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关键词:水土保持;生态修复;分析
中图分类号:S157文献标识码:A 文章编号:
水土保持生态修复理念和技术的发展是治理水土流失的一个重大的创新,同时水土保持生态修复也是一项极其复杂的工程,广受生态学专家和环境研究者们的关注,经络许多年的科研和实践,水土保持生态修复理论已日渐成熟,但为了适应科学技术高度发展的今天,仍需锲而不舍地追求和探索。在水土保持生态修复的过程中,应有机地结合不同地区的实际情况合理选用不同的生态修复治理方案,地方有关政府部门也应该加强监督和执法力度,同时应尽可能低发动广大人民都参与其,共建美好家园、和谐社会。
1 生态修复的涵义
水土保持生态修复是指在水土流失地区,通过政策、管理和一定的人工促进措施,消除不合理的人为干扰,促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度地发挥,促进植被的生长发育和发展演替,保护和改善受损生态系统的结构、景观和功能,加快水土流失防治步伐,建立和维系与自然条件相适应、与经济社会可持续发展相协调、相对稳定并良性发展的生态系统。通过生态修复,可加快水土流失防治速度,防止沙尘暴、土地沙化、草原退化、河床淤积等水土流失危害,降低水土流失程度,遏制生态恶化的趋势,实现生态系统良性循环,为国家生态安全提供保障。
它是应用生态系统自身组织和自身调节能力对环境或生态本身进行修复。为了加速已被破坏生态系统的恢复,还可以辅以人工措施以加快生态系统恢复的步伐。生态修复是按照可持续发展的战略思想,切实遵循自然生态经济规律,充分利用当地的水、土、光、热、生物等自然资源,依靠大自然的循环再生能力和人为干涉快速恢复植被,控制水土流失,实现人与自然和谐相处。
2 生态修复在水土保持工作中的措施及方法
生态修复主要包括“封”、“退”、“造”、“建”、“综合治理”、“结构调整、生态移民”、“突出小流域治理,以小促大”等技术方法。“封”是“封山禁牧、舍饲养畜”,“退”是“退耕还林还草、以粮代赈”,大量事实表明,坡耕地是水土流失的主要产沙区,坡度在25°以上的坡地必须退耕。“造”是“造林”。坡度大于15°的荒山荒坡、退耕地,以营造水土保持林、薪炭林和用材林为主,加强管护抚育,形成乔、灌、草多层次防护体系,有选择的发展经果林。并通过推广节柴灶,沼气池等措施,彻底解决群众的燃料问题,有效地保护植被。“建”是“建设0.07hm2高标准农田”,在退耕0.13hm2坡地后,在山坡下或沟谷地建设0.07hm2高标准基本农田。
在水土保持工作中,应遵循因地制宜的原则,针对不同的区域进行专门的分区研究,根据不同地区的不同情况,研究适合区域的具体措施。不同的类型区建立不同的评价指标体系,如根据各种气候类型区、地貌类型区、土地利用类型区,建立生态修复评价指标体系,结合实际对不同类型区的水土保持的相关指标进行分析,确保建立符合实际的评价指标体系,并在实际监测过程中尽量运用现代化技术,确保评价管理科学化。
在东北黑土区,应以小流域综合治理为主,采用坡式梯田、水保林、经济林、谷坊等工程措施和植物措施,控制水土流失的发生;同时对采石场、采砂场、煤矿等扰动原地貌的企业和单位加强管理,切实制定复植、复垦等方案,保证在项目完工后,被破坏的植被予以恢复。
对于小流域水土流失治理来说,传统的对策是修筑拦河大坝、广种植被,建造梯田等来时土地利用与生产体系协调化,这在一定程度上能对水土流失起到遏制作用,却由于其可利用的范围局限性而得不到广泛推广。而新兴的水土保持生态修复方法则弥补了这一缺陷,共有以下几点。
2.1 生态系统自身修复
针对生态系统受破坏程度比较轻微的区域,可适当地更换其地表使用结构,譬如退耕还林还草、禁止放牧、迁移原住人口,让生态系统恢复到不受或者尽可能轻微地受到人为因素的影响,最大限度地发挥生态系统的自身修复能力来改善水土流失的状况。
2.2 生态系统自身修复和人工修复
该方法主要针对生态系统受破坏程度比较严重的区域,在该区域内往往地表植被已被大面积破坏而导致自然的生态系统不能承载高负荷的外界压力,此时就需要人工向该区域种植一些生命力和再生能力较强的植物,通过这种方式逐渐改善该地区内的生态系统成分组成,慢慢增强该地区生态系统的自身修复能力。
2.3 人工强化生态系统修复能力
该方法主要用于可能会发生水土流失地区的防治,其主体思想也是通过人工措施巩固加强生态系统的稳固性,加强系统中食物链之间的联系,加强物质和能量的利用、分解和循环,实施的途径包括植树造林、饲养家畜、发展沼气等。
3 水土保持生态修复的措施
3.1 普及国策宣传,强化环保观念
在此方面应加强水土保持方面国策的宣传力度,普及该方面的基本常识,让人民意识到不合理的开发利用自然资源造成的水土流失造成的严重后果,使人民自发地退耕还林还草,圈养畜牧,实现人与自然真正的和谐相处;也可以通过生态修复示范点的建立让人民更轻易地了解到生态系统对环境保护的重要性;还应该在学校范围内普及水土保持和生态系统常识,是人民从小形成环保意识;最后还应该大力发动各种媒体进行水土保持知识的宣传,如发放环保手册、公益广告等。
3.2 坚持防先于治,加强执法力度
应合理运用经济措施和行政措施在保护现有生态系统的基础上予与加强巩固,丰富其物种组成,加强其食物链之间的联系,封山禁牧,使地表植被自然恢复,这种方案相对来说投资少、见效快,适用于未发生水土流失和水土流失比较轻微的流域地区。另一方面,还应该加强执法力度,加强对乱砍乱伐、过度放牧、采土取沙、毁林开荒等不法行径的监管和惩罚,强化人民的法制观念和意识。
3.3 制定修复计划,因地制宜治理
众所周知我国幅员辽阔,各地地貌也不尽相同,因而不同地域的水土流失的状况也差异较大,所以在水土流失治理过程总理应因地制宜,结合各地域特点定制切实可行的生态系统修复计划,划定治理区域、统计治理面积、确定修复方案,预算修复成本和年限,按照轻重缓急的原则分区、分时治理。水土流失发生的种类不同,采取的举措和实施方案也应当与之对应不同,可根据水土保持和生态学原理,充分发挥生态环境建设治理措施的优势,先规划铺设草本植物,结合低等灌木和根系较发达的乔木的种植。总而言之,让不同植物协调搭配,使其充分发挥各自的优势,建立多样化、多层次的生态系统机构,才能最大限度地获得生态效益、经济效益和社会效益。
3.4 建立生态试点,发展修复技术
近些年来,虽然我国针对生态修复的理论技术进行了一系列的研究和探索,但终究没有形成完整成熟的水土保持生态修复理论体系,在以往的科学研究中,我国专家往往过于看重植被对生态系统的影响而忽略了自然界物质能量循环的规律,忽略了对土层中微生物作用的研究,因此水土保持生态修复技术上存在很大的发展空间和科研潜力,因此我国可以多处建立生态系统试点,一方面可以有效地改善试点水土流失的现况,另一方面也可以通过对试点的研究评价总结经验,进一步完善我国的水土保持生态修复理论体系,进一步促进我国的自然经济和社会的可持续发展。
4 结束语
随着人口的急剧增长、社会经济的迅速发展,工业化和城市化进程的不断推进,对自然资源掠夺性开发,导致环境污染、森林破坏、土地荒漠化、水土流失、能源危机、生物多样性降低、淡水资源匮乏、自然灾害频发。各种环境问题严重影响人们的生产、生活和生态系统安全。因此,如何合理整治、恢复、保护生态环境,无疑成了目前亟待解决的问题。
参考文献:
[1] 左长清.实施生态修复几个问题的探讨[J].水土保持研究,2012,9(4).
[2] 焦士兴.关于生态修复几个相关问题的探讨[J].水土保持研究,2009,8(4).
