第三章應用生態(tài)學基礎

1、第三章第三章 應用生態(tài)學基礎應用生態(tài)學基礎第一節(jié)第一節(jié) 自然資源生態(tài)學基礎自然資源生態(tài)學基礎第二節(jié)第二節(jié) 污染生態(tài)學基礎污染生態(tài)學基礎第三節(jié)第三節(jié) 可持續(xù)發(fā)展生態(tài)學基礎可持續(xù)發(fā)展生態(tài)學基礎第一節(jié)第一節(jié) 自然資源生態(tài)學基礎自然資源生態(tài)學基礎一、農(nóng)業(yè)生態(tài)學的基本原理一、農(nóng)業(yè)生態(tài)學的基本原理 （一）生態(tài)學原理 生克與互補原理；循環(huán)與再生原理；平衡與互補原理生克與互補原理 生態(tài)系統(tǒng)中各個要素間的相互依賴為生，相互制約為克，構成一個有機整體即為生克；互補是相互補充，使系統(tǒng)的組成部分及數(shù)量趨于合理，優(yōu)化，更加完善。循環(huán)與再生原理“四位一體四位一體” 模式模式 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)有一個明顯區(qū)別 生物

2、組分多數(shù)具有人類循化成高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的特點，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中優(yōu)勢種的可食部分或可用部分進一步提高。大量農(nóng)、林、牧、副、漁產(chǎn)品作為商品輸出，導致很多養(yǎng)分物質(zhì)脫離系統(tǒng)物質(zhì)脫離系統(tǒng)，這與可持續(xù)發(fā)展的觀點相悖。 而生態(tài)農(nóng)業(yè)則強調(diào)盡可能減少外部投入，通過選擇歸還率較高的作物，以及增施有機肥、合理輪作、立體種植等方式，建立良性物質(zhì)循環(huán)體系，尤其注重再生利用注重再生利用，變廢為寶，化害為利。物質(zhì)循環(huán)再生原理用于生態(tài)農(nóng)業(yè) 從經(jīng)濟角度經(jīng)濟角度 看，節(jié)約了原料、時間、空間； 從環(huán)保觀點環(huán)保觀點看，減少了污染物。如：大豆、油菜、芝麻就地榨油后，油餅還田，降低了運輸成本，減少了化肥使用量。 再如利用秸稈、人畜糞便經(jīng)生物

3、發(fā)酵生成沼氣，作為生活燃料，促進秸稈還田，參與生態(tài)農(nóng)業(yè)的物質(zhì)循環(huán)再生。平衡與互補原理 ?；~塘 是根據(jù)人類需要建立新的生態(tài)平衡。因為物質(zhì)循環(huán)是指在生態(tài)系統(tǒng)或一個相對密閉的環(huán)境中而言。 珠江三角洲珠江三角洲 “?；~塘桑基魚塘 ”模模式式（二）生態(tài)經(jīng)濟學原理 生態(tài)經(jīng)濟結構合理性原理； 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的功能原理； 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的綜合效益原理生態(tài)經(jīng)濟結構合理性原理 結構的是否合理取決于人類能否遵循生態(tài)學原理和經(jīng)濟規(guī)律去合理調(diào)整組合生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的各要素間的相互關系。 生態(tài)經(jīng)濟規(guī)律 + 系統(tǒng)工程方法 + 優(yōu)化組合二、草地生態(tài)學基礎二、草地生態(tài)學基礎 1、草地環(huán)境的研究 2、草地生態(tài)系統(tǒng)能量流動的研究 3、草地生態(tài)

4、系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的研究 4、草地生態(tài)系統(tǒng)管理研究 5、草地生態(tài)工程及優(yōu)化生產(chǎn)體系的建立鹽漬化棄耕地鹽漬化棄耕地芨芨草地芨芨草地毛烏素沙化草地恢復重建的毛烏素沙化草地恢復重建的“三圈三圈”優(yōu)化生態(tài)優(yōu)化生態(tài)- -生產(chǎn)范式生產(chǎn)范式 案例分析：案例分析：背景背景優(yōu)化生態(tài)優(yōu)化生態(tài)- -生產(chǎn)范式生產(chǎn)范式 荒漠化防治遵循的生態(tài)學原理及對策荒漠化防治遵循的生態(tài)學原理及對策 l我國沙塵暴主要起源于北方，綠洲與沙漠交錯帶植被退化、我國沙塵暴主要起源于北方，綠洲與沙漠交錯帶植被退化、草地開墾及草地過度放牧為沙塵天氣的產(chǎn)生提供了豐富的物草地開墾及草地過度放牧為沙塵天氣的產(chǎn)生提供了豐富的物質(zhì)來源。因而有效治理北方沙塵源區(qū)的

