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[关键词]湖荡;稳定性;生态系统;水环境
水是人类生存之源,而湖荡被称为地球之“肾”,与人类的生存和发展息息相关。湖荡系统是一个相对独立的水环境生态系统,系统内的水量、水质和生物三者相互联系,相互制约,共同构成了湖荡生态系统的主体。长期以来,人们对湖泊脆弱性认识的不足,使人们在向湖泊索取的同时,忽视了对湖泊资源的有效保护,大面积的围湖造田、破坏植被等导致湖泊资源不断减少,水质不断下降。不仅使得湖内生态平衡遭到破坏,同时使其周边生态系统也受到了极大的破坏[1]。
从发展的角度看,湖荡生态系统恢复效益由社会效益、经济效益和生态效益组成,其中生态效益是湖荡生态系统恢复效益的重要组成部分,而生态系统的稳定性正是衡量生态效益的一个客观尺度。对生态系统稳定性的理解可以归纳为两个方面:一方面生态系统因受外界干扰而产生的耐久性、抵抗性;另一方面生态系统受到内部扰动后,回归到原始状态的能力,即还原恢复性。
鉴于湖荡生态系统所遭破坏的严重性,从生态系统可持续发展的角度出发,在对其进行保护同时,应对已受损害的湖荡生态系统给予足够的重视,加强湖荡生态系统的恢复与重建。
1湖荡生态系统稳定性分析
1.1湖荡生态系统稳定性的制约因素1.1.1动物对生态系统的作用动物在生态系统中的作用是多方面的,它不仅有利于提高生态系统中物质循环的效率、效益和稳定性,而且还影响着生态系统的组成和结构,并在生态系统协同进化体系中占有极为重要的地位,发挥着重要的作用。
1.1.2人类活动对于湖荡生态系统的胁迫人类活动对于生态系统造成的不利影响,在生态学中被称为胁迫。对于湖荡生态系统的胁迫主要包括以下五个方面:(1)工农业及生活污染物质造成包括氮磷等营养物和有机物的污染;(2)超量引水,使得其本身流量无法满足生态用水的最低需要;(3)通过对湖泊及其滩地的围垦挤占水域面积以及上游毁林造成水土流失,导致湖泊、湿地的退化;(4)不适当地引入外来物种造成生物人侵,使乡土种消失和生态系统水平的退化;(5)城市化以及水利工程建设对于生态系统的胁迫。
水利工程对生态系统的胁迫。水利工程在不同程度上造成河流形态的均一化和不连续化导致生物群落多样性的下降,是水利工程对于生态系统胁迫的主要原因。
1.1.3自然条件与区位特征的影响平原湖荡湿地处于的水系位置;肩负的缓洪滞沥作用程度;上游流域面积、湖荡直接汇水面积、湖荡湿地水域组成及之间的连接河网、来水水量与水质等水文条件;行政区划,村落位置,人口,工农产业格局及经济发展趋势,以及包括流域内城市的工业废水生活污水等的入湖河流带来的污染物。对生态功能有重要影响。
1.2湖荡生态系统的稳定性影响机制1.2.1制约因素对湖荡生态系统结构的影响[2]制约因素对湖荡生态系统时间结构的影响表现在,由于湖荡生态系统是一个动态的系统,因此系统的结构和外貌会随时间发生有规律的变化。
制约因素对湖荡生态系统营养结构的影响,湖荡生态系统各个生物成分间,通过食物网和食物链发生直接和间接的联系,保存结构和功能的稳定性。
1.2.2制约因素对湖荡生态系统功能的影响制约因素对湖荡生态系统水文调节功能的影响。自然和人为的因素对水文调节功能的影响非常显著,湖荡系统面积数量上的减少和功能质量上的下降导致蓄水减少,调蓄洪水能力下降,土壤风化。改变了水分养分的循环过程。
制约因素对湖荡生态系统生物多样性的影响。生物多样性的丧失是环境恶化的基本特征。
湖荡生态系统的结构和功能取决于生物多样性的状态。遗传多样性降低,能降低生物生存能力,物种灭绝使得生物多样性降低。
制约因素对湖荡生态系统生物地球化学循环的影响。人为和自然因素改变了原有物理化学循环过程,改变了各元素的循环模式。会造成能源的浪费和环境的污染。
制约因素对湖荡生态系统小气候的影响。多水的自然体中,发生大量的大气、植被、土壤的辐射、感热和潜热交换、土壤热传导和土壤孔隙的热量传输,发生在水文过程中的大气降水和地表地下径流的输入、表面的腾发、水汽凝结、液态水的流动与渗透都直接或间接的影响到气候环境。
1.3湖荡生态系统稳定性的平衡机制与临界特征1.3.1湖荡生态系统的平衡机制[3]生态系统的平衡反映了系统内生物间、各环境要素之间以及生物与各个环境要素之间的一种稳定的关系。生态系统内部各组成成分之间相互作用的必然规律性就是生态系统的平衡的机制。
生态平衡的调节机制,主要通过系统的自然调控和人工调控来实现。由于具有自我调控和自我修复能力,才使淡水生态系统具有相对的稳定性。所谓稳定性具有两层含意,一是指对于外界干扰的适应力或称为弹性,二是在受到干扰后回到原平衡态的恢复能力。需要指出的是,生态系统的稳定性是相对的,其适应性也是有限的。
1.3.2湖荡生态系统的临界特征[4]当系统演化超过某种临界点以后,会突然出现状态跃迁,但由于环境演化极其复杂,这种经济学中常用的优化方法可能并不适用于环境系统演化的临界性,环境演化有可能超过临界范围。
所以,研究环境演化状态跃迁的产生机制,分析环境演化在临界点附近的特殊行为就变得非常重要。
1.3.3湖荡生态系统的稳定性失调的临界标志湖荡生态系统的稳定性失调的临界标志主要有两个方面:一方面,结构上的标志,结构缺损造成湖荡生态系统的某一组成成分消失,引起功能和效益的变化。另一方面,功能上的标志,包括能量循环受阻和物质循环中断两方面。
2湖荡生态系统的稳定性评价
从发展的角度看,湖荡生态系统恢复效益由社会效益、经济效益和生态效益组成,从生态平衡的角度出发,由生态系统的稳定性着手,分析湖荡生态系统恢复的生态效益,提出湖荡生态系统的稳定性评价体系[1]。
2.1系统整体稳定性及评价指标
湖荡系统稳定程度可以从多方面进行说明,结合湖荡生态系统建设的需要,可以从重建和恢复后生物的多样性程度、自然保护区所占的比重以及自然灾害的等级三个方面出发,对湖荡生态恢复的生态效益进行评价。
2.2系统结构稳定性与能值分析
系统的结构稳定性是从生态系统物种之间的作用强度入手,以物种之间的能量流作为研究对象,研究过程涉及能值理论与方法。能值分析理论就是将能值为统一度量标准,将系统内各种生态流转化为能量来计算。能值分析湖荡生态系统结构稳定性的步骤是衡量湖荡生态恢复与重建工作成功与否的尺度之一,能值分析的步骤可以分为四步:(1)收集各种数据资料,并对其进行整理分类,用于评定的原始数据主要来自于实地调查和近年的考察资料;(2)绘制湿地能量系统图解,以期对湿地生态系统有一个整体的认识;(3)编制能值系统评价表,列出湿地系统的主要能源;(4)查取资料获得各种资源相应的能值转化率,求出各种能值转化率的数学平均值,得到生态系统的结构稳定性指数。
3湖荡水生态系统稳定性保护管理3.1原则与策略3.1.1以生物多样性保护为核心原则湖荡生态系统具有物种多样性和脆弱性的特征。因为生态稳定性原理,物种越丰富,生态系统越稳定。抗干扰能力就越强,功能越易发挥。
3.1.2注重湖荡生态恢复与重建
生态恢复和重建工作对于整个湖滨生态系统来说产生巨大的影响。这种影响主要表现为以下几个方面。首先削弱或减少剧烈的水土流失,防止湖滨区域内大量表层肥沃的土地受到冲刷,保护湖滨土地的肥力,提高周边土地的生产潜力。
其次,起到对湖滨生态系统的自身保护作用,恢复岸边植被直接保护了该地区的生物多样性,减少流域内人为因素或自然因素对种群数量或种群结构的影响。第三,湖荡生态系统的重建和恢复有效提高了湿地的蓄洪能力,减少湖滨周边地区旱涝灾害出现的频率,增强整个生态系统的抗灾能力。第四,由于水土流失影响力的削弱,同时对湖滨生态系统的保护措施的实施,生态恢复使区域生态环境朝着有利方面发展,湖滨生态系统出现良性循环,这种良性循环保证了湖泊内物质和能量的输出和输入平衡,减少了进入湖区主河道的淤积,提高了整个水系的环境质量。
