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關鍵詞:定邊;荒漠草原;蝗蟲群落;多樣性
蝗蟲是世界農、林、牧業(yè)生產的一類重要害蟲[1-2],長期以來,科技工作者為探索蝗蟲的生物學特性,尋求蝗災的防治對策,對蝗蟲進行了許多深入研究,其中,康樂等[3,4 ]、賀達漢等[5-7]、黃春梅等[8]、金翠霞等[9]、李亞妮等 [10]和常罡等[11]學者先后對草原蝗蟲群落及其物種多樣性都作過大量研究,但定邊地區(qū)的同類研究報道很少。
2011年6月29日,陜西定邊縣植保植檢站進行病蟲普查,在紅柳溝鎮(zhèn)王窯村的草地上發(fā)現大面積土蝗(笨蝗、短星翅蝗、黑背蝗、尖翅蝗等),多數蝗蝻處于1~2 齡期,平均蟲口密度為18 頭/m2,最高密度為45 頭/m2,并且正在向農田擴散,發(fā)生面積達2000 hm2。由于發(fā)現及時,采取得力措施,未能釀成更大災害。
2012年7~8 月,在陜西定邊縣海子梁鄉(xiāng)的張羅坑村、十家莊和敖包疙瘩幾個村子對蝗蟲物種多樣性做了調查,期望加深對該區(qū)域蝗蟲群落的認識,為今后防災減災提供技術資料。
1 調查研究方法
1.1 研究區(qū)域概況
定邊縣地處陜西省西北角、榆林市最西端,是黃土高原與內蒙古鄂爾多斯荒漠草原過渡地帶[12],地理位置N 36°49′~37°53′,E 107°15′~108°22′。東和東南與陜西省靖邊縣、吳旗縣相連,南和西南與甘肅省華池縣、環(huán)縣相接,西與寧夏回族自治區(qū)鹽池縣毗鄰,北和東北與內蒙古鄂托克前旗、烏審旗相鄰,居陜、甘、寧、蒙4省區(qū)交界位置。境內土地總面積69.20×104 hm2,有兩大地貌類型即南部丘陵溝壑區(qū),占總面積的52.78%;北部風沙灘區(qū),占47.22%。海拔1 303~1 907 m。
境內屬暖溫帶半干旱大陸性季風氣候向中溫帶干旱氣候過渡地帶。春多風、夏干旱、秋陰雨、冬嚴寒,日照充足,風沙頻繁,雨季遲且雨量年際變化大;年平均氣溫7.9 ℃,1月平均氣溫-8.8 ℃ ,7 月平均氣溫22.4 ℃,年極端最高溫度為37.7 ℃,極端最低溫度-27.7 ℃,年均日照2 743.3 h,年均降水量316.9 mm,平均無霜期141 d,絕對無霜期110 d ;自然災害頻繁,以干旱、風沙和霜凍影響最大。
全縣天然草地29.23×104 hm2,人工草地6.33×104 hm2。天然草地和人工草地占全縣總面積51.40%。草地主要為荒漠草原、草原化荒漠,間有少量沙地、荒灘地。除少數荒灘地植被較茂密外,大部分草地植被蓋度
1.2 方法
分別以農田、平沙地荒漠草原和半流動半固定沙丘荒漠草原為調查樣地(即棲息地類型或蝗蟲群落),用羅馬數字依次編號為群落Ⅰ、群落Ⅱ和群落Ⅲ,每一樣地面積不小于100 hm2。
自2009年7月5日~7月30日,每間隔5 d進行調查1 次,共調查6 次,每次調查1 d,每天早晨8∶00~11∶00、下午3∶00~6∶00各調查1次。每次調查分3 組各樣地同時進行 [12-14] 。
用昆蟲取樣框100 cm×100 cm×30 cm抽樣15 次,逐樣方收集蝗蟲標本,并帶回室內檢索,按樣地(群落)統計樣方數、種類和數量。統計過程中剔除個體數為零的樣本。
調查蝗蟲種類和數量組成,通過數理統計與分析,測算各蝗蟲群落種的豐富度、均勻度和多樣性指數,對調查區(qū)域蝗蟲的生物多樣性作出綜合評價。
用Excel軟件進行數據統計與計算。
1.3 采用的生物多樣性指數及數據處理
1.3.1 a多樣性計算方法[15]
2.1 區(qū)系組成
海子梁鄉(xiāng)蝗蟲由3個基本群落組成,農田蝗蟲群落(Ⅰ)、平沙地荒漠草原蝗蟲群落(Ⅱ)和半流動半固定沙丘荒漠草原蝗蟲群落(Ⅲ)。比較3個蝗蟲群落的種類組成可以看出區(qū)系組成的主要特點(表2)。
(1)群落I比群落Ⅱ和群落Ⅲ的科、屬、種數都多,而群落Ⅱ又比群落Ⅲ的科、屬、種數多,說明該縣荒漠區(qū)域的農田是蝗蟲的棲息地。
(2)3個群落中蝗蟲共有種比例比較小,其中,Ⅰ、Ⅱ兩群落間共有6種,共有種占群落Ⅰ總種數的42.86%,占群落Ⅱ總種數的75.0%;Ⅰ、Ⅲ兩群落間有2個共有種,占群落Ⅰ和群落Ⅲ總種數的14.29%和33.3%;Ⅱ、Ⅲ 兩群落有3個共有種,分別占群落Ⅱ和群落Ⅲ總種數的37.5%和50%。據此,可見當地3個蝗蟲群落彼此間差異性較大。
(3)3個群落的優(yōu)勢種各不相同,其中,群落Ⅰ的優(yōu)勢種有輪紋異痂蝗和大墊尖翅蝗,群落Ⅱ的優(yōu)勢種有黃脛小車蝗和黑翅皺蝗,群落Ⅲ的優(yōu)勢種有中華蚱蜢和短星翅蝗。
(4)以單種屬和寡種屬為主是3個群落組成的共同特征。
(5)斑翅蝗科和網翅蝗科是各群落的優(yōu)勢類群。
2.2 各群落蝗蟲種的豐富度、均勻度和多樣性分析
2.2.1 α多樣性指數
依據前述α多樣性計算公式計算結果如圖1。
3個蝗蟲群落種的豐富度、均勻度和物種多樣性(含S、D和H′)的排序趨勢完全相同, 即群落Ⅰ>群落Ⅱ>群落Ⅲ(圖1)。試驗表明,在相對意義上,農田蝗蟲群落種類組成最豐富,分布最均勻,多樣性最高;其次是平沙地荒漠草原蝗蟲群落;半流動半固定沙丘荒漠草原蝗蟲群落4項指標最低。
2.2.2 β多樣性指數
依據前述β多樣性計算式計算結果(表3)。
β多樣性測定結果表明,(1)在定邊北部荒漠草原區(qū)域的生境被物種隔離的程度較大,這是因為蝗蟲種類組成與寄主植物有緊密的關聯性,蝗蟲種類組成的差異代表了植物種類組成差異,而植物種類組成的差異又反映了各項生境條件綜合影響的差異;(2)β多樣性指數反映該區(qū)域生境多樣性較低;(3)β多樣性與α 多樣性一起構成了該區(qū)域總體多樣性及荒漠草原地段的生物異質性特點。
3 討論與結論
3.1 討論
對定邊北部荒漠草原蝗蟲群落多樣性調查研究結果表明,α多樣性指數和β多樣性指數都比較高。α多樣性指數比較高說明3個蝗蟲群落的種類組成相對比較豐富,結構、功能和動態(tài)變化相對比較穩(wěn)定;β多樣性比較高說明各蝗蟲群落的生境相似性比較低,尤以農田與半流動半固定沙丘之間差異最大。這是因為這兩個生境是當地兩個極端生境的代表[17-18]。
從種的豐富度、均勻度及多樣性看,農田無疑是當地蝗蟲的最適棲息地,說明農田有可能是某些蝗蟲的儲備地,具有儲存、保留和發(fā)源地的作用,當條件適宜時蝗蟲災害突發(fā)的機率也比較高[19-20]。因此,為有效預防蝗災發(fā)生,在耕作方式上有必要采取一些對應的預防措施。
在Shannon指數中,只有當Pi>1時,種i才可能在大小為n的樣本中出現[21,22]。因此,我們實際觀察到的蝗蟲種數有可能低估了真實的蝗蟲種數S,因為即使抽取相當大的樣本,稀有種也常常不會在其中出現。據此,估計研究區(qū)域草地蝗蟲實際種數應不少于19種,因此有必要再作進一步的深入研究。
3.2 結論
(1)定邊縣北部荒漠草原蝗蟲區(qū)系由7科、15屬、19種組成,其中,農田蝗蟲群落有7科、13屬、14種,平沙地荒漠草原蝗蟲群落有5科、7屬、8種,半流動半固定沙丘荒漠草原蝗蟲群落有有4科、5屬、6種。斑翅蝗科和網翅蝗科是各群落的優(yōu)勢類群,單種屬和寡種屬多是各群落組成的共同特點。
(2)α多樣性指數分析結果證明,3個蝗蟲群落種的豐富度、均勻度及多樣性指數變化趨勢相同,即農田蝗蟲群落>平沙地荒漠草原蝗蟲群落>半流動半固定沙丘荒漠草原蝗蟲群落。
(3)β多樣性指數分析結果證明,3個群落生境之間的差異性比較大。
參考文獻:
[1] 柳小妮,蔣文蘭,劉曉靜,等.夏河甘加草原草地蝗蟲優(yōu)勢種的確定及混合種群密度高峰值模型研究[J].草原與草坪,2007(4):33-38.
[2] 鄭哲民,許文賢.陜西蝗蟲[M].西安:陜西師范大學出版社,1991:120-340.
[3] 康樂.放牧干擾下的蝗蟲植物相互作用關系[J].生態(tài)學報,1995,15(3):182-189.
[4] 康樂,張愛國,毛文華,等.內蒙古錫林河灘地蝗蟲群落變化的梯度分析[C].青年生態(tài)學者論叢, 1991:231-239.
[5] 賀達漢,鄭哲民.不同沙化地段蝗蟲與植物群落多樣性的變化及相互關系的數值分析[J].應用與環(huán)境生物學報,1997,3(1):6-12.
[6] 賀達漢.荒漠草原蝗蟲群落特征研究[M].銀川:寧夏人民出版社,1998:1-142.
[7] 賀達漢,鄭哲民,顧棟.荒漠草原蝗蟲群落空間格局的研究[J].生態(tài)學報,1997,17(6):660-665.