5、土地荒漠化就成為防質(zhì)來源。因而有效治理北方沙塵源區(qū)的土地荒漠化就成為防止沙塵天氣的關鍵。止沙塵天氣的關鍵。l導致土地荒漠化的因素包括過度放牧、草地開墾等因素。導致土地荒漠化的因素包括過度放牧、草地開墾等因素。l內(nèi)蒙古自治區(qū)內(nèi)蒙古自治區(qū)1947、1965年放牧密度分別為年放牧密度分別為0.24、 1.03只綿羊只綿羊單位單位/公頃。目前全區(qū)平均放牧密度為公頃。目前全區(qū)平均放牧密度為1.32只牲畜只牲畜/公頃，如換公頃，如換算成羊單位則更高。算成羊單位則更高。l毛烏素沙地草地的合理載畜量僅為毛烏素沙地草地的合理載畜量僅為0.8-1.2只綿羊單位只綿羊單位/公頃公頃 加加上草地嚴重沙化，理論載畜量大

6、幅度降低，超載放牧的程度上草地嚴重沙化，理論載畜量大幅度降低，超載放牧的程度十分嚴重。十分嚴重。 背景背景l(fā)我國北方絕大部分荒漠化地區(qū)年均降雨少于400 mm，天然植被應為典型草原、荒漠化草原、草原化荒漠、荒漠乃至戈壁。因此，植被恢復必須以地帶性植被為主，否則將事倍功半，得不償失。l黃土高原以喬木為主的水土流失治理區(qū) ，“遠看綠油油，近看黃水流”，表明盡管有樹木覆蓋，但由于地表缺乏草本植物的有效保護，強降雨仍然造成很大的地表徑流，水土流失不能得到有效控制。 背景背景l(fā)楊樹很高的耗水導致下層草本與灌木難以生長，地表裸露，大風來臨時沙塵飛揚。背景背景毛烏素沙地毛烏素沙地l當?shù)靥烊话牍嗄居洼锶郝錇橹?/p>

7、的恢復植被則能有效地抑制沙土的吹揚。背景背景l(fā)毛烏素沙化草地嚴重退化的油蒿群落l圍封后15年左右恢復為地帶性的本氏針茅群落。對于我國北方年均降水少于400 mm的廣大退化草地，植被恢復的基本思路應是“以草為主，輔以灌木，慎用喬木以草為主，輔以灌木，慎用喬木?！?毛烏素沙地毛烏素沙地位于暖溫帶半干旱區(qū)，面積約4萬km2年降水由東部的300-400 mm降低至西部的200-250 mm年均溫為5-10 背景：背景：毛烏素沙地毛烏素沙地0306090120JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDecMonthPrecipitation (mm)-15-551525Temp

8、erature ()Precipitation (mm)Temperature ()固定沙地: 7.2% 半固定沙地: 21.4%流動沙地: 44.5% 背景：背景：毛烏素沙地毛烏素沙地使用草方格、粘土等覆蓋沙丘 飛播背景：背景：毛烏素沙地毛烏素沙地圍封過牧草地合理輪牧 建立人工飼料基地 背景：背景：毛烏素沙地毛烏素沙地復合農(nóng)林業(yè)農(nóng)田防護林體系 地膜覆蓋 鹽堿化草地治理 背景：背景：毛烏素沙地毛烏素沙地節(jié)水灌溉引洪灌溉收集地表徑流 背景：背景：毛烏素沙地毛烏素沙地經(jīng)過近40多年的治理，毛烏素沙地的荒漠化形勢仍很嚴峻。成功的關鍵是如何以最小面積的土地高質(zhì)量的養(yǎng)育最大量的人口，從而使人類在最小面積

9、的土地上即可維持高質(zhì)量的生活，使大量的土地得以解放出來，在自然或少量輔以人為干預的情況下使大量荒漠化土地得以恢復。 問題與思路問題與思路毛烏素沙地荒漠化土地綜合治理的毛烏素沙地荒漠化土地綜合治理的“三圈三圈”模式模式第一圈第二圈第三圈l 第一圈：灘地綠洲高產(chǎn)核心高效農(nóng)、林、果、牧、藥體系l 第二圈：軟梁沙地半人工草地與低矮沙丘、沙地林果灌草園徑流園林經(jīng)濟園l 第三圈：硬梁地與高大沙丘及半固定沙丘、流動沙丘防護放牧灌草地灌木園三圈模式毛烏素沙地“三圈”模式實際模式實際模式 通過第一、二圈生產(chǎn)力的大幅度提高，降低人類活動對第三圈的影響，使其在適當人為促進下盡快恢復理論模式理論模式 n生物多樣性n水