3.1.3注重湖荡生态恢复与生态系统稳定性之间的关系湖荡是个动态的生态系统,与周边环境不断地进行物质、能量和信息的交流,是从一个群落经过一系列的演变成为一个新的群落,历经很多短暂性的稳定和变换,直到相对稳定。实践证明,对湖荡采取必要的恢复和重建,有力地维护和支持了整个生态系统的稳定性。
3.1.4处理好水利工程的生态胁迫问题在研究水利工程满足人的需求的同时,兼顾水域生态系统健康性与稳定性需求。水利工程要尽最大可能保护和恢复湖荡形态的多样性,采取必要的补偿工程措施和生物措施。
3.2湖荡保护区管理
保护区所占比重即自然保护区所占的国土面积与湖荡的总面积的比值。建立各种湖荡类型的自然保护区是保护湖荡生态系统和资源最为有效的措施之一,同时也是湖滨湿地生态恢复与重建工作中的重要组成。同时,保护区所占比重因此成为评价生态系统稳定性的指标之一。为了加强湖泊保护,有效发挥湖泊功能,合理利用湖泊资源,维护湖泊生态环境,防治水害,保障湖泊的可持续管理,必须在调查湖泊基本情况、开发利用状况及存在问题的基础上,根据湖泊的自然条件和经济社会可持续发展对湖泊的要求,编制湖泊保护规划,确定湖泊管理的范围及湖泊保护的目标、对策与总体布局方案,以促进流域人口、资源、环境和经济的协调发展。
3.3湖荡生态系统的可持续管理对策法律体制与宣传教育机制。完善的政策和法律体系是有效保护湖荡生态系统和实现湖荡资源可持续开发利用的关键问题。
1)深入调查研究与全面监测。要加强湖荡生态保护区的水文监测管理、物种多样性监测管理和水环境监测管理。
因地制宜与分层的管理策略。对湖荡生态系统,其特征和功能随时间的变化而变化,在不同的发展阶段采用不同的措施,同时它还是等级系统,不同层次上的系统具有不同的特征和功能,其管理目标也不尽相同。要求我们对湖荡生态系统的功能和特征进行实时的监测和评估,并且随生态系统状况的变化不断调整管理目标与管理对策。
2)社区参与式管理模式。为建立湖荡保护区经济利益与物种多样性保护的结合机制,让保护区变为社区群众在经济活动中的主动持久行为,就要得到群众的理解和支持,采纳建议,吸取经验,应用公众知识,最好要引入参与式管理机制。
3)科学处理人与人、人与自然的关系。采取二者并重的原则,生态系统的保护与管理涉及多部门多学科,利益主体较多,应统一决策、统一领导,避免多头管理,建立综合管理机制,协调各部门利益关系。
4小结
近年来,水环境的保护与修复已成为我国经济持续发展亟待解决的重大环境问题,只有修复湖泊良性生态系统,湖泊富营养化才能真正得到控制。
根据生态系统稳定性原理,许多现存湖泊生态系统的结构和功能都不很完善,甚至接近或已经达到临界状态,需要进一步开展和实施对水生态保护与修复规划方案制定,尽早实施生态系统稳定性维护措施。参考文献[1]柳新伟,周厚诚,李萍等.生态系统稳定性定义剖析[J]生态学报.2004(11).
[2]蔡博峰,秦大唐.能值理论在生态系统稳定性研究中的应用[J].环境科学,2004(05).
关键字:大青山;生态脆弱区;修复措施
大青山属于阴山山脉的一部分山体,呈东西方向延伸,西起包头市,东至乌兰察市,东西长240km,南北宽20~60km,海拔1800~2000m,主峰大青山海拔2338m。大青山东与冀北山地衔接,西与贺兰山、北大山、马鬃山相通,构成了一条环内亚干旱、半干旱区南缘的生态交错带。这条生态交错带在中国北方草原区占据了一个独特的生态区域,成为干旱、半干旱区森林岛屿和诸多大型动物活动带,在维护和保持祖国北方生态稳定性、涵养水源、保持水土、乃至华北平原具有重要意义。
1生态脆弱区基本特征
大青山是包头市、呼和浩特市和乌兰察布市重要的防风固沙、保护水土、涵养水源生态安全防线,是黄河上中游及京津冀地区的一道天然屏障。但是,受经济利利益的驱动,人为活动频繁,气候的持续干旱作用下,加上人类长期不合理的自然资源开发,大青山森林植被退化严重,导致一系列生态环境问题,使得原有森林生态系统和生物多样性遭到空前的冲击与破坏,植被的退化与衰败是脆弱生态系统的显著体现,恢复与重建生态脆弱区生态系统的任务十分必要。
2生态脆弱区分布类型
青山区生态脆弱区主要分布在北部干旱半干旱区山区,属于北方农牧交错生态脆弱区,该区主要分布于年降水量300~450mm、干燥度1.0~2.0北方干旱半干旱草原区,生态环境脆弱性表现为:自然条件恶劣,气候干旱,水资源短缺,土壤瘠薄,植被稀疏,风沙活动强烈,土地荒漠化严重。
3生态脆弱区的成因
3.1经济发展粗放
由于历史原因,青山区管辖范围内的各类违法占用林地企业共89家,其中,碎石场46家,采石场12家,洗砂场13家,其他公墓、拌合站等18家。青山区采石采矿采砂等资源型企业主要表现在技术含量低,规模小,生产过程中没有采取必要的保护措施,多采取“揭山皮式”掠夺性开采,对本以脆弱的森林植被造成了毁灭性破坏,大大降低了生态系统功能。
3.2人地矛盾突出
就青山区为例,青山区总土地面积28000hm2,林地总面积14497.01hm2,占总土地面积的51.8%;非林地面积13502.99hm2,占48.2%;其中国有林地面积14239.54hm2,占林地总面积的98.22%。国有林地主要集中在大青山山区。随着近几年青山区经济快速发展,园区等工业项目迅速发展壮大,失地农民人数集聚增长,人地矛盾显得日益突出,自从20世纪50年代就形成的私挖乱采、散养放牧等引起山体植被严重退化,同时由于干旱少雨,给大青山植被造成了毁灭性破坏。
3.3生态环境多头执法
由于生态监管机制部门分割、协调不力,有法不依、执法不严现象较为突出,消极执法、执法不到位、不作为现象在一些地方较为突出,导致生态破坏执法效率低下。同时,生态环境执法体系和监督体系有待进一步健全。
3.4生态环境意识薄弱
由于我国粗放式经济增长方式还未根本改变,以牺牲生态环境来换取眼前和局部利益的现象仍然存在,生态环境整体恶化的趋势还未得到有效遏制,存在重发展轻保护思想,个别企业受经济利益驱动,违法采矿、超标排放等行为,严重破坏人类的生存环境。加上民众环保观念淡漠,缺乏主动参与和积极维护生态环境的思想意识,不能有效遏制资源掠夺性开发和浪费使用,生态破坏、系统退化日趋严重。
4大青山山区生态脆弱区生态功能恢复重建措施
实践证明,大青山生态修复、生态环境治理与建设应遵循客观规律,要从人工生态建设转向自然恢复为主,通过在天然林保护区、重要水源涵养区、自然保护区等限制开发区域建立重要生态功能区,保护现有植被,利用生态系统自身调节能力,促进自然生态自我修复。对于生态系统过度破坏的地区,必要时辅以人工措施(封禁、松土、间种、补植、补播乡土树种等),促进生态系统与生物多样性的恢复重建。
关键词:湿地,分布与现状独特生态学意义,恢复
湿地是地球上三类最重要的生态系统(森林、海洋和湿地)之一,是分布于陆生生态系统和水生生态系统之间具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统,也是人类赖以生存的最重要的环境资源之一。湿地的定义较多,可分为广义和狭义两大类,1971年签署的《湿地公约》(1975年生效)中的定义是一种广义的被国际认可的,即:“不论其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带,静止或流动的淡水、半咸水、咸水水体,包括低潮时水深不超过6m的水域”。因此,湿地不仅仅是我们传统认识上的沼泽、泥炭地、滩涂等,还包括河流、湖泊、水库、稻田以及退潮时水深不超过6米的海水区 [1] 。
1. 我国湿地的分布与现状
