第三章應(yīng)用生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

1、第三章第三章 應(yīng)用生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)用生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 自然資源生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)自然資源生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 污染生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)污染生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié) 可持續(xù)發(fā)展生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)可持續(xù)發(fā)展生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 自然資源生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)自然資源生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)一、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的基本原理一、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)的基本原理 （一）生態(tài)學(xué)原理 生克與互補(bǔ)原理；循環(huán)與再生原理；平衡與互補(bǔ)原理生克與互補(bǔ)原理 生態(tài)系統(tǒng)中各個(gè)要素間的相互依賴為生，相互制約為克，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體即為生克；互補(bǔ)是相互補(bǔ)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(gè)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(diǎn)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)種的可食部分或可用部分進(jìn)一步提高。大量農(nóng)、林、牧、副、漁產(chǎn)品作為商品輸出，導(dǎo)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(diǎn)相悖。 而生態(tài)農(nóng)業(yè)則強(qiáng)調(diào)盡可能減少外部投入，通過(guò)選擇歸還率較高的作物，以及增施有機(jī)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(jì)角度經(jīng)濟(jì)角度 看，節(jié)約了原料、時(shí)間、空間； 從環(huán)保觀點(diǎn)環(huán)保觀點(diǎn)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(yùn)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(jìn)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(bǔ)原理 桑基魚(yú)塘 是根據(jù)人類需要建立新的生態(tài)平衡。因?yàn)槲镔|(zhì)循環(huán)是指在生態(tài)系統(tǒng)或一個(gè)相對(duì)密閉的環(huán)境中而言。 珠江三角洲珠江三角洲 “?；~(yú)塘?；~(yú)塘 ”模模式式（二）生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理 生態(tài)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)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(jì)結(jié)構(gòu)合理性原理 結(jié)構(gòu)的是否合理取決于人類能否遵循生態(tài)學(xué)原理和經(jīng)濟(jì)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(guān)系。 生態(tài)經(jīng)濟(jì)規(guī)律 + 系統(tǒng)工程方法 + 優(yōu)化組合二、草地生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)二、草地生態(tài)學(xué)基礎(chǔ) 1、草地環(huán)境的研究 2、草地生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)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(fù)重建的毛烏素沙化草地恢復(fù)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(xué)原理及對(duì)策荒漠化防治遵循的生態(tài)學(xué)原理及對(duì)策 l我國(guó)沙塵暴主要起源于北方，綠洲與沙漠交錯(cuò)帶植被退化、我國(guó)沙塵暴主要起源于北方，綠洲與沙漠交錯(cuò)帶植被退化、草地開(kāi)墾及草地過(guò)度放牧為沙塵天氣的產(chǎn)生提供了豐富的物草地開(kāi)墾及草地過(guò)度放牧為沙塵天氣的產(chǎn)生提供了豐富的物質(zhì)來(lái)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(lái)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(guān)鍵。止沙塵天氣的關(guān)鍵。l導(dǎo)致土地荒漠化的因素包括過(guò)度放牧、草地開(kāi)墾等因素。導(dǎo)致土地荒漠化的因素包括過(guò)度放牧、草地開(kāi)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?jī)H為毛烏素沙地草地的合理載畜量?jī)H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(yán)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(yán)重沙化，理論載畜量大幅度降低，超載放牧的程度十分嚴(yán)重。十分嚴(yán)重。 背景背景l(fā)我國(guó)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(yīng)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(fù)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(yuǎn)看綠油油，近看黃水流”，表明盡管有樹(shù)木覆蓋，但由于地表缺乏草本植物的有效保護(hù)，強(qiáng)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(shù)很高的耗水導(dǎo)致下層草本與灌木難以生長(zhǎng)，地表裸露，大風(fēng)來(lái)臨時(shí)沙塵飛揚(yáng)。背景背景毛烏素沙地毛烏素沙地l當(dāng)?shù)靥烊话牍嗄居洼锶郝錇橹?/p>

