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[关键词]水土保持;生态修复;有机农业;美丽乡村;福建
生态文明建设与经济建设、政治建设、文化建设、社会建设五位一体是“建设美丽中国,实现中华民族永续发展”的发展新理念和实践新创新。福建省的美丽乡村建设和其他省区的美丽乡村建设一样要走生态文明建设先行的道路,用绿色发展、循环发展、低碳发展的理念推进农村景观的整治和农村种植业、养殖业转型升级成致富产业。福建的森林覆盖率居全国首位,但人为水土流失比较严重,已成为建设美丽乡村的一个瓶颈。治理水土流失的有效手段之一是实施水土保持生态修复,而有机农业在水土流失区的“美丽乡村”建设中既可以协调种养平衡,又可以起到生态修复的效果。因此,我们认为在福建水土流失区鼓励适当发展有机农业有利于建设美丽乡村。
1福建省水土流失的主要影响因素及生态修复技术
1.1福建省水土流失的主要影响因素
福建山多地少,山地丘陵占全省土地面积的85%以上[1]。福建山地丘陵土壤以花岗岩发育的红壤土为主,抗侵蚀能力弱,每年台风暴雨季节有很高的侵蚀潜在危险[2]。福建省的水土流失与自然地理条件有关,但受人为因素影响更大,主要表现在以下几个方面:①过度垦殖、毁林毁草导致大面积的生态破坏和土地退化。福建是食用菌生产大省,食用菌产业发展造成森林破坏引起的“菌林矛盾”十分突出,并限制了该产业的发展[3]。②经济林过度开发引起生态退化。茶产业是福建省的九大支柱产业之一,茶产业的快速发展导致茶园水土流失严重,2010年全省茶园面积达20万hm2,茶园水土流失面积超过6.3万hm2[4],全国乌龙茶地理标志产品保护区域却成了全省重点水土流失治理区域,如铁观音地理标志的安溪是水土流失Ⅰ类重点县。③不文明开发建设引起的生态退化。如过度的矿山采挖、道路修建等常因水土保护措施不力而加速生态系统的破坏,进而引起水土保持功能严重受损,造成严重水土流失[5]。
1.2水土保持生态修复的概念及其主要技术
1.2.1水土保持生态修复的概念
水土保持生态修复是指在水土流失区通过以管护为主的保护措施,以及必要的人工辅助措施,促使自然界本身的自我修复能力得以最大限度地发挥和植被的恢复,保护和改善生态系统的结构与功能,以建立和维系与自然条件相适应、与社会经济发展相协调的相对稳定并良性发展的生态系统,达到防治水土流失、改善生态环境的目的。水土保持生态修复在尊重自然规律和生态学原理的基础上辅之以必要的人工调控,使水土流失区的生态自我修复得到提高和发展,是一种新的水土保持理念和措施[6]。
1.2.2主要技术
对过度垦殖造成的水土流失区域———坡地生态脆弱带实行退耕还林、还灌、还草与坡改梯相结合。坡度在25°以上的一律退耕还林还草,实行封山育林;坡度在25°以下的根据实际情况,采用坡改梯进行水土保持耕作。耕作管理过程中以农家肥为主,化肥为辅;豆科绿肥与经济作物实行轮作、套作、混作;以生物防治、物理防治为主,辅之以化学防治对病虫草害进行防治,实施退化耕地的生态修复[5-6]。这些生态修复技术都是有机农业生产所需要的。
2有机农业及其主要农业技术
2.1有机农业
有机农业是在严格遵守特定的农业生产原则,遵循自然规律和生态学原理,协调种植业和养殖业平衡的基础上,采用一系列可持续的农业技术来维持农业生态系统持续稳定的一种农业生产方式,生产过程中严禁使用转基因技术,严禁使用化学合成农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质。在这种可持续的农业生态系统中生产、加工、销售的供人类消费、动物食用的产品才能称之为有机产品。严禁使用化学农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质是因为有机农业将土壤、植物、动物、人类和整个地球视为一个不可分割的整体,只有这个整体的每一分子都健康,整体才能健康。因此,只有维持和加强整体健康的农业生产才能生产出高质量和富有营养的有机产品,为预防性的卫生保健和福利事业作出贡献,这就是有机农业的健康原则。为此,有机农业采取了一系列可持续的农业技术来保障[7]。
2.2有机农业的主要技术
2.2.1有机生产产地环境要求
有机标准(GB/T19630.1—2011)的环境基地要求:有机生产需要在适宜的环境条件下进行,有机生产基地应远离城区、工矿区、交通主干线、工业污染源、生活垃圾场等。有机生产单元是一个整体,为了防止有机生产受到污染的风险,有机生产单元周围必须设置缓冲带将有机生产单元和常规生产区域进行有效隔离,且缓冲带上的植物不能认证为有机产品。在土壤和水资源的利用上应充分考虑其可持续性,要根据当地的实际情况制定合理的灌溉方式(滴灌、喷灌、渗灌等),这种可持续性的灌溉方式也符合中央新时期治水方针对水土保持提出的新要求,即2015年2月10日主持召开中央财经领导小组第九次会议时明确提出的“保障水安全关键要转变治水思路,按照节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水方针。有机农业在强调产品本身有机完整性的同时也强调生态环境保护,严禁通过毁林、毁草、非法开荒来发展有机种植,而获得有机认证的农场是禁止随意焚烧秸秆的,以破坏生态为代价发展有机农业违背有机农业的宗旨。因此,生产地水土流失明显没有采取有效水土保持措施的,就不能被认证为有机基地[8]。
2.2.2土壤的培肥管理技术
有机农业理论认为,作物赖以生存的土壤中有动物和微生物,是一个活的生命系统,作物吸收养分的过程是先给土壤“喂”肥,待土壤中的微生物分解后再供给作物养分,而现代农业中化肥的施用则是直接给作物提供养分,这在有机农业中是禁止采用的。因此,有机生产中养分的循环是个相对封闭的系统,要求有机肥应尽可能地来自于有机生产单元系统内,即有机单元中的所有有机物质要尽可能回归土壤,同时在轮作计划中要把豆科作物和豆科绿肥作为土壤氮源补充的重要手段,并在有机生产过程中尽可能减少土壤的养分流失,提高土壤养分的利用率,就是说有机农业生产强调协调种植业和养殖业的平衡,通过种养平衡来补充因作物收获从土壤带走的有机质和养分[7]。
2.2.3病虫草害的生物、物理防治技术
有机农业理论认为,一个良好的有机生产系统不会有严重的病虫害,病虫害问题的出现往往是耕作不适当的信号,如作物种植单一化、品种缺乏多样性、施肥不当、农药使用对植物益虫的影响等。因此,在作物的病虫草害防治方面,有机农业倡导应用生态学原理和方法实行以农艺措施为主、生物和物理措施为辅的健康栽培技术;在应对作物种植单一化问题时,有机农业中采取的农业措施是轮作倒茬和间作套种等技术。《有机产品》国家标准(GB/T19630.1—2011)规定:一年中植物应进行三种以上作物轮作,一年种植多季水稻的地区可以采取两种作物轮作,冬季休耕的地区可不进行轮作。合理轮作、间(混)作和套作可以改变农田的生态和田间小气候、增加生物多样性、降低敏感性植物的密度以减少病菌侵染机会,同时可利用特色颜色或敏感背景、植物分泌物、机械隔离和小气候等达到有效防治病虫害的目的[7]。
2.2.4野生采集中强调可持续性
野生采集的农产品也在有机产品的认证范围中。为了保护人类赖以生存的生态环境,有机标准对野生采集特别强调了“可持续”:野生植物的采集方法和采集量都必须在适度的范围内,采集方法不能对野生植物的生长及其环境产生破坏性影响,采集量也必须小于采集区域内生态系统可持续生产的量,从而防止因野蛮采集造成野生物种的衰退和灭绝,进而造成生态系统的破坏引起水土流失等自然灾害。由此可见,有机农业遵循的是自然规律和生态学原理,强调人类与自然形成一个整体且和谐相处、共同协调发展。有机农业生产过程中维持和保证农业生态系统稳定的生物或栽培措施、节水灌溉措施、野生采集方法在水土保持生态修复中均可应用。
3福建省有机农业发展现状
3.1优越的自然资源和生态资源
福建自然条件优越,森林覆盖率全国最高,大气清新,土壤干净,水质良好,生态环境良好,生物种类繁多,全省植物种类有3000种以上,且绝大多数动植物品种未经过基因重组,十分有利于有机农业的发展[9]。
3.2良好的有机农业发展基础
有机农业生产以传统农业栽培方法为主,福建农民在精耕细作、用(种)养结合、地力常新、农牧结合等方面都积累了丰富的经验,这正是发展有机农业的精髓;福建各地都有着独特的传统经验,如蘑菇栽培、混农林业、林草结合、旱地耕作等,这些传统经验与现代科技结合又为地方特色作物品种(豆类、特菜)选育、生物防治技术及生物产品生产、生物材料快速堆腐及生物肥料生产、节水技术等注入了新的活力,加之一些新技术的不断产生和推动,都为有机食品的生产、开发提供了技术保障[9]。
3.3健全的有机农业技术储备
虽然福建省有机农业2001年才开始起步,但是无公害农业、绿色农业发展已经有20年历史了,为有机农业的发展奠定了转换基础,有机农业在短短的10来年内已初具规模;有机食品生产和认证体系已较健全,如省环保局的有机食品认证中心和农业厅的绿色食品办公室也开展有机食品认证工作[10-11]。
4小结
安溪县曾经因过度垦殖发展茶业生产而成为福建省水土流失重点县中的Ⅰ类县,茶叶的品质也威胁到了闻名全国的“乌龙茶之乡”的声誉和生存安全。为了保证茶叶质量,县政府引导和鼓励茶企发展生态茶园和有机生态茶园,如在茶园套种生态绿肥油菜花、大豆等,并在“外安溪”公路沿线对低产茶园实行退茶还林,走绿色强茶道路,从而使有机生态茶园建设的第一效用即茶叶质量得到了保证。在第一效用充分发挥的基础上,安溪政府继续推进“持续治绿”政策,把曾经的水土流失重点治理县通过水土保持生态修复打造成了观光旅游度假圣地,2013年,茶叶产值达20亿元,年创税收3亿元[11]。福建水土流失严重地区也是经济相对落后的地区,这些地区农药、化肥等农用化学品的使用量相对较少,农业面源污染较轻,有利于发展有机农业。这些水土流失严重的贫困地区应该根据当地的生态资源、劳力资源和经济资源,借鉴安溪县茶业发展道路,切实进行水土保持生态修复,恢复良好的生态环境,在各方面条件成熟的情况下适度发展有机农业,以实现社会、经济和生态环境协调发展,进而实现“生态宜居、兴业富农、文明和谐”的美丽乡村建设目标。
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【关键词】农业土壤;放射性污染;修复
0. 前言
放射性核素是能够发出射线并释放出能量的元素,在19世纪被居里夫人首先发现。经过一百年的时间,现在放射性核素被广泛应用于科研、化工、医疗、能源等多个领域,促进了社会科技进步和人类生活发展。但是,放射性元素在为人类服务同时,对自然环境和人类生命健康也产生了一些危害,尤其是放射性物质对农业土壤的污染,已经引起了世界人民的关注。土壤是农业的基础,从而是社会经济发展和人类赖以生存的基础,农业土壤受到放射性污染之后,放射性元素经由物质循环,也会进入到空气、河流,植物中,对生态系统的稳定、人类的身体健康和生命以及社会经济的发展都造成了巨大危害。
1. 农业土壤放射性污染源
在进行核试验时,不可避免的会有一些核元素释放到外部环境中,这些被释放出来的核元素便是农业土壤放射性污染的主要来源。核电站或者核能武器发生意外事故而致使核能外泄,都会造成大范围的农业土壤放射性污染,并且这些放射性物质会长久存留在土壤中,很难治理。而且核子试爆和核化工所排放的废弃物中也会含有一些核物质,这也是农业土壤中放射性物质的来源之一。铀是天然的放射性物质,是核燃料的主要组成部分,很多物质中都含有铀,并且含量很高,例如某些砂岩、水、煤、石油等物质,在开采、使用这些物质的时候,也会有部分铀流失到土壤中去,造成土壤放射性污染。此外,有些医疗放射性物质也有可能因为意外或者随着医院排放的废物而流入到土壤到中去;有些化肥中也含有放射性物质,如磷肥,因为其原料磷矿石就含有天然放射性物质,这些化肥洒到农田里就会造成农业土壤放射性污染。
2. 农业土壤放射性污染的现状
(1)农业土壤放射性污染导致了农业生态系统紊乱