我国是世界上湿地类型多、分布广的国家之一,就类型而言,我国不仅拥有《湿地公约》定义的全部所有类型,而且还有中国独特的干旱、半干旱区的盐沼,青藏高原的嵩草草甸湿地等特殊类型;就分布而言,北起黑龙江最北江畔、南到海南岛和南海诸岛,东自沿海,西至干旱的西北地区,甚至帕米尔高原都有湿地分布;就面积而言,根据国家林业局提供的数字显示,历史上我国湿地总面积曾经达到过6570万hm 2 ,占国土面积的7%,占世界湿地面积的11%,是世界上湿地面积最多的国家之一,而2004年的一项调查却显示,我国的湿地总面积却为3848万hm 2 ,降到了国土面积的3.77%,远低于世界6%的平均水平 [2] 。 目前我国的自然湿地面临严重威胁:a.对湿地的盲目开垦和改造;b.湿地的污染加剧;c.生物资源过度利用;d.水土资源的不合理利用;e.水土流失和泥沙淤积日益严重;f.湿地保护管理体制不完善,经费投入不足。免费论文。特别是污染和湿地资源开采过度,对天然湿地的破坏最大,我国江河中有70%遭到污染。此外,我国还有约40%湿地生态系统受到严重退化的威胁,特别是近50年来湿地的退化和丧失以惊人的速度发展。如黑龙江省三江平原地区是我国最大的沼泽区,这块湿地从1975年的500万hm 2 缩小到21世纪初的113万hm 2 。长江中下游在近30年内,因围垦而丧失湖泊面积12万km 2 ,丧失率达34.16%。其中洞庭湖面积有50年代初4300km 2 ,减少到现在的不足2270km 2 。免费论文。20世纪50~90年代围垦海岸湿地达119万hm 2 ,围垦的湿地81%改造成农田,19%用于盐业生产。东南沿海的红树林湿地面积1986年为2.12万hm 2 ,到1995年实有面积仅为1.01万hm 2 ,另外青海、西藏等地区的湖泊也大面积收缩 [3] 。
2. 我国湿地的独特生态学意义
湿地生态系统具有陆地生态学和水域生态学所无法涵盖的特征和特性,其独特性在于特殊的水文状况、陆地和水域生态系统交错带作用以及由此而产生的特殊的生态系统功能,在调节气候、涵养水源、蓄洪防旱、控制土壤侵蚀、促淤造陆、净化环境、维持生物多样性和生态平衡等方面均具有十分重要的作用,有“地球之肾”之称 [4] 。
由于中国湿地的特殊自然条件和地理位置,使其在世界水禽保护中具有独特的生态学意义。
2.1 中国湿地是东半球水禽的主要越冬地
每年冬季有来自俄罗斯、日本、朝鲜和中国北方的鹤类在江苏盐城湿地越冬,包括丹顶鹤、白鹤、白枕鹤、白头鹤、灰鹤等。尤其以丹顶鹤的数量最多,有600余只,是世界丹顶鹤主要越冬地。鄱阳湖湿地,每年冬季有来自各地的白鹤2000~3000只,是世界白鹤主要越冬地之一。
沿海湿地是天鹅主要越冬地。山东荣成湿地,有天鹅5000只左右。上海崇明岛有天鹅3000~5000只。俄罗斯的红嘴鸥(Larus ridibundus)和银鸥(L.argentatus),冬季到云南越冬。
江苏的洪泽湖是大鸨(Otis tarda)的越冬地,每年10月有大鸨从俄罗斯、蒙古、朝鲜和中国北方到洪泽湖越冬,数量达5000~700只,是世界大鸨最集中分布区。
新疆天山海拔2300~2800m的巴音布鲁克湿地,每年夏天有来自各地的天鹅5000~8000只,是世界最大的天鹅繁殖地之一。中国三种天鹅,此地都有。
新疆塔里木河流域,夏季有自印度越过喜马拉雅山到新疆繁殖的赤嘴潜鸭(Netta rufina)和其他鸭。
2.2 中国湿地是南北半球候鸟迁徙途径的重要“中转站”
中国沿海湿地及岛屿是鸻鹬类和鸥类在西太平洋地区自澳大利亚、新西兰,由南向北迁徙路线的栖息地和停歇地。有的水禽经中国沿海湿地停歇后中转,再飞往西伯利亚繁殖,秋季再由北方经中国返回澳大利亚或新西兰。如上海崇明岛有39种水禽被列为中澳保护候鸟协定,夏季旅鸟多达几十万只。深圳福田红树林有红胸鸻(Charadris asiaticus)等10多种水禽,每年春天从澳大利亚集群经此迁到西伯利亚繁殖,秋天再返回澳大利亚,往返均在福田停歇。
3. 我国湿地的生态恢复与展望
湿地生态恢复的理论基础是恢复生态学。恢复生态学是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复和重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学。所谓生态恢复是指根据生态学原理,通过一定的生物、生态以及工程的技术与方法,人为地改变和切断生态系统退化的主导因子或过程,调整、配置和优化系统内部及其外界的物质、能量和信息的流动过程和时空次序,使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽快成功地恢复到一定的或原有乃至更高的水平 [5] 。湿地的生态恢复指在退化或丧失的湿地通过生态技术或生态工程进行生态系统结构的修复或重建,使其发挥原有的或预设的生态服务功能。湿地生态恢复的效果取决于湿地生态系统的自我维持能力。目标湿地通常受到的干扰是湿地生态过程及功能的削弱或失衡,包括湿地面积变化、水文条件改变、水质改变、湿地资源的非持续利用及外来物种的侵入等多种类型。
3.1 功能恢复——结构重建的目标
在进行功能恢复时,要注意功能平衡,既由区域生态系统植物、动物、微生物等所组成的生产—转化—分解的代谢过程和生态系统与外部环境之间物质交换及能量流动关系保证正常运行。但由于各种生物的代谢机能不同,它们适应外部环境变化的能力与大小不同,加之气候、径流、潮汐等自然因素的季节变化,所以生物与环境间相互维持的平衡不是恒定的,而是经常处于一定范围的波动,是动态平衡。
3.2 结构恢复——功能恢复的前提
生态系统的功能是以生态系统的结构为载体的。生态系统最主要的生态功能——能量流动与物质循环,也要依赖于生态系统的食物链。而在大多数生态系统中,每一项生态功能往往都由具有相似功能的若干物种组成的群体——功能群来完成。任何一个功能群的缺失都会导致系统的功能发生本质的改变,而单一物种的缺失可以通过功能群内物种间互补而弥补。凡是增加原有功能群数量,并且有利于各功能种团内物种数量增加的措施,都可认为是有利于结构恢复的,反之则是对系统结构的破坏。免费论文。这就要求在进行结构重建时,除了要增加生态系统的生物多样性外,还要维持和增加各功能群的多样性,使生物与生物之间、生物与环境之间、环境各组分之间保持相对稳定的合理结构,及彼此间的协调比例关系,维护与保障物质的正常循环畅通。
3.3 我国湿地生态恢复的成功范例
a.我国在湿地生态恢复方面最为成功的例子是贵州威宁的草海。为了扩大耕地面积,1970年曾排水疏干草海,湖中的鱼类、贝类、虾和水生昆虫等几乎绝灭,所剩水禽也寥寥无几,地下水位下降,农业减产,自然生态失去平衡。1980年政府决定恢复草海,实施蓄水工程,恢复水面面积20km 2 ,平水期可达29km 2 。目前,生物物种已得到恢复,湿地恢复效果良好,被国外专家视为中国湿地生态恢复的成功典范。该湿地作为我国特有物种黑颈鹤的主要越冬栖息地,目前已被建立为国家级自然保护区 [4] 。
b.长江口九段沙湿地生态工程。1996年专家对九段沙生态系统全面调研后,通过促进植物群落演替的方式来加速九段沙新生湿地的淤积与发育。1997年在九段沙实施了近100 hm 2 面积的种青促淤生态工程。5年之后成功达到了预定目标,与此同时,九段沙湿地的水质净化能力得到大大提升,其生态价值也被人们认识,2002年建立了九段沙湿地自然保护区,2005年九段沙湿地上升为国家级自然保护区。
像上述事例,我国其他地方还有许多。可喜的是,随着人们生态意识和可持续发展意识地不断提高,人们对湿地的认识也在不断地深入,越来越多的学者加入到对我国湿地保护的相关研究之中,同时,我国中央和地方政府将根据《全国湿地保护工程规划(2002—2030)》,计划在2006年至2010年,投资70多亿元,开展湿地恢复的试验性工作,保护和合理利用好一批湿地,并且把湿地保护纳入法律保护的框架内 [2] ,有效遏止我国湿地保护的严峻形势,实现我国湿地生态系统的良性循环和可持续发展。
参考文献:
[1] 刘守江.中国湿地资源的现状、问题与可持续发展研究.宜春学院学报(自然科学),2004,26(6):10.
