生态恢复环境效应的可拓学分析
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生态修复的技术与案例分析近年来,全球生态环境问题越来越引起重视,尤其是生态破坏严重的区域,人们开始探索生态修复的技术与方法。
生态修复是指通过科学手段恢复或改善自然生态系统的功能与结构,实现生态环境的可持续发展。
本文将从技术和实践两个方面,介绍生态修复的一些常用技术和成功案例。
一、生态修复技术1. 植物生态修复植物在生态修复中起着重要作用,可以通过欧堤草、百喜草等耐盐碱植物提高土壤的质地,并扩大阻尼作用,防止土壤侵蚀。
此外,适当选择植物可以吸收土壤中的重金属元素,减少土壤污染。
植物生态修复技术不仅对于破坏严重的自然环境,如沙漠化、土地沙化等有帮助,也在城市绿化中有广泛应用。
2. 水体生态修复水体的生态修复是保护水生生物和改善水质的重要手段。
其中最常见的技术是利用湿地植物来净化水质,如利用芦苇、黑麦草等湿地植物来吸收水中的有机物和重金属。
此外,还可以使用生态滤池和生物滤池等结构来去除废水中的污染物,达到生态修复的效果。
3. 断层生态修复断层生态修复指矿区或工业区等破坏性开发过程中形成的大面积失去植被覆盖的地表,通过重新引入植被、改善土壤和水质等手段来恢复生态系统稳定。
这种修复需要综合运用植物、微生物和土壤改良等技术,重建起当地生态系统的完整性和健康性。
二、生态修复实践案例分析1. 电厂炉渣固化填埋地修复案例某电厂炉渣固化填埋地周边土壤酸度过高,植被覆盖严重缺失。
通过引入忍冬等耐酸性植物,修复了土壤的酸碱度,减少了土壤侵蚀。
同时,利用石混凝土墙进行垂直绿化,加强防风、防尘功能。
经过几年的修复,该填埋地周边植被恢复良好,土壤质量明显改善。
2. 沿海湿地恢复案例某沿海湿地面临严重的水土流失和沙漠化问题。
在修复过程中,采用了以红树林为主体的植物配置,结合生物工程技术修复沿海湿地生态系统。
通过种植红树林和湿地植物,提高土壤水分保持能力,增加植被覆盖率,有效减少沙漠化现象,改善了生态环境,为沿海城市提供了重要的防护屏障。
生态环境修复的关键科技支撑有哪些生态环境的修复是当今社会面临的重要任务之一,它对于维护生态平衡、保障人类的可持续发展具有至关重要的意义。
而要实现有效的生态环境修复,离不开关键科技的支撑。
首先,先进的监测技术是生态环境修复的重要基础。
通过卫星遥感、无人机监测、传感器网络等手段,我们能够实时、全面地获取生态环境的各种数据,包括土壤质量、水质状况、空气质量、植被覆盖度等。
这些数据为我们准确评估生态环境的受损程度和变化趋势提供了依据。
比如,卫星遥感技术可以大面积、周期性地观测地表特征,帮助我们发现森林砍伐、土地沙漠化等宏观生态问题;无人机监测则能在局部区域进行高分辨率的拍摄和数据采集,适用于对小范围生态破坏区域的详细勘查。
生物修复技术在生态环境修复中也发挥着关键作用。
利用微生物、植物等生物的代谢活动,降解或去除环境中的污染物,实现生态系统的自我净化和恢复。
例如,某些特定的微生物可以分解石油、农药等有机污染物,将其转化为无害物质。
植物修复技术则通过植物的吸收、积累、转化等过程,降低土壤和水体中的重金属含量。
例如,蜈蚣草对砷有很强的富集能力,可以用于砷污染土壤的修复。
此外,基因工程技术的发展也为生物修复带来了新的机遇,通过对微生物或植物基因的改造,提高它们的修复效率和适应性。
生态材料的研发和应用也是重要的科技支撑。
生态材料是指那些具有良好的使用性能和环境协调性的材料。
在生态环境修复中,可降解的高分子材料、环保型建筑材料等得到了广泛应用。
可降解塑料可以减少白色污染,避免对土壤和水体造成长期危害;新型的环保建筑材料不仅能减少资源消耗和能源排放,还能改善建筑物的保温、隔热性能,降低能源消耗。
