河流生态系统的特点

河流生态系统的特点（精选6篇）

河流生态系统的特点 篇1

1 河流生态系统的定义及其特点

1.1 生态系统与河流生态系统。

生态系统是指一定空间中的生物群落 (动物、植物、微生物) 与其环境组成的系统, 其中各成员借助能量交换和物质循环形成一个有组织的功能复合体。在生态学中, 具体的生物个体和群体生活地区内的生态环境称为“生境”。在生境各个要素中, 水又具有特殊的不可替代的重要作用。

淡水生态系统可以分为两类, 一类是动水生态系统, 即河流生态系统, 另一类是静水生态系统, 主要指湖泊、水库生态系统。两者都应包括周边的淡水湿地。河流生态系统是指河流水体的生态系统, 是陆地和海洋联系的纽带, 在生物圈的物质循环中起着主要的作用。

1.2 河流生态系统的特点。

1.2.1 生物群落与生境的统一性, 这也是生态系统的基本特征。

有什么样的生境就造就什么样的生物群落, 二者是不可分割的。

1.2.2 河流生态系统结构的整体性。

生物群落一旦形成系统, 其内部各要素不能被分割而孤立存在;如果硬性分开, 那么分解的要素就不具备整体性的特点和功能。在一个淡水域中, 各类生物互为依存, 互相制约, 互相作用, 形成了食物链结构。

1.2.3 自我调控净化与自我修复功能。

在长期的进化过程中, 形成了同种生物种群间、异种生物种群间在数量上的调控, 保持着一种协调关系。水体自我修复能力, 也是淡水生态系统自我调控能力的一种。在外界干扰条件下, 通过自我修复, 保持水体的洁净。由于具有这种自我修复功能和自我净化功能, 才使淡水生态系统具有相对的稳定性。

2 河流形态多样性与生物群落多样性之间的关系

河流形态多样性是生物群落多样性的基础。在流域生态系统的各种生境因素中, 河流形态多样性是流域生态系统最重要的生态因子之一。河流形态多样性与生物群落多样性间的关系具体表现在:

2.1 河流的蜿蜒性, 形成了急流与缓流相间。

自然界的河流都是蜿蜒曲折的, 显然不存在直线或折线形态的天然河流。在自然界长期的演变过程中, 河流的河势也处于演变之中, 使得弯曲与自然裁弯两种作用交替发生。河流的蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河湾、沼泽、急流和浅滩等丰富多样的生境, 由此形成了丰富的河滨植被、河流植物。

2.2 上中下游的生境异质性, 造就了丰富的流域生境多样化条件。

我国的大江大河多发源

于高原, 上中下游所流经地区的气象、水文、地貌和地质条件有很大差异, 在水平和垂直方向上形成了极为丰富的流域生境多样化条件, 这种条件对于生物群落的性质、优势种和种群密度以及微生物的作用都产生了重大影响。

2.3 河流断面形状的多样性, 表现为深潭与浅滩交错。

自然河流的横断面也多有变化。河流的横断面形状多样性, 表现为非规则断面, 也常有深潭与浅滩交错的布局出现。显然, 不存在提醒或矩形等规则断面的自然河流。

2.4 河床材料的透水性与多孔性, 为生物提供了栖息所。

河床的冲淤特性取决于水流流速、流态、水流的含砂率、颗粒级配以及河床的地质条件等。由悬移质和推移质的长期运动形成了河流动态的河床。具有偷税性能的河床材料, 适于水生和湿生植物以及微生物生存。

3 水利工程与河流生态系统的关系

一方面, 水利工程对河流生态系统有积极作用, 即通过兴建大量的水利工程, 保护了生态系统, 使其免受侵害。如通过调节水量丰枯, 可以抵御洪涝灾害对生态系统的冲击, 同时也改善了干旱与半干旱地区生态状况以及调节生态用水。

但另一方面, 水利工程对河流生态系统也产生了许多不利影响, 主要是一些水利工程建设造成河流形态的均一化和不连续化, 其后果是生物群落多样性水平下降。具体表现在:

水利工程造成的河流形态的均一化和不连续化使生境多样性发生了改变。所谓河流形态的均一化主要是指自然河流的渠道化或人工河网化;所谓河流形态的不连续化是指在河流筑坝形成水库后, 造成水流的不连续性。有的河流进行梯级开发, 更形成河流多级非连续化的格局。水库蓄水后, 淹没了原有的河流两岸的陆生植被, 使得丘陵和平地岛屿化和片断化, 陆生动物被迫迁徙;被搬迁的城镇及废弃的农田沉入库底, 为清除的垃圾、工业废料及化肥农药残留统统进入水库。这样就改变了生境多样性。

水利工程造成河流形态多样性的降低, 进而使生物群落的多样性降低。水利工程入河流的渠道化和裁弯取直工程彻底改变了河流蜿蜒型的基本形态, 急流、缓流、弯道及浅滩相间的格局消失, 而横断面上的几何规则化, 也改变了什坦、浅滩交错的形式, 生境的异质性降低, 水域生态系统的结构与功能随之发生变化, 特别是生物群落多样性将随之降低, 可能引起淡水生态系统退化。具体表现为河滨植被、河流植物的面积减少, 微生物的生物多样性降低, 鱼类产卵条件发生变化, 鸟类、两栖动物和昆虫的栖息地改变或避难所消失, 可能造成物种的数量减少和某些物种的消亡。河床材料的硬质化, 切断或减少了地表水与地下水的有机联系通道, 本来在沙土、砾石或粘土中辛勤工作的数目巨大的微生物再也找不到生存环境, 水生植物和湿生植物无法生长, 使得植食两栖动物、鸟类及昆虫失去生存条件。本来复杂的食物链在某些关键种和重要环节上断裂, 这对于生物群落多样性的影响是全局性的。

人们容易看到水利工程在供水、灌溉、发电等方面给人们带来的直接、有形的利益, 却往往忽视水域生态系统为人类带来的利益, 更难于看到因水利工程改变河流形态的多样性, 对人类的利益造成的长远的隐形的损害。一旦生态系统遭到破坏, 大自然无偿提供给我们的服务功能将下降, 但破坏到某种程度时, 这种服务功能甚至会丧失。

4 针对水利工程的不利影响所应采取的技术对策

对于水利工程对生态系统的不利影响, 我们应该正视这些不利影响, 对水利工程的工程理念进行反思, 以“趋利避害”的态度, 改进和完善水利工程的规划和设计技术。未来的水利工程既要具有直接功效的供水、防洪、发电、航运工程, 还要有利于生态系统健康与稳定的生态工程。因此, 我们可以采取下列技术对策:

加强库区生物群落调查, 开展已建水库的生态系统健康评估与预测;合理调度水库及其它水利设施, 提高水枯水体的自净能力和自我修复能力;保持河流的蜿蜒性来保护河流形态多样性。即在河道整治工程中, 应尊重天然河道形态, 避免直线和折线型的河道设计;保持河流断面形状的多样性, 尊重河流原有的自然断面;河道防护工程的岸坡采用有利于植物生长的透水材料, 特别注意采用当地天然材料;水利工程设计应为植物生长和动物栖息创造条件, 提供鱼类产卵条件以及鸟类和水禽栖息地和避难所;利用生态系统自我净化和自我修复功能, 开发与推广生态系统治污技术。

水利工程的生态影响问题, 实质上是人与自然关系在水利工作上的具体体现。从水利实际看, 任何一项水利工程其本质都应该是生态工程, 水利工程在改变自然的同时不能以破坏生态为代价, 保护生态是水利工作的应有之义。树立和落实科学发展观, 按照人与自然和谐相处的理念, 认识和处理水利工程生态影响问题, 实现水利工程与生态环境的协调发展。