[3] 施大华等.生态恢复的理论与方法研究 [J] .科学教育研究,2011,(9)
1清淤工程
库底泥沙淤积较多时,大量的农田氮、磷和工业重金属等污染物被底泥吸附,并长期淤积在水库底部,致使水生态平衡遭受破坏,鱼虾等水生生物种类逐步减少,对水体原有功能影响较大,必须采取有效的清淤措施。水库泥沙淤积量的计算,常见的方法有断面法、地形法、输沙平衡法、基于GIS的DTM法和泰森多边形法等。本文根据水库建成初期各特征水位和相应特征库容资料,拟合得到水库原始水位库容曲线;再通过对比2011年实测水库库容曲线和拟合得到的原始库容曲线,推算得到水库泥沙总淤积量和各高程区间的淤积量。通过计算,东风水库泥沙淤积总量约为97.7万m3,若清除整体淤泥,清淤工程量较大难以实施,且通过分析推算得到的淤泥分布可知,绝大部分淤泥位于水库防汛限制水位以下,其淤积对水库的防洪效益几无影响。水库的泥沙淤积物可分为表层淤积物和底层淤积物,可先清除污染相对较重的主库区表层淤积物及其他库区所有淤积物。经推算,清淤量约为35.42万m3。因清淤工程量较大,采用分期清淤的方法,先清除污染物含量较高且对水体影响较大的淤泥,再分步清除其他淤泥,清出的淤泥通过管道输送至库尾的堆淤库。待淤泥固化后,运输至指定区域堆放压实,并在其表面栽植草皮,防止淤泥对水库造成二次污染。
2截污工程
截污是水库水环境治理的主要措施,通过截污,可以减少点源污染。只有截断污染源才能从根本上防止其对水质的破坏,为后期的水环境治理和水体修复打下基础。对排污口排放的污染物,结合当地现有和规划的市政排污管网,针对水库不同区域,制定不同的截污方案。根据市政管网规划图,将水库周边排污口分成3个不同区域,每个区域的排污口通过支管网就近接入市政管网,最终分别排往西北污水处理厂、松岗污水处理厂和官窑污水处理厂。
3蓄洪换水
东风水库地处亚热带地区,多年平均降水量为1489.3mm,雨量充沛,东风水库每年出库水量约为567.3万m3,接近水库兴利库容,这部分水体对水库水质有一定的稀释净化作用。蓄洪换水可通过水库的纳洪换水来实现。东风水库来水丰富,水库运行中存在部分弃水,若能有效用这些弃水,根据水文预报在暴雨洪水来临之前,在满足水库灌溉、供水的前提下,调节水库使其低水位运行,实施纳洪蓄水,即可达到交换水体、改善水质的目的。
4水土保持工程
东风水库雨季集中在4~9月,夏季降水不均,旱涝无定。这种气候条件极易诱发库岸滑坡、崩岗、山泥倾泻等局部水土流失事件,山泥最终流入水库,造成淤积,影响水库水质。对即将入库的径流,可采取修建生态护坡等水土保持工程削减污染物入库量。根据水库集雨范围内耕地的不同坡度及土层情况,可采取退耕还林、修建梯田、整治坡面等方法进行治理;对轻、中度水土流失的疏林地,以封山育林为主,可采取全封、轮封等形式;对水土流失严重的疏林地,需进行育苗补植、修枝疏伐、择优选育,以促进林木生长,加快植被恢复;荒草地宜进行造林。根据地表面和土壤地质条件的不同,采取移栽培育、挂网移栽、喷锚土壤栽植等方法恢复坡面植被。
5生态修复工程
生态修复是东风水库水环境治理的主要工程措施,生态修复方法主要有人工湿地、生态护岸、生物浮岛等,具有效果好、造价低、耗能低、运行成本低等优点。根据东风水库的水环境现状及地形条件,将库区划分为5个修复区,每个修复区种植不同的水生植物并采用不同的修复方法。目前,用于修复水生态的水生植物越来越多,常见的有芦苇、美人蕉、水芹菜、睡莲、香蒲、再力花、水雍菜(空心菜)等植物,且针对各类植物对不同污染物的吸收能力的研究较多。在水生植物的选取中,首先考虑其削减污染物的能力和当地的气候条件;其次,生态修复工程仍需较大投入,不同的修复措施、不同水生植物的种植管理投入差异较大;在满足前述条件前提下,尽可能种植一些观赏性较好或具有一定经济价值的植物。经分析比较,初步拟定水生植物为芦苇、美人蕉、再力花、水芹菜和空心菜5种主要植物,而在具体实施中可适当添加其他植物。通过计算,为达到既定目标,需要种植芦苇、美人蕉、再力花、水芹菜和空心菜分别为7000m2、14000m2、7000m2、5000m2。水生植物在生长期间吸收氮磷,对净化水库水质具有较强效果,但水生植物一般都会死亡,其在死亡腐烂后分解耗氧,造成氨氮、高锰酸盐指数升高、溶解氧降低,同时吸收的氮磷营养物质被重新释放。因此,在水生植物死亡腐烂前,应进行及时有效的收割打捞并带出库外,力求杜绝二次污染,以达到削减污染物、改善水质的目的。通过采取清淤工程、截污工程、蓄洪换水工程、水土保持工程、生态修复工程等工程措施,可以达到较好的水库治理效果。经计算,可得各工程措施所削减的污染物量,求得剩余污染量,理论上能够在2020年使东风水库水质达到II类标准,详见表4。
非工程性措施
1加强水库水体监测能力建设
东风水库现有的监测资料存在监测频率较低、测点范围较窄等不足,其水质监测能力已无法满足信息日益增长的需要。为了全面掌握水体的水质状况和变化动态,需要以现有的测点为基础,增加测点数量并不断进行优化调整。根据水库的实际情况,依据相关规划的具体要求,建议建设1座自动化水质监测站,及时掌握水库各区域水质状况,以保障用水安全和生态平衡。
2划定水库水资源保护范围
水库水资源保护范围按照下列标准在水库管理范围边界外延划定:工程区、生产区的主体建筑物200m;库区主副坝坝址上游坝顶高程线或者土地征用线以上至第一道分水岭脊之间的土地。作为生活饮用水源的水库,其保护区的划分方法参照《饮用水水源保护区划分技术规范》。水库保护范围的具体界线划定后,市、区环保部门应当设立界桩和警示牌,任何单位和个人不得移动或者损毁界标和警示标志。
3控制水库周边养殖
目前,东风水库库区和周边有大量的水产和畜禽养殖,且其排泄物随便堆放,畜禽排泄物含有大量氮磷等营养物质和细菌,对水库水质影响较大。对占用水库用地的养殖场应予以搬迁取缔,对库区外的养殖场,要严格控制未达标的污染物排放,未达标的排泄物必须经过处理,达标后方能允许排放,以尽量减少污染物入库量。
结语
1)由于长期的工业废水和生活污水排入,以及农业种植带来的农药化肥污染和养殖业的排泄污染,导致东风水库污染较重,水质较差,尤其是库尾的水质已严重恶化,开展水库水环境治理迫在眉睫。
2)通过对东风水库水环境状况的分析,结合对污染物来源的调查,提出包括水库清淤、截污工程、蓄洪换水、水土保持、生态修复等水环境治理的工程措施。
关键词:河道; 生态修复; 探索
中图分类号: TV85 文献标识码: A 文章编号:
什么是生态修复?
生态修复主要是依靠大自然的自我修复能力,并辅助于适当的人工措施,加快破坏了的生态系统的恢复功能,它是一个长期而复杂的系统工程。
河道生态系统是流域生态系统的重要组成部分。我们在水、河流的利用研究和开发都已经达到了非常高的水平。但是近几年来,随着水污染情况的加剧,水的生态修复学研究才被提上日程。
河道生态修复的目的是消除河流域生态系统的不良影响,保持河流生态系统可持续发展。西方一些比较发达的国家和日本在河道修复研究起步较早。他们在实践的基础上,总结了河流生态修复的八项措施:
恢复缓冲带;
重建植被;
修复马蹄形湿地;
降低边坡;
重塑弯曲河谷;
修复浅滩和深塘;
修复水边湿地;
修复河塘。
目前,我们国家经过一些地区对河道生态修复研究和探索,概括了两大类河道生态修复的措施:一类是植物保护法,一类是植物保护同工程技术措施相结合。我国的河道生态修复工作仍然是在初始阶段,缺乏多层次的全方位的生态恢复研究,更没有系统的科学的学习的理论作指导。
以江苏省赣榆县为例。江苏省赣榆县大概有15条河流,在这15条河流中沭河、朱吉河、沙汪河、龙王河这四条河流污染严重。龙王河、沙王河水的质量更是没有达到灌溉农田的程度,几乎寸草不生的河道,各种生物几乎灭绝。因此近些年来,江苏省开始全面进行河道疏浚整治工作。利用这样的时机,开展河道生态修复技术的研究,探索在河道整治过程中,采取那些技术措施,才能既保护河堤坡体结构的稳定性设置,又改善水质,同时提高河流的生物种群,也提高河道其自我净化功能。建立一个与周围环境协同发展的关系,保持社会经济良性循环的可持续发展的系统。
本文以青口河为载体,对河道生态修复技术进行思维构思。
工程调查青口河是赣榆县代表河流之一,全长64公里,在赣榆县长47.5公里,通过赣榆县县城,整个流域面积493平方公里,经过丘陵面积267平方公里,最大洪峰流量约2140立方米/秒。这条河流经区域85%的为山区,地面落差为150米以上,上游河道宽度200〜500米,比降1/400〜1/600的比例;下游河道宽60〜80米,比降7/10,000;滩面完整,为50年一遇的防洪标准。市区内均为水泥路;河坡滩面以下为砌筑的用于保护的坡面,缺乏植被生长的土壤养分状况。下游部分是含盐量很高的土壤,土壤含盐量为0.4%〜0.7%,及其不利于生长植物和动物的繁衍。
河流生态恢复的原则
1自然性原则我们不可能把这条河完全恢复到原始状态。但是在河道生态修复时我们尽量模拟自然的状态,创造良好的环境和景观,促进自然生态系统的良性循环。具体措施如:
使用抛石、木桩等护坡固堤;
在河堤上使用乔木、灌木、草相结合的立体防护;
创建合适生物栖息之地;
增设鱼道;
调整河道结构;
浅滩和沙洲的恢复等。
2生态性原则
以生态为原则,不仅可以降低成本,还能实现对污水处理厂难以处理或处理成本较高的污染物有效果的控制,同时要具有景观效果,并且还可以改善当地的气候,加强生物多样性,保护生态平衡。具体措施如下:
因地制宜地发展池塘、人工湿地、生物栅、生物浮岛等处理技术;
注重河岸植被建设;
河流生态走廊建设;
治理与控制河堤的水土流失;
在水域内,种植各种喜水、耐水植物;
发展水生动物,提高水域生物净化功能。
河道生态恢复技术设计构想1基本思路根据青口河,地理位置和特点,对河流生态修复必须从以下几个方面进行修复:
进行河道生态修复后,既不能影响整个河道的行洪能力,还要在不破坏原坡面的情况下进行生态修复;