同时,生态混凝土等材料的出现,为河流、湖泊的生态岸线修复提供了可能,有助于恢复水生态系统的完整性和稳定性。
在水生态环境修复方面,污水处理新技术的发展至关重要。
膜生物反应器(MBR)技术能够高效地去除污水中的有机物、氮、磷等污染物,同时减少占地面积和污泥产量。
生态恢复技术的原理与应用随着人类活动的不断扩张和科技的进步,地球上的生态环境遭受到了越来越多的破坏。
为了保护和修复受到损害的生态系统,科学家们不断探索和应用生态恢复技术。
本文将探讨生态恢复技术的原理和应用,并对其可行性和有效性进行评估。
一、生态恢复技术的原理生态恢复技术的原理基于促进自然恢复和人工辅助恢复两个方面。
自然恢复是指自然过程逐渐恢复受损生态系统的能力,而人工辅助恢复则是通过人类的干预来加速恢复过程。
1. 自然恢复原理自然恢复依靠生态系统的自我修复能力。
当生态系统遭受破坏时,自然界会通过自适应和演替等过程来逐渐修复。
例如,受到森林火灾破坏的森林可以通过种子散播、新生物种的迁移和植物的重新生长来恢复。
自然恢复的关键是提供一个适宜的环境条件,以便让生物重新建立和发展。
2. 人工辅助恢复原理人工辅助恢复是指通过人类的创造力和技术手段来加速生态系统的恢复过程。
这包括修复土地、改善水质、引入濒危物种等方法。
例如,人工重建湿地、清理河流污染物、引入濒危物种等都是人工辅助恢复的常见做法。
人工辅助恢复的关键在于科学规划和有效管理,以确保恢复手段的可行性和可持续性。
二、生态恢复技术的应用生态恢复技术广泛应用于各种生态系统的修复和保护。
下面将以湿地恢复和森林恢复为例,介绍生态恢复技术的具体应用。
1.湿地恢复湿地作为生态系统的重要组成部分,在过去的几十年里遭受了极大的破坏。
为了恢复湿地的功能和生态价值,科学家们采取了一系列的生态恢复技术。
首先,湿地生态系统需要恢复水文条件。
通过修复水系、防止水源污染和控制水位等方式可以维持湿地生态系统的湿度和水质。
其次,湿地植被的恢复也是关键。
通过人工引入或保护湿地植物,可以促进湿地植物群落的恢复和多样性的提高。
最后,湿地的保护和管理也是关键环节。
通过制定合理的湿地管理政策和加强监测能力,能够确保湿地的可持续恢复和利用。
2.森林恢复森林生态系统是地球上最重要的生态类型之一,在过去的几十年里也面临了严重的破坏。
浅谈在环境修复中生态修复的应用随着工农业生产的迅速发展,人类对自然资源需求水平的不断提高,特别是进入21世纪以来,人类对环境污染的方式发生着重大变化,有毒、有害污染物以各种形式不断输入环境,环境污染进一步加剧。
目前,人们在污染环境的物理修复、化学修复以及生物修复上取得了一定成功。
为了更有效地解决人类面临的重大污染问题,研究者进一步提出了生态修复的理念,并对其概念、内涵、原理、产业化途径等方面进行了理论上的探讨和实践上应用的探索,试图以生态学的原理和方法修复与治理污染环境,实现人与自然的和谐发展,从而达到环境的可持续发展。
如何运用生态修复方法和技术,控制水土流失,改善生态环境,减轻自然灾害,受到全球的关注。
1.生态修复的定义生态修复是以生态学原理为指导,以物理修复、化学修复及技术工程为手段,通过一定的优化组合,使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合污染环境修复方法,是一个具有自我维持能力的健康的生态系统。
污染环境的生态修复是根据生态学原理对多种修复方式进行优化综合。
其首要特点是严格遵循了循环再生、和谐共存、整体优化、区域分异等生态学原理;其次,生态修复主要是通过微生物和植物等的生命活动来完成的,影响生物生活的各种因素也将成为影响生态修复的重要因素,因此,生态修复还具有影响因素多而复杂的特点;再次,生态修复的顺利施行,需要物理学、化学、植物学、微生物学、栽培学和环境工程等多学科的参与,多学科交叉也是生态修复的特点生态修复包括自然修复系统和人工修复系统,正确把握生态的自然与人工修复的辩证关系,是控制生态系统协调的有效依据。
