。保护区内没有永久居民,周围有25个自然村,分别属于龙楼镇的山海和红海两个村委会,居住着4 000多人,农村经济结构以瓜菜、胡椒等热作经济和渔业为主,人均年收入3 067元[19]。目前,保护区管理人员较少,没有足够的经费来源,管理工作主要停留在林业看护上,许多资源调研、恢复工作都无力开展。而且,保护区周边的居民生活困难,尤其是薪柴难以解决,经常到保护区内砍伐薪柴[20]。
2.2 研究方法
问卷调查方法便于短时间内开展较大规模的调查工作,节省人力、时间和经费,并便于对调查结果进行统计分析,在国内外得到了广泛应用[10, 21-23]。同时,由于调查的匿名性,被调查者能较为真实地反映自己的现状和态度。2007年9月,我们对海南铜鼓岭国家级自然保护区周边山海、红海两个村委会内的9个自然村进行了问卷调查,其中每个自然村随机发放20份问卷,共回收调查问卷172份,其中有效问卷166份,有效率达到96.5%。对于阅读困难的被调查者,我们雇佣并培训了一位当地向导,将问卷翻译给被调查者。被调查居民中有98.8%为汉族,其他为黎族和藏族。被调查者中本地人占96.4%,男女比例为3∶1,年龄基本上呈正态分布,峰值处于41-50岁之间。30.7%的被调查农户年纯收入在2 00 0-5 000元之间,25.9%的介于5 000元和1万元之间,而6.6%的农户年纯收入不及1 000元 。另外,一半以上被调查者的受教育程度仅为初中,30.1%的仅读过小学,0.6%的没有受过任何教育。
本文从就业机会、野生动物的破坏及补偿、对资源利用的限制、旅游的开展、环保意识和社区参与等6个方面来探讨保护区的建立和管理给当地社区的生产生活带来的影响,在此基础上提出改进保护区管理能力、协调保护区与当地社区关系的建议。
3 结果与分析
调查结果表明,54.9%的被调查者认为保护区对其家庭和生活的正面影响大于负面影响,仅有9.6%的认为负面影响大于正面影响。下面从铜鼓岭自然保护区对其周边社区的正面和负面影响两方面来具体探讨。
3.1 铜鼓岭自然保护区对当地社区的正面影响
位于铜鼓岭自然保护区周边的社区内有近一半的被调查者认为保护区对当地居民的家庭和生活没有任何正面影响(见表1)。而认为保护区对周边社区有所帮助的被调查农户则将增加 居民的工作机会、发展旅游业提高居民收入水平和保护当地生态环境列为主要的正面影响。相比而言,为野生动物的破坏提供补助和对当地的农业活动提供经济技术支持相对欠缺,选择比例最低。
表1 铜鼓岭自然保护区对当地社区的正面影响
Tab.1 Positive impacts of TNR on the adjacent communities
正面影响
Positive impacts频数
Frequency百分比(%)
Percentage (%)没有正面影响7444.6增加就业机会4024.1发展旅游业提高居民收入2414.5其它2414.5为老百姓寻找新能源1810.8对农业活动提供经济和技术支持116.6为野生动物破坏庄稼和家畜提供补助42.4总计166100.0注:表中的频数指的是该选项的选择人数;百分比指的是对应频数占总计人数的比例。由于问题为多项选择题,所以各项百分比总和并不等于1。以下各表中的频数和百分比含义亦如此。
根据现场实地调研可知,增加当地居民的就业机会主要是通过开展旅游来实现的,二者是相互促进的。虽然目前铜鼓岭自然保护区尚且没有形成系统的旅游规模,但是,77.7%的被调查农户赞成保护区开展旅游,16.3%的已经从各种旅游形式中获得收入来源,主要是通过经营旅馆、餐厅等方式。
另外,建立保护区可以起到一定的宣传教育作用,提高当地居民的环境保护意识,增加他们对保护区内野生动植物的了解。91.0%的被调查居民知道铜鼓岭是自然保护区,且有近一半的人了解保护区内的动植物,可以说出大多数或者小部分动植物的名字。91.6%的农户了解保护区的管理规定,知道保护区内禁止砍柴和打猎。问及如果保护区内所有的森林都被砍伐,而开发为农田,是否会影响他们的家庭和生活时,64.5%的被调查者认为负面影响大于正面影响。
3.2 铜鼓岭自然保护区对当地社区的负面影响
从表2中可以看出,多于一半的被调查居民认为铜鼓岭自然保护区的建立和管理对当地社区的生产生活没有任何负面影响。而近1/4的认为最主要的负面影响是限制其利用区内的自然资源,即森林资源及海洋资源(见表2)。为了耕作土地,大多数当地居民都会饲养水牛。 由于保护区内禁止放牧,60.2%的居民需要购买饲料来喂养家畜。而且,铜鼓岭自然保护区晋升为国家级之前,居住在保护区周边的有些农户在区内的山坡上种植了木麻黄和椰子树;升为国家级保护区后,保护区禁止他们砍伐这些树木,居民的不满情绪比较大,认为保护区不关心甚至忽视当地老百姓的生活利益。调查中,有近20%的农户反映其种植的庄稼和养殖的家畜曾受到过保护区内野生动物的破坏,但几乎没有得到任何补偿。然而,从表2中可以看出,多于一半的被调查农户认为保护区的管理政策没有对其造成负面影响。
表2 铜鼓岭自然保护区对当地社区的负面影响
Tab.2 Negative impacts of TNR on the adjacent communities
负面影响
Negative impacts频数
Frequency百分比(%)
