生态学规律（共8篇）
生态学规律 篇1
1 煤矿区生态环境系统及其特征
煤矿区是指准备开采、正在开采或曾经开采的煤矿资源富集区域, 应该包括若干矿井或者露天矿的区域, 具有完整的生产工艺、地面运输、电力供应、通信调度、生产管理以及生活服务等设施。它是一个功能结构远较矿山企业复杂的多样性的社区;它具有一个完整的功能系统, 经济产业结构是以矿物开采和加工为主导, 资源结构相对依赖于煤炭这一种耗竭性资源, 生态结构相对比较脆弱。除了煤炭资源这一主导资源外, 还有土地、水、大气、景观、人口劳动力、人文历史、乡镇、社会等其他重要环境资源。在煤炭资源开发过程中, 对其他环境资源的合理利用和保护, 是煤矿区生态系统协调与平衡的关键, 是矿区能够持续发展的重要条件。
1.1 煤矿区生态系统结构
煤矿区的生态环境结构是由空气、土壤、地表水和地下水以及生物群落和岩体等生物与非生物相互作用结合而成的结构有序的系统。在生物学里, 生态系统的结构主要指构成生态诸要素及其量比关系, 各组分在时间、空间上的分布, 以及各组分间能量、物质、信息流的途径与传递关系。生态系统结构主要包括组分结构、时空结构和营养结构三个方面。
组分结构是指生态系统中由不同生物类型或品种以及它们之间不同的数量组合关系所构成的系统结构。时空结构也称形态结构, 是指各种生物成分或群落在空间上和时间上的不同配置和形态变化特征, 包括水平分布上的镶嵌性、垂直分布上的成层性和时间上的发展演替特征, 即水平结构、垂直结构和时空分布格局。营养结构是指生态系统中生物与生物之间, 生产者、消费者和分解者之间以食物营养为纽带所形成的食物链和食物网, 它是构成物质循环和能量转化的主要途径。
煤矿区生态环境是指矿区范围内由水、土壤、大气、生物群落、噪声等各种环境因子组成的总和, 它是一个多层次的自然和生态经济网络所组成的开放型耗散结构系统。由于人类的开采活动, 使矿区系统内外协同配合, 进行大量的物质、能量和信息交换, 成为推动矿区发展的巨大动力。煤矿区生态系统作为一个整体, 各要素无论在时间上还是空间上都是相互联系、相互制约和相互影响的。矿区的自然资源、社会、经济等多种因素相互作用、相互交织、相互渗透, 构成具有一定结构和功能的区域自然——社会复合环境生态系统。系统中各组成要素在空间上的配置和联系, 形成区域自然——社会经济复合环境生态系统的结构。
1.2 煤矿区生态系统的一般特征
从矿区的产生和发展过程以及从生态系统生态学角度来看, 矿区生态系统是一个被改变了结构和功能的、受人类生产和生活影响明显的复合生态系统。
矿区生态系统的主要特点表现为:
(1) 矿区生态系统是以人为中心的生态系统, 且该系统的产生、存在、发展和消亡都是按人的意愿进行。矿区生态系统大都是在对原有农业生态系统进行一定程度破坏之后建立起来的生态系统。我国的大部分矿区主要集中在农业区, 矿区开发之后, 随着物流、能流、信息流的输入和大量非农业人口的涌入, 原有农业生态系统的结构已发生了变化。环境系统的功能也演化为以矿产资源和交通条件为主, 加入了大量人工环境, 使得矿区生态系统的环境更加复杂和多样化。
(2) 矿区生态系统是一个开放系统, 它与整个社会的自然——经济——社会复合系统息息相关。既受自然生态规律的支配, 又受社会经济规律的支配。生物群落发生改变, 生产者数量减少, 生物性生产下降;有相当数量家养动物和一定数量野生动物, 但主要消费者是人。
(3) 特殊的能量流动和物质循环, 表现为能流与物流是开放式的。大量的物质和能量在矿区生态系统中输入、输出、排放都大大超过了原来的生态系统, 剧烈的人为活动在改变原环境的同时也不断地对其产生破坏;另外, 矿区生态系统需要大量的辅助能源和辅助物质以维持其生产、生活的正常运行。
总之, 煤矿区生态系统大都是在对原有自然生态系统进行一定程度破坏之后建立起来的新的生态系统。
2 煤矿区生态环境演变的模式
我国大多煤矿区的共同特点是:处于生态脆弱区, 有较充足的光温资源、较贫瘠的水土资源和较丰富的矿产资源。煤炭资源开发对于煤矿区生态环境造成的影响表现在:光温不变、水土废弃、矿石耗竭。因此我国目前煤矿区生态系统演变的模式主要有两种:
一种可持续发展的模式。它是指在矿区经济支持和人工诱导下重建的高稳定生态系统。在这种情况下, 煤矿区在发展经济时, 虽然占用和破坏大量土地, 开采煤炭资源和消耗其他生态环境资源, 并排放大量的生产性废弃物, 生态系统极度退化, 但在煤炭资源开发利用过程中获得的经济效益反哺煤矿区生态环境保护工作, 通过合理的开采计划和科学的综合整治, 矿区生态系统受到的干扰和破坏较低到最小, 并能得到逐渐恢复, 此种生态系统可高水平持续发展。
第二种是不可持续的恶性循环模式是。它是指由于对其采矿生产中造成的生态环境破坏的后果不进行治理, 结果导致, 一方面煤矿区经济活动大大超过矿区生态系统的承载能力, 煤炭资源过度开采和利用导致资源短缺和环境恶化, 从而引起矿区经济停滞和衰退;另一方面经济停滞和衰退导致缺乏足够的资金去改善和修复被破坏的生态系统, 只能进一步向生态系统索取资源, 继续加重矿区生态环境危机。经济衰退与生态环境恶化相互制约, 进而形成恶性循环。在这种模式下, 煤矿区生态系统与经济系统表现为相互制约的对立关系。对矿区生态环境不做任何保护治理、仅靠自然恢复, 实践证明, 在原生态系统尚未超过其环境承载力的情况下, 系统有系我协调和平衡的能力, 随时间的推移, 系统可能自然恢复, 但对目前造成如此大规模的矿区极度退化生态系统已“超负荷”运转, 不可能仅靠“自我维护”而恢复, 而只会使极度退化生态系统再度恶化。
由此可见, 上述两种煤矿区生态环境变异的模式中, 可持续发展的高稳定性生态系统是我们要追求的模式, 要力争避免出现第二中的不可持续发展的恶性循环模式。因此, 只有正确认识煤矿区矿产资源及其环境特征, 边开采边治理, 合理运用各种先进采矿工艺和设备, 减少煤炭资源损耗, 降低生态环境破坏, 促进资源综合利用, 取得最优社会、经济和生态效益, 使矿区生态系统处于健康稳定发展状态。
3 煤矿区生态环境变异的规律
煤区域自然-社会经济复合环境生态系统不是一成不变的、静止的, 而是发展变化的动态系统。矿区生态环境因素之间及其与采煤之间是一个在时空上相互作用、相互影响以及有序转化的有机整体, 矿区生态环境结构及其变异规律主要表现为非线性的“面”。虽然, 各个煤矿区其煤炭资源的分布状况及其环境特征都不相同, 但是由于开采活动所造成的环境变异具有一定的规律。
煤炭开采引起的生态破坏, 主要由以下三个过程导致的:开采活动对土地的直接破坏, 如露天开采会直接毁坏地表土层和植被, 地下开采会导致地层塌陷, 从而引起土地和植被的破坏;矿山开采过程中的废弃物 (如煤矸石) 需要大面积的土地进行堆置, 从而导致对土地的过量占用和对堆置场原有生态系统的破坏;矿山废弃物中含有大量的酸性、碱性、毒性或重金属成分, 其通过河流和大气飘尘, 会破坏周围的土地、水体和大气, 其污染影响面将远远超过废弃物堆置场的地域和空间。根据煤炭开采的阶段性特点以及生态环境破坏的变化程度, 可以把煤矿区生态环境变化规律总结如下:
第一阶段主要表现为地表景观性破坏。由于煤炭深埋在地下, 不论是露天开采还是地下掘进式开采, 在矿区开发初期, 其生产活动对于生态环境的破坏主要表现在矿区地表的地质环境日益恶化。煤矿开采引发的环境地质问题主要有:地面变形、水资源系统破坏、土地资源破坏、矿坑突水、瓦斯突出、水土流失等。
其中尤以地面变形最为严重。地面变形是由于煤矿开采, 引起地表稳定性变差, 其主要环境地质问题及地质灾害有:地面塌陷、崩塌、滑坡、地裂缝、泥石流等。
以平顶山为例, 目前地面塌陷面积就达185.4km2, 开采沉陷影响土地总面积15520hm2;地表沉陷深度一般2～6m左右, 最大沉降深度可达10m, 万吨沉陷率0.164～0.377hm2/×104t, 平均万吨沉陷率为0.204hm2/×104t。采煤沉陷影响村庄121个, 厂矿、企业、单位、学校、村庄公共设施等118个, 造成建筑物强烈变形破坏的村庄70个, 异 (就) 地拆建、抗变形村庄、单位等42个。共计受灾人数96951人;耕地15520hm2, 房屋195480间, 厂矿、企业、单位、学校等建筑面积 (已变形) 60.59×104m2, 目前已补偿费用25843.8万元。
第二阶段主要表现为煤矿区的环境质量性破坏。随着煤炭资源的开采, 大量的人工建筑及其生产活动的成倍增长, 其对自然生态环境的破坏也日趋严重, 从而降低自然生态系统的自身调节能力, 使区域自然生态系统变得比较脆弱。生态系统受损伤的各种变化都是由于结构的改变, 如矿区水土资源受到污染破坏、物种资源急剧衰减、矿区植被面积下降、植物光和作用的转换效率低, 能量流动效率降低、物质循环受阻等。在这一阶段, 修复矿区生态就需要借助于生态系统的外部力量才能促进矿区生态功能的转变, 矿区生态治理和维持成本加大。