7、的恢復(fù)植被則能有效地抑制沙土的吹揚(yáng)。背景背景l(fā)毛烏素沙化草地嚴(yán)重退化的油蒿群落l圍封后15年左右恢復(fù)為地帶性的本氏針茅群落。對(duì)于我國(guó)北方年均降水少于400 mm的廣大退化草地，植被恢復(fù)的基本思路應(yīng)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(wàn)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(dòng)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(guò)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(fù)合農(nóng)林業(yè)農(nóng)田防護(hù)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(guò)近40多年的治理，毛烏素沙地的荒漠化形勢(shì)仍很嚴(yán)峻。成功的關(guān)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(lái)，在自然或少量輔以人為干預(yù)的情況下使大量荒漠化土地得以恢復(fù)。 問(wèn)題與思路問(wèn)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(jì)園l 第三圈：硬梁地與高大沙丘及半固定沙丘、流動(dòng)沙丘防護(hù)放牧灌草地灌木園三圈模式毛烏素沙地“三圈”模式實(shí)際模式實(shí)際模式 通過(guò)第一、二圈生產(chǎn)力的大幅度提高，降低人類活動(dòng)對(duì)第三圈的影響，使其在適當(dāng)人為促進(jìn)下盡快恢復(fù)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(jì)園l 第三圈：硬梁地與高大沙丘及半固定沙丘、流動(dòng)沙丘防護(hù)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(hù)為主，工程治理為輔生態(tài)保護(hù)為主，工程治理為輔 荒漠化土地的治理必須以有效保護(hù)現(xiàn)有未退化土地為前提。鄂爾多斯高原從“風(fēng)吹草低見(jiàn)牛羊”的大草原變成風(fēng)沙漫天的沙化土地。經(jīng)過(guò)近40年的治理，鄂爾多斯高原依然風(fēng)沙肆虐，保護(hù)保護(hù)與治理與治理的關(guān)

11、系可見(jiàn)一斑。 荒漠化防治應(yīng)遵循的生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)采取的對(duì)策荒漠化防治應(yīng)遵循的生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)采取的對(duì)策 2. 充分考慮植被分布的地帶性和恢復(fù)植被的漸近配置充分考慮植被分布的地帶性和恢復(fù)植被的漸近配置 植被恢復(fù)時(shí)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(lái)考慮一定注意恢復(fù)原生植被，同時(shí)應(yīng)注意植被恢復(fù)的階段性?？偟脑瓌t在此區(qū)域內(nèi)的植被恢復(fù)應(yīng)堅(jiān)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(rèn)識(shí)植被恢復(fù)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(fù)植被密度在不同的荒漠化區(qū)域采取不同的恢復(fù)植被密度 過(guò)大的植被密度，導(dǎo)致地下水過(guò)快消耗，在植被重建初期還能較好

12、生長(zhǎng)，幾十年以后由于水分缺乏植被開(kāi)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(guān)鍵，而不是植被密度越大越好。 荒漠化防治應(yīng)遵循的生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)采取的對(duì)策荒漠化防治應(yīng)遵循的生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)采取的對(duì)策 4. 注意多物種合理配置，增強(qiáng)恢復(fù)植被的穩(wěn)定性注意多物種合理配置，增強(qiáng)恢復(fù)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(zhǎng)，致使植被品種單一，一是不能在不同時(shí)期形成有效的防護(hù)，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(shè)中的“北方楊家將，南方馬尾松”現(xiàn)象，應(yīng)該是造成生態(tài)環(huán)境建設(shè)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(guān)系。5. 合理配置速生種