土壤遭受放射性污染之后,放射性物质会随着生态循环进入到生物体内,随着放射性物质的积累增加,生物体会所受到的放射性辐射也会随之增加,这会造成生物发生突变甚至死亡。少量的放射性辐射对生态系统的影响表现在:生物物种发生突变,导致生态系统间的正常替生变化;土壤中的微生物发生变异,导致土壤的分解功能发生变化,还有土壤的肥沃程度也会下降;土壤中的放射性物质也转移到农产品中去,造成农产品的放射性增强,引发食品安全危机;物质循环会使土壤中的放射性物质流入到大气和河流中,造成环境的放射性污染扩大。大量的放射性辐射会给生物带来不可逆转的伤害甚至导致生物死亡。
(2)土壤放射性污染导致土壤中的生物种群和生物群落发生变化
一个生物群落里,生物的种间关系主要有合作、共栖、共生、竞争、寄生、捕食等形式,所以土壤中的各类生物的生存相互影响、彼此息息相关。不同种类的生物对于土壤的放射性污染适应能力不同,有些种类的生物在较低的放射性辐射之下就会发生变异甚至死亡,而有些生物种类可以在较高的放射性辐射下保持不变。而且,由于物种间相互影响,所以当土壤中的一些物种发生变化时,土壤中其他的物种也会随之发生变化,甚至引起生物群落的变化。此外,土壤中的生物种群也会发生变化,如种群内的性别比例发生变化、年龄组成发生变化等。
(3)土壤放射性污染物对人体造成了极大危害
土壤在被放射性物质污染之后,人体受到的外部放射性辐射增加,而且土壤中的放射性物质会随着呼吸、食物等进入到人体中,并在人体体内留存积累下来,使人体内的放射性辐射也增加。放射性辐射对人体的伤害巨大,导致人体毛发脱落、贫血、白细胞减少、出现肿瘤甚至癌变等。
3. 农业土壤放射性污染的生物修复
由上文分析可知,农业土壤的放射性污染会对农业生态系统的稳定和人类的生命健康造成极大伤害。并且农业土壤一旦受到放射性污染,这种污染就会长期存在,因为土壤自身对放射性物质的分解及其缓慢。所以,土壤放射性污染的治理是目前重要的研究方向。在处理农业土壤的放射性污染时,也可以选择化学方式,但是这种方式的成本高昂、设备技术要求高,所以适用性不强,但是处理放射性污染较严重的土壤时必须采用这种方式。对于一般的农业土壤放射性污染,都可以采用生物修复的方式。
(1)植物修复
植物修复,是指植物可以吸收土壤中的放射性物质内、阻挡部分放射性辐射以及阻碍放射性物质的传播。植物通过根系或者枝叶将土壤中的部分放射性物质吸收进植物体内,从而土壤中的放射性污染物就减少了,并且不同的植物,吸收放射性物质的能力不同,要选择植株较高的物种。植物密集的枝叶也可以阻挡放射性辐射并粘附空气中的放射性物质颗粒,所以要选择高复集性的植物种类。
最常用、效果最好的植物修复技术是在放射性物质被植物吸收或者萃取到其地上部位的时候就收割掉、并进行处理。此外,植物修复技术也包括植物蒸发技术和植物固化技术,前者是指通过植物的蒸腾作用将放射性物质蒸发进入空气中,后者是指将土壤中的放射性物质固定在制定位置,但是这两种技术方法都不能从根本上将放射性物质处理掉。
(2)微生物修复
有些种类的微生物可以吸收或吸附并分解放射性污染物,所以微生物修复也是处理农业土壤放射性污染的方法之一。微生物虽然很“微小”,但是它们单位质量下的表体面积很大,并且微生物的数量巨大,所以采用微生物修复的方式可以有效解决土壤的放射性污染问题。但是,微生物修复方法容易造成土壤变质从而使土壤遭受其他污染。
4. 结束语
农业是人类生产、社会经济发展的基础,农业土壤遭到放射性污染,对于农业生态系统和人类都会造成巨大危害。所以,我们要重视农业土壤放射性污染的来源分析、治理方法研究。在修复遭受放射性污染的农业土壤时,要综合考虑可操作性、经济成本、治理效果等因素,尽量采用操作简单、适用性强、成本低、治理效果较好的生物修复方法。但是,生物修复方法也存在有缺陷,需要我们进一步的研究改正。
参考文献:
关键词:边坡生态修复;水土保持;层次分析法;综合评价
中图分类号:S157.1 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)16-4335-05
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.16.066
近些年,随着生态道路、绿色矿山等理念的倡导,针对矿山、水电站、公路、铁路、采石场等各类建设项目施工过程中的大量坡面治理不再只是依靠单纯的土木工程,而是要更注重生态理念,因此,边坡生态修复成为当下一个热门的研究领域[1]。针对这一状况,国内外学者开发研制了一系列的边坡生态修复技术,如植被混凝土生态修复技术(CBS)、框格梁植草技术、厚层基材植被修复技术(TBS)、客土喷播技术及植生袋技术等。调查表明,这些技术都有一定的水土保持效果,但这些技术目前也存在着一些较难避免的问题。
为了能够科学地评判不同边坡生态修复工程的水土保持效果,对水土流失防治动态进行监测预报,为水土流失的治理部署和决策提供依据,就必须对水土保持效果进行评价[2]。柳小强等[3]以金安桥水电站为例,用层次分析法和综合指数法对金安桥水电站工程水土流失防治效果进行了评价;余海龙等[4]以土壤-植被系统质量和景观质量为构建主体,建立了高速公路边坡生态护坡工程效果评价指标体系;张艳等[5]对不同护坡类型的植被恢复过程中植被与土壤特征进行了评价。然而,至今水土保持效果评价仍然停留在理论探讨阶段,具体措施的效果评价涉及较少[6]。总的来说,有关开发建设项目水土流失防治效果的评价研究相对较少,评价指标也缺乏统一性[3]。
本研究通过对向家坝水电站四个不同生态修复边坡进行水土保持效果综合评价,为边坡生态修复方法的选择提供了科学依据,也为边坡水土流失后续治理提供了参考,同时为其他生态修复边坡的水土保持效果评价提供了可行的思路与方法。
1 边坡样地概况
向家坝水电站坝址位于金沙江干流下游的向家坝峡谷出口处。水电站坝址以上流域面积为45.88万km2,最大年降雨量在1 168.5 mm,年最小降雨量为852.4 mm。库区土壤土层普遍较薄,一般厚度在30 cm内;土壤质地粗糙,存在大面积的石渣子或石骨子土;土壤的有机质含量普遍偏低。项目区水土流失较为严重,项目区6个县水土流失面积共计4 660.49 km2,是长江上游水土流失重点防治区。
对于向家坝水电站边坡的水土流失治理,根据专家的建议主要采用了厚层基材喷播技术(TBS)、植被混凝土生态修复技术(CBS)、客土喷播生态修复技术、框格梁植草护坡技术等,本次评价研究的边坡样地基本情况见表1。
2 建立评价指标体系
2.1 评价指标选择的原则
研究表明在不同流域与不同尺度下,水土流失的产生过程及影响机理并不相同,水土保持所采取的措施也不一样,这很大程度限制了水土流失的过程分析和空间尺度外推[7]。所以评价指标的选择应该因地制宜,需要突出各自的重点与特点。
生态修复边坡水土保持效果评价指标的选择上除了遵循科学性、客观性、系统性、有效性[8-11]的普遍原则外,还需遵循以下两个原则:
1)主要效果原则。此次研究只重在评价边坡生态修复工程的水土保持效果。但所采取的水土保持措施反映出来的效果都不是单一的,大多都是相互关联的。所以就只需根据影响边坡的重要因素选择出可以较全面体现水土保持效果的主要指标。
2)可量化原则。当前水土保持效果评价总的形势是以定性为主,定量的科学评价还比较缺乏[6]。为此,只有对所选的主要效果定量处理,得出的评价结果会更有科学性与实用性。
2.2 具体指标
对于评价指标体系的确定,根据上述的评价指标选取的原则构建了由水土流失量、土壤-根系质量和植被生长效果三大类组成的水土保持效果评价指标体系。具体指标、选取意义及测量方法见表2。
2.3 评价指标体系
根据以上所选择的指标,建立由目标层、准则层和指标层构成的评价指标体系(图1)。
3 评价方法
本次评价采用层次分析法(The analytic hierarchy process,AHP)。层次分析法[12,13]是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初在研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法提出的一种层次权重决策分析方法。该方法是将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统,将目标分解为多个目标或准则,进而分解为多指标(或准则、约束)的若干层次,通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序,以作为目标(多指标)、多方案优化决策的系统方法。AHP方法不仅原理简单,而且具有扎实的理论基础,是定量与定性方法相结合的优秀的决策方法,此方法对于那些难以完全用定量方法进行分析的复杂问题特别适用。
3.1 确定指标权重
在已经建立的评价指标体系中,从层次结构模型的标准层开始,对于从属于(或影响)上一层每个因素的同一层各个因素,用“成对比较法”和1-9比较度构造成对比较阵[14],直到最下层。根据专家评分的统计结果构造出判断矩阵,层次分析法评价计算中的权重确定采用yaahp 6.0版本软件,通过对判断矩阵的一致性进行检验[15],得到的计算结果见表3。
由表3可以看出,生态修复边坡水土保持效果评价指标体系中权重较大的是坡面植被覆盖度和坡面侵蚀模数,分别为0.370 0和0.259 0,土壤根系干重增加率和土壤容重的权重较小。
4 计算综合评价值
4.1 评价对象原始数据值
通过现场实地调查及室内试验得到以下数据(表4)。
4.2 数据无量纲化处理
由于本评价体系所选用的指标涉及方面、取值和单位不尽相同。为了能够比较各指标要素和计算指标的综合指数,需要进行数据的无量纲化处理。
数据无量纲化的过程实际上就是分级打分的过程,在划出某一指标要素的给分范围后,根据统计数据给指标分级,采用极差标准型法和等级法对所得数据进行无量纲化。标准型无量纲化的公式为[16]:
Ri= 0 xi≤bixi-bi/ai-bi bi
Ri= 0 xi≥aiai-xi/ai-bi bi
Ri=x-ai/a-bi bi≤xi
式中,ai和bi分别为第i个指标的上、下限,Ri为基础数据无量纲化之后的结果,取值范围为0~1,它表示该指标值距理想状态值的接近程度。
对于发展型指标(如边坡植被覆盖度、土壤―根系复合体抗剪强度、土壤根系干重增加率、稳定渗透率、物种多样性),当基础数据值xi越大,对生态修复边坡的水土保持效果越具有促进作用,此时的Ri按式(1)计算。对于制约型指标(如坡面最大冲刷深度、坡面侵蚀模数、土壤容重),当基础数据数值xi越大时,对生态修复边坡的水土保持效果越具有阻碍作用,此时的Ri 按式(2)计算。对于发展型与制约型同时存在的指标,当基础数据数值xi在某个值时,所起作用最为积极有效,此时的Ri按式(3)计算(本次所选指标中没有此类指标)。
各评价指标的上下限值见表5(各指标上下限值均来源于所有边坡同指标的最大和最小值,土壤容重指标取值参照专业规范,坡面植被覆盖度根据实际情况)。
4.3 综合计算
各指标的实际值经过数据无量纲化处理后,得到无量纲化数值Ri,以及通过AHP评判距阵法得到各指标的权重Pi后,两值相乘就得到各指标的综合值。即生态修复边坡水土保持效果评价综合指数计算模型为[17]:
SQR=Ri×Pi (i=1,2,…,n)
式中,SQR为评价对象的综合评价值,n为评价指标个数。
根据以上所得的数据,代入上式计算得到每个样地的综合评价值(表6)。
5 结论与讨论
由表6的数据可以看出,四种边坡生态修复工程中水土保持效果综合评价值排序依次为:CBS>TBS>框格梁植草>草种撒播,植被混凝土生态防护边坡的水土保持效果综合评价值最高。实地调查发现厚层基材喷播样地生物群落垂直结构不完善、水平结构失稳;框格梁植草坡面植被群落物种数少;草种撒播边坡只有少量草本植物,致使水土流失严重;植被混凝土生态修复样地生物群落层次复杂,结构完善,坡面基质力学强度较高,水土保持效果较优(图2)。
可见运用建立的生态修复边坡水土保持效果评价指标体系对4块样地进行综合分析,评价结果基本符合边坡样地实际情况,以上研究结果表明所选择的评价指标和所构建的指标体系对生态修复边坡水土保持效果的评价具有较好的实用价值,为以后边坡水土保持效果的定量分析提供了可参考的方法,也可为生态修复边坡后期的监测与调控提供科学的支持。由于边坡生态修复涉及多学科的理论,随着对边坡生态修复研究的不断深入以及认识更加全面,评价指标和评价体系还需要不断地加以修正和完善,使各指标的计算结果更加精确。
