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·管理创新
■丁宁蒋华英
企业商业模式发展的趋势———商业生态系统
摘要:随着经济全球化、网络化的迅速发展,社会经济运行中的动态不确定性进一步加剧,竞争方式正进一步向复杂化方向发展,同时企业的合作和协作也会达到一个新的高度,在这种环境下,企业之间会逐渐演化成生态系统的竞争,也是商业模式未来表现形式的竞争。文章论述了商业生态系统的内涵和特征,并阐释了商业生态系统生存与发展的战略类型与策略,最后提出了商业生态系统健康与维护的措施。
关键词:企业商业模式;趋势;商业生态系统
一、商业生态系统的内涵
最早把经济看作是生态系统的是罗斯查尔德,他形容经济生态系统为“资本主义经济最好被看作一个真实的生态系统。”商业生态系统是美国战略专家詹姆斯·弗·穆尔(JamesF.Moore )于1993年在《哈佛商业评论》上发表“捕食者与被捕食者:竞争的新生态学”一文中首次提出的新观念,他指出:“商业生态系统是以组织和个人的相互作用为基础的经济联合体”。是供应商、生产商、销售商、消费者、投资商、政府等以生产商品和提供服务为中心组成的群体。这种经济联合体具有特定的经济功能,生产出对消费者有价值的产品和服务。
赵湘莲等学者这样描述了商业生态系统的表现形态:“商业生态系统是一个商业系统。但它与一般商业系统不同的是,它具有生态系统的特点。系统中成员之间构成了价值链,类似于自然生态系统中的食物链,处在价值链的一个环节两端的单位是共生关系,多个共生关系形成了商业生态系统的价值网。链网式集成形成了系统存在的基础。物质、能量和信息等通过价值网在联合体成员间流动和循环。每个成员仅是价值网中的一个结点,执行着某一功能,某一结点的缺
失将对整个系统造成或大或小的破坏,成员之间的协同进化会使整个商业生态系统维持一定的动态平衡。与自然生态系统中的物种一样,商业生态系统中的成员,最终都要与整个商业生态系统共命运。但它与生态系统又有所不同的是,商业生态系统是经过精心策划的有未来目标和构想的人工系统。系统中的成员必须分析在这种构想中希望扮演什么角色?希望对整个系统的影响和控制达到一种什么程度?他们在价值网各节点之间不是吃与被吃的关系,而是价值或利益交换的关系,并在共同的前景下对自身及系统进行精心管理。
因此,商业生态系统除了具有一般商业系统和企业所具有的整体性、相关性、目的性和环境适应性等特征外,还体现为结构复杂、关系复杂和行为复杂,具有自组织的特性,是典型的动态、开放的复杂系统。”
二、商业生态系统的特征
商业生态系统作为一种新型的企业网络,不仅具有企业网络的一般特征,同时它还具有以下必然遵循的自然生态现象几个核心的特征:
第一,存在就是目的。生存与生命的繁衍,是物种在生态环境中基本的行为动力。物种从环境中去的资源,纯粹是为了延续本身与族群的生命,并非意图对其他物种有任何贡献。在生态说的概念下,“生存”本身即是商业模式存在的目的。企业在社会中挣扎求生的情形,就像物种在生态环境中求取生存的情况一样,我们注意的焦点在于企业商业模式如何从环境中取得资源,以持续本身的生存。至于商业模式的存在到底对社会有什么功用、对消费者有何意义、对社会福利或资源分配有何改善,都是商业模式在存在的前提下进一步关心的重点。
第二,物竞天择。物种在面对其生存
环境时,是非常渺小与无助的。在生物演进史中,没有任何一种物种曾经改变过生存环境。因此,“物竞天择,适者生存”,是生态学的基本理念。这种宿命观,和传统的策略者抱着“人定胜天”的哲学观,和信服“自己的命运操在自己手中”的主流思想,有极大的不同。换言之,生态说基本思考的问题是:“商业模式如何由环境中取得生存所需的各种资源,”来适应当前的环境,而非商业模式对环境有何贡献或影响。同时,在商业模式被环境支配的被动性立场下,我们应理解,商业模式生存是配合环境进化而非进步的结果,重点应在于“适合”而非“完美”。
第三,长时间,宽视野。传统的策略逻辑以个别商业模式为分析单位,不论是商业模式本身的条件能力,或未来的发展策略,均以单一商业模式为分析对象。然而,族群生态学是研究物种族群如何适应环境的一门科学。从生态的观点思考,当环境条件产生变化时,不能适应新环境而条件相似的组织族群,即使其中个体的行为各有差异,而呈现出不同强弱的生存能力。但就长期而言,整个族群被天择淘汰,是一个不可避免的结果。换言之,生态说的策略逻辑是适用于整个族群的,个体是无法对抗这个趋势的。当然,它亦必须亦较长时间幅度来观察,才能验证逻辑的正确性。
生态观点既然不以个别组织为分析对象,它的议题就常常围绕在大结构上,去推论企业与其他各类相关利益组织或竞争组织之间的关系,或考察如何还有一些关系的安排,以及对法令政策、人力结构等环境因素所做的调整,以求取族群的生存,是一个典型的宽视野的巨观思考。
三、商业生态系统生存与发展的战略类型与策略
(一)战略类型
2011.01(下)
C h i n a C o l l e c t i v e E c o n o m y
集体经济·管理创新
1、核心型战略。在商业生态系统中,
企业充当商业生态系统调控者的角色,通过影响这个系统的特定行为而维持生态系统的健康;网络核心战略是指在改善生态系统的总体健康情况,并在这样做的过程中使本企业取得可持续的绩效的一种运营战略。其特征是注重外部资源的管理,努力构建外部的网络结构,积极维持整个网络的健康并从中受益。
的关键。要做到快速追随,“同步工程”是一件非常重要的事情。过去任何研究发展的过程,都是从基本的构想提出,然后开始研究后,准备推广,培训,如此必然须经过很长时间才能实施。今天如果要让商业模式准时实施,就必须让这些活动同步进行,当构想刚出现时,就已经开始准备推广与培训。唯有这样的方式,才能让商业模式在最短的时间内适应市场需要。
的应用开发商争利,IBM 才赢得了这个群体的信任,并借助他们的力量来实现自己的战略。
第二,保持理念的先进性。要提高协作和创新的成效,就必须建立能够被各方接受的统一理念。这个理念还必须具有强大的生命力和前瞻性,否则就很难保证这个生态系统的长期存续,更不用说获得什么优势。
第三,推动生态系统中的合作。生态系统中的核心企业必须推动整个生态系统内的价值创造活动,其中既包括合作伙伴与自己的合作,也包括合作伙伴之间的合作。特别是核心企业要能提供一些免费的资源和资讯吸引其他企业合作,从而加大合作的力度,力争把蛋糕做大,从而创造出更大的价值。
第四,控制生态系统风险。核心企业在推进生态系统内部的合作时,必须把生态系统中的风险控制到最小。核心企业在构建自己的生态系统时要谨慎选择合作伙伴降低风险,系统中的骨干企业应对其他企业的弱项予以适当的帮助,以降低整个生态系统的风险。另外,商业生态系统还要重点防范企业的“逆向选择”和“道德风险”。
参考文献:
2、支配主宰型战略和坐收其利型战
略。坐收其利型战略是一种不连贯的战略,采取该战略的企业既不愿意通过一体化来控制生态系统,但又过多的从生态系统中攫取价值。即采取这样战略的企业既不承担为生态系统创造价值的责任,又不愿意与生态系统中其他成员分享价值。这是一种弊端明显的战略。支配主宰型战略是指某一企业通过横向一体化或者纵向一体化直接控制和管理商业生态系统,但它过度的管理了生态系统。这种战略虽有弊端,但支配主宰者创造了大量的价值使得过度攫取价值的负面影响并不明显。
3、生存与繁衍策略。当外在环境变化
很快速的时候,企业要记得,生存是第一优先。若今天不愿意顺应大环境来做改变,只是坚持自己的立场,可能很快会被环境淘汰。但今天大环境的改变这样快,要赶上环境的变化是一件困难的事。什么时候流行什么商业模式,很难在事前掌握,所以在这个时候需要制定适当的商业模式繁衍策略。
四、商业生态系统的健康及维护措施在生态系统中,核心企业的作用非常重要,这个起支持作用的企业,对整个系统的建设和发展负有重大责任———不仅要推动整个创新生态系统的形成,还要维持它的健康与动态平衡,并不断增强它的生命力。
第一,取得合作伙伴的信任。IBM 作为行业内的领先企业,而且提供的是平台型产品,其可以称得上是所在生态系统核心企业。但系统中的其他成员可能会猜度,会不会在合作时自己的利益得不到保证?暴露自己的业务和优势的风险?因此,为了取得合作伙伴的信任,就必须给它们留出足够的价值空间。1999年,
3、缝隙型战略。着眼于专业化和差异
化,将自己独特的能力集中在某些业务上,利用其他企业提供的关键资源来开展经营活动。缝隙型企业最主要的作用在于有效的利用整个生态系统的资源,避免资源的重复配置。
(二)发展策略
1、顺应策略。这个策略的基本理念是,
承认这个环境没有办法改变,也不准备去挑战这个环境,只希望在变化环境中找到一个安身立命之处。
IBM 决定放弃应用软件,专注于发展中
间件。中间件目前在软件业务中还只是一个很小的类别。正是由于避免与众多综合利用矿产资源,形成“高效采矿(高回采率、低贫化率、贫富兼采)-选矿(高回收率、伴生元素回收)-选矿尾矿再回收利用(干抛尾矿再选、尾矿制砖)-井下水、废水循环利用-节能降耗”的矿业循环经济模式,实现了企业经济效益、社会效益和环境效益的同步增长,实现了资源、经济、环境的协调发展。
参考文献:
2、快速追随策略。在不确定的环境
中,快速追随对忽然出现的市场是成功(上接第43页)
空压机和破碎磨矿设
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(作者单位:大连海事大学)
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备,减少能源消耗;三是矿井提升采用先进的电控装置;四是优化厂房布置,形成物料短捷顺畅的生产线,消除了矿流折返输送,最大限度地降低了生产过程中物料传送的能耗和损失;五是水泵、主风机、选矿设备等采用软起动、变频调速装置,能有效地节约电耗;六是采用节能型变压器等高效节能设备、高效节能光源与灯具,并使变电所尽量靠近负荷中心。
全矿单位耗电为40.7kWh/t.矿,折合标煤14.9kg/t矿,达到了国内先进水平。
三、结论
龙桥铁矿通过技术研究、资金支持,
3、卢振伟, 吴郭泉, 张明山等. 矿业循环经济“5R ”理论及应用研究[J].资源与产业,2008(4).