[2] 我国湿地保护形势严峻.淄博晚报,2007年2月1日B 8 .
[3] 张明亮,焦士兴.我国生态环境进化的问题分析及对策.国土与自然资源研究,2003,32(3):32-34.
关键词:景观、生态恢复、矿山
中图分类号:S891文献标识码: A
矿山公园是国土资源部于2004年新推出的评审项目,旨在有效地保护和利用矿业遗迹资源,弘扬悠久的矿山历史文化。矿山公园是以展示矿业遗迹景观为主,体现矿业发展历史内涵,可供人们游览、观光和科学考察的特定空间境域。矿山公园作为一种新型的园林形式,其旅游特色、发展定位和运作模式等均与其他类型的公园有所不同,无先例可循,无范例可依。
一、采矿废弃地的景观生态特征
从景观生态学来讲,采矿地是剧烈人为干扰下的一种特殊景观类型,是人类为获得矿产资源而对土地进行剧烈改造的区域。采矿废弃地的形成就是因为采矿活动破坏和占用了土地,并且非经治理而无法使用。因此采矿废弃地具有如下特征:
1.采矿废弃地表现出比采矿前更大的景观异质性。采矿活动实际上就是将原来较为均质的景观进行异质化的过程。开采后的采矿地往往包括采矿点、尾矿、堆场、排土场、采空区、塌陷地等景观类型和厂房、矿井、采掘设施以及道路、水渠、积水坑等景观要素,原本均质的景观变得破碎化,同时具有斑块、廊道和基质的典型镶嵌格局特征。
2.强烈的干扰会超出了当地景观生态系统本身的自我恢复能力,干扰甚至会导致生态系统的退化。随着干扰加剧,生态系统自身的生态平衡和稳定性会受到破坏。
3.由于采矿地及其周边环境是一个完整的生态系统,采矿活动势必会影响到区域生态格局与各种生态过程的连续,如水的过程、物种迁徙的过程,同时造成污染扩散。
二、矿山公园规划中要注意的问题
矿山公园因受到矿种性质、发展历程、生态环境状况和地域特征等因素的影响,呈现出与普通园林类型不同的景观特点,在规划时应当密切联系矿山的实际情况进行,并对以下问题特别关注。
1.对生态环境的治理
对于各种类型的旅游地,良好的生态环境都是吸引旅游者的前提条件,但是,在大多数矿山中,我们常常见到的是寸草不生的污染土地、高低错落的废渣石堆、凌乱嘈杂的生产场地等场景。面对糟糕的环境状况,规划师应充分运用先进的科学理论,采用新技术、新方法、新手段,为游客创造良好的游憩空间。
2.对矿业遗迹的保护
矿业遗迹的最大价值在于它本身,因为它的存在体现了矿业遗迹所承载的历史价值、艺术价值和科学价值。矿业遗迹景观是矿山公园的核心景观,如果各类矿业遗迹不能得到有效的保护,那么矿山公园的特色、矿业发展历史及当地的悠久文化都无从谈起。
3.对公园特色的体现
作为一种新的旅游资源,矿山公园想在众多的旅游项目中异军突起,就一定要突出其特色和亮点,确立主题,树立品牌,扩大宣传,努力拓展客源市场。
4.对旅游设施安全性的重视
特色旅游产品的开发和旅游项目的开展在矿山公园的建设规划中都必不可少,如游览地下博物馆、参观采空区矿洞、乘坐观光索道等。开展这些项目的前提是务必保障游览设施的安全性和游客的人身安全。
此外,对于一些仍在生产的矿山,要协调解决好旅游开发与矿业生产的矛盾。尽量创造条件让矿业旅游在矿山生产区以外的安全地区进行,旅游开发应适度。
三、规划措施及内容
1.矿山生态恢复与重建
美国生态重建学会将生态重建(恢复)定义为将人类所破坏的生态系统恢复成具生物多样性和动态平衡的本地生态系统(indigenousecosystem),其实质是将人为破坏的环境恢复或重建成一个与当地自然界相和谐的生态系统。可见,采矿废弃地的生态恢复与重建的核心在于恢复生态系统的结构和功能,进而提高生态系统生产力和稳定性。因此,通过工程技术和生物技术等措施进行生态恢复与重建,使之恢复到可以再利用的状态,是采矿废弃地可持续景观设计的基础。
利用乡土植物来恢复植被群落十分重要。通过观察什么样的植物在废弃地最先自然的生长出来,而不是人工引种的,可以合理选择植物种类。尤其那些在矿业废弃地上自然定居的植物能适应极端条件,具有很强的忍耐性和可塑性,与栽培植物组成多层次的植物群落,可以形成多结构的生态系统,应该作为优先考虑的植物。往往采矿业关闭之后,恢复需要以低成本和有效的方式来进行,因此利用自然演替是可行而有效的途径。
2. 矿区的人文景观开发
采矿地的可持续发展不仅表现在生态学恢复与重建上,同时还必须满足地方的社会和经济发展的需要以及自然和人文两方面结合的问题。这是对人类利用与自然资源保护两者的一种平衡,也体现了可持续景观设计的目标。
(1)功能上的结合:指物质规划、经济规划与社会规划之间的结合。矿山企业作为一个企业实体,其开发矿业旅游所带来的经济效益、社会效益及生态效益是一个相互联系的统一体,只有共生才能共存、共赢。
(2)空间层次上的结合:指国家、区域、城市、地方之间不同地域空间层次的结合。建设矿山公园的举措一经提出,就得到了国家、各省市、地方政府的高度重视,因此,矿山公园的总体规划工作应响应国家有关文件号召,在城市总体规划的框架下进行,这意味着矿山公园的总体规划应与区域、城市的总体规划结合起来,不能分割。
(3)时间上的结合:指规划阶段划分、规划时限确定、规划工作时间和同步运作等基本问题的结合,其实质是规划工作的时效问题。矿山公园总体规划同样分为近期、中期、远期三个阶段,远期的规划目标应与近期的规划目标相结合,以远期分析为基础,近期分析应尽量客观翔实。
(4)地域和部门的结合:指地域规划和部门规划的结合。矿山公园建设是项极其复杂、艰巨的任务,需要各相关部门的通力协作,但是每个部门都有各自的一套自下而上的垂直联系的机构,遇到问题时,就会得到来自各部门的指令、建议和要求,因此,在规划过程中,应将各部门纵向上的建议与横向的地域空间规划联系起来,在同一个规划思想指导下工作,才能事半功倍。
四、存在的问题和启发
矿区开采虽然破坏了土地和地面景观,但景观生态重建为人们合理规划土地用途,建立新景观提供了机会。因此,景观生态重建的理论研究更多地放在对地面景观的重塑和休闲场所的建立上。采矿地类型多样,应根据实际问题采取措施。相关生态和工程学科的协作可以对废弃地退化景观进行处理,而通过景观设计学,可以达到重新利用和“变废为宝”的目标,并且平衡生态退化带来的土地资源不足,遏制环境进一步恶化。因此,采矿废弃地的生态恢复与可持续景观设计涉及生态、工程、美学、经济以及社会等多方面的内容,具有很强的现实意义。我国的采矿废弃地的退化景观规模巨大,针对有限的土地资源,应力求通过对退化景观的治理与可持续利用来达到缓解人地矛盾,争取更大的社会经济发展空间。
参考文献:
[1]宋书巧,周永章.矿业废弃地及其生态恢复与重建.矿产保护与利用,2001,(5).
[2]束文圣,张志权,蓝崇钰.中国矿业废弃地的复垦对策研究(I).生态科学,2000,19(2).