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关键词:富营养化;生物修复;生态浮床;微生物强化技术
中图分类号:X52;X172文献标识码:A文章编号:0439-8114(2012)04-0660-04
近年来,我国农业、工业和城镇化建设加快,大量含有氮、磷元素营养物质的工业、生活和农业废水以点源和面源形式不断排入河流、湖泊中,使水体中藻类大量繁殖,形成恶性循环,加剧了水质下降及富营养化进程,水体中化学耗氧量(CODcr)、总氮、总磷、氨氮等主要富营养化污染指标普遍劣于相应标准1~2类[1,2]。
水体富营养化后,首先危害水产养殖业,水体透明度降低,藻类大量繁殖,水中溶解氧降低,导致鱼、虾、贝类大量死亡;再者,水体生态系统严重退化产生的过量亚硝酸盐和硝酸盐、藻类致病毒素对人体健康产生很大的威胁,水体散发的腥臭味更影响到周边水环境和人文景观[3,4]。所以解决城市水体富营养化现象,恢复河流湖泊的生态和社会功能问题,日益成为城市可持续发展的关键乃至限制性因素。
1水体富营养化控制的方法
消除富营养化的关键在于削减水体中氮、磷的负荷,从而消除水体藻类疯长的基础,达到降低水体中藻类生物量、提高水体透明度的目的,实践中采用多种方法进行综合防治。
1.1外源性营养物质控制
通过减少或者截断外部输入的营养物质,使水体失去营养物质富集的可能性。实践证明,对工业废水、农业生产及生活污水的有效控制是控制水体富营养化的关键措施之一[4]。
1.2内源性营养物质控制
外源性营养物质减少后,对内源性营养物质的控制是消除富营养化、恢复生态系统的关键[5,6]。目前常用的方法有工程性措施、物理化学措施、生物措施等。
工程性措施如底泥疏浚、引水置换和底泥覆盖等,存在的主要问题是工程量巨大,成本高,因此一般仅适用于小型水体[7]。
物理化学措施如利用湖底深层曝气、絮凝沉淀、化学药剂杀藻等达到减氮除磷杀藻的目的,主要的问题是短期内使用易造成二次污染,生态系统不能有效恢复。
相对于传统的工程、物理化学处理方法,生物措施则成本低廉、综合效益高、不易造成二次污染,在消除富营养化及生态修复方面优势明显,越来越受到人们的重视,主要是利用水生生物通过代谢活动去除水体营养物质、抑制藻类生长,研究应用集中在水生植物修复技术[8,9]、微生物强化技术[10]等方面。
水生植物修复技术机理是植物和根区微生物共存,产生协同效应,经过植物吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用,一方面对营养元素的吸收净化可有效削减营养物质负荷,另一方面对浮游植物产生竞争抑制,同时沉水植物能够促使悬浮或溶解在湖水中的污染物向底泥转移,澄清和净化水质,在生态系统恢复中起到了关键作用[11]。其中,人工湿地处理技术和生态浮床技术(也称人工浮岛、生物浮岛)在工程实践中应用广泛。人工湿地利用基质-微生物-植物这个复合的生态系统,实现对废水中有害物质的去除[12],国内学者开展了潜流人工湿地系统净化,总氮、总磷去除等方面的研究[13,14]。而生态浮床技术利用植物在生长过程中对水体中氮、磷等元素的吸收及植物根系微生物和浮床基质对水体中悬浮物的吸附,富集水体中的有害物质,国内外在浮床植物的筛选、浮床的机理、浮床材料应用等方面开展了大量研究。
微生物强化技术主要利用微生物作为生态系统中的分解者,通过氨化、硝化、反硝化作用将氮转化成气体,加快水体中氮的循环;参与有机磷的分解作用,促进水生植物的吸收利用,使磷元素从水体中去除。国内学者在脱氮菌、去磷菌、复合光合细菌、有效微生物群(EM)、溶藻菌以及固定化微生物技术、微生物制剂等的应用上做了许多研究。
2生态浮床研究动态
生态浮床是近年来一种新型的水体生物修复方法之一,特点是不需要搬运或输送污染水体(包括底泥和岸边受污染的土壤),直接利用水生植物、微生物对水体中氮、磷元素进行有效吸附、转化和降解,在受污染区域进行原位处理,最具经济和技术合理性,所以运用的也最为广泛。
2.1浮床植物的筛选
目前已用于或可用于人工生态浮床净化水体的植物主要有:美人蕉、芦苇、荻、多花黑麦草、稗草、水稻、香根草、牛筋草、香蒲、葛蒲、石菖蒲、水浮莲、凤眼莲、水芹菜、水蕹菜、芝麻花、灯心草等[15-22]。在提高浮床植物应用效果的研究上,郭沛涌等[23,24]对冬春季不同植物盖度的浮床研究发现,在黑麦草覆盖率为30%时,系统对NH3-N、TN和TP的去除率都达到最高。周晓红等[25]通过水培试验发现,重度刈割有利于黑麦草生物量的累积,且能有效提高系统对TN、TP等的去除能力。
2.2浮床的机理
林东教等[26]研究发现,浮床净化是一个漂浮植物、微生物、水体及植物根区生理生态特性相互作用的结果;周小平等[27]的研究表明,植物组织累积的N、P量分别占各自系统去除量的40.32%、63.87%,其吸收同化作用是其去除的主要途径;浮床在一定程度上调控了受污染河道中浮游藻类群落种群结构和生物量,明显改变不同水层中的细菌和真菌的数量,提高了水体的自净功能[28,29]。
2.3浮床材料
浮床材料的应用大致经历了几个阶段的发展:第一阶段,是植物水上种植的一种方式,材料以泡沫塑料板、竹排、椰壳、渔用网片、玻璃钢等为材料,无论材料和水生植物都易造成二次污染;第二阶段,重视了成本和材料两个方面,但在耐腐蚀、牢固性及氧的传输功能等方面严重不足;现阶段,浮床制作大多有气体交换区,提高了水体的表面复氧作用,通过水生动物、根际微生物等来提高植物的水质净化能力。
2.4生态浮床应用
国外生态浮床在城市暴雨污水、生活污水、工农业废水的净化上都有应用。我国生态浮床方面的研究从20世纪90年代初逐渐增多,在工农业废水以及河道、湖泊污水治理中都有应用,如应用于北京永定河引渠罗道庄河道、杭州南应加河道、上海华漕杨树湾河道、无锡五里湖工程、上海七宝宝华小区河道、上海青浦区府前河道、巢湖湖水、合肥环城河水、苏州重污染河道、太湖五里湖示范区等,均取得了良好效果[30-33]。
3微生物强化修复污染水体研究进展
3.1微生物修复污染水体
微生物作为生态系统中的分解者,对污染物的去除和养分的循环起着不可忽视的作用,已有的研究表明,通过对氮的氨化、硝化、反硝化作用,脱氮菌(主要包括硝化菌和反硝化菌)驱动着水体中氮的生物地球化学循环,其中硝化作用是指氨经过硝化细菌氧化为亚硝酸和硝酸的过程,是脱氮中的关键环节,但自然界中的硝化细菌是一类好氧化能自养的细菌,特点是自养、好氧和生长速度慢,在高有机物浓度条件下很难形成优势菌种,严重影响其硝化能力,因此高效异养硝化菌、好氧反硝化菌、高效氨氮降解菌等新型脱氮菌群成为最新研究的热点[34,35]。
磷元素对水体环境富营养化程度改善和恶化的影响往往比氮元素更大,微生物参与着有机磷的分解作用,可以促进水生植物的吸收利用,已有研究主要通过植物过滤、吸附、共沉和各种絮凝微生物絮凝沉淀作用,去除效率低下,有研究利用反硝化聚磷菌在好氧条件下摄取磷合成聚磷酸盐而储存于细胞内来达到除磷目的,解决传统利用物理絮凝作用去除磷效率低下的问题[36]。
光合细菌、复合光合细菌可去除富营养化水体的有机质和氨氮[37];有效微生物群(EM)由筛选出的优势乳酸菌、酵母菌、放线菌及光合细菌等功能性菌株组成,具有广泛的应用价值,研究表明可显著抑制“水华”藻类生长,去除水体富营养化[38],采用溶藻菌控制蓝藻[39]。
3.2固定化微生物技术
固定化微生物技术是用化学或物理手段将游离微生物定位于限定的空间区域内,并使其保持活性、反复利用的方法,能够提高微生物密度、稳定性、耐毒害和抗冲击能力等,被广泛应用。
在氮循环菌中,硝化菌为自养细菌,其生长缓慢,易受外界环境影响,对低温异常敏感,固定化硝化菌能够提高硝化菌群浓度,增加硝化菌对温度的抵抗力和有毒物质的耐受性,取得较好的硝化效果[40]。如张爽等[41]采用聚乙烯醇-硼酸包埋法固定经常温富集培养的含耐冷菌的硝化污泥,处理常温和低温生活污水,10 ℃以下氨氮去除率可稳定在80.00%左右。应用固定化氮循环细菌技术(NICB)对富营养化水体原位修复,并在镇江金山湖进行湖泊水体氮污染净化实践,结果表明,总氮和氨氮去除效果明显[42,43]。常会庆等[44]用伊乐藻和固定化细菌共同作用研究表明,对水体中的几种形式的氮素都有不同程度的降低作用。蔡昌凤等[45]在传统的PVA固定化方法中加入麦秸粉末,混合固定硝化细菌和反硝化细菌,对厌氧酸化后的焦化废水进行脱氮,经过12 h的曝气处理后,氨氮浓度去除率高达94.30%,COD去除率为63.15%。
固定化技术除磷研究主要是利用固定化聚磷菌除磷,采用固定化技术,可以提供厌氧和好氧交替的环境,使聚磷菌成为优势菌群,达到除磷的目的[46]。
3.3微生物制剂修复富营养化
近些年兴起的微生物制剂作为以改善环境状况和强化处理系统稳定、高效为目标,通过菌群构建等科学方法得到的具有特殊功能的生物制品[47],在水体修复领域已得到广泛应用。如美国Alken-Murry公司开发的系列微生物制剂Clear-Flo,除了用于修复污染河流外,也用于修复富营养化的湖泊,在国内也有应用[48]。美国生态实验室研发的液可清是一种由32种专性活菌构成的混合微生物制剂,已获得美国环保局、卫生部和农业部的认证,在我国云南昆明城市西南部西坝河进行的水体修复中有应用,3周后,修复河段内的BOD5、总氮、总磷和浊度分别有不同程度的下降[49]。
在富营养化水体的生物修复中,以植物-微生物为基础的原位生物修复体系不但可以降低水体中的营养盐水平;而且还可同步实现生态系统结构的改善与经济效益的获得,被越来越多地应用于实践中。
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1棉田立体交叉污染网络棉田立体交叉污染网络是指棉花在生产过程中应用的化肥、农药、地膜所形成的固体、液体、气体残留物在形成污染过程中相互交叉,覆盖了从大气到植株、地表径流、土壤、地下水源、农产品的整个生产过程,贯穿从空间到时间的整个生产网络。
1.1土壤污染化肥、农药、地膜残留作为棉田土壤污染的主要来源,但它们污染方式与污染机理各不相同。首先,化肥直接施用到土壤中,其残留对土壤危害也最大。例如,化肥残留容易造成土壤物理化学性质的改变,即土壤酸化、板结、重金属元素超标、透气性降低;土壤养分比例失调、土壤有机质含量下降,蓄水保肥能力下降;土壤微生物种群及有益微生物含量降低;最终导致土壤生产能力和自我修复能力降低[11-13]。农药残留污染主要通过田间施肥,作物残体、灌溉、降雨淋洗以及大气沉降进入土壤。农药残留在土壤中时间的长短与农药自身的理化性质、施药时间、施药方式有关。如常用的有机磷农药在环境中易分解,残留时间较短,而有机氯、有机汞等高残留农药性质稳定,不易分解[14]。残留农药对农田土壤的影响主要有:(1)改变土壤的物理化学性质,如土壤酸化,养分含量降低、土壤孔隙度降低,容易板结等。(2)土壤生物种群数量与质量下降,如土壤微生物种群、动物种群数量及生存能力等明显降低。(3)土壤中重金属含量严重超标,农药中存在的重金属离子被土壤中的有机胶体和无机胶体吸附、固定而长期存在土壤中。另外,除草剂的长期使用也会对土壤造成污染[15-17]。残膜对棉田土壤的影响有:(1)土壤理化性质下降,如土壤团粒结构破坏,降低水分疏导能力,土壤孔隙度下降,保水保肥能力下降;(2)土壤微生物活动受到影响,减少有益微生物种群数量;(3)作物根系发育受抑制;(4)薄膜添加剂,如邻苯甲酸-2异丁酯等,可从地膜挥发至空气中抑制叶绿素的合成;铅、镉等重金属会在土壤中富集,造成污染[18-20]。另外残膜还可能形成“视觉污染”和导致牛羊等误食而引起死亡[21]。
1.2大气污染棉田中农药喷洒时的扩散、残留农药的挥发是大气污染的主要来源。化肥对大气的污染是由于易挥发化肥及施用方式不合理的气态损失所造成。另外,进入土壤的部分氮素经反硝化作用生成氧化亚氮从土壤中逸散,破坏臭氧层,加剧全球温室效应[22]。残膜及秸秆焚烧时所产生的烟雾也会对大气产生二次污染。