2.生态修复的应用2.1 土壤的生态修复土壤是环境系统的重要组成部分,是人类赖以生存的重要资源。
近年来,我国的经济飞速发展,但是对资源的保护工作做得却比较差,使得生态问题越来越严重。
长期以来,大规模的矿产资源开发和电力、石油、交通、水利、建筑等生产建设活动,破坏了大量的土地资源,土壤的复合污染问题也日益严重。
环境治理与生态恢复的可行性分析与策略研究1. 引言环境治理与生态恢复作为当今全球面临的重要挑战之一,已经成为各国政府以及国际社会广泛关注的焦点。
随着工业化和城市化的快速发展,人类活动对自然环境的破坏日益严重,环境问题愈加突出。
本文旨在分析环境治理与生态恢复的可行性,并提出相关策略研究,以便实现可持续发展并保护地球的生态环境。
2. 环境治理的可行性分析2.1 全球环境问题的严重性全球环境问题的严重性不言而喻。
空气、水质和土壤污染,大面积的森林砍伐,物种灭绝等问题已对生态系统和人类社会产生了巨大影响。
因此,进行环境治理已成为迫切的需求。
2.2 环境治理的技术可行性环境治理的技术手段已经取得了显著的进展。
例如,空气和水质污染治理的技术手段日益完善,可通过过滤、吸附、化学处理等方式实现污染物的去除。
此外,可再生能源等清洁技术也为环境治理提供了新的途径。
2.3 环境治理的经济可行性环境治理的经济可行性是实施环境治理和生态恢复的关键因素之一。
尽管环境治理需要投入大量的资金和人力资源,但这种投资在长期来看是具有回报的。
环境治理能够减少环境污染对经济发展的负面影响,并提高人民的生活质量。
同时,环境保护产业的发展也为经济增长提供了新的动力。
3. 生态恢复的可行性研究3.1 生态恢复的必要性生态恢复是为了修复受到破坏的生态系统,以保护和改善生物多样性、水源保护和土地健康等方面。
生态恢复有助于维持生物多样性和生态系统的稳定,进而提供可持续的生态服务。
3.2 生态恢复技术的可行性生态恢复技术已经涵盖了广泛的领域,包括森林恢复、湿地恢复、水域修复和土地治理等。
各种技术手段的发展使得生态恢复成为可能,例如:造林、湿地重建、人工鱼礁建设等。
这些技术的应用不仅可以修复生态系统,还可以促进可持续发展。
3.3 生态恢复的长期性和持续性生态恢复是一个长期的过程,需要持续的投资和管理。
例如,森林恢复需要持续的种植和抚育;湿地恢复需要建立长期的保护机制。
生态恢复技术应用效果与机理分析随着人口增长和城市化进程的加快,越来越多的生态环境遭到破坏和破坏。
为了保护环境和促进生态恢复,使用生态恢复技术已经成为了一种常见的方法。
生态恢复技术包括种植植物、修建雨水花坛、建造人工湿地等等。
这些技术应用后,其效果与机理是怎样的呢?本文将对此进行探讨。
一、种植植物种植植物是最为常见的生态恢复技术之一。
通过种植植物,可以增加植被覆盖度,保护地表不被水侵蚀和土壤侵蚀,同时还可以吸收二氧化碳和排放氧气。
更重要的是,植物通过根系吸收地下水,调节土壤水分、温度和微生物生变质,因此可以修复受到污染的土地,并减小洪水的风险。
那么,种植植物的生态恢复效果和机理是怎样的呢?首先,植物通过对光能和CO2的利用,并释放氧气,在一定程度上改善了大气环境,有利于减少温室效应。
其次,植物对土壤起到了保护作用,减缓了水的流速,防止水在地表积聚。
其次,种植植物可以过滤雨水,防止污染物进入地下水,减轻水体污染的风险。
此外,植物可以改善土壤质量,促进微生物活动,从而增加土壤肥力。
二、修建雨水花坛修建雨水花坛是一种常见的生态恢复技术,主要是通过绿化试验地和路边的花坛,将雨水过滤净化,降低雨水排放。
在城市化进程中,由于许多地区的面积增加了水泥和混凝土的覆盖率,这就导致雨水难以被渗透,进而增加了土地表面的径流和洪水的风险。
而修建雨水花坛可以通过其中的植物和土壤,降低雨水排放,减轻洪水的风险。