对河堤及滩面进行修复时,应选择快速覆盖,根系发达、抗冲刷能力强,适应本地区的乔、灌、草种;
岸坡消落带的生态修复应考虑到防水浪冲刷及适合鱼巢的功能,同时对消落带植物的选择要重点考虑;
对河道整体结构的调整要回归自然,宜宽则宽,宜弯则弯,恢复浅滩和深塘,修复河边湿地;
在不同河段内放养水生动物和微生物,种植水生植物,以分解吸收水体中的营养液,达到净化水体的功能;
对沿线的污水口截流分流,使污水雨水分流,杜绝污水入河;
在物种的选择上要注意选择适宜本地区气候环境,同时不造成外来物种入侵,抗逆性好,管理粗放,植物根系发达,固土能力强;环保效果好,能有效地消除油污、烟尘和有毒化学物质的植物种类。
2生态修复技术
总结制定青口河清淤整治工程修复方案后得出:河道生态修复技术应该“尊重自然”、“人水相亲”、“和谐自然”的思路。在保证水利工程正常作用的前提下,修复河道结构、恢复河道生态平衡功能。使退化的河道生态系统得到修复,达到河流域的生态平衡。
上,中游的河流的特点及整改措施:
上、中游段, 按照“谁承包,谁管理、收益”的原则,签定承包合同。
上游和中游的河流情况:
河面较宽,
有不少浅滩,深塘等,
具体措施为:
采取疏通河道中泓;
修复浅滩、深塘水边湿地;
重塑弯曲河谷等工程措施,
调整河道结构。
植被措施布设为,
河堤、滩面以用材林、经济林为主。主要栽植杨树、水杉、板栗、银杏。
堤肩以银杏、水杉间种,间距4 米,滩面及内外堤坡栽植杨树、板栗,
河道水面放养水生动物和微生物,种植水生植物,
在浅水区、湿地区种植湿生植物,草种选择菖蒲、水葱、扁杆草、、毛莨等。
河道生态修复项目不是一个孤立的系统,它是一个完整的生态系统。河道生态修复技术也包括植物修复、动物修复、微生物修复相互作用,相互统一。河道内部生物系统和相邻生物系统之间的所有产生的物质与能量的动态互动。
河道生态恢复的真正意义应是在保证边坡稳定的基础,以生物多样性为目标;保证护堤、疏通河道,使河道平衡和谐发展;使水、土壤、生物,形成良性循环;不仅恢复河道景观效果,而且恢复河道的自我修复功能;还应恢复被污染的河水,提高河流的自净能力;从而使整个河流生态系统健康稳定发展。
此文只是以一条河流为范例进行分析,其他河流的河道生态修复技术也应从植被措施、工程措施、水产养殖、生物多样化这些技术入手。
水污染环境的治理是河流生态修复过程中最棘手,最有难度的一项工程。工业废水,生活废水的大量排泄,远远超过了河流的自净能力,是河道生态修复的重要工作之一,也是目前生态修复技术研究的热点和难点。现在仅仅靠人工干预的措施治理河道水污染,这样对水环境的恢复是难以维持的,因此,河流生态修复后的水生系统的稳定性管理技术也还有待进一步研究。
河道生态修复技术需要探索的路还很长,因此目前情况下,我们一定要爱护环境、保护环境,使人和自然和谐相处,走可持续发展道路。
参考文献。
关键词:河道;水系;生态修复
1 北沙河概况
北沙河为太子河的支流,其为双源河流,两个源头发源于本溪市的朝仙岭和抚顺市的班猫岭。主河道全长为117km,流域面积为1534km2。20世纪80年代初的北沙河,河水清澈,鱼虾等水生物丰富,河岸植被繁茂,沿河没有污染排放的企业,河水没有污染。后来,由于认识到农田土地的重要性,农民开始开荒耕种,田间地头,5°~10°以上坡地遭受垦殖,破坏了原有生态,造成水土流失,使河水变色。再加上各种选矿厂的不规范生产,向河内排污,水生物已很少见,水质为Ⅴ类以下。
2 北沙河流域存在的问题
2.1 水质波动较大
由于近年来沈阳市加大了对沈阳市各河道流域的整治力度,各条河流的水质状况有了明显提高,城市段可达到Ⅲ类地表水体标准,其余水体达到或优于Ⅳ类水标准。但目前北沙河的水质随季节以及监测地点的不同变化较大,从水体监测指标变化规律来看,遇有雨雪天气,地面径流会将城市或支流水体中的垃圾、污染物带入水体,由于没有缓冲或稀释系统,导致河流水质瞬时波动较大。另外,当河流水体的理化条件、动力学条件、污染物浓度梯度发生变化时,沉积在河流底泥中的污染物可能在河流水体的冲刷下,随同悬浮物质的再悬浮而重新释放至河流水体中,并对河流水质造成一定影响,尤其是在影响河流水质的污染源得到有效控制的条件下,这种影响表现的尤为突出。
2.2 河道水生态系统脆弱
为了自身的防洪安全和经济发展需要,多年来人们对各河道流域进行了大量的人工改造,并进行了大规模的开发利用,兴建了防洪、除涝、引水、通航、灌溉、景观绿化、挖沙等多方面的工程措施,这些工程措施在产生巨大的社会效益、经济效益的同时,也对河流域的生态系统产生了不同程度的胁迫效应,造成淡水生态系统退化、生物群落多样性降低、自然河流非连续化、滩地和洪泛区生态功能退化等负面影响。
2.2.1 生物多样性丧失。河道流域的生物多样性丧失主要是受到人类活动和自然环境改变所致。主要表现为:
环境污染造成某些水域水生生物锐减,局部河段水生生物绝迹或水体富营养化。大量施用农药化肥,含磷洗涤剂,使某些水生生物种类灭绝。非法捕捞、挖沙,使水生物种类逐渐减少,使遗传资源大量消失。绿化及景观建设过程中大面积单一种植植物品种导致土著植物种群消失,引进植物品种适应性较差,生态系统脆弱,生物链断裂。
2.2.2 生境多样性破坏严重。由于工程措施大量在河道流域上进行应用,导致河道流域的生境多样性破坏严重,自然界的河流大多数都是蜿蜒曲折的,河道也是处在不断演变之中的,弯曲与自然裁弯取直交替发生。河流的这种蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河湾、心滩等丰富多样的生境,由此形成了丰富的河滨植被、河流植被,可为鱼类、鸟类和两栖动物等提供繁衍栖息的场所,但由于拦河筑坝、削坡建渠、填河挖沙等工程措施导致生境多样性严重破坏,最终造成大量生物迁移或灭绝。
3 北沙河河道生态修复方案
河道水体修复技术是利用现有污水处理技术与生态技术相结合的方式,达到强化水体生态自净能力的目的。通过我们对北沙河苏家屯段的湿地调查,确定可在五处公路桥附近河道平缓、植被丰富、面积较大的区域开展河道修复技术的应用。
由于各地块位置、地形、面积、水深、土壤条件、植被覆盖等差别很大,所以在设计的过程中应因地制宜,根据不同地块的基础条件,尽量用最简单的工程措施,进行滨河湿地系统的建设,主要建设系统包括稳定塘系统、功能表流湿地系统、生态护岸系统、辅助设施。
3.1 稳定塘系统
稳定塘是一种利用天然净化能力对水体进行净化的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整,建成池塘,依靠塘内生长的微生物、植物等来净化水体。由于浑河、北沙河、金沙河周边有许多挖沙后遗留的沙坑,有些已经改造成鱼塘或闲置,可利用这些沙坑进行适当休整建成稳定塘系统,根据沙坑水深的不同,可设置不同类型的稳定塘。
3.1.1 滞留塘湿地。为使湿地系统的河水水质均匀稳定,并给整个湿地系统的鱼类在冬季提供存活的空间,设计滞留塘湿地,平均水深为2.0m,采用自由表面流湿地形式。在滞留塘湿地周边水深小于1.0m处种植挺水湿地植物菖蒲、芦苇等。
3.1.2 生态稳定塘湿地。为使滨河湿地生态系统稳定,设计生态稳定塘,平均水深为1.2m,采用自由表面流湿地形式。在稳定塘湿地周边水深小于0.6m处种植挺水湿地植物菖蒲、芦苇等,在水深大于1.0m处种植浮水植物荷花、荇菜等。
3.2 功能表流人工湿地系统
对河道地块中面积比较大的滩地进行一定的工程措施干预,并合理配置种植多种水生植物,形成功能表流人工湿地。
3.2.1 湿地地形修整。功能表流湿地系统的营建其首要任务就是要通过工程措施平整局部地势、削低过陡地形、规整水面形状,改善和营造湿地植被和水鸟的生存环境,增加湿地生境的异质性和稳定性,完善河道流域的湿地生态系统结构,恢复湿地生态系统功能。具体包括陡坡整理、浅滩湿地营建、生境岛营建以及小型水面规整等方式。
3.2.2 湿地植物选择。湿地植物是湿地系统的核心,通过湿地植物的生长不但可以增加湿地植物种类和面积,同时还能绿化土地,改善区域气候,促进生态环境的良性循环,吸引、繁衍多种湿地动植物,增加湿地系统的生物多样性,本工程针对北方地区湿地的特点,从北方湿地植物的生长状况,环境适应性,抗病虫害能力以及群落配置、合理布局与景观美学等方面选择适宜的湿地植物种类。
3.2.3 湿地植物的配置。合理优化的物种选择与群落配置是增强湿地系统稳定性和提高景观效果的关键因素。
根据环境条件和群落特性对先锋物种与其它本土物种的分布进行调控,配置多种、多层、高效、稳定的植物群落,形成稳定可持续利用的生态系统的目的。
首先根据适应性、本土性、可操作性的原则,可选择选择芦苇、茭白、菖蒲、香蒲等作为先锋物种。搭配多种其它湿地植物与旱生植物,另外,湿地植物种植密度的确定也是十分重要的,种植密度过低植株易受到其它物种的竞争影响正常生长,而过密容易引起营养供应不足,植株矮小,抗病虫害能力下降。
近日,超标镉大米风波持续发酵,引来舆论哗然。镉大米事件不仅导致湖南、江西、广东等地的大米销路遇阻,更让公众对农田污染给百姓餐桌带来的威胁有了新的担忧。作为问题大米的风暴核心,广东省已经开始了全面清查。面对镉污染,还有地方至今未对事件原因和影响作出说明。
作为一名普通消费者,人们心中不禁要问,污染大米的镉从何而来?从地头到厂家,再从市场到餐桌,这几道防线,我们守得怎么样?保证人们吃饭的安全,农田污染该如何治理?
谜团:大米缘何会含镉
近期,广州市食品药品监管局网站公布了第一季度餐饮食品抽验结果,其中一项结果为44.4%的大米及米制品抽检产品发现镉超标。广州市食药监局共抽检18个批次,有8个批次不合格。
在广东省食安办公布的抽检31个批次的不合格大米中,有14个批次来自于湖南,镉含量从每公斤0.26毫克到0.93毫克不等。
5月21日,镉大米来源地湖南攸县官方通报了不合格大米的镉含量范围,披露原稻主要收自当地农户,涉事米厂手续齐全,周边也无重金属企业。
既然生产环节无污染、原稻来源也没有问题,那么,污染大米的镉又源自哪里?