[8] 黃春梅,楊龍龍.西雙版納熱帶雨林環(huán)境變化對蝗蟲區(qū)系成分和物種多樣性的影響[J].生物多樣性,1998,6(2):122-131.
[9] 金翠霞,吳亞.群落多樣性測定及其應用的探討[J].昆蟲學報,1981,24(1):28-33.
[10] 李亞妮,王文強,廉振民,等.陜西延安北洛河流域蝗蟲群落多樣性研究[J].四川動物,2008,27(6):1027-1034.
[11] 常罡,廉振民,蔣國芳,等.黃土高原洛河流域蝗蟲群落排序及環(huán)境因素分析[J].昆蟲知識,2006,43(1):41-46.
[12] 焦婷,趙生國,祁娟,等.放牧強度對溫性荒漠草原土壤全氮和有機質的影響[J].草原與草坪,2012(5):22-25.
[13] 武曉梅,張夏剛,蘇軍虎,等.山西省晉西7~8月草地蝗蟲種的多樣性及豐富度研究[J].草原與草坪,2013,33(1):34-39.
[14] 王俊梅,豆衛(wèi),馮今,等.草原蝗蟲為害對高寒草原生物量影響的研究[J].草原與草坪,2010,30(5):59-62.
[15] 馬克平.生物多樣性的測度方法 Ⅰα多樣性的測度方法(下)[J].生物多樣性,1994,2(4):231-239.
[16] 馬克平.生物多樣性的測度方法 Ⅱβ多樣性的測度方法(上)[J].生物多樣性,1995,3(1):38-43.
[17] 劉纏民.陜西北部蝗蟲群落多樣性及生境片斷化對其的影響研究[D].西安:陜西師范大學,2000:44-68.
[18] 王文強,張道川,李新江,等.陜北高原蝗蟲資源調查及區(qū)系分析[J].延安大學學報(自然科學版) ,2003(3):54-59.
[19] 白義,周自翔,許升全.基于GIS的陜西蝗蟲地理分布及區(qū)劃分析[J].動物學研究,2005(5):145-149.
[20] 邢飛,高文財,于艷萍,等.東北地區(qū)蝗蟲多樣性研究[D].長春:吉林師范大學學報(自然科學版),2005(1):66-72.
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申明:本網站內容僅用于學術交流,如有侵犯您的權益,請及時告知我們,本站將立即刪除有關內容。 【摘 要】文章從充分發(fā)揮食物鏈原理是生態(tài)畜牧業(yè)的重中之重;與當代生態(tài)學息息相關的生態(tài)位原理;物質循環(huán)再生與物質共生原理在生態(tài)畜牧業(yè)中的應用三個方面來淺析生態(tài)畜牧業(yè)對當代生態(tài)學的借鑒。 【關鍵詞】生態(tài)畜牧業(yè) 當代生態(tài)學 可持續(xù)發(fā)展觀 生態(tài)保護 【中圖分類號】S8-1 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2015)21-0111-02
生態(tài)畜牧業(yè)是近幾年來發(fā)展起來的以生態(tài)文明為指導思想的新興科學產業(yè),是大農領域為深入落實科學發(fā)展觀而規(guī)劃的創(chuàng)新戰(zhàn)略性新興產業(yè)。而在生態(tài)畜牧業(yè)發(fā)展的軌跡上,當代生態(tài)學猶如鐵軌,指引著生態(tài)畜牧業(yè)這個高鐵的發(fā)展與前進??梢韵胂?,在未來的畜牧業(yè)中,定是以當代生態(tài)學為核心的發(fā)展體系。
畜牧業(yè)從原始的結網捕魚、囿養(yǎng)鳥獸、役使牛馬到現在的生態(tài)畜牧,經歷了狩獵、圈養(yǎng)、馴化、繁育的漫長過程。其主要原因是人類生存條件與環(huán)境變遷,使得畜牧業(yè)隨之得到的相應的發(fā)展。而在21世紀,生態(tài)畜牧業(yè)就是時代的主旋律,在生態(tài)畜牧業(yè)中所運用的食物鏈原理、生態(tài)位原理、物質共生原理和物質循環(huán)再生原理都是從當代生態(tài)學中援引而來,將當代生態(tài)學加以運用,既為生態(tài)畜牧業(yè)的基本發(fā)展規(guī)則。
一 充分發(fā)揮食物鏈原理是生態(tài)畜牧業(yè)的重中之重
在20世紀70年代,石油農業(yè)暴露出巨大的能源危機后,原本高投入、高消耗的農牧模式暴露出現代農業(yè)體系中的不穩(wěn)定性和不持續(xù)性,在困境中迎來了巨大的挑戰(zhàn)。由于自身原因,農業(yè)是我國安邦定國的決定性產業(yè),所以我國明確提出要轉變農業(yè)增長方式,建設當代的生態(tài)畜牧業(yè),促進農業(yè)又好又快發(fā)展。
我國長期以來的高投入低產出的農業(yè)生產方式,使得農牧業(yè)開展難度大,效益低。由于食物鏈系統養(yǎng)分利用率低,環(huán)境問題尤為突出。比如大量不合理地使用化肥,使得養(yǎng)分不均衡,氮磷鉀肥比重偏差大,化肥大量的濫用使得農牧業(yè)生存發(fā)展難以維系。大量的有機廢物因得不到合理地使用而被浪費,因需求的增長而帶來的肥料增加的比例嚴重失調,其相差比例達八倍之巨。但我國的解決方式卻不能制訂出如同歐洲那樣嚴格的化肥投入和畜牧糞尿管理政策,我們只能在農牧與環(huán)境回報之間尋求平衡,而這個平衡的支點就是來自于食物鏈原理。在其中流動的能量合理地在肥料、作物、動物與人之間流動,通過優(yōu)化讓生態(tài)環(huán)境得到最大程度的保護。食物鏈養(yǎng)分管理不僅是技術創(chuàng)新,同時也是政策改進。食物鏈養(yǎng)分管理并不是一項簡單的技術或政策,而是一項系統的綜合策略,包含了化肥生產、農田、畜牧、家庭等環(huán)節(jié)的養(yǎng)分管理措施,還涉及資源、工商、農林、營養(yǎng)、環(huán)境等多個部門,以及區(qū)域和國家多種層次。這些養(yǎng)分管理措施的優(yōu)劣直接決定了社會、經濟、生產、生態(tài)環(huán)境等多個可持續(xù)發(fā)展目標的實現。長期以來,在人口和食物的壓力下,我國一直以滿足食物需求為目標進行養(yǎng)分管理,大力鼓勵支持化肥生產使用和集約化動物產品生產,忽視了養(yǎng)分的循環(huán)利用,因此大大增加了食物鏈養(yǎng)分流量,還產生了嚴重的資源和生態(tài)環(huán)境問題,嚴重制約了我國的可持續(xù)發(fā)展。
食物鏈原理在生態(tài)畜牧業(yè)中,遵循兩個原則:(1)養(yǎng)分物質調控;(2)養(yǎng)分流動過程的調節(jié)。在該過程中,注重養(yǎng)分在各個環(huán)節(jié)的走向和合理利用是重中之重,由于食物鏈起始為養(yǎng)分,則人為投入是不可避免的,要使資源利用比例提高,才能實現生產力逐步提高和環(huán)境友好的目標。食物生產與消費的系統中,各個子系統的統籌調配也尤為重要。作物生產、畜牧生產、食品加工、家庭消費等各個子系統的構建和養(yǎng)分流動模式也是重點研究對象。各子系統具有重疊和包含關系,針對當前落后的現狀,深入研究國家宏觀層面上的食物鏈驅動機制和養(yǎng)分流動關系,探討研究應對我國特殊的食物鏈養(yǎng)分優(yōu)化措施,并制定相應的法律機制。研究區(qū)域或流域等尺度農田,畜牧和家庭亞系統養(yǎng)分流動和循環(huán)規(guī)律及其調控策略。
二 與當代生態(tài)學息息相關的生態(tài)位原理
生態(tài)位是指一個種群在生態(tài)系統中,在時間空間上所占據的位置及與其相關種群之間的功能關系與作用。而生態(tài)位原理就是利用在生態(tài)環(huán)境中各種群之間的相互關系,綜合調控資源,使效益達到最大化,從而達到生態(tài)環(huán)境最優(yōu)的狀態(tài)。人類在利用自然的同時,與自然的和諧共處才是生存的王道。所以,保護生物多樣性也是生態(tài)畜牧業(yè)的關鍵科學問題。
針對我國的特點,生物多樣性保護的實施也應是因地制宜、千差萬別的。常用方法有生物地理分區(qū)法、保護空缺分析法和生態(tài)系統服務功能方法。全國各地按照自己的地方特點,因地制宜、取長補短,建立應對自己特點的保護措施,對不同類型的保護區(qū)進行功能劃分,將能進行經濟開發(fā)的地區(qū)進行合理的利用,將供應與需求平衡,將可持續(xù)發(fā)展的理念運用到實踐中去。面對森林生態(tài)系統、草原草甸生態(tài)系統、荒漠生態(tài)系統、濕地生態(tài)系統、海洋海岸生態(tài)系統等各種生態(tài)系統都應有獨特的應對方法,在開展生物多樣性的同時,對農業(yè)生產的病蟲害能夠起到有效的遏制作用。在農田生態(tài)系統中,植物發(fā)病必須有病原物、寄主和環(huán)境條件。光有病原物和寄主,沒有合適的條件的話,植物是不會發(fā)病的。但在單一農作物環(huán)境中,大規(guī)模的農作物病蟲害卻極易發(fā)生。而生物多樣性原則恰恰是解決此類問題的最有效方法。我們在畜牧養(yǎng)殖與農業(yè)生產中,發(fā)揮生物多樣性優(yōu)勢,不僅減少了病蟲害損失,提高了效益,還能發(fā)揮生物多樣性優(yōu)勢,使自然條件可持續(xù)發(fā)展。
例如,動植物共生稻作系統,使傳統稻作系統又回歸自然的保護。在稻田中,不僅種稻,還養(yǎng)魚、鴨、蝦、蟹、泥鰍、鱔魚等。經過大量實驗,這種系統有效地提高了經濟效益及生態(tài)效益。其主要特點在于,魚鴨可對植物治病菌菌核、菌絲進行取食,并取食水稻病葉,從而減少菌源,延緩病情擴展;動物在水中活動,使稻間通風透光,致病菌無法正常生長;另外活動能讓作物根系間增加溶氧量,提高生長能力;同時水系肥力顯著增加;各種稻田常見病發(fā)病率明顯下降;對養(yǎng)鴨田的雜草控制力遠高于使用除草劑的稻田;稻田CH4排量也有明顯抑制。
三 物質循環(huán)再生與物質共生原理在生態(tài)畜牧業(yè)中的應用
物質在生態(tài)畜牧業(yè)中循環(huán)往復分層分級利用既是物質循環(huán)再生,在能量的流動過程中,物質也在流動,物質并不是單一的存在,物質也共同產生。在不停地物質循環(huán)中,環(huán)境污染也隨之避免,系統也得到了穩(wěn)定和發(fā)展。各組分之間相互作用聯系共生,在各司其職之后形成有機整體。在構建生態(tài)經濟時,將其當作一個整體對待,各要素聯系起來,以整體的結構去看問題,最終不僅能夠揭示生產與消耗的關系,更能因地制宜地推出新的生產模式。