那么,修建雨水花坛的生态恢复效果和机理是怎样的呢?首先,修建雨水花坛可以通过其中的砾石和土壤创造缓存区,减缓雨水的流速。
其次,在雨水花坛中种植植物可以吸收部分氮、磷等营养物质,从而减少了污染物进入地下水的风险。
其次,雨水花坛的土壤可以降低雨水的酸碱值,减少排放的酸雨,在一定程度上改善了大气环境和水环境。
最后,雨水花坛可以增加城市绿化覆盖率,减少热岛效应,改善城市环境。
三、建造人工湿地建造人工湿地也是一种常见的生态恢复技术,主要是通过将污水排放到人工湿地中,使水在湿地中流动,被植物和土壤过滤净化。
环境科学中的生态恢复研究近年来,随着环境问题的日益突出,生态恢复研究已成为环境科学领域的热点问题之一。
生态恢复旨在修复、重建受损生态系统,促进生物多样性的恢复和维持生态平衡。
本文将从生态恢复的概念、方法和案例等方面进行探讨,旨在深入了解环境科学中的生态恢复研究。
一、生态恢复的概念生态恢复是指通过人类干预和管理手段,以恢复或改善受损生态系统的健康状态。
生态恢复可分为原位恢复和外移恢复两种方式,前者是指在受损区域内进行恢复,后者是指将受损区域内的生物体或生态系统迁移至其他适宜的场所进行恢复。
生态恢复的目标是通过改善和恢复生态系统的结构和功能,提升生态系统的稳定性和适应力,实现生物多样性的保护和可持续发展。
二、生态恢复的方法1. 影响因素分析:在进行生态恢复研究时,需要对受损生态系统的原因进行分析。
通过综合考虑自然因素、人类活动和生物因素等多种影响因素,找出对生态系统进行恢复和改善的最优方案。
2. 适应性管理:生态恢复需要结合实际情况,制定科学合理的管理措施。
这些措施要能够适应不同的环境条件和生态系统特点,确保恢复过程的可持续性和有效性。
3. 人为引入物种:在某些情况下,可以通过人工引入适应力强、对生态系统有益的物种来促进生态恢复。
例如,引入植物物种进行土壤保持和防沙治理,或引入天敌来控制害虫种群等。
4. 增强生态系统的恢复能力:通过改善土壤质量、保护水源地、建立连通性网络等措施,增强生态系统的恢复能力。
该方法能够提高生态系统对干扰的抵抗力,加快生态系统的恢复速度。
三、生态恢复的案例研究1. 湿地生态系统的恢复:湿地生态系统是具有特殊生境和重要生态功能的生态系统,受到了人类活动的严重破坏。
生态恢复的案例研究表明,通过恢复湿地植被、改善水质和土壤质量等措施,可以有效恢复湿地生态系统的功能和稳定性。
2. 林地生态系统的恢复:随着森林资源的过度开发和破坏,林地生态系统的恢复已成为亟待解决的问题。
生态恢复研究表明,通过进行人工造林、采取合理的林业经营措施和加强森林保护等手段,可以促进林地生态系统的恢复和可持续利用。
生态系统恢复与生态环境保护的政策分析随着人类社会的快速发展,生态环境保护问题成为亟待解决的难题。
为了实现可持续发展,生态系统的恢复和生态环境的保护成为了各国政府的重要议题。
本文将从政策层面对生态系统恢复与生态环境保护进行分析,并探讨其中的挑战与机遇。
一、国际合作推动生态系统恢复与生态环境保护随着全球化的进程加速推进,国际合作在生态系统恢复与生态环境保护方面发挥着重要作用。
各国政府通过加强合作,分享经验与技术,在尽可能减少生态破坏的同时,迅速采取恢复措施,促进生态系统的恢复。
例如,联合国环境规划署(UNEP)等组织制定了一系列生态恢复政策,如恢复退化土地的计划,通过绿化项目为环境保护做出贡献。
二、政策创新助推生态系统恢复与生态环境保护政策创新在推动生态系统恢复与生态环境保护方面起着关键作用。
各国政府通过制定和执行一系列法规和政策鼓励人们采取措施保护自然生态环境。
例如,中国政府实施了严格的环境保护政策,促进了生态修复和环境改善。
同时,政府还成立了环境保护部门,加强环境监管与执法,确保政策的有效执行。
三、经济发展与生态系统恢复的平衡经济发展与生态系统恢复之间的关系一直备受关注。