南京农业大学农业资源与生态环境研究所教授潘根兴说,这些重金属的确不应该存在于农田,因为它们原本来自矿山。
早在2007年,潘根兴和他的研究团队,在全国华东、东北、华中、西南、华南和华北六个地区的县级以上市场中,随机采购大米样品91个,结果表明:10%左右的市售大米镉超标。研究还表明,中国稻米重金属污染以南方籼米为主,尤以湖南、江西等省份最为严重。潘根兴表示,大米镉超标的关键在环境污染,“这取决于两个因素:土壤和品种。”
“镉污染大部分来自开矿。工厂排放废气中含有镉,可能会通过大气沉降影响较远的地方。”环保部南京环境科学研究所所长高吉喜表示,此外,一些肥料中也含有重金属镉。即使冶炼厂距离远,其排放的废气扩散后也可能随降雨落到农田中。
专家表示,要寻找稻米镉超标的原因,需对当地大气、水和土壤都进行检测。
现状:农业污染状况触目惊心
当前,镉大米事件已经引起了社会对于农产品特别是水稻、小麦等粮食作物安全及农田污染问题的关注。
“目前,我国土壤污染呈日趋加剧的态势,防治形势十分严峻。”多年来,中国土壤学会副理事长张维理长期关注我国土壤污染问题,“我国土壤污染呈现一种十分复杂的特点,呈现新老污染物并存、无机有机污染混合的局面”。
农药化肥污染同样严重。据张维理分析,我国年农药使用量达130万吨,是世界平均水平的2.5倍。而据测算,每年大量使用的农药仅有0.1%左右可以作用于目标病虫,99.9%的农药则进入生态系统,造成大量土壤重金属、激素的有机污染。
农业部环境保护科研监测所研究员侯彦林指出,一项针对30多年来近5000篇中文论文的统计数据表明,矿山周边、工厂周边、城镇周边、高速路两侧、公园等经济活动和人活动密集的区域,土壤几乎都受到不同程度的污染,并且经济越发达,污染越严重,南方比北方严重。
对此,中国工程院院士、华南农业大学副校长罗锡文也曾公开指出,有调查显示,我国受重金属污染的耕地面积已达2000万公顷,占全国总耕地面积的1/6。
专家指出,污染的加剧导致土壤中的有益菌大量减少,土壤质量下降,自净能力减弱,影响农作物的产量与品质,危害人体健康。
环保部门一项统计显示,全国每年因重金属污染的粮食高达1200万吨,造成的直接经济损失超过200亿元。
治理:法规和技术亟待完善
专家指出,控制镉污染,保障消费者安全食用大米的根本办法,是查清污染源,有针对性地治理环境。
“这是一项长期策略,需投入大量资源,短期很难见效。”侯彦林指出,切断污染源无疑是当下最重要的事情。
“治理农田的重金属污染,不能破坏土壤原有使用功能。比方说有些化学药剂能析出重金属但会破坏土壤功能。要采取生态治理的方法。”侯彦林说。
侯彦林呼吁,建立国家级的长期运行的预警和预测系统,对农田污染现状和发展趋势进行及时监控。
“技术层面上也依然落后,没有有效的监测体系,就无法及时发现耕地质量变化的最新情况,不能制订准确的修复方案。”张维理认为,目前我国耕地质量测试指标和方法陈旧,我国对地力的评价通常采用土壤有机质含量,但实际测定的却是有机物质全量,而不是活性有机质,这样的测试结果根本无法准确反映耕地地力和土壤演变。“更为深层的问题是,我国耕地质量保护法规不完善,作为耕地使用主体的农民缺乏保护耕地质量的主动性。目前,对土壤污染,国家层面缺乏法规和技术标准,地方标准更是空白,立法刻不容缓。”
中国社会科学院农村发展研究所研究员李国祥指出,从整个食物的安全链角度看,在源头加强检测是重中之重。工业污染造成的损失不能由农民承担,而应该由工业排放企业承担。找到责任主体,问题解决起来就比较容易。
关键词:挖损农地;土地退化;经济评价;评价体系
中图分类号:F301.4文献标识码:A文章编号:16749944(2013)04026004
1引言
土地是人类生命和农业生产赖以存在和发展的源泉,是最重要的自然资源之一。而耕地又是土地的精华,是农业生产的基本资料,并且数量十分有限[1]。由于城市化发展的需求,在北方粘土富饶地区,部分农村形成了粘土实心砖规模化生产格局,大范围地挖土烧砖致使农田受损面积日益扩大。挖损的农田土壤,表层有机质直接被剥离,土壤容重增加,通透性降低,肥力急剧下降[2]。笔者以挖损农田造成的经济损失为背景,为呼吁人们停止挖土烧砖,增强耕地保护意识,确保有效耕地数量和质量,促进农业生产和社会经济的可持续发展提供了现实的经济依据。
农田退化经济损失的研究对我国各项生产发展来说可谓意义重大。挖损农田土地退化经济损失评价为土地管理者和使用者提供了关于土地近期及远期土地经济利益的关系,促使人们加大基本农田质量检测和监管,提高人们保护农田的意识,进一步开发土地的经济利用价值[3]。科学地评价耕地资源退化所造成的经济损失,可以让人们直观清楚的看到土地退化所导致地严重后果,引导人们对土地可持续发展的思考,为制定耕地利用和保护政策提供科学依据。
2研究区概况
2.1自然地理及区域状况
李庄乡位于商丘市梁园区西北部,是河南和山东两省的交界处,地处黄河故道附近,面积约96km2。地势基本平坦,并由西北向东南微有倾斜,海拔高度为30~70m,土层较厚,自古就是一个重要的农耕区。本区属暖温带季风气候,主要特点是春季温暖大风多,夏季炎热雨集中,秋季凉爽日照长,冬季寒冷少雨雪,年平均气温在13.9~14.3℃之间,极端最低气温为-23.4℃,极端最高气温43.6℃。年均降水量686.5~872.9mm。李庄乡总人口5.8万人,全境内耕地面积约6.8万亩,辖区共26个村委会。
2.2挖损区状况
李庄乡区域内大面积的农田退化,主要是由于砖窑厂粘土烧砖所造成的农田挖损,挖损区地表下降达1m左右。李庄乡地处黄河故道,地下潜水位高,丰水季节挖损地区极易积水,挖损后地下水渗出地表。地下水蒸发后留下大量盐分,引发挖损区土壤盐碱化,在冬季,李庄乡农田表层会像雪一样覆盖大量盐分,盐碱化土地使土壤板结,肥力大大下降。附近未被挖损的农田经雨水冲刷大量养分流入挖损区,也在一定程度上造成挖损区附近未被破坏的农田水土流失。李庄乡的土壤质地以粉质粘土为主,塑性指数为11.4,粉粒含量为81%,拈粒含量为8.67%。表层土壤养分肥沃,但由于十几年来的挖土导致表层沃土大量流失,土壤肥力急剧下降,底部的土壤多为生土,土壤有机质较少,含水量不足,氮磷钾含量较低,不适宜农作物生长。
据调查,李庄乡全区域内大小砖瓦厂有100多处,每年烧砖瓦损坏农田有上千亩之多。有学者考究,生产1000万块砖,原料场取土1m深,就要破坏土地30亩,而我国每年砖瓦总产量已达数千亿块(片),按我国年产量8000亿块标砖计算,每年烧砖用煤达6000多万t,毁坏良田150多万亩。中国是世界上人均占有耕地、拥有能源最少的国家之一,使用粘土烧砖瓦与国家保护土地、节约能源,实现可持续发展的战略完全背道而驰。
3挖损农田土地退化经济损失评价的内
容和方法3.1挖损农田土地退化经济损失评价的内容
土地经济评价的研究国内外基本上是近十多年的事情,它的研究理论和方法基本上是围绕对农业用地的经济评价来开展的,但是对于其他特定土地的经济评价研究却较少。土地经济评价的研究对象不同,所用到的评价指标体系也不相同,要根据特定的土地类型选择合适的评价指标进行评价[4,5]。
挖损农田主要是体现在对土壤理化性质的影响,而土壤理化性状的评定主要是对土壤的有机质、无机质、土壤颗粒等的分析。土壤有机质影响着土壤的理化性状,其含量是土壤肥力高低的重要指标之一。N、P、K等无机物是土壤重要的营养元素,其含量高低决定了土壤的肥力。
挖损农田经济损失评价,按耕地损失的性质可以分为资源性损失和价值性损失两种。耕地的价值性损失主要指耕地作为一种资产时其价值收益的损失,亦称为无形损失。耕地的资源性损失主要指耕地的质量破坏和数量减少,这是从耕地的有形性和可视性角度界定的,又称为有形损失。这种耕地的收益便是指地租,即土地所有权在经济上的体现。
3.2挖损农田土地退化经济损失评价的方法
经济损失评价主要对李庄乡挖损农田5年之内面积的变动情况进行统计,结合当地农产品主要是小麦的市场价格和农业的投入情况比较分析5年内经济的变化情况,计算由于农田挖损土地退化所造成的经济损失。其主要计算方法为:
耕地破坏的经济损失= 直接经济损失+间接经济损失+恢复费用。
(1) 土壤退化所造成的直接经济损失。土壤退化的直接经济损失指的是土壤的资源性损失,包括土壤的质的下降所造成的经济损失和土壤的量的减少所造成的经济损失。商丘市李庄乡的农田在土壤质问题上主要存在于土壤肥力下降即土壤水土流失,土壤盐碱化。
(2) 土壤退化所造成的间接经济损失。间接经济损失指耕地资源的非生产要素价值损失所隐含的经济损失,即指耕地的环境服务价值。土地挖损,必然会造成水土流失、植被破坏以及环境的破坏,土地景观的破坏,旅游资源的破坏。
(3)土壤恢复过程中所造成的经济损失,主要指的是退化土壤再恢复其生产力的过程中所付出的代价,以及新增和扩展耕地所增加的费用[7]。
4挖损农田土地退化经济损失评价的指
标设置本文的计算参数是根据河南省耕地资源的自然特性,参考多方面资料并采用一定的计算方法得到的。所用的计算方法也参考了前人相关科研成果[7,8,11,13]。并结合研究区域,最终选取下列指标参数(表1)。
表1李庄乡挖损土地退化的经济损失计量参数
耕地破坏类型指指标参数值计算结果水土流失
经济损失(1)生产力下降损失值50.08kg/亩50.08kg/亩×3.2万亩×2.17元/kg×2=347.756万元(2) 营养流失损失值N:4.97×0.001t/亩4.97×0.001t/亩×3.2万亩×1960元/t=31.172万元(3) 治理费用1.26元/亩1.26元/亩×3.2万亩=4.032万元(4)环境服务功能损失值[(1)+(2)]×1.5(224.50176万元+22.160306万元+79.5520万元+781.86464万元)×1.5=2427.624万元土壤盐碱化
