第9章生態(tài)監(jiān)測與生態(tài)規(guī)劃

§9生態(tài)監(jiān)測與生態(tài)規(guī)劃§9—1生態(tài)監(jiān)測的概念和理論依據§9—2野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法§9—3生物測試§9—4生態(tài)規(guī)劃§9-1生態(tài)監(jiān)測的概念和理論依據

生態(tài)監(jiān)測的概念生態(tài)監(jiān)測就是利用生命系統(tǒng)及其相互關系的變化反應做“儀器”來監(jiān)測環(huán)境質量狀況及其變化。

生態(tài)監(jiān)測的特點能綜合地反映環(huán)境質量狀況具有連續(xù)監(jiān)測的功能具有多功能性監(jiān)測靈敏度高

生態(tài)監(jiān)測的基本要求

一、生態(tài)監(jiān)測的概念、特點和基本要求§9-1生態(tài)監(jiān)測的概念和理論依據

生態(tài)監(jiān)測的基礎——生命與環(huán)境的統(tǒng)一性和協(xié)同進化生態(tài)監(jiān)測的可能性——生物適應的相對性污染生態(tài)監(jiān)測的依據——生物的富集能力生態(tài)監(jiān)測結果的可比性——生命具有共同特征二、生態(tài)監(jiān)測的理論依據§9-2野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法1.指示生物及其基本特征指示生物指示生物即對環(huán)境中某些物質，包括污染物的作用或環(huán)境條件的改變能較敏感和快速地產生明顯反應的生物，通過其所作的反應可了解環(huán)境的現(xiàn)狀和變化?；咎卣鲗Ω蓴_作用反應敏感且健康具有代表性對干擾作用的反應個體間的差異小、重現(xiàn)性高要具有多功能一、指示生物法§9-2野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法2.指示生物的選擇方法生物敏感性的劃分指示生物選擇方法現(xiàn)場比較評比法栽培或飼養(yǎng)比較試驗法人工熏氣法浸蘸法一、指示生物法§9-2野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法3.指示生物的指示方式和指標癥狀指示指標

指示生物的這類指標主要是通過肉眼或其它宏觀方式可觀察到的形態(tài)變化。生長勢和產量評價指標

對于植物而言，各類器官的生長狀況觀測值都可用來作指示指標。生理生化指標

它比癥狀指標和生長指標更敏感和迅速，常在生物未出現(xiàn)可見癥狀之前就已有了生理生化方面的明顯改變。

行為學指標在污染水域的監(jiān)測中，水生生物和魚類的回避反應（avoidancereaction）也是監(jiān)測水質的一種比較靈敏、簡便的方法。一、指示生物法§9-2野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法4.指示植物在大氣污染監(jiān)測中的應用大氣污染植物監(jiān)測方法調查法植物群落監(jiān)測法污染量指數法一、指示生物法§9-2野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法污水生物系統(tǒng)污水生物系統(tǒng)是1909年由科爾科威茨和馬森提出，后又經許多學者不斷完善的一種用于河流污染、尤其是有機污染的一種監(jiān)測方法。這種方法的理論基礎是，當河流受到污染后，在污染源下游的一段流程里會發(fā)生自凈過程，即隨著河水污染程度的逐漸減輕，生物的種類組成也隨之發(fā)生變化，在不同河段將出現(xiàn)不同的物種。二、野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法§9-2野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法PFU（polyurethanefoamunit）法PFU法是指用聚氨酯泡沫塑料塊采集水域中微型生物和測定其群集速度來監(jiān)測和評價環(huán)境質量狀況的一種方法。

生物指數法生物指數（bioticindex）是指運用數學公式反映生物種群或群落結構的變化以評價環(huán)境質量的數值。二、野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法§9-2野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法

群落和生態(tài)系統(tǒng)層次的其它監(jiān)測指標以測定有生命成分的結構信息為基礎的指數；以功能信息為基礎的指數。這類指數主要是些生態(tài)效率指標，如P/R比率、PN/PG比率等；以結構與功能聯(lián)合的信息為基礎的指標。如轉換率（turnoverration），像群落的生產速率與群落生物量的比值，即P/B比率等。二、野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法§9-2野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法

水污染的生態(tài)監(jiān)測

監(jiān)測方法：細菌在水污染生態(tài)監(jiān)測中的作用浮游生物的指示作用大型底棲無脊椎動物在監(jiān)測中的應用二、野外生態(tài)監(jiān)測的基本方法§9-3生物測試