[3]李传义.近代城市文化遗产保护的理论与实践问题[J].华中建筑,2003,(21)
关键词:高速公路;生态绿化;园林设计
前 沿:
近多年来,随着高速公路建设向山区及沿海的发展,同样暴露了植被破坏、环境污染、水土流失等一系列问题,出现了较多的环境地质灾害,加剧了工程建设与环境保护之间的矛盾。因此,在加快公路建设和汽车工业发展的同时,应尽量减少对环境的破坏,保持生态环境的相对平衡。在确保高速行车安全的同时,美化高速公路环境,达到与周围环境的协调统一,实现高速公路建设的可持续发展。
1、高速公路绿化设计应遵循的生态学理论
高速公路的绿化工程,实质上是一种生态工程,是应用生态系统中物种共生和物质再生原理、结构与功能协调原则,促进自然界的良性循环,充分发挥
资源的生产潜力,防止环境恶化,达到经济效益与生态效益的同步发展。
众所周知,生态系统的大小可根据研究目的的不同而加以确定,大至生物圈,小到一个细胞都称为生态系统,即使是生长在墓碑或岩石壁上的地衣都可以看作一个生态系统。因此,由不同树种构建高速公路绿地系统也必然构成一个生态系统,故高速公路绿化设计应当遵循一些基本的生态学原理。
1.1主导因子原理
生态系统的动态受生态因子的影响,这些复杂的生态因子中,有少数是有支配作用的,称为主导生态因子。高速公路绿化生态系统有诸多生态因子可影响生态系统的恢复,但总的来说,其主导因子是土壤,主要是土壤贫瘠,固体废弃物较多,土壤压实度高、通透性差。对于基本无植被覆盖且极度退化的生态系统,生态恢复的第一步是控制水土流失,翻松土壤、清理垃圾、提高土壤肥力。
1.2最小因子定律
每种植物都需要一定种类和一定数量的营养物质。如果环境中缺乏其中的一种,植物就会发育不良,甚至死亡。植物的生长速度、生长量受浓度最低的关键元素的限制。
1.3耐性定律
任何一个生态因子在数量上和质量上存在一个范围,在该范围内所有与该因子有关的生理活动才能正常发生。早期先锋种就要根据耐性定律选定植物对营养(包括光、温、水、肥)的忍耐区间很大的种类。
1.4种群空间分布格局原理
种群的空间分布格局在总体上有随机、均匀和集群分布格局的方式。分布格局是由种的生物学特性、种内、种间关系和环境因素的综合影响决定的。多数时候可采用均匀格局绿化,但有时采用集群格局造成林会更有利于种群的发展。
1.5种群密度制约原理
种群密度太高或太低,都可能成为种群发展的限制因子。合理的种群密度可以保证植物的正常生长和种群的稳定性。
1.6边缘效应原理
两个或多个群落间的过渡称为交错区。在交错区内,不同的生物群落都有向外扩张的趋势,使得交错区内有着生物多样性增大、生产力、生态效益改变等状况,这种效应称为边缘效应。在一个系统内要尽量使更多的生态种群并存,并创造更多的交错区,提高边缘长度。
1.7生态位原理
每种生物在生态系统中总占有一定的资源和空间,其生态位的大小反映了种群的遗传学、生物学和生态学特征。在生态恢复中应考虑各物种在水平空间、垂直空间和地下根系的生态位分化。使物种在分布、形态、个体大小、生理、营养的选择、吸收、年龄、物候、高度、根系深浅等方面有适当的差异并分别占领相应的生态位,如乔灌草菌混交植物种的空间配置。
1.8生物多样性原理
多样性导致稳定性。尽管理论生态学上关于生态系统多样性与稳定性的关系有许多争论,但生态系统的网状食物链结构的增加,无疑可以使生态系统更趋向稳定。此外,多样性的增加也促使处于平衡的群落容量增加而导致生态系统的稳定。
2 高速公路绿化中生态恢复应遵循的
基本原则
2.1 自然法则
恢复生态学理论是必须遵循的基本原则,只有按自然规律办事,才是真正意义上的生态恢复,否则会背道而驰,事与愿违。在实践过程中,必须充分认识物种与高速公路生态环境条件的自相适应,才能确定最好的恢复方式。
2.2 最小风险原则
由于生态系统的复杂性以及某些环境要素的突变性,加之人们对生态过程及其内在运行机制认识的局限性,人们往往不可能对生态恢复与重建的后果以及生态最终演替方向进行准确地估计和把握,因此,在某种意义上,退化生态系统的恢复与重建具有一定的风险性。这就要求我们要认真地、透彻地研究被恢复对象,经过综合分析评价、论证,将其风险降到最低限度。这就要求我们在生态恢复的实施中,重视科技的投入,不仅要注意新技术、新成果的应用,也要注意基础理论的研究。
2.3 效益最大原则
生态恢复往往又是一个高成本投入工程,生态恢复的最终目标是为了更好地为美化环境,为行车服务。因此,在考虑当前经济的承受能力的同时,又要考虑生态恢复的经济效益和收益周期,这是生态恢复与重建工作中十分现实而又为人们所关心的问题。
2.4 坚持“适地适树”原则
高速公路绿化设计必须根据当地的气候条件,同时要充分了解当地植物群落的演替特点,只有符合当地的植物群落演替要求,才能形成比较稳定的群落,减少维持群落稳定的人为干预,才能减少养护费用。
3、高速公路生态绿化的设计方案
3.1 生态绿化设计的总体原则
(1)在满足高速交通功能的需要,有效改善行车条件的同时,改善公路自身及其周边环境景观,结合华中地区特色,使其成为集功能性、观赏性、游览
性于一身的综合体系。高速公路绿化是结合公路线型特征、公路特点和功能要求,绿化美化服从于公路功能景观需要,在保持和发展当地园林绿化特色的基础上,通过植物多品种的选择、合理布局、科学配置,从公路沿线的地形地貌特征出发,从植物品种生物学、生态学特性入手,点、线、面结合,使公路主体与周围环境充分协调,从而构成优美的自然画面。
(2)以植物造景为主,改善高速公路环境。绿化材料采用常绿树种、草坪及植物地被,以乔木为主体,选择适量落叶树种和开花树种,辅以千姿百态,
色彩缤纷的灌木,适当点缀草花,增加景观变化,公路设景旨在调节乘驾人员情趣,应重视有经济价值、观赏价值和科学文化价值树种的栽植与引种。利用不同物种在空间、时间和营养生态位上的差异来配置植物,最终形成乔、灌、草结合;层次丰富;配置合理的复合植物生态群落。
(3)充分考虑绿化植物的生态防护功能,保证生态系统的稳定性和多样性。根据本地区地形地貌及生态特点,遵循”因地制宜、景观协调、易于养护” 的原则,努力克服不利因素,力求提供一个高效和谐的交通环境。
3.2 高速公路生态绿化设计
3.2.1 中央分隔带
中央分隔带环境恶劣、气温高、空气污染严重、空气流动迅速。由于部分太阳辐射热量被路面所吸收,路面温度较气温高;同时行车的速度快,引起中央隔离带空气流动性大,导致水分蒸发加速,对植物生长极为不利;考虑到中央分隔带绿化起着遮光防眩、诱导视线、改善生态的作用,绿化树种应选择耐贫瘠、耐高温、抗旱、枝叶茂密的常绿灌木。基于行车安全的考虑,防止对向车灯产生的眩光并诱导视线。总体布局以低矮人工造形树木为主,同时栽植抗逆性强、景观效果好的植物满足中央隔离带的美化效果。
3.2.2 互通区 互通区绿化模式类型强调以生态
学基本原理为指导,建设结构优美、功能高效、布局合理的高速公路生态防护绿地系统,在对当地植被进行充分调查的基础上,植物选择贯彻“适地适种”
的原则,大量应用当地野生的、生长健壮、适应性强、观赏性好的品种,尽量避免外来植物对原有生态的破坏。互通立交区面积较大,场地是原来的施工料
厂,绿化设计时必须考虑全部清除垃圾,多数绿化种植区地势低洼,选择植物品种除抗性强外,还要有耐水性,可采用自然式和规则式手法相结合,乔、灌、草相结合,经济树种与观赏树种相结合,树种配置协调统一。同时注意在靠近引道处避免使用乔木和大灌木,保持视野开阔,确保交通安全。另外,因互通区面积较大,大的构图造型可结合苗圃建设进行设计,因主线上绿化苗木需不断补植,因此有选择地建设相应品种的苗圃,即美化了互通又有效地提供绿化主线的大量苗木,降低了工程造价,减少养护费。服务区、管理所及收费站则采用园林手法,以绿篱草坪为主,点缀花灌木色块,及乔木和花架配合,植乔木,组成花园式庭院。
3.2.3 边坡
边坡是高速公路破坏最严重的地方,由于边坡较陡,雨水的冲刷会造成边坡水土的大量流失。因此,边坡绿化其首要功能是生态防护,保护路基,稳定边坡,恢复边坡的自然生态。在绿化植物的选择上,考虑土质及环境特性,要选用抗干旱、耐热、根深、固土性能好的植物品种。
3.2.4 沟外及沟外绿化设计
沟及沟外绿化是高速公路绿化和生态恢复的重点区域,目前多是以乔木为主的绿化防护林带,林带的设计要与路外绿化状况和建筑及自然景色相协调。林带可为纯林即某区段用同一种乔木组成,也可以是混交林,即林带由两种或几种乔木组成,在种植方式上可以孤植、丛植或行植,在用地紧张的情况下可单行种植或双行种植;在林带用地较宽松时,应采用乔、灌、草相结合的复合式栽植法,突出生态性和景观效果。边沟是高速公路的排水区,在这里栽植的树木必须具有较强的耐水性能。
4 、结束语
高速公路建设日新月异,高速公路建设一要尽量减少对环境的破坏,二要应用生态学原理,恢复高速公路周边的生态环境,尽量降低因高速公路建设而造成的环境质量的降低。在绿化中选用抗性强、绿期长、观赏价值高、耐修剪,并且不需要特殊管理的植物种类,除大量选用城市绿化苗木的种类外,还应采用抗性强的当地野生植物,既可降低养护成本及绿化工程的造价,又可达到与周围环境的协调统一,实现高速公路建设的可持续发展。
参考文献:
[1] 彭少麟.南亚热带退化生态系统恢复和重建的生态学理论和应用[ M] .热带亚热带植物学报,1996 , 4(3):36 -43.