经济损失(5) 生产力下降损失值306kg/亩306kg/亩×3.2万亩×2.17元/kg×2 =4249.728万元(6) 治理费用 180元/亩 180元/亩×3.2万亩=576万元(7) 环境服务功能损失值 (5)×1.0 1202.668万元×1.0=4249.728万元复垦耕地质
量隐形损失(8) 生产力损失值398kg/亩398kg/亩×1.2万亩=465.6万kg×2.17元/kg×2=2072.784万元(9) 治理费用1900元/亩1900元/亩×1.2万亩=2280万(10) 环境服务功能损失值(8)×1.0810.144万元×1.0=2072.784万元耕地数量减少
经济损失(11) 生产力损失值545kg/亩545kg/亩 ×3.2万亩×2×2.17元/kg=7568.96万元(12) 治理费用1550元/亩1550元/亩×3.2万亩=4960万(13) 环境服务功能损失值(11)×1.0944.384万元×1.0=7568.96万元耕地价值性损失(14) 地租流失值178kg/亩178kg/亩×3.2万亩×2.17元/kg×2=2472.064万元注:表中2012年当地小麦市场价格为2.17元/kg
5挖损土地经济损失计算
挖损土地退化经济损失计量是耕地退化定量化,并通过环境经济模型实现货币化的过程,它是用货币价值的手段直观表达耕地退化的损失量。文章以梁园区李庄乡2008年的数据为起始,2012年的数据为终止,5年内的土地变化进行分析。2008年李庄乡耕地保有量为6.8万亩,到2012年土地退化的面积共计3.2万亩,2012年复垦耕地面积达1.2万亩[9]。
2013年4月绿色科技第4期
朱 豪,等:挖损农田土地退化经济损失评价经济与管理
5.1计算原则
(1) 基准存量的选取原则。耕地资源变化的累积量为计算年与起始年的耕地资源存量之差,那么,起始年的耕地资源的存量值便起着基准量的作用。通过计算年与基准年的存量比较,可以直观地对政策实施过程作出评价[10,12]。
(2) 累积破坏量原则。因为耕地是一种可更新的生态资源。在计算耕地资源破坏的经济损失时,不能仅考虑耕地资源破坏的增量在当年的影响,还必须考虑这一增量在其得以恢复前的整个时段中的影响,即累积破坏量[11] 。
5.2分析计算及结果
从表1中分析计算得出,李庄乡在2008~2012年的5年间,耕地资源的经济损失值累计为4.212 亿元。其中,价值性损失为2472.064万元,仅占5.86%;资源性损失3.965 亿元,占94.14 %。显然,耕地减损的经济损失值绝大部分为资源性损失。在资源性损失中,质量性损失为1.955亿元,占46.4 %;数量性损失为2.01亿元,占47.7%,耕地质量性损失和数量性损失接近(详细计算过程请看上表)。
李庄乡从2008~2012年间,由于耕地减损所造成平均每年损失0.842 亿元,平均每亩耕地损失6194元,李庄乡共有常住人口5.8万人,平均每个人口损失7262元,平均村庄损失1620万元。李庄乡2009年年生产总值为5.52亿元,即每年的损失值占李庄乡总生产总值的百分之15.3% 。
根据上述分析结果的数据,透露李庄乡近5年内挖损农田的经济损失状况,可以直观形象地看出农民卖土所得的微薄经济收益,远远不足以弥补由挖土毁田所导致作物减产而减少的经济效益的结论。在整个经济损失评价中,土壤数量减少所造成的经济损失是最严重的,其次是土壤质量的下降,因此作为政府指导部门,若仅仅注重耕地的数量管理,而不注重耕地的质量管理,是远远不够的,是不科学、不全面的行为。
6建议与对策
6.1加强法制宣传,增强耕地保护意识
商丘市梁园区李庄乡土地退化的根本原因是由于生产砖瓦大量的挖损表层土壤造成土壤肥力的下降。应加强舆论宣传,特别是注意强化农民和农村基层工作者为对象的宣传教育工作,组织好对破坏和乱占耕地的反面典型的报道活动,树立全民“土地意识”尤为重要[13]。
6.2完善土地立法,加强执法力度
1999年1月1日开始实施的《土地管理法》规定对土地实行“用途管制”,发挥土地利用规划的总体控制作用,从而土地供应制约和引导需求。在土地管理法律体系不断完善的同时,不断加强执法机制建设,根据社会发展实时更新;不断加强执法机制建设,如加强土地监察机构建设,提高执法人员的政治素质和业务素质,加大土地执法力度,从管理和监管部门进一步加强对耕地的保护。
6.3增大科技投入,加强科学管理
治理水土流失,土壤盐碱化等,都需要一定的农田水利工程,没有投入量是不行的。要加强农田基本设施建设,兴修水利;建立科学的有机质投入体系,探索科学耕作、种植和施肥制度,如轮作制度;倡导种草植树和农田防护林工作,发展生态农业,走可持续发展的农业生产道路[14]。
6.4挖损地的修复和转型利用
根据挖损农田的状况,要因地制宜的选择修复方案。受损较轻或者是自然修复年久的土地可以直接作为耕地直接使用,一般只需要再追加一定量的无机肥就可以耕作,当然施加有机肥对于改良土壤理化性质有更好的效果。对于挖损比较严重的土地,需要加入一定的改良剂或者换合剂等,一般使用绿肥效果明显,在追肥的同时,秸秆还田的工程措施不能减少,应该重视这一环节对改良土壤的重要性。此外,大部分砖瓦厂挖损后的土地背离地面较深,大多都已积水,可以修为鱼塘或者改造之后变为湿地景观。根据梁园区的特殊区域位置可以将这一部分厂区作为城市郊区的休闲观光场地,开发为农家乐之类的度假农庄,也可为当地居民带来可观的经济收入。参考文献:
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【关键词】中小河流;生态治理;科学治理;因地制宜
0 前言
河流是地球上水分循环的重要路径,对全球的物质、能量的传递与输送起着重要作用。流水还不断地改变着地表形态,形成不同的流水地貌,如冲沟、深切的峡谷、冲积扇、冲积平原及河口三角洲等。在河流密度大的地区,广阔的水面对地区的气候具有一定的调节作用。
河流为我们提供了大量淡水资源和能源,我国河川径流量为2.61万亿立方米,居世界第六位,为农业提供了丰富的灌溉水源,我国的农田灌溉水量及灌溉面积均居世界第一位。利用河流还可以进行养殖、航运、发电等,并可借助水利工程为人们提供了生活及工业用水。
但河流也有给人类造成灾害的一面,如各类水灾、河流通过下蚀、侧蚀两种形式对地表的破坏、河流夹带大量泥砂在中下游沉积后造成淤积等。
近年来,国家加大了对中小河流的治理工作,各地也纷纷出台政策,支持鼓励各种型式的河道治理工作。大连市历来重视对河道的治理工作,在2009年更是明确提出了生态治河的理念,要利用3年时间,将全市315条20平方公里以上河流的重点河段治理完毕。
1 治河理念
所谓的生态治河,不是简单的河流绿化,更不是以“美观”、“档次高”为目标的形象工程、景观工程,而是以生态学理论为基础,将人类社会与自然环境相结合,以达到生态系统的可持续发展,是生物与水工建筑的有机结合。分而言之,生态河要有以下几个方面特点:
1)尽量维持河流的自然状态,保留自然曲折蜿蜒、深潭、浅滩和湿地交错的完整性,目的是减缓流速,提高滞洪补潜能力;
2)河滩地绿化,增加缓洪和蓄滞洪水能力;
3)尽量保持堤岸植物自然护坡,目的是利用植物根系固结堤岸土体,绿化河岸;
4)重视两岸植被建设,保持水土与人文协调的聚居环境和生态体系。
近年来,某些地方及一些部门在治理河道上存在一定误区,其出发点不是为了治理河道,而是为了出“政绩”,有“形象”,工作中掺入了其他因素,必然导致工作走形。在工程地点选择上不能够实事求是,在具体治理措施上好大喜功。表现在:
1)只重视河流城区段及可视段的治理工作,对其他急需治理地段漠不关心、高高挂起。
2)不能坚持科学治理、生态治理理念。不能因地治宜,简单追求整齐划一、档次高,喜欢选择浆砌石、混凝土比较生硬的治理措施,以为这样是上档次,甚至不惜将河流两岸丰茂的树木伐掉而砌上浆砌石挡墙;在河里肓目修建拦水建筑物,人为在河道内蓄水;对弯曲的河流实施裁弯取直,将散乱状态的多叉河流集中成一条主流等,人为地改变了自然河流中主流、浅滩和急流相间的格局;在河道生态绿化上不选择适合生长的树种,而采用松树、银杏等“上档次”树种。
2 生态治河工程措施
大连市在2009年明确提出生态治河理念,要利用3年时间,基本完成大连市流域面积20平方公里以上153条河流的生态工程建设(简称3153工程),并提出了《大连市“3153”河道生态工程建设实施方案》。按照大连市政府的统一部署,我市全面加大河道生态工程建设力度,2010以来,共实施生态河项目94个,治理河道长度286公里,完成土石方889万立方米,河道绿化面积4.2万亩,栽植各种树木390万余株,完成工程投资4.2亿元。目前,全市河流水质和水环境进一步改善,重点河段已成为水清、草绿、林茂的绿色生态通道,为经济社会发展提供了有力支撑。
在具体治理措施上始终坚持生态理念,主要表现在:
1)河道走向与堤线规划
传统的河道治理规划,常常是从防洪的角度出发,对弯曲的河流实施裁弯取直,将散乱状态的多叉河流集中成一条主流等,人为地改变了自然河流中主流、浅滩和急流相间的格局。而目前,为保持河道生态功能,设计时尽量维持河流的自然状态,保留自然曲折蜿蜒河道,对局部确需调整的地段先进行论证并采取生态恢复措施。
2)堤岸结构设计
(1)对河流中宽敞、河水冲刷不严重的河段,采取砂砾料筑堤,堤顶堤坡栽植当地适宜生长的灌木护堤,在坝炕栽植柳树、毛柳、枫杨等护堤林带。
(2)我市小型河流转弯处的凹岸,由于水流湍急,冲刷力大,单靠植物措施很难保护堤岸不受冲刷,采用天然石材、宾格网、无纺布等生态材料建设水工建筑物进行防护,具体型式有丁坝护岸、宾格网石笼护岸、干砌石护坡等。