10、分平衡n沙丘半固定n景觀決定原則毛烏素沙地荒漠化土地綜合治理的毛烏素沙地荒漠化土地綜合治理的“三圈三圈”模式模式第一圈第二圈第三圈l 第一圈：灘地綠洲高產(chǎn)核心高效農(nóng)、林、果、牧、藥體系l 第二圈：軟梁沙地半人工草地與低矮沙丘、沙地林果灌草園徑流園林經(jīng)濟園l 第三圈：硬梁地與高大沙丘及半固定沙丘、流動沙丘防護放牧灌草地灌木園三圈模式毛烏素沙地“三圈”模式1. 生態(tài)保護為主，工程治理為輔生態(tài)保護為主，工程治理為輔 荒漠化土地的治理必須以有效保護現(xiàn)有未退化土地為前提。鄂爾多斯高原從“風吹草低見牛羊”的大草原變成風沙漫天的沙化土地。經(jīng)過近40年的治理，鄂爾多斯高原依然風沙肆虐，保護保護與治理與治理的關

11、系可見一斑。 荒漠化防治應遵循的生態(tài)學原理及應采取的對策荒漠化防治應遵循的生態(tài)學原理及應采取的對策 2. 充分考慮植被分布的地帶性和恢復植被的漸近配置充分考慮植被分布的地帶性和恢復植被的漸近配置 植被恢復時一定要充分重視植被分布的自然規(guī)律，如果單從生態(tài)效益來考慮一定注意恢復原生植被，同時應注意植被恢復的階段性。總的原則在此區(qū)域內(nèi)的植被恢復應堅持“以草為主，輔以草為主，輔以灌木，慎用喬木以灌木，慎用喬木” 的原則，正確認識植被恢復的地帶性與隱域性規(guī)律。3. 在不同的荒漠化區(qū)域采取不同的恢復植被密度在不同的荒漠化區(qū)域采取不同的恢復植被密度 過大的植被密度，導致地下水過快消耗，在植被重建初期還能較好

12、生長，幾十年以后由于水分缺乏植被開始衰退，甚至大面積枯死。正確處理荒漠化防治與合理的植被密度是成敗的關鍵，而不是植被密度越大越好。 荒漠化防治應遵循的生態(tài)學原理及應采取的對策荒漠化防治應遵循的生態(tài)學原理及應采取的對策 4. 注意多物種合理配置，增強恢復植被的穩(wěn)定性注意多物種合理配置，增強恢復植被的穩(wěn)定性 由于種種原因卻盲目追求造林，追求快速生長，致使植被品種單一，一是不能在不同時期形成有效的防護，二是生物多樣性低下，生態(tài)系統(tǒng)極不穩(wěn)定。生態(tài)建設中的“北方楊家將，南方馬尾松”現(xiàn)象，應該是造成生態(tài)環(huán)境建設成效偏低的重要原因之一，必須引起足夠重視，充分理解單打一與多樣性的辯證關系。5. 合理配置速生種

13、與鄉(xiāng)土種，增強恢復植被的可持續(xù)性合理配置速生種與鄉(xiāng)土種，增強恢復植被的可持續(xù)性 目前我國荒漠化防治中的短期效應很明顯，忽視長遠發(fā)展，從而易在各種環(huán)境建設工程中采用見效快、生長迅速的物種，但后果之一就是物種單一，或過分強調(diào)造林的作用，而忽視植被分布的地帶性規(guī)律。要很好協(xié)調(diào)長與短長與短的關系，充分結合鄉(xiāng)土物種與速生物種的優(yōu)點，兼顧眼前及長期效益。 荒漠化防治應遵循的生態(tài)學原理及應采取的對策荒漠化防治應遵循的生態(tài)學原理及應采取的對策 6. 扶持技術與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，培育荒漠化防治產(chǎn)業(yè)體系扶持技術與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，培育荒漠化防治產(chǎn)業(yè)體系 充分利用現(xiàn)有高新技術，結合地方資源特色，加速培育荒漠化防治產(chǎn)業(yè)體系。利用滴灌

14、、噴灌等節(jié)水灌溉措施、注重保水材料開發(fā)，重視干旱區(qū)資源的科學開發(fā)利用，如旅游資源、植被資源、土地資源、水資源和氣候資源(太陽能和風能)等。7. 研究、示范、教育研究、示范、教育 建立具有國際水平的荒漠化長期研究基地及試驗示范推廣基建立具有國際水平的荒漠化長期研究基地及試驗示范推廣基地，建立相應的研究激勵政策。地，建立相應的研究激勵政策。 土地荒漠化是一個非常復雜的過程，涉及到多個學科，需要加強各學科間的協(xié)作，共同開展研究，建立國際水平的研究基地，給后來者留下可以長期使用的顯示度較高的試驗基地與設施。 荒漠化地區(qū)往往遠離高新技術。因此，在執(zhí)行國家行動方案時，必須進行強有力的示范與技術推廣工作。使