关键词:圆叶乌桕(Sapium rotundifolium Hemsl);丛枝菌根真菌;侵染率;多样性
中图分类号:Q949.32 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2012)17-3732-04
Arbuscular Mycorrhizal Fungal Diversity in Sapium Rotundifolium in
Maolan Karst Forest
TAN Jin-yu,ZHANG Chuan-bo,LUO Chong
(College of Life Science, Guizhou Normal University,Guiyang 550001,China)
Abstract: Arbuscular mycorrhizal fungi in Sapium rotundifolium Hemsl. in Maolan National Nature Reserve of Libo in Guizhou province was isolated and identified to study their diversity. The result showed that the root colonization rate of S. rotundifolium was 44.3%. 29 species in 2 genera(21 Glomus species and 8 Acaulospora species) were identified from the rhizospheres soil of S. rotundifolium. Glomus was the dominant genus; while G. liquidambari and A. excavatadun were dominant species.
Key words: Sapium rotundifolium Hemsl.; arbuscular mycorrhizal fungi; infection rate; diversity
丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌是陆生植物中广泛存在的共生微生物,能够与90%的维管植物形成互惠共生体[1]。AM真菌通过延长的菌丝提高植物对水分及矿质营养的吸收,促进植物生长,改善根际环境[2,3],增强植物的抗逆性、抗病性,提高作物的产量和品质,并以不同的方式和途径影响植物代谢过程[4-6]。AM真菌又是生态系统的重要组成部分,在退化生态系统的植被恢复与重建过程中发挥着重要作用,由此而产生的菌根技术有望解决石漠化地区生态重建中造林成活率低、植被生长缓慢等技术难题。
贵州省茂兰国家级自然保护区内的喀斯特森林是在喀斯特地貌和石灰土等特殊生境上形成的生态系统,具有丰富的植被和AM真菌多样性。圆叶乌桕(Sapium rotundifolium Hemsl)又名雁来红、红叶树,是大戟科(Euphorbiaceae)乌桕属(Sapium)落叶乔木[7],耐高温、干旱,速生,根系沿岩缝的穿透能力强,常在岩面生长,对喀斯特环境具有特殊的适应能力,是该地区森林中耐旱、喜钙的建群植物和石漠化治理的理想先锋树种之一。圆叶乌桕又是西南喀斯特地区重要的经济林木[8],具有重要的经济价值和药用价值,种子含油率高、品质优良、用途广泛。另外,乌桕中含有槲皮素、多酚类、香豆素及鞣花酸类、萜类化合物,具有抑菌、抗炎及降低胆固醇等广泛的药理作用。
喀斯特地区生态环境脆弱,长期不合理的开发及过度垦殖造成石漠化进程加剧,植被破坏严重,生态系统严重退化,因此寻找应对策略探索石漠化地区的生态重建途径是可持续发展的重要内容。生态重建首先是植被定植,对于西南喀斯特地区脆弱的生态系统,特有植物AM真菌多样性调查、植物与AM真菌菌种的最佳共生组合的筛选是成功植被的基础。本研究以贵州茂兰国家级自然保护区喀斯特森林为取样地点,研究喀斯特地区的特有树种圆叶乌桕土壤和根系内AM真菌的种类组成及多样性,并获得了优势AM真菌菌种,有助于建立规范的菌根化育苗技术,对于菌根技术在石漠化地区的人工造林以及退化生态系统的植被恢复和重建具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 材料
2010年10月在贵州茂兰国家级自然保护区的喀斯特森林里,采用“五点采样法”采集圆叶乌桕根际土壤[9]。首先去除5 cm的表层土,挖10~20 cm深的土壤剖面,收集根际土壤1~2 kg,装入到塑料袋中,同时剪取圆叶乌桕的部分新鲜幼嫩根系,装入到盛有福尔马林-酒精-醋酸混合固定液(FAA)的小瓶中,分别将土样置于阴凉处,根样置于4 ℃冰箱,保存备用。
1.2 样品鉴定
用碱解离-酸性品红染色法对圆叶乌桕的根系进行处理,在光学显微镜下观察侵染程度,测定其侵染率。其计算公式[10]如下:
众所周知,环境问题是制约国民经济发展的主要瓶颈之一,而矿山环境又是一个重要方面,如何解决矿山环境问题是我们面临的现实问题。解决矿山地质环境问题的根本途径:一是科学规划、合理开采,避免诱发突发性地质灾害;二是推行无废开采工艺,尽量减少废石尾砂产出量,减轻采矿对生态的破坏;三是实行土地复垦,恢复本地生态系统,实现人与自然的和谐发展。
国内外矿区地质与生态环境治理措施
随着环境保护和减灾防灾活动的开展,世界许多国家开始对矿区环境进行生态开发利用,取得了令人鼓舞的成就。例如,德国通过对科隆矿区的复垦改造,一方面发展淡水养鱼,另一方面围堤、植树、置景,塑造了一个由40多个人工湖组成的游览公园,使科隆矿区成为一处秀丽的风景区;捷克从20世纪50年代初就开始进行煤矿塌陷的生态开发治理工作,其主要途径除复田、复林外,还在塌陷区兴建渔场、游泳场、牧马场、体育场、赛车场、狩猎场以及水上公园、森林公园等,因地制宜地进行生态环境再造和多种经营开发,1952-1985年累计复田1万多公顷,取得了明显的环境效益和经济效益。
我国在矿区复垦方面也取得了一定的进展。淮北矿务局1983-1985年复田6000余亩,其中884亩用于建筑用地,127亩植树造林,410亩进行水产养殖,还修建了游泳池、水上公园、体育场等。山东肥城矿务局、江苏徐州矿务局、河南平顶山矿务局等用电厂粉煤灰等充填塌陷,造地还田,种植棉花、玉米、蔬菜等,探索出适合我国国情的多种技术途径和模式。
我国矿区生态恢复制度与方法
与世界上一些发达国家相比,我国经济和社会发展尚处于较低的水平。到目前为止,经济的增长仍然以大量消耗自然资源为代价。由于片面追求GDP的上升和少数人利益的最大化,牺牲环境、破坏生态的现象普遍存在。这种经济增长模式已经严重制约着我国社会的可持续发展。采矿是人类对自然的剧烈扰动。矿区地质环境的治理不能就事论事,而应当放到整个矿区生态恢复中统筹考虑。
我国生态环境法学体系包括四个组成部分:一是总论,阐述生态环境法的基本原理和基本制度;二是环境污染防治法;三是生态保护建设法;四是国际环境法。
实际工作中,就矿区生态环境而言,在开采过程中以环境污染防治法为主,兼顾土地等资源的保护;在开采结束的范围内则以生态保护(恢复)建设法为主,包括对开采造成的污染进行治理。环境污染防治法和生态保护建设法构成了我国矿区环境保护和生态建设的主体框架。
我国矿区生态恢复制度建设中存在的主要问题包括四个方面。
一是责任转移,主体错位。通过收费实施管理,已经成为我国立法和行政管理的一大突出特点。按照谁破坏、谁治理的原则,矿区生态恢复的责任主体本应是矿山企业和个体采矿者(本文统称矿山企业)。然而,政府一旦收费,责任主体就由矿山企业转移到了政府头上,政府做了不该由政府做的事情。在实施过程中,许多企业没有缴费,或者没有足额缴费;缴费以后,政府也不一定及时组织了治理,或者治理的区域并不是缴费的矿区。
二是职能交叉,重复收费。如土地复垦、地质环境治理、水土流失防治等都有土地整理的内容,水土流失、森林植被恢复等都有植被恢复的内容。就每一项收费而言,收费标准偏低,不够实际所需;就重复收费而言,矿山企业又不堪重负。如果把上面提到的各项费用收齐,政府各部门收取的用于生态环境保护和建设的费用占总产值的比例高达21%。如果是廉价的石膏,则这一比例还将提高2―3倍。这就说明,为什么国家和地方制定的收费政策难于施行,为什么我们必须改革和重构我国的矿区生态重建制度。
三是部门局限,立意不高。现有制度站在部门立场上看问题,全局观念不强,立法的生态意识较差。例如,土地复垦要达到的目标,限于将土地恢复到可供利用的状态。复垦土地优先用作耕地或其他农业生产用地的规定,虽然与我国人多地少这一国情相符合,但是,由于人类居住环境不断恶化,我国从“九五”开始即已实施规模浩大的退耕还林还草还湖工程。因此,在一些重要生态功能区和一切有条件的地区,将矿区损毁土地优先复垦成林草地,优先复垦成野生生物栖息地,同样是十分必要的。
四是企业偏小,诚信较低。矿山企业自行复垦的规定,与世界上发达国家的土地复垦制度是一致的。但是,这一制度设计要求企业必须具备一定的经济实力和较高的商业诚信,而政府则必须加强监管,严格执法。所有这些,恰恰是我国目前所严重缺乏的。大多数小企业在开采期间不进行环境治理和生态恢复,开采后留下千疮百孔,一走了之;而少数较大规模的矿山企业自行复垦的比例也很低。这也正是我国实行矿山生态保护建设收费制度的一大理由。
矿区生态恢复的内涵
矿区生态恢复,是指对采矿引起退化的矿区生态系统,通过重整地形和表土,采取植被或其他适宜的土地利用方式,恢复其生态平衡的过程。根据恢复生态学的理解,恢复已被用作一个概括性的术语,包含重建、改建、改造、再植等含义。
矿区生态退化表现在诸多方面:土壤掩埋、压实、污染,水土流失;地面挖损、塌陷、开裂、沉降;地下水疏干,地下水均衡系统破坏;动植物死亡,生物迁出量大于迁入量,生物多样性受损。由于这些生态因子的退化,能量和物质在矿区生态系统中的流动和循环减弱、受阻、中断,矿区生态朝着种类减少、结构简化、功能缺损的方向发展,直到失去生态系统应有的自动调节、反馈调节功能,致使矿区生态失衡。
不难看出,上述生态因子的退化,关键是土地的退化。土壤是植物生活的基质和动物生活的基底,采矿对土地的破坏,实质上是对土壤这一重要的生态因子的破坏。土壤破坏不仅使本地生态系统失衡,就土壤侵蚀而言,它对外地造成的损失要比本地还大一倍。因此,矿区生态恢复的关键是土地复垦,通过重整地形和表土,恢复地下水平衡,建立合适可持续的矿区生态系统。