①丁坝护岸
丁坝是比较常见的河流水工建筑物,其型式是由大体积干砌石外包宾格网或铅丝网,插入河岸内并与河岸保持一定角度。主要功能为保护河岸不受来流直接冲蚀而产生掏刷破坏,同时在改善淤积、保全水生物多样化方面也能发挥作用。
②宾格网石笼护岸
宾格网是包塑镀锌铁丝网,内填块石,网眼大小以不漏填充的块石为宜,一般不超过15cm。宾格网石笼能很好地适应地基的变形,同时具有柔韧性高、不易断裂的特点,其多孔结构也有利于生物的栖息,可与周围自然环境融为一体。
③干砌石护坡
干砌石护坡可就近取材且施工技术简单,造价低廉,在坡度较缓的土坝迎水面使用。其基础配以铅丝石笼护脚,护坡下设无纺布反滤层,坚固耐用,工程现场显得大气、整齐,并且不影响整个河流生态系统循环。
④大块石护岸
对防冲能力要求不高和水流流速不大的河道,就近取材,选择当地大块石干砌护岸,在保护河岸的同时,使河道显得清新、古朴,有一定的景观效果。同时石料之间的间隙有利于河道水生物、苔藓和草本植物的生长,改善河道自净能力,维持水生态环境。
3 结语
大连地区的河流年际年内径流分布不均,不同河道(或河段)应有不同治理目标,治理中尽量顺应河势,维系天然河道特征,采用不同的生态水工模式,遵循“因地制宜、因害设防”的原则,同时还要加大后期管护力度,防止河流、河堤遭受人为破坏。
总之,生态治河不是简单的河流绿化,而是以水利综合理论为基础,将人类活动与河流生态有机结合,以达到河流生态系统的长期可持续发展。
【参考文献】
1.资源破坏严重。一是水土流失严重。据水利部松辽委调查,目前东北黑土土壤侵蚀面积已达27.59万平方公里,约占土壤总面积的27%。水土流失的原因一方面是自然因素,主要是水蚀、风蚀和冻融侵蚀。另一方面是人为因素,主要是过度采伐、开垦、放牧等,这是加剧水土流失的主要原因。目前,东北黑土区的黑土层厚度,由开垦之初的80—100厘米,减少到20—30厘米,土壤有机质含量由12%下降到了1%—2%。据专家估算,黑土地水土流失日益加剧的现状,如果不能及时遏止,那么再过半个世纪左右,东北黑土地将不复存在,变成土层瘠薄、植被稀少的荒漠地带。[1]二是建设用地的侵占。虽然国家一再要求坚守18亿亩耕地“红线”,明确了各类开发建设活动都要严格贯彻尽量不占或少占耕地的原则,但实际上,为扩大生活区域、建设空间而压缩和侵占耕地的情况时有发生。尤其是在城市建设中,为扩大城市居住和公共设施面积而侵占耕地的情况更是屡见不鲜。被建设用地所侵占是造成东北黑土急剧减少的一个重要因素。三是土壤质量下降。从耕种时间长短与土壤质量下降的情况看,两者呈明显的负相关,耕种时间日益增加,土壤质量日益下降。另外,土壤污染成为黑土耕地的另一大杀手。农药、化肥的大量使用,造成重金属污染的增加,土壤有机质含量下降、土壤板结,导致农产品产量与品质下降。按照食物链中的富集链原理,残留在土壤或植物体内的污染物也会随着农产品、畜产品转移到人体内,危及人的身体健康。[3]环保部土壤状况调查结果表明,我国目前每年中重度污染耕地在5000万亩左右,有1200万吨粮食遭到重金属污染,直接经济损失超过200亿元,其中东北黑土区占20%左右。[2]尤其是近年来,土壤污染呈现新老污染并存、无机有机污染混合的特点,东北黑土的生态破坏,呈现出前所未有的严重局面。
2.保护修复滞后。从世界范围内以往的经验看,对于黑土区域生态破坏的问题,如果采取得当的措施,经过长时间的不懈努力,黑土地可以实现生态修复,已经得到了实践验证,涵养、修复耕地最常见的做法就是休耕。上个世纪,美国黑土区由于大面积开垦草原,地表植被被破坏,水土保持功能丧失殆尽。美国主要采取少耕、免耕、套种等技术措施,收到了令人满意的效果。前苏联面对乌克兰平原的大面积风蚀灾害,经过专家科学论证,并在取得试点经验的基础上,推广了保土轮作、保留根茬、套行耕作、无犁壁耕、在地缘种植高秆作物当围篱等办法,使土壤得到了恢复性治理。但我国在这方面的实际行动却表现滞后。一是土壤休养生息不足。由于我国主要粮食产品供求形势一直紧张,农田休耕难以在东北黑土区域内大规模推行,不可能完全照抄照搬这些经验,只能采取轮作、深松整地、测土配方施肥、秸秆还田等切实可行的措施,修复土壤,恢复地力,对于黑土生态保护与修复所采取的行动与前苏联和美国相比,无论规模、力度都小得多。二是土壤污染治理迟缓。对于农药化肥过度使用造成严重后果的情况,1992年世界环境和发展大会上提出了在全球范围内控制化学农药的销售和使用的具体时间表。我国也禁止了40种化学农药在蔬菜上使用,但实际使用化学农药总量并未下降,化学农药在全部农药中占95%以上,生物农药不足5%,这一问题在东北黑土区域内同样存在。东北黑土污染的另一大“杀手”是重金属污染。2011年初,《重金属污染综合防治“十二五”规划》得到国务院批复,中国历史上第一次把重金属污染的防治纳入到国家的规划中,[2]但东北黑土并没有得到特别的重视。三是水土保持不力。从我国现阶段的摸索实践看,虽然黑土生态保护与修复工作也取得了一定成效,但还没有大规模开展,只是局部进行。目前,黑土区域四省区的水土流失率仍然居高不下,内蒙古、辽宁、吉林和黑龙江的水土流失率分别为67.20%、30.98%、16.49%和21.97%。[4]
3.补偿机制缺位。黑土生态保护与修复是社会管理和公共服务的重要内容,是各级政府义不容辞的职责。但是,多年来,东北黑土资源的生态补偿缺位的问题,没有得到各级政府的应有重视。东北黑土生态保护与修复的资金来源,依据以往政府投资项目的惯例看,主要应依靠政府的财政转移支付和项目的专项资金两种方式。从目前掌握的信息看,还没有专门用于黑土生态修复方面的财政转移支付。目前已经施行的粮食补贴,是以粮食生产为目标的,与土壤的修复没有关系。而以项目工程为主要载体的补偿方式,也仅仅局限于土地整理项目,与土壤的生态修复也并非完全是一回事。另外,东北黑土生态保护与修复所需投放的财力和时间,也远非土地整理可比。虽然2002年水利部松辽水利委员会曾倡议发起的“黑土地保护行动计划”,对黑土地进行为期20年的综合治理,总投资288亿元。但是,这些投入与实际需求相比,无异于杯水车薪。据不完全统计的数据测算,以黑龙江为例,如果恢复到垦荒初期的水平,大约需要用50年左右时间的持续投入,累计直接投入资金按不变口径计算需1000多亿元,如果全面启动东北黑土的生态保护与修复,持续投入所需资金规模保守估计也将达到7000亿元。
二、东北黑土生态保护与修复的战略意义
我国耕地不足世界的10%,却要养活20%的人口,任务十分艰巨。因而对我国这样一个耕地偏少、人口众多的国家来说,如何使曾经肥沃的东北黑土得到理想的生态保护与修复,战略意义十分重大。1.保护稀有黑土资源。黑土地是在寒冷气候的条件下,地表植被死亡后经过长时间腐蚀形成腐殖质后演化而成的。形成1厘米厚的黑土层,大约需要400年时间的漫长积累。黑土有机质含量大约是黄土的十倍,是肥力最高、最适宜农耕的土地,是难以再生的珍稀资源。黑土区域在世界上主要有三块:一是乌克兰第聂伯河流域的黑土带,总面积约190万平方公里,作物种类繁多,产量很大,素有“欧洲粮仓”之称;二是美国密西西比河流域黑土带,面积120万平方公里,土壤肥沃,是美国生产玉米的最大产地,尤以生产棉花、棉籽油和硬木等而著名;三是中国东北黑土带,面积103万平方公里,是世界三大黑土带中面积最小的,仅占全部黑土面积的25%,并且也是耕作的历史最长,单位面积生产粮食最多,土地肥力下降幅度最大的。东北黑土以占全部国土十分之一的面积,却产出了全国五分之一的粮食和三分之一的商品粮,对东北黑土实施生态保护与修复的重要意义不言而喻。2.维护国民生命健康。目前,我国农药使用量高达180万吨,是世界平均水平的2.5倍,化肥使用量大约为5800万吨,亩均使用量是全球最高的。我国东北黑土在耕种期间使用的农药和化肥进入黑土生态系统,造成大量土壤重金属和激素的有机污染,已经远远超过土壤的自净能力,从而使粮食品质急剧下降,食品安全水平降低,严重威胁人民的生命健康。大量使用化肥农药的主要原因,是我国人均耕地少,土质肥力偏低,这是为提高单产而不得不为之的权宜之策。在我国各种类型的土壤中,只有东北黑土,在不施加化肥的情况下,才有可能产出与施用化肥同样高产的粮食作物。也只有这样的粮食作物,才是既能满足需要,同时也是对人的健康无害的。因此,保护和修复黑土地,让黑土保持生产高品质的粮食,对于维护国民的生命安全和身体健康至关重要。3.掌控国家粮食安全。由于在农业科技进步和高产作物增加作用下的粮食增产,一定程度上掩盖了黑土层日渐变薄、耕地质量下降的严峻现实,导致农民和有关部门放松了对耕地质量的保护。长此以往,最终将直接威胁到我们国家的粮食安全,使我们将在深受外粮低价冲击之后,转而再直接面临遭受外粮的高价盘剥的危险。另外,从国外引进的转基因食品,已经充斥了整个国内食品市场。在西方发达国家,转基因食品只能作为牲畜饲料,不能给人直接食用。但是,由于转基因食品的高产和病虫害发生率低等优势,转基因食品被国内一些粮食贸易和生产商大量引进,成为我国食品构成中的重要组成部分,其对中华民族的种族危害,是否真正如一些专家所担忧的,是一种基因毒药和基因炸弹,现在还难以估量。在此种情况下,实施东北黑土的生态修复,就是巩固和扩大非转基因黑土食品市场,遏制转基因食品的蔓延,减少其对我国人民的潜在危害。实施东北黑土生态保护与修复后的黑土粮食产品,不但是非转基因的安全食品,而且完全可以打造成不同于现有食品市场体系的一个独立体系,具有极高的安全边际。可以说,实施东北黑土生态保护与修复,不仅是加强保护和科学利用东北黑土资源的一个举措,也是挽救种族危亡的一次前瞻性战略行动!