传统上,人们认为经济发展与生态环境保护是对立的,但这种观念正在逐渐改变。
如今,越来越多的国家意识到经济和生态的可持续发展是相辅相成的。
政府采取创新的政策措施,鼓励企业采用生态友好的生产方式,推动绿色经济的发展,实现经济增长和生态保护的双赢。
例如,德国的“能源转型”政策,在减少碳排放的同时,促进了可再生能源产业的快速发展。
四、技术创新与生态系统恢复的机遇技术创新为生态系统恢复和环境保护提供了巨大的机遇。
随着科技的进步,人们开发出了众多高效的环保技术。
例如,生物修复技术、植物人工培育等技术在恢复受污染的土地和水域方面发挥着重要作用。
此外,互联网和大数据技术的应用也为环境监测和资源管理提供了更加精准和高效的手段。
五、教育与公众参与促进生态系统恢复与生态环境保护教育和公众参与是实现生态系统恢复和生态环境保护的重要因素。
生态系统的环境恢复及其影响因素分析生态系统是自然界的一个重要组成部分,它对人类和其他生物的生存都有着重要的意义。
但是,由于人类过度开发和环境污染等原因,很多生态系统的环境已经遭受了破坏。
为了保护和恢复生态系统的环境,许多国家和地区都开展了一系列环境恢复和保护工作。
本文就生态系统的环境恢复及其影响因素进行分析和探讨。
一、生态系统的环境恢复方式1. 生态系统生态修复生态修复是指通过人为的方法,恢复、重建或改善因人类活动而被破坏的生态系统、生态功能和生态过程,使原先受到损伤的生态系统重新达到持续稳定的生态平衡状态。
生态修复可分为土地生态修复、水生态修复和空气生态修复等多种类型。
2. 绿化工程绿化工程是最常见的一种环境恢复方式,它是通过植树造林、公园绿化、城市绿化等手段,改善城市和乡村的生态环境,提高空气质量,增加氧气含量,美化城乡环境。
3. 生态农业生态农业是一种可持续发展的农业模式,它强调生态平衡、保护生物多样性和促进土地耕作的密切关系,以优化利用自然资源和促进土地恢复为目标。
生态农业的方式包括蚕桑养殖、有机肥料的使用、种植防风林等,从而达到环境恢复和保护作用。
二、影响生态系统环境恢复的因素1.自然环境因素生态系统的恢复离不开气温、降水等自然环境因素的影响。
不同生物和植物的生长需要不同的气候和环境条件,通过研究这些自然因素能够使生态系统的恢复工作更加科学和有效。
2. 人类因素人类活动是导致生态系统环境恢复困难的主要原因之一。
环境污染、过度开发、过度放牧、过度砍伐森林等都是破坏生态系统的主要原因。
因此,保护生态系统离不开人类自身的意识和行动。
3. 经济因素在进行生态系统环境恢复时需要考虑到经济因素,而生态修复和环境保护的经济问题往往是一个难以平衡的问题。
一方面,在进行生态修复的过程中需要投入大量资金,其效果也不一定立竿见影。
另一方面,由于生态修复的程度和效果不同,对经济发展的影响也不同。
三、结论生态系统的环境恢复固然重要,但是,对其影响因素的分析和探讨也同样重要。
生态恢复项目的社会效益分析生态恢复项目,这一在当今社会备受瞩目的领域,不仅对自然环境有着显著的改善作用,其带来的社会效益同样不可小觑。
这些效益如同一张细密的网,交织在我们生活的方方面面,影响着每一个人的生存与发展。
首先,生态恢复项目为当地居民创造了大量的就业机会。
在项目的实施过程中,无论是前期的规划设计、中期的施工建设,还是后期的维护管理,都需要大量的人力投入。
比如,在植树造林的活动中,需要招募工人进行树苗的栽种、浇水和养护;在湿地恢复项目中,需要有人进行生态监测和保护工作。
这些工作岗位为当地的农民、下岗工人等提供了新的就业途径,增加了他们的收入,改善了他们的生活质量。
其次,生态恢复项目有助于推动当地经济的发展。
一个良好的生态环境往往能够吸引更多的游客前来观光旅游,从而带动当地旅游业的繁荣。
例如,经过生态恢复的森林可以开发成为森林公园,吸引游客前来欣赏自然风光、呼吸新鲜空气;恢复后的湿地可以开展观鸟、垂钓等生态旅游项目。