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(作者单位:丁铭,安徽省地质矿产勘查局324地质队;杨玉访,安徽省庐江龙桥矿业有限公司;梁慧勇,安徽省庐江龙桥矿业有限公司;程伟,安徽省庐江龙桥矿业有限公司)
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第一种定义是以联合国千年生态系统评估(MA)的定义为代表,认为生态系统服务(Ecologicalservices,ES)是人类从生态系统获得的各种利益。既包括纤维、食品和药材等生态系统产出物,也包括维持生物多样性、消纳废物和水土保持等来自生态系统自身功能及其变化过程的利益。在Daily等关于生态系统服务的论著和Costanza等关于全球生态系统服务价值核算研究中都使用了这种较宽泛的定义。第二种定义把生态系统产品和服务视为2个不同的范畴,把生态系统有形产出物称为“产品”,把人类获得的、通常不以实物形式出现的利益称为“服务”。DeGroot等在探讨生态系统功能与生态系统产品和服务之间关系的论述中就区分了这2个范畴。研究生态补偿(包括森林生态补偿)应使用第二种定义,因为根据生态补偿的概念,可以把生态补偿看作一种交易,很明显,交易对象是无形的“服务”而不是传统意义上的有形的“产品”。如果在生态补偿研究中使用第一种定义,将引起价值评估结果偏大,使补偿标准偏高。下文提及的生态系统产品和服务均属于第二种定义的范畴。
2森林生态系统产品与服务的价值类型
参考普遍认同的MA报告,同时结合第1节的分析以及生态补偿研究与实践的需要,可以把生态系统服务分为调节、文化和支持三大类型。支持服务是森林生态系统得以存在的根本,是森林提供调节和文化服务的基础。对支持服务的探讨更多的是在生态学和环境保护学范畴内展开,所以讨论支持服务中的土壤形成、养分循环和维持生物多样性的生态价值比经济价值更有意义。支持服务中的初级生产则兼有生态和经济价值,由该过程产出的木材和非木质林产品具有消耗性使用价值。调节服务中的子类型,例如固定二氧化碳、水文调节和农田防护等,间接为人类提供福利,属于间接使用价值。文化服务中的森林游憩和精神宗教价值属于非消耗性使用价值,科教价值大体上属于非消耗性使用价值,因为科教活动以非消耗性使用为主。根据是否具有市场价格、是否可以在市场上进行交易,是另外一种分类方法。此时,可以把森林生态系统产品价值划归“市场价值”,把生态系统服务价值划归“非市场价值”。在这种分类方法中,产品的“市场价值”与服务的“非市场价值”之和相当于分类系统中的总价值。
3生态补偿的概念、内涵与要素
目前国内外对生态(效益)补偿没有统一的定义,但是具有代表性的一般都是从环境或生态经济学角度给出,例如Wunder提出的PES定义,李文华等对生态补偿概念和内涵的解析。综合国内外研究,本研究认为可以把生态补偿理解为:为保证一定数量和质量的生态系统服务的可持续供应,而向生态系统服务提供者支付现金或提供物质、技术和优惠政策等作为奖励,或者向破坏者收费用以补偿和修复生态系统的一种基于利益关系调节的经济刺激手段或制度安排。这是从较宽泛角度的理解,包括激励和惩罚2个方面。因此,可以把森林生态效益补偿看作是一种市场化的交易行为,它包括供应者、购买者、交易对象和交易价格等要素,这些要素缺一不可。1)供应者一般是林权所有人或者实际占有者,在土地私有制国家一般指私有林地所有人。在中国,北方主要是国有林区;南方为集体林区,经过林权改革,个人林权所有者比例已经增大。2)交易对象是具有一定价值的某一种或者几种森林生态系统服务,具有“公共物品”属性,其载体是特定林地和地上森林植被构成的生态系统。交易对象的“外部性”特征决定了它们的边界有时不甚清晰,但其载体具有清晰的边界和权属关系,这是实现交易的前提。3)购买者通常是公共利益的代表者———政府,当然也可以是一些非政府组织、国际机构等,或者多种组织的联合体。4)交易价格即补偿标准。为便于实践操作,一般按森林面积逐年支付,元/(hm2•年)。
4“理性”决策下的机会成本
本节中“理性”是指经济学“理性人”概念中的“理性”。现实中经常存在2个决策单位,一是政府(整体长远利益的代表),二是经营者(私人、局部利益的代表)。“理性政府”决策目标是整体长远利最益大化,随着社会经济发展和人们对生态系统服务认识的提高,优先考虑森林生态系统服务价值逐渐成为世界潮流,例如现有植被是天然林的,要求维持自然状态;是人工林的,要求尽量经营混交林、延长轮伐期和实行择伐。“理性人”(经营者)决策目标是经济利益最大化,从生产成本、产品产量和市场价格等因素出发,通常选择经营人工纯林,缩短轮伐期,实行皆伐。对同一林分而言,产品和服务价值的最大化不可能同时实现,必然有所取舍。为示区别,称政府选择的经营模式为“经营模式Ⅰ”,经营者选择的为“经营模式Ⅱ”。2种经营模式获得的服务价值存在差异。假定现有植被为天然林,长方形的高度示意单位面积天然林和人工林ES流量价值的相对大小。一般情况下,人工林每年单位面积的ES价值低于天然林,因为:人工林的物种多样性显著降低于天然林;群落结构相对单一使人工林保持水土、养分循环等方面的价值低于天然林。此外,为保持人工林的稳定性和林木的较快生长,通常需要投入一定量的农药、化肥,这些物质进入环境后容易污染水体、破坏大自然食物链。当选择经营模式Ⅰ时,意味着保留天然林,公众可以获得高于人工林的ES价值,高出部分用图2中的Δ表示,显然它是一个差值。Δ也可以解释为选择经营模式Ⅱ时(表现为皆伐天然林后持续营造和经营人工纯林),公众因选择的改变而引起的ES价值的损失。使了流量的概念,并且关注不同森林类型生态系统服务的差异,原因是:1)正如消费者入住酒店时,付费购买的是所需的服务(按时间计费,视为“流量”),不是酒店的资产(“存量”),森林生态效益补偿交易的是生态系统供应的服务“流”,很少涉及到生态系统本身的交易(或者说森林资产“存量”的买卖)。2)当某一块土地林地使用价值属性不变(现实中,受法律法规的约束,林地不能随意转变为其他用途的土地),而地上植被面临不同选择时,损失的是一个差值,不是生态系统服务全部。天然林和人工林经营决策“博弈”的例子,天然林和人工林都可以提供涵养水源、保持水土和固定二氧化碳等服务,所不同的是数量和质量。因此,实践中应当分析、界定和评估“流量”价值,用流量价值作为制定补偿标准的参考依据。当面临林地用途不变、地上森林类型可能发生变化的情景时,应正确评估生态系统服务可能发生的得失,并根据经济学中机会成本的定义,选择最大的差值作为该情景下补偿标准的参考。例如,假定在我国亚热带林区拟通过生态补偿防止某片天然阔叶林(流量价值为ES0)转变为人工林,当地最流行的人工林是马尾松林和杉木林,同等立地条件下流量价值分别为ES1和ES2,则Δ=max(ES0-ES1,ES0-ES2)。进一步,可以得出:1)对于公益林,评估其ES总流量价值;2)对于商品林中的天然林(即天然商品林),评估天然与潜在转变的人工林类型的ES总流量价值之差。而一般情况下商品林中的人工林生态价值不高,一般不予生态补偿。
5评估原则与指标
5.1评估原则
根据生态系统服务及其载体的基本特征,参考生态系统服务价值评估和绿色GDP核算等相关理论和实践经验,提出4项评估原则:
1)评估对象应是可以给人类带来福利的,虽然属于非市场价值,但是具有直接或者间接使用价值的ES。这些ES是生态系统自身过程和功能的结果,但不等同于过程和功能本身。
2)评估对象的载体(指具体的森林实体)应具有明确的时空范围和权属关系;
3)评估对象的流量可以计量;
4)根据生态补偿的定义,评估对象应具有“公共物品”的性质。
5.2指标筛选
根据5.1的4个原则,参考MA中ES的分类,以及1、2和3节对生态系统服务和生态补偿概念和价值类型等的界定,对常见森林生态系统服务评估指标分析和筛选情况见表1。总体上,由于调节服务的物理量可测,价值评估的方法多样,因此这部分指标均可采用。文化服务指标受社会经济发展水平和人的主观影响较大,因此这部分指标不适合。支持服务属于为人类提供各种福利的生态系统过程和功能,不是结果,例如物质循环过程可以改善森林生态系统输出水分的水质,就生态补偿而言,需要评估的是具有一定质量和一定输出水量的价值,而不是该生态系统过程,因此支持服务包括的指标也不适用于面向生态补偿的价值评估,但较为特殊、需要讨论的是维持生物多样性价值。
5.2.1同时满足前述4项原则的有:
1)传粉。
指某一森林中传粉昆虫发挥的作用。传粉使特定经济植物正常完成开花结果,出产经济物品,使人们从中获益。可以用避免损失成本法评估其价值。2)调节气候。森林植被的存在改变了地球下垫面性质、影响光辐射,森林还可以调节水、气循环,森林这些都会影响气候,作用于人居环境,影响人们的生产生活。例如:一定面积的城市森林可以减轻热岛效应,可以用生产近似法、替代成本法评估。
3)农田防护。
主要是人工林,例如我国北方地区的农田林网,在夏季可以减轻干热风的危害,保障作物稳产、高产。可以用避免损失成本法评估。
4)净化大气。
森林植物可以吸附大气中的有害物质。一般使用替代成本法评估该种价值。
5)控制土壤侵蚀和保留营养元素。
控制土壤侵蚀是森林保持水土和涵养水源2种功能共同作用的结果。森林植被的存在可以减轻降水对土壤直接冲击;森林植物通过与土壤的相互作用使森林土壤保持较强蓄水能力,森林枯落物也具有较强蓄水能力,这些都可以减弱地表径流,从而减少被水流带走的表土量。可以用避免损失成本法、替代成本法评估。
6)调节水量和改善水质。
在旱季森林缓慢释放土壤中的水分进入水系,在雨季森林对地表径流的形成有一定的消减作用,森林植被通过蒸腾作用消耗土壤水分,这些作用共同形成调节水文循环、调节流域水量的作用。降水在进入森林生态系统后,其中含有的有害物质可以因一些生化反应而降解,或者被植物吸收、被森林土壤过滤,从而得到净化。同样可以用替代的思路评估森林调节水量和改善水质的经济价值。
7)固定CO2和释放O2。
森林通过光合作用将大气中的CO2固定在生物量之中,同时释放O2。可以用替代成本法评估。固定CO2价值也可以用碳税法来评估。
5.2.2不能同时满足4项评估原则的指标有:
1)森林游憩。
该项价值属于非消耗性直接使用价值,属于“市场价值”类型,不属于“公共物品”。而且,受交通、地形等因素限制,不是所有森林都具有游憩价值。
2)精神与宗教。
精神与宗教属于历史、文化等非物质文化遗产范畴,其载体通常是一个具有一定区域分布的、完整的生态系统(例如神山和圣地),不宜割裂,因此不适合用单位面积价值描述其价值,也不适合评估流量价值。
3)科教价值。
科教价值取决于人类认知水平、重视程度和社会经济发展水平,难以按流量评估。
4)土壤形成。
土壤的形成需要自然和生物作用的漫长过程,不宜按年为单位计量流量。
5)养分循环。
养分循环是生态系统的内部反应过程,相应于人类利用而言属于中间过程。
6)初级生产。
初级生产是生态系统自身得以维持的根本,是一个生物化学过程,该过程的产出物流通于市场后成为具有“市场价值”的生态系统产品(木材和果实等),因此不应入选。
5.2.3需要讨论的是维持生物多样性价值。
生物多样性一般包括3个层次:基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物多样性的价值具有两重性:一方面,3个层次的多样性都具有使用价值,可以在市场上进行交易,属于“市场价值”类型,体现在高价值的基因、物种和森林生态系统(森林景观)的开发利用和产品、产权的交易等社会经济活动中,可以用市场定价法、条件价值法、旅行费用法等传统的价值评价方法进行估计;另一方面,3个层次的多样性又都具有从人类精神、情感上定义的存在价值的特征,属于“非市场价值”,一般采用支付意愿调查或者基于特定人群(例如专家评审团)打分的方法等进行评估。根据前述原则,须在生态效益补偿研究中评估“非市场价值”涉及的内容。