15、荒漠化防治的研究工作更多地與實際示范緊密結合，更多的研究成果直接報務于生產(chǎn)需求，國家應制定相應的激勵政策，鼓勵研究人員致力于對荒漠化研究的長期投入?；哪乐螒裱纳鷳B(tài)學原理及應采取的對策荒漠化防治應遵循的生態(tài)學原理及應采取的對策 8. 采取群防群治的治理思路，做好自上而下與自下而上防治的采取群防群治的治理思路，做好自上而下與自下而上防治的協(xié)調(diào)配合協(xié)調(diào)配合 我國的荒漠化防治工作基本上是自上而下的方式。其優(yōu)點是可以集中全社會的力量在重點區(qū)域加強防治，缺點則主要是荒漠化防治工程可能與地方社會經(jīng)濟發(fā)展相脫節(jié)。建議我國逐步建立自下而上的協(xié)調(diào)機制，也即鼓勵農(nóng)牧民小規(guī)模的荒漠化防治，逐漸發(fā)展為一定數(shù)量農(nóng)

16、牧民參加的農(nóng)牧民組織，到一定規(guī)模后也可得到國家的資助和指導。實踐證明自上而下的高效組織與自下而上的自覺行為相結合應該是荒漠化防治的有效方式。 荒漠化防治應遵循的生態(tài)學原理及應采取的對策荒漠化防治應遵循的生態(tài)學原理及應采取的對策 案案 例例 結結 束束三、森林生態(tài)學基礎三、森林生態(tài)學基礎 1、森林生態(tài)系統(tǒng)的組成部分 2、生物組分與環(huán)境之間的定量關系 3、森林生態(tài)系統(tǒng)能量流動的研究 4、森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的研究 5、森林生態(tài)系統(tǒng)管理研究 低產(chǎn)田的退耕還林模式下林低產(chǎn)田的退耕還林模式下林-糧糧-經(jīng)種植模式經(jīng)種植模式林帶 南瓜 林帶 南瓜 （1+8+1）m 配置森林生態(tài)系統(tǒng)能量流動森林生態(tài)系統(tǒng)的能流

17、分析森林生態(tài)系統(tǒng)的能流分析四、濕地生態(tài)學基礎四、濕地生態(tài)學基礎 1、濕地生態(tài)系統(tǒng)的組分要素研究 2、濕地生態(tài)系統(tǒng)組分要素的相互作用研究 3、濕地生態(tài)系統(tǒng)能量流動的研究 4、濕地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的研究 5、濕地生態(tài)系統(tǒng)管理研究五、海洋生態(tài)學基礎五、海洋生態(tài)學基礎 1、海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物成分研究 2、生物組分與環(huán)境的相互作用研究 3、海洋生態(tài)系統(tǒng)能量流動的研究 4、海洋生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的研究 5、海洋生態(tài)系統(tǒng)管理研究一、概念一、概念 污染生態(tài)學：研究生物與受污染的環(huán)境之間相互作用的機理和規(guī)律的學科，它是環(huán)境生態(tài)學的一個分支。第二節(jié)第二節(jié) 污染生態(tài)學基礎污染生態(tài)學基礎二、污染生態(tài)學的主要內(nèi)容二、污染

18、生態(tài)學的主要內(nèi)容 1、污染物在生物體內(nèi)的積累、富集、放大、協(xié)同和拮抗等作用，以及污染物在生態(tài)系統(tǒng)中遷移、轉(zhuǎn)化、積累及其規(guī)律； 2、污染物對生態(tài)系統(tǒng)結構與功能的影響； 3、環(huán)境污染物的生物凈化 4、受污染環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測和生物學評價。三、污染效應的發(fā)生機制三、污染效應的發(fā)生機制 1、物理機制 2、化學機制 3、生物學機制 4、綜合機制四、生態(tài)系統(tǒng)的污染效應四、生態(tài)系統(tǒng)的污染效應 1、農(nóng)田 重金屬；農(nóng)藥 2、草地 3、森林 4、淡水/濕地汞循環(huán)(mercury cycle)火山活動火山活動化石化石燃燒燃燒 降水降水揮發(fā)揮發(fā)揮發(fā)揮發(fā)沉積物沉積物農(nóng)田風農(nóng)田風化和淋化和淋溶作用溶作用農(nóng)藥噴灑農(nóng)藥噴灑徑流徑流(CH3)2HgHg2CH3Hg魚魚水生植物水生植物水鳥水鳥工廠工廠汞的廢物汞的廢物捕魚捕魚由河水帶走由河水帶走(中性中性pH)(酸性酸性pH)第三節(jié)第三節(jié) 可持續(xù)發(fā)展生態(tài)