生物測試（bioassay）生物測試又稱生物測定或生物檢試，是利用生物受到污染物質的毒害所產生的生理機能等變化測試污染狀況的方法。生物測試方法靜水式生物測試（staticbioassay）

流水式生物測試一、生物測試及基本方法§9-3生物測試毒物和毒性試驗的一般概念毒性試驗（toxictest）：指人為地設置某種致毒方式使受試生物中毒，根據試驗生物中毒反應確定毒物毒性的試驗方法。毒物：指由某種方式進入生物體的化學物質，在其達到一定數量時，能擾亂或破壞生物的正常生理功能，引起暫時或持久的病癥，甚至使生物死亡的物質。

毒性試驗中對生物的致毒方式主要采用的方法：一是接觸致毒；二是口服致毒；三是人工直接感染法。

急性毒物試驗急性毒性試驗是指在較短的時間內，通常為96小時或更短的時間，能引起試驗動物死亡或劇烈損傷的一種試驗方法。

慢性毒物試驗二、毒性試驗§9-3生物測試微核技術

微核技術是利用花粉母細胞減數分裂時四分體時期出現(xiàn)的微核率來指示環(huán)境污染的方法，其基本原理是：植物細胞分裂時染色體要進行復制，在復制過程中如果受到外界誘變因子的作用，就會產生一些游離染色體片斷，形成包膜，變成大小不等的小球體，這就是微核（micronucleus，MCN）。

染色單體交換測定技術

魚類細胞姊妹染色單體交換（SCE）測定技術是70年代發(fā)展的一種新技術。

艾姆斯試驗技術

艾姆斯試驗技術是利用經人工誘變了的微生物作為指示微生物的一監(jiān)測方法。三、致突變和致癌物質的監(jiān)測§9-4生態(tài)規(guī)劃一、生態(tài)規(guī)劃的概念二、生態(tài)規(guī)劃的原則三、生態(tài)規(guī)劃的內容四、生態(tài)規(guī)劃的步驟五、生態(tài)規(guī)劃的思想與發(fā)展六、生態(tài)規(guī)劃的程序與方法七、實例分析§9-4生態(tài)規(guī)劃環(huán)境規(guī)劃環(huán)境規(guī)劃也稱環(huán)境保護規(guī)劃，強調規(guī)劃區(qū)域內大氣水體、噪聲及固廢等環(huán)境質量的監(jiān)測、評價和調控管理。生態(tài)規(guī)劃強調運用生態(tài)系統(tǒng)整體優(yōu)化觀點，對規(guī)劃區(qū)域內城鄉(xiāng)生態(tài)系統(tǒng)的人工生態(tài)因子（如土地利用狀況、產業(yè)布局狀況、環(huán)境污染狀況、人口密度和分布以及建筑、橋梁、道路、城市管線基礎設施分布等）和自然生態(tài)因子（氣候、水系、地形地貌、生物多樣性、資源狀況等）的動態(tài)變化過程和相互作用特征都應給予相當的重視，研究物質循環(huán)和能量流動的途徑，進而提出資源合理開發(fā)利用，環(huán)境保護和生態(tài)建設的規(guī)劃對策。其目的在于區(qū)域與城市生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，保持人與自然、人與環(huán)境關系的持續(xù)共生，協(xié)調發(fā)展，追求社會的文明、經濟的高效和生態(tài)環(huán)境的和諧。一、生態(tài)規(guī)劃的概念§9-4生態(tài)規(guī)劃二、生態(tài)規(guī)劃的原則整體優(yōu)化原則趨適開拓原則協(xié)調共生原則區(qū)域分異原則生態(tài)平衡原則高效和諧原則可待續(xù)發(fā)展原則§9-4生態(tài)規(guī)劃三、生態(tài)規(guī)劃的內容生態(tài)要素的調查與評價環(huán)境容量和生態(tài)適宜度分析評價指標體系的建立及規(guī)劃目標的研究生態(tài)功能區(qū)劃與土地利用布局環(huán)境保護規(guī)劃人口適宜容量規(guī)劃產業(yè)結構與布局調整規(guī)劃園林綠地系統(tǒng)規(guī)劃資源利用與保護規(guī)劃生態(tài)規(guī)劃管理對策§9-4生態(tài)規(guī)劃國外生態(tài)規(guī)劃的技術路線資源管理生態(tài)規(guī)劃(F.Steiner,1960’s)：①確定規(guī)劃目標→②資源數據清單和分析→③區(qū)域適宜度分析→④方案選擇→⑤規(guī)劃方案實施→⑥規(guī)劃執(zhí)行→⑦方案評價。McHarg生態(tài)規(guī)劃法（I.L.McHarg,1969）：①確定規(guī)劃范圍和規(guī)劃目標→②廣泛搜集規(guī)劃區(qū)域的自然與人文資料（包括地理、地質、氣候、土壤、野生動物、自然景觀、土地利用、人口、交通、文化、人的價值觀調查），并分別描繪在地圖上→③根據規(guī)劃目標綜合分析，提取在第二步所收集的資料→④對各主要因素及各種資源開發(fā)（利用）方式進行適宜度分析，確定適應性等級→⑤綜合適應性圖的建立。四、生態(tài)規(guī)劃的步驟§9-4生態(tài)規(guī)劃國內生態(tài)規(guī)劃的技術路線四、生態(tài)規(guī)劃的步驟規(guī)劃、環(huán)保業(yè)務部門規(guī)劃設計、籌備階段政府決策部門氣象水文地形地貌土地利用人口分布資源利用環(huán)境污染園林綠化生態(tài)要素調查、評價、預測規(guī)劃設計階段規(guī)劃目標(社會、經濟、生態(tài))規(guī)劃對策(生態(tài)功能區(qū)劃、環(huán)保規(guī)劃工程措施、綠地系統(tǒng)規(guī)劃、生態(tài)與環(huán)境管理措施)評審階段→實施階段§9-4生態(tài)規(guī)劃五、生態(tài)規(guī)劃的思想與發(fā)展六、生態(tài)規(guī)劃的程序與方法七、實例分析1.生態(tài)規(guī)劃與設計思想的產生