比如,在水產品養(yǎng)殖中,以養(yǎng)蝦為例,蝦池中生物種類不僅蝦一種,少量的肉食魚類如真鯛、鯫虎魚、鱸魚等與蝦同養(yǎng),既能吃掉與蝦競爭的小雜魚,又能吞食病蝦,減少蝦病的鏈式傳染。混養(yǎng)羅非魚能夠抑制較大的藻類過度繁殖,將池中浮游生物資源利用起來,并能促進有益藻類生長。若貝類與蝦同養(yǎng),二者取食習性不同,小型浮游生物與池中懸浮有機碎屑是貝類食物來源,這種混養(yǎng)模式可使蝦池水質得到凈化,減少污染,提高整體利用率。海參與蝦混養(yǎng)也有長足的優(yōu)勢,海參取食目標性差,無論藻類、原生動物或者有機碎屑及泥沙,都可以被海參取食,從而不僅優(yōu)化能量利用結構,還能大大提高池塘養(yǎng)殖效益。另外還有多種品種混養(yǎng)模式,在同一池中,充分利用各種物種不同的生活習性、取食習慣、空間分布等特點,既優(yōu)化了能量利用結構,促進物質共生共利,使得能量自循環(huán),極大提高池體的生存能力,又能取得良好的綜合經濟效益,保障可持續(xù)發(fā)展。
再如,北方的四位一體生態(tài)農業(yè)模式及南方稻菜魚生態(tài)農業(yè)模式。其建設以農村較富有的土地資源為基礎,依據當代生態(tài)學理念,生態(tài)經濟學原理,充分利用太陽能,開發(fā)沼氣資源,將養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)開展得井井有條。北方的冬閑是農民最無奈的時候,而溫室、豬舍、沼氣三者結合的封閉農業(yè)模式卻能將問題迎刃而解,達到農業(yè)生產良性循環(huán)。在該模式中,溫室為養(yǎng)殖、種植提供環(huán)境條件,豬舍為溫室提供創(chuàng)造溫濕條件,并提供CO2作為種植的氣肥,同時產生沼氣保障溫度和人類生活需要。三者相互依存,相互利用,有利于解決農村冬季收入問題,并能豐富北方冬季的果蔬供應。
Key words: landscape planning; multi-value; spatial solution; eco sustainable landscape
景觀(landscape)一詞在英、德、俄語中頗為相似,都是自然風光、地面形態(tài)和風景畫面,近代作為科學名詞被引入地理學和生態(tài)學,具有地表可見景象的綜合與某個限定性區(qū)域的雙重含義。它具有明確的邊界和統一的外貌,可辯識性、空間重復性和異質性是其主要特征。無論在城市和鄉(xiāng)村的區(qū)域規(guī)劃中都經常面對景觀的管理與設計問題,因此有必要進一步給予景觀以如下的新定義:景觀是一個由不同土地單元鑲嵌組成,具有明顯視覺特征的地理實體;它處于生態(tài)系統之上與大地理區(qū)域之下的中間尺度,兼具經濟價值、生態(tài)價值和美學價值。
景觀規(guī)劃是運用景觀生態(tài)學原理解決景觀水平上生態(tài)問題的實踐活動,是景觀管理的重要手段,集中體現了景觀生態(tài)學的應用價值。景觀規(guī)劃涉及景觀結構和景觀功能兩方面,其焦點在于景觀空間組織異質性的維持和發(fā)展。在景觀規(guī)劃設計中,始終把景觀作為一個整體單位來考慮,協調人與環(huán)境、社會經濟發(fā)展與資源環(huán)境、生物與生物、生物與非生物及生態(tài)系統之間的關系。盡管景觀規(guī)劃脫胎于早期的風景園林設計,但隨著景觀生態(tài)學的發(fā)展,其應用范圍已擴展到多種多樣的景觀類型。
景觀規(guī)劃的發(fā)展也經歷了從定性描述到定量模型,從景觀分化到景觀綜合,從局部分析到整體優(yōu)化,從傳統美學到生態(tài)美學,從常規(guī)方法到現代化技術的過程,在景觀開發(fā)保護和管理中的作用不斷增強,應用前景廣闊。本文針對四種人類活動方式、強度不同的景觀類型,探討景觀規(guī)劃的特點及其應用。
1 城市景觀規(guī)劃
城市景觀規(guī)劃的開拓者F.L.Olmsted于1863年提出landscape Architecture的概念,將生態(tài)思想與景觀設計相結合,使自然與城市環(huán)境變得自然而適于居住。他所設計的紐約中央公園至今仍是城市公園綠地系統的典范。其后D.S.Crowe將景觀規(guī)劃定義為從事創(chuàng)造性保護的工作,既要最佳利用地域內的有限資源,又要保護其美景度和豐厚度。麥克哈格所著的《設計結合自然》與C.A.Smyser所著的《自然的設計》兩書曾廣為流傳,是我國讀者所熟悉的。在書中詳細討論和介紹了將生態(tài)規(guī)劃應用于城市環(huán)境空間設計的案例[2]。
目前在美國Landscape Architecture的內容更加拓寬,包括了景觀設計、小區(qū)規(guī)劃、土地發(fā)展規(guī)劃、城市設計、區(qū)域景觀規(guī)劃、生態(tài)規(guī)劃和設計以及景觀人文設計等內容。
從我國實際情況出發(fā),城市景觀生態(tài)規(guī)劃應遵循以下原則:
①協調人與自然關系,注重環(huán)境容量與可持續(xù)發(fā)展;
②保護環(huán)境敏感區(qū),對不得已的破壞加以補償;
③在人工環(huán)境中努力顯現自然,增加生態(tài)多樣性;
④合理安排城市空間結構,增加生態(tài)多樣性;
⑤發(fā)揮景觀的視覺多樣性;
⑥居住環(huán)境-生活質量-城市文化的相互促進;
⑦以綠色空間體系為中心的綠化、美化與凈化;
⑧環(huán)境管理與生態(tài)工程相結合。
在編制城市總體規(guī)劃時,景觀規(guī)劃是重要內容之一。在對城市進行分析研究的基礎上,分別規(guī)劃制定城市布局形態(tài),從環(huán)境容量和可持續(xù)發(fā)展觀點進行遠景規(guī)劃,規(guī)定“不許建設用地”。國內外的經驗都表明,在居住環(huán)境的優(yōu)化設計中有以下一些注意要點:①通過生態(tài)調查制定土地利用規(guī)劃,限定應保全的地區(qū),指定需保護地段,勾畫開發(fā)區(qū)的輪廓;②土地開發(fā)要考慮水源、大氣、生物、噪聲和侵蝕等環(huán)境問題;③建立區(qū)域開放空間系統,使城鎮(zhèn)內部有均勻的綠地或曠地分布;④使城市具有緊湊的空間結構,在城市核心之間分隔以有自然風景的活動區(qū);⑤盡可能把市區(qū)的文化娛樂設施轉移至城郊或衛(wèi)星城;⑥組織和諧一致的土地利用,取消功能混雜、相互干擾的布局,如工廠和住宅商業(yè)樓的混雜;⑦使住宅離開交通干道,至少使建筑正面離開街道,以減少噪聲干擾;⑧在道路終端周圍或庭院設計住宅群,將住宅從面向熱鬧的街道轉向面對安靜的庭院或休閑活動空間;⑨居住小區(qū)應避免單調劃一,努力提供方便舒適、多種多樣和各具特色的生活場所[24,26~30]。
J.O.Simonds總結了道路景觀設計中的經驗,如道路選線要考慮人的視覺、感覺,展現主要的遠景并形成框景,建立和美化城市的交通大門,美化公路走廊,建立一系列了望點,消除視覺污染,限制路旁招牌,通過道路斷面和大規(guī)模的地形改造與造林綠化,調整和創(chuàng)造新的景觀,打開朝向河流和山巒的視窗。
在城市規(guī)劃中通常要進行景觀控制,包括主要景觀的特殊控制,主要道路和街景控制,中心廣場和步行林萌道的控制等,重點控制建筑物的體量、輪廓、色彩和綠化、小品等內容。近年來錢學森提出建設山水城市的設想,可以認為這是景觀規(guī)劃理論中東西文化有機結合的新發(fā)展。他提出城市應與園林山水相結合,可以考慮把中國園林建筑藝術應用到城市大區(qū)域建設,保護自然環(huán)境與人文景觀,使人工環(huán)境與自然環(huán)境協調融合,以發(fā)揚中國傳統的城市文化。他還提出提高城市的綜合效益,要重視城市環(huán)境質量,環(huán)境景觀多樣性與多層次選擇的可能性。
2 農村景觀規(guī)劃
農業(yè)景觀的發(fā)展通常分為四個階段,即農業(yè)前景觀、原始農業(yè)景觀、傳統農業(yè)景觀和現代農業(yè)景觀。從根本上講,原始農業(yè)、傳統農業(yè)是一個自給自足、自我維持的內穩(wěn)定系統,人地矛盾尚不突出,人們未意識到農村合理土地利用的必要性,農村景觀規(guī)劃更無從談起。目前,我國部分地區(qū)正處于由傳統農業(yè)景觀向現代農業(yè)景觀的轉變過程中,巨大的人口壓力,大量人工輔助能流的導入,使現代農業(yè)景觀中人類活動過程和自然生態(tài)過程交織在一起,導致生態(tài)特征和人為特征的鑲嵌分布。
化肥、農藥、除草劑及現代農業(yè)工程設施的使用,使土地生產率提高,農業(yè)景觀異質性,土地利用向多樣化、均勻化方向發(fā)展,同時又通過土壤流失、有機質減少、土壤板結及鹽堿化對農業(yè)景觀變化產生影響。農村各產業(yè)的蓬勃興起,在有限的自然資源和經濟資源的條件下,各業(yè)相互競爭,物質、能量、信息在各景觀要素間流動和傳遞,不斷改變區(qū)域內農業(yè)景觀格局,農業(yè)資源與環(huán)境問題日益突出。時空格局的改變使得小尺度農業(yè)生態(tài)系統研究已不能滿足農業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要,因此運用景觀生態(tài)學原理,對農業(yè)景觀資源進行合理的規(guī)劃、設計,促進農業(yè)資源的合理利用及農業(yè)的持續(xù)發(fā)展,具有重要的現實意義。
理想的農村景觀規(guī)劃應能體現出農村景觀資源提供農產品的第一性生產、保護及維持生態(tài)環(huán)境平衡及作為一種特殊的旅游觀光資源三個層次的功能。傳統農業(yè)僅僅體現了第一個層次的功能,而現代農業(yè)的發(fā)展除立足于第一個層次功能外,將越來越強調后兩個層次功能。不同國家和地區(qū)基于經濟發(fā)展水平、人口資源狀況的差異,農村景觀規(guī)劃的目的也各有側重。