1.3水系污染水系污染包括对地表径流与地下水的污染,其主要污染来源为化肥和农药。例如,氮肥过量使用导致硝酸盐积累,通过下渗作用进入地下水系,从而导致地下水硝酸盐含量超标污染[23]。近10年来,我国农药年使用量稳定在23万t左右(有效成分),各种制剂年使用量稳定在162万t[24];但农药利用率约为30%左右,70%随灌溉或降雨进入地表径流,再进入地下水。残膜主要是通过灌溉和降雨进入地表径流形成污染。1.4农产品污染原棉污染来源主要包括重金属和杀虫剂,但目前对此类报道相对较少。根据德国不来梅棉花交易所2008/2009年度对来自于15个国家的原棉污染进行检测均未发现污染[25]。
2棉田立体交叉污染网络的治理方法棉田立体交叉网络形成过程复杂,既有单因素污染又有多因素重复污染,而且在污染形成过程中相互渗透、重复交叉。因此在治理过程中既要针对单因素污染源设计相应的治理方案,又要考虑到其他污染因素的影响,必须采用单项治理技术有机组合、综合治理的策略。同时还需建立区域性棉田污染指标体系和预测预警机制,实施生态补偿政策。
2.1棉田立体交叉污染网络治理技术
2.1.1污染土壤修复技术。我国污染土壤修复技术研究开始于20世纪末期,相对于欧美发达国家存在较大的差距。综合国内外污染土壤修复技术主要包括物理修复、化学修复、生物修复及联合修复技术[26]。微生物与植物联合修复技术(生物联合修复技术)由于其绿色环保特征,在近年来得到了迅速发展。微生物修复是通过筛选农药高效降解菌及石油烃降解菌对农药或石油污染的土壤进行修复。植物修复技术是利用植物根系的吸收、积累、过滤功能来降低土壤中重金属、农药、石油等的含量来恢复土壤的生态功能[27-28]。目前我国在植物修复技术上主要是利用苜蓿、黑麦草等植物来修复农药和化肥污染的土壤[29]。
2.1.2培育高质量棉田土壤。土壤质量是指土壤肥力质量、土壤环境质量及土壤健康质量三个方面的综合量度体系,即土壤在生态系统范围内维持生物的生产能力、保护环境质量及促进动植物健康的能力[30-31]。提高土壤质量可以有效提高作物根系的微生态环境;减少病原物侵害,提高植物根系对水肥的利用效率;增强植物的整体抗逆性能。目前,提高土壤质量的方法主要有,秸秆还田、合理轮作、施用有机肥及施用有益微生物等[32]。
2.1.3培育抗逆、高产及资源高效利用新型品种。通过常规育种与分子育种技术相结合,选育出高产、优质、水分和养分高效利用、复合抗病性强、抗虫性好的新型棉花新品种,减少农田病虫害发生,提高水肥等资源的综合利用效率,从而达到减少农田用药及水肥用量的目的。
2.1.4农田病虫草害综合防治技术。目前,农田病虫草害综合防治技术体系主要内容包括:(1)选育和应用抗病虫性较强的新品种;(2)调整农田生态环境和种植结构,减轻病虫害对农田的压力;(3)科学用药和保护利用天敌;(4)建立区域性的棉田生态型IPM(Integrated pest management)技术管理体系[33-36]。
2.1.5水肥一体化优化技术。水分一体化优化技术是指设计作物全生育期的水肥需求、在特定生育时期根据土壤水分与养分含量状况,配置适宜比例的养分,与灌溉水配兑成肥液,借助压力系统,通过可控管道系统,均匀、定时、定量,浸润作物根系生长区域,满足作物的生长发育需求[37-38]。目前我国在棉花、果树、设施园艺、苗木花卉等开展了水肥一体化(水肥耦合)技术推广应用,特别是新疆地区膜下滴灌技术处于世界领先水平。研究表明,水肥一体化技术可以使水分利用效率提高40%~60%,肥料利用效率提高30%~50%[39-40]。
2.1.6塑料地膜覆盖替代性产品及残膜回收技术。目前研究普遍认为对于地膜所形成白色污染的理想途径:首先,使用可降解地膜及研究新型的覆盖材料[41],其类型主要包括生物降解地膜、化学降解地膜、光降解地膜以及液态地膜等[35]。其次,提高地膜质量,改进农艺技术、研制高效残膜回收机械,提高残膜回收率。再次,通过其他农艺措施,减少或杜绝地膜应用,如育苗移栽技术(裸苗移栽、营养钵育苗)结合秸秆覆盖技术等[42]。
2.2建立区域棉田污染综合监测与预警机制建立区域性的棉田污染综合指标体系或单项指标体系,对棉花生产环境的大气环境、水环境、土壤环境进行检测和分析,确定区域主要污染物来源,污染物分担率及污染物累计指数[43],据此建立区域棉田污染综合监测与预警机制,并制定适宜的污染防控措施。目前国内外对此类报道主要是关于面源污染中模型估算方法[42],常见的农业面源污染模型有ANSWERS、CREAMS、WEPP、AG-NPS等模型,但不同的模型均有一定的局限性。我国棉区目前主要划分为长江流域棉区、黄河流域棉区及西北内陆棉区,可以根据不同棉区的生态特征与种植特点,建立棉田污染综合指标体系或单项指标体系,对棉花生产全程进行污染监测。
关键词 重金属;污染;治理;修复技术
中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)10-0221-01
重金属对人类具有巨大的危害,能引起头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症(如肝癌、胃癌、肠癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌)、乌脚病、畸形儿等。随着社会经济的发展,我国重金属污染已越来越严重,重金属污染事故频发。例如,2005年的广东北江韶关段镉严重超标事件、2006年的湘江湖南株洲段镉污染事故、2009年的湖南省浏阳市镉污染事件、2010年福建紫金矿业、2011年山东渤海蓬莱油田漏油、2011年云南曲靖铬渣非法倾倒、2012年广西龙江河的镉污染等。近年来,社会各界对重金属污染问题已经越来越关注,重金属污染治理技术的研究备受重视。
1 物理化学修复技术
物理化学修复技术是利用机械、化学等技术治理重金属污染的方法。该技术在治理重金属土壤污染方面使用较多,其主要包括改土法、冲洗沉淀法、热处理法、污染物固化法等方法。例如,沈阳张士灌区土壤中[1]56.3%的Cd累积于土壤的上表层,利用改土法,去表层土,能够使稻米中的Cd含量降低50%左右。用物理化学方法治理重金属污染,对于面积小的土壤治理效果较好,但是该项技术费用较高,而且容易导致二次污染,因此难以大面积推广应用。
2 农业化学调控技术
农业化学调控技术指利用化学改良剂等降低重金属的毒害。植物从土壤中吸收重金属的过程,受土壤pH值、施肥种类等因素影响。因此,能够通过调节土壤pH值、有机质等条件,改变土壤中重金属的扩散性,同时还能够减少其生物有效性。例如,可以通过施用石灰、矿渣等碱性物质或碱性肥料等手段,降低作物对土壤中重金属的吸收作用[2-3]。
3 垃圾堆肥技术
垃圾堆肥中的重金属以残渣态形式存在,经过堆肥技术处理后,可以降低重金属含量,并能够促使重金属被生物吸收利用。如Saciragic研究蚯蚓及蠕虫处理下水道中的重金属污染,试验显示:①与对照相比,积累在蚯蚓体内的重金属含量非常高:Cu 12倍、Pb 10倍、Cr 8倍、Zn 715倍、Ni 6倍、Cd 415倍、Mn 315倍、Co 116倍;②在蠕虫堆肥中只有Fe的浓度增加了115倍,而其他元素均有所下降[4]。由此可见,利用垃圾堆肥技术处理重金属污染具有较好的研究前景。
4 植物修复技术
植物修复技术即利用自然界中的植物修复重金属污染,其原理是利用植物对重金属的超富集能力来实现其对重金属污染的修复作用。该技术包括植物稳定、植物挥发、植物萃取等方法。例如,周 青等[5]研究了镉对黄杨(Euonymus japonica)、海桐(Ptiiosporum tobira)、冬青(Ilex purpurea)、杉木(cunninghamia lanceolata)以及香樟(Cinnamomum camp-hora)5种植物的影响,研究结果显示叶片用CdCl2溶液培养2 d后,Cd含量有所提高,分别为原来的602.94%、907.81%、2 272.00%、1 256.83%、979.72%。又如,一些植物对环境中土壤重金属Pb有固定作用,通过植物固定可减小Pb的生物可利用性,最终起到治理重金属Pb污染的作用[5]。植物修复技术相对于物理化学修复技术、农业化学调控技术和垃圾堆肥技术具有一定的优越性。但是这项技术也存在着许多问题值得进一步研究探讨,比如植物固定作用只是把一些重金属暂时固定,随着环境的变化,这些固定的重金属可能会重新回到原有的状态。
5 微生物和动物修复技术
土壤中一些特殊微生物对特定重金属具有吸收、沉积等作用,这些特定微生物可以促进植物对重金属的吸收,达到治理重金属污染的目的。动物修复是利用如蚯蚓、鼠类等吸收重金属,这些动物通过食物链等作用降低土壤中重金属的含量。利用蚯蚓治理土壤中的重金属污染不但可以改善土壤的通气性和透水性,还具有增强土壤肥力等作用。
6 结语
物理化学修复技术、农业化学调控技术、垃圾堆肥技术等是传统的重金属修复技术,这些技术对重金属污染治理都具有一定的效果。但是这些技术存在成本过高、产生二次污染、破坏土壤理化性质等问题,难以大面积推广应用。笔者认为,综合利用植物修复技术与微生物修复技术治理重金属污染具有很好的研究前景,虽然目前此技术尚处于起步和发展阶段,但是随着研究的不断深入,生物修复技术治理重金属污染必然会有广阔的发展前景。
7 参考文献
[1] 吴燕玉,陈涛,张学询.沈阳张士灌区镉污染生态的研究[J].生态学报,1989,9(1):21-26.
[2] MAENPAAK A,KUKKONENJ V K,LYDY M J.Re-mediation of heavy metal-contaminated soils using phos-phorus:evaluation of bioavailability using an earthworm bioassay[J].Archives of Environmental Contamination andoxicology,2002,43(4):389-398.
[3] 王新,吴燕玉.各种改性剂对重金属迁移、积累影响的研究[J].应用生态学报,1994,5(1):89-94.
黄河三角洲海岸线长900km,占全省海岸线总长度的28%.滩涂面积24.6万hm2.沿海未利用的盐碱荒地93.3万hm2,土地后备资源颇丰.海岸带生物资源丰富,滨海湿地维管束植物有197种,湿地植被类型主要有灌丛、盐生草甸、盐生植被、沼泽和水生植被4类;拥有海洋生物800多种,游泳动物渔业资源85种,较重要的鱼、虾、蟹、贝类等近40种,其中,滩涂贝类29种,可增养殖的15种[2].是我国四大渔场之一,海珍品的重要产区.海岸带盐卤、油气、贝壳砂等矿产资源丰富,地下卤水静态储量约135亿m3,石油、天然气地质储量分别约50亿t、560亿m3;拥有3条长56km,总地质储量达3.6亿t的世界罕见的贝壳砂矿带,也是世界上唯一每年增加10万t以上的新、老并存的贝壳堤.海岸带风能、地热资源丰富,潮汐能、波浪能、盐差能等海洋资源开发潜力巨大.海岸带有多条河流入海,大量水沙入海对海岸塑造、陆架沉积作用及生态环境等具有深刻的影响.拥有马颊河、徒骇河、小清河、潍河等河口,港湾资源条件良好.拥有大小海岛89个,岛岸线长219km,占全省海岛岸线长的29.7%,海岛面积33.8km2,占全省海岛面积的24.9%[3].黄河三角洲海岸带区位优势日益显现,海洋产业初具规模,成为全省新的经济增长点.但是,黄河三角洲海岸带目前也存在一些问题.一是海岸防护设施不完备,防潮堤建设标准低,防潮能力弱,受风暴潮威胁较大,制约了海岸带的开发利用;二是近海渔业资源捕捞强度大,岸线和滩涂资源开发利用缺乏规划和科学性,海洋资源开发利用方式粗放;三是受纳上游地区大量污染物,致使滨海湿地和海洋受到污染,生态受损趋势仍未得到有效控制;四是受围垦、盐田、养殖等的生产活动影响,自然植被退化,景观破碎化,湿地面积减少和退化;五是自然灾害频发,海岸侵蚀、海水入侵日益凸显.这些生态环境问题,成为海岸带开发利用的制约因素.