Percentage (%)没有负面影响9154.8限制资源的利用4124.7忽视居民生存利益2515.1野生动物的破坏严重1710.2减少就业机会84.8旅游收入分配不均42.4其它10.6总计166100.0
4 讨论和建议
从前文的调查结果中我们可以看出,铜鼓岭自然保护区在增加周边社区居民经济收入和保护生态环境方面发挥了积极正面的作用。虽然铜鼓岭保护区的旅游业尚未形成规模,但是对当地居民已经显示出一定的效益和潜力。虽然生态旅游被认为是协调生物多样性保护和社区经济发展的最佳平衡点[24],然而,旅游业对保护区内的生物多样性仍然存在一定程度的干扰和威胁[25-26],而且旅游产生的效益通常只掌握在少数人手中,很少达到承担最大保护成本的当地社区[27-28]。
调查结果表明,保护区对当地居民利用区内生物资源的限制是保护区建立和管理给当地社区带来的最大负面影响。这一结果同我们先前在四川卧龙国家级自然保护区[29]以及国内外一些其他学者的研究一致[30-32]。当地社区世代依赖保护区内的土地资源、森林资源和海洋资源,以此来维持他们的基本生活。在没有找到替代资源的情况下,强行禁止当地居民使用保护区内的资源,可能导致偷猎盗伐现象恶化。
另外,当地社区对铜鼓岭自然保护区的管理政策不甚明了。相当一部分被调查者不知道保护区陆地边界的确切位置,对保护区的海域范围也了解甚少。而且,34.9%的被调查农户不了解保护区内的动植物。虽然国家级自然保护区的强制性管理办法已经得到了广泛宣传,但是仍有30.1%的居民认为保护区内的药材和水产品允许采集,3.6%的认为保护区内允许砍柴和打猎。而且,当地社区对保护区的建立和存在价值并不理解,22.8%的认为如果保护区内所有的森林都转变为农田,对其家庭没有任何影响,甚至好处大于坏处。由此可见,虽然保护区在保护生态环境方面的作用得到了社区的认可,但仍需继续加强对周边社区在管理政策、具体措施、生态服务功能等方面的教育。
总体而言,铜鼓岭保护区的社区参与水平比较低。调查中,97.6%的农户及其家人没有在保护区内工作,83.1%的没有从保护区内得到任何经济收入。只有4.8%的被调查者参加过保护区举办的调查监测工作和相关的讨论会。我国自然保护区的社区参与水平普遍不高,而增加社区参与是目前国内外保护区广泛采用的管理办法[24, 31, 33,34],不仅可以提高当地社区参与环境保护的积极性,增加他们的经济收入,更重要的是可以将其从对保护区内自然资源的传统依赖中解放出来,降低对生物多样性的人为干扰,实现保护与发展的协调共进[35]。
铜鼓岭保护区的被调查者中,认为保护区对当地社区没有任何正面影响和负面影响的比例(分别为44.6%,54.8%)比我们先前在四川卧龙国家级自然保护区的研究结果[29](分别为6.4%,2.7%)大得多。究其原因主要有二,一方面,铜鼓岭保护区的发展起步较晚,2003年才晋升为国家级,而卧龙保护区的升级则比铜鼓岭早近30年,而且,铜鼓岭保护区内社区参与程度较低,社区与保护区之间的沟通较之卧龙特别行政区的特殊体制少了很多;另一方面,保护区的建立和管理对保护区内部社区的影响大于其对保护区周边社区的影响,先前在卧龙保护区所做的调查都是在保护区范围内。孙若梅[36]在福建武夷山国家级自然保护区的调查结果也同样表明保护区内部居民受其管理模式的影响大于周边社区。
另外,本文主要讨论自然保护区对当地社区的正面影响和负面影响,没有涉及铜鼓岭自然保护区周边社区对保护区内生物多样性的影响探讨。铜鼓岭保护区周边社区有近三分之一的居民靠捕鱼为生,除六到七月份为休渔时间外,其它时间基本都会在海中捕鱼。近一半的被调查者反映,近几年保护区内水产品的数量和种类已经大幅度下降。另外,保护区周边还有一些虾塘和房地产开发等人为活动,对保护区内的海洋生物多样性有较大的负面影响。当地社区对保护区内生物多样性的影响会在将来的研究工作中继续开展。
为了协调自然保护区的生物多样性保护和当地社区的经济发展,建议从以下几方面开展工作:
为社区寻找替代生计,拓展收入来源:针对目前当地社区收入来源单一,对自然资源依赖程度高的现状,建议保护区管理部门尽其所能为社区居民提供信息等方面的帮助,着重为当地社区寻找替代生计,帮助和鼓励当地居民到保护区外谋求生存。应充分运用开展生态旅游的契机,加大传统文化旅游的开展力度,在少数民族地区充分展示传统文化、、龙山林等地区特色。当地居民世代生存于此,一般对保护区内的生态环境非常了解。所以,建议保护区在日常巡护、生物多样性监测和评价、开展生态旅游等过程中,应优先雇佣当地居民。
开展生态旅游,提高社区参与水平:建议将社区作为旅游发展主体纳入旅游规划、旅游开发等涉及旅游发展重大事宜的决策、执行体系中。在旅游景区制定开发规划时要召集社区代表为景区的开发战略和目标提出建议。另外,鼓励社区参与旅游经济活动,包括:优先雇佣当地居民,尤其是被征土地的农民,积极将他们吸纳到旅游中来,如成立社区企业从事旅游景区交通、住宿、餐饮、景点经营活动;鼓励社区居民以个体经营的方式获得经济收入,如开办家庭旅馆、餐馆,承包旅游景点及景区内部交通等;制作具有当地民族特色的传统手工艺品;组织社区居民从事景区的接待类等服务性工作等。还可以聘请社区居民进行日常防护工作,组织社区宣传环境保护知识,成立专门的组织对环境保护的情况进行适时监督管理。