第三阶段表现为生物性破坏。生态系统过程受阻和功能衰退是受损生态系统的主要特征矿区产业结构的演变通过对生态系统的破坏力和生态修复能力而影响矿区生态系统功能的发挥。开发初期, 矿区生态恶化程度较低, 生态系统维持成本较低, 矿区生态自我修复的能力较强, 对矿区生态长期影响较小;矿区形成期, 矿区污染和生态环境破坏力加大, 矿区生态的自我修复能力急剧下降, 治理成本上升, 但是矿区生态治理在可以接受的范围之内, 需要加大矿区治理的力度或实行清洁化生产, 以消除开采过程生态系统的破坏力。如果失去矿山生态治理的时期, 矿区进入衰退期, 整个矿区的恶化程度急剧上升, 矿区生态修复的周期长、成本高、修复能力脆弱, 对矿区持续发展的长期影响大, 严重阻碍矿区社会的持续发展能力。
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生态学规律 篇2
黄土高原丘陵沟壑区退耕生态系统土壤水分动态变化规律研究
摘要：采用时间代替空间的方法研究黄土高原丘陵沟壑区退耕地生态系统的水分动态变化规律,结果表明,随着退耕年限的增长,自然恢复条件下的`退耕坡地土壤水分含量先增大,后逐渐稳定,人工干预条件下耕层含水量较多,40-160 cm层减少,200 cm含水量约为4%,且随着退耕年限增加而减少,接近凋萎系数4%,300 cm以下土壤含水量则比较稳定,维持在9%～12%;退耕40 a的阴坡立地恢复效果最好,阳坡立地的深层土壤水分亏缺严重.相比之下,早期的人工干预措施效果较为明显,随着退耕年限的增加,自然恢复则逐渐占据优势.作 者：李婧 李占斌 李鹏 陈磊 LI Jing LI Zhan bin LI Peng CHEN Lei 作者单位：西安理工大学,西北水资源与环境生态教育部重点实验室,西安,710048期 刊：水土保持研究 ISTICPKU Journal：RESEARCH OF SOIL AND WATER CONSERVATION年，卷(期)：,16(5)分类号：X152.7 X171.1关键词：退耕地 坡向 恢复方式 土壤含水量
生态学规律 篇3
摘要：扩展了STIRPAT模型，测算出了中国286个地级及以上城市2003-2013年的产业集聚度、城市污染综合指数和环境规制水平，并探讨了城市产业集聚对城市环境的影响。产业集聚对城市环境的影响并不是简单地增加城市污染或减少城市污染的线性关系，而是存在着某个临界点，实证检验表明城市产业集聚对城市环境的影响呈现出“u”型演变的规律，产业集聚度的对数3.1161为拐点。基于此，提出了产业集聚生态化发展模式观点，包括生态工业园区发展模式和城市功能分区发展模式，使得产业在集聚过程中促进经济增长，但污染排放并不相应增加，从而产业集聚、经济增长与生态环境之间呈现一种良性互动关系。此外，合理控制城市人口规模、提高环境规制水平以及优化产业结构也是改善城市环境的重要途径。
关键词：产业集聚；城市环境；影响；演变规律
文章编号：2095-5960（2016）05-0090-11；中图分类号：F299.231；文献标识码：A
一、引言
所有具有经济活力的地区都是产业集聚高度发达的地区，产业集聚与城市经济增长间的相关性日益明显（Henderson，2003）。过去，人们大多关注产业集聚所带来的经济效益，更多地研究了产业集聚对经济增长的影响，对于产业集聚所带来的环境问题关注比较少。随着可持续发展理念日益深入以及中国城市经济规模的扩大，有必要特别关注产业集聚所带来的环境问题。中国正处在工业化和城镇化快速发展的时期，产业集聚作为一种最具活力的空间组织形态，在一定时间内还会得到强化，生产要素向城市集聚的驱动力还将长期存在。同时，关注城市生态环境状况又是城市实现可持续发展的坚实保障，因此研究城市产业集聚对城市环境的影响对于城市经济的发展意义重大。
关于产业集聚对城市环境的影响，一部分研究认为产业集聚是造成城市群地区水资源短缺、土地占用、土壤退化、大气污染、生物多样性减少等一系列生态环境问题的主要原因之一（Frank，2001；Verhoef，2002；于峰，齐建国，2007）。还有一些文献从开放视角探讨FDI流人的规律，认为产业集聚的区域多是FDI流入集中的区域（Brennery，2001），根据“污染避难所”理论和“向环境标准底线赛跑”假说，FDI大量流入会带来产业集聚的负环境外部性问题（Verhoef，2008）。也有相反的观点认为产业集聚具有正的环境外部性，例如产业集聚带来的技术扩散与知识外溢为企业采用环保型生产技术提供了可能（Hosoe et al，2006），集聚会引发竞争效应、技术进步及扩散，从而提升环境质量（陆铭，冯皓，2014；杜震，卫平，2014）。同时，市场竞争的压力将使得企业更加重视环境问题从而提升社会信誉（闫逢柱等，2011）。另外，还有学者认为，产业集聚与城市环境污染之间可能存在着相互交替的关系。在经济发展水平较低的阶段，人们的环保意识和环境规制水平较低，促进经济发展将不可避免地牺牲环境；但随着生活水平的提高，人们对环境质量要求更高，污染治理资金更充裕，环境质量会得到一定程度的改善（许和连，邓玉萍，2012）。在市场化较低的阶段，工业集聚的污染效应较大，资源消耗的速度超过资源再生速度和环境承载极限，将导致环境污染加剧（李筱乐，2014）。此外，还有一些研究表明并非产业的集聚程度越高，产生的经济社会和环境效益越高，当产业高度集中，超过了该区域的环境承载力时，集聚所带来的环境负外部性增强（Due，2007）。产业集聚如果仅提高了生产效率和扩大了生产规模，而对环保节能过程并无改进，将导致更多污染（张可，汪东芳，2014）。还有观点认为，生态环境的恶化并不是产业集聚本身造成的，而是粗放型的生产方式等其他原因造成的，所以不同的集聚程度可能对应不同的污染效应，它受到发展理念、环境政策和技术水平等因素的影响（盛广耀，2009）。
通过对这一问题研究结论的回顾，笔者认为，产业集聚对城市环境的影响可能不是简单地增加城市污染或减少城市污染的线性关系，而且存在着某个临界点，因为产业集聚与人口集中和城市化是相伴而生的。很显然，随着产业集聚度的增加，人口过度集中必将会超出该城市环境承载力，导致整个生态环境系统的破坏（Vernon，2003）。已有一些学者非常关注与产业集聚相伴而生的城市规模扩大而带来的“城市病”问题，认为“城市病”会出现种种后果。根据笔者的研究，产业聚聚对城市环境的影响存在着正效应和负效应。正是这些效应的交互作用，才使得這一问题变得复杂起来。本文试着对这一问题进行深入研究，构建了理论框架，并从实证上进行检验，以便给我国现阶段城市化进程中的产业布局和可持续发展提供借鉴和指导。
以上文献对本文的研究提供了有益的借鉴和参考，相比于已有研究，本研究具有如下特色：（1）本文测算了产业集聚度、城市污染综合指数和环境规制水平，在计量指标选取中大大降低了选取单一指标进行计量分析而产生的偏误。（2）扩展了STIRPAT模型，由于产业集聚和环境规制对城市环境会产生影响，因此本文在STIRPAT模型中加入了反映产业集聚和环境规制的变量。（3）以往的研究缺乏产业集聚对城市环境影响的机理分析，理论上还不够深入和系统，本文构建了产业集聚对城市环境影响的理论体系，并使用地级市数据从实证上进行了验证，具有一定说服力。（4）提出了城市产业集聚的生态化发展模式。
二、产业集聚对城市环境的影响效应
（一）正效应（减少环境污染）
产业集聚对城市环境影响的第一个正效应可称之为技术效应。城市化通过产业集聚的技术溢出效应提高能源使用效率（Lucas，1988），减少环境污染。由于技术效应存在边际技术递减的规律，所以在产业集聚程度较低的阶段，技术效应能够有效地改善城市环境，但随着产业集聚程度的增加，技术效应改善城市环境的作用逐步减弱（Liu，2009）。第二个正效应可称之为共生效应。产业集聚使得关联企业之间综合利用原料、能源以及“三废”资源，减少污染排放（冯薇，2006）。当前已有很多城市建设了生态工业园区，城市规划中也考虑了分区建设，将工业区与商业和居住区分开，这在一定程度上有利于资源综合利用以及废弃物的合理处置，从而改善环境质量。第三个正效应可称之为规制效应。产业集聚能够促进经济增长，随着人民收入水平的提高，环保意识增强，这将迫使政府提高环保标准，促进严格的环境规制，有利于环境质量的提高。规制效应很难量化，也不是单向的。在早期阶段，经济发展水平较低，当地政府为了促进本地经济发展，可能会忽视城市环境的生态保护，在后期，随着人民收入水平的提高和环保意识的增强，政府可能会实施较严格的环境管制，从而有利于改善城市环境质量。
（二）负效应（城市环境污染增加）