2黄河三角洲海岸带发展高效生态农业可选模式
所谓高效生态农业模式,就是依据生态学、生态经济学原理,运用系统工程方法和现代科学技术,组织农业生态系统结构和组装配套技术,构成一个结构稳定、高效、生态与有序转化的现代农业系统格局.黄河三角洲海岸带高效生态农业模式必须坚持因地制宜的原则.概括地说,因地制宜就是根据当地资源条件、气候条件、生产条件和科学技术条件乃至生产、生活习惯条件,具体决定采取怎样的模式,勾画什么样的蓝图.在充分认识、分析该区域条件的基础上,提出黄河三角洲海岸带发展高效生态农业的9类模式,以供选择[4-10].
2.1暗管改碱模式
黄河三角洲海岸带多为荒碱地,土壤含盐量高,开发利用难度大.采用暗管改碱工程技术,可实现土壤快速脱盐,改善土壤理化性状,提高土地综合生产能力,有效增加耕地面积,增加农民收入,是一项较大幅度提高农业综合生产力、解决好“三农问题”的民生工程,还可通过新增土地用于占补平衡,缓解高效生态经济发展中建设用地增加过快同严格保护耕地的矛盾,拉动社会主义新农村建设和一些战略新兴产业的发展.该模式的工程技术要点是利用专业大型成套机械设备,在一定土壤深度埋置具有滤水、排盐功能的PVC管道,实现开沟、埋管、裹砂、覆土等施工过程一次完成,并通过灌溉淋洗,使含盐水渗入暗管排走,从而起到控制地下水位、土壤快速脱盐的作用.它与明沟排水的技术原理相同,都是根据“盐随水来,盐随水去”的水盐运动规律.将淋洗土壤而渗入地下的含盐水排走,用以大规模改良盐碱地和盐渍型中低产田.由于排碱暗管均埋于地下,并可设计为宽深布设或浅密布设等不同形式的地下管网,因此不占用耕地并且排碱效果突出、均匀,优于明沟排碱.有条件的可将灌水渠系也改为管道模式,再植入节水灌溉系统,完成排灌模式的全面转换,从而实现高效生态农业的目标.暗管排碱模式改碱见效快,效果好,经济效益高.通过暗管布设控制地下水位,抑制土壤返盐,利用自然降水和引黄灌溉淋洗土壤,可在1~2a内使盐渍土迅速脱盐,土壤含盐量可由10‰~30‰降为3‰~4‰.暗管排碱的另一项重大收益来源于节地.因为暗管布设本身不占用地上土地,原来的“农级”排水沟所占面积则成为新增耕地面积.如按农沟间距40m、深度1.5m,边坡1∶2计算,排水明沟占地大约是耕地面积的15%,在农沟布设间距较大的地块,沟道占地不低于10%.采用暗管排碱,再加上所改良的零星地、边角地和插花荒碱地,可新增土地面积15%以上.由于暗管排水的优越性,西方一些发达国家如荷兰、美国等,早在上世纪50年代就实现了农田明沟排水向管道排水的转变.目前,许多发展中国家也正在推广暗管排水系统.该模式非常适合黄河三角洲海岸带大面积盐碱地的开发利用,也适用于大面积改造中低产田.
2.2高效生态种植模式
高效生态种植模式是指依据生态学和生态经济学原理,利用当地现有资源,综合运用现代农业科学技术,在保护和改善生态环境的前提下,进行粮食、果树、蔬菜等农产品的高效生产,开发无公害农产品、有机食品和其他生态类食品[6].2.2.1“间套轮”种植模式该模式是指在耕作制度上采用间作、套种和轮作换茬的模式.利用生物共存,互惠原理发展有效的间作、套种和轮作倒茬技术,是进行高效生态种植的主要模式之一[4].黄河三角洲海岸带可选择的典型的间作套种种植模式有玉米与豆类间作、棉花与蔬菜间作、枣粮间作等,小麦玉米套作、麦棉套作、小麦玉米蔬菜套作等.典型的轮作倒茬种植模式有禾谷类作物和豆类作物轮换的禾豆轮作,水稻与棉花等旱作轮换的水旱轮作,大田作物和绿肥作物的轮作.2.2.2保护耕作模式用秸秆残茬覆盖地表,逐渐减少耕作,防止土埌结构破坏,并配合一定量的除草剂、高效低毒农药,控制杂草和病虫害的一种耕作栽培模式.保护性耕作通过保持土壤结构、减少水分流失和提高土壤肥力达到增产目的,是一项把大田生产和生态环境保护相结合的技术,俗称“免耕法”或“免耕覆盖技术”.2.2.3旱作节水农业生产模式旱作节水农业是指利用有限的降水资源,通过工程、生物、农艺、化学和管理技术的集成,把生产和生态环境保护相结合的农业生产技术.其主要特征是运用现代农业高新技术手段,提高自然降水利用率,消除或缓解水资源严重匮乏地区的生态环境压力,提高经济效益[7].
2.3农林牧复合型高效生态模式
该模式是指借助接口技术或资源利用在时空上的互补性所形成的两个或两个以上产业或组分的复合的生产模式.所谓接口技术是指联结不同产业或不同组分之间物质循环的能量转换的连接技术,如种植业为养殖业提供饲料饲草,养殖业为种植业提供有机肥料,其中利用秸秆转化饲料技术、利用粪便发酵沼气和有机肥生产技术均属接口接术.比较适合的农林牧复合型高效生态模式主要有粮饲—猪—沼—肥高效生态模式、林果—粮经立体高效生态模式、林果—畜禽高效生态模式[6].2.3.1粮饲—猪—沼—肥高效生态模式该模式的基本内容包括:①种植业由传统的粮食生产一元结构或粮食、经济作物生产二元结构向粮食作物、经济作物、饲料饲草作物三元结构发展,饲料饲草作物正式分化为一个独立的产业,为饲料业和养殖业奠定物质基础.②进行秸秆青贮、氨化和干堆发酵,开发秸秆饲料用于养殖业,主要是养牛业.③利用规模化养殖场畜禽粪便生产有机肥料,用于种植业生产.④利用畜禽粪便进行沼气发酵,生产沼渣沼液,开发优质有机肥料,用于作物生产.主要有粮—猪(牛)—沼—肥、草地养鸡、种草养鹅等模式.2.3.2林果、粮经立体高效生态模式该模式主要内容是利用作物和林果之间在时空上利用资源的差异和互补关系,在林果株行距中间开阔地带种植粮食、经济作物、蔬菜、药材乃至瓜类,形成不同类型的农林复合种植模式,也是立体种植的主要生产形式,一般能够获得较单一种植更高的综合效益.适合黄河三角洲海岸带的主要有枣粮间作、杨粮间作、林药间作、果药间作等模式.2.3.3林果—畜禽高效生态模式该模式的基本内容是在林地或果园内放养各种经济动物,放养的动物以野生取食为主,辅以必要的人工饲养,生产较集约化养殖更为优质、安全的多种畜禽产品,接近或达到有机食品标准.黄河三角洲海岸带比较适合采用的模式主要有林—鱼—鸭、林—牛(鸡)、果园—鸡(兔)等.
2.4高效生态畜牧业模式
该模式是以畜牧业为中心,并将相应的植物、动物、微生物等生物种群匹配组合起来,形成合理有效开发、利用多种资源,防治和治理农村环境污染,实现经济、生态和社会效益三统一的高效、稳定、持续发展的人工复合生态系统.根据养殖动物生活环境不同,高效生态畜牧业模式可分为陆地畜禽养殖生态模式、水体畜禽养殖生态模式和水陆复合畜禽养殖生态模式三大类;根据规模与环境的依赖关系,可分为复合型生态养殖场和规模化生态养殖场两种生产模式.2.4.1复合型生态养殖生产模式该模式主要特点是以畜禽动物养殖为主,辅以相应规模的饲料粮(草)生产基地和畜禽粪便消纳土地,通过清洁生产技术生产优质畜产品.根据养殖动物的种类可以分为以猪为主的生态养殖场生产模式,以禽为主的生态养殖场生产模式和以其他动物(兔、貂等)为主的生态养殖场生产模式[7].2.4.2规模化养殖场生产模式该模式主要特点是以大规模畜禽动物养殖为主,但缺少相应规模的饲料粮(草)生产基地和畜禽粪便消纳土地场所,需要通过一系列生产技术措施和环境工程技术进行环境治理,最终生产优质畜产品.根据饲养动物的种类可以分为规模化养猪场生产模式、规模化养牛场生产模式、规模化养鸡(鸭)场生产模式等.
2.5高效生态渔业模式
高效生态渔业模式是遵循生态学原理,采用现代生物技术和工程技术,按生态规律进行生产,保持各种水生生物种群的动态平衡和食物链网的合理结构,保持和改善生产区域的生态平衡,保证水体不受污染,确保水生生物、水资源的永续利用.2.5.1池塘混养模式池塘混养是将同类不同种或异类异种在人工构建的池塘中进行多品种综合养殖的方式.其原理是利用生物之间具有互相依存、竞争的“适者生存、劣者淘汰”的规则,确保生物多样性,符合水体的养殖容量,合理利用水城、饲料资源,根据养殖生物食性、垂直分布不同,合理搭配养殖品种与数量,使养殖生物在同一水域中协调生存,以获得最大的经济、质量效益.池塘混养模式可分为淡水混养和海水混养两种类型.(1)淡水混养模式.该模式包括常规鱼类多品种混养以及常规鱼类与名优特鱼类品种混养两种类型.常规鱼类指草、鲢、鳙、青、鲤、罗非鱼等大宗鱼类.主要利用草鱼为草食性、鲢(鳙)鱼为滤食性、青鱼与鲤鱼为吃食性、罗非鱼为杂食性的食性不同,草、鲢、鳙为上层、鲤鱼为中层、青鱼和罗非鱼为中下层的垂直分布不同,充分利用生物特性,合理搭配品种进行混养.(2)海水混养模式.该模式主要包括海水鱼虾混养、鱼蟹混养、鱼贝混养3种类型.①海水鱼虾混养.以中国对虾为主,同时放入少量的肉食性鱼类如鲈鱼,鲈鱼摄食体质较弱、行动缓慢的病虾,避免带病毒对虾死亡后释放病原于水体中的可能.②海水鱼蟹混养.通常由梭子蟹与鲈、鲷或对虾、青蟹与遮目鱼混养,梭子蟹为底栖动物,以动物饵料为食物,鲈、鲷的残饵与排泄物可以起到肥水促进浮游生物生长的作用,为梭子蟹的生长提供适宜的环境.海水青蟹与遮目鱼混养,青蟹是以动物饵料为主的杂食性生物.遮目鱼以植物食性为主,主要摄食底栖硅藻及有机碎屑等,遮目鱼对养殖青蟹不会构成威胁.③鱼贝混养.在缢蛏、泥蚶等贝类养殖池塘中放入少量的鲈、大黄鱼进行混养,由于鲈、大黄鱼的残饵与排泄物可以起到肥水作用,促进浮游生物的生长,同时摄食体质较弱的贝类.肥水增加的浮游生物又被滤食性的贝类所利用,从而达到生态平衡.2.5.2海湾鱼虾贝藻兼养模式根据海洋生物多样性、海域生物净化和自然净化规律,充分利用水生生物的食性、栖息不同和生物共生时相互作用、依赖、竞争等的生态特点,合理搭配养殖品种及数量,根据海流、流速合理布区,在同一海湾中同时进行鱼类、贝类、虾类、蟹类养殖的模式,使海域资源永续利用.2.5.3基塘渔业模式(1)果基鱼塘.塘基种的果品种类很多.塘泥使果树生长茂盛,结果多.果树下养鸡(鸭),鸡(鸭)在果树下食虫松土,排放大量粪便,经雨水冲刷流入鱼塘,既可肥塘,又可促进塘鱼生长.塘泥肥,有机质增多,上基后又促进果树生长.(2)花基鱼塘.塘基种的花品种多,可有盆栽和基面种植两种类型,需要塘泥培育,塘水浇淋,促进花卉的生长和发育.暴雨或用塘水淋花后,花基和一些残肥随流水回到鱼塘,增加了塘水的肥力,有利于塘鱼的生长和产量的提高.(3)基围渔业模式.基围养殖主要构造在潮间带滩涂上,为便于潮汐纳水,一般建成“下埂上网”的养殖池,开展新对虾属类品种的养殖.2.5.4以渔改碱模式黄河三角洲海岸带的低洼盐碱地带,为充分利用国土资源,通过深挖池塘、高筑台田,构成鱼—粮、鱼—草、鱼—鸭的种植—养殖结合的模式.修筑台田的目的主要是降低地下水位和淡水压盐,一般在条状台田上连续种植水稻3a后,土埌的盐分明显降低,可再种棉花、蔬菜等,也可间种刺槐、紫穗槐、枣树等.在无引黄条件的台田,可利用夏季雨水压盐,种植田菁、芦笋、紫花苜蓿、沙打旺等,逐渐改良台田土埌.在改造台田盐碱土的情况下,塘内引入黄河水养鱼、种藕,池水养鸭.可利用台田作物或牧草打浆喂鱼,也可用发酵的鸡、鸭、畜粪喂鱼,形成一种良性循环.2.5.5渔牧综合模式根据生物的生长环境、动物的食性不同等特点,在互不干扰的前提下,使牧、渔、农成为互为利用的综合生态模式.(1)鱼与禽综合养殖模式.主要有“鱼禽混养”、“上禽下鱼”的养殖模式.“鱼禽混养”中的鱼类多为常规性鱼类,需求耐低氧、食性广、抗性强的种类,一般是草胡子鲶、罗非鱼、鲤、鲫、草鱼等.“上禽下鱼”中的禽,可是鸡或鸭等,往往需要在池塘上构建禽舍,养殖鱼类同“鱼禽混养”的鱼类.该模式利用禽粪肥水促进浮游生物的生长,浮游生物又被养殖鱼类所利用.(2)鱼与畜综合养殖模式.养殖鱼类多为常规性鱼类,同“鱼禽混养”鱼类,畜可为牛、猪等.值得注意的是某些疾病属人、畜、禽、鱼共患,因此利用畜粪肥水之前,必须经无害化处理后方可使用.(3)牧、渔、农复合模式.该模式主要有“三元”复合模式和“多元”复合模式两类.“三元”复合主要包括“菜猪鱼”、“猪草鱼”、“草鸭鱼”、“鸡猪鱼”综合养殖模式;“多元”复合主要包括“鸡猪蛆鱼”、“鸡猪沼鱼”、“草猪蚓鱼”综合养殖模式.