开展环境教育,提高环境保护意识:环境教育的形式应该多样化。针对环境保护的法律法规、生态知识等内容,对当地的社区采取声象资料和图片展示、培训、专题讨论、现场示范参观、散发宣传材料等方法进行宣传。在环境教育过程中,要充分发挥学校这块教育阵地的功能和作用,使当地的中小学生建立起环境保护意识,将对今后的自然保护区建设和社区共管产生深远影响。
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Sustainable Development Between Protected Areas and the Adjacent Communities
LIU Jing OUYANG Zhiyun MIAO Hong XU Weihua
(State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for EcoEnvironmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China)
关键词:城市;绿地系统;景观生态;规划
中图分类号:P901 文献标识码:A 文章编号:
城市绿地是城市人居环境支撑系统的主体,在维系人类生存与生态平衡中发挥着重要作用。但随着城市化的加剧,城市周围的农田、水面等自然生境被人工环境取代,市区建筑密度不断增加,绿地空间缩小,破碎化日益严重,大大降低了城市景观生态质量和物种多样性。如何充分发挥城市绿地的功能和效应,改善城市生态环境,已引起规划专家、管理者、公众的重视。
一、城市绿地系统的涵义
城市绿地系统(Green space system)是指城市建成区或规划区范围内,以各种类型的绿地为组分构成的系统。从内涵上归纳,城市绿地系统具有园艺、生态和空间三种内涵。从这种意义上来解释城市绿地系统,可以将它定义为在城市空间环境内,以自然植被和人工植被为主要存在形态的能发挥生态平衡功能,且其对城市生态、景观和居民休闲生活有积极作用、绿化环境较好的区域,还包括连接各公园、生产防护绿地、居住绿地、风景区及市郊森林的绿色通道(Greenway)和能使市民接触自然的水域[4]。它具有系统性、整体性、连续性、动态稳定性、多功能性、地域性的特征。
二、城市绿地系统景观的重要作用
1、 美化景观
城市绿地系统从本质上讲,更具有开敝空间的内涵,国外学者往往将其等同。如城市绿地开放空间与古建筑、文物结合在一起,既保护了城市的历史景观,又丰富了绿地开放空间的文化内涵,城市绿地可美化市容市貌,增加城市建筑艺术效果,使建筑“锦上添花”,把城市和大自然紧密联系起来。
2、吸收粉尘植物
特别是树木对粉尘有明显的阻挡、过滤和吸附作用。由于树木有强大的树冠,叶片被毛和分泌黏性的油脂,使得树木具有滞尘作用。园林植被通过树木降低风速而起到减尘作用;通过其枝叶对粉尘的截留和吸附作用,从而实现滞尘效应。
3、杀菌作用
城市空气中散布着各种细菌微生物,其中不少是对人体有害的病菌。城市绿地可以减少细菌载体,从而使大气中细菌数量减少;另一方面,还由于许多植物本身能分泌一种杀菌素而具有杀菌能力。据法国测定,在百货商店,1m3 空气中含菌量高达400万个,林荫道为58 万个,园内为1000 个,而林区只有55 个。林区与百货商店的空气含菌量差7 万倍。可见,在城市环境条件下,园林植被通过其枝叶的吸滞、过滤作用减少粉尘(作为细菌的载体)而减少城市空气中细菌含量的功能应当引起足够重视。
4、减弱噪声
现代城市中,厂房、工地比比皆是,在生产过程中,由于震动、摩擦和撞击等不断产生噪音,
同时汽车、火车、飞机、轮船等也轰鸣尖叫。这些噪声不仅影响人们的正常工作和学习,严重的还能危害人们的健康。植物,特别是林带对防治噪声有一定的作用。据测定,40m 宽的林带可减低噪声10~15dB,30m 宽的林带可减低噪声6~8dB,4.4m 宽的绿篱可减低噪声6dB。树木能减低噪声,是因为声能投射到枝叶上被反射各个方向,造成树叶微振而使声能消耗而减弱[9]。因此,噪声的减弱是与树冠、树叶的形状、大小、厚薄及林带的宽度、高度、位置、配置方式等因素有密切关系,一般来说,分枝低的乔木减弱噪声效果好,叶茂疏松的树群能产生复杂的声散射,其减噪作用亦显著。
三、城市绿地系统景观生态规划措施
1、斑块的合理分布
从城市景观的角度出发,可依据面积大小,把绿地斑块分为大、中、小型三类。在城市绿地系统中,大中型的绿色斑块作为城市的“绿肺”,不仅具有多种的生态功能,同时也为景观增色不少。小型的绿色斑块则可以作为物种迁移和再定居的“踏脚石”,改善城市景观的视觉效果,提高城市景观的异质性,因此小型的绿地斑块可以为景观带来大型斑块所不具备的一些好处,应当看作是大型绿色斑块的有益补充,但不能取而代之。大中型绿色斑块虽然数量少,但总面积却比小型斑块大,故应以大中型绿色斑块为主,小型绿色斑块为补充,相对均匀地分布于城市绿地系统中,最大程度地发挥其生态环境效益。
2、廊道的合理分布
根据景观生态学的研究成果,廊道必须有足够的宽度才能发挥一定的作用。我国城市街道普遍狭窄,建筑拥挤,城市绿地系统中绿色廊道除改善小气候外,主要还起分割屏障,连通的作用。在规划市区边缘时,根据地形和可能条件,设置营造较宽的城市防护林带,并和邻县的农田防护林网连结。在规划市区内时,要在居住区,集团之间营造隔离林带,特别是工业区与居住区必须尽可能设置一定宽度的卫生防护林带。