产业集聚对城市环境影响的第一个负效应可称之为扩张效应。城市产业集聚带来城市规模的扩张，生产的扩大和消费总量的上升，会增加原材料的消耗，导致污染物呈递增态势增加。第二个负效应可称之为密集效应。以第二产业为主的城市生产方式消耗更多的资源和能源，排放更多的废弃物和污染物。随着城市化和工业化步伐的加快，城市污染物的排放还会逐步增加，加之受城市空间所限，产业集聚所带来的污染排放是递增的。第三个负效应可称之为锁定效应，即当前的环境质量会影响后期的环境质量。马歇尔曾指出当一个产业在某个地方出现后，就趋向于在这个地区长时间发展，从而产生类似于锁定效应的结果。污染密集型企业短时间内可能不会搬迁，会加重当地城市环境污染，形成循环累积的环境负面效应。同时，当一个城市生态环境达到所能承载的环境容量时，环境恶化程度会进一步加剧。
（三）演变特征
就产业集聚对城市环境的正效应而言，技术效应和共生效应起主导作用，由于技术效应具有边际技术递减规律，所以产业集聚对城市环境的正效应呈现出以下特点：产业集聚程度较低的阶段，产业集聚能够有效地减少污染，但随着产业集聚程度的提高，产业集聚带来的减少污染排放的作用逐步减弱。
就产业集聚对城市环境的负效应而言，扩张效应和密集效应起主导作用，由于扩张效应和密集效应都会导致污染排放物以递增的速度增加，所以产业集聚对城市环境的负面影响呈现出以下特点：产业集聚程度较低的阶段，产业集聚所带来的污染排放量较少，但随着产业集聚程度的提高，产业集聚带来的污染排放量以递增的速度增加。
我们用横轴表示产业集聚，纵轴表示环境污染，产业集聚对城市环境的正效应是一条从左上方向下方倾斜的曲线，呈单调递减趋势；产业集聚对城市环境的负效应从左下方向右上方倾斜，呈单调递增的趋势。因此，在这两种效应的综合影响下，产业集聚对城市环境的影响呈现出先递减然后递增的“u”型趋势。
五、产业集聚生态化
根据我们的理论和实证研究，城市产业集聚对城市环境的影响呈现出“u”型演变规律，当前，我国已有一部分城市已经跨人了拐点的右侧，那么，在其他条件不变的情况下，随着城市规模的扩大和产业集聚水平的提高，城市环境问题将会进一步恶化，产业集聚所带来环境不经济将会越来越明显。基于此，我们提出产业集聚生态化发展模式，使得产业集聚、经济增长与生态环境之间呈现一种良性互动关系。
（一）发展理念
随着我国工业化和城镇化的加快推进，在一定时期内，生产要素向城市集聚的驱动力还将长期存在。在不考虑环境要素的情况下，产业集聚作为一种有效的发展模式，对推进产业成长、促进资源优化配置具有积极作用。但是，从城市可持续发展的角度来看，又必须兼顾经济增长和环境保护的关系。因此，我们提出产业集聚生态化的发展模式，即产业在集聚过程中促进经济增长，但污染排放并不相应增加，产业集聚与环境污染之间呈现“脱钩”发展，使得产业集聚、经济增长与生态环境之间呈现一种良性互动关系。根据前文的理论分析，产业集聚生态化的理念是加强正效应，降低负效应。
对于加强正效应而言，需要加强产业集聚发展的技术效应，并促使资源共生循环利用，提高环境规制水平，使得正效应曲线更趋近于横轴。对于降低负效应而言，就是使得产业在集聚过程中，资源消耗和环境污染增长的速率低于产业扩张的速度。产业的生态化、清洁生产，使得污染排放以低于产业集聚的速率增加。在图4中表现为负效应的斜率更小，线条更平坦，或者向下弯曲。
根据以上分析，产业集聚生态化使得负效应的斜率更小，线条更平坦，或者向下弯曲，正效应曲线更趋近于横轴。那么污染曲线不会随着产业集聚程度的提高而向上弯曲，而是基本与横轴平行的一条平缓的曲线，这样就会导致城市产业集聚推动经济增长的同时，污染排放保持在一定的水平上，而不是随着产业集聚水平的提高而增加（见图4）。
（二）发展模式
产业不仅要集聚化，而且要向生态化方向发展，通过大力发展循环经济，采取生态工业园区发展模式和城市功能分区模式，从而实现污染排放的减少。
一是生态工业园区发展模式。从促进经济增长的角度看，产业集聚将会是一个大趋势，但产业集聚过程中要特别重视其对城市生态环境的影响。能够同时兼顾产业集聚和生态化发展的空间载体之一就是生态工业园区。生态工业园区实现不同企业之间资源和能源的综合利用和传递，原料、能源和“三废”资源循环利用，提高经济效益，同时又减少对城市的污染。对于新创建的生态工业园区，要运用循环经济理论，按照生产者、消费者和分解者的功能引入企业和集聚产业。通过产业链和废物链的构建和完善、资源和废物的减量化等措施，大力发展生态产业。对于已有的工业园区，要用生态化的理念打造园区发展，实现产业集聚与生态化发展的有机结合。
二是城市功能分区发展模式。城市是人口与产业集聚的空间载体，伴随着城市规模的扩大和产业结构的变化，内部功能逐步趋于分化。科学划分城市功能分区，一方面实现区域内部经济资源的集约性，实现城市经济资源价值最大化；另一方面把污染较严重的工业区与商业、行政、居住混合区分开，从而减少工业化和城镇化发展对城市居民生活带来的环境污染影响。对于新规划的城市，要把城市功能分区作为其中重要的内容，把工业区、居住区、商业区相应的分开。对于已经发展到一定规模的城市，要考虑将高污染的工业迁移出去，在产业集聚发展的基础上减少环境污染。
六、结论与建议
本文的主要结论是：（1）从理论上来看，产业集聚对城市环境的影响存在着正效应和负效应，正效应包括技术效应、共生效应和规制效应；负效应包括扩张效应、密集效应和锁定效应。正是这些效应的交互作用，使得产业集聚对城市環境的影响不存在简单的线性关系。（2）从实证上分析了产业集聚对城市环境的影响呈现出先递减然后递增的“u”型规律，而且有68个城市都已经步入到了“u”型曲线拐点的右侧，这类城市面临着产业集聚所带来的环境不经济状态。（3）产业集聚对城市环境的影响也取决于产业集聚的阶段和不同的集聚方式，未来城市的发展要提高产业集聚水平，同时要走产业集聚生态化发展之路，产业集聚与环境污染之间呈现“脱钩”发展，使得产业集聚、经济增长与生态环境之间呈现一种良性互动关系。
生态学规律 篇4
物流产业近几年在我国得到快速发展,因而成为学术研究领域重点探讨的课题之一。但是由于物流产业在我国的发展还不够成熟,不管是物流基础设施,还是第三方物流企业,专业化程度与物流产业发展较快的国家相比还有很大差距,生态位理论逐渐被应用到物流领域,许多学者对基于生态位理论的物流企业发展[1]、企业成长战略[2]、选址问题[3,4]、第三方物流发展[5]、竞争[6]等方面进行研究,但是用生态位理论对物流成长规律的研究并不多见,本文在前人研究基础上,首次从生态位理论的观点出发对物流成长的生态规律进行研究,对物流成长的发展有更深入的认识,了解物流成长不同时期的意识形态,并根据物流成长规律构建适合其生长的生态位,以期对今后的研究提供借鉴。
生态位一词最早由Grinnell(1917)给予定义“恰好被一种或一个亚种所占据的最后单位[7]”。动物生态学家Elton(1927)认为“一种动物的生态位表明它在生物环境中的地位及其与事物和天敌的关系”,并定义生态位“物种在生物群落中的地位和角色[8]”。Hutchinson(1957)把生态位看作一个生物单元生存条件的总体集合,将其拓展为既包括生物的空间位置及其在生物群落中的功能地位,又包括生物在环境空间的位置,即所谓的“n维超体积生态位”(n-dimension hyper volume niche)[8]。Pianka(1983)把生态位定义为单位适应性的总和[8]。王刚(1984)等人定义生态位为:种的生态位是表征环境属性特征的向量集到表征种的属性特征的数集上的映射关系[9]。
Hurlbert(1978)在研究物种竞争时,将两个种在同一资源位上的相遇频率定义为生态位称之为重叠[10]。在资源充足而且生态位是完全分离的情况下,两个物种是不会发生竞争的,因为各自占有生态位。但如果资源有限,则在同一生态位上的两个物种必将发生激烈的竞争。其结果就是要么一种被淘汰,要么两个物种的生态位发生部分或者完全分离,从而形成共存的局面。在现实世界中,绝大部分物种竞争的结果一般是发生生态位分离,形成共存局面,也形成了多彩缤纷的世界。而要有效的规避物种之间的竞争,一般采取“泛化”和“特化”两种方式。资源不足时,产业往往形成宽的生态位,产生泛化,易发生竞争;相反,资源丰富时,产生特化,竞争较小。
在物流成长的研究中,很多学者从不同角度进行研究,对于物流成长的各阶段研究也较多,但对“物流成长”的概念并没有统一认识和普遍认可的定义。Stock认为物流成长应突破传统原则,拓展到其他领域,应将物流作为企业战略的竞争优势的主要内容[11]。Mentzer与Kahn(1995)[12]认为很多物流研究缺乏理论发展、研究及应用缜密的导向性。Edward Neilan(1999)[13],Atkinson(1998)[14],Parker(1999)[15]和Trepins(2001)[16]等人从不同角度对物流成长也进行了研究。本文认为所谓物流成长,指物流活动经历形成、竞争、创新并逐渐成熟进化的演变过程,从单一职能向多职能及专业化进化,构成循序渐进持续变迁和创新的成长过程。