2.6高效生态设施农业模式
该模式是在设施工程的基础上,通过以有机肥料代替或部分替代化学肥料(无机营养液),以生物防治和物理防治措施为主要手段,进行病虫害防治,以动植物的共生互补良性循环,实现系统的高效生产等生态农业技术,实现设施环境下的无害化生产,最终达到改善设施生态系统环境、减少连作病害和农药化肥残留、实现农业持续高效发展的目的[6].2.6.1设施清洁栽培模式通过以有机肥料为基础的设施栽培技术的应用,减少化肥用量70%~80%,使土壤环境得到进一步改善,连作病害进一步减轻;通过以生物、物理防治为基础的病虫害综合防治模式的应用,可使农药用量减少60%~70%,蔬菜品质达到无公害标准的要求.同时,通过膜下滴灌技术的配套应用,节水率可达70%.2.6.2设施种养结合生态模式该模式是通过温室工程将蔬菜种植、畜禽(鱼)养殖有机地组合在一起而形成的质能互补、良性循环型生态农业系统.在这一系统中畜禽(鱼)在呼吸过程中可产生大量的CO2,为温室蔬菜生产源源不断地提供光合作用资源,同时白天蔬菜在同化过程中产业的氧气还可改善畜禽(鱼)的养殖环境.畜禽(鱼)与蔬菜之间互为利用,相得益彰,形成良性生态链.该模式目前有两种主要形式:①温室“畜—菜”共生互补生态农业模式.主要利用畜禽呼吸释放出的CO2供给蔬菜作为气体肥料,畜禽粪便经过处理后作为蔬菜栽培的有机肥料,同时蔬菜在同化过程中产生的O2等有益气体供给畜禽来改善养殖生态环境,实现共生互补;②温室“鱼—菜”共生互补生态农业模式.利用鱼的营养水体作为蔬菜的部分肥源,同时利用蔬菜的根系净化功能为鱼池水体进行清洁净化,互为利用.2.6.3设施立体生态栽培模式该模式是充分利用设施光温环境的优势,通过一定的工程技术手段将“果—菜”、“菇—菜”、“菜—菜”按照空间梯次分布的立体栽培模式有效地组合在一起,形成优势互补、资源高效利用型立体生态栽培模式.该模式有3种主要形式,①温室“果—菜”立体生态栽培模式.利用温室果树的休眠期、未挂果期地面空间空闲阶段,选择适宜的蔬菜品种进行间作套种,形成立体生态栽培模式;②温室“菇—菜”立体生态栽培模式.通过在温室过道、行间空隙地带放置食用菌菌棒,进行“菇—菜”立体生态栽培,食用菌产生的CO2可作为蔬菜的气体肥源,温室高温高湿环境又有利于食用菌生长;③温室“菜—菜”立体生态栽培模式.利用藤式蔬菜与叶菜类蔬菜空间上的差异,进行立体栽培,夏天还可利用藤式蔬菜的遮阳作用为喜阴蔬菜作天然的遮阳网,互为利用[6].
2.7观光休闲型高效生态农业模式
观光休闲型高效生态农业模式是指以生态农业为基础,强化农业的观光、休闲、教育和自然等多功能特征,形成具有第三产业特征的一种新的农业生产经营形式[6-8].2.7.1高科技生态农业观光园主要以设施农业(连栋温室)、组配车间、工厂化育苗、无土栽培、转基因品种繁育、航天育种、克隆动物育种等农业高新技术产业或技术示范,并通过生态模式加以合理联结,再配以具有独特观光价值的珍稀农作物、养殖动物、花卉、果品以及农业科普教育(如农业专家系统、多媒体演示)和产品销售等内容,形成以高科技为主要特点的生态农业观光园.2.7.2精品生态农业公园通过生态关系将农业的不同产业、不同生产模式、不同生产品种或技术,建立具有观光功能的精品型生态农业公园,一般包括粮食、蔬菜、花卉、水果、瓜类和特种经济动物养殖精品生产展示、传统与现代农业工具展示、利用植物塑造多种动物造型、利用草坪和鱼塘以及盆花塑造各种观赏图案与造型,形成综合观光生态农业园区.2.7.3生态观光村专指已经产生明显社会影响的生态村,它不仅具有一般生态村的特点和功能,如村庄经过统一规划建设、绿化美化和环境卫生清洁管理,村民普遍采用沼气、太阳能或秸秆气化,农户庭院进行生态经济建设与开发,村外种养加生产按生态农业产业化进行经营管理,而且由于具有广泛的社会影响,已经具有较高的参观访问价值,具有较为稳定的客流,可以作为观光产业进行统一经营管理.2.7.4生态农庄一般由企业利用特有的自然生态和特色农业优势,经过科学规划和建设,形成具有生产、观光、休闲度假、娱乐乃至承办会议等综合功能的经营性生态农庄,往往具备赏花、垂钓、采摘、餐饮、健身、狩猎、宠物乐园等设施与活动.
2.8种养加、贸工农一体化复合模式
该模式是培育龙头企业,形成市场牵龙头,龙头带基地,基地连农户,产加销一条龙、贸工农一体化的生产经营模式.2.8.1果蔬加、贸工农一体化复合模式依托黄河三角洲冬枣、金丝小枣、鸭梨、香椿等特色农产品,从果蔬的品种选育、种苗培育、栽培、果蔬产品冷藏保鲜,到果蔬精深加工,直至高端果蔬精深加工产品的物流、营销形成一条龙,生产基地覆盖周边地区农户[9].2.8.2粮油加、贸工农一体化复合模式依托当地的特色粮油资源,从粮油作物品种选育、种苗培育到栽培,重点培育孵化优良种苗生产的龙头企业,提升种苗生产和栽培技术含量,提升粮油加工技术科技含量,培育粮油及粮油副产品精深加工为主的高技术加工企业,生产营养型食用油、营养麦片等精深加工产品,直至高端食品的物流、营销,建立标准化粮油作物生产示范基地,辐射带动专业生产农户.2.8.3水产加、贸工农一体化复合模式依托黄河三角洲海水、淡水生物资源,建立海、淡水水产品选育、种苗孵化、养殖基地和龙头企业,集成功能性水产品和保健品精深加工、休闲即食水产品精深加工和水产品保鲜冷冻为主的高端食品加工技术,培育水产品精深加工龙头企业,水产品一部分直接进入物流平台,高端精深加工水产食品通过营销物流进入消费市场.辐射带动周边地区发展设施养殖、池塘养殖和高效生态水产养殖[9].2.8.4畜禽加、贸工农一体化复合模式依托当地的珍贵畜禽资源,培育龙头企业从品种选育、胚胎培养、畜禽养殖,到畜禽产品精深加工,直至高端畜禽食品的物流、营销形成一条龙,辐射带动周边地区工厂化畜、禽高效生态养殖.
2.9生物修复与重建型模式
生态修复是修复被人类损害的原生态系统的多样性及动态的过程,是维护生态系统健康及更新的过程.重建是去除干扰并使生态系统恢复原有的利用方式.不同类型、不同程度的退化生态系统,其修复方法亦不同.根据黄河三角洲海岸带生态系统退化现状,现推荐退化草地生物修复与重建、退化湿地生物修复与重建两种模式.2.9.1草地生物修复与重建模式黄河三角洲海岸带有着广阔连片的草地,但不少天然草地退化.草地生态恢复是遵循植被分布的自然规律,按照草地生态系统物质循环和能量流动的基本原理,运用现代草地管理、保护利用技术,实行封滩育草、减牧还草,在农牧交错带退耕还草、补播牧草和分区轮牧的方式修复、改良天然草场.通过人工引种苜蓿和飞机播种沙打旺,重建人工草场.进一步实行草场林网化,开展草粮轮作、草林间作、牧草更新,实现草地生态良性循环.2.9.2湿地生物修复与重建模式由于黄河三角洲海岸带湿地水分补充不足,土壤有机质含量低,易受海潮侵袭,植物群落建群种少,群落结构简单,湿地生态系统脆弱,加之不合理的湿地开发利用、环境污染等的影响,湿地生态系统退化.该模式按照循环经济原理,采用芦苇补植、造纸废水灌溉生物技术和工程措施,形成“芦苇修复或重建—芦苇造纸—造纸废水灌溉—芦苇处理造纸废水—盐碱类湿地生态修复—利用芦苇造纸”的模式,实现生态、环境、经济、社会效益的统一[10].
3黄河三角洲海岸带发展高效生态农业的建议
3.1加强沿海防潮堤建设
防潮堤坝是关系黄河三角洲海岸带经济社会发展和人民生命财产安全以及发展高效生态农业的重要保障线,必须作为海岸带开发利用的基础性工程和基础设施建设的重中之重.要坚持高标准建设、市场化运作,新建和改造加固并重.新建和改造工程均按五十年一遇防风暴潮和防震标准设计建设,关键岸段堤坝按百年一遇标准建设.为防止防潮堤坝改变海陆交汇的生态环境,必须留足河流入海流路.要充分发挥防潮堤坝减灾、交通旅游、国防安全、生态建设、滩涂养殖、产业开发等综合功能.
3.2加强海岸带生态系统保护
按照优先发展、强化保护的原则,明确岸线、滩涂、海湾、岛屿等空间资源的功能定位和发展重点,加强海洋环境保护和生态建设.加强重要湿地、自然保护区、海洋与渔业保护区的保护,重点加大黄河三角洲贝壳堤岛与湿地系统国家级自然保护区、套儿河口海域国家级水产种质资源保护区、马颊河文蛤国家级种质资源保护区的保护力度.尽快制定完善沿海地区生态保护规划,实施典型海洋生态系统修复示范工程.加强海岛及其周围海域生态系统的保护,重点发展浅海滩涂增养殖、经济作物和药用植物种植,加强贝壳砂的开发利用.加强海岸带综合治理,科学利用岸线资源,实施破损岸线和沿海滩涂治理修复工程.加强沿海防护林体系工程建设,完善沿海生态防护林屏障,实施泥质海岸带防护林封育试点,维护生物多样性和植被原生态,恢复和增强生态服务功能,改善沿海生态环境,为发展高效生态农业提供环境条件.
3.3防止海岸带开发的“同质化”和“人工化”
山东半岛蓝色经济区的全面启动建设,实际上实现了区域内海岸带“发展规划”的全覆盖.随着沿海地区发展规划的陆续实施,重化工项目向滨海集聚的趋势明显加快,交通运输业、装备制造业、原材料加工、钢铁等产业遍地开花,海洋产业同构、布局趋同和低质化等问题明显.因此,必须从战略高度做出规划,防止开发混乱无序、开发的“同质化”和海岸带的“人工化”.