摘要：长期以来, 人们为了满足供水、防洪、灌溉、发电、航运、渔业及旅游等需求, 兴建了大量水利工程, 推动了经济的发展和社会的进步, 而且对生态建设方面也有积极作用。但是, 事物无不具有两重性。水利工程在为人类社会发展带来福祉的同时, 也往往对生态系统产生各种影响, 有的甚至是持续而深远的影响。疏导河流、整治河道、筑坝壅水和大规模引水等, 不仅会改变地形地貌, 影响河流生态, 使生态系统的健康和稳定性都受到不同程度的影响。

关键词：生态系统,河流,水利工程

水利工程与河流生态系统的关系 篇2

1.1 生态系统与河流生态系统

生态系统是指一定空间中的生物群落 (动物、植物、微生物) 与其环境组成的系统, 其中各成员借助能量交换和物质循环形成一个有组织的功能复合体。在生态学中, 具体的生物个体和群体生活地区内的生态环境称为“生境”。在生境各个要素中, 水又具有特殊的不可替代的重要作用。

淡水生态系统可以分为两类, 一类是动水生态系统, 即河流生态系统, 另一类是静水生态系统, 主要指湖泊、水库生态系统。两者都应包括周边的淡水湿地。河流生态系统是指河流水体的生态系统, 是陆地和海洋联系的纽带, 在生物圈的物质循环中起着主要的作用。

1.2 河流生态系统的特点

(1) 生物群落与生境的统一性, 这也是生态系统的基本特征。有什么样的生境就造就什么样的生物群落, 二者是不可分割的。

(2) 河流生态系统结构的整体性。生物群落一旦形成系统, 其内部各要素不能被分割而孤立存在;如果硬性分开, 那么分解的要素就不具备整体性的特点和功能。在一个淡水域中, 各类生物互为依存, 互相制约, 互相作用, 形成了食物链结构。

(3) 自我调控净化与自我修复功能。在长期的进化过程中, 形成了同种生物种群间、异种生物种群间在数量上的调控, 保持着一种协调关系。水体自我修复能力, 也是淡水生态系统自我调控能力的一种。在外界干扰条件下, 通过自我修复, 保持水体的洁净。由于具有这种自我修复功能和自我净化功能, 才使淡水生态系统具有相对的稳定性。

2 河流形态多样性与生物群落多样性之间的关系

河流形态多样性是生物群落多样性的基础。在流域生态系统的各种生境因素中, 河流形态多样性是流域生态系统最重要的生态因子之一。河流形态多样性与生物群落多样性间的关系具体表现在:

(1) 河流的蜿蜒性, 形成了急流与缓流相间。自然界的河流都是蜿蜒曲折的, 显然不存在直线或折线形态的天然河流。在自然界长期的演变过程中, 河流的河势也处于演变之中, 使得弯曲与自然裁弯两种作用交替发生。河流的蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河湾、沼泽、急流和浅滩等丰富多样的生境, 由此形成了丰富的河滨植被、河流植物。

(2) 上中下游的生境异质性, 造就了丰富的流域生境多样化条件。我国的大江大河多发源于高原, 上中下游所流经地区的气象、水文、地貌和地质条件有很大差异, 在水平和垂直方向上形成了极为丰富的流域生境多样化条件, 这种条件对于生物群落的性质、优势种和种群密度以及微生物的作用都产生了重大影响。

(3) 河流断面形状的多样性, 表现为深潭与浅滩交错。自然河流的横断面也多有变化。河流的横断面形状多样性, 表现为非规则断面, 也常有深潭与浅滩交错的布局出现。显然, 不存在提醒或矩形等规则断面的自然河流。

(4) 河床材料的透水性与多孔性, 为生物提供了栖息所。河床的冲淤特性取决于水流流速、流态、水流的含砂率、颗粒级配以及河床的地质条件等。由悬移质和推移质的长期运动形成了河流动态的河床。具有偷税性能的河床材料, 适于水生和湿生植物以及微生物生存。

3 水利工程与河流生态系统的关系

一方面, 水利工程对河流生态系统有积极作用, 即通过兴建大量的水利工程, 保护了生态系统, 使其免受侵害。如通过调节水量丰枯, 可以抵御洪涝灾害对生态系统的冲击, 同时也改善了干旱与半