将生态位及物流成长的定义进行比较,可以看出生态位理论和物流成长有非常紧密的联系,物流成长过程中经历的阶段如同生态系统中生态位确定的过程。是一个不断创新,不断适应的过程。本文基于此,对物流成长的生态特征进行分析,并对物流成长生态位策略进行研究,以期对物流业态发展提供理论依据。
2 基于生态位理论的物流成长规律
2.1 物流成长的生命周期
与生物成长一样,物流的成长也有其生命周期,只不过物流的生命周期是往复的,循环的,呈上升趋势的。物流的成长经历形成期、竞争期、创新期、进化期从而形成新一轮的成长周期。如图1所示。
(1)形成期
在这个阶段,物流是以单职能的形态存在于各个企业之中,物流功能单一,没有形成规模,只是附属于企业的一个小部分。
(2)竞争期
在这个阶段,随着物流的不断发展,有一些物流服务部门独立于企业形成了,专门为其他企业做物流服务,即我们熟知的第三方物流,随着第三方物流的出现,物流产业逐步形成,物流竞争日趋激烈,从服务内容,服务形式,组织方式,管理模式等各方面都出现了同质化,随之而来的就是激烈的竞争。
(3)创新期
由于竞争的日益加剧,各物流企业为了获取更多利润,开始实施个性化服务,不断创新,从服务到技术,从组织到管理,都体现了不同的创新内容,正是由于这种创新的不断进行,使物流产业日趋成熟。
(4)进化期
由于创新的实现,使物流产业开始进化,即规模化。成熟的物流产业随即进入第二次进化、往复这样的四个阶段过程,直至第n次进化。这也是平衡-打破平衡-平衡的过程。需要说明的是,这四个阶段并不一定是顺序进行,也可能是同时进行,竞争期同时也存在着创新期。
2.2 物流成长的生态规律
(1)延续规律
物流成长过程当中,延续性是最为显著的特征,延续性是指一种可以长久维持的过程或状态,延续性发展体现为物流活动在从单职能到最后的产业发展过程中物流与经济、社会和环境之间相互融合的关系。
(2)竞争规律
物流成长的过程与生态过程大同小异,在生态界中,物种的生存依赖于不断的竞争,优胜劣汰也充分说明了生物之间竞争的残酷性与激烈性。对于物流产业来说,它的竞争性也体现在对于竞争优势的不断获取上。只有保留具有竞争优势的要素,摒弃消失竞争优势的要素,物流成长才是向更稳定、更具竞争性的方向发展的。
(3)创新规律
物流成长的过程也是不断创新的过程,在物流成长过程当中,创新性主要体现在重视物流市场的变化与发展,尤其是市场环境、行业结构、市场结构等变化中寻求创新的机会。生态圈中,物种的繁衍生息也是依靠不断的创新来实现的,栖息地的重新选择,生物链的变化无不显示了创新带给生物圈的变化。在生态物流圈中,这种创新性包括思维创新,技术创新,管理创新,服务创新等,各种创新是以物流向着成熟发展的方向为基础的。
(4)进化规律
在物流成长过程中,进化性主要体现在物流在形态、组织、制度等方面的变化,通过不断创新,竞争优势不断扩大,使物流产业不断进化。如同生态圈中物种的进化一样,总是选择适于环境的基因,在大自然中不断生存下去。而对于物流产业的进化来说,一些企业不适应环境而被淘汰,而另一些企业在不断创新,不断增强竞争优势,得以存活下来,不断扩大物流产业。换句话说,物流产业实质上也是在不断的淘汰、不断的进化而逐渐成长的。
3 物流成长的生态位构建
物流成长的过程实质上是物流产业的进化过程。在这一过程中,物流成长的每个环节都有着其不同的生态位,在不同生态位的条件下,物流产业呈现出不同的特点,也反映了物流产业在不同产业生态环境中所处的位置。在物流成长的过程中,生态位的构成既是空间的,又是时间的,既反映了不同层次,不同梯度上的各种物质资源的流动,又反映了在物流成长过程中不同时点的资源状态。物流产业生态位的确定关系物流产业的结构调整,关系物流产业的发展方向与一体化的建设。针对于物流成长,物流生态位的构建是随着物流成长的过程而变化的,物流成长过程经历了单一职能———独立部门———物流系统———供应链一体化的变化,物流产业生态位也根据不同时期呈现不同特点的变化。
3.1 单一职能时期
在这一时期,物流作为企业的单一职能,并没有和企业其他部门合作,只是单独完成企业产成品的配送。这一时期,企业内部物流的生态位占据在企业内部,是与其他企业的物流完全分离的,没有竞争,一方面生存空间巨大,另一方面,物流职能单一,对于企业影响较小,都是配合企业其他部门进行企业运作的,其作用不明显,企业内部的实物配送所处的生态位置为从属生态位,生态位宽度较大,没有重叠。如图2所示。
3.2 独立部门时期
在这个时期,由于成本的提高,利润的减少,企业管理者越来越清晰的认识到物流的重要性,由原来的单一职能转换为独立部门,加大了物流部门参与企业运营的比例,使物流部门与企业其他部门有机的结合在一起,形成了企业内部资源整合。虽然此时物流的地位在不断上升,但是由于其依然是在企业内部,并没有与其他企业物流有过多联系,所以其生态位依然是独立的,生存空间依然巨大。如图3所示。
3.3 物流系统时期
在这个阶段,第三方物流的形成使得物流产业初具规模,民营第三方物流企业,国外具有多年历史的第三方物流企业,我国传统物流企业经过改革的及新建的,其物流竞争也越来越激烈,企业将物流业务进行外包,在外包的选择过程中对第三方物流提出了更高的要求,这使得从事第三方物流的企业不断发挥其竞争优势,在取得客户的同时,不断拓展其生态位,泛化不断出现,竞争日益激烈。如图4所示。
3.4 供应链一体化时期
随着物流环境的不断变化,日益增加的客户需求,缩短的产品生命周期,工业全球化,企业一体化等促使供应链一体化的形成。竞争也由企业竞争转变为供应链的竞争。在这样的环境下,物流作为三大产业的黏合剂,发挥出重要作用。其生态位的构建也决定了三大产业的发展方向及潜力。在此阶段的生态位构建过程中,不仅要考虑到生态位的“态”和“势”,也要了解生态位的泛化和特化,共存与分离。选择适合供应链一体化时期的物流生态位,是物流产业生态系统优化的重要途径,也是促进各产业间良性竞争的有力保障。这一时期,物流生态位有着与前三个时期完全不同的特点,也显示出物流产业在供应链条上的重要作用。此时物流生态位不仅仅存在于企业内部和供应链之中,而且扩展到供应链外部,也就是说,供应链条间的竞争体现了物流所处的生态位环境。如图5所示。
4 物流成长生态位选择策略
对于生态位的选择,需要针对不同时期物流成长的特点。物流是个广泛的概念,从供应链角度来说,涉及到供应物流,生产物流,销售物流和回收物流,贯穿整个供应链条;从物流系统的角度来说,涉及到运输,仓储,配送,包装,搬运,流通加工,信息处理等多个方面,包含各种资源;从产业角度来说,物流作为第三产业的主要力量,也与第一产业和第二产业有着千丝万缕的联系。所以,物流所处的位置极为重要,它所占有的产业生态位也极为关键,生态位的确立对物流作用的发挥,物流的快速成长有决定性的作用。笔者认为,应该根据不同时期的物流成长特点来选择不同的生态位及生态位策略。由于现阶段已经物流成长已经经过了单一职能和独立部门的时期,故从物流系统及供应链一体化两个阶段阐述生态位的选择策略。
4.1 物流系统时期的生态位选择
物流系统时期,由于第三方物流企业迅猛发展,也存在多种形式多种形态的第三方物流企业。在这个阶段,如果企业定位不准确,没有选择合适自己的生态位,很容易被淘汰。第三方物流企业主要有四类物流企业组成,一是经改造转型的传统仓储运输企业,不断拓展和延伸其他物流服务,向现代物流企业转化,如中远,中国外运;二是新成立的国有或国有控股的新型物流企业,业务量大,且类型繁多,如中海;三是外资企业,并购力度不断加大,如丹麦有利物流;四是民营物流企业,这类企业发展快,灵活,成本低,如顺丰快递。
从上面分析可以看出,不同类型的第三方物流企业有着不同的客户群和不同的竞争优势。在生态理论当中,由于两种物种的需求不同,可以同时生存在同一环境下,这种方式称为生态位分离,类似的,在如此激烈的竞争当中,物流系统当中的企业要发挥自身优势,找到自身的客户群,定位自己的物流服务,实现产业生态位的特化与分离,减少竞争,促进各类物流企业的共同发展。如民营快递业的定位与大型第三方物流企业的定位完全不同,很好地实现了产业生态位的分享,实现共存。而对于目标客户群相同的第三方物流企业,如UPS和宅急送,业务相仿,客户群相同,在技术服务网络都没有竞争对手强大时,生态位的选择应侧重于开发不同市场,寻找不同客户群,实现产业生态位的分享,避免竞争,一方面积累实力,另一方面突出企业特色。对于实力相当的第三方物流企业,产业生态位的选择应该侧重于采取泛化,因为在资源不足时,采取泛化可以拓宽生态位,拓展市场,可以根据企业自身实力选择适当策略进行良性竞争。
4.2 供应链一体化时期生态位选择