生態(tài)規(guī)劃的先驅Marsh,Gedde與Powell分別從生態(tài)規(guī)劃的指導思想、方法以及規(guī)劃的實施途徑的開創(chuàng)性工作，為后來生態(tài)規(guī)劃的理論和實踐的發(fā)展奠定了基礎。正是他們的工作，標志著生態(tài)規(guī)劃的產生和形成。

在其1864年出版的《ManandNaturePhysicalGeographyasModifiedbyHumanAction》著作中，首次提出合理地規(guī)劃人類活動，使之與自然協(xié)調，而不是破壞自然，并呼吁Designwithnatureratherthanagainsttheenvironment.Marsh的這個規(guī)劃原則，直至仍是生態(tài)規(guī)劃的一個重要思想基礎。Powell(1879)在他的(ReportontheLandsoftheAridRegionoftheUnitedStates)中指出:“恢復這些土地(指不適當耕作而導致的沙化地與廢棄地)需要廣泛而且綜合的規(guī)劃”，規(guī)劃“不僅要考慮工程問題及方法，還應考慮土地自身的特征”。Powell給國會的報告中，

“強調要求制定一種土地與水資源利用政策，并要求選擇能適應干旱、半干旱地區(qū)的一種新的土地利用方式，新的管理機制及新的生活方式”

。

powell無疑是最早呼吁通過立法與政策促進與生態(tài)條件相適應的發(fā)展規(guī)劃的人之一。Geddes在《CitiesinEvolution》一書中，從人與環(huán)境的關系出發(fā)，系統(tǒng)地研究了決定現(xiàn)代城市成長與變化的動力。他認為他的目標是將自然引入城市，強調在規(guī)劃過程中，通過充分認識與了解自然環(huán)境條件，根據自然的潛力與制約，制定與自然和諧的規(guī)劃方案。

PatrickGeddes，不僅是一位著名的生物學家，而且還是人類生態(tài)學的奠基人，傳統(tǒng)區(qū)域與城市規(guī)劃的先驅思想家之一，他創(chuàng)立的城市與區(qū)域規(guī)劃程序:調查一分析一規(guī)劃方案的建立，一直為規(guī)劃者視為經典程序。五、思想與發(fā)展2.20世紀初生態(tài)規(guī)劃的發(fā)展

此時，生態(tài)學自身已完成其“獨立”過程，生態(tài)學思想也更廣泛地向社會學、城市與區(qū)域規(guī)劃以及其它應用學科滲透。1.理論上

這個時期人們開始認識到動植物的美學價值與功能價值，以及保護自然景觀對城市發(fā)展與城市生活的重要性。

Howard的田園城市運動對城市與區(qū)域規(guī)劃以及McHarg等生態(tài)規(guī)劃工作均產生了深遠的影響。美國區(qū)域規(guī)劃協(xié)會于1923年成立，其主要成員包括:BentonMackaye,LewisMumford,ClarenceStein,HenryWright及