6结论与讨论
6.1结论
森林生态补偿具有市场交易行为特征,但是其内涵和目标决定交易对象通常是森林生态系统服务“流”,不是木材、食品、草药等森林生态系统产品“流”,也几乎不涉及森林资产(存量)的买卖。用“元/(hm2•年)”表征服务“流”的价值(即流量价值)较为直观,符合补偿金按面积逐年发放的实际。在常见价值评价指标中,适用于生态效益补偿标准制定的有8种:传粉、调节气候、农田防护、净化大气、控制土壤侵蚀与保留营养元素、调节水量和改善水质、固定CO2与释放O2,以及维持生物多样性(特指“非市场价值”涵盖的内容)。需注意,在具体评估实践中选择某一项、某几项或者全部上述指标进行评估,取决于对象的自然特征和功能。因此要求研究者对森林特征和功能有清晰的认识。森林的消失与加快气候变化、增加土壤侵蚀与水土流失、生物灭绝等关系密切,保护森林,尤其是天然林,已经成为世界各国共同关切的重要问题。在这一背景下,林地不容易转变为其他用途(比如农用地和建筑用地等),但是经常面临森林类型的改变,这与林地和林木的权属关系相关。集体林权改革完成以后,天然商品林的林权所有者有权选择皆伐天然林、经营人工林,如果准备用生态补偿政策鼓励林权所有人持续经营天然林,避免皆伐天然林,可以用需要保护的森林和潜在转变的森林类型供应的ES流量价值的差作为补偿标准的参考值。
6.2讨论
1)补偿标准的动态和极限。森林生态系统是生命与非生命组分共同组成的有机体,ES价值量会伴随演替过程而发生变化,同时,人们对ES的购买力也随社会经济发展而发生变化。因此,补偿标准也应当具有动态性和极限———随支付能力的增强而加大补偿力度是合理的,但是标准上限应趋近、但不超过系统处于相对稳定状态(顶级群落)供应的ES“流”的价值量。现实中,兼顾考虑森林生态系统演替动态的,尚属空白。
关键词:煤矿区;生态环境;环境变异
中图分类号:F2文献标识码:A文章编号:1672-3198(2012)19-0054-02
1煤矿区生态环境系统及其特征
煤矿区是指准备开采、正在开采或曾经开采的煤矿资源富集区域,应该包括若干矿井或者露天矿的区域,具有完整的生产工艺、地面运输、电力供应、通信调度、生产管理以及生活服务等设施。它是一个功能结构远较矿山企业复杂的多样性的社区;它具有一个完整的功能系统,经济产业结构是以矿物开采和加工为主导,资源结构相对依赖于煤炭这一种耗竭性资源,生态结构相对比较脆弱。除了煤炭资源这一主导资源外,还有土地、水、大气、景观、人口劳动力、人文历史、乡镇、社会等其他重要环境资源。在煤炭资源开发过程中,对其他环境资源的合理利用和保护,是煤矿区生态系统协调与平衡的关键,是矿区能够持续发展的重要条件。
1.1煤矿区生态系统结构
煤矿区的生态环境结构是由空气、土壤、地表水和地下水以及生物群落和岩体等生物与非生物相互作用结合而成的结构有序的系统。在生物学里,生态系统的结构主要指构成生态诸要素及其量比关系,各组分在时间、空间上的分布,以及各组分间能量、物质、信息流的途径与传递关系。生态系统结构主要包括组分结构、时空结构和营养结构三个方面。
组分结构是指生态系统中由不同生物类型或品种以及它们之间不同的数量组合关系所构成的系统结构。时空结构也称形态结构,是指各种生物成分或群落在空间上和时间上的不同配置和形态变化特征,包括水平分布上的镶嵌性、垂直分布上的成层性和时间上的发展演替特征,即水平结构、垂直结构和时空分布格局。营养结构是指生态系统中生物与生物之间,生产者、消费者和分解者之间以食物营养为纽带所形成的食物链和食物网,它是构成物质循环和能量转化的主要途径。
煤矿区生态环境是指矿区范围内由水、土壤、大气、生物群落、噪声等各种环境因子组成的总和,它是一个多层次的自然和生态经济网络所组成的开放型耗散结构系统。由于人类的开采活动,使矿区系统内外协同配合,进行大量的物质、能量和信息交换,成为推动矿区发展的巨大动力。煤矿区生态系统作为一个整体,各要素无论在时间上还是空间上都是相互联系、相互制约和相互影响的。矿区的自然资源、社会、经济等多种因素相互作用、相互交织、相互渗透,构成具有一定结构和功能的区域自然——社会复合环境生态系统。系统中各组成要素在空间上的配置和联系,形成区域自然——社会经济复合环境生态系统的结构。
1.2煤矿区生态系统的一般特征
从矿区的产生和发展过程以及从生态系统生态学角度来看,矿区生态系统是一个被改变了结构和功能的、受人类生产和生活影响明显的复合生态系统。
矿区生态系统的主要特点表现为:
(1)矿区生态系统是以人为中心的生态系统,且该系统的产生、存在、发展和消亡都是按人的意愿进行。矿区生态系统大都是在对原有农业生态系统进行一定程度破坏之后建立起来的生态系统。我国的大部分矿区主要集中在农业区,矿区开发之后,随着物流、能流、信息流的输入和大量非农业人口的涌入,原有农业生态系统的结构已发生了变化。环境系统的功能也演化为以矿产资源和交通条件为主,加入了大量人工环境,使得矿区生态系统的环境更加复杂和多样化。
(2)矿区生态系统是一个开放系统,它与整个社会的自然——经济——社会复合系统息息相关。既受自然生态规律的支配,又受社会经济规律的支配。生物群落发生改变,生产者数量减少,生物性生产下降;有相当数量家养动物和一定数量野生动物,但主要消费者是人。
(3)特殊的能量流动和物质循环,表现为能流与物流是开放式的。大量的物质和能量在矿区生态系统中输入、输出、排放都大大超过了原来的生态系统,剧烈的人为活动在改变原环境的同时也不断地对其产生破坏;另外,矿区生态系统需要大量的辅助能源和辅助物质以维持其生产、生活的正常运行。
总之,煤矿区生态系统大都是在对原有自然生态系统进行一定程度破坏之后建立起来的新的生态系统。
2煤矿区生态环境演变的模式
我国大多煤矿区的共同特点是:处于生态脆弱区,有较充足的光温资源、较贫瘠的水土资源和较丰富的矿产资源。煤炭资源开发对于煤矿区生态环境造成的影响表现在:光温不变、水土废弃、矿石耗竭。因此我国目前煤矿区生态系统演变的模式主要有两种:
民间音乐生态系统在现代科技的冲击下产生了极大的变异,这种变异一方面表现为功能生态系统之功能的丧失,另一方面又表现为生态系统之功能的变异。
(一)原生态生态系统功能的丧失。正如前文所述,民间音乐的原生态生态系统是基于人与自然、人与人之间的生产、生活等社会关系的,与人类所生存的自然环境、经济环境、文化环境诸因素紧密相关的功能生态系统,其中,功能就起着决定性的作用。在原生态的状态下其功能极其多样,因而,就存在极其多样的子生态系统,形成了一个原生态功能生态系统群。但是,一旦其中的某些功能丧失,将会导致相应的子生态系统的消亡,从而导致原生态功能生态系统群的萎缩。20世纪下半叶至21世纪初,科学技术的快速发展,恰恰在很大程度上改变了原生态功能生态系统诸因素之间的格局形式,人与自然、人与人之间的生产、生活等社会关系,发生了极大的变化,其中的许多事项不再需要依靠音乐就可以完成,因而导致民间音乐功能大量的丧失,如高速运载工具的出现,机器设备代替了人力和畜力,指挥生产、协调劳动动作和鼓舞劳动热情的劳动号子和劳动歌曲就丧失其功能;现代通信设备的运用,缩短了人们时间、空间和心理距离,以歌(乐)传情、传信、传授生产生活知识的功能丧失;现代科学技术增强了人类认识自然、社会和人体自身的能力,破除了诸多的迷信,众多用以主持仪式的音乐丧失其仪式功能,等等。随着这些功能逐渐丧失,与之相应的原生态功能生态系统也就随之消亡。接着,随着这些子生态系统逐个消亡,原生态功能生态系统群也就渐次萎缩。
(二)原生态生态系统功能的变异。一方面,民间音乐原生态生态系统的功能在丧失,原生态功能生态系统在消亡;事实上,另一方面,民间音乐又企图从别的地方寻找出路,生态系统又在转化其功能,这就出现了功能的变异。显然,变异产生的前提,是原生态功能的丧失,我们将变异前后生态系统各相关因素进行比较,就能找出其变异之所在。第一,原来丰富的企盼(动机),诸如希望顺利完成劳动、风调雨顺、找一个称心如意的伴侣、家宅村坊平安、老人长寿、小孩顺利入睡、获得娱乐放松等,均已萎缩,有些已不复存在。如果要讲有所企盼的话,那就是趋利的商业动机——希望挣钱,原来那五花八门的企盼都萎缩为这一个希望,它所表现出来的物质外壳是对民间音乐进行包装。第二,原来的各种场所,如荒山旷野、牧场草地、田头地角、路口水边、祠堂庙宇、家堂香火、喜堂灵堂、街头巷尾等,均不复存在,萎缩成一个方寸的空间——局限于舞台之类的一个划定的表演空间。第三,活动的参与者产生了分化。原来所有在场的人员均为参与者,其中有操作者,没有表演者和观众的称谓,而现在分化出表演者和观众,其泾渭分明,参与者萎缩成操作者(即表演者)。第四,原来丰富的活动项目和音乐程序,如仪式中的哭嫁贺郎、超度亡魂、驱灾解难、祝寿等项目,大为简化,并且从活生生的生活现实中剥离出来,成为一种表演,萎缩成一种残缺的标本。第五,原来那众多的目的也萎缩成一个“获利”。从中我们可以看出,各相关因素的变异之大,在这些变异后的因素作用下,原生态功能生态系统的功能必定产生变异,原来由众多企盼所生成的、要达到与人类生产和生活紧密相关的众多目的之众多功能,萎缩成一个简单的“获利”功能。
(三)变生态功利生态系统的产生。由于上述民间音乐生态系统各相关因素和功能的变异,民间音乐生态系统必须产生变异,将变成为:包装(商业动机)表演空间表演者和观众表演和观赏获利从整个过程及其各因素之间的相互关系来看,它们已经严重的脱离了人与自然、人与人之间的生产、生活等社会关系的实际情况,不再是原生态的生态系统了,在本质上它是一个追逐利润的商业运作系统,那种原生态的功能性已经完全丧失,相反,其功利性是主要的。我们把它再进一步浓缩,就得到:包装(商业动机)表演获利这个思路是非常清晰的,基于这一点,我们认为这一民间音乐的运作系统是一个以商业动机为驱动力的系统,因而,是一个以功利为主的生态系统,在此,我们将变异后的民间音乐生态系统称作变生态功利生态系统。在变生态功利生态系统中,原生态功能生态系统那些丰富的内容和形式业已消失,它缺乏子生态系统,因而没有其生态系统群。
二、生态系统在旅游文化产业中的重建
原生态的民间音乐在其功能性丧失,生态系统群严重萎缩的情况下,走进旅游文化产业,企图依附旅游文化产业以延续自己的生命力,重建新的生态系统,就目前的现实而言,如果任意发展的话,那免不了是一个变生态功利生态系统的出现。摆在眼前的事实说明,在旅游文化产业中重建民间音乐生态系统,是一个极其人为的过程,建构怎样的一个生态系统能够做到既有利于民间音乐的活态保护和传承发展,又能利于旅游文化产业维持恒久不衰的效益,能做到二者的可持续发展,这是一个关键性的问题。
(一)民间音乐功能变异是社会发展的必然结果。在旅游文化产业中重建民间音乐生态系统的时候,首先应该理清一个问题,即我们要构建一个什么样的生态系统?是恢复原生态功能生态系统?是帮助构建变生态功利生态系统?还是来一个折中,构建既原生态又变生态的合二为一的某种系统?还是别的某一种系统?这是颇值得探究的问题。