供应链一体化时期,竞争模式已由企业间竞争转变为供应链间的竞争,物流作为供应链中的主要支撑点,起着桥梁与纽带的作用。供应链间的竞争主要体现在供应链的柔性与供应链运作效率,能否准时提供物流供应生产,能否将链条库存降到最低,能否最快速的响应客户等方面。这时的生态位已不能仅限于泛化物化来规避竞争了。在生物界当中,还有一种生态位策略叫做互惠共存,在产业生态位中,我们可以理解为双赢,在竞争难以避免的情况下,采用这种互惠共存的生态位策略,不仅可以增加链条的适应性与竞争力,还可以规避风险,实现双赢。
总之,生态位的选择策略多种多样,如同生物界当中的物种一样,物流企业及产业如果想生存发展,必须要根据物流成长的阶段及特点选择适应其生存发展的生态位策略,这种策略不是一成不变的,是随着物流成长的发展而不断变化的,受自身因素,外界条件变化等方面影响。
摘要：以生态位理论为基础,阐述物流成长的概念及生态位的相关理论,研究物流成长周期,提出物流成长规律是形成、竞争、创新、进化的往复前进,根据物流成长的生态规律,构建不同时期物流生态位,指出只有符合生态规律,选择适合生存的生态位,物流产业才能更有效地推动经济的发展。
生态学规律 篇5
关键词：生态规律,城市绿地,植物群落,自然再生
植物制造了地球大气中的所有氧气, 它通过光合作用为所有生物提供食物和栖息地。然而, 由于越来越高层化的城市建筑物及越来越广泛的覆盖地表的沥青和混凝土造成陆地植物的光能和土壤水分减少, 出现干燥化和营养盐类的分布不均。同时, 城市热岛效应、废气排放和夜间照明均对各种生 (植) 物产生较大的影响。直到今天, 人类对自然的破坏仍然没有停止, 结果导致现代生物物种大量灭绝, 各地生物多样性水平急剧下降, 健全的生态系统存续受到威胁。在这样的时代背景下, 自然再生成为重要的关键词。所谓自然再生, 就是对已经消失或者破坏的生态系统进行复原和修复。在国外, 自然再生是这样被定义的:“以积极恢复过去失去的自然环境、恢复生态系统的健全性为目的的事业”, 或“以身边的绿色、自然和生物适宜居住的环境的再生为目的而进行的河流、公园、港口建设”等。在城市自然生态系统中, 城市绿地是指“以改善生态、保护环境, 为居民提供游憩场地和美化景观的绿化用地”�[1]。而在城市的自然再生中, 常常以绿地植物的再生为目的�[2]。基于此, 就需要确保大面积的城市绿地, 并使其核心部分尽可能地扩大�[3]。同时, 要遵循植物的生理生态规律, 从有利于树林的更新和管理出发, 根据生态位来配置绿地植物, 营造城市绿地植物种群和自然群落, 尽可能提高城市绿地的生物多样性和原始性, 显露城市绿地自然再生的生态及景观的生生不息。
1 坚持植物生态适宜性原理, 规划城市绿地的面积和形状
植物生态的适宜性是指经过长期的与环境的协同进化, 植物对当地的土壤性状、光照特征、温湿度等环境产生了生态上的依赖性。事实上, 正是气候、地质和地貌、水体、土壤、植物和动物之间的相互关系提供了基本的生态学信息。因此, 根据生态适宜性选择适当的植物种类, 充分保护利用城市绿地中的气候、地形、土壤、植被、水、风、及能量等条件, 尽量保留城市绿地原有的泉水、溪流、地被、造型树及名树、古木、地形等自然特征, 让草坪、树林和灌木成为城市自然的主宰, 这既是对自然环境内在价值的认识和尊重, 又是创造基于现在的生态环境潜能的最好的方法, 从而以在适当的人力基础上形成二次自然 (即自然再生) 。基于此, 就需要制订城市自然再生的广域规划, 尽可能地增加城市绿地的周长, 扩大其核心部分。既要达到允许植物持续再生的规模, 又要在原则上建成近似于圆形的形状 (这有利于防止发生火灾时火灾蔓延的危险性) 。从城市绿地空间结构上, 城市中残存的天然植物群落和自然驯化植物群落, 以及动植物的栖息地——林地和草地斑块、溪谷和其他一些节点, 应该被整合在城市规划和社会网络中。在当下, 规划城市绿地的核心地带及边缘地带的面积和形状是城市生态研究的重要的课题。在日本, 城市林地边缘“是规定被再生的生态系统及其构成生物的重要环境”, “如何从生态学上把握和分析林地边缘与间隙和差异, 如何引导形成适宜的环境, 还有待于今后的进一步研究。”�[4]国内许多支持城市绿地系统的研究者亦认为, 必须在实地调查研究的基础上, 依托城乡一体化形成生态网络, 维护和强化整体山水格局, 突出城市绿地系统“区域的”和“改善物种生态环境”的功能。通过加强绿道和绿带建设, 有效连接具有生态意义的绿地斑块、生态廊道和“岛屿状”生境, 保证物种迁移的畅通及各种生态过程的整体性与连续性, 形成城市绿地能自然再生的生态网络�[5]。
坚持植物生态的适宜性原理, 还必须充分利用乡土植物, 做到适地适树, 适地适草。乡土植物既是发挥城市绿地生态功能植物种群, 也是城市生物多样性构成的基础。作为当地自然生态系统的物种, 乡土植物不会导致生物性入侵和基因搅乱�[6]。灵活使用当地植物的方法有多种多样, 无论是直接移栽个体, 造种栽培还是播撒表土使埋土种子发芽, 乡土植物都具有成本低、繁殖容易, 种源充足, 本地特色明显等先天性的独特自然优势, 在吸附尘土、涵养水源、制造氧气、净化空气污染等方面也效果显著, 具有可靠的生态安全性。利用乡土植物造景, 不仅植物成活率高, 管养方便和维护成本少, 而且能够形成具有地域性特色的植物景观。另外, 因为物种的消失已成为当代最主要的环境问题, 所以保护和利用地方性物种也是时代对景观设计者的伦理要求�[7]。
2 根据生态位配置园林植物, 增加城市绿地空间的异质性
植物具有环境的特异性, 会演化出不同形态和群落以适应不同的气候、降雨、土壤和地形。一般说来, 城市森林再生或更新是由于树冠间隙的形成而产生的。间隙则是由单棵树木的枯死而产生, 或由于折枝、折干以及多棵树木的倒伏而产生的。这些会使城市森林内的光环境、水环境以及营养条件产生变化, 并通过构成树种的成长特性差异形成持续性的群落, 从而得以再生更新。森林群落会生成一系列层次, 最高的形成了林冠, 是控制森林其他环境的优势种, 在他们下面是小一些的、可适应半阴环境的下层树木和灌木。森林的最底层是蕨类植物、苔藓和草木植物。每一类植物都占据了不同的环境。因此, 了解植物群落的分布, 构造、生物相等, 精确分析城市绿地的乔木层、灌木层、草本地被层以及层间植物树种的存在样式, 对城市绿地系统植物的自我维持构造进行综合评价, 是实现城市绿地景观与生态功能的重要手段。值得注意的是, 在城市的形成过程中, 化学污染、工业排放、地下水位下降等现象都已经改变了环境, 对植物群落产生了深刻的影响。例如, 城市气候的相对温暖, 就显著地影响植物的分布和生长, 以至于自然植物群落一般没有时间来适应城市环境的变化, 很多植物群落迫于城市压力都已衰退, 包括规模减小, 栖息地破碎化, 外来物种和耕作植物入侵残遗的本土林地, 导致物种多样性丧失以及普遍性的环境恶化等等。因此, 以下三种植物群落在城市绿地系统中就特别值得关注:栽培植物群落、本地植物群落和自然驯化植物群落。在某种意义上, 他们是改善城市生态环境的重要一环[8]。
目前被广泛定义的生态位原理是英国生态学家G.E.Hutchinson给出的:生物完成其正常生命周期所表现的对特定生态因子的综合位置[9]。根据不同物种在空间和营养生态位上的分异来配置植物, 既可以避免各个物种对空间和营养的争夺, 又可以使种间互相补充, 形成结构合理、功能健全、种群稳定的复层群落结构。而一个稳定的复层植物群落, 高矮远近, 草木结合, 错落有致, 既能体现层次美, 呈现人与自然的共生关系, 又能给生物提供更多和谐有序的栖息地和更大的生存空间。经验证明, 根据生态位配置园林植物, 整合管理适应了城市环境的栽培植物群落、本地植物群落和自然驯化植物群落等类型, 从而增加城市绿地空间的异质性, 满足各种类型的植物群落新的植物种类的不断进化, 满足微生物、植物、鸟类及各种亲近人类动物的生态系统, 满足对水土保护、空气净化、水净化等起最大限度的调整功能的系统, 既能提高生物的多样性和植物的原始性, 又能形成优美的生态园林景观。
3 坚持植物的生理生态规律, 让城市绿地自然再生