三、东北黑土生态保护与修复的主要路径
对东北黑土进行生态保护与修复,是一项庞大的系统工程,必须标本兼治、多措并举。从理论上说,应该采取的措施大概包含以下方面。1.科学规划,界定主要范围。东北黑土生态保护与修复,必须坚持规划先行的原则。一是要按照部署的全局性与发展的前瞻性相结合的原则,在全面普查取得翔实资料和可靠依据的基础上,沿着世界性土壤生态修复的主流趋势,制定出适度超前、切实可行、科学完善的实施方案。二是按照规划的刚性和操作的柔性相结合的原则,对东北黑土生态保护与修复工作中应界定的范围和对象进行总体安排和控详指导。三是按照工作的长期性和效果的渐进性相结合的原则,对黑土生态保护与修复工作在实施的起止时间、方法步骤、具体措施等方面进行周密的规划和科学的设计,确保取得预期的成效。2.建设载体,确定主体项目。东北黑土生态保护与修复的重要前提,是保持现有黑土不再受到新的侵蚀破坏。因此必须积极主动的采取措施,以动态的保,取代静态的保;以积极的动,取代消极的动等。根据实际经验,对于东北黑土的生态保护与修复,可以借鉴水土保持的一些典型做法,以项目建设的形式进行。一是加强水利工程建设,完善和强化库河渠沟水利网络的防洪、排涝、蓄水、抗旱作用。二是实施天然沟壑河流支岔的小流域治理,确保现有水土流失面积不再扩大。三是在丘陵地带打造水平梯田,岗坡地带按等高线改变垅向,防止水土流失。四是小沟渠实行U型沟槽草编网络覆盖植被,营造网片带与乔灌草相结合的防护林体系,减少风沙洪涝灾害。这些项目,是东北黑土生态保护与修复的重要组成部分,也是东北黑土面积能够逐步扩大、厚度逐步增加的具体措施,必须严格执行,才能取得预期效果。3.增加补偿,防止黑土退化。我国每年产生的农业废弃物约40多亿吨,其中畜禽粪便排放量约26.1亿吨,农作物秸秆7亿吨,这些废弃物大约有20%产生在东北黑土区,如果不能及时转化处理,既污染环境又浪费资源。[2]如果用于造肥还田,则变废为宝,使东北黑土得到生态修复,让黑土的土层厚度慢慢积累,土壤肥力慢慢恢复,有机质逐渐增加和不断累积。连续施用过腹还田的农肥和适量秸秆还田,可以补充和平衡土壤养分,补充土壤新鲜有机质,疏松土壤,逐渐改善土壤理化性状和提高土壤肥力。依据这个机理,一是通过养殖业实现秸秆与粮食的直接还田和过腹还田,城粪和城市垃圾加工造肥还田,通过沼气厌氧发酵增肥还田,实现有机质补偿需求。二是通过普及推广无磷洗涤剂,强化社区垃圾分类回收等办法,解决城粪和生活垃圾下乡还田脱毒的减害问题。三是通过划区建厂制备商品有机肥,施行定点收购、以质论价、按田发售的办法,推进生态农肥积造标准化与实体化,推进生态农肥产业市场化与专业化,推进生态农肥购销区域化与订单化,确保有机质补偿比例和品质的不断提高。4.拓展手段,实行绿色种植。科技是第一生产力。在黑土生态保护与修复工作中,应用先进的农业科技,实行绿色种植,也是保护生态最重要的途径。在黑土生态保护与修复工程区域内,具有广泛应用于各种先进的生态生物技术的可能性和现实性,使东北黑土的生态肥力得到生养和修复具有十分可靠的技术保障。一是普遍实行种植业主栽作物玉米、大豆、马铃薯和杂粮的四区轮作,利用不同作物对有机质的不同需求,以调节各类营养的吸收与积蓄。二是实行测土配方施肥,一年一测,一土一测,按照科学配方不断提高生态农肥施用量,逐年减少化肥残留。三是实施生物灭虫、水田养殖、蚯蚓改土、磁力复壮等科技手段,综合运用低投入、低污染、低消耗、高效率的现代措施。四是应倡导由地方政府与农业科学院等权威科研机构联合协作的方式,投入人力、物力和资金、技术,实施急需项目的科技攻关,不断研究加速黑土生成和复原的新技术、新方法,并不断投入到东北黑土生态保护与修复工作的实践中去。5.强化支撑,壮大企业群体。企业化管理是现代生产方式的产物,也是在世界范围内最有效率的管理方式。随着现代化农业耕作方式的兴起,一大批资金雄厚、科技领先的农业企业,将逐步取代小家小户的分散经营,这将更有利于东北黑土生态保护与修复的实施。这些农业企业发展壮大,遍布农业产业链的各个环节,成为东北黑土生态保护与修复的主力和支撑。依据这个条件,可以形成分工明确、衔接紧密、协作有力的企业群体。一是在东北黑土生态修复的领域内,以畜牧业为良性循环起点,实行规模养殖,配套建立沼气造肥和生态农肥积造企业,增加生态农肥总量。二是以种植业为基础,建立规模化种植业联合体或种植业合作社。三是以加工业为增值手段,建立粮油加工、畜禽产品加工、果菜加工和秸秆饲料加工的产业群体。四是在饲料、养殖、农肥、沼气四企合一的基础上,加快黑土生态修复工作进一步分工分业的进程,建立农机、农艺、育种等生产和销售的实体企业和仓储、运输、建工等服务型企业,通过适度规模经营,加快专业化进程,使东北黑土生态保护与修复的整个产业链条紧密衔接,并不断扩展增值空间,形成良性循环。6.构筑优势,打造知名品牌。黑土生态保护与修复如果仅仅是一个只有投入没有产出的封闭系统,必然是无源之水、无本之木,东北黑土在保护和修复中壮大,在壮大中保护和修复,形成具有强大造血功能和自我壮大能力的长效机制的唯一保证就是产品,产品是出路,也是生命。一是突出东北黑土传统农产品野生、原生、非转基因的自然属性,加快繁育和健全粮豆畜禽良种体系,使黑土产品以纯天然、纯绿色和非转基因的优秀品质,尽快形成独特的竞争优势。二是以具有时代特色的创新理念、审美观点、营养学说与饮食习惯为指导,打造出特色鲜明、质优物美的东北黑土知名品牌,以原生战胜舶来,以质量战胜倾销,赢得广大用户的认同。在高端市场炒热叫响,扩大东北黑土产品的知名度与竞争力。三是建立和完善系统化、制度化的东北黑土产品长效宣传机制,引导食品绿色消费、安全消费的发展潮流,确保持久的旺销势头,以此来及时化解市场风险。四是国家应有计划、有步骤、有组织地利用国外粮商以低价倾销争夺市场之机,大量购入外粮,扩大畜禽养殖;通过延长产业链条,强化加工增值,破解境内外设置市场壁垒的风险。五是应通过国家有关部委的牵线搭桥,促成黑、吉、辽、蒙四省区黑土区域联合经营,协同动作,共同增强抗御风险的能力。
四、东北黑土生态保护与修复的保障措施
近些年来,我主要负责指导我校学生的青少年科技创新大赛、 “明天小小科学家”奖励活动及全国电脑动画制作活动,尽管取得了一些成绩,但参与的学生只是一少部分,大部分学生未能接受系统的科学研究训练,怎样处理好个别学生与多数学生科学活动的关系,以最大限度扩大学生科学探究活动作用的广度和深度,以及近期和长期的教育效应,是我思考较多的问题,也想通过本项科学探究活动的实施,以实现点面结合、近期与长期教育结合,真正体现我国现代素质教育思想。
新密位于省会郑州西南40公里处,总面积1001平方公里,属于“郑州半小时经济圈”内,已纳人大郑州建设规划。新密历史悠久,文化灿烂。早在8000多年前,我们的祖先就在这片富饶的土地上生息繁衍,人文始祖轩辕黄帝在此出生,立宫建殿、建都定国,开创了华夏一统基业,缔造了华夏五千年文明历史。西汉高祖刘邦始置密县,迄今已有2000余年。境内名胜众多,风光秀美,轩辕丘古城寨城址、黄帝宫、郑公墓、汉墓锺华夏之灵,青屏山、神仙洞、香峪寺、桃花源毓溱洧之秀。轩辕丘古城寨址的发掘,被评为2000年全国十大考古新发现之一,2001年被国务院公布为全国文物重点保护单位,已被专家考证为黄帝古都轩辕丘。
新密资源丰富,物阜品优。矿产资源遍布全境,已探明矿藏有25种,煤炭、铝矾土、石灰石、硅石等储量大、品位高,为工业发展奠定了雄厚的物质基础,由此逐步形成了煤炭、耐材、造纸、建材四大支柱产业。
新密市矿产资源比较丰富,分布着许多大大小小的矿区,特别是煤矿企业比较多。随着国家加大对矿产资源开发的管理,现在许多小矿产资源企业都被关闭,好多矿区都处于荒废状态。由于原来许多矿区过度和不合理开采,造成矿区植被的大面积毁灭性的破坏,矿山环境保护与恢复治理难度将越来越大,矿区及其周边地区的生态环境遭到严重威胁。
随着我国矿产资源开发的加剧,在带来经济效益的同时,也造成了十分严重的环境问题。如在矿产资源开采过程中,对土地资源的破坏和占用,对水资源的破坏和污染。如煤炭矿区矿井水、洗煤水和矸石淋溶水等废水对环境的污染。煤炭开采产生的矿井瓦斯和矸石自燃释放的气体对大气环境的污染等;而重金属(从环境污染方面所说的重金属,主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属,也指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钴、镍、锡等)矿废弃物中的酸性、碱性、毒性或重金属成分,通过径流和气体扩散污染水、大气、土壤及生物环境,影响的区域远远超过了矿区的范围。污染物在风吹、水蚀等作用下,迅速扩散到四周,导致周边地区的空气、地表水、地下水和土壤的质量下降,生态系统退化,生物多样性丧失,农作物减产,并威胁到人类健康。近年来,其污染程度有逐年加重趋势。首先是矿山废石尾砂堆放数量愈来愈大,据对国有有色矿山的调查,其年堆放量达2.023亿m3;大量个体和乡镇小矿的废石堆更是漫山遍野。这些废石尾砂堆放既挤占大量土地、破坏植被,又易引发泥石流,成为地质灾害的隐患。矿山过量采掘和抽排地下水诱发的塌陷、地面开裂等地质灾害时有发生,毁坏农田、民房,危及铁路、公路,给国家和人民生命财产造成重大损失。尤其严重的是矿山开采引起的铅、镉、汞、砷等重金属污染及放射性污染已相当严重。部分地区土壤中铅、镉、汞、砷高出正常值几十倍至几千倍,从而出现许多地方病,形成严重的重金属污染灾害。再加上季节性暴雨和伏旱秋旱气候条件,使得表土层有机质和矿质养分流失严重,土壤有效水量减少、通透性差,土壤生态系统缓冲能力越来越弱,土壤生态系统的严重破坏、人地矛盾激化、土壤一植物生态系统的承载力下降。
我国政府十分重视矿产资源开发过程中的环境问题。最近,国务院提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右。主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。这是贯彻落实科学发展观,构建社会主义和谐社会的重大举措:是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择;保护生态环境,一方面要在我们的日常生活中牢固树立节能环保的观念,另一方面,我们也要教育学生从身边的事情做起,改善身边的生态环境。于是我就组织了我们学校的环境课外兴趣小组,希望通过森林植被的恢复,保护和改善新密市矿区的生态环境,造福当地群众。