在城市绿地系统中,廊道能有机地连结不同地域、不同尺度的绿地,直接影响着城市绿地网络的连通性及网络结构功能的整体优化。连通性好的城市绿色廊道能在夏天引入凉风,消除热岛效应;在冬季能防止寒风的侵袭。故城市绿地系统中,绿色廊道必须成网状分布,连成一个系统。
3、基质的合理分布
城市绿地系统中,居住区等基质应实行“大集中,小分散”的原则,使基质处于斑块和廊道的包围之中。应使人民生活在绿色之中,最大限度地亲近自然,体现“城市在绿中”的特色。概括而言,城市绿地系统应建立绿色廊道组成的网络骨架,其中公园,绿地等“斑块”一般位于重要的“结点”位置,提供娱乐和游憩场所。只有这样以整体观来规划,城市绿地系统才能达到最优化,也正因为如此,在园林绿化中,绿地往往成为规划布置的重点,以此“点”结合“线”、“面”构成城市绿化网络。
4、景观异质性
异质性是景观的重要属性。据景观生态学研究表明,景观异质性越大,景观的类型也越多,防止外来干扰的能力也就越强,生态系统因而就更加稳定。故景观异质性的维持和发展是城市绿地系统规划中不可忽视的问题。在城市园林绿地中,虽受地域和城市小气候的共同因素所制约,但由于城市垫面的不同分布,不同地段存在较大差异,利用立地条件即环境资源景观要素空间异质性可创造城市园林中异质而多样的景观。所以我们在城市绿地系统规划中,强调各种不同类型、不同功能的绿地形式的广泛共存,并十分注重每块绿地的个性特征,其目的就是增加城市绿地系统中的景观异质性。
5、生物多样性
生物的多样性是相对于场地原系统而言的。绿地构成的生物多样性意味着其可持续发展弹性空间的增加,景观生存能力的增强。这与城市功能的多样化意味着发展机会的增多是一个道理。生物多样性的创造同绿地景观斑块的构成量之间并没有决定性的关系。重要的是在物种之间是否建立内在联系,是否为它们的生存创造了生态环境。因此生物多样性的研究重点是深度了解生物和它们所属环境之间的关系。
总之,城市绿地系统生态规划方法就是使城市绿色空间的拓展与城市人口经济发展同步,实现城市生态环境的动态平衡、城市碳氧平衡、城市地下水平衡是确定城市绿地与水体的数量、尺度、种类格局的基础,也是城市生态规划方法的基本原则,重建城市绿色景观廊道是城市绿色空间建设的关键。
参考文献:
[1] 张华如.基于景观生态学的城市绿地空间格局优化——以合肥市为例[J]. 现代城市研究. 2008(12)
[2] 赵昌隆,李长焕.创造良好的城市景观绿地规划[J]. 价值工程. 2010(30)
随着新课程改革的深入,多媒体现代教育技术进入生物课堂趋于常态化。多媒体在高中生物教学中有很大的优势,它能够把文字、图像、声音、动画等多种因素综合起来,并且能全方位、立体化地把信息形象生动地呈现给学生,调动学生学习的积极性,提高学习效率。多媒体与高中生物学教学的有效整合,能有效地促进高中生物教学质量的提高。
二、高中生物教学中多媒体应用中存在问题分析
在教学中,部分教师不考虑学科特点及教学内容的实际,为制课件而制课件,没有真正发挥多媒体教学手段的作用。多媒体和传统教学没有有机的整合,发生了错位,走进了多媒体教学的误区。
(一)过多依赖于多媒体课件,师生之间缺乏互动,不利于教师的主导作用和学生的主体作用的发挥。
多媒体课堂教学中,学生的目光被电脑、屏幕、投影仪等所牵引,正常的师生交流被“人机交往”取代,严重地防碍了师生间情感的互动。有些教师使用多媒体教学手段,依然是传统的“满堂灌”的教法,只管击键讲解,师生很少交流,致使学生对课堂失去兴趣。这一切不利于教师的主导作用和学生的主体作用的发挥。
(二)不能把握多媒体与生物课堂整合的最佳切入点,教学过程不理想。
多媒体教学只是课堂教学的辅助手段,不是教学的全部。有些教师在教学中应用多媒体教学手段时,不能把握多媒体与生物课堂整和的最佳切入点,缺乏二者整合的科学性,课堂教学过程不理想。
(三)教学信息量过大、节奏过快,教学的重难点不突出。
由于多媒体教学信息量大、节奏快,造成重难点不突出。信息过多使学生无法跟上课堂节奏,只是被动接受授课内容,缺乏思维过程,不利于学生掌握精细的知识难点和重点。在多媒体课件中插入过多的动画或视频文件,也容易分散学生注意力。
(四)教学内容的预置,易使教学与学生的实际脱节,不利于学生创造力的培养。
在教学过程中,教学内容是预置的,存在不能根据课堂的实际进行调整变通的问题,容易造成教学与学生实际脱节,同时也容易使学生禁锢在多媒体的程序中,不利于学生创造力的培养。
三、对策
(一)在生物学科教学中教师应根据实际,合理选择多媒体。
1.根据学生的生理与心理特点选择多媒体。
多媒体具有的声、光、电的综合刺激,能够激发高中生的积极性,引起学生的注意。但大脑皮层长时间处于高度兴奋状态,容易使身心疲倦。因此,多媒体界面制作要平和自然,切忌花、艳、乱,同时要注意适时适度,切忌频繁滥用。另外,根据高中学生的特点,教师应制作一些内容多、范围广的网络型课件作为小组学习的资料,以提高学生的探究能力、创新能力,以及合作学习的能力。
2.根据教学内容选择多媒体。
(1)并非所有的生物课都能运用多媒体教学