歐美一些發(fā)達國家,經濟發(fā)展,農業(yè)現代化水平高,自然資源條件也相對優(yōu)越,其農業(yè)景觀規(guī)劃較注重生態(tài)保護及美學觀光價值,如高強度農業(yè)景觀生物多樣性與陸地表面覆蓋物空間異質性關系,農田樹籬結構變化對鳥類多樣性影響,促進哺乳類和鳥類自由運動與水土流失調節(jié)的景觀設計[3,4]。對應于旅游業(yè)中人們“重返鄉(xiāng)村”和“親近自然”的情結,農村景觀規(guī)劃設計中一些富有特色的新型農業(yè)模式,如有機農業(yè)、生態(tài)農業(yè)、精細農業(yè)等構成相應的觀光農業(yè)和農業(yè)示范觀光的資源基礎。
Forman基于生態(tài)空間理論提出一種最佳生態(tài)土地組合的鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃模型,包括以下七種景觀生態(tài)屬性--大型自然植被斑塊、粒度、風險擴散、基因多樣性、交錯帶、小型自然植被斑塊與廊道;通過集中使用土地以確保大型植被斑塊的完整,充分發(fā)揮其生態(tài)功能;引導和設計自然斑塊以廊道或碎部形式分散滲入人為活動控制的建筑地段或農耕地段;沿自然植被斑塊和農田斑塊的邊緣,按距離建筑區(qū)的遠近布設若干分散的居住處所;在大型自然植被斑塊和建筑斑塊之間可增加些農業(yè)小斑塊。顯然,這種規(guī)劃原則的出發(fā)點是管理景觀中存在著多種組分,包含較大比重的自然植被斑塊,可以通過景觀空間結構的調整,使各類斑塊大集中、小分散,確立景觀的異質性來實現生態(tài)保護,以達到生物多樣性保持和視覺多樣性的擴展[5]。
這種景觀模式是根據美國和歐洲的農村情況,融合生態(tài)知識與文化背景的一種創(chuàng)新,有人稱之為可能景觀設計(possible landscape designing)。但是我國的國情不同,在長時期高度利用土地之下,農村景觀中自然植被斑塊所剩無幾,人地矛盾突出。景觀規(guī)劃所要解決的首要問題是如何保證人口承載力又要維護生存環(huán)境。生態(tài)保護必須結合經濟開發(fā)來進行,通過人類生產活動有目的地進行生態(tài)建設,如土壤培肥工程、防護林營造、農業(yè)生產結構調整等[31]。從空間布局而言,這類地區(qū)的景觀規(guī)劃應貫徹以下原則:
①建設高效人工生態(tài)系統,實行土地集約經營,保護集中的農田斑塊;
②控制建筑斑塊盲目擴張,建設具有宜人景觀的人居環(huán)境;
③重建植被斑塊,因地制宜地增加綠色廊道和分散的自然斑塊,補償和恢復景觀的生態(tài)功能;
④在工程建設區(qū)要節(jié)約工程用地,重塑環(huán)境優(yōu)美、與自然系統相協調的景觀。
3 園林風景區(qū)的景觀規(guī)劃
景觀的視覺多樣性與生態(tài)美學原理是風景園林區(qū)規(guī)劃建設的重要依據與理論基礎。一個優(yōu)美的、吸引力強的風景區(qū)通常都是自然景觀與人文景觀的巧妙結合,由地文景觀、水文景觀、森林景觀、天象景觀和人文景觀構成的風景資源景觀要素,通過適當的安排與組合,賦予其相應的文化內涵,以發(fā)揮其旅游價值,可供人們進行游覽、探險、康體休閑和科學文化教育活動。 自然的文化概念有別于生態(tài)功能的科學概念,景觀外貌可反映其文化價值,而文化習俗也強烈地影響著居住地景觀和自然景觀的空間格局;人類對景觀的感知、認識和評價直接作用于景觀,同時也受景觀的影響。關于景觀美學質量的量度,人類行為過程模式研究認為,人類偏愛含有植被覆蓋和水域特征,并具有視野穿透性的景觀[32]。
信息處理理論則認為,人類偏愛可供探索復雜性和神秘性的景觀,有秩序的、連貫的、可理解的和易辨別的景觀[6]。 美國的園林景觀設計以使用簡潔明快的喬木-草坪搭配為特色,紐約中央公園設計的綠草坪(Greensward)方案是其代表作。為了滿足各方面游人的娛樂需要,提供度周末和節(jié)假日的優(yōu)美環(huán)境,以及方便周到的道路和設計配置,充分考慮自然美和環(huán)境效益,各項活動和服務設施盡可能溶化在自然環(huán)境中。城市森林的規(guī)劃則以生態(tài)學為基礎,并有景觀構圖;樹木以當地樹種為主,有教育意義,為群眾所喜愛。
我國園林景觀設計歷史悠久,從中國文化藝術傳統中吸收了豐富的營養(yǎng),形成了自己鮮明的特色。以下這些命題既是生態(tài)美學的要義,同時滲透了中國文化的內涵與思考:
①多樣性與獨特性,千姿百態(tài)與獨領;
②開闊度與縱深感,一覽無余與曲徑通幽;
③觀賞主體與時空變換,有時萬綠叢中一點紅更能起到畫龍點睛之妙;
④觀賞客體(游客)的環(huán)境感應,所謂詩情畫意情景交融,環(huán)境氛圍作用于人體的綜合感受;
⑤造型與景觀,包括形態(tài)、線條、色彩、質感;
⑥層次與系列,規(guī)整與隨意,井然有序與別有洞天;
⑦生機與活力,萬物鐘靈秀,生生不己;
⑧節(jié)奏與變幻,流暢與含蓄;
⑨邏輯和意境,采取象征方法突出生境、畫境和意境;
⑩景觀季相變化的時序美,草木催春與秋色斑斕。
在具體進行園林景觀的規(guī)劃和設計時,應注意遵循以下原則:①生機--少蓋房子多留綠地,以使景物充滿生機,景點應以綠色生態(tài)系統為主,而不要以亭、臺、樓、廊為主;②野趣--設計要有野趣,力求接近自然。自然景觀的韻味往往比雕琢的幾何圖案更具魅力;③和諧--要使人工建筑物與周圍環(huán)境保持和諧、協調;④格調--注意發(fā)揮地方的、民族的特色,包括建筑物的格調、材料和應用于造園的生物種;⑤容量--精心設計以增加景觀的容量;以小見大。 近年來,一些原本以科學原則為指導的植物園、樹木園也考慮擴大其功能,從而提出建立生態(tài)景觀園的構想。這類園林應注意以生態(tài)仿真作為設計基礎,即模擬自然生態(tài)系統的外貌和結構、功能關系,并取得高于自然的觀賞效果;以植物工程為主要手段,在植物配置方式上務必與環(huán)境相協調;在景觀的規(guī)模與尺度上創(chuàng)造出有代表性的自然風物,有別于一般的風景園林。
4 自然保護區(qū)的景觀規(guī)劃
建立自然保護區(qū)是生物多樣性保護的主要途徑,然而關于建立自然保護區(qū)的原理、方法仍很不完善。70年代中期,Diamond依據島嶼生物地理學的“平衡理論”提出了一套自然保護區(qū)設計原則,據此形成的自然保護區(qū)圈層結構(核心區(qū)、緩沖區(qū)、過渡區(qū)或實驗區(qū))的功能區(qū)劃模式成為現代自然保護區(qū)設計的基礎[7、8]。
與群落生態(tài)學途徑(島嶼生物地理方法)并行的種群生態(tài)途徑,如種群生存力分析(Population viable analysis,PVA)和碎裂種群(Metapopulation)理論80年展起來[9],由于PVA技術研究小種群的隨機絕滅過程,得出的主要結論是最小可成活種群(MVP),使其成為目前自然保護區(qū)設計的重要理論基礎之一[10~13]。同時,人為干擾導致的棲息地破碎化使不少物種都以碎裂種群的形式存在,因此碎裂種群理論成為近年來保護生物學研究的熱點之一[14]。
Collinge[15]認為島嶼生物地理和碎裂種群理論為生境破碎化研究提供了可資檢驗的假說。生態(tài)學家們據此探究生境碎片的大小、形狀、隔離度、周圍背景(context)及生境質量或異質性對動植物種群的維持、群落成分和生態(tài)系統過程的影響。 隨著景觀生態(tài)學理論、方法的成熟與發(fā)展,景觀規(guī)劃設計在生物多樣性保護中的意義引起了人們的高度重視。景觀規(guī)劃在自然保護區(qū)設計中的優(yōu)勢體現在其規(guī)劃思想既注重島嶼生物地理理論的格局研究,又重視PVA及碎裂種群的過程研究,致力于兩種設計思想的結合。此外,景觀規(guī)劃不僅考慮斑塊本身,還注重斑塊周圍環(huán)境(不同類型基質)的作用。另外,景觀規(guī)劃還強調從單個保護區(qū)到區(qū)域自然保護區(qū)網絡等不同尺度的規(guī)劃單元。基于景觀生態(tài)學原理,目前已提出不少有意義的保護區(qū)設計原則和框架。
Noss和Harris認為,一個全面的規(guī)劃應該以生物等級各個層次的受脅成分或節(jié)點(Node)作為保護對象,目標是將每一景觀中各種大小的節(jié)點連接成整體的保護網絡,并在區(qū)域和大陸尺度上建立景觀保護體系。這一規(guī)劃途徑的一個典型代表是所謂景觀群島模式(ArchipelagoModel)或稱綜合利用模式,它包括一個絕對保護的核心區(qū)和周圍緩沖區(qū)。沿核心區(qū)向外人類活動強度逐漸增強,核心區(qū)是生物多樣性等級系統中任一層次上的某一節(jié)點。
Forman認為,景觀生態(tài)規(guī)劃與設計原則包括:①考慮規(guī)劃區(qū)域外較廣闊的空間背景;②考慮保護區(qū)較長的歷史背景包括生物地理史、人文歷史和自然干擾狀況;③設計中要考慮對未來變化的靈活性;④未來5年、10年或20年內可預料的保護區(qū)面積變化是規(guī)劃關鍵部分;⑤規(guī)劃應有選擇余地,其中最優(yōu)方案應基于規(guī)劃者明智的判斷,而不涉及現實政策,這樣其他可供選擇的交易性(trade-off)方案才能清晰、明確。因此,景觀生態(tài)規(guī)劃設計中有5個要素必不可少:時空背景、整體景觀、景觀中的關鍵點、規(guī)劃區(qū)域的生態(tài)特性和空間屬性。
據此他還提出了一個土地規(guī)劃中協調保護與開發(fā)矛盾的“空間解決途徑”(spatial solution),此方案主要包括如下組成:“必要的格局”(indispensable patterns)、“集中與分散相結合的格局”(aggregatewith-outliers pattern)及“戰(zhàn)略點”(strategic points)[5,17~19]。 最近,Poiani和Karen[20]探討了自然保護區(qū)的生態(tài)區(qū)域規(guī)劃,提出一個新的自然保護計劃框架,這個框架通過設計和保存生態(tài)區(qū)的一系列立地以保護所有現存的本地種和群落。包括關注所有物種和群落,不僅僅是稀有種,取決于生態(tài)因子的大尺度規(guī)劃單元而非行政邊界;生境選擇及種群生存力分析等。