另一方面,只有植物才能最有效地保护土壤的完整性,减弱风力和暴雨的冲击。即使作为耕地,也会由于翻耕而极易造成土壤侵蚀。因此,矿区生态恢复的优先目标应当是再造植被,将采矿损毁的土地作为林地、草地或野生生物栖息地,恢复本地自然生态系统。
矿区生态恢复一般限定于矿区范围。矿区及其周边区域生态失衡的根源是矿区土地损毁。在挖损、塌陷、压占等土地物理损毁区域复垦后,矿区以外受影响区域(如流域土壤污染等)的生态环境可以得到根本改善,并在环境自净和自然演替作用下得以恢复生态平衡。因此,矿区生态恢复的范围一般不需要通过复杂的计算推导来确定。
矿区生态恢复应遵循几项主要制度
一是矿山企业自行复垦制度。复垦是矿山企业应尽的义务,矿山企业是复垦的主体。要在矿山企业中建立诚信评价体系,通过强有力的立法,在矿业权市场准入和许可证发放、延续中,严格审查企业的资质条件,引导矿山企业向集约、规模经济的方向发展,鼓励诚信水平高的企业,限制、禁止诚信水平低的企业。在开展矿区复垦时,矿山企业应当建立起与政府、当地农村集体和未来土地利用者之间的磋商机制。在没有未来土地利用者加入的情况下,矿山企业应当将复垦工作负责到底,直到建立起新的可持续的矿区生态系统;在未来土地利用者加入的情况下,矿山企业应当将矿区土地恢复到可供利用的状态,再将复垦的后续责任移交给未来土地利用者。
二是矿区生态恢复抵押金制度。要尽量避免以收费的方式将企业责任转变为政府责任。特别要注意避免政出多门、多家收费的现象。在目前难以保证所有矿山企业自行复垦的情况下,应实行统一收费、分别监管的办法,待条件成熟时全面取消收费,实行缴纳抵押金的方式强化企业履行矿区生态恢复的责任,真正实行谁破坏、谁治理,谁治理、谁受益,政府不直接组织复垦。矿区生态恢复不能一个部门一个政策,而应授权一个部门,如矿产资源管理部门,实施统一管理。
三是强化矿区复垦的生态功能制度。矿区生态恢复既要重视提高土地的直接生产力,又要考虑矿区脆弱的生态环境现状,极大地关注矿区复垦的生态学意义。通过适宜性研究,审慎比较土地用途的多种方向,将采矿破坏的土地复垦成野生生物栖息地,重建本地自然生态系统;复垦成耕地、园地、林地、牧草地、养殖水面等,重建农业生态系统;复垦成运动场地、休闲场所、建设用地,重建城市生态系统。
四是周边矿山生态恢复统一规划制度。一个矿区包含一个或多个矿山,矿区又在更大的范围内与矿田、小流域相联系。因此,企业在制定复垦规划时,必须与本地区土地利用总体规划相协调,与矿山建设规划相协调,与周边其他矿山的复垦规划相协调。
(因版面限制,选登论文内容有删节。)
链 接
评价及影响
本文针对矿山开发引起的环境问题,梳理了国内外关于矿区地质与生态环境治理的相关措施和制度规定,指出了我国在矿区生态恢复制度建设中存在的问题,并提出了矿山生态恢复的一些可行性建议。这篇文章在湖南最早提出“矿山生态恢复”这一概念,把矿山环境保护和治理工作提高到一个新的高度,具有浓厚的首创精神和学术价值。同时,湖南作为矿业大省,矿产资源开发利用及生产是地方重要财政收入来源,保护矿山生态环境就是为了经济能够持续健康发展,就是为了全省经济、社会、生态环境能够和谐共生,这在“两型社会”语境下具有非常迫切的必要性和现实意义。
点评人:戴塔根(教授、湖南省地质学会副理事长兼学术委员会主任委员、中南大学地学与环境工程学院院长)
关键词:生态 水利工程 设计原则
1水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用,同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性,使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面,似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统的健康和可持续性。
2生态水利工程
从学科发展角度看,现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学,水利工程规划设计主要对象是水文系统,往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法,促进水利工程学与生态学的交叉融合,用以改进和完善水利工程的规划及设计理论,形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,是研究水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是:对于新建工程,是指进行传统水利建设的同时(如治河、防洪工程),兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程,则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产(生态产业)及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建设的主要手段之一。
3生态水利工程的规划设计原则
3.1工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性工程,在河流综合治理中既要满足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求,也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律,以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时,必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征,动态地研究河势变化规律,保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析,应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选,更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外,充分利用河流生态系统自我恢复规律,是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
3.2提高河流形态的空间异质性原则
一个地区的生境空间异质性越高,就意味着创造了多样的小生境,能够允许更多的物种共存。反之,如果非生物环境变得单调,生物群落多样性必然会下降,生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化,造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动,特别是大规模治河工程的建设,造成自然河流的渠道化及河流非连续化,使河流生境在不同程度上单一化,引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性,但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种,生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性,使其符合自然河流的地貌学原理,为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后,就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估,建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统(gis)是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上,确定环境因子与生物因子的相关关系,必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括:调查单个生物因子的基本需求,评估各种生物因子的相互关系和制约条件,对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中,识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子,在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
3.3生态系统自设计、自我恢复原则
生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择,也就是说某些与生态系统友好的物种,能够经受自然选择的考验,寻找到相应的能源和合适的环境条件。
将自组织原理应
用于生态水利工程时,生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计,建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中,建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同,生态工程设计是一种“指导性”的设计,或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明,人工与自然力的贡献各占一半。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时,要求工程师必须放弃控制自然界的动机,树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富,实现人与自然的和谐。需要强调的是,地球上没有两条相同的河流,每一条河流的特点都是各不相同的。因此,每一项生态水利工程必须因地制宜,充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值,寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子,也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。