3.4加强海岸带综合管理
[关键词]生态 水利工程 管理探讨
[中图分类号] TV [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-4-305-1
生态水利工程建设作为水利工程施工建设规划方案的一个新的分支,是研究水利工程在满足人类自身社会需求的同时,并兼顾自然水域生态系统安全与可持续性循环的原理和技术方法的规划方案。
现代科学的不断进步、发展使我们认识到,传统意义上的水利工程建设在满足社会经济发展的需求时,不同程度地忽视了河流生态系统循环本身的要求。而随着河流生态系统功能的逐渐退化,也会给人们的长远利益带来不容忽视的损害。所以,在未来的水利工程建设中,要权衡水资源开发利用与自然生态环境保护二者关系,理性地寻找资源开发与生态保护之间的合理的落脚点和研究建设方案。从河流生态可持续建设的全局出发,使生态水利工程与河流环境立法、水资源的综合治理、循环的经济模式以及传统治污技术联合在一起,成为河流生态建设规划的主要方案之一。所以,从生态水利工程建设的方案和建设的重要性中,可以见得,对生态水利工程的管理是非常必要且是当前生态水利工程建设需要亟待解决的基础性问题,只有加强其科学、规范化的管理才能更好的实现我国生态水利工程的建设与发展。
1在生态水利工程建设管理中应遵循的原则
1.1制定行之有效的生态水利工程的管理规划方案
作为生态水利工程的管理者要严格控制水利工程设计阶段的规划内容,促进生态水利建设工程质量的提高,使新型生态水利工程发挥应有的环保价值、水利价值。
1.2坚持以修复整个河流水体系统为主要目标的管理原则
水利工程管理中其所在的河流与周边的田地和城镇是相互连接的,它们组成了一个完整的生态循环系统。因此,在生态水利工程的管理中必须要考虑到各种因素和相互的关系。
1.3按照保持和维护河流自我修复的能力的管理原则
因为河流具有进行自我修复的能力,这种修复能力不仅能减轻水利工程建设施工对河流的消极影响和破坏程度,而且还能减少人们对河流自然环境破坏之后的人为修复力,对河流的可持续发展起着社会和经济共同的促进作用。
1.4在管理过程中要坚持保护和修复河流流域水文多样化的基本原则
众所周知每条河流都有各自不同的特点,具有其自身特殊性。因此,在生态水利工程管理过程中不能盲目的去效仿前人的管理体制,而是要根据每条河流的不同水文特征进行水利工程的全局管理。
2进行生态水利工程管理的重要性探讨
随着经济的快速发展,随之出现了很多环境问题,我国生态环境保护形势不容乐观,特别是随着经济的不断发展对河流水域的破坏日趋严重。在这样的情况下,就需要我们利用现代的科学技术,采用生态水利工程进行管理,从而达到对水资源进行合理的开发与利用,这样不仅能够实现人类对水资源的开发和利用,而且还尊重和保护自然生态环境。所以,对生态水利工程进行管理意义重大。
(1)生态水利工程的科学化管理在农业方面,有利于农业的水土保持,可以涵养水源,保护在水利工程局部地区农业用地的土壤质量,促进农业产值的提高,从而进一步促进我国农业的发展。
(2)生态水利工程有效管理可以更好的保护我国河流多样性。生态水利工程管理要求在进行水利工程的施工建设之前,要对局部河流的现状和河流的地貌特征进行系统、整体性的调查与评估。包括调查河流的水位变化幅度,河流本身构成的形状,河床是否稳定,河床的材料和河流的横截面形状等诸多方面进行细致的调察和研究。此外,它还包括对河流内部生物的考察、观测,以及对河流周边动植物的分布规律、种类和数量进行数据分析,并且建立相应的生物数据库,这样的管理规划会从根本生保护水利工程建设周围流域的生态多样性。
(3)生态水利工程规范化管理利于所在地区局部河流域的河床岸坡建设与防护。生态水利工程主要强调人与自然环境的和谐统一,在满足工程安全的基础上,注重生态和水文景观,使护岸形势的多样化。为了让动植物、水域植物、鱼类等有更好的栖息和繁殖的场所,在生态水利工程管理中要注意避免使用不透水的材料,尽量使用良好垫层结构和反滤结构的堆石,以保证水利建设河床岸坡的生态稳定。
(4)生态水利工程有效管理可以保证对已破坏的河道进行及时修复。生态水利工程有效管理,可以对河流整个生态系统进行及时修复;此外对生态水利工程的有效管理还会加强生态社会效益和经济效益的统一,从而改变传统单一经济技术测评的方式,有利于生态水利工程的整体建设。
生态建设的重要性随着我国国际地位的提升,人们的物质文化需求、生活质量要求逐步提升而逐步显现。水利工程作为我国社会建设的重要组成部分其生态建设不容忽视。所以,对生态水利工程进行科学、规范合理化的管理意义重大。生态水利工程的管理除了要加强管理体制的创新改革还要充分调查与分析水利工程所在地的地理环境与人文环境,从而更合理的对其整体进行有效管理,推动我国生态建设的发展。
参考文献
[1]余安邦.《大石滩水库汇流区的特征与生态保护对策》[J].水利科技与经济.2008.
[2]具杏祥,苏学灵.《水利工程建设对水生态环境系统影响分析》[J].中国农村水利水电.2008.
[关键词]农业;审美;生态平衡;生态美学
[中图分类号]B834;X22 [文献标识码]A [文章编号]1674-6848(2014)04-0099-07
[作者简介]陈望衡(1944―),男,湖南邵阳人,文学博士,武汉大学城市设计学院、哲学学院教授,博士生导师,主要从事美学研究。(湖北武汉 430072)
[基金项目]国家社会科学基金重大项目“中国古代环境美学史研究”(13&ZD072)的阶段性成果。
英文的文化一词“culture”原义为农业,而现代的农业一词“agriculture”,又以“culture”为词根。事实上,农业是文化的摇篮,人类的其他活动,包括科学技术活动、手工业活动乃至工业生产活动,均是从这个摇篮培育出来的。农业环境基本上由两个方面构成:一是作为农业生产基地的田野及农作物风光,二是农民居住的村庄。农业环境在人类的居住环境中具有重要的地位,它的审美性质自有其特殊性,值得我们格外地重视。尽管现在地球已进入后工业社会,但农业仍然是人类的主要产业,农村仍然存在,而且将会永远存在。随着社会的进步,农业的价值已由单一的生产价值发展到生态价值、生产价值和审美价值的统一,而且其维护地球生态平衡的生态价值愈益得以彰显与突出。农业正在以其全新的面貌以及巨大的审美魅力展现在人们的面前。
一、农业的一般审美性质:代自然司职
人类的农业生产活动,从本质上来说是一种模仿自然的活动,准确地说是代自然司职。
工业生产的东西基本上是自然界原本没有的东西,而农业生产的作物,自然界原本有或可以有,只是不很符合人的需要。比如水稻,田地原本有野生的水稻,但产量低,味道也不够佳,人们通过努力,认识并掌握了水稻的生长规律,在田地种植水稻,让水稻长得肥壮,产量高,也很好吃。就水稻仍然是自然物来说,它是自然;就水稻是人劳作的产物来说,它是人文。自然,不是原生的自然,是人造的自然;人文,不是社会的人文,是自然的人文,准确地说,这是人代自然司职的人文。
不少美学家困惑于农业景观的美是自然美还是人文美?应该说是这两种美的统一,只不过这种统一是以自然为本体的。因此,准确地说,农业景观是具有人文性的自然美,或者说是人参与创造的自然美――准自然美。
生命性以及与之相关的生态性是农业审美的重要特点。
农业生产是一种培育生命的事业。农作物与家畜都是有生命的,正是这一点,使得农业景观的美远胜于任何工业产品的美。黑格尔非常看重生命的美。他说:“作为在感性上是客观的理念,自然界的生命才是美的。”①
农作物中的植物作为生命物,就其本质来说,它来自大自然,不仅其生命的结构是精致而又奇特的,而且生命节律非常清晰,体现出自然的有序性;就其产生来说,它是人劳作的产物,它的生命中透显着人的智慧、人的伟力,从某种意义上讲,它是人的生命的别一种形式。
农作物中的家畜和家禽作为生命物,一方面保留着动物的本性即它的野性,另一方面又增添了人所需要的性质,我们姑且叫它“文性”。野性让家畜和家禽的生命仍联系着神秘的自然世界,“文性”则让家畜和家禽的生命联系着温馨的人类世界。
从本质上来说,农作物的生命是人造的自然生命,因而对于人具有一种特别的亲和性。
农业景观不只是特殊的生命景观,而且是人工与自然共生共荣的的特殊的生态景观。景观的基础是大地,这是一片自然与人工共同开发着的土地。农民在稻田里培植水稻,希望收获更多的稻子,然而在稻田里生活着的绝不只是水稻,除了各种各样的昆虫、鱼类、两栖动物,还有杂草。杂草是水稻的大敌。杂草长势过好,必然影响到水稻,所以,农民总是不断地除杂草,但实际上杂草是不可能除尽的,如果采用剧毒农药将杂草除尽了,水稻也许就完了。
自然有它的目的性,人也有它的目的性。农作物、家畜这些人工培育的自然物既然与纯自然物共同生活在一片大地上,这两者的关系就只能协调和兼顾,既让人实现其目的,也让自然实现其目的。所以,必须保持良好的生态性,这是农业景观作为大地景观的一个极其重要的特性。
为什么今天仍然要重视农业?除了人们衣食等物质产品的原料仍主要来自农业外,农业对于保持地球生态平衡的重大意义也是重要原因之一。
人的生命与自然生命的对话性,以及这种对话的艺术性,是农业生产审美的另一个重要特点。
农业生产的主体是农民,客体是农作物。农作物不管是植物还是动物(家禽家畜),都是有生命的。因此,主体与客体的交流是两种不同的有机生命的交流,这种交流的主要内容是希望农作物按照人的意愿生长得更好。然而,这个过程绝对不会那么单纯。一是有大量的情感性活动。众所周知,农民对于他的作物是极有感情的,他可以对着青葱的庄稼喃喃自语,也可以抚摸着家畜诉说心里话。二是交流的内容大量地超出了功利的目的,也就是说它可以与作物生长无关。传说《牛郎与织女》中,那牛郎与老牛的谈话,竟然是咨询老牛对他与织女爱情的看法。
农业生产中的生命对话,更重要的是对天象、气候、山川地理种种与农业有关的自然界及自然神灵的对话。虽然这种对话不像对农作物的对话那样具体,那样具有明显的当下性,但是这种对话具有根本性。农业生产因为本质是人造自然,人造自然仍然是自然,所以必须在总体上、在规律上服从大自然。农业生产虽说是人在做,但决定其成败的最后原因是大自然。大自然不是人,农民将它看做神,其性情、脾气,人无法全部捉摸透,然而人一直朝着这个方向努力,原因很简单,就是企求获得自然的青睐,获取农业的丰收。这种人与自然的生命对话在极为广阔的背景下进行着,同时也通过诸多的形式进行着:有理性的,主要形式为科学技术;也有非理性的,主要形式为巫术与崇拜;还有理性与非理性兼而以审美突出的,主要形式为艺术。
农业生产主要是体力劳动。体力劳动属于人的肢体活动,它具有两种形态,一种为体育竞技,另一种为艺术活动。体育竞技与艺术活动都不直接创造物质价值,只有劳动直接创造物质价值。各种劳动都体现为人的肢体活动,其中唯有农业劳动的肢体活动是最全面、最丰富的,活动量的调节也是最为自由的。人类的肢体活动体现了人的意志、智慧、创造力,是人类精神的物化形态,正是因为这一点,我们认为它具有重要的审美价值。
人类天然地具有一定的节奏感,人类在从事任何肢体活动时,都自然而然地寻求节奏,使肢体活动协调,体现在劳动中更是如此。普列汉诺夫在《没有地址的信》中描绘地球上残存的原始部落巴戈包斯族人的耕作,男女二人,一个挖坑,一个播种,配合默契,其动作也具有一种舞蹈般的美。①中国江南农村的车水,多人共用一辆水车,用脚踩着踏板,“咿咿呀呀”的水车声中,显示出动作的协调,哗哗的流水随着叶片升起,最后变成一片小瀑布倾泻进稻田。这种劳动的情景,比任何艺术都更具魅力,因为它是真实的,充满着蓬勃生命的意味。
与工业生产中的体力劳动相比,农业劳动要艺术性得多,原因有二:一是农业劳动的肢体活动比较丰富和自由,更具有人性化;二是它以大自然为背景。农业劳动均在田野上露天进行,头上是蓝天,脚下是大地,视界是青山绿水、碧树繁花、农家村舍,耳旁是大自然的水声、风声、雨声等各种声响,还有人的笑语、歌声及劳动工具发出的声音。在这种环境下劳动,简直就是一场真实的演出,有声有色,震撼人心。
工业劳动多将工人固定联系在一条流水线上,工人只能按照预设的程序进行操作,没有半点自由,他们的工作一般来说是枯燥的。农业劳动虽然也需要配合,但基本上是个体劳动,劳动者具有较强的自由性。从人的本质力量自由实现这一维度来看,农业劳动远胜于工业劳动,这一点正是农业生产较工业生产更具审美性的重要原因之一。