旅游业的发展不仅能够为当地带来直接的经济收入,还能够促进相关产业的发展,如餐饮、住宿、交通等,形成一个良性的经济循环。
再者,生态恢复项目能够提高当地居民的生活质量。
随着生态环境的改善,空气质量得到提升,水源更加清洁,噪音污染减少,这都为居民创造了一个更加健康、舒适的生活环境。
人们可以在公园中散步、锻炼,享受大自然带来的宁静与美好。
同时,良好的生态环境还有助于缓解人们的工作压力和心理压力,促进身心健康。
生态恢复项目对于教育也有着积极的影响。
它为学校和教育机构提供了丰富的教育资源,成为开展环境教育的天然课堂。
学生们可以亲身参与到生态恢复的实践活动中,了解生态系统的运作原理,增强环保意识。
这种亲身体验式的教育方式比单纯的书本知识更能激发学生的学习兴趣和责任感,培养他们对自然的尊重和保护意识,为未来社会培养具有环保理念的新一代人才。
在文化传承方面,生态恢复项目也具有重要意义。
许多地区都有着与当地生态环境紧密相连的传统文化和习俗。
西北林学院学报2008,23(4):74~77Jour nal of Northwe st Fore st ry U nive rsity生态恢复环境效应的可拓学分析戴全厚1,2,3, 刘国彬2, 薛 萐2, 兰 雪1, 王 艳3(1.贵州大学林学院,贵州贵阳550025;2.中科院,水利部水土保持研究所,陕西杨陵712100;3.吉林省水土保持科学研究院,吉林长春130033)摘 要:可拓学是用形式化的工具,从定性和定量两个角度研究解决矛盾问题的规律和方法。
本文运用实例分析探索了侵蚀环境生态恢复效果评价的可拓学方法。
生态系统恢复具有发散性、可扩性、相关性和共扼性的特点,结果表明,生态经济系统健康评价的可拓工程方法是可行的,从而为拓展生态健康评价理论和评价方法提供新的途径。
关键词:生态恢复;环境效应;可拓学中图分类号:X 171.4 文献标识码:A 文章编号:100127461(2008)0420074204Extensible Analysi s on Eco 2environment Rehabilitation Effect sDAI Q uan 2hou 1,2,3, L IU Guo 2bin 2, XUE Sha 2, L AN X ue 1, WANG Y a n(1.Depart ment o f F orest ry ,Gui zhou Uni versi t y ,Gui yan g ,Gui zhou 550025,Chi na;2.Insti t ute o f Soil and Wat er Conservat ion ,Chi nese Aca demy of Sciences an d Mini st ry of Water Resou rces ,Y an gli n g ,S haanxi 712100,Chi na;3.The S oil and Wat er Conservat ion Inst it ute o f J i li n P rovi nce ,Chan gchun ,J il i n 130033,Chi na )Abstract :Exte nsi ble analysis is t he formalized tool solve p roble ms bot h qualit ativel y and quanti tat ivel y.The application of ext ensi ble anal ysi s o n t he a ssessment of ecological rest orat io n of ero sion e nvironment was i nve stigat ed by anal yzing example s.The