要最大限度地发挥多媒体的作用与效益,其展示的知识内容必须与教材相适应,与学生的认知水平相适应。高中生物学中有很多内容无须用多媒体来进行教学,有些教学内容学生能够看得懂或通过自学能够掌握,或其社会实践和生活经验已经具备,或只需教师作简单指导便能理解并掌握。
(2)实验课不宜用多媒体
生物学是以实验为基础的学科,实验过程可以培养学生的动手能力和观察能力及创新思维和创新能力。可以用实验展示的现象或实验本身一般不适宜用多媒体来替代。一些课堂上无法完成的演示实验或现象以及现有条件下无法完成的经典实验,可以通过电脑模拟来实现,帮助解决问题。如:噬菌体侵染细菌的实验等,通过多媒体的展示,能收到良好的效果。
3.合理使用多媒体课件辅助生物教学,创设良好的学习环境,帮助学生理解、记忆。
教学中牵涉到微观的现象或暂时观察不到的现象以及复杂的生理过程等,教师可通过多媒体再现,为学生创设良好的学习环境,使学生能够一目了然。
如DNA的结构以及复制过程、光合作用的基本过程、有氧呼吸的过程等都可以采用多媒体辅助教学以帮助学生理解、记忆。
4.以多媒体辅助教学增加课堂容量,调动学生的积极性。
生物教学中牵涉到知识量多、图片、影音资料较多的章节,教师可以用多媒体辅助教学增加课堂的容量,同时增加课堂的趣味性,以调动学生的积极性。如教学动物激素调节、环境污染等内容时,可以引导学生分小组收集资料、整理制作演示文稿并进行多媒体展示,可以丰富课堂的容量,也能培养学生小组合作学习的精神。
5.根据课堂类型选择多媒体。
(1)新授课,教师可以应用多媒体课件导入新课,以激发学生学习兴趣,突出重点,突破难点。如教学人体的消化系统时,既可以通过演示静态图,观察人体消化系统的组成,又可以通过各器官在三维空间上任意方向和角度的翻转,观察不同部位的形态结构和空间位置关系,使学生迅速准确地掌握构成消化系统的各器官形态和位置的有关知识,并可培养学生看问题要全面的观点。
(2)复习课,可选择多媒体来扩大课堂容量,浓缩教学内容,建立系统的科学认知体系,强化重难点。
(二)充分应用多媒体课件演示模式表现手法的多样性,创设富有情趣的学习环境,寓学于乐、乐学互促。
教师可以充分应用多媒体课件演示模式表现手法的多样性的特点,使用多媒体播放课件,利用电脑制造动画,截取VCD片段,以增强说服力,使学生易于接受,以利于突破难点。还可以使课件内容游戏化,用计算机以丰富多彩的画面、赞赏性或鼓励性的言语、悦耳的音乐来创设富有情趣的学习环境,使学生在认识过程中体验乐趣,又在乐趣的情感刺激下去探索新知识,最终实现学习的良性循环。
(三)尝试网络多媒体教学,培养学生的自主学习能力和创新能力,以提高学生的生物学素养。
教师应密切结合教学实际,收集、组织、开发必要的教学资源,建立不同层次、不同类型的资源库,以保障学生自主学习、协作学习、探究学习。教师可以在网络教室里,通过局域网,让学生浏览网页形式的课件。让其根据老师所提问题在网页课件中找到答案,并通过BBS或论坛反馈给老师。教师再作出回应。这样借助网络多媒体教学,设计学习任务,组建学习资源,让学生亲历处理信息、开展交流、相互合作的过程,可以为学生创造主动学习的氛围、激发学生的学习积极性,培养学生的的自学能力和创新能力。使学生在经历和体验过程中达到提高生物学素养的目的。
如环境保护、生物多样性、野生生物保护、遗传疾病、性教育等内容都可以尝试网络多媒体教学。如教学生物多样性及其保护内容,教师可通过多媒体制作,把生物的多样性及其价值进行展示,并使学生了解我国生物多样性及保护情况,进而对本地的资源状况进行收集整理,制作出符合实际的课件作品,让学生既学习到相关生物学知识,又了解到本地的资源情况,增强他们对家乡的热爱,自觉地建立起保护家乡自然资源的意识。
(四)构建互动课堂,实现教学相长和师生共同发展。
教师应用多媒体教学时,要构建师生互动课堂,实行教师的教与学生的学的统一,使教师与学生分享彼此的思考、经验和知识,交流彼此的情感、体验与观念,丰富教学内容,求得新的发现,从而达到共识、共享、共进,实现教学相长和共同发展。
教学动物和人体三大营养物质代谢时,教师可适时地利用多媒体播放人体消化系统结构及消化食物过程,便于学生掌握相关知识并培养学习兴趣,增加互动,达到更好的教学效果。
(五)开展形成性教学评价,全面考察学生生物科学素养,动态把握、及时引导学生情感、态度和价值观的形成。
新课程提出关注学生在课堂教学中的表现应成为课堂教学评价的主要内容,包括学生在课堂师生互动、自主学习、同伴合作中的行为表现、参与热情、情感体验和探究、思考的过程等。教学评价要综合运用各种形成性评价方式,全面考察学生生物科学素养的养成过程,并与教学过程相结合,动态把握、及时引导学生情感、态度和价值观的形成。为了做好教学评价,教师可以利用“电子学习档案袋”将每个学生在各方面的表现情况、学习能力,以及创造能力等记录到档案袋中。
四、结语
多媒体与高中生物教学的整合应根据学科教学需要及学生的实际,充分发挥多媒体的工具,寻找最佳结合点,突出教学重点,解决难点,探索规律,启发思维。多媒体与高中生物学教学的整合要恰到好处,以发挥多媒体的最佳辅助效果,大面积提高高中生物教学质量。
参考文献:
[1]侯长志.高中生物课堂中多媒体技术应用应注意的几点问题[J].新课程学习(学术教育),2009,(03).