当然,这只是问题的一个方面,即农业生产于审美具有正能量的方面,农业生产于审美也具有负能量的方面。农业劳动多为手工劳动,劳动强度一般较大。另外,由于农业劳动多在户外进行,劳动者的身体多易遭受不利自然条件的损害。因此,农业劳动也有反人性、反审美的一面。
农业审美还有一个审美主体的问题。审美者有两种,即创美者和非创美者。农业的审美主体可以是农业景观的创美者,也可以是农业景观的非创美者。农民是农业景观的创美者,他来欣赏由他创造的景观,其感受融进了创美过程中的诸多艰辛与欢乐,这种感受如鱼饮水,冷暖自知,外人难以完全理解。而不是农民,也可以欣赏农业景观,这种欣赏更具有普遍性,它与农民对自己劳动成果的欣赏可以是相通的,但不会是一样的。
二、工业社会的农业审美:准技术性
农业的一般审美性质是在前工业社会奠定的。前工业社会农业的突出特点是以人工生产为主,虽然也运用工具,但那工具比较简单,不能做到大量地节约体力、解放劳动者,农业生产有着巨大的体力付出,是相当辛苦的,与之相应,农业生产的效益也是相当低的。
现代农业属于工业社会的农业,已经大规模地运用机器生产。然而,机器生产并没有使农业的根本性质发生变化,但为农业生产增添了新质,其中包括审美新质。
从美学上来说,机器生产所创造的美是技术美。技术美与手工美是不一样的。技术美作为工业时代的标志性的美,充分体现出工业时代机器的霸权地位。机器生产需要规范性、标准化,这就使得劳动成果明显地具有一种理性形式。我们看到,用收割机收割过的麦地,明显地有一种规整感。由于机器生产按照预先设计好的节拍进行劳作,一丝不苟,这里就有一种节奏感、韵律感。这种节奏感、韵律感主要不是来自操作者,而是来自机器,来自机器制造者的预设,也许它过于严整,甚至过于死板。因此,机手对机器掌握得如何,不仅决定着他的劳动效率,而且决定他在劳作中能不能得到。
工业社会中,科学技术在农业中的运用是全面的,其成效不仅给农民带来了巨大的经济效益,还直接体现在农作物、家畜、家禽的外在形貌与内在品质的改变上,从而使得它们不仅体现出技术的美,而且体现出科学的美。
然而,建立在工业社会基础之上的农业,虽然创造了巨大的财富,但也带来了如下重大问题。
一是导致对于自然环境的破坏。传统农业生态状况比较好,田野里既生长着庄稼,也生长着别的生物。江南的稻田在实施着传统的生产方式时,那水田中有着诸多的小生灵演奏着生命的大合唱,维持着生态的平衡。尽管农民为了高产,也除害虫和杂草,但这种活动不会破坏生态平衡,因为这种除害的程度是相当轻的。然而,工业社会的农业主要运用机器生产,为了机器的运作,对农田必须实施大规模的改造,这种改造土地环境有可能是一种破坏。工业社会的农业多使用化肥、农药,不仅打破了土壤中的各种有机元素的生态平衡,造成土壤的沙化、酸碱化等,而且使田地中诸多小生物的生存遇到困难,甚至遭到灭顶之灾。虽然农作物高产了,但农田良好的生态平衡打破了,且后遗症严重,生态平衡难以回复。更可怕的是,化肥、农药中的某些元素进入农作物后,有可能对人的身体造成伤害。
二是导致农民对土地的情感淡化。从伦理角度言之,工业社会的农业给农民带来的最大的精神上的伤害,是人跟土地的那种生命情感的丧失。在农业社会,农民祖祖辈辈生活、耕作在这片土地上,他们既是这片土地的所有者,又是这片土地的劳作者,这里是他们的家,是他们生命的根。可以说,这片土地上的一山一水、一草一木、一花一石,不仅联系着他们的收成,他们的生活状况,而且还联系着他们的情感记忆,联系着他们的精神生命。在工业社会,农民与土地的这份情感就浅多了。农民在相当程度上变成了农业工人,他们运用机器生产,今天在这片田野劳作,明天到另外一片田野劳作,他们劳作的土地也许并不属于他们。不仅如此,土地的所有者也许未必是这片土地上的农作物的所有者。这样,依靠同一片土地谋生的就有三种人:劳动者、土地所有者、农作物(庄稼、家畜、家禽等)所有者。三种人的分离所造成的一大后果,就是都难以建立起与土地的生命情感。
三是导致人性的某种异化。机器生产虽然是人在操作机器,但机器自有其操作规程,不完全听从人的意志。就劳动的本质而言,它是劳动者的本质力量对象化。显然的事实是,机器生产中劳动者的自由度降低了。另外,机器生产是一种标准化的生产方式,谈不上有什么劳动者的个性色彩,这些均在一定程度上造成人性的某种异化。①
四是导致农业景观的单调。传统农业因为是小农经济,农作物是多样的。一块土地种植诸多品种的庄稼,五彩斑斓,殊为美丽,虽然产量不高,但就其审美来说倒称得上是丰富多彩。另外,家畜、家禽也品种多样。这样一种农家风光,充满生气,充满情调。唐代诗人王驾有《社日》一首,描绘了传统农家风光之美。诗云:“鹅湖山下稻梁肥,豚栅鸡埘半掩扉。桑柘影斜春社散,家家扶得醉人归。”这风光中的景观是多元的,有稻有梁,有猪有鸡,更兼有山有水,有人物活动,这样一种风光是极为有魅力的。工业社会的农业,称得上是准工业,虽然也是在田野上劳作,但所种的庄稼不可能是多样的,往往在一望无际的田野上种的就是一种庄稼,至于家禽、家畜也是分类饲养,那种鸡飞狗吠的农家院落风光少见了。
虽然工业时代的农业大规模地使用机器生产,但是并没有改变农业的一般性质,即代自然司职。农业生产仍然是人的生命跟物(农作物)的生命在交流,在“对话”,只是司职的手段、对话的方式有很大不同。第一,传统农业用的是简单的木制或铁制工具进行生产,代自然司职具有较强的手工操作性,因此这种“对话”显得直接。工业社会运用机器进行农业生产,庞大的机器以及它的高效率,在很大程度上阻隔了人与大地、与农作物的亲和性。第二,工业社会用机器进行生产,其产品一般具有数量化的痕迹,体现出只有经过数量规范才有的标准性、统一性。工业社会的农业劳动,虽然用机器生产,但由于农作物多是有生命的自然物,很难完全做到标准化、规范化。就拿机器养鸡来说,虽然养鸡的所有工序全是用机器计算过的,但饲养的鸡也不会真正标准化。
严格说来,工业社会的农业,其成果是自然、人工、技术三者合力的产物,技术因素虽然突出,但不占决定的地位,因为农作物均是有生命的,生命不能任由技术来操纵,决定生命的只能是它的本性――自然性。因此,我们只能说工业社会农业所创造的美具有准技术性,而不是自然性。
三、后工业社会的农业审美
后工业社会又称后现代,对此概念的理解,尚有诸多分岐,笔者主要是从价值形态来认识工业社会与后工业社会的区分。工业社会形成自己的价值判断体系,这一体系的核心价值是财富。与之相关,在对自然的认识上,工业社会视自然为掠夺对象,科学技术被用作对付自然的利器。无可否认,短短数百年工业社会,人们对自然掠夺的成果远超过以往人类几千年从自然所得的总和。但是,人类也遭到自然严重的报复,这种报复近几十年日益加剧,人类突然感到生存的危机。在这种背景下,人们不能不调整自己的价值观,人们原来视自己为自然的主人,这种看法不能不放弃了,一种新的提法――“自然是人类的朋友”出现了。人们认识到:人有自己的利益,自然也有自己的利益,人类不能不尊重自然的利益。一种新的价值观――生态价值观就这样出现了。与之相应,一种新的社会形态出现了,这就是后现代社会或者说后工业社会。如果说,工业时代以技术为主题,体现为人类对自然大规模的掠夺的话,那么后工业时代则以生态为主题,人类与自然的关系经由掠夺与反掠夺的敌对关系改变为和谐共生的友好关系。于是,一种新的文明――生态文明出现了。
生态与文明本是天敌,文明就从破坏生态开始,只是因为人类在自然面前一直极为弱小,这种小小的破坏对于自然生态来说不足为虑,因为自然自身具有强大的修复功能。然而,当人类借助科技将破坏的规模扩大到一定的程度时,自然自身的修复功能就难以在一个较短的时间内奏效了。
由于人与自然原有的生态平衡遭到严重破坏,自然界的种种所为对人类的生存与发展就非常不利,人类已经强烈地感受到了地球环境变化所带来的生存危机。因此,恢复人与自然的生态平衡,重建人与自然的和谐关系,就严重地摆在人的面前,成为当今人类一大使命。
恢复人与自然的生态平衡有两种办法。一种是靠自然自身的力量,但由于自然自身的生态修复力遭到严重破坏,完全靠它的力量实现生态的修复,需要非常长的时间,且有诸多不可预料的因素。另一种是让人参与自然生态的修复,就是发挥人的作用,帮助自然界生态的修复,而且促使这种修复朝着更有利于人的方向发展。
什么样的人类活动最能修复人与自然的生态平衡关系呢?无疑莫过于农业了。在修复人与自然关系的问题上,农业较之工业具有最多的优越性。如前面所述,农业是一种培育生命的事业,农业生产本身具有生态的可循环性。虽然农作物与农畜的生长会消耗自然的资源,但是又会以另一种方式回归到自然,成为自然的资源。
农业对自然生态系统的介入有两种情况:一种是良性的,即它的活动符合生态平衡的规律;另一种是恶性的,即它的活动破坏生态平衡规律。前一种农业为生态农业,后一种农业为非生态农业。只要我们自觉地建设生态农业,坚决摒弃非生态农业,农业对于地球生态平衡的修复和维护,其意义是非常重大的。
工业生产基本上是机械生产,它对环境的作用不存在正面的意义,也就是说,它不可能加入到自然的生态平衡活动中去,因此,它无法对自然生态起到良性的促进作用,人类唯一能做的只是尽量减少它对环境的负面意义。
农业的生态功能一直存在着,只是长期以来没有受到人们的重视。一直以来,人们从事农业的目的只有两个,或为人类提供生活资料,或为工业生产提供原料,至于维护自然生态平衡,人们不需要去考虑它。之所以这样,是因为地球上总的生态平衡没有遭到严重破坏。而在今天,人们从事农业不能只有两个目的了,还必须有第三个目的,即修复并维护自然的生态平衡。
后工业社会为农业增加了一条新的使命,即生态使命。农业的生态使命具体可以分为两个方面。其一是为人类提供绿色食品。对此早在20世纪20年代就有人提出来了,其理论为“有机农业”(Organic Faming)。有机农业禁止使用化学肥料、化学农药,这样做似乎是回到了原始农业,但产量无疑是很低的。因此,有机农业不只是采取“减法”,也要实行“加法”,通过高科技的手段促使作物朝着人需要的方面发展,提高作物的品质与产量。其二是让恢复或保持生态平衡明确地成为农业生产的目的。这有两种情况:一是农业生产与生态维护双赢,既维护了自然生态,又获得了良好的收成;二是维护了自然生态,但影响了农业的收成。前一种情况当然好,也正是我们努力的方向,但是第二种情况的出现有时也是不可避免的,为了整个地球的生态环境,农业有时需要作出这样的牺牲。
既然后工业社会的农业充当着维护地球生态平衡的重大使命,后工业社会的农业审美其突出特点就是生态审美。
在生态学看来,地球上的全部生命系统是一个巨系统,不仅生命与生命之间存在着相互依存的关系,而且生命与非生命也存在着相互依存的关系,这种相互依存,其核心是能量的转换。从这样的一个维度来看待自然界的生命活动,会发现自然界其实存在一种特别重要的性质――生态性。生态性实质是一种力――生态力,正是这种力维护着地球的生态平衡。
生态审美的实质不是对个体生命的肯定,而是对生命系统的肯定,是对自然生态平衡的肯定。加拿大学者艾伦・卡尔松说:“生态途径尝试将我们人类环境作为一个类似相互联锁的生态系统的组合体来进行感知,将‘功能上的适合’作为审美概念的核心,从而欣赏它们的创化、发展现仍持续着的存在。”①艾伦・卡尔松说的“功能上的适合”就是生态平衡的功能。生态平衡功能应是生态审美的核心。虽然历来的审美都是注重生命的,将生命或生气、生意、生气看成美的本质,但是历来的的审美并没有将视界推向生态,只有后工业社会的审美才将生态视为审美的基础。
生态系统一般很难通过人的感官直接感知,但是良好的生态系统总是会有一些外在表现的,比如它能显现出事物的复杂性和物种的多样性。生态系统与传统的形式美观有一致的地方,但也有不太一致的地方。按传统的形式美观,颜色鲜艳容易让人产生美感,但是,须知有些生态现象,比如蟾蜍,它的外观颜色并不好看,但是以生态而论却是重要的物种,我们不能因为它的颜色暗淡而过分地讨厌它。
传统的形式美法则是没有生态性这一条的,现在需要将它纳入。要强调生态对审美的限制,其中蕴含有环境伦理和环境美学的结合。生态上不可持续的景观通常表现出另外一些特征,如浪费、贪婪和掠夺,这些缺点都是我们在伦理上所厌恶的。如何判断此景观是否为可持续的景观需要知识。对农业景观的欣赏越深入,就越需要知识的介入,尤其是生态学的知识和自然史方面的知识。