1.原生态功能生态系统不可恢复。民间音乐的原生态功能生态系统是经过千百年来民间音乐的传承自然选择而形成的,它的功能性决定其系统的运作,一旦功能消失,系统即停止运作,这一点是不容置疑的。生产力的发展、社会的进步,导致诸多民间音乐的功能消失,这是不可避免的,因此,民间音乐的原生态功能生态系统的丧失是正常的,我们必须正视这个问题。我们要充分地认识这一点,必须明白的是:我们总不至于为了挽救一些原生态民间音乐的乐种,将历史倒退过去,让一部分人停留在业已过时的岁月里,不让他们享受现代化的文明成果。在这方面曾经有不少的探索者做过实验,他们模仿自然界建立自然保护区的做法,历尽千辛万苦保留或者恢复原生态的环境,建立或保护原生态的村寨,对一部分民间音乐的操作者、物品和场地,进行类似封闭式的保护,然而,这些被保护的人认为自己落后,渴望住现代化的洋房、听流行音乐和穿时装,渴望使用现代化的物品。这证明了一个事实:原生态功能生态系统在功能丧失以后不可恢复,所以,要想在旅游文化产业中重建民间音乐的原生态功能生态系统,是根本不可能的。
2.变生态功利生态系统危机四伏。既然原生态功能生态系统在功能丧失以后不可恢复,那么,就让它随目前的现状左右,成为变生态功利生态系统。这样是否可行?变生态功利生态系统注重的是经济效益,就现在的状况来看,许多项目的经济效益相当不错,呈现出一定的繁荣局面。但是,它们大多数注重的是眼前利益,没有注重对民间音乐文化价值的研究和挖掘,多有肤浅的破坏性的开发利用。事实上,大家一同追逐利润,项目雷同和重复,没有深刻的文化内涵作为支点,会对民间音乐价值造成很大的破坏,最终,导致民间音乐更快地消亡,与此同时,相应的旅游文化产业也难以为继。可以说,变生态功利生态系统显现的是眼前的功利,而并非长远的利益。它只能在“包装(商业动机)表演获利”这个框架下运作,不可能作为民间音乐和旅游文化产业二者可持续发展之可以依赖的运作系统。它隐藏着较多的危机。
3.能否构建既原生态又变生态的合二为一的某种系统?这个合二为一的思路是具有一定的合理性的,其合理性在于:民间音乐要生存,就要保持其生原生功能生态系统的特点;要它在现实的情形下存活,就要保持它变异后的变生态功力生态系统的特点,使其系统同时满足二者的要求。按照理论上来讲,它是有可能的,实际当中是否可行,那当然需要事实来证明。但是,原生态功能的丧失,不可能恢复,再者,原生态和变生态二者之间的调和,无论是在认识上还是实践上,都有一个很艰难的转换过程,看来,这个二合一的产物降临的可能性比较小。至于别的某一种生态系统的建构,肯定是有可能的。
(二)再生态文化生态系统的构建。现在我们考虑在旅游文化产业中重建民间音乐生态系统的问题。这里先提出一个狭义的专业音乐生态系统,这是排除音乐与自然和社会等诸方面的功能,单就音乐自身而言的整个音乐活动过程所构成的一个系统。它包括创作、表演和欣赏三个方面,是由作曲者、作品、表演时空、表演者和欣赏者、表演和欣赏诸因素构成的一个小范围的生态系统。即作曲者作品表演时空表演者和欣赏者表演欣赏一般来说,专供欣赏的音乐艺术活动,即遵循这个系统进行运作。在这个运作系统中,维持系统运作的关键性因素是欣赏者的欣赏。这个运作系统与原生态音乐的原生态功能没有关系,它们主要是一种艺术的审美活动。假如我们把民间音乐拿到这个系统内进行运作,那就能够排除其受原生态功能的制约,就很容易避免随其原生态功能丧失而消亡的问题。其实,旅游文化产业中包含着颇相类似的运作环境,我们只要从专业音乐生态系统的视角去审视,就能够将其转换成与专业音乐生态系统相类似的形式。
在旅游文化产业项目中,其作曲者是一个隐性的因素,为民间无名艺术家;作品为民间音乐项目;表演时空中的空间由专业音乐的音乐厅、舞台转向为旅游景点的表演场所;表演者变成了民间音乐的操作者,他们的表演给游客观赏,游客是观众。其运作系统为:民间音乐项目旅游景点民间音乐操作者和游客表演欣赏在这个运作系统中游客就是欣赏者,维持系统运作的关键性因素是游客的欣赏。由此可知,旅游文化产业中的民间音乐可以参照专业音乐生态系统的运作机制运作,这样,就能排除原生态功能这种致命因素的控制,会有更多活态的潜力可发挥。当然,这个运作系统还得遵循旅游产业的运作规律。旅游产业的运作规律是以赢利为目的的,一般的运作原则是:投资产品打造产品消费获利目前,民间音乐旅游文化产业就是按照这个系统运行的。这个系统强调的是产业的一面,旅游部门通过表演获取收入,是最终目的,是推动系统运作的根本动力。如果从民间音乐功能变异的角度考虑的话,实际上就是一个变生态功利生态系统。那么,它与专业音乐生态系统及其相类似的运作系统存在哪些相通之处呢?现在,我们将二者各因素做一对照:在民间音乐旅游文化产业运作系统中,“产品打造”就是打造“民间音乐项目”;“产品销售”就是“表演”和“欣赏”;其中的“投资”和“获利”,在专业音乐生态系统中作为因素是存在的,但不是那么突出,不具有显性特征。
这样,二者就具有了一致性,因而,就具有转换的基础了。也就是说,我们可以把旅游产业的运作系统,具体地说是把目前民间音乐旅游文化产业的变生态功利生态系统,通过转换其着重点,强调其专业音乐生态系统功用的一面,就能够转换成与专业音乐生态系统相类似的形式。这种形式把旅游产业的运作系统、民间音乐的变生态功利生态系统和专业音乐生态系统三者结合为一个整体,具有综合性的功用。尤其重要的一点是:它能排除原生态功能这种致命因素的控制,为民间音乐的活态发展创造了条件。在此基础上,我们可以考虑在旅游文化产业中建构一个什么样的民间音乐生态系统。我们要建构的关于民间音乐旅游文化产业的生态系统,是一个民间音乐文化和旅游文化产业双重可持续性发展的生态系统。它既要满足民间音乐活态保护和发展的要求,又要使旅游文化产业良性运作,我们必须把此二者结合起来。基于上述的分析,其关键主要在于,借助专业音乐生态系统的特征,建构起与之相类似的运作系统。然而,单是做到这一步,还是远远不够的。特别值得注意的是,产业的运作方式用于文化,要谨防肤浅地理解文化,谨防对文化价值的破坏和伤害。这在原生态民间音乐功能变异的过程中,是有很深刻的教训的。因此,必须投进科研和教育,发挥研究者和教育部门的作用,从保护文化价值的角度切入,保住民间音乐的文化内涵、代表性的风格特征,保住其珍贵的文化价值,方能保证民间音乐文化产业的双重可持续发展。综合上述诸方面的因素,我们专门为民间音乐旅游文化产构建一个生态系统:科研(文化价值动机)民间音乐项目旅游景点研究者、表演者和游客研究、表演和观赏文化的交流与传承、获利在这个运作系统中,首先以科研为开路先锋,探究民间音乐的文化内涵,代表性的风格特征以及文化价值,这是整个系统的动因。
旅游景点是民间音乐操作的场域。参与者大概由四种人组成:一是民间音乐的研究者;二是民间音乐项目的策划主持(包括程序和音乐的改编)者;三是旅游产业中民间音乐的操作者——表演者;四是游客(观者),他们在特定的情况下有相容的关系。其活动的过程包括研究、表演和观赏三个方面的过程。最后的目的是达到文化的交流和传承,并获利。整个系统的运作过程起因是文化价值的挖掘,目的是文化交流和传承,并在此基础上获利,其核心是文化价值。从整个过程及其各因素之间的相互关系来看,它虽然脱离了人与自然,人与人之间的生产、生活等社会关系的实际情况,不再是原生态的生态系统了,原生态的功能性已经完全丧失,但是,它却保留了原生态民间音乐本质特色和精髓,能够按照专业音乐的生态系统进行运作,并且包含着产业运作方式,因此,它是一个具有综合功能的全新的生态系统。我们把它再进一步浓缩,就得到:科研(文化价值动机)研究、表演和观赏文化的交流与传承、获利在本质上,它是一个以文化价值为内核的运作系统,这个思路是非常清晰的。基于这一点,我们认为这一民间音乐文化产业的运作系统是一个以文化价值动机为驱动力的系统,是在民间音乐通过功能变异后,在融合功能性和功利性生态系统的因素,兼顾民间音乐本身的传承和旅游文化产业的良性运作的双重可持续性发展的一种新型的生态系统,对于濒临消亡的民间音乐而言具有再生的意义,因此,可以称作民间音乐再生态文化生态系统。
三、结语
一、生态校园的定义与内涵
1.生态校园
生态校园是运用生态学的基本原理与方法,规划、设计、建设、管理及运行的人与自然关系和谐,各物种布局、结构合理且环境质量优良,物质、能量、信息高效利用且对环境友好的集学习、工作、生活、休闲功能于一体的人工、半人工生态系统。生态校园规划是全过程的规划,贯穿校园规划、建设、运营等各个阶段。生态校园规划能够提高校园运营效率,减少校园对外部物质能量的依赖。
2.生态校园规划的内涵
天津大学杜惟玮等人将生态校园规划的内涵归结为“生态、安全、科技、艺术、人文”五个方面。“生态”是生态校园最为显著的特征,生态校园虽由人为建设但仍保留有原始生态系统特定的特征,也是生态校园功能完整性的保障。“安全”是生态校园重要的功能之一,完整的校园生态系统在保障师生免于自然环境灾害的侵袭的同时保障师生的精神健康。“科技”是生态理念在校园规划中的补充,校园生态系统的产品是知识,校园生态系统中的科技元素是生态校园规划的亮点。一个好的校园生态系统往往是由充满“艺术”气息的校园建筑、景观节点等要素组成。“人文”主要体现在校园规划特殊的使用功能上,校园是体现先进文明展现师生精神风貌的地方,同时也是校园具有一定的社会功能。
二、当前我国高校新校区建设存在的问题
1.新建校园占地面积过大,校园内部硬化面积夸张
由于高校建设能够拓宽周边土地升值空间,同时对周边经济发展也会带来积极地影响,高校新校区建设往往会得到当地政府部门的支持,加之高校建设追求“大”“气派”的心理作用,新建高校校区面积一般较大。校内广场、建筑追求雄伟、宽大,校园场地一味平整硬化。最终导致校园土地原有功能遭到严重破坏,地表下渗面减少,校园原有生态系统破坏较为严重,甚至对周围一定范围内生态系统产生严重影响。校园建设过程中往往将规划范围内的原始生态景观全部铲除,校园生态景观系统一般是在校园基础建设完成后再经人工进行构建。大面积的“铲除重建”式的建设方式对原有的生态系统的破坏十分严重。
2.校园内部生态系统与周围生态系统相容性较低
由于现有校园建设过程中采取了“铲除重建”的建设方式,校园生态系统完全独立于周围生态系统。大面积的校园建设犹如在原有的生态网络中打了一个大的补丁,原有生态系统中物质能量流动被打断。校园外部生态系统物质能量不能向校园内部流动,校园内部人工生态系统又需要源源不断地进行人工输入物质能量来维系正常运营。
3.校园内部生态系统各生态节点关联性不足
校园景观规划往往注重单个景观节点的营造,忽视各景观节点间的关联性。建成后各节点相互独立,景观视觉上难以形成完整的景观序列,生态上不能形成供物种迁徙、物质能量流动的生态廊道,各生态斑块相互独立功能单一难以发挥系统。难以体现“生态”“艺术”“科技”的生态校园的基本内涵。
三、生态校园规划方法
生态校园规划方法可分为校园生态景观性质定位、校园内部生态子系统构建、校园生态节点布局设计和建设技术创新三个步骤,分别从校园生态环境建设中宏观、中观、微观三个建设层次进行规划设计。
1.生态景观性质定位与生态价值平衡