result s showed t hat t he rest orat io n e xhi bit ed chara ut eri stics of di vergence ,ext ension ,i nt errel at ion ,and conj ugation ,i ndicati ng t hat ext ension engineering met hod was reasonabl e i n t he a sse ssment of ecosyst em healt h ,which provi des a new way for t he development of t he t heory and met hod i n t he a ssessment of syst em heal t h.K ey w or ds :ecological reha bi li tat ion ;e nvironment al effect ;ext ensible anal ysi s 近年来,随着人口迅速增长和社会经济加速发展,人们对环境资源的过度利用和破坏,使生态系统的退化已成为普遍现象。
据初步统计,我国处于退化状态的生态系统面积已占国土面积的45%以上,目前仍继续处于恶化状态[1]。
加强对生态系统退化和恢复重建研究已成为当前面临的重大问题,也是生态学的研究热点,但对于生态恢复过程中的矛盾问题还很难解决,其恢复程度的界定也难以定量化。
目前,可拓学在策划、决策、搜索、诊断、识别和评判等领域运用较多,在生态系统恢复研究中还未见报导。
可拓学是用形式化的工具,从定性和定量两个角度去研究解决矛盾问题的规律和方法[2],研究发现退耕撂荒地生态系统恢复具有可拓学特性,把可拓学的原理和方法运用到生态恢复与健康评价中,将有可能为生态系统恢复与健康评价研究提供新的途径。
1 可拓学理论基础根据蔡文等人[2,3]的研究,经典数学从客观事物中抽象出它的量与形,研究事物的数量关系和空间形式,避开了事物质的方面。
因而经典数学及其方法,在一定条件下有其广泛的适用性。
但在实际中,事物都是量与质的统一体,其量变与质变是紧密联系、相互制约的,要解决矛盾问题,既要考虑质的变换,又要考虑量的变换。
而由于经典数学避开了事物质的方面,其数学模型对解决矛盾问题就显得① 收稿日期223 修回日期225 基金项目国家自然科学基金重点项目(5);中科院知识创新工程项目(KZ X 2X B 25);国家“3”项目(B 5)。
作者简介戴全厚,男,副教授(贵州大学校聘教授,吉林省水保院特邀研究员),博士,研究方向是水土保持和生态恢复重建。
2f q @z :2007112:2008041:9002007C 220972007C 40720:E mail : c.hdai g u.ed 苍白无力。
在地学研究中单纯定性或单纯定量分析是没有出路的,必须把定性描述与定量分析科学地结合[4]。
可拓学则是一种有效的工具,它的理论支柱是物元理论和可拓集合理论,其逻辑细胞则是物元。
1.1 物元的概念由事物、特征及相应的量值构成的三元组称为物元,记为:R=(N,c,v),其中R称为事物,N 为事物的名称,c为事物的性质,v为事物的量,v也可用c(N)来表示,如,R=(植被,盖度,36%)。
根据事物的特性可把物元划分为多维物元、动态物元、全征物元。
(1)一个事物可以有多个特征,则用多维物元来表示,例如:R=刺槐高度8m胸径30cm材积 1.3m3,记为:R=N c1v1c2v2c3v3 (2)如果事物N的特征集c为非空集合,则称物元为事物N的全征物元,记为:N=cp R(N)。
(3)事物关于某特征的量值,随时间t的变化而变化,用动态物元来表示,例如:R(t)=(刺槐(t),树龄,v(t)),记为:R(t)=(N(t),c,c(t))。