在應用新框架時,景觀生態(tài)學許多基本原理需進一步考慮。當選擇立地和分析目標物種存活時,必須考慮諸如大的植被斑塊的重要性,生態(tài)系統之間的相互作用,碎裂種群動態(tài)及生境斑塊連接性等概念,這種廣尺度景觀生態(tài)規(guī)劃框架將提高自然保護的效率和有效性。 我國學者也提出了一些很有創(chuàng)見的規(guī)劃思想。
吳兆錄等[21]認為,要保持足夠個體需要最小種群,要保持足夠種群需要最小群落,要保持足夠群落需要最小景觀。據此,針對用種群生存力分析MVP確定保護區(qū)面積的局限性提出了生物多樣性保護的一個理論框架--生物最小面積概念,包括空間最小面積、抗性最小面積和繁殖最小面積,最小景觀是指能使保護對象(物種、自然遺跡、文化遺產)長久存在,或使要控制的生態(tài)過程達到理想狀態(tài)的地理空間及其各成分的組合,應用生物最小面積概念,自然保護區(qū)功能區(qū)的劃分就有了堅實的理論基礎。
既核心區(qū)必須大于保護對象的繁殖最小面積(PVA)或最小景觀,緩沖區(qū)是維護繁殖最小面積或最小景觀的一個外加部分,而緩沖區(qū)的寬度(面積)則要根據自然保護區(qū)所在區(qū)域外界干擾的類型及強度來確定,保護區(qū)的最小面積應不小于最小景觀面積。 傳統的生物多樣性保護戰(zhàn)略被動強調現存瀕危物種和景觀元素的保護,如果把生物對景觀的利用作為一個能動的生態(tài)過程--一種對景觀競爭性控制過程,情形可能會很不一樣。在這種假設下,通過識別關鍵性的景觀局部和空間聯系,利用物種自身對空間的探索和侵占能力來保護生物多樣性,就會有一種全新的景觀規(guī)劃途徑,我國學者俞孔堅[22,23]新近提出的景觀生態(tài)安全格局理論正是這些方向上的一個積極探索。
盡管生物多樣性保護的景觀規(guī)劃途徑不同,但一些空間戰(zhàn)略普遍被認為有效,這對克服人為干擾有積極作用,包括:①建立絕對保護的棲息地核心區(qū);②建立緩沖區(qū)以減少外圍人為活動對核心區(qū)的干擾;③在棲息地之間建立廊道;④增加景觀異質性;⑤在關鍵部位引入或恢復鄉(xiāng)土景觀斑塊;⑥建立動物運動的踏腳石(steppingstone),以增強景觀的連接性;⑦改造棲息地斑塊之間的質地,減少景觀中的硬性邊界頻度以減少動物穿越邊界的阻力。
5 結語
景觀規(guī)劃是景觀管理的基本手段,它包括的內容非常豐富,應用領域也很廣泛,景觀規(guī)劃主要特點體現在規(guī)劃思想上的多角度、多層次的綜合性、宏觀性及開放性,景觀規(guī)劃原理是對各種設計思想兼收并蓄基礎上形成的,地理學的格局研究與生態(tài)學的過程研究相結合作為原理的核心,吸收園林及建筑美學思想,綜合考慮各種社會學、經濟學、環(huán)境學、文化人類學等因素,并強調規(guī)劃設計的動態(tài)調整。 景觀規(guī)劃應注重規(guī)劃客體的價值多重性及空間分異,人地矛盾使這兩點更顯突出。不少自然景觀(森林、濕地等)都具有生態(tài)保護、旅游及經濟開發(fā)等多重價值。同時,不少人類管理景觀,如農業(yè)景觀等除提供農產品外也具有生態(tài)保護及旅游觀光等多種潛在價值。
但在同一時空條件下,這些價值往往是相互沖突的,如何考慮規(guī)劃客體的空間分異規(guī)律,尋求緩解、協調這些價值沖突的空間解決途徑,使景觀最大程度發(fā)揮其具有多重價值的功能及潛力,這正是景觀規(guī)劃所要解決的問題。 景觀規(guī)劃的共同目標是人與自然關系的協調,時空結合意義上的可持續(xù)發(fā)展,即建立生態(tài)可持續(xù)的景觀。因此,景觀規(guī)劃也是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。通過經濟規(guī)劃、環(huán)境規(guī)劃與景觀設計的結合,使區(qū)域開發(fā)、資源利用與生態(tài)保護相銜接與配合,生產建設、生活建設與生態(tài)建設相適應,達到經濟效益、社會效益與生態(tài)效益的高度統一,實現總體人類生態(tài)系統的整體最優(yōu)化這一景觀規(guī)劃的最終目的。
參考文獻
[1] 孫永斌 ,陳濤 .景觀規(guī)劃設計透視 ,肖篤寧主編 : 景觀生態(tài)學理論、方法及應用 .中國林業(yè)出版社 , 1991.
[2] 麥克哈格 (丙經緯譯 ) .設計結合自然 .中國建筑工業(yè)出版社 ,1992.
[3] Brandt ,J .andE .Holmes ,Spatialheterogeneityin intensivelyusedagriculturallandscapes .IALE 9 5- TheFutureofOurLandscape ,ProgrammeandAbstracts ,19 9 5.
[4] Dubs ,F .andF .Burel .LandscapeandlocallevelsonbirdassemblageinhedgerownetworkinBrittany (France) ,IALE 9 5-TheFutureofOurLandscape ,ProgrammeandAbstracts ,19 9 5.
[5] Forman ,R .T .T .LandMosaics :Theecology of landscapeandregions .CambridgeUniversitypress . 19 9 5.
[6] Nassauer ,J .I .Thecultureprincipleforlandscape ecology .LandscapeEcology , 19 9 5,10( 4) :229 - 237.
[7] Diamond ,J .M .Theislanddilemma :lessonsof biogeographicstudiesforthedesignofnaturalre serves .BiologicalConservation , 19 75,7:129 - 146.
[8] Wilson ,E .O .EOWillis .Appliedbiogeography .In :Cody ,M .L ,J .M .Diamond (eds .) .Ecolo gyandEvolutionofCommunities .TheBeckrap PressofHarvardUniversity ,19 75. 522- 534.
[9 ] Soule'E ,M .Introduction .In :M .E .Soule' (ed) .Viablepopulationconservation .Cambridge UniversityPress , 19 87,1- 9 .
[1 0] 李義明 ,李典謨 .種群生存力分析研究進展和趨勢 .生物多樣性 ,19 9 4,2( 1) :1- 10.
[1 1] Simberloff ,D .S .andL .G .Abele .Islandbiogeographytheoryandconservation :strategyandlimitations .Science , 19 76,19 3:1032.
[1 2] Soule' ,M .E .andD .Simberloff .Whatdogenet icsandecologytellusaboutthedesignofnaturere serve ?BiologicalConservation , 19 86,35:19 - 40.
[1 3] Simberloff ,D .Thecontributionofpopulationand communitybiologytoconservationscience .Ann . Rer .Ecol .Syst . , 19 88,19 :473- 511.
[1 4] 張知彬 .生物多樣性保護的若干理論基礎 .生物多樣性研究的原理與方法 .中國科學技術出版社 ,19 9 4.
[1 5] Collinge ,S .K .Ecologicalconsequencesofhabitat fragmentation :implicationsforlandscapearchitec tureandplanning .Landscapeandurbanplanning ,19 9 6,36:59 - 77.
[16 ] Noss ,R .H .andL .D .Harris .Nodes ,network , andMUMs :Preservingdiversityatallscales .EnviromentalManagement , 1986,10( 3) :299 -309 .
[17 ] Forman ,R .T .T .Somegeneralprinciplesoflandscapeandregionalecology .LandscapeEcol . , 19 9 5 , 10:133- 142.
[18 ] Forman ,R .T .T .andCollinge ,S .K .The“spatialsolution”toconservingbiodiversityinlandscape andregions .In :R .M .DegraafandR .I .Miller (Editions) .ConservationofFaunnalDiversityin ForestedLandscapes .ChapmanandHall.London , 19 9 6 . 1- 22.
[19 ] Forman ,R .T .T .andCollinge ,S .K .Naturecon servedinchanginglandscapeswithandwithoutspatialplanning .Landscapeandurbanplanning ,19 9 7 , 37 :129 - 135 .