(1)周围生态环境决定校园生态景观类型校园生态景观类型应充分考虑校园周边生态环境类型,建设后的校园在其周围生态系统中可视为一个引入斑块。生态学研究认为,引入斑块在无人为干预的情况下,生态系统具有向原始生态景观演变的特性。若校园生态系统不能与周围生态环境相适应,仅仅依靠持续的人为干预来维持,既消耗能量又易对生态基底产生不可逆转的负面影响。规划中充分考虑校园周边环境,打造能够适应周围原始生态系统的校园生态景观,将有利于生态校园低耗、高效运营。(2)校园建设前后基地生态价值变化最小化许多研究学者对不同环境条件下不同生态景观类型的生态价值进行估值研究,以一种量化的手段指导区域内生态规划和城市建设活动,这种方法更加直观、操作性更强。目前,不同区位不同地域条件下各生态景观类型的生态估值技术也日趋成熟。生态校园规划可借鉴此规划思想,通过生态价值估算的方法将校园内生态问题进行量化,根据校园基地原始生态价值总量来定位校园生态景观类型。生态估值技术增强了生态规划的可操作性同时也为生态规划提供强有力的技术支持和建设依据。为方便文章对生态价值的表述我们引入生态贡献量的概念。生态贡献量表示某一生态子系统在其更高一层生态系统中所贡献的生态价值的大小。相同环境条件下不同的生态景观类型单位面积的生态贡献量大小不同。校园建设减少了原有生态景观面积,基地内生态贡献量减少。新的生态校园规划方法要求建设前后基地内总的生态贡献量减量最小甚至实现生态贡献量增加。实现建设前后基地内总生态贡献量减量最小的建议性方法:①规划建设时结合校园景观环境设计,通过打造单位面积生态贡献量较高的生态景观类型来弥补因校园建筑占据原有生态景观面积而造成的生态贡献量的减少,尽量实现建设前后基地内生态贡献总量减量最小。②充分利用校园内可使用空间进行生态恢复建设。如教学楼的中庭空间、建筑物的屋顶空间等。③注意衔接外部生态系统,打通生态廊道,增强校园生态系统物质流、能量流速率。
2.构建校园内部生态子系统
校园内部生态子系统是相对于校园所在地块更高一层次的生态系统而言的。建设前基地属于原生态系统中部分生态要素的集合,要求建设后基地内形成了一个与原生态系统相衔接且从属于原生态的子系统。构建校园内部生态子系统的关键在于与外部生态网络的衔接以及校园内部生态网络系统的构建两个方面。与外部生态网络的衔接应最大限度保留基地内原有生态要素,内部生态网络结构主体尊重和保留原始生态结构,同时保障原有生态系统物质能量流通通畅。构建校园内部生态网络坚持“点—线—面”分层建设的原则,具体到生态学上即“斑块-廊道-基底”。通过此方法将校园生态系统中的各生态要素有机的组合起来,形成高效的生态网络。校园生态网络通过主要生态廊道和周围城市生态系统衔接,将校园生态系统统一于城市生态系统中去,保留原始区域生态系统结构。
3.校园内部生态节点布局设计与建设技术创新
生态节点是校园生态网络的重要组成部分,也是生物栖息的主要场所,校园生态节点应满足物种丰富、具备较强的抗干扰能力等基本要求。生态节点在校园景观系统规划中往往被处理为景观节点。对生态节点进行景观效果处理的过程中应根据生态节点的生态属性来确定人工干预的程度,对于生态效益非常高的节点类型应降低人为干预行的景观设计,节点处理实现景观效果与生态效益的双赢。为弥补校园建设对原有生态系统的破坏,校园规划中应充分利用基地中每一处有价值空间。生态节点布置结合建筑中庭空间设计,根据植物生长规律和生活习性营造生态效益较高的中庭庭院生态系统。同时结合生态建筑设计理念建设适合当地环境条件的生态屋顶、生态建筑表皮。
四、结语
关键词:生态监测;环境监测;监测技术
中图分类号:X835 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2012)-06-0138-2
近年来,由于水土流失、土地沙漠化、洪水泛滥等各种生态系统破坏问题日益严重,促使人们开始重新审视环境监测问题。人们意识到,对环境监测,常规情况下一般采用理化指标和生物指标监测,这种着眼局部的监测方法只单纯的测定了环境中的有害因子,不能对整个环境综合评价。而生态环境监测则可以对整个环境生态进行综合评价,对其发展趋势、存在的问题进行监测和评估[1]。
1 生态监测的概念
所谓生态系统是指生物群落与其生存环境间的相互作用、相互依存的关系。一个成熟而稳定的生态系统,例如农田、森林、草原、荒漠、湖泊、海洋、动植物等生态系统,其系统内部以及系统与外部系统的物质交换和能量交换处于相对稳定状态。生态系统的形成需要漫长的时间,一旦破坏,其恢复或形成新的平衡系统,同样需要漫长的时间。我们所指的生态监测对象指的就是上述生态系统。
生态监测,目前尚未有统一的定义。有观点认为生态监测就是生物监测,认为生态监测包括生物监测和地球物理化学监测,是对自然因素和人类活动对生态系统的影响所做的观察和监测。但生态监测涉及的范围远比生物学科更广泛,且不能以固定的生物物种来进行评价,因此科尔克威茨和马森(Kolkwiz and Marsson)认为生态监测就是利用生物群落的变化来评价环境,重点是评测自然生态系统的生物反应。2011年,我国环境保护部的《环境生态评价技术导则-生态影响》(HJ 19-2011)对生态监测的定义是:运用物理、化学或生物方法对生态系统或生态系统中的生物因子、非生物因子状况及其变化趋势进行的测定、观察。这一定义从方法、对象、目的方面做了一个较为全面的阐述。
2 生态监测的类型
按照对象及其空间范围来分,生态监测可分为宏观生态监测和微观生态监测。
2.1 宏观生态监测
宏观监测的空间范围比较宽泛,至少应在一定区域范围之内,最大可扩展到一个国家、一个区域,甚至全球,主要监测区域范围内具有特殊意义的生态系统的分布、面积及生态功能的动态变化。宏观生态监测主要采用遥感技术、地理信息系统和生态制图技术,辅以区域生态调查和生态统计手段。监测的信息多以图件的方式输出,将其与自然本底图和专业图件比较,评价生态系统质量的变化[2,3]。
2.2 微观生态监测
微观生态监测范围较窄,是对一个或几个生态系统内部的各生态因子进行的物理和化学的监测,其对象是具体的生态因子在人类活动下的变化。这项工作以大量的野外生态监测站为基础,辅以流动监测或空中监测。每个监测站点的地域面积并不确定,最大可包括由几个生态系统组成的景观生态区,最小也应代表单一的生态类型,只是监测的对象是生态系统内部的具体生态因子。微观生态监测按照内容,可分为:
2.2.1 干扰性生态监测 指对人类特定生产活动干扰生态系统的情况进行监测,如砍伐森林所造成的森林生态系统结构和功能、水文过程和物质迁移规律的改变;草场过度放牧引起的草场退化,生产力降低;湿地的开发引起的生态改变;污染物排放对水生生态系统的影响等。
2.2.2 污染性生态监测 主要指对农药及重金属等污染物在生态系统食物链中的传递及富集进行监测。
2.2.3 治理性生态监测 指已破坏的生态系统经过人类治理后,对其生态平衡恢复过程中的监测,如对沙漠化土地治理过程的监测。
以微观生态监测为基础,以宏观生态监测为导向,把两种不同空间尺度的生态监测结合起来,才能全面地了解生态系统受人类活动影响发生的变化。
3 生态监测指标体系
3.1 生态监测指标体系
生态监测指标体系主要是指能够代表生态系统基本特征的具体项目。设置指标体系时,首先要考虑生态系统类型及系统的完整性,并且要充分考虑生态系统的功能以及不同生态类型之间的相互影响。一般说来,陆地生态系统(农田生态系统、森林生态系统、草原生态系统荒漠生态系统等)指标体系包括气象、水文、土壤、植物、动物和微生物六个要素,水文生态系统(淡水生态系统和海洋生态系统)指标体系包括水文、水质、底质、浮游植物、浮游动物、游泳动物、底栖生物和微生物八个要素,不同生态系统的要素的基本指标有所不同。
3.2 生态监测指标确定原则
进行生态监测首先要选择生态监测指标。其选择的原则是:具有代表性,能反映生态系统的层次及主要生态环境问题;选取敏感性高、受外界条件影响大、改变快的指标作为优先监测指标;综合反映生态环境问题,需要多种指标;可操作性及实际监测能力。除设置常规性指标外,每种类型的生态系统还应该根据自身特点设置反映各自特点的选择性指标,二者共同构成生态监测站的指标体系。
4 生态监测技术方法
随着全球气候变化,湿地生态系统遭受干旱的频率在增加。湿地是显著受水分驱动的生态系统,干旱对其的影响尤为严重。干旱作为极端气象水文事件,在自然营力驱动下,有其固有的重现期,并成为湿地生态演变的关键驱动因子。然而,在气候变化、人为下垫面条件变化和水资源开发等综合影响下,干旱发生的频度、范围和强度也发生了显著变化,改变了湿地的水文生态特征,并危及到湿地生态系统的健康,导致湿地退化更为严重。
湿地干旱是气候变化响应和湿地保护与修复研究领域发展到新阶段上所出现的新问题,国内外尚未有针对湿地干旱的系统研究;相关研究主要集中在湿地水文特性、湿地生态需水、极端水文事件对湿地的生态影响、湿地应急补水等方面。
对湿地干旱的研究,多从湿地植物、水生动物和微生物方面展开,揭示干旱对湿地的影响,研究方法多以实验、遥感和野外监测、调查为主,如罗文泊等和JohnMM等研究了干旱对湿地关键植物种的影响,MatthewsWilliamI和Marsh-Mat-thewsE研究了干旱对湿地鱼类的影响;或是针对干旱背景下湿地水质、元素行为等开展研究,如AherneJ等研究了干旱期间湿地硫元素的氧化还原反应,导致湿地表层水体酸化,Seon-YoungKim等研究了不同湿地类型的微生物群落在干旱处理条件下的耐受状况。这些研究都以干旱为背景条件,其研究重点偏微观,多以干旱对几种湿地植物、湿地微生物群落和湿地中元素的变化为研究对象,或是比较不同类型湿地植物被对干旱的耐受程度,很少有研究从系统角度出发,研究干旱对湿地生态系统的影响机制。本研究以干旱背景下淡水湖泊湿地生态系统为主要对象,以水这一核心要素为关键,剖析流域干旱对湿地水文特征的影响,进而阐释其对湿地生态系统的影响;另一方面,湿地生态系统具有自我恢复能力,能够对一定的干扰进行自我修复。由于湿地种类多样,不同类型湿地生态水文条件差别极大,本文主要讨论永久性淡水湖泊湿地。
1基于水平衡的湿地干旱内涵
1.1淡水湖泊湿地水平衡特征
淡水湖泊湿地(以下简称湿地)的水源可分为以下几类:降水补给、径流补给、地下水补给和调水补给等。水分支出主要有水面蒸发、植物蒸腾、补给地下水、地表出流和人工直接取用水(图1),即公式(1)中,WS表示湿地水量;WI表示入流量(径流补给、地下水补给或调水补给);P表示降水量;EW表示水面蒸发量;ET表示植物蒸腾量;F表示入渗量(补给地下水量);WO表示出流量;U表示人工取用水量和回归水量。根据湿地水量平衡原理,淡水湖泊湿地的水量由于入流量和出流量的差异而会发生变化,若无其他情况干扰,一般处于动态平衡中。
1.2湿地干旱的内涵
干旱是一种缺水现象。流域干旱作用于湿地,造成其生境缺水。从湿地水平衡的角度来说,干旱的发生是由于湿地水分支出大于收入,使得湿地水量减少,超出了其正常变化范围,对湿地生态系统造成了影响。湿地干旱的作用对象是湿地生态系统;作用机制是由于水分支出大于收入,导致湿地水量持续低于正常水量的波动范围,造成湿地水量短缺;作用后果是导致湿地生态系统发生变化,主要表现为:水位下降、水面积减少、生物量减少、生物多样性降低和湿地萎缩等。因此,湿地干旱是一种生境用水短缺现象,最先表现在通量水上,通量水的入不敷出造成了存量水的持续减少。本文认为湿地干旱是湿地水量长时间低于其正常波动范围,造成湿地生境用水短缺的一种现象,表现在水位下降、水面积减少和生物量减少等方面。
2流域干旱对湿地生态系统的整体影响机制
水是湿地生态系统维系和演替的决定因子之一。干旱改变了流域水循环,导致湿地来水发生变化,减少了湿地的水分收入;其次,来水的减少必然造成湿地存量水的减少,因而其水动力学特征和水文周期也会受到影响;最后,水是湿地生态系统中最重要的非生物因子之一,水分条件的改变会严重影响湿地生物,综合表现在湿地生态系统结构、功能和布局的改变上。另一方面,湿地生态系统对干旱又具有一定的适应性,即在其耐受限度范围内,其受到的损伤是可恢复的。
3流域干旱对湿地水文的影响
3.1对湿地来水特性的影响