1.2 物元分析的研究对象可拓学的研究对象是现实世界中的矛盾问题。
这些矛盾问题存在着不相容的两个部分,解决该问题的理论与方法体系就是物元分析法。
根据矛盾的性质,可以把矛盾问题分为3类:主客观矛盾问题(不相容问题)、主观矛盾问题(对立问题)和客观矛盾问题。
生态恢复与健康评价中的健康程度的归属问题实质上是一个典型的矛盾问题,因而,利用物元分析的可拓集合论进行生态恢复与健康程度的确定是可行的。
1.3 物元理论的主要内容解决矛盾问题的关键是对问题的目的或条件进行某些改变。
因此,必须研究事物能否改变,有何种改变方法,改变会造成何种结果,也就是说,必须研究事物的可变性以及事物变化的规律,其基本方法是依据物元的可拓性进行物元变换。
物元的可拓性包括其发散性、可扩性、共轭性和相关性特点。
物元的发散性包括“一物多征”(一事物具有多种特征)、“一征多物”(同一特征的事物有无数个)和“一值多物”(同一量值的事物有很多个);物元的可扩性指事物可以结合分解的可能性,包括可加性、可积性和可分性;物元的相关性指一个事物与其它事物关于某特征的量值之间,或者同一事物关于某些特征的量值之间,存在一定的依赖关系;物元的共轭性指事物具有物质性、系统性、动态性或对立性,从这4个角度出发,相应提出了虚实、软硬、潜显和负正这4对对立的概念来描述事物的构成。
根据物元的发散性、可扩性、相关性和共轭性对物元的要素进行置换、分解、增删和扩缩等变换,称为物元变换。
物元变换是解决矛盾问题的基础和基本工具。
由于物元的引入,就可以从量和质的变换两方面反映人的思维过程。
物元理论的主要内容就是物元的可拓性和物元变换。
2 生态系统恢复的可拓学特性生态系统健康的程度是生态恢复的研究重点,准确界定其健康程度是选择生态恢复途径的关键。
如果生态系统健康程度判断不科学、划分不合理,必然会影响生态恢复进程。
如果把生态系统健康程度误划为较低健康程度或不健康类型会造成投入资金的浪费,反之则会影响生态恢复的效果。
由于不同区域以及不同尺度生态恢复的健康指标选取和要求不相同[5],在实际工作中很难做到客观、准确界定其健康程度,而生态恢复途径的选择又主要以生态系统健康程度为依据。
因而可把这二者作为一对矛盾问题进行研究和分析,这是运用可拓学理论的前提。
下面主要从发散性、可扩性、共轭性和相关性等4个方面来探讨恢复生态系统的可拓学特性。
2.1 发散性分析物元的发散性是指一事物具有多种特征,一特征又为多种事物所具有,可以概括为“一物多征,即: N T(N,c,v)T{(N,c1,v1),(N,c2,v2),…,(N,cn,v n)};一征多物,即:N T(N,c,v) T{(N1,c,v1),(N2,c,v2),…,(N n,c,v n) };一值多物,即:N T(N,c,v)T{(N1,c1,v), (N2,c2,v),…,(N n,c n,v)}”。
生态系统健康程度的界定区域性强、随意性大,不同地区、不同学者所划分的等级均有差异。
评价体系中影响因子的选择,其量值范围的限定也各有侧重。
因此,生态系统健康程度的界定充分体现了恢复生态系统发散性的特点。
下面以侵蚀环境下黄土丘陵区和东北低山丘陵区生态系统健康为例加以说明。
表1 黄土丘陵区生态系统健康标准分级表T T f yx y健康等级疾病一般病态亚健康健康很健康健康指数<~~66~>57第4期戴全厚等 生态恢复环境效应的可拓学分析a ble1he gra de o eco s st e m hea lt hinde sta nda rds in loe ss hi ll a rea0.200.200.400.400.00.00.800.8 黄和平等[6]根据生态系统健康评价理论,把生态系统的活力、组织结构、服务功能和土壤健康确定为黄土丘陵区生态系统健康评价的主要功能因子,其健康程度分为疾病、一般病态、亚健康、健康、很健康五个等级(表1)。