城市生态园林建设还必须了解植物的生理生态规律, 以便掌握植物的生长特征, 进而进行植物配置、生态修复, 让城市绿地的植物, 动物和微生物自然再生。植物生理学是研究植物基本功能、生长和发育过程、机理及其和外界环境条件的关系的科学。其研究的基本问题概括起来是植物生命活动的三大方面的问题:物质转化、能量转化和形态建成[10]。其中, 关于绿色植物最重要的特点就是它的自养性。在叶绿素的参与下, 植物能将二氧化碳和水以及其他无机物转变为有机化合物, 同时将太阳能的辐射转变为化学能, 这个过程就是我们通常所说的光合作用。正是这种作用, 城市中幸存下来的自然森林群落和有意栽培的植物群落以及自然驯化的植物群落是不可替代的生态恢复和自然再生的要素。而植物生态学就是以植物个体为对象, 研究植物与周围环境因子 (气候、土壤、地形、生物等) 相互作用中的主要规律, 是研究生态平衡的理论基础。在城市绿地中, 由于植物受到周围环境的强烈干扰, 就需要坚持植物的生理生态规律, 掌握树林中发生的干扰特征与构成树种更新方式之间的关系, 从有利于植物自然更新实施树林管理。在这里, 所谓植物的生理生态规律是将整个植物种群的基本特征和种群的增长规律与环境联系起来, 并探讨分析植物种群密度、增长能力、种群的遗传与进化及其变动与调节。研究表明, 很多绿化植物材料, 连同共存的动物、微生物群落对城市污染物以及环境有害因子都有着修复功能�[11]。自从20世纪80年代开始, 民间环境运动也清楚地认识到, 城市中运转的生态过程为恢复城市景观奠定了必不可少的基础�[12]。其中, 用植物恢复自然过程的方法是城市绿地自然再生的应有之义。这些方法包括将自然景观元素引入城市, 包括在某些地段恢复林地, 在水系环境允许的条件下营建湿地, 通过改善草坪管理来发展草地群落以及建立不同类型的野生动物栖息地。而坚持植物的生理生态规律, 是城市绿地自然再生的先决条件[13]。
总之, 自然是再生可持续发展的关键。因此, 城市绿地建设的哲学必须基于能够加速或协助自然再生的原则, 通过适当的维护管理, 使城市绿地系统得到保护和再生。只有这样, 才能创造与城市绿地属性如土壤、地形、气候等相关环境因子相适应的多类型植物群落, 保护当地独特和普通的自然景观特征, 恢复物种多样性, 并增加接触绿地的人数提高绿视率, 从而提高城市的环境质量和生态水平。
参考文献
[1][4][日]龟山章, 仓本宣等 (桂萍、詹雪红等译) .自然再生:生态工程学研究法[M].北京:中国建筑工业出版社, 2011.
[2]《城市规划基本术语标准 (》CB/T50280—98) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[3]Goldstein, EL. (1991) :The ecology and structure of urban greenspaces, In Hahitat Structure:The physical arrangement of objects in space, S.S.Bell, E.D.MoCoy and H.R.Mushinsky eds.p.392-411.Chapmann&Hall.
[5]张浪.特大型城市绿地系统布局结构及其构建研究[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.
[6]杨永川, 达良俊.上海乡土树种及其在城市绿化建设中的应用[J].浙江林学院学报, 2005 (3) :19-22.
[7]俞孔坚, 李迪华, 吉庆萍.景观与城市生态设计[J].中国园林, 2001 (6) :3.
[8][13]参见[加]迈克尔哈夫 (刘海龙、贾丽奇等译) .城市与自然过程——迈向可持续性的基础[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012.
[9][10][11]候碧清、沈建强等.城市植物多样性保护规划理论与方法[M].长沙:国防科技大学出版社, 2006
生态学规律 篇6
1 底泥氮和磷释放规律分析
(1)底泥采样点的选取
南淝河中段南淝河污水泵站的排污口附近确定采样点进行采样。
(2)静态模拟实验
静态模拟实验是在高度为1m，直径为10cm的PVC管中进行，实验装置如图1。
(3)实验结果分析
I沉积物中磷释放风险评价
沉积物共28个样的Qmax、DPS及PSI数据见表2-5。
结合上表及示范段实际富营养发生情况，将南淝河表层沉积物磷释放诱发富营养化风险的评价等级分成高度风险(ERI>25)、较高风险(20
从表2-6可见供试表层沉积物磷释放风险指数ERI属高度风险区的有13个，占到总量的54.17%;较高风险的有3个，占总量的比重为12.50%;中度风险为7个，占总量的29.17%，而所有样中属于较低风险仅有一个，且最大值56.93%出现在位于清Ⅰ冲、清Ⅱ冲附近的10号采样点。最小值则出现在15号采样点。总体看来，南淝河表层沉积物磷释放诱发富营养化的风险处于高度风险范围。
II氮磷释放模型
由图2可以看出:河岸、河中心不同深度柱样底泥中NH4-H, DTP初始均有剧烈的释放，释放曲线几乎呈直线上升，稍后呈现出波动状态。总体而言，大多数NH4-H, DTP释放曲线在5天后进入释放-吸附动态平衡。
河岸、河中部底泥氨氮释放方面：河岸、河中部不同柱样底泥氨氮释放量均是中层最大，两头较小。这种底泥释放差异可能与底泥中氨氮含量的梯度有关。通过底泥静态模拟实验得到的氨氮释放规律和前期测得的底泥中总氮的含量相符合。
河岸、河中部底泥DTP释放方面：河岸，河中部不同柱样底泥DTP释放量也是中层最大，两头小。这种底泥释放差异可能与底泥中DTP含量的梯度有关。
通过表3，可以发现，无论是河岸还是河中部，河中底泥中层氨氮，溶解性总磷的释放速率最高，且氨氮的释放速率比DTP的释放速率高出很多。且河中部氨氮(NH4+-N)和溶解性总磷(DTP)的释放速率高于河岸。
通过表4，可以发现，如果河岸清淤到20cm的深度，污染负荷不但没有削减，反而有所上升，如果清淤到40cm，氨氮的污染负荷将会削减51.32%，溶解性总磷污染负荷将会削减26.31%，初步可以确定河岸和河中部清淤到40cm左右是合适的。
2 清淤深度综合评价
如上文所叙，根据E/C模型确定此次清淤深度为40-60cm，而依据氮磷释放模型计算出的削减率确定河岸和河中部清淤到40cm左右是合适的。综合确定南淝河示范工程的清淤深度确定平均深度为44cm。此研究提出的E/C模型和氮磷污染释放模型能够为相关其他的河道清淤工程提供相应的研究基础和范本。
3 底泥生态清淤模式建立
底泥生态清淤是一种对内源污染释放较强的区域和相应深度淤泥予以清除、能快速除去累积在沉积物中的污染的易位控制技术。然而，从单一最大程度清除内源污染目标出发, 很可能带来成本、生态破坏等其它次生问题，所以与清淤效果最为密切的最佳清淤深度优化及确定，对生态清淤是十分必要的。
生态清淤是工程、环境、生态相结合的复杂系统工程技术。其目的是通过清淤有效的去除河流底泥所含的污染物，减少内源污染，最大限度修复城市河流生态系统，为外源污染控制后城市中小河流自净系统的建立创造条件。为此除考虑上述关键技术外，还需考虑更多的其他因素，因此制定以改善水环境为目的的生态清淤模式。
根据示范工程确定生态清淤模式控制指标如下表：
通过研究提练清淤核心指标，形成以生态清淤技术为核心、智能探测仪为重点的集成生态清淤模式。
4 结语：
论文通过室内模拟实验, 系统研究了湖泊底泥氮、磷释放规律, 并综合不同疏浚深度底泥氨氮、总磷室内长期释放实验结果及底泥环保清淤深度磷的形态确定法, 确定了南淝河东南湖底泥环保清淤深度。除考虑上述关键技术外，还需考虑更多的其他因素，从而制定以改善水环境为目的的生态清淤模式。
参考文献
[1]范成新, 张路, 王建军, 郑超海, 高光, 王苏民.湖泊底泥疏浚对内源释放影响的过程与机理[J].科学通报.2004 (15)
[2]施永富.南京玄武湖清淤工程设计方案的革新[J].中国西部科技.2005 (06)
[3]陈守煜, 李亚伟.基于模糊人工神经网络识别的水质评价模型[J].水科学进展.2005 (01)
生态学规律 篇7
1.1 评价标准
生态环境状况评价依据原国家环境保护总局颁布的《生态环境状况评价技术规范 (试行) 》 (HJT192-2006) 。
1.2 评价方法
1.2.1 现状评价
在2015年Landsat 5TM卫星遥感数据、统计数据等多源数据融合和分析的基础上, 采用生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数、环境质量指数五个指标分析生物、植被、水网、土地以及环境污染五个方面的情况, 并计算生态环境状况指数 (EI) 进行评价。根据生态环境状况指数, 将生态环境分为五级, 即优、良、一般、较差和差, 见表1。
1.2.2 对比分析
采用生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、环境质量指数、生态环境状况指数 (EI) , 用于年际间对比分析。生态环境状况变化幅度分为4级, 即无明显变化、略有变化 (好或差) 、明显变化 (好或差) 、显著变化 (好或差) , 见表2。
1.3 基基础础数数据据来来源源
1.3.1 土地利用/土地覆被数据
源于2015年美国Landsat 5TM地球资源卫星有效时相影像数据, 通过解译获得。
1.3.2 水资源数据
源于2015年全省水资源公报, 河流长度采用全省最新l:25万基础地理数据, 水域面积采用2015年遥感监测数据。