13、與鄉(xiāng)土種，增強(qiáng)恢復(fù)植被的可持續(xù)性合理配置速生種與鄉(xiāng)土種，增強(qiáng)恢復(fù)植被的可持續(xù)性 目前我國(guó)荒漠化防治中的短期效應(yīng)很明顯，忽視長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，從而易在各種環(huán)境建設(shè)工程中采用見(jiàn)效快、生長(zhǎng)迅速的物種，但后果之一就是物種單一，或過(guò)分強(qiáng)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(zhǎng)與短長(zhǎng)與短的關(guān)系，充分結(jié)合鄉(xiāng)土物種與速生物種的優(yōu)點(diǎn)，兼顧眼前及長(zhǎng)期效益。 荒漠化防治應(yīng)遵循的生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)采取的對(duì)策荒漠化防治應(yīng)遵循的生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)采取的對(duì)策 6. 扶持技術(shù)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(shù)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(shù)，結(jié)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(kāi)發(fā)，重視干旱區(qū)資源的科學(xué)開(kāi)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(yáng)能和風(fēng)能)等。7. 研究、示范、教育研究、示范、教育 建立具有國(guó)際水平的荒漠化長(zhǎng)期研究基地及試驗(yàn)示范推廣基建立具有國(guó)際水平的荒漠化長(zhǎng)期研究基地及試驗(yàn)示范推廣基地，建立相應(yīng)的研究激勵(lì)政策。地，建立相應(yīng)的研究激勵(lì)政策。 土地荒漠化是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，涉及到多個(gè)學(xué)科，需要加強(qiáng)各學(xué)科間的協(xié)作，共同開(kāi)展研究，建立國(guó)際水平的研究基地，給后來(lái)者留下可以長(zhǎng)期使用的顯示度較高的試驗(yàn)基地與設(shè)施。 荒漠化地區(qū)往往遠(yuǎn)離高新技術(shù)。因此，在執(zhí)行國(guó)家行動(dòng)方案時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)有力的示范與技術(shù)推廣工作。使

15、荒漠化防治的研究工作更多地與實(shí)際示范緊密結(jié)合，更多的研究成果直接報(bào)務(wù)于生產(chǎn)需求，國(guó)家應(yīng)制定相應(yīng)的激勵(lì)政策，鼓勵(lì)研究人員致力于對(duì)荒漠化研究的長(zhǎng)期投入?；哪乐螒?yīng)遵循的生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)采取的對(duì)策荒漠化防治應(yīng)遵循的生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)采取的對(duì)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(guó)的荒漠化防治工作基本上是自上而下的方式。其優(yōu)點(diǎn)是可以集中全社會(huì)的力量在重點(diǎn)區(qū)域加強(qiáng)防治，缺點(diǎn)則主要是荒漠化防治工程可能與地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相脫節(jié)。建議我國(guó)逐步建立自下而上的協(xié)調(diào)機(jī)制，也即鼓勵(lì)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(guó)家的資助和指導(dǎo)。實(shí)踐證明自上而下的高效組織與自下而上的自覺(jué)行為相結(jié)合應(yīng)該是荒漠化防治的有效方式。 荒漠化防治應(yīng)遵循的生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)采取的對(duì)策荒漠化防治應(yīng)遵循的生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)采取的對(duì)策 案案 例例 結(jié)結(jié) 束束三、森林生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)三、森林生態(tài)學(xué)基礎(chǔ) 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(guān)系 3、森林生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)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(dòng)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(xué)基礎(chǔ)四、濕地生態(tài)學(xué)基礎(chǔ) 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(dòng)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(xué)基礎(chǔ)五、海洋生態(tài)學(xué)基礎(chǔ) 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(dòng)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(xué)：研究生物與受污染的環(huán)境之間相互作用的機(jī)理和規(guī)律的學(xué)科，它是環(huán)境生態(tài)學(xué)的一個(gè)分支。第二節(jié)第二節(jié) 污染生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)污染生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)二、污染生態(tài)學(xué)的主要內(nèi)容二、污染

18、生態(tài)學(xué)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(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(cè)、生態(tài)監(jiān)測(cè)和生物學(xué)評(píng)價(jià)。三、污染效應(yīng)的發(fā)生機(jī)制三、污染效應(yīng)的發(fā)生機(jī)制 1、物理機(jī)制 2、化學(xué)機(jī)制 3、生物學(xué)機(jī)制 4、綜合機(jī)制四、生態(tài)系統(tǒng)的污染效應(yīng)四、生態(tài)系統(tǒng)的污染效應(yīng) 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(dòng)火山活動(dòng)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(fēng)農(nóng)田風(fēng)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(yú)魚(yú)水生植物水生植物水鳥(niǎo)水鳥(niǎo)工廠工廠汞的廢物汞的廢物捕魚(yú)捕魚(yú)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)