按不同水源类型,湿地可分为降水补给型湿地、径流补给型湿地、地下水补给型湿地和综合补给型湿地等,反应了湿地的主要来水类型。干旱导致流域降水量、径流量和地下水量减少,改变了流域水循环,湿地作为流域中的一个单元,其来水受到很大影响。对于上述4种类型湿地,干旱对其主要来水的影响表现为:湿地区的降水量减少(降水补给型湿地),上游径流减少引起入流径流量的减少(径流补给型湿地),地下水位下降(地下水补给型湿地),湿地区降水量减少、入流径流量减少和地下水位下降(综合补给型湿地)。由于地表水与地下水交换复杂,且地下水对地表水变化的响应表现出一定滞后性,所以由地下水补给的湿地,对干旱的反应表现出一定的耐受性和滞后性,而由降水和径流补给的湿地对干旱反应较灵敏且强烈;综合补给的湿地由于其来水的多样化,其对干旱的反应介于地下水补给的与降水和径流补给的湿地之间。此外,在干旱背景下,人类活动将深刻影响湿地水循环,土地利用方式的改变深刻影响了地表径流和地下水的动力学特征。干旱使得整个区域水资源量减少,降低了区域的可供水量。在区域水资源配置的引导下,为优先满足生产、生活用水,人为地进行上游水库蓄水、减少下泄流量,湿地生态用水在水资源本来就不足的前提下,被进一步挤占,甚至作为应急水源过度开发。例如,近年来由于气候变化和人类活动干扰,黑龙江洪河国家级自然保护区区域降水量和径流量减少,周边地区农业开发进一步挤占湿地保护区的生态用水,加速了该保护区内水位下降,沼泽和水域面积萎缩,动植物栖息地功能严重丧失。
3.2对湿地水量的影响
湿地水量可分为存量水和通量水,干旱对湿地水量的影响首先表现在通量水上,如径流量的减小;随着干旱持续时间的延长,存量水的变化开始显现出来,体现在淡水湖泊湿地的水位(降低)和水面积(减少)上。随着水位的下降,水面从岸边向湖中心减退;另一方面,湿地地下水位和水量也会随着干旱的持续降低和减少。这一部分水量的减少,导致湿地可用水量的减少,体现在不能满足所有动植物的生存上,土壤水分含量也随之减少。
3.3对湿地水动力学特征的影响
湿地水域区生长着的水生植物会对水流流速产生一定阻碍作用,动植物的残体也会在一定程度上对水流流速产生阻碍作用。由于湿地水量的减少会造成一部分动植物死亡,故其对水流流速的影响存在不确定性,可能引起湿地水流流速增加或减小。干旱往往伴随着高温,水温的升高导致水体成层现象出现和导电性增强、溶解氧含量降低,引起鱼类等水生动物的死亡。另一方面,蓄水量的减少降低了湿地的自净能力。这些都会导致湿地水质变差,水的粘滞性增加,水流流速减缓。因此,在短期内,干旱可能引起湿地水体流速降低。
3.4对湿地水文周期的影响
湿地水位具有季节性模式变化,表现为湿地表层和亚表层水位的升降。大部分湿地的水位不是恒定的而是波动性变化的,即表现为丰、平和枯水期,主要是由于湿地补给水源具有一定波动性造成的。但在正常年份,湿地水位波动幅度一般不会太大,保持在一个范围内,呈现出周期性。干旱则会破坏这一周期性。短期干旱对湿地的干扰历时较短,使得湿地地表水水位波动幅度短期超过正常水平;持续干旱使湿地出现长期水分短缺状况,湿地地表水水位不断下降,直至地表水消失。例如,20世纪80年代,白洋淀曾连续干淀,其中,1984~1987年连续干淀4年,地表水消失,水文周期受到严重干扰。
4流域干旱对湿地生态系统的影响
4.1对湿地规模的影响
相对小幅度的降水量减少和蒸发量或蒸腾量变化,只要改变地表水或地下水水位几厘米就足以让湿地萎缩或扩张,或者湿地转变为旱地,或从一种湿地类型转变为另一种湿地类型。湿地水域面积和水位随着干旱持续时间而变化,最终反映到湿地规模上。湿地规模即如图3所示的适宜湿地分布面积线以内的范围。在湿地分布面积线内,由外及内分别是淹没线以外湿地、淹没线、淹没线以内湿地和明水面水域。因此,淹没线的范围直接影响湿地适宜分布面积线的范围,决定了湿地规模的大小。水位下降和水域面积减少都会使淹没线退缩,湿地规模缩小。
4.2对湿地结构的影响
湿地植物为湿地动物提供了重要的栖息场所,同时也影响着湿地生态系统结构。对于植物来说,当环境干旱缺水时,气孔关闭,蒸腾作用减弱,并抑制光合作用的进行和蛋白质等有机物质的合成,影响植物的数量和质量;随着干旱的持续,植物过分失水出现萎蔫现象,甚至引起死亡。在这一过程中,一些植物失去适宜生态位,耐旱性较差的物种最早被淘汰,耐旱性较好的植物适应干旱的能力得到增强。因此,植物种密度、生物量和生长状况发生改变,表现为植物群落构成的变化。同时,极端低水位条件超过了水位波动的正常范围,对鱼类、两栖类等水生动物的生存、繁衍造成了影响。大量的两栖动物对多种水文特征具有敏感性。RichterKO和AzousAL的调查显示,湿地平均水位的波动影响了两栖动物的丰富度。另一方面,在干旱期间,湿地水质变差,易发水华,对鱼类等水生动物本地物种的生存造成了极大威胁。干旱,尤其是持续干旱,使无脊椎动物和鱼类的种群数量大量减少,并充分改变了生物群的聚集结构。此外,植物群落结构的改变又会引发动物种群的变化。由于某些植物的死亡和群落特征改变,以某种植物为取食对象的动物就会受到影响,最终湿地生态系统食物链和食物网都将受到影响。由于湿地动物栖息地空间和资源的减少,其竞争关系可能会有所增强。持续干旱使湿地的群落结构、营养结构遭到破坏。
4.3对湿地景观格局的影响
景观格局是湿地植物、地形、地貌和水文等因素的宏观体现。湿地在流域中具有特殊的空间结构特征,并沿着一定的地形梯度和水文梯度表现出特殊的纵向结构、横向结构和景观内部结构特征。水流在景观中连接各斑块,在某些时候作为巨大的自然干扰力量出现,对景观变化最具影响力。干旱期间,水分的不连续性阻碍了湿地斑块间的物质循环、能量流动和信息交换;在干旱的持续影响下,湿地景观类型依据水文梯度发生变化。根据中度干扰假说,偶遇干旱可能会增加其异质性;若遭遇严重的持续干旱,一开始可能异质性增加,斑块数量增多,形成景观破碎化;随着干旱持续时间的延长,最终景观异质性降低,向着均质化的方向发展,原有湿地景观萎缩,直至湿地景观消失。
4.4对湿地功能的影响
水文条件深刻影响着湿地初级生产力生产、有机质分解和营养物质迁移转化等过程,从而控制湿地有机物的积累,对养分循环和养分有效性具有显著影响。作为湿地生态系统的生产者,植物受干旱的影响最大,直接导致湿地初级生产力下降。由于微生物对水分和温度的变化很敏感,干旱条件对湿地微生物的生存造成了极大威胁,导致其活性下降,严重影响其分解能力。湿地生态系统内部的营养物质循环与初级生产和分解过程紧密相连,从而影响其内部营养物质循环。外部的营养物质流常与水文过程相伴,因此湿地营养物质的输出主要受水流输出的控制。干旱期内,湿地水流流量减小,流速变缓,水质变差,甚至断流,严重阻碍了湿地与外界的营养物质交换。通常水文隔绝的湿地有较少有机质输出。在浅水域,例如浅滩和鱼类的洄游区,低流速水流或断流,会中断纵向养料输送,水塘中的细泥沙、有机物质的养分和溶解有机物水平可能会降低。因此,干旱降低了湿地的物质生产和物质循环功能,致使湿地的水文调节、物质截留、污染自净及对区域气候的调节作用等功能下降。
5湿地生态系统对流域干旱的适应性和自我恢复能力
抵抗力稳定性和恢复力稳定性是生态系统在应对干扰时具有的两种能力,体现了其适应性和恢复性。湿地作为兼具水、陆生态位的生态系统和天然水资源库,本身具有良好的适应和恢复能力。但是在人类活动的影响下,湿地的适应和恢复能力有所减弱,降低了其应对干旱的能力。
不同程度的干旱对湿地生态系统造成的扰动不同,偶遇和持续干旱的早期影响有些相似,但是持续干旱的影响更为严重,后果更难预测。由于滞后效应,持续干旱对湿地的影响也更为持久。理论上,湿地生物对偶遇干旱的抵抗力和恢复力都相应较高;对于持续干旱,植物的抗逆性可能会随时间推移而下降,恢复力则有很大不确定性。
通过剧烈减少物种丰富度以及创造新的栖息地,干旱可能创造出有利于新的或者不常见物种的生存环境。但是,由于对湿地干旱恢复过程缺少长期研究,上述观点尚未得到很好体现。偶遇干旱过后,随着湿地物种、种群的再混合,鱼类的恢复相对较快。对于遭受持续干旱的湿地,其恢复能力存在差异:某些情况下,湿地只需要几个月的恢复期;其他情况下,湿地的恢复过程却非常漫长,且先前干旱长时间的滞后效应导致其恢复不彻底。因此,对于未超出湿地耐受限度的干旱(大多数情况下是偶遇干旱),湿地以生态系统的部分受损换取其建群种和优势种的保存,依靠自身恢复力使湿地景观得以重现,同时湿地物种和生态系统的耐旱能力增强。对于持续干旱作用的湿地,长期的水分不足和无持续水源供给会对湿地生态系统产生无法挽回的影响:湿地抗逆性持续下降,恢复力逐渐丧失;水生植物群落逐渐向陆生方向演替,并最终向荒漠化方向发展。在当前的干旱情景下,因人工取用水进一步挤占湿地生态用水,导致同等干旱情景下,湿地受损程度远大于自然背景干旱下的受损程度,这种叠加影响有时候会超过湿地的自我修复能力,甚至导致其消失,从而加速了湿地退化,直至消失。
关键词:土地利用总体规划;生态系统服务价值;LNOPT软件;景观优化;怀来县
中图分类号:F301;F205;N31 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)14-3587-07
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.14.013
Abstract: The LNOPT platform and GIS software were used to analyze five ecological functions and build the ecological landscape optimization model in the study area. The equivalent factor method of value of ecosystem services was used to calculate and analyze the value of ecosystem services before the overall plan for land-use,land-use planning and after land-use. The results showed that, the total value of ecosystem service was 9.533 3×108 yuan in Huailai. After land-use planning, the total value of ecosystem services became 9.438 3×108 yuan, a decreasing of 1.00%. After optimizing land use landscape ecology, the total value of ecosystem services was 9.928 2×108 yuan, increasing 4.14%. After the land use planning,the individual service values of land all had been reduced except the food production. After optimization of the landscape, the individual values of ecosystem service all had been increased. Landscape ecological optimization model of the study area could achieve certain ecological effects. It could be used as a reference for the next round of land use planning and regional development.