1.3.3 土壤侵蚀数据
源于中国环境监测总站生态遥感数据库, 2015年土壤侵蚀数据未更新。土壤侵蚀的类型分为:轻度、中度和重度侵蚀。
1.3.4 环境统计数据
许昌市二氧化硫年排放量、化学需氧量年排放量、固体废物年排放量源于2015年全省环境统计数据汇编, 年均降水量、水资源量数据源于2015年全省水资源公报。
1.3.5 归一化系数
生物丰度指数归一化系数:692.096 020
植被覆盖指数归一化系数:601.110 997
河流长度归一化系数:71.768 11
湖库面积归一化系数:805.664 908
水资源量归一化系数:88.366 160 16
土地退化指数归一化系数:238.683 982
二氧化硫归一化系数:1.725 721
化学需氧量归一化系数:0.052 749
固体废物归一化系数:2.424 802
2 现状评价
2015年许昌市生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土土地地退退化化指指数数、、环环境境质质量量指指数数、、EEII指指数数值值见见图图11。。
由图1可以看出, 2015年许昌市辖区及各县 (市) 生态环境状况等级均为一般, 环境质量指数和水网密度指数值较高, 生物丰度指数、植被覆盖指数、土地退化指数值较低。
生物丰度指数由大到小排序为:禹州市>襄城县>鄢陵县>许昌县>长葛市>许昌市辖区;
植被覆盖指数由大到小排序为:禹州市>襄城县>鄢陵县>许昌县>长葛市>许昌市辖区;
水网密度指数由大到小排序为:长葛市>襄城县>鄢陵县>许昌县>禹州市>许昌市辖区;
土壤退化指数由大到小排序为:长葛市>禹州市>襄城县>鄢陵县>许昌县>许昌市辖区;
环境质量指数由大到小排序为:鄢陵县>长葛市>襄城县>许昌县>禹州市>许昌市辖区;
EI指数由大到小排序为:长葛市>襄城县>禹州市>鄢陵县>许昌县>许昌市辖区。
3对比分析
2014年与2015年许昌市辖区及各县 (市) 各项生态指数变化情况见图2和表3。
从图2和表3可以看出, 与2014年相比, 许昌市辖区及各县 (市) 生态环境状况指数 (EI值) 均略有下降, 变化幅度在-0.80~-0.16之间, 均属无明显变化, 生态环境状况等级未发生变化。
对比2014、2015年许昌市辖区及各县 (市) 生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、环境质量指数变化情况, 生物丰度指数变化值在-0.38~0.04之间, 植被覆盖指数变化值在-0.47~0.05之间, 水网密度指数变化值在-2.44~0.76之间, 土地退化指数变化值在-0.13~0.36之间, 环境质量指数变化值在-1.78~0.33之间。
4 变化趋势分析
2011-2015年许昌市辖区及各县 (市) 生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数、环境质量指数及生态环境状况指数 (EI值) 变化情况见图9-4-1~9-4-6。“十二五”期间, 除许昌市辖区EI指数略有上升外, 其他各县 (市) EI指数均有下降, 生态环境状况等级没有发生变化, 均为“一般”。
图3可以看出, “十二五”期间, 许昌市辖区生物丰度指数、植被覆盖指数、环境质量指数、EI指数基本保持稳定, 水网密度指数呈“v”型变化趋势。与2011年相比, 生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、环境质量指数分别变化:-0.85、-1.00、-1.47、13.84, 环境质量指数变化幅度较大。EI指数上升了0.50, 属无明显变化, 生态环境状况等级未发生变化。
图4可以看出, “十二五”期间, 许昌县生物丰度指数、植被覆盖指数、环境质量指数、EI指数基本保持稳定, 水网密度指数呈“v”型变化趋势。与2011年相比, 生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、环境质量指数分别变化:0.35、0.34、-3.31、-2.36, EI指数下降了2.38, 属略有变化, 生态环境状况略微变差, 生态环境状况等级未发生变化。
图5可以看出, “十二五”期间, 鄢陵县生物丰度指数、植被覆盖指数、环境质量指数、EI指数基本保持稳定, 水网密度指数基本呈逐年略微下降趋势。与2011年相比, 生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、环境质量指数分别变化:-0.06、-0.05、-2.54、-1.59, EI指数下降了2.25, 属略有变化, 生态环境状况略微变差, 生态环境状况等级未发生变化。
图6可以看出, “十二五”期间, 襄城县生物丰度指数、植被覆盖指数、环境质量指数、EI指数基本保持稳定, 水网密度指数基本呈逐年略微下降趋势。与2011年相比, 生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、环境质量指数分别变化:-0.19、-0.18、-4.89、-2.32, EI指数下降了2.96, 属略有变化, 生态环境状况略微变差, 生态环境状况等级未发生变化。
图7可以看出, “十二五”期间, 禹州市生物丰度指数、植被覆盖指数、环境质量指数、EI指数基本保持稳定, 水网密度指数基本呈逐年略微下降趋势。与2011年相比, 生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、环境质量指数分别变化:-0.63、-0.67、-3.17、-2.24, EI指数下降了2.85, 属略有变化, 生态环境状况略微变差, 生态环境状况等级未发生变化。
图8可以看出, “十二五”期间, 长葛市生物丰度指数、植被覆盖指数、环境质量指数、EI指数基本保持稳定, 水网密度指数基本呈逐年略微下降趋势。与2005年相比, 生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、环境质量指数分别变化:-0.21、-0.23、-3.01、-1.95, EI指数下降了2.57, 属略有变化, 生态环境状况略微变差, 生态环境状况等级未发生变化。
由图9可看出, EI指数变化幅度分级空间分布相对集中, “略有变化”主要分布在许昌市辖区周边的各县 (市) 地区, 许昌市辖区属“无明显变化”。
5 结语
优化生态安全格局。以南水北调干渠、清潩河为骨干, 以山、水、林、田、湖为基本生态要素, 以鄢陵国家花木博览园、禹州河南大鸿寨国家森林公园、禹州森林植物园、襄城县紫云山森林公园为主要斑块, 优化生态功能空间, 构建生态安全体系, 保护绿色生态空间。
加强自然生态环境建设。落实生态省建设规划纲要, 加强许昌市平原生态涵养区建设, 加强鄢陵花卉示范基地、绿化观赏苗木基地建设, 建设双洎河国家湿地公园、东区湿地公园和鹤栖湖景区人工湿地。结合许昌市城市总体规划和水体综合功能, 合理调整城市水系布局和形态, 构建城市生态水系, 加强沿河景观建设, 为城市居民提供休闲空间, 改善城市人居环境。构建多层次、网络化生态系统, 全面实施林业生态建设提升工程, 建设城郊森林生态体系、农田防护林体系、南水北调干渠沿线生态廊道, 加强建成区绿化建设, 到2020年, 城市建成区绿化覆盖率达到45%。
积极推进人工修复。坚持保护优先, 自然恢复为主, 积极推进人工修复, 实施生态修复建设工程, 重点在西部丘陵山区实施退耕还林、封山育林生态修复工程。
加强生物多样性保护。积极保护许昌市生物多样性, 开展生物多样性底数调查, 保护植被群落及生境的完整性。重点对南水北调干渠沿线、鄢陵国家花木博览园、禹州河南大鸿寨国家森林公园、禹州森林植物园、襄城县紫云山森林公园加强保护。
稳步推进资源开发的环境监管。调整矿产资源开发利用布局, 坚持“谁开发谁保护、谁污染谁治理、谁破坏谁恢复”原则, 推进禹州市、襄城县新老矿山的生态恢复工作。
推进生态创建工作。积极推进生态示范建设, 到2020年, 完成1个国家生态县、33个省级生态乡镇、150个生态村的创建工作。以生态文明建设示范区建设为载体, 以许昌市建设“五型许昌”为契机, 激励各区域不断提高生态文明建设水平, 鼓励和引导区县积极开展生态文明示范区建设。
摘要：本文通过生态环境质量评价标准与方法、现状评价、对比分析、生态环境变化趋势对许昌市“十二五”生态环境质量评价及变化规律进行探讨。
关键词：生态环境,评价标准,现状评价,对比分析,变化趋势
参考文献
[1]仲夏.城市生态环境质量评价指标体系[J].环境保护科学, 2002, 28 (2) :52-54.