关键词:矿区 土地整治模式 生态修复 经验 目标任务原则
土地整治是对低效利用、不合理利用和未利用的土地进行治理,对生产建设破坏和自然灾害损毁的土地进行恢复利用。是提高土地利用率的活动。
一、山西省矿区土地整治的必要性
山西省由于煤炭资源分布地区广大,煤种齐全,煤质优良,开采条件好,成为中国最主要的煤炭生产基地。然而煤炭资源在带给人们巨大好处的同时,也引发了一系列的生态环境问题。主要表现为:
1.露天采矿造成表土剥离、地面挖损、地表压占、植被破坏,加剧了水土流失与土地荒漠化。
2.井工采煤破坏了地层结构构造,引发地表沉陷、裂缝。采煤沉陷区地质灾害类型以地裂缝、地面塌陷为主,其次为不稳定斜坡崩塌、滑坡和潜在泥石流,以及煤层自燃。衍生造成的环境效应主要有:生态环境破坏、耕地损毁、地下水位下降、土地流失和沙漠化、水源污染枯竭等。根据初步调查,山西省因采煤造成的采空区面积近5000km2,其中沉陷区面积约3000km2。受灾人口约230万人。
3.长期采煤活动使煤系地层以上水资源系统遭到改变和破坏,形成以矿井为中心的区域性地下水漏斗,导致地下水位下降、水资源枯竭。
4.煤矿中大量煤矸石的堆积,煤矸石中含有大量硫铁矿和锌、铅等重金属元素,煤矸石的自燃或雨水淋溶,使大气、周围土壤和水体受到污染,影响生物的新陈代谢,导致生态系统结构与功能的失调。
山西省矿区业已成为典型的、严重受损生态系统。因此,预防和治理煤矿区的土地退化、塌陷等问题,已成为煤矿区的当务之急。
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二、山西省开展矿区土地整治工作的经验
“十二五”期间,全省积极开展历史遗留的采煤塌陷土地的复垦,先后在全省安排实施农业综合开发土地复垦项目3个,总投资达2781万元,复垦土地0.13万hm2(1.9万亩)。在重点采煤县实施土地复垦项目7个,投资达8796万元,复垦土地0.21万hm2(3.2万亩)。从2008年起,开展了对报国土资源部及山西省审批矿权及土地的土地复垦方案预审和审查工作。积极开展了全省土地复垦工作现状的调查,编制形成了《山西省土地复垦工程建设标准》。矿区土地整治取得的经验有:第一,矿区土地整治与生态环境的修复相结合,矿区土地整治主要工程有:地表沉陷治理、煤矸石治理、水资源保护、土地复垦、水土保持、矿区造林绿化、植被恢复、生物多样性保护、污水处理和中水回用、矿区居民环境条件改善、生态环境监管能力建设等。通过矿区土地整治与生态修复相结合,初步提升了矿山土地质量、恢复植被、增加了生物多样性。第二,山水林田矿综合整治,把山水林田矿作为一个生命共同体,实行综合治理,提升矿区生态环境和人居环境质量。第三,园地制宜,根据不同情况采取相适应的整治技术措施。
三、矿区土地整治的目标、任务和原则
山西省是能源大省,能源的开采给山西生态环境带来严重的破坏。矿区土地整治目标是:以保护生态环境为前提,大力推进矿区土地复垦和采煤沉陷区综合治理,实施山水林田矿综合整治,土地整治与生态修复工程相结合,实行耕地数量、质量、生态三位一体保护,促进土地资源永续利用。
山西矿区土地整治工作的主要任务是:在矿区生态恢复中发挥建设性作用,工程措施与生物措施相结合,平整土地、改良土壤、恢复植被,促进矿区的生物多样性的恢复。
山西矿区土地整治工作的主要原则是:
――矿区土地整治要依据矿山地质环境所处的地理条件、灾害环境类型,遵循自然恢复和人工修复相结合的原则,宜农则农、宜林则林、宜塘则塘、宜游则游、宜建则建的生态理念,因地制宜,分类实施。
――土壤是农作物生长的基质,受污染土壤的改良是生态恢复与重建的基础和关键。采煤区由于受塌陷、断裂、剥离、机械受压等扰动,加之有毒物质通过淋溶、污水渗透等方式进入土壤,使土壤理化性质、土体结构、肥力等发生根本性改变。已经不能满足植物生长。而利用植被修复土壤是最有效、最直接的技术对策。土地整治工作中,选择当地的土著植被种类,在矿区进行生态修复和重建,并合理安排乔、灌、草栽种比例、密度及空间配置。
――矿区排出的废水,含有大量无机盐离子、重金属等,不仅严重污染地表水体、地下水源。而且造成水源的严重浪费。通过技术处理,将废水净化,土地整治工作中可将这部分水资源用于矿区植被恢复或农业灌溉,用以缓解当地水资源短缺的压力。
四、矿区土地整治的模式
矿区呈斑块状分布在各个土地整治区中,目前山西省的采矿方式主要是井工开采和露天开采。
1.露天矿区的土地整治模式。以平朔煤矿为代表,露天采矿造成地面挖损、地表压占、植被破坏、土地利用格局改变等,因此露天煤矿土地整治时主要的任务是采取相应的工程措施和植被措施,实现矿区生态修复,保护生物多样性。
――矿区土地整治按照“地貌重塑、土壤重构、植被重建、景观重现、生物多样性重组与保护”链条,重点是以人工植被建设为核心,迅速恢复矿区生态环境。
――因地制宜发展生态农牧业,按照人工林草种植一土壤熟化一恢复地力一耕地战略储Or--生态农业良性循环模式为主线,首先林草业种植,重建生态环境,为整个农业生态系统建立绿色保护屏障,通过育林、植树载果,有效的控制风沙和水土流失,改善生态环境。