二、目的要求
1 活动目的
(1)知识与技能
该活动旨在突出学生的自主学习,以培养学生收集与处理信息、分析与解决问题的能力。观察和分析矿区环境,包括对土壤中各种重金属的含量分析,矿区中植被生长环境情况的分析等;同时,优选出几种适合于当地生存且能富集重金属的植物进行培植。希望通过这次矿区植物修复活动,系统地培养学生观察、分析的技能,以及对数据的获取和处理技能。
(2)方法与过程
该项活动本着研究性学习的思想与方法,努力使活动内容具有阶梯性、逻辑性、实践性和开放性,通过这一探究过程,从而使学生学习新知识的过程成为情感态度与价值观的培养和能力提高的过程。
(3)态度、情感、价值观
将理论与实际结合起来,使所活动内容变得生动、鲜活,既培养学生学习生物的兴趣,又使学生感到生物与环境密切相关,与我们的生活息息相关,保护环境,保护大自然是我们每个人的责任。
通过此项活动的开展。培养学生的科学素养和学习、合作、探究问题的能力;锻炼学生的毅力与意志,激发学生热爱科学、热爱大自然的情怀;树立环境保护意识。
2 具体要求
(1)学生应在教师指导下,认真参加课外实习,细心观察,做好记录,独立思考,严格遵守纪律。完成实习任务。
(2)认识考察矿区的土壤结构,环境特点,主要植物生长特点,以及重金属富集植物的生长情况等,并做好详细记录。
(3)熟练的使用活动中使用到的各仪器、仪表、测量工具等。
(4)能够观察、分析、总结不同种类矿区的土壤结构及植物生长特点。
(5)学会整理材料、进行数据分析,同时能够撰写报告。
三、活动对象、人数及需求分析
1 活动对象及人数
河南省实验中学生物环境科技活动小组成员,计40人。其中第一组20人,为高一年级学生,第二组20人,为高二年级学生。
2 活动需求分析
(1)学生发展的需求
全国第三次教育工作会议提出全面推进素质教育,提出了以德育为核心,以培养创新精神和动手实践能力为重点,构建适应终身学习的教育体系,培养终身学习的能力。
本项活动在设计考察内容时将充分结合高中生物教材,并适当考虑高一和高二学生的生物知识和能力水平,分层次,有梯度,整体推进学生
各项素质的提升。
(2)活动组织的需求
高一和高二年级活动小组学生各分为A、B两个小分队,每队10人,设队长各1名。我校指导教师2名,聘请的校外科技辅导员2名(由该生态环境专家组成),以保证每一小分队考察时有一位老师指导,从而提高野外考察的质量。校医1名。
(3)活动资源的需求
活动器材:铅笔、记录本每人1本:照相机和摄像机每个小分队至少1部;标签、采集标本用塑料袋各若干个;植树工具若干等。
学校提供活动室1个,作为学校活动用。
四、考察地点及时间安排
考察地点在新密市废弃矿区。每组科技活动时间集中在14天,野外考察安排在暑假进行。野外考察时间8月进行。野外考察食宿安排在新密市市直二初中(暑假期间该校放假,可提供便利条件)。
具体安排如表1所示:
次年扩大小区种植面积进行重复实验。
五、考察路线及内容
本项活动在设计活动内容时将充分结合高中生物基础知识,并适当考虑高一和高二学生的生物知识和能力水平。同时,结合新密市矿区的分布特点,设计以下四条考察路线,学生可依据本身兴趣与体能自主选择。
路线Ⅰ新密市――超化镇
路线Ⅱ新密市――苟堂镇
路线Ⅲ新密市――平陌镇
路线Ⅳ新密市――白寨镇
六、活动重点及难点
1 活动重点
(1)学生把高中生物教材中学到的生物知识应用到实践活动中去,以达到理论与实践相结合。
(2)通过此项活动的开展,使学生能够运用课堂所学理论知识,观察和分析矿区生态环境,了解环境污染对人们生活的影响,治理环境污染的紧迫性。
(3)通过这次活动,系统地培养学生的观察、分析、解决问题的能力。
(4)通过此项活动的开展,培养学生的科学素养和学习、合作、探究问题的能力;锻炼学生的毅力与意志,激发学生热爱科学、热爱大自然的情怀;树立环境保护意识。
2 活动难点
(1)该活动内具有实践性和开放性,为科学探究实验,从而使学生学习新知识的过程成为情感态度与价值观的培养和能力提高的过程。
(2)使用土壤成分析仪器对学生是新内容,也是难的内容,需用利用大学的实验室和仪器。
(3)在矿区野外考察实践活动中每个小组找到一个适合自己小组的课题。
(4)针对课题进行有效创作,写出科学考察报告。
七、活动过程和步骤
本方案分为四个阶段,力求做到组织严谨,流程科学有序,活动层层推进。
1 第一阶段:前期准备,组织发动
(1)进行思想发动,做好知识铺垫。在活动进行前,请专家进行生态环境方面的科普知识讲座,熟悉该活动进程中的常规要求和必须注意的事项。
(2)成立小组,明确职责分工。把活动中的工作标本采集、记录、拍照或摄像、采访等工作具体到每个人,设小组组长,制定活动计划。
(3)做好活动前的培训、指导。聘请河南省农业大学教授赵勇、叶永忠等对小组成员进行调查方法与技术指导;辅导老师对学生进行思想教育。并强调野外科学考察活动应注意的事项。
2 第二阶段:野外考察,现场指导
(1)考察小组到达新密市后到当地国土局、园林管理处等部门走访、查阅资料,了解新密市矿区环境现况。
(2)实地考察矿区环境。做好观察、采集、访问、记录等工作。教师在各个环节中做好指导工作。
(3)采集土壤标本(含照片和实物),标本标签上应注明采集时间、地点、和采集人。
3 第三阶段:制定可行性实验方案并进行小区试验
(1)结合考察记录和有关数据,对调查的有关资料进行归类、分析,撰写调查报告。
(2)对采集的标本进行分析测试,对测试到的数据进行分析整理。然后在专家的指导下写出可行性实验报告,制定出可行性实验方案,准备矿区的植物修复实验研究。
(3)根据制定的实验方案,选择几个有代表性的小区。
(4)请教专家,优选具有特殊吸收富集重金属能力的植物种植。
(5)在小区进行栽培试验。
(6)定期去维护,观察记录植物生长情况。
4 第四阶段:撰写活动报告并进行成果评价
(1)撰写实验报告。
(2)开展小组成员互评,可评出“最能吃苦耐劳的学生”、“最富有奉献精神的学生”、“考察最认真的学生”、“撰写考察报告最规范的学生”、“体能最佳的学生”、“展示口才最佳学生”等以表彰优秀,形成激励机制。
(3)教师对小组成员进行评价,请指导老师给每个活动小组一个整体评价,然后给每一个小组成员评价。在肯定成绩的基础上,还要找出不足,供设计后续考察活动参考。
(4)对活动中表现突出的队员授予“环保小卫士”称号,颁发奖状和纪念品。
(5)选择比较优秀的实验报告,推选其作品参加各级青少年科技创新大赛。
八、可能出现的问题及解决预案
1 安全问题
这里主要指交通安全和野外考察人身安全。出发前要精心组织,要求学生一切行动听指挥;告知交通安全常识,并严格遵守;准备必备的药品等。
2 注意力下降问题
刚开始,由于活动本身内容的吸引,学生处于好奇,热情可能很高,但随着时间的推移,活动中会出现各种学生意想不到的困难,部分学生可能会出现知难而退的情况。因此,要加强学生认真观察习惯的培养,引导和帮助学生解决困难,或给予必要的引导,或进行一些联欢等活动。
3 走马观花问题
在科考过程中。可能有个别学生由于知识理论欠缺,不能认真观察现象和分析其成因,而把注意力放在对矿区其他景观的欣赏上。老师要注重培养队员科学理念,引导学生运用科学方法,去发现身边存在的问题,分析问题成因等。
4 资金问题
主要是活动中产生的费用,特别是购买植物苗或者种子费用。目前采取的方法主要有:一是向学校申请活动经费;二是学生自发捐献;三是考虑能否和相关部门或科研单位联合搞。
九、预期的成果和呈现方式
1 每个小组成员撰写的论文、调查报告等
可能有对新密市矿区生态环境方面的调研报告,也有对新密市矿区生态环境进行植物修复方面的实验方案等。这项活动本身和成果富有较强的教育性。
2 成果会
在学校开展这次活动的成果会,通过成果会,让更多的学生了解生态环境保护的重要性,让更多的人爱护环境、保护环境,人人都做“环保小卫士”。
3 图片和采集到的标本
拍摄的图片,编辑整理好的考察录像资料:采集的土壤标本,活动记录材料等。
十、评价标准
通过“自我反思性评价”、教师对学生的过程性评价、民主评议的激励性评价等形式,对学生进行多维度评价。
从实施过程和方法等多项指标,如制订活动方案、写调查记录、观察日记、实验记录、研究报告、论文、问题探讨策略、发现的问题,探究的方法、活动日记、录像、摄影等:从实施过程各阶段的多项指标,如学生自主提出问题的次数,制订方案的合理程度,参与活动的积极主动性和参加活动的具体次数等;从情感态度与责任感、价值观形成的评价指标,如团队协作意识、考察中的毅力与意志表现等。
十一、教育作用
1 起到探索自然规律的科学教育功能:
2 起到对其他学校、地区开展类似活动的示范性作用:
3 通过系列活动的开展,利于帮助学生树立地质文化开发与保护意识。通过宣传,引起媒体的关注,起到了解、宣传普及地质文化的作用;
4 本项活动具有极强的实践性和开拓性,利于培养青少年的创新精神和实践能力:
5 有利于培养学生的科学素养和学习、合作、探究问题的能力;锻炼学生的毅力与意志,激发学生热爱科学、热爱大自然的情怀。
十二、活动开展的优势
1 曾经开展过类似的科学探究活动
本人曾先后多次带领学生进行科学探究的活动,有较丰富的组织与指导学生科技活动的经验。2004年8-9月带领我校科技小组成员到郑州市的社区进行调查;2005年8月带领我校科技小组成员到中牟县雁鸣湖进行生态环境调查等。
2 个人相关知识和经验的积累
1992年毕业于河南师范大学物理系,分配到河南省实验中学任教,主要负责我们学校的科技活动,主要有青少年科技创新大赛, “明天小小科学家”奖励活动,全国中小学电脑制作活动、机器人比赛等。本人有较扎实的科学理论知识和丰富的教育教学管理经验。所辅导的学生中有数十人获得市、省青少年科技创新大赛一等奖,有20多人获得全国大赛一、二等奖,1人荣获欧盟第十七届明天小小科学家环境专项奖(我们国家首次获得的最高奖),1人参加国际科学与工程大赛。本人也获得了郑州市及河南省“十佳科技教师”称号。