CatherineBauer等，尤其Mackaye與Mumford強烈支持以生態(tài)學為基礎的區(qū)域規(guī)劃。

AldoLeopold在他著名的有關土地利用的著作中，機智而深思熟慮地探討了將生態(tài)學方法應用于規(guī)劃之中的問題。Howard在其《明日的田園城市》中的圖解是這樣描述田園城市的“具有自然美、富于社會機遇，接近田野公園，有充裕的工作可做，高工資、低租金、低稅收、低物價，沒有繁重的勞動，企業(yè)有足夠的發(fā)展場所，資金周轉快，潔凈的空氣與水，明亮的住宅和花園，無煙塵，無貧民窟，自由協(xié)作，Mackaye曾巧妙地將區(qū)域規(guī)劃與生態(tài)學聯(lián)系起來，他將區(qū)域規(guī)劃定義為:“在一定區(qū)域范圍內，為了優(yōu)化人類活動，改善生活條件，而重新配置物質基礎的過程，包括對區(qū)域的生產、生活設施、資源、人口以及其它可能的各種人類活動的綜合安排與排序”。他指出“生態(tài)學反應與條件規(guī)定與制約著所有依賴于土地的企事業(yè)，無論是經濟的，還是文化的’。在這里Leopold首先注意到自然生態(tài)過程對人類活動的相互關系。同時，還指出:運用生態(tài)學理論與方法意味追求“廣泛與土地共生”，適當的規(guī)劃意味著向“人與土地和諧相處的狀態(tài)努力，通過土地與地球上所有的東西(生物)和諧共處’，還警告“人與土地的相互作用是極其重要的，不可抱僥幸心理，而必須通過十分仔細地規(guī)劃與管理”。五、思想與發(fā)展2.20世紀初生態(tài)規(guī)劃的發(fā)展2.在實踐中

在生態(tài)規(guī)劃的先驅思想家們從理論、方法上構筑生態(tài)規(guī)劃的同時，生態(tài)規(guī)劃的實踐已悄然開展起來了，并在規(guī)劃實踐中豐富與發(fā)展了生態(tài)規(guī)劃的理論與方法。規(guī)劃師們開始有意識地協(xié)調處理自然景觀、自然過程與人工環(huán)境的關系，如Olmsted與Voux1878年設計的BostonBackBay與MuttyRiverCleveland,1888年設計的Minneapolis和St.Paul的公園，Eliot1893年的Boston綜合規(guī)劃及Jensen在1920年對SouthChicago的規(guī)劃。田納西流域的綜合規(guī)劃與實施將二次世界大戰(zhàn)前的生態(tài)規(guī)劃推向高潮。田納西流域規(guī)劃稱為“國家級的規(guī)劃”，這個方案充分地認識到作為基本資源的水，在恢復流域經濟的重要性及潛力，方案的3個基本目標是防洪、發(fā)展航運及開發(fā)水電，后來擴大到植被恢復，水土保護，新社區(qū)建設，農田肥力恢復等多個目標。田納西流域成為區(qū)域整體綜合規(guī)劃的成功的代表作，也是后來E.P.Odum稱流域為生態(tài)規(guī)劃最優(yōu)單元的經典例證。在規(guī)劃方法上，這個時期的顯著貢獻是創(chuàng)立了地圖疊合技術及其在規(guī)劃中的運用，為綜合分析社會經濟及自然環(huán)境信息提供了一個有效、便利的方法。地圖疊合技術，今天已成為地理信息系統(tǒng)、空間分析技術以及生態(tài)規(guī)劃的方法與技術基礎。五、思想與發(fā)展靈敏度模型強調系統(tǒng)要素之間的相互作用關系及其對系統(tǒng)整體行為的影響，以及在規(guī)劃過程中公眾的廣泛參與。靈敏度模型重點關心的是系統(tǒng)結構與功能的時間動態(tài)，對空間關系與空間格局的動態(tài)過程則難以反映出來。60年代以后的生態(tài)規(guī)劃更多地從生態(tài)學理論和方法中吸取營養(yǎng)，使用的語言也開始生態(tài)學化，尤其強調生態(tài)規(guī)劃應是以生態(tài)學為基礎的規(guī)劃。許多具有遠見卓識的生態(tài)學家都曾致力于將生態(tài)學理論與方法應用于規(guī)劃之中。