――建设以生态旅游休闲为中心,带动综合服务业发展。建设以矿区生态农业、休闲旅游、矿区主题乐园、生态餐厅、博物馆等为主要内容的旅游景点,开发矿区复垦生态旅游项目。
2.采煤沉陷区土地整治模式。采煤沉陷区治理要本着综合规划、全面推进、加快建设的实施原则。以解决采煤沉陷区人居环境突出问题为重点,全面实施采煤沉陷区搬迁安置、土地复垦、地灾治理、生态恢复等,恢复和改善采煤沉陷区生态环境,改善受灾群众的居住条件、生产条件、生活质量等。
计划到2017年底,完成全省21.8万户、65.5万人的搬迁安置任务。到2018年底,完成59个采煤沉陷区矿山环境恢复治理项目。历史遗留矿山环境综合治理率达到35%,完成40个重点复垦区的土地复垦任务,复垦土地面积达到310平方公里。
――采煤沉陷区治理,坚持环境治理与环境保护相统一、生态恢复与生态区划相统一、土地整治与地质环境治理相统一、旅游开发与城镇化建设相统一、产业开发与资源配置相统一,依据矿山地质环境所处的地理条件、灾害环境类型,遵循自然恢复和人工修复相结合的原则,宜农则农、宜林则林、宜塘则塘、宜游则游、宜建则建。
――采煤沉陷区土地整治要采用多N新技术模式,如浅层沉陷区复垦耕地技术模式、深层沉陷区水产养殖技术模式、沉陷整治区人工林种植技术模式、沉陷区多元高效生态农业技术模式、沉陷区兴建生态公园等休闲功能技术模式、沉陷区建设光伏农业模式等。
而张畅煊的环保之路,正是从观看了一部科幻电影后开始……
《后天》开启他的环保之路
1999年7月出生的张畅煊,是南通市通州区育才中学初一(12)班学生。他不仅在全国中小学生(江苏地区)金钥匙科技竞赛中获得了特等奖,还在江苏省少儿书信大赛中获得一等奖、在南通币“小巧手”比赛中获得团体特等奖。此外,他还是业余钢琴十级,是南通市的“三好标兵”,是学校里的“阳光少年”、“读书小博士”、“十佳小指挥”、“优秀小乐手”、“十佳小歌手”。
张畅煊之所以下定决心要做一名环保小卫士,源于看完科幻电影《后天》所受的强烈震撼,这是一部美国科幻电影,描绘的是地球一天之内突然急剧降温、进入冰川期的故事。那时张畅煊仍在通州小学上学,还只是一名小学生,但他已经觉得环保需要每个人落实到行动上,需要落实到每一天的生活中。他向班主任建议,让全班同学一起观看这部电影,然后讨论。中队会上,同学们的收获很大,张畅煊与同学交流了一些环保方面的资料,他们一起用旧衣服做环保袋,将饮料的空罐子做成花瓶,还商讨了许多环保小窍门,如自来水的多次使用、合理调节空调温度、不用一次性塑料袋、冰箱门不长时间打开、电视机等电器避免处于待机状态等。张畅煊还在少先队大队辅导员的帮助下,向全校同学发出环保倡议。他在集体晨会上的响亮发言,让更多的同学有了自觉行动。
之后,张畅煊率领队友用环保材料设计制作的作品,获得了南通市“小巧手”比赛的团体特等奖,他还参加省“金钥匙”科技竞赛获特等奖,并作为南通市小学生代表,赴南京参加全省金钥匙科技竞赛团体赛获二等奖。
外婆家的水污分流改造工程
张畅煊是一位坚持不懈的环保小卫士,家人也在他的要求和督促下,纷纷加入了环保志愿者行列。
乡下外婆要改善生活环境,搭建一个卫生间。张畅煊跟在大人后面也忙得不亦乐乎。可他很快地发现了问题——污水管将直接通向西边的池塘,他忙指出这个设计上的失误。起初,外婆不把张畅煊的话当回事,觉得重建化粪池,费时费力又费钱。但他下决心要说服外婆,于是一遍遍不厌其烦地告诉外婆这样做的严重后果,又打开电脑,搜索水污染的相关图片资料讲解给外婆听。最后,他还请来爸爸妈妈当援兵。识字不多的外婆终于被说服了,他高兴地拿出压岁钱来支持。于是,新的水污分流改造工程又热火了起来,还引来了不少邻居观看。
由外婆家的改造工程,张畅煊想到许多河流的现状。于是,他利用假期,骑着自行车去了好几个村庄做调查研究。他发现许多小河的水污染情况有所不同,而且各个村庄对水资源的保护力度也不同。后来,他将调查结果写成小论文《清澈的池塘,美丽的家》。
环保小卫士走出国门
2010年7月,张畅煊把这篇文章通过电子邮件发送到联合国环境规划署,令他没想到的是,这篇文章居然引起了联合国科学家们的兴趣和关注。
2010年10月,张畅煊应邀参加了联合国环境规划署在日本名古屋举办的“世界儿童环境会议”。会议期间,他积极参与各项活动,和各国儿童代表一起交流保护生物多样性的做法,探讨保护生态系统的计划,绘制生物多样性地图,参与河塘疏浚工作等。
关键词:桉树特点;节水;常绿植物;种植;科学管理
中图分类号: S72 文献标识码:A 文章编号: 1674-0432(2011)-10-0171-2
1 桉树
桉树是一种常绿植物,在一年的周期中有老叶脱落现象。大多数为高大的乔木,少数也有小乔木,叶子多为单叶,又是叶子上有一层薄薄的蜡质,在植物的分类上属于双子叶植物纲。
2 桉树的特点
桉树中高大乔木喜光,喜湿,耐寒,耐热,对低温十分敏感。在我国的西南和南部都有种植,一般来讲,桉树多生长在阳光充足的平原,山坡和路旁。桉树的树冠很小,相对于其他的树来讲,透光性非常好,有利于树下的草类植物的生长,同时桉树是一种非常好的节水树种。