[2]王平, 等, 南京市城市生态环境质量评价体系[J].生态学杂志, 2006, 25 (1) :60-63.
生态学规律 篇8
关键词：再生混凝土,透水混凝土,强度,龄期
透水混凝土是针对原城市道路路面的缺陷, 可以让雨水流入地下、有效补充地下水的新型工艺。透水混凝土的渗水透气, 在于其“沙其玛”般的截面结构, 水气通过孔隙渗透, 但传统混凝土的高密实性, 阻断了水气交换。对于综合利用废旧混凝土等建筑材料, 制造出可以新型的再生混凝土铺设在城市路面、绿化带、生态园林、公共绿地、河道景观步道、山体护坡等地方使大地呼吸, 从而有效地降低了城市热岛效应、节约水资源、美化了城市环境更好地调节了现代城市与自然之间的和谐关系, 同时还减少了排水设施的投资。废混凝土制成再生粗骨料的表面附着部分水泥砂浆空隙率较大, 造成其吸水率明显高于天然骨料, 这正好也是城市路面、绿化带、生态园林等地方所需要的。将它们两种技术组合起来, 采用适当的胶凝材料粘结, 混凝土颗粒饱和粘结, 颗粒间有明显的渗水通道, 孔隙比例可以达到近20%。如胶凝材料使用得当、再生材料比例适当、混凝土配合比合适, 其强度可相当于普通混凝土。
1 影响再生粗骨料混凝土力学性能的主要因素
1.1 再生粗骨料性能分析
由于废旧混凝土的特点所决定其来源复杂, 造成再生粗骨料性能离散和不稳定, 为此本课题组的再生粗骨料采用某检测单位和废弃混凝土堆场选取。经过试验分析:与天然骨料相比, 再生粗骨料表观密度降低约4.6%~15.7%, 堆积密度降低约9.7%~15.1%;再生粗骨料吸水率是天然骨料的3~15倍, 再生粗骨料的压碎指标是天然骨料的1.7~3.4倍。而且原生混凝土强度越高, 破碎得到的再生粗骨料颗粒越大, 再生粗骨料的表观密度和堆积密度越高, 而压碎指标、吸水率越小。再生粗骨料的密度、表观密度、吸水率等物理特性, 还与原生废混凝土的强度等级、配合比、使用时间、使用环境及地域等因素有关。
1.2 再生粗骨料混凝土界面结构
由于混凝土的多相、非匀质和多孔性而存在着大量的界面, 包括最薄弱环节的水泥石和骨料的界面, 该区域裂缝是离子迁移和液体渗透的快速通道, 直接影响混凝土力学性能与耐久性能。再生粗骨料配制的再生混凝土存在的这种问题更严重, 因为再生粗骨料不仅棱角多, 且骨料表面包裹着水泥浆, 此界面过渡区的晶体及孔隙等超过水泥浆本体, 使再生粗骨料表面与新水泥浆体之间生成结构疏松的水化产物。但再生粗骨料表面包裹着硬化水泥浆体 (或砂浆) 与新水泥浆体 (砂浆) 之间弹性模量相差较小, 有助于改善界面;再生粗骨料表面存在较多微裂缝, 此微裂缝会吸入新的水泥颗粒, 会对形成致密的界面结构有帮助。
1.3 再生粗骨料取代率
国内对不同再生粗骨料掺量的再生混凝土的抗压强度方面的研究很多。试验中再生粗骨料的掺量有不断增加而检测其影响程度, 但再生混凝土力学性能试验数据的离散性较大, 出现大致的试验现象是:随再生粗骨料的掺量0%增加, 混凝土强度基本不变;随再生粗骨料的掺量30%~60%增加, 混凝土强度降低0%~25%;随再生粗骨料的掺量进一步增加到60%以上, 再生混凝土强度降低较大。
2 透水混凝土技术要求
2.1 密实方法的影响
由于透水混凝土水泥浆较少, 微量或无细集料, 在成型时若采用机械振捣的方式, 将使水泥浆聚集到底部, 使混凝土底部封闭, 失去透水能力。采用人工捣实法, 随着捣实次数的增加, 强度及体积密度逐渐增大, 空隙减小, 透水混凝土变得密实。
2.2 水胶比的影响
透水混凝土的强度规律基本服从保罗米公式, 水胶比直接影响混凝土的强度耐久性。但多孔的透水混凝土干硬性特点, 使水泥浆包裹骨料均匀度决定其抗压强度的重要因素, 甚至超过普通混凝土的影响。过少的用水量, 使水泥浆体粘稠到不足以包裹骨料颗粒影响搅拌。低水胶比降低了骨料与水泥浆间粘结力, 水灰比下降时, 多孔透水混凝土的整体抗压强度提高并不明显。
2.3 强度不同胶结料的影响
与普通混凝土一样, 相等条件下的透水混凝土强度随着水泥石强度的增加而提高。透水混凝土由于其骨料间距加大、颗粒间咬合因素下降, 形成强度主要靠胶结材料的强度, 所以胶结材料对透水混凝土的强度影响巨大。
3 试验分析
多孔性的再生粗骨料直接拌制再生混凝土会吸收拌合水, 混凝土配合比设计强度为C25, 选择两种不同强度原生废弃混凝土强度 (RC-A和RC-B) 作为再生粗骨料。通过表1配合比拌制混凝土拌合物, 标准养护28 d和56 d, 分别测试其抗压强度 (表2) 。
由表2中可以看出, 再生粗骨料的取代率对再生混凝土的抗压强度影响很大。总体而言, 再生混凝土的抗压强度随着再生粗骨料的增加而降低。当再生粗骨料取代率为30%和70%, 再生混凝土的28 d、56 d时, 抗压强度分别较普通混凝土低。由于再生粗骨料与新旧砂浆之间存在的黏结较为薄弱, 且胶结强度又是透水混凝土强度的主要来源;再生混凝土本身的用水量也有所增加, 而且其内部蓄水或少或多, 再生粗骨料取代30%时, 骨料蓄水池作用不明显, 当取代率达到50%和70%时再生粗骨料内部蓄水过多, 强度降低的缺点显现。由于再生粗骨料孔隙率高, 在承受轴向应力时, 易形成应力集中导致再生混凝土的强度降低。
4 结论
经过试验研究分析, 在透水混凝土的效果上需要改进, 再生混凝土质量还需要在其稳定性入手解决。
4.1 再生粗骨料的增强预处理
通过对再生粗骨料进行强化和预处理、改善再生粗骨料的粒形、去除其表面附着的水泥砂浆、减小再生粗骨料的孔隙率和二次破碎筛分等处理手段, 提高再生混凝土的性能。
4.2 改善胶结材料的粘结强度
利用高性能外掺超细矿物质和外加剂的综合作用, 加入界面改性剂改善再生粗骨料与水泥浆之间得薄弱区, 提高胶结材料的粘结强度, 保证透水再生混凝土的强度, 利于工程运用。
参考文献
[1]霍亮.透水混凝土路面材料的制备与性能研究[D].东南大学, 2004.
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[4]肖建庄.再生混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.