McHarg的《DesignWithNature》

及其規(guī)劃實踐起到重要的作用。德國科學家F.Vester及A.vonHesler將系統(tǒng)規(guī)劃與生物控制論相結合，建立城市與區(qū)域規(guī)劃的靈敏度模型((SensitivityModel)。

(以系統(tǒng)論思想為基礎提出的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略)。景觀生態(tài)規(guī)劃。如Forman等提出的格局優(yōu)化為核心的景觀格局規(guī)劃。3.20世紀60年代后生態(tài)規(guī)劃的發(fā)展

在《DesignWithNature》中，指出，“生態(tài)規(guī)劃是在通盤考慮了全部或多數因素，并在無任何有害或多數無害條件下，對土地的某種可能用途進行規(guī)劃和設計，確定其最適宜的利用

”

。另外，McHarg建立了一個城市與區(qū)域規(guī)劃的生態(tài)學框架，并通過案例研究，如海岸帶管理、城市開闊地的設計、農田保護、高速公路的選線，及流域綜合開發(fā)規(guī)劃等的分析，對生態(tài)規(guī)劃的工作流程及應用方法作了較全面的探討。McHarg的生態(tài)規(guī)劃框架對后來的生態(tài)規(guī)劃影響很大，成為70年代以來的生態(tài)規(guī)劃的一個基本思路，以后許多工作大多遵循這一思路展開的，并將這個框架稱之為McHarg方法。五、思想與發(fā)展E:建立資源評價與分級準則;F:資源不同利用方式的相容性;G:綜合發(fā)展(或資源利用)的適宜性分區(qū)。

McHarg千層餅式的生態(tài)調查1.生態(tài)規(guī)劃的程序

60年代以來，盡管不同作者及規(guī)劃工作者乃至政府部門在其生態(tài)規(guī)劃研究與實踐中，其方法有各自的特點，但總的來說是以McHarg方法作基礎的。1.確立規(guī)劃范圍與規(guī)劃目標;(A)2.生態(tài)調查；(B)3.根據規(guī)劃目標進行綜合分析；(C)4.對各主要因素及各種資源開發(fā)(利用)

方式進行適宜性分析，確定適應性等級;(D)5.綜合適宜性圖的建立。(E、F、G)

McHarg方法的核心是：根據區(qū)域自然環(huán)境與自然資源性能，對其進行生態(tài)適宜性分析，以確定利用方式與發(fā)展規(guī)劃，從而使自然的利用與開發(fā)及人類其它活動與自然特征、自然過程協(xié)調統(tǒng)一起。六、程序與方法2.生態(tài)適宜性分析

適宜性分析是生態(tài)規(guī)劃的核心，其目標是根據區(qū)域自然資源與環(huán)境性能，根據發(fā)展要求與資源利用要求，劃分資源與環(huán)境的適宜性等級。歸納起來可以分為：整體法因子疊合法數學組合法因子分析法邏輯組合法其中因子疊合法是由McHarg首先在生態(tài)規(guī)劃中應用并系統(tǒng)化。疊置法分區(qū)各因素適宜性評估土地利用方式適宜性分析土地適宜性分析生態(tài)適宜性方法比較六、程序與方法McHarg土地適宜性分析步驟步驟目的Ⅰ根據規(guī)劃目標，確定土地使用類型以及對環(huán)境與資源的要求。Ⅱ分析各種土地使用方式與自然環(huán)境因的相關性。(對生態(tài)因子需求)Ⅲ分析各種土地使用方式與自然環(huán)境因的相關性。(土地各因子的生態(tài)幅)Ⅳ將與土地使用有關的自然屬性，并根據已建立的準則確定各種土地利用適宜性等。Ⅴ分析環(huán)境因素對土地使用的制約性。Ⅵ綜合環(huán)境因素的適宜性與制約性，建立各種土地利用的適宜性分布圖。Ⅶ綜合Ⅵ的結果，建立區(qū)域土地利用綜合適宜性圖。2.生態(tài)適宜性分析六、程序與方法

桃江縣位于湖南省中北部，面積2063km}，是一個以種植業(yè)為主的山區(qū)農業(yè)縣。在這里，以桃江土地利用適宜性評價為例，根據該縣農作物布局，柑桔、楠竹等農業(yè)發(fā)展的資深要求，運用生態(tài)位適宜度模型，分析評價各土地單元對不同土地利用要求適宜性等級，為桃江農業(yè)發(fā)展與農業(yè)布局提供