Key words:land use general planning; value of ecosystem services; LNOPT software; landscape optimization, Huailai county
生态系统服务价值是指人类从生态系统中获得生活必需品并且保证生活质量这两部分的所有惠益。人类直接或间接地运用其过程、结构和功能来获取生存发展所需要的支持和服务。生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[1]。生态系统服务价值维持着人类的生存和发展,是人类所必需的自然资本。科技的不断发展影响生态系统服务功能,但是不可以替代自然生态系统服务功能。随着可持续发展的不断深入和研究,保护和维持生态系统服务功能已经成为可持续发展的重要基础。对于生态系统服务价值的研究是国内外研究可持续发展的热点之一。近些年来,国外学者对生态系统服务价值做了诸多的理论和实例研究[2-5],国内研究者也分别从不同区域尺度进行了积极探讨[6-11]。研究表明,开展土地利用背景下的生态系统服务价值的定量分析和区域比较,对促进区域生态建设和可持续发展具有重要意义。
土地利用总体规划是在一定区域内,根据国家社会经济可持续发展的要求和当地自然、经济、社会条件,对土地的开发、利用、治理、保护在空间上、时间上所作的总体安排和布局,是国家实行土地用途管制的基础[12]。土地利用总体规划是以经济效益为目标的,在这种目标下,土地的利用类型会发生变化,从而导致系统生态服务价值的变化。诸多学者将优化生态系统服务功能与土地利用总体规划相结合,对土地利用总体规划进行定量分析,协调经济效益和生态效益的关系,从而使土地利用总体规划更具科学性和直观性[13-17]。这对维持生态平衡、建立科学合理的土地规划利用方法具有重要指导意义。
1 基础数据来源与研究方法
1.1 基础数据来源
根据《怀来县土地利用总体规划(2010―2020)》、《怀来县土地利用现状(2010)》图件和文本等获取研究区土地利用类型数据。并将这些数据进行分类,即耕地、园地、林地、草地、水域、建设用地和其他土地。依据《河北省统计年鉴》和《河北省国民经济和社会发展统计》得到研究区社会经济发展状况的基础资料。
1.2 研究方法
从土地利用总体规划引起的土地类型变化入手,运用LNOPT软件进行研究区现状的景观生态优化,对水源涵养功能、物质生产功能、土壤保护功能、生物多样和娱乐文化功能5项功能选取不同的指标并结合专家打分法建立景观生态优化模型,将地区的景观建设引入土地利用总体规划中,并与现有的土地利用总体规划的生态系统服务价值进行对比分析。
LNOPT是2002年由Gruehn与Kenneweg提出,用于模拟中欧地区景观特色的生物评价模型。该模型是通过“函子”按照排列顺序进行数据处理,并进行动态反馈、数据层和多区域方法的运算。通过LNOPT的生物评估模型、社会经济评估模型和非生物评估模型这3个模型的平台分别对水源涵养功能、物质生产功能、土壤保护功能、生物多样和娱乐文化功能进行数据转化、矩阵加权和数据计算。通过三步封装,提供一系列的计算,利用ArcGIS 9.3成图。
采用Costanza等[18]的生态系统服务价值估算方法对气候调节、生物多样性、气体调节、土壤保护、物质生产、废物处理、水源涵养、娱乐文化和原材料9种生态系统服务功能价值进行估算,得出研究区优化前后的生态系统服务价值总量。
2 景观生态模型的构建
2.1 水源涵养功能模型
水源涵养服务功能的意义在于研究区中的水资源调节程度。根据该区域中的河流、水库的地理位置,以及整个河流水资源的利用和径流的调节作用进行综合考虑。一般地区涵养水源功能是由于地表覆盖、土壤渗透和地形这3方面构成,它们主要受地表覆盖率,土壤渗透力,地形等因素影响。根据该区域生态系统涵养水源服务功能的影响因素和生态环境的特征,考虑数据可获得性,选择地形坡度、土壤渗透、植被覆盖度和含水量作为重要评价指标,根据怀里地区的地形地貌特征,降水分布情况、土壤以及植被覆盖,进行不同等级划分,各指标的分级、赋值和权重通过专家打分法确定。
2.2 物质生产功能模型
从怀来县的生态系统服务功能出发,选择能够直接生产产品的功能进行评价。根据生态系统提供的农产品的能力作为重要的分级依据。评价研究区生态系统的物质涵养功能,结合该区域的地形地貌特征和产品生长条件,考虑该区域的数据可行性,选取土壤类型、剖面构型、有机质含量和坡度作为重要的评价指标,再根据该区域的地形地貌和生长条件进行等级划分,各指标的分级、赋值和权重通过专家打分法确定。
2.3 土壤保护功能模型
土壤保护功能的评价是在土壤侵蚀性的基础上,依据土壤侵蚀情况和土壤侵蚀对河流或者水资源的影响来进行评价。怀来县地形比较复杂,以山地为主,其中大多数都是坡度大于25°的坡地,该区域容易发生土壤侵蚀,是怀来县山区最为主要的土地生态环境问题。
土壤侵蚀敏感性是方便分辨出土壤侵蚀的区域,分析它对人类活动的影响。美国通用土壤侵蚀方程(USLE)包括坡面土壤流失影响程度的主要因素,该公式在国内外得到了广泛的应用。通用土壤侵蚀方程(USLE)的表达式为:
A=R・K・LS・C・P(1)
式(1)中,A为土壤侵蚀量,R为降水侵蚀力,K为土壤质地因子,LS为坡度坡向因子,C为地表覆盖因子,P为农业耕作措施因子。其中,农业耕作措施是人为因素。
从土壤侵蚀方程中,可以看出影响一个区域土壤侵蚀的主要有地理条件、水资源、植被、土壤和人类活动五大因素,这些因素同时可以被用来表示某个区域对土壤侵蚀的敏感性。根据怀来相关文献和获得数据情况,本研究选取了土地利用类型、坡度、土壤质地、水资源分布和距林场、林地距离作为评价因子,并对各指标因子进行不同等级划分,各指标的分级、赋值和权重通过专家打分法确定。
2.4 生物多样模型
怀来县拥有丰富的植物类型和复杂的生物群落,而植物是鸟类分布和多度的第一影响因子。鸟类常常作为植物群落的指示物种,进而反映栖息地及周边生态环境。本研究选取大白鹭作为怀来县的生态多功能优化的焦点物种,通过观察怀来县鸟类的生物习性、栖息地类型、生态特征等进行分析。大白鹭是大中型涉禽,栖息于平原和山地附近的河流、水田、湖泊及沼泽地带,以甲壳类、软体动物、水生昆虫以及小鱼、蛙、蝌蚪和蜥蜴等动物性食物为食,摄食区域主要是河流、沼泽等浅水区域。从大白鹭摄食地区的距离来看,大多数是在距离巢穴大约5~10 km范围内,少数在15~25 km的范围内,极少数在巢穴周围约2 km范围内摄食。本研究针对大白鹭栖息地和筑巢特征,确定影响大白鹭选择栖息地的因子,各指标的分级、赋值和权重通过专家打分法确定。
2.5 娱乐文化功能模型
怀来县具有良好的生态环境,拥有官厅水库、休闲度假太师庄、葡萄庄园、自然风景区等户外游憩空间,游憩资源具有类型多、数量大、分布广的特征。本研究根据研究区的各地区景点以及地形地类的分布情况,考虑研究区的数据可行性,选取坡度、土地类型、距农村道路和公路的距离、距水体的距离和距景区(特殊用地)的距离这5个因子作为评价指标,各指标的分级、赋值和权重通过专家打分法确定。
综上所述,运用LNOPT软件平台的非生物评估程序对水源涵养、物质生产、土壤保护功能进行优化,运用生物评价程序对生物多样进行优化,运用社会经济评价程序对娱乐文化功能进行优化。首先是运用GIS软件对怀来县遥感影像图解译,并进行矢量化和编辑处理每个图形的属性,再运用插值计算,将其表面数据转化成栅格图层;第二步,根据LNOPT软件的应用程序,确实功能因子,通过专家打分法确定每个因子的分值;第三步,对水源涵养的因子进行相关性检查,并且运用专家打分法确定权重,确定每个因子的权重分值;第四步,运用LNOPT软件平台,结合栅格数据,通过权重加权的方法进行计算;第五步,经过LNOPT平台数据验证模型以研究区现状为样本进行校正,确定该区域功能的景观优化图,结果见图1~图5。
2.6 综合生态系统服务功能景观优化模型
综合以上水源涵养功能、物质生产功能、土壤保护功能、生物多样和娱乐文化功能的景观生态优化模型,建立综合的景观生态优化模型。这5项生态系统服务功能的景观生态优化模型是具有同等重要性的,将其赋予相同的权重。将这5项生态系统服务功能的景观生态优化模型运用LNOPT软件中的矩阵加权方法进行叠加,根据最终分值确定怀来县生态系统服务价值景观优化模型(图6)。它们形成了连续而完整的生态系统服务功能格局,为区域生态系统服务的健康和安全提供保障。
高水平区域是生态系统服务功能在城市发展中最重要的保障范围,是不可打破的生态红线,是需要严格控制和特殊保护的地带,应该纳入城市的禁止区域和限制建设区;中水平区域是生态系统服务功能比较限制的区域,该区域可以发展农业、建设用地,适合开展一些旅游景点供给人们进行旅游和观赏;低水平区域是应该加强生态环境建设的区域,如在城市周围增加绿化,减少建设用地。这种景观生态优化模型维护了城市的基本生态环境,是怀来县可持续发展的基础保障,为城市建设提供一定的界线。
3 研究区生态系统服务功能变化分析
3.1 研究区生态系统服务价值系数计算
生态系统服务价值当量因子指生态系统产生生态服务相对贡献大小的潜在能力[19],将全国农田1 hm2粮食自然产量的经济价值定义为1,其他生态系统服务价值当量因子表示该生态服务相对于农田生态系统生产服务的贡献大小,本研究依据谢高地等[6]制定的不同省份农田生态系统生物量因子表,对怀来县所在地区的生态系统服务价值当量系数进行修正(河北省的修正系数为1.02)。