[20] Poiani,H .andKaren .A .RegionalEcological Planning . :Wherelandscapeecologymeetsthe ground .UnitedStatesRegionalAssociationof IALE , 12THAnnualSymposium -ThePaceand PatternofLandscapeChange , 19 9 7 .
[21] 吳兆錄 ,閆海忠 .生物多樣性保護的一個理論框架生物最小面積概念 .生物多樣性 ,19 9 6 , 4( 1) :26 - 31.
[22] YuKongjian .EcologicalsecuritypatternsinlandscapeandGISapplication .GeographicalInforma tionSciences , 19 9 5 , 1( 2) :1- 17 .
[23] YuKongjian .Securitypatternsandsurfacemodel inlandscape planning .LandscapeandUrban Planning , 19 9 6 , 36 ( 5 ) :1- 17 .
[24] 王紫雯 .景觀文化與景觀生態(tài)學初探 .建筑學報 , 19 9 5 , ( 8 ) :34- 38 .
[25] 艾定增 .景觀園林新論 .中國建筑工業(yè)出版社 ,19 9 5 .
[26] 李敏 .生態(tài)綠地空間與人居環(huán)境規(guī)劃 .生態(tài)學報 ,19 9 5 , 2:34- 38 .
[27] 薛兆瑞等 .城市生態(tài)規(guī)劃研究承德市城市生態(tài)規(guī)劃 .氣象出版社 , 19 9 3.
[28] 羅桂求等 .長沙市城市生態(tài)建設總體規(guī)劃研究 . 湖南科學技術出版社 ,19 9 2.
[29] 羅良鏞 .芒福德的學術思想及其對人居環(huán)境學建設的啟示 .城市規(guī)劃 , 19 9 6 , 1:35 - 41.
[30] 孟慶民等 .大城市區(qū)域景觀生態(tài) .城市規(guī)劃匯刊 ,19 9 6 , 3:41- 48 .
[31] 高建華 .邊緣效應對農村景觀的影響及其調控 . 地域研究與開發(fā) ,19 9 3,12( 4) :16 - 19 .
[32] 俞孔堅 .景觀敏感與閾值評價研究 .地理研究 , 19 9 1,10( 2) :38 - 5 1.
[33] Turner ,T .LandscapePlanning .Hutchinson Education .London . 19 8 7 .
[34] NavehandA .S .Lreberman .LandscapeEcology TheoryandApplication .Springerverlag .New York .19 9 5 .
關鍵詞:新課程 課堂教學 有效性 教學方式
新課程改革中強調的一個核心理念是“以學生發(fā)展為本”,改變課程過于注重知識傳授的傾向,強調幫助學生形成積極主動的學習態(tài)度,使獲得基礎知識與基本技能的過程同時成為學會學習和形成正確價值觀的過程。
新課程的教育目標決定了教師在實施新課程教學的過程中要關注教學的有效性。課堂教學是教學的基本形式,高質量、高效率的課堂有效教學是促進學生有效學習的基本前提條件,是實施新課程的重要保障,實現課堂教學的有效性,已成為當前課程改革的重要方向。
高中生物課堂教學本身就具有注重觀察、理解、記憶,理論與實驗相結合,老師與學生的互動等特點,本文以此為例來探討如何進行有效的課堂教學。
一、什么才是有效課堂教學
1、有效教學的含義
有效教學理論強調:課堂教學的改革不是教學方法或教學技術的更新,應該在教學理念的支持下展開教學設計,使用一定的教學策略提高教學的效率。有效教學應該關注教學過程中學生的情感體驗;關注學生的個性差異;關注學生學習方式的轉變;關注課堂預設與生成。因此在生物教學過程中要用有效教學的理論來指導教學實踐,設計適合學生發(fā)展、促進學生有效學習的教學過程,使我們的課堂成為學生主動參與、積極構建的課堂,從而實現教師“教的有效”,學生“學的有效”。
2.有效課堂教學的理解
在新課程理念下,對有效課堂教學的理解是:以學生的進步和發(fā)展為宗旨;以學生學習方式的轉變?yōu)闂l件,促進學生有效學習;關注教學的效益,要求教師有時間和效益的觀念;關注教師自身的發(fā)展為基礎,采取有效的教學策略。
二、當前課堂教學有效性存在的問題
比如僵化套用一種課堂教學模式,致使不同學生學習機會差異懸殊;對教學方法的選擇,盲目崇尚新異;學生主體意識缺乏,學習效率低下,淺于學、苦于學、倦于學、厭于學的現象普遍存在。由于上述問題的存在,課堂教學的有效性缺失當然也就不可避免,課堂教學的最終結果往往導致課程表面達成現象,這種表面達成現象的最終結果是產生出高分低能的所謂人才。因此,必須進行課堂教學改革,讓課堂教學有效優(yōu)質。
三、新課程背景下高中生物有效課堂教學的策略
(一)課堂教學觀的轉變
在過去的教學中,我們研究課堂教學時很少考慮教師自身的教學特點以及學生的感受和發(fā)展。高中新課程認為課堂教學的過程應該成為師生之間、學生之間相互交流、合作探究、共同發(fā)展的過程。因此,教師要在新課程理念的指導下建立新的課堂教學觀,實現“以教材知識為中心”到“以學生發(fā)展為中心”的教育理念的轉變。要認識到新課程理念下課堂教學的目的在于:促進學生的學習與發(fā)展,為學生的終身學習和發(fā)展打下良好的基礎。教師應該成為教學的研究者,學生學習的引導者;應該從原來只研究教材知識走向研究學生的學習需要、認知規(guī)律;研究課堂教學中學生的情感體驗和能力培養(yǎng);研究課堂中師生的心靈碰撞、情感共鳴等。在課堂教學過程中,教師要考慮到學生的學習興趣、個體差異,要采用各種方式和手段,盡可能滿足不同層次學生的學習需要,讓學生成為課堂學習的主人。
高中生物新的課程標準的教學目標由三部分構成:知識目標、情感態(tài)度與價值觀目標、能力目標。教學觀的轉變,目的就是要讓學生在這三維目標上獲得有效統一的發(fā)展。
(二)教學內容的精選和整合
高中生物新教材通過問題探討、資料分析、科學家的故事、思考與討論、相關信息、技能訓練等給我們提供了豐富的學習內容,但是如果把這些內容按部就班的全部教給學生,那么會出現課時不夠的情況,而且收不到好的效果。為學生提供整合的、有利于學生自主、合作探究的學習內容,精選有效的教學內容,才能確保學生通過對教學內容的學習,有效促進其發(fā)展。
教學內容的精選和整合,首先要認真鉆研教材。新教材是課改理念的文本體現和載體,需要每一位教師去認真研讀、感悟、領會教材,了解教材的基本精神和編寫意圖,把握教材所提供的教學活動的基本線索,分析教材所滲透的生物學思想、方法,體會新教材中蘊含的教學理念,才能實現有效的課堂教學。
教學內容的精選和整合,必須用好、用活、用實教材,同時合理整合可利用的生物教學資源。用好,就是基于教材,能根據學生的實際,或根據教學的需要,或針對教材中的一些不足之處,對教材進行改進和補充,使之更好地為教學、為學生服務;用活,體現在解放思想、勇于創(chuàng)新,大膽對教材進行“再加工”、“再創(chuàng)造”;用實,就是使教材更加切合本地實際和學生的實際,使學生學得主動、扎實,富有成效;可利用的生物教學資源,包括了網絡資源、現代教育技術,以及社區(qū)資源的開發(fā)與利用。
例如,在學習生物多樣性的保護時,可以整合太湖藍藻污染的相關材料,由學生分析生物多樣性破壞的因素、保護生物多樣性的方法和措施,使學生感到內容親切,對于這些內容就能深入理解,而不需死記硬背,同時也增強了知識與生產、生活實際的聯系,使原有的教材知識真正成為有效知識。
(三)改變學生的學習方式,實現學生的有效學習
高中生物新課程要求課堂教學由注重教師“教”向注重學生“學”轉變;由注重學習系統化知識向注重學習生活化、整合化的知識轉變;由注重知識的強制性接受向注重學生對知識的主動探究與建構轉變;由注重個體學習進步向個體學習集體協作并重轉變;由注重統一標準向關注個體差異轉變。
也就是說,在學習過程中,要鼓勵學生自主學習,合作學習,同時進行探究式學習。教師在指導學生學習時一定要注意多啟發(fā),多反問,要鼓勵他們想問題、提問題、鉆研問題,這樣可以引導學生進行自主學習;學生在自主學習之后,需要在一個相互協作的學習群體中對各自的觀點、假設進行批判性的考察、協商和辯論,使不同的觀點得以交鋒、碰撞,從而加深、補充、修正每個學生對當前問題的理解,同時可以培養(yǎng)學生的合作意識與行為,那么教師應該有意識地給學生創(chuàng)造這種合作學習的機會;探究學習可以使學生直接參與質疑,探索釋疑,學生是學習的主動探索者,學習過程便是研究過程、創(chuàng)新過程,也是收獲過程,通過一步步的探究,體驗了探究的過程,既培養(yǎng)了能力和素養(yǎng),拓展了思維空間,同時可以享受到成功的喜悅,豐富情感體驗。
(四)教學方式的多樣化和優(yōu)化組合
傳統教學是以教師講授為主的教學方式,要實現以學生的發(fā)展為核心的教育目標,必須采用多樣化的教學方式。任何一種教學方式,都不是萬能的,教學方法選擇的優(yōu)化實質也包含了教學方式的多樣化的含義。就一堂課而言,教學方式的多樣化表現為課堂教學縱向上是多樣化的,即在一堂課上,教學可能會使用幾種不同的教學方式,例如,講授、探究、討論、操作等。就不同的課而言,教學方式的多樣化又表現為不同課堂教學所采用的主要教學方式是多樣化的。多樣化的教學方法可以激發(fā)學生的學習積極性,不同的教學方式為學生提供了多種機會。
有效的教學方式是課堂教學效率的提高的有力保障,對教學方法的優(yōu)化選擇,要求教師根據教學目標、內容、學生認知和能力發(fā)展水平,結合教師自身的特長和風格,靈活運用各教學方式,實現各種方式的優(yōu)化組合。
(五)營造民主平等的教學氛圍
研究表明,教師和學生之間的相互交流時間和機會越多,學生參與學習的時間就越多,實現有效教學的可能性就越大??梢?,有效教學必需要致力于營造一種民主、平等、和諧、愉悅的學習氛圍,給學生以友愛、平等、快樂、成功的享受。
營造良好的教學氛圍,一是發(fā)揚教學民主,優(yōu)化教學組織。課堂上教師積極鼓勵學生參與學習,鼓勵質疑問難,發(fā)表不同意見,形成師生“互動流”。二是教師要提高業(yè)務素質,優(yōu)化教學藝術。三是注重情感投入,加強師生情感溝通。
教師如能在具有較高的教學素質的基礎上,予以情感投入,努力采取與學生心理情感相接近或相容的態(tài)度和方法,形成與學生和諧共振的情感基調,那么,良好的教學氣氛自然會水到渠成。
(六)靈活運用學習評價
正面的學習評價具有激勵性,有助于學生欣賞自己的成功,發(fā)展積極進取的自信心,提高學習動機并形成成就感,是實現有效學習的催化劑。
教師在學習評價過程中應注意恰當使用鼓勵性語言,進行適當的表揚。表揚和獎勵的質量較之頻率更為重要。對激勵的成功運用取決于時間和方式的恰當與否,過分、過于夸張的獎勵會降低內在動機;教師表揚的頻率與學生的學習收獲并非總成正比,某些時候關系不大以至于表揚會變得無足輕重;不同學生其內在動機系統存在個別差異,因此對不同學生要采用不同的激勵方式。
四、總結
實施有效的課堂教學,需要我們在新課程的實施過程中不斷反思、不斷探索、不斷提高。在教學實踐中我們應該把提高課堂教學有效性作為一種教學理念,要把這種教學理念貫徹到教學的每一個環(huán)節(jié)中,不斷的改進教學方法,完善教學過程,提高課堂教學效率。
以上探討了高中生物有效課堂教學的策略,但是教學策略具有動態(tài)生成性、選擇性、綜合性、靈活性和創(chuàng)新性等特點,教師應根據課堂教學目標、教學內容、師生的實際、學校的條件等因素,精心選擇、設計適宜的教學策略,最大限度地促進學生的有效學習。
參考文獻
[1]高慎英.“有效教學”的理想.課程·教材·教法,2005.8
[2]劉恩山.《普通高中生物課程標準》的設計思路和主要特點.生物學通報,2003.6
[3]崔允郭.有效教學:理念與策略.人民教育,2001.6
關鍵詞:生態(tài)浮床;富營養(yǎng)化;水生植物;研究進展
中圖分類號 X52 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2017)01-0021-03
Abstract:In this paper,the research status of construction technology of ecological floating beds were reviewed,application status and problems were analyzed,At the same time,combining the current research stutus,directions for future research of ecological floating bed were discussed.