3.4景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低,而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间的交互作用,提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法,而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划?首先,水域生态系统是一个大系统,其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起,形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分,形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时,需要对于各种胁迫因素之间的相
互关系进行综合、整体研究。其次,必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点,这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者,河流生态系统是一个开放的系统,与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环,一条河流的生态修复活动不可能是孤立的,还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后,河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备,同时进行长期的监测和管理。
3.5反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构,力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后,就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展,可能出现多种可能性。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的,在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外,人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法,而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行(包括管理)—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中,监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法,一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较,一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。
在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合,提高设计的科学性。
参考文献:
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关键词:恢复生态学;生态园林;西方园林设计
中图分类号:TU986文献标识码: A
1、恢复生态学的定义及内涵
1.1 恢复生态学的定义
生态恢复是由Leppold于1935年倡导的,恢复生态学这一名称最早是Aber和Jordan两位英国学者于1985年提出的。按照美国生态恢复学会(Society forEcological Restoration)的定义,生态恢复是帮助生态整体恢复和管理的过程,生态整体包括生物多样性、生态过程和结构、区域、历史的环境以及可持续的耕作实践等的临界变异范围。
国际生态恢复协会(SERI)对生态恢复的最新定义为:帮助退化、受损或破坏的生态系统恢复的过程。Dobson等将恢复分为修复(Rehabilitation)和自然过程(Natural processes)或原生演替(primary succession)两个层面,也就是恢复生态学中的自我设计与人为设计理论。自我设计理论认为只要有足够的时间,随着时间的进程,退化生态系统将根据环境条件合理地组织自己并会最终改变其组分。而人为设计理论认为,通过工程方法和植物重建可直接恢复退化生态系统,但恢复的类型可能是多样的。
我国植被恢复实践工作者余作岳等给恢复生态学定义为“研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的学科”。
1.2 恢复生态学的内涵
单纯从恢复生态学的定义,重在生态的恢复。根据生态系统退化的不同程度和类型,可采取不同的恢复方式,通常有恢复、重建和保护三种形式。恢复、重建也可概括为生态的修复,通常恢复生态学注重研究的是生态的修护,而忽略了保护。
研究生态系统退化的原因是非常重要的,仅仅帮助退化、受损或破坏的生态系统恢复,是必须的,但是被动的。解决导致退化的根源,胜于解决表现的症状。将退化生态系统的成因、退化的生态过程及其机理等生态系统退化的原因搞清,防止或减缓生态系统的退化,未雨绸缪,防范于未然,是主动的保护。将保护与修护有机结合,保护为先,保修并举,变被动为主动才是恢复生态学更深刻的内涵。
2、生态园林的内容
伴随着人们亲近自然的兴趣的加深及对环境保护意识的增强,人们对城市美化的层次已经不仅仅是停留在美化上,而是期望城市的美化需要建立在保护生态的基础之上。因此,出现了生态园林的概念。生态园林指的是以继承和发扬园林美化为基础,综合运用现代技术和审美概念,使设计完成的园林不仅仅满足美学需要,也要满足生态需要。生态园林在城市的建设一方面有利于建立人与自然的和谐关系,一方面有利于提高城市的生态环境质量。完善的生态园林需要满足景观性原则、生态平衡原则、生态位原则以及人与自然环境的和谐原则
3、西方生态园林的发展历程
西方园林设计的早期,深受东方园林设计传统理念的影响,主要以装饰性的植物以及较单一的园林布局为设计特色。但是随着西方发达国家工业的迅速发展,环境日益恶化,迫使人们不得不探索不同的途径来保护生态环境。因此,以人与自然和谐共处的生态园林设计思想形成并融入到西方园林设计当中。在生态园林设计理念的引导下,西方园林设计逐步形成了不同的设计特色。对于西方国家而言,18世纪是一个工业革命与城市化早期形成的关键时期。在这个时期,社会学家开始思考如何避免人与自然的完全脱离,与此同时,受到我国自然山水园林设计的启发,西方的自然风景园林开始盛行。正如唐宁对西方自然风景园林设计的描述中所提到的,“在自然界中选择最美的景观片段加以取舍,去除所有不美的因素”。西方园林生态设计思想的发展史始终贯穿着景园建筑师对生态环境高度的责任意识,以及敢于运用新技术、新思想开拓改革的创新意识。因此,西方生态园林设计在恢复生态学影响之下,不断向人与自然和谐共处的理想状态靠近。
4、西方园林设计中的恢复生态学理念体现
4.1.田园城市
19世纪中后期,英国著名社会活动家基于英国城市化进程加大造成交通拥堵、生态环境恶化的现状在著作《明日,一条通向真正改革的和平道路》中提出了田园城市的设想,之后,由被英国“田园城市和城市规划协会”定义为田园城市是为健康、生活及产业而设计的城市,它的规模能足以提供丰富的社会生活,但不应超过这一程度。1903年,第一座田园城市莱奇沃思(Letchworth)在距伦敦56公里的地方建立。随后,又距伦敦西北约36公里的韦林(Welwyn)建立了第二座田园城市。田园城市是恢复生态学思想影响下,西方园林设计拉近人与自然距离的初步实践,为推动园林设计融入恢复生态的理念的发展做出了贡献,也为今后的城市规划提供了理论指导。
4.2.变废弃地为公园
上个世纪中后期,一些艺术家着力发掘自然生态的美感,开始走出画廊,走出人们共同生活的城市与乡村,走入偏远的沙漠或旷野,将艺术创作与自然景观相结合,创作出大气蓬勃的艺术作品。这个将废弃地变为创作舞台的举动激发了人们对自然生态美感的审视,纷纷投入到对自然生态的关注之中。这种大地艺术虽然对环境造成了一定的干预,但是并不影响这块地方的自然生态恢复过程,而且这块地方的生态恢复借助艺术给人们带来的冲击力赢得了人们对这块大地生态恢复的关注,会在一定时期内采取措施来帮助其恢复。大地艺术逐渐成为各种废弃地更新、恢复、再利用的有效手段之一,极大地推动了生态园林设计的研究。最典型的实例即是德国拉茨的杜伊斯堡风景公园,其原址是炼钢厂和煤矿及钢铁工业,使周边地区严重污染,于1985年废弃,而后被改造为以煤―铁工业背景为主的大型工业旅游主题公园。在该公园内,原炼钢厂、煤矿工业废弃的贮气罐、混凝土料场、仓库和厂房都被用来作为活动和娱乐场地。该公园以废弃地为背景设计了景观公园,不仅没有对该地的生态恢复造成阻碍,也使后代了解了重工业对环境的影响。
4.3.尊重植被
恢复生态学影响下的西方园林设计对植物在生态环境中的地位更加重视,这一点可以体现在三个方面。首先,留给植物空间用以其自然再生。比如,杜伊斯堡公园在设计中保留了原始野生植被,同样的设计师在其另外一个园林设计作品中也保留了大量的野生植被。利用植被的再生形成一个新的群落,来促进生态的恢复;其次,设计增加对具有吸附污染物植物的利用,即根据具体的环境条件选择适当的植物来吸附空气、污水以及土壤中的污染物;再次,在一些废弃地改造为景观公园的过程中,一般的景观植物很难长期生存,这种情况下,设计者更重视收集对环境适应能力强的植物来帮助完成园林景观的构建。
结语
园林设计的范畴不仅仅是在原有的区域上构建一片供人观赏的绿地或者公园,而是必须在整体的园林中融入生态学的有关理论,使最终建设的园林不会对建设场地的生态造成破坏,还要进一步使该地区的生态得以恢复。在生态问题成为全球关注的焦点的大背景下,西方园林设计如何更好地完成恢复生态的使命还面临着众多的挑战,但是在各方面的共同努力之下,西方的生态园林设计一定会步入一个全新的发展空间并为世界生态园林的设计提供有价值的参考。
参考文献