没有人力投入的自然生态系统提供的经济价值等于当年平均粮食单产价值的1/7[20,21],中国2005年单个生态系统价值当量的经济价值为449.1元/hm2,结合2006年《河北省统计年鉴》的相关数据,可以计算得出2005年环京津地区平均粮食产量为4 683.35 kg/hm2。全国地均粮食产量为5 896.50 kg/hm2,据此为标准对全国的生态系统服务价值当量价值进行系数修正,确定该地区单个生态当量的价值为356.70元/hm2,据此可得到该研究区单位面积土地生态系统服务价值系数(表1)。
本研究中生态服务价值当量因子按以下方法进行归类:耕地――农田,林地――森林,草地――牧草地,水域――水体,建设用地――居民点及工矿用地和交通用地;园地以本研究区的牧草地和林地的平均值为其生态系统服务单位价值[22]。
3.2 研究区生态系统服务价值计算
根据单位面积土地生态服务价值系数和各利用类型土地面积可以得出怀来县生态系统服务功能的总经济价值,其计算公式:
ESV=∑(VCk×Ak) (2)
式(2)中,ESV为土地生态服务价值,单位为元;VCk为第k类土地利用类型的生态服务价值系数,单位为元/hm2;Ak为第k类土地利用类型的总面积,单位为hm2。
依上可以得出怀来县2010年各类土地生态服务价值量(表2)。
从表2中可以得出研究区现状各类土地生态系统服务价值量。研究区域的林地面积居多,而且单位面积生态系统服务价值比较大,因此林地的生态系统服务价值总量最高,为3.541 3×108元。由表1可知,湿地的单位面积生态系统服务价值量比较高,但是生态系统服务价值总量受到土地类型面积的影响,湿地的生态系统服务价值量仅4.149×107元。同理,水域的生态系统服务价值为2.297 6×108元。研究地区中建设用地面积相对较大,且单位面积生态系统服务价值量变现为负效应,其价值量为-5.557×107元。研究区现状的各类土地生态系统服务价值总量为9.533 3×108元。
3.3 各类土地利用类型生态系统服务价值变化
由表3可知,依据土地利用总体规划方案,怀来县在土地利用总体规划前的总生态系统服务价值是9.533 3×108元,土地总体规划后总生态系统服务价值有所减少,为9.438 3×108元,总体减少9.50×106元。土地利用规划后,只有耕地增加了5.09×106元,其他土地利用类型的生态服务价值量均有下降,最为明显的是园地,为6.27×106元,水域的变化量最小,为4×104元。
基于LNOPT软件的景观生态优化方案,对研究区的进行景观优化后,生态系统服务价值总量有所增加,为9.928 2×108,增加率为4.14%。就土地利用总体景观规划后各类用地生态系统服务价值而言,只有林地减少了1.317 3×108元,其他利用类型的土地生态服务价值均有所增加,园地生态系统服务价值增加了1.378 1×108元,明显高于其他土地利用类型,建设用地次之,为2.162×107元。未利用地因其单位面积价值量低,面积变化小,因此生态服务价值量变化最小,仅增加了4.2×105元。
关键词:森林工程;生态系统;保护;研究
随着我国社会经济的稳步发展,森林工程和生态系统与日益发展的经济状况产生了激烈的矛盾,并且成为了社会关注的焦点之一。我国应该就各个地区的地理位置和生态环境的不同进行具有针对性的发展,将具体区域的特有的自然环境充分的利用起来,使其更加符合森林工程的建设要求,促进我国环境的良性发展,推动社会的和谐进程。还要将森林工程和生态系统保护相结合,从而提高区域的生态环境质量,为我国森林资源的再生奠定基础。
1 实际应用过程中应坚持的原则
森林工程在我国具有着相当长的历史,但是早期的森林工程主要以消耗为主,对森林资源进行砍伐。而随着现代环境保护思想的不断提升,森林工程的内涵也得到了有效的扩大,无论是在森林工程的内容还是森林工程的职能等方面都进行了不断的扩充。尤其是针对森林工程中的一些弊端与缺点,我们必须适时进行改革和完善。同时还要深入了解森林工程项目建设的实质和内涵,对森林工程设计和实施的基本原则进行严格把关。让森林工程可以更加符合现代社会发展的实际需要。
1.1 要将森林工程和生态系统保护放在同等地位
在当代森林工程建设中,有关施工人员以及管理人员,应对森林工程进行全新的认识。首先,工作人员应改变传统的观念,将森林工程与生态系统保护等进行有效的联系。通过森林工程的实施,对生态环境进行保护以及合理利用。其次,工作人员需要对森林工程建设的地位进行调整,将其放在与生态系统保护同等重要的地位。在开展伐木工作时,通过新理念、新方法的应用,对需要进行砍伐或者应用的森林进行有效的保护。
1.2 尊重生态原始性原则
森林工程在建设的过程中,需要应用到大量的施工工艺。因此森林工程的工艺选择是森林工程建设的重中之重。经过研究与调查我们可以知道,为了有效的保护好森林工程所在区域的生态环境,有关工程施工人员在进行工艺系统选择的过程中应坚持尊重生态原始性的原则。所谓尊重生态原始性原则,就是从当地具体生态环境的角度出发,针对不同的生态环境选择与之相适应的工艺系统,使得该套工艺系统在应用的过程中,不会对生态环境的原始性造成影响。
2 对森林工程与生态系统的认识
2.1 森林工程与生态系统的完整性
不同区域的生态系统其都具有着不同的特征,并且一旦该区域的生态系统出现问题,造成生态系统群落不健全,就会形成区域性生态不平衡。因此在进行森林工程建设的过程中,有关工作人员应把握好森林工程施工与区域生态系统完整性之间的关系。通过调查研究我们可以发现,生态系统保持完整,可以实现物种的多样,这对于提高森林工程的建设水平有着一定的帮助。因此森林工程在建设的过程中,应尽量保持区域间生态系统的完整,以达到保护环境,加强建设的双赢目的。
2.2 环境保护与森立工程建设
随着现代森林工程建设理念的不断转变,环境保护已经成为了森林工程施工过程中的重要核心思想。因此在实际工作的过程中,森林工程的建设一般都会以环境保护为指导思想。具体来说应包括以下几个方面的内容:首先,工作人员需要保持当地生态环境的和谐发展,避免对环境造成伤害。其次,加强对非生物环境的重视,制定合理的防范措施避免对生态平衡的破坏。最后,强化林区的水土保持,避免因植被的破坏造成林区的水土流失问题。
2.3 物种保持与森林工程
生态环境包括很多方面的内容,其中物种的繁衍是生态环境中的重要组成部分。传统的森林工程在进行建设的过程中,经常对具体区域中的物种造成破坏,使得区域的生物多样性难以继续维系下去。因此在对森林工程进行革新后,新的森林工程在实施的过程中,有侧重的对物种保持问题进行了关注。首先,工作人员会在工程施工前对当地的相关物种进行调查与整合,针对物种的生产情况进行建设方案的制定。其次,在进行森林工程施工的过程中,加强施工的管理工作,避免因为违规施工造成物种的伤害。
3 森林工程和生态系统保护的内容及措施
3.1 树种结构保护
树种的选择应该与具体区域的实际环境相联系。一般来说需要综合该区域的气候情况、水文情况以及土质情况等多个方面的内容。同时在植树的过程中还要注重树种的搭配,实现树木的多样性。并且还要在更新造林时保留和诱导能和更新树种借重的小树,形成混交林,还有深根系树种和浅根系树种混交,阴性树种和阳性树种混交,形成人工混交林。
采伐是森林工程建设的工作内容之一,为了保障森林中的树种结构,有关工作人员在实际采伐的过程中,应养成保护性采伐的良好思想。所谓保护性采伐就是对于采伐过程中不成材的幼树予以保留,以方便今后对采伐地区的重建,为行成混交林打好基础。
3.2 维护森林的空间性
一个完备的森林系统其不仅树木种类齐全,同时在空间结构上也相对完整,具有良好的生态平衡效应。这种空间结构一般包括树木种类的多样,植被品种的齐全,无论是从高处还是到地表,都有相应的植被进行覆盖。这种完整的空间性很容易受到森林工程建设的破坏,出现空间的不完整性,进而对区域生态环境造成影响。因此工作人员在进行森林工程建设的过程中,应有计划的对森林进行砍伐,按照森林的层次性、分布性等特点,对森林进行选择性砍伐,有效的保护森林空间性的完整。
在森林工程建设的过程中,有时对森林进行砍伐并不是对森林的破坏,而是对森林的一种保护。这主要是森林中树木在进行生长的过程中,受到自然因素的影响会产生一些对周边树木生长有害的不良树木,因此工作人员需要对这些树木进行有效的去除,才能保障其余林木的正常生长。
为了保障森林的健康发展,有关人员对于低效林会进行有针对性的处理。具体来说相关工作人员会通过铲除有害树种,保留有益树种,种植新树种等方式,对低效林进行完善。这种人工干预的方式,可以有效的提升自然林木的生长质量,同时也有利于保障森林树种的丰富性。
3.3 保障森林的阶段性
森林系统在进行生长的过程中,会出现一定的阶段性,一般我们会将其分为时间度量、中等时间度量和昼夜季节三个方面。非生态系统的短时间结构变化,能体现林分群落结构的周期性变化,从而引起森林生态系统群落结构的外貌变化,对工程的策划、工艺的设计和作业的运行都有重要作用。
总之,随着我国社会主义经济的高速发展,我国应该加强森林工程的建设和生态系统的保护,在保护生态系统方面,我国面临着巨大的挑战,当今的森林工程具有规模大、任务艰巨的特征,特别是很多地区要考虑生态系统的保护问题。文章通过对环境保护、生态平衡以及森林工程三者之间关系进行研究,明确了森林工程的发展方向,从而为全国推行森林工程,加强生态系统保护提供了经验,为我国今后的经济发展奠定了基础。
参考文献