Key words:Ecological floating bed;Eutrophication;Aquatic plants;Research progress
生態(tài)浮床也稱為生態(tài)浮島、漂浮濕地,是一種將現代農藝和生態(tài)工程措施綜合集成的水面無土種植技術;該技術通過植物根系的吸附、吸收作用及根系周圍附著的細菌和其他微生物形成的生物膜的水解代謝作用,分解吸收水體中的有機物和富余的營養(yǎng)成分,通過收割植物體的形式,將營養(yǎng)物質搬離水體,使污染物大幅度減少,從而起到凈化水質、美化環(huán)境的作用。相對于物理化學的凈化水質方法,它具有操作簡單、占地少、造價低、凈化能力好的特點,因此該技術受到國內外生物學家的重視。最早研究該技術的是美國生態(tài)學家Gurmey,我國的宋祥甫等在1991年即開展了用生態(tài)浮床治理城區(qū)污染河道實驗;由于我國工農業(yè)發(fā)展迅速,城區(qū)人口激增,對水資源的消耗與污染加劇,而污染治理設施的建造與管理相對滯后,同時由于水面的縮小及生活生產中產生的氮磷等營養(yǎng)物質的不斷輸入,致使我國大部分湖泊呈現富營養(yǎng)化趨勢,特別是靠近城區(qū)環(huán)境的水體受到嚴重污染;據李睿等[1]的研究報導,我國85%湖泊出現不同程度的富營養(yǎng)化及治理水污染的高成本問題,因此該項技術在國內得到更多的關注和研究。本文擬對以往的這些研究進行總結分析,并對今后該技術的發(fā)展進行展望。
1 生態(tài)浮床的建造研究
生態(tài)浮床的構造對浮床植物的生長、水體的凈化效果以及平時的運營管理具有重要的影響,因此浮床的建造研究受到眾多學者的關注。自生態(tài)浮床創(chuàng)設以來,其發(fā)展大致經歷以下幾個階段:第一代是竹子構架的,它的特點是造價低,但效果差,壽命短;第二代是以聚苯乙烯(EPS)泡沫為主,雖然制造工藝簡單,造價也較低廉,但易產生白色污染,所以現在也基本沒用;第三代主要是聚乙烯(PE)及其衍生產品,它克服了前二類產品的缺點,但植物的根系沒有與定植基質結合在一起;第四代是新材料浮床,主要特點是植物的根系和浮床的材料可溶為一體,且材料本身為中空管狀結構,能夠形成很好的水體微動力循環(huán),產品主要是美國生產的,由于材料專利壁壘及售價高,目前國內普及率較低。
據曹勇等[2]的研究報導,生態(tài)浮床作為水面植物定植結構,其建造設計必須綜合考慮以下幾個因素:(1)穩(wěn)定性(浮床需能抵抗一定的風浪、水流的沖擊而不至于被沖壞)。(2)耐久性(浮床能多年重復使用而不會腐爛)。(3)景觀性(栽植的植物觀賞性好)。(4)經濟性(建造成本較低)。(5)便利性(設計過程中施工、運行、維護比較方便)。除了這些,作為一種水體凈化裝置,還應當具有較強的水質凈化能力;而浮床的凈化能力,主要是通過植物的吸收作用和其根系周圍的微生物的分解作用來完成的;針對浮床的這些要求,國內的學者進行了相關的研究,并取得一些成果。
1.1 物理結構建造研究 生態(tài)浮床一般是由浮床的框體、浮床床體、浮床基質、浮床植物四部分組成,目前對于浮床的建造研究主要是針對這些結構進行的改良研制;趙廣勝等[3]研制了“齒合插接型”水生植物景觀浮床,該裝置是以高密度聚苯乙烯制成,采用“齒合插接”技g,使得模塊與模塊之間鑲嵌在一起,其種植槽采用倒圓錐形并在底部留有大孔徑透水口,便于植物根系物迅速向水中伸展生長,使根部充分與水接觸吸收水中的氮、磷、重金屬等物質,起到凈化水體作用;王芳等[4]研制了一種生物質碳源組合型生態(tài)浮床,該生態(tài)浮床系統由上層的PVC管材浮床支架,中層的由高分子纖維繩和玉米芯組成的生物掛膜基質與生物碳源及下層的多孔有機玻璃填料沉箱與沉水植物三層組成;據報導該系統具較豐富的生物多樣性,具有較高脫氮能力;馬強等[5]研發(fā)的增加彈性立體材料的新型生態(tài)浮床,該系統上的彈性材料吸附細菌等微生物形成的生物膜對水體的凈化有較強的效果;蔡魯祥[6]發(fā)明的可拆式扇形生態(tài)浮床,組件為扇形,組件間可拆式連接,能有效避免在回收時遭到破壞;田昌鳳等[7]研制了氣提式生態(tài)浮床,采用羅茨風機為生態(tài)浮床提供氣源,可將池塘下層水體提升到浮床表層,經過浮床上配置的植物凈化吸收、陶粒吸附,以及填料的微生物降解后重新流回到池塘底部,該裝備能有效降低池塘水體氨氮和亞硝氮含量。顧兆俊等[8]發(fā)明了一種養(yǎng)殖污水的凈化方法及基于該方法的生態(tài)浮床,該生態(tài)浮床包括表層凈化區(qū),中層凈化區(qū),底層凈化區(qū),表層凈化區(qū)和底層凈化層的四周用帶有過水孔的材料封閉;表層凈化區(qū)與中層凈化區(qū)隔開,其內種植挺水植物,并設有生物填料,生物填料顆粒的外徑大于所述過水孔的內徑;中層凈化區(qū)四周用漁網圍住,下方通過漁網與底層凈化區(qū)隔開,中層凈化區(qū)內養(yǎng)殖濾食性魚;底層凈化區(qū)下方封閉,設有陶粒,陶粒的外徑大于所述過水孔的內徑,并以所述陶粒為介質種植沉水植物。這些研發(fā),提升了我國的生態(tài)浮床技術的應用水平,但也存在著一定的不足;比如,植物的根系不能附著在基質上,對風浪的抵抗性較差,或者建造工藝較為繁瑣,或者使用壽命較短、凈化效率不高等問題。因此,今后還應當進一步加快新型浮床建造材料的生產研究。
1.2 生物篩選研究
1.2.1 水生植物的篩選 生態(tài)浮床對水體的凈化水質及景觀作用,最終是靠浮床的生物系統來完成的,所以合適以及生長良好的植物及微生物是生態(tài)浮床凈化能力的保證。生物的篩選主要是選擇適合水面生長的植物及微生物;篩選合適的水生植物的研究進行的比較早。李止正等[9]進行了生態(tài)浮床的經濟效果研究,在太湖上種植39種高等陸生植物,成活率達100%,這為后期開展水上種植物的研究提供了一定的依據;周曉紅等[10]進行以美人蕉、綠蘿、馬麗安3種景觀植物為試材制成生態(tài)浮床,試驗表明,3種植物對污染水體均有很好的凈化效果和一定的景觀價值,可作為城市河道污染水體治理的優(yōu)良物種而推廣使用;羅固源等[11]選取美人蕉、風車草、菖蒲和香根草4種常見的浮床植物為研究對象,對其生長特性及吸收氮磷的能力進行比較研究,結果顯示美人蕉對水體中氮磷的吸收能力最強;吳建強等[12]選取美人蕉、黃菖蒲、再力花和千屈菜作為研究對象,對其生長特性和氮磷吸收能力進行試驗研究,結果表明,美人蕉對磷的吸收能力最強;賀鴻志等[13]研究了野生稻、香根草和風車草構建的浮床系統對富營養(yǎng)化水體的凈化效果,實驗發(fā)現這3種植物對水體總氮(TN)和總磷(TP)均具有較好的凈化效果,都能使水體溶解氧(DO)濃度明顯增加,并能抑制藻類等浮游植物的生長,其中以風車草對富營養(yǎng)化水體的綜合修復能力最強;蔣躍等[14]選取美人蕉、再力花和千屈菜3種當地常見植物作為研究對象,構建上海市淀山湖富營養(yǎng)化治理生態(tài)浮床工程,對3種植物的生長特性、氮磷吸收能力的優(yōu)化配置進行比較研究,結果表明美人蕉與再力花配的混作浮床系統能夠在保證氮吸收量較高的同時,比單種再力花的浮床系統吸收更多的磷;陳友媛[15]選取春羽、綠蘿和銅錢草3種常見觀賞植物作為水培試驗研究對象,探討這3種植物的水生栽培技術并用于去除模擬污水(劣V類)的凈化效果,結果顯示春羽、綠蘿、銅錢草對污染水體均具有較好的適應性及水體凈化能力,這為水培觀賞植物應用于湖泊等污染水體的生態(tài)修復治理工程提供了參考;徐凌悅[16]進行水稻與空心菜吸收不同 N/P水體中氮磷的研究,結果表明浮床水稻與空心菜能較好地吸收富營養(yǎng)化水體中的氮磷元素。這些研究,對生態(tài)浮床植物的選擇提供了借鑒,但總體上還不夠理想,在景觀性,季節(jié)性上還有待于進一步的提升。我國的水生植物種類較多,今后應當加強對水生植物的篩選工作,選出生命力強,觀賞效果好的水生植物。