3 人们对桉树的认识的误区
虽然桉树不是罕见树种,但是人们在对它的认识上存在这许多的误解。
3.1 桉树是一种费水的树种
和其他树种相比,桉树生长速度很快,因此很多人认为桉树是一种浪费水源的树种,其实不然,根据许多的研究报告表明,桉树每合成一公斤的生物量,桉树只需要消耗500多公升水,而松树要消耗1000多公升的水,就算是香蕉大概也要800多公升。可见,桉树并不是大量消耗水量的树种,相反,还很节水。
3.2 桉树会造成土壤贫瘠
许多人认为桉树由于自身的生长速度太快,会在短时间内吸收土壤中的营养成分,久而久之,会导致小范围内的土壤贫瘠,从而造成整个生物链条的中的某一段脱节。很显然这是没有科学依据的,就像我们前面提到的那样,桉树树冠小,阳光渗透性非常好,而依附于桉树生长的植被有了阳光和雨水的滋润,会很好的生长,可以说,桉树在造就植物多样性这一点上比其他的树种要好很多,甚至可以说桉树是在植物多样性这一方面是个“典范”。
3.3 桉树是霸王树
过去在人们不理解桉树的时候,很多人认为桉树是霸王树,桉树生长周期短,生长速度快,与处于同一生态环境下的植物相比,其过快的生长速度会在无形中抢了其他植物的养分,甚至将桉树比喻成一个会抢食的“孩子”,其他的“孩子”因为这个抢食的“孩子”没有办法吃饱,那么就会影响他们的成长。从大量的科学调查中我们可以看出人们这样的担心是大可不必的。因为就从桉树本身的特点上来看,桉树是“性格”十分温和的树种,就像我们说过的那样,生长速度快并不一定意味着会对其他植被造成不好的影响,其耗水量小,与其他植物和谐生长的特性很好的说明了桉树的“脾气”非常好。
3.4 生物多样性
桉树原产于澳大利亚,从澳大利亚丰富的生物多样性上可以看到,桉树是生物多样性的好帮手。在澳大利亚广袤的土地上,生活着许多植被茂密的森林,我们经常会看到像袋鼠,鸟类等丰富的生物物种,我们不得不说这是桉树的功劳。当然,在现实中,人们也发现许多桉树生长的地方却出现了土地贫瘠的现象,但是,要知道造成土地贫瘠的原因是由多种多样的因素造成的,不能简单的将罪过加在桉树的头上。第一种情况可能是在人工种植桉树的过程中由于种植的密度太大,挡住了阳光,导致桉树下的植被少了阳光的养分没能得以存活。第二种情况是某一片地区在种植桉树以前,本来是一块相对贫瘠的土地,而桉树的生长只能说明桉树的生命力强,在长时间的进化过程中,变得更强大,更能适应复杂的自然环境。而第三种情况是由于人工的定期清理使得其他植被被清理干净。所以,桉树周边生长环境的变化不能简单的归咎于桉树,要结合整体的环境特点来进行评价。
4 桉树的种植技术
了解了桉树的生长特点及对整个自然环境的巨大作用,那么桉树的种植就变得越发重要,从许多学者的著作中可以看到一个共同点就是,他们在书中都大篇幅的提到了桉树的种植要求。总结起来有以下几点:
4.1 种植桉树林地的选择
由于桉树是耐寒,耐热的树种。通常桉树种植会选在土壤较好,肥力较高,排水良好的山地,丘陵或者山坡上,由于桉树对低温十分敏感,所以在选择地址时要特别注意低温一般不超过零下5℃。
4.2 进行林地清理,营造良好的桉树生长环境
一般情况下,在选好种植桉树的土地后,在种植前要进行一次彻底的清理,其目的在于清除土壤中的杂草等植物,防止桉树种植过程营养被残留植被吸收,影响桉树的生长,这一点在人工种植中尤为重要。在人工种植中,为了创造好的桉树生长环境,至关重要的一步是要杀死树木的敌人――白蚂蚁,白蚂蚁不仅仅对桉树造成破坏,对其他树木也是,所以这也成了管理树木的人员经常要完成的一项工作,此项工作的要求是不仅要经常反复还要谨慎仔细。进行桉树种植的土地规划,这项工作的实质就是将选好的土地进行划分,合理的进行桉树种植,因为是人工种植,不能像野外生长那样放任自流,而是要进行仔细的规划,以期给局部的生长环境带来良好的循环。
4.3 施肥
相信做过相关工作的人对这一步不会陌生,但是一定不要粗心,一定要根据选择的土地特点进行施肥,切不可全都等同对待,因为不同的土壤所含的物质是不同的,做到因地制宜对于人工种植桉树会大有帮助。
4.4 第二次种植规划
不同于第一次的土地规划,这一次主要着眼于林木的密度,像前面提到的那样,林木密度对于桉树生长至关重要,不仅关系到桉树整体规模,对于建立整个桉树生态系统更是不可或缺。
4.5 造林
做好了前面的准备工作,接下来的造林才能顺利进行,在这一环节上没有什么特殊的要求,像种植其他树种一样就可以了,但是仍要记住头半年的特殊观察和制作桉树生长记录,以便于在遇到问题是可以有第一手资料进行研究。
4.6 害虫防治
有了准备阶段的杀虫环节,在这一环节可以不用大量频繁的喷洒杀虫药物,而是根据桉树的生长情况决定杀虫的时间间隔和每次杀虫药物的用量,同样在这一阶段要制作观察记录。
以上就是桉树人工种植的主要步骤,在实践中,管理人员可以根据具体环境的不同决定增加或简化其中的环节,但是前提是一定对自己种植的桉树有着丰富实践经验,否则,我们还是建议大家按照上面的步骤来进行操作。
5 科学管理桉树