1.2.2 微生物 據調查,中國90%以上的水域污染是因水體中的N、P含量過高而引起的富營養(yǎng)化造成的,所以N、P元素的去除對水體的凈化作用具有關鍵的作用。據李海英[17]研究微曝氣水芹生態(tài)浮床中發(fā)現微生物硝化反硝化作用是浮床系統除氮的主要機制,植物水芹吸收只占1/10,其余均為微生物脫氮;范潔群[18]研究,浮床系統中植物吸收只是系統去氮的一種途徑,微生物脫氮在浮床脫氮途徑中占主導作用;因此,水中N元素的去除,浮床植物所起的作用較小,主要的動力是浮床植物根系及水中的微生物;朱靜平等[19]研究3種水培植物根系分泌的有機酸對氮循環(huán)菌的影響,結果表明3種植物根系分泌物中的有機酸對氨化細菌和反硝化細菌的生長具有促進作用,對亞硝化細菌和硝化細菌的生長具有抑制作用;吳偉等[20]采用彈性生物填料為人工基質,研究以土著微生物及外源微生物為菌源構建的池塘固定化微生物菌膜系統及對養(yǎng)殖水體的原位修復;結果顯示固定化微生物處理技術可使水體中微生物的數量提高1倍以上,對水質富營養(yǎng)化控制的效果良好;薛彥君等[21]以美人蕉生態(tài)浮床為研究對象,研究曝氣時間對植物生態(tài)浮床去除水體中營養(yǎng)鹽的影響,結果表明曝氣時間4h/d試驗組的美人蕉根際細菌總數最高,水體中營養(yǎng)鹽的去除效果最佳。
2 生態(tài)浮床的運用
生態(tài)浮床具有原位修復富營養(yǎng)化水體及生態(tài)景觀的作用,但其對風浪的抵抗力較小,所以目前主要是應用于水流較緩慢的淡水湖泊及城市內河和公園水體中。孫從軍等[22]進行了淀山湖富營養(yǎng)化防治與生態(tài)修復試驗,結果表明浮床技術可有效削減富營養(yǎng)化水體中的COD、TN、氨氮和TP等,為后續(xù)的生態(tài)修復工程奠定了良好基礎;高陽俊等[23]以美人蕉和傘草對重富營養(yǎng)化的大清河水質凈化研究,也取得了較好的凈化效果;李威等[24]\用浮床技術對佛山市的汾江河水質進行凈化研究,結果表明浮床對水質的凈化效果明顯;鄭楊忠等[25]在三峽庫區(qū)香溪河的支流高嵐河庫灣修建生物浮島進行水質凈化研究,結果表明浮島區(qū)水質較好,藻類生物量也明顯降低;趙豐等[26]以浮床技術對城市污染水體中污染物的凈化研究,浮床技術污染水體均有很好的凈化效果和一定的景觀價值。
生態(tài)浮床對水質的凈化作用,除了通過吸收水中的N、P等元素外,還以其具有強大的除藻功能息息相關;王端超等[72]研究了冬季生態(tài)浮床對浮游藻類數量及生物多樣性的影響,結果表明即使在冬季較低溫的情況下水生植物新陳代謝緩慢,但生態(tài)浮床對浮游藻類的數量及生物多樣性影響明顯。
3 展望
水體的富營養(yǎng)化是城市水污染的主要因素,也是影響公園景觀的一個重要的原因。目前生態(tài)浮浮床技術雖然還存在凈化能力較弱、受季節(jié)變化影響較大及應用范圍較小等不足的問題,但由于具有原位修復、成本低廉、能為野生動植物提供生息空間及改善景觀的功能,因此成為解決水體特別是城區(qū)附近水體富營養(yǎng)化的重要方法。今后,為促進該項技術更深入的運用,應加大新開生態(tài)浮床的物理建造研究,提高浮床抗風浪能力及使用壽命,拓寬它的應用范圍,特別是海水方面的應用。另外,應更深入進行浮床植物的篩選,水生植物是生態(tài)浮床的核心構成,對生態(tài)浮床技術的凈化水質功能具有決定性的作用,我國水生植物資源豐富,但應用于生態(tài)浮床的植物研究報導相對較少,因此,今后應當進一步加強這方面的研究;另外,微生物特別是與N、P的吸附、分解相關的微生物的篩選及固定化技術也是生態(tài)浮床未來應深入研究的內容,微生物是生態(tài)浮床凈化水質的重要組成部分,特別是對于N元素的去除,具有決定性的作用,因此篩選出具有較強適應環(huán)境及分解能力強的微生物并將其固定到浮床上也將是今后研究的一個重要方向。
隨著建造成本的降低及凈化能力的增強,生態(tài)浮床技術將會在城市公園生態(tài)景觀和新農村建設中得到更多的應用。
參考文獻
[1]李睿,黃浩,韓錫.具有生物載體和基質雙功能材料在生態(tài)浮床的應用[J].節(jié)水灌溉,2015(4):55-58.
[2]曹勇,孫從軍.生態(tài)浮床的結構設計[J].環(huán)境科學與技術,2009,32(2):121-124.
[3]趙廣勝,李清清,崔建平.一種水體修復設施――拼接組合式水生植物浮島[J].林業(yè)實用技術,2008(10):46-47.
[4]王芳,張匯文,吳國華,等.生物質碳源組合型生態(tài)浮床系統脫氮效果研究[J].環(huán)境工程學報,2014,8(8):3009-3106.
[5]馬強,高明瑜,譚偉,等.新型生態(tài)浮島在改善水質中的作用及生物膜載體微生物特征研究[J].環(huán)境科學,2011,32(6):1596-1601.
[6]蔡魯祥.生態(tài)浮島 [P].中國專利,CN202107573U,2012-01-11.
[7]田昌鳳,朱林,車軒,等.池塘養(yǎng)殖氣提式生態(tài)浮床的研制[J].漁業(yè)現代化,2014,41(1):1-5.
[8]顧兆俊,劉興國,朱浩,等.一種養(yǎng)殖污水的凈化方法及基于該方法的生態(tài)浮床[P].中國專利,CN103193324A,2013-07-10.
[9]李止正,黃國宏,倪晉山.太湖大水面無土栽培高等陸生植物研究[J].植物學報,1991,33(8):614-620.
[10]周曉紅,王國祥,馮冰冰,等.3N景觀植物對城市河道污染水體的凈化效果[J].環(huán)境科學研究,2009,22(1):108-113.
[11]羅固源,鄭劍鋒,許曉毅,等.4種浮床栽培植物生長特性及吸收氮磷能力的比較[J].環(huán)境科學學報,2009,22(2):285-290.
[12]吳建強,王敏,吳健,等.4種浮床植物吸收水體氮磷能力試驗研究[J].環(huán)境科學,2011,32(4):995-999.
[13]賀鴻志,余景,李擁軍,等.3種濕地植物構建的浮床系統修復富營養(yǎng)化水體的效果研究[J].華南農業(yè)大學學報,2011,32(2):16-20.
[14]蔣躍,童琰,由文輝,等.3種浮床植物生長特性及氮、磷吸收的優(yōu)化配置研究[J].中國環(huán)境科學,2011,31(5):774-780.
[15]陳友媛,崔香,董濱,等.3種水培觀賞植物凈化模擬污水的試驗研究[J].水土保持學報,2011,25(2):253-257.
[16]徐凌悅,馬宏海,王晨雯,等.2種浮床植物吸收不同 N/P水體中氮磷的研究[J].長江科學院院報,2013,30(3):8-11.
[17]李海英,李文朝,馮慕華,等.微曝氣生態(tài)浮床水芹吸收N P的特性及其對系統去除N P貢獻的研究[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2009,28(9):1908-1913.
[18]范潔群,鄒國燕,宋祥甫,等.不同類型生態(tài)浮床對富營養(yǎng)河水脫氮效果及微生物菌群的影響[J].環(huán)境科學研究,2011,24(8):850-856.
[19]朱靜平,程凱.3種水培植物根系分泌的有機酸對氮循環(huán)菌的影響[J].環(huán)境工程學報,2011,5(9):2139-2143.
[20]吳偉,陳家長,胡庚東,等.利用人工基質構建固定化微生物膜對池塘養(yǎng)殖水體的原位修復[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2008,27(4):1501-1507.
[21]薛彥君,許秋瑾,馮勝,等.曝氣時間對美人蕉生態(tài)浮床去除水體中營養(yǎng)鹽的影響[J].環(huán)境科學研究,2015,28(11).
[22]孫從軍,高陽俊,曹勇,等.淀山湖河口生態(tài)浮床試驗工程設計與效果研究[J].中國給水排水,2010,26(18):64-68.
[23]高陽俊,孫從軍.2種浮床植物對大清河水質凈化效果的研究[J].安徽農業(yè)科學,2009,37(7):3183-3185.
[24]李威,司馬小峰,陳曉國,等.人工浮床對汾江河水質凈化的研究[J].環(huán)境工程學報,2012,6(11):4041-4046.
[25]鄭楊忠,李鋼,杜江,等.生物浮島對三峽庫區(qū)典型支流庫灣水質和浮游藻類的影響[J].生態(tài)與農村環(huán)境學報,2013,29(3):278-283.
[26]趙豐,張勇,黃民生,等.水生植物浮床對城市污染水體的凈化效果研究[J].華東師范大學學報(自然科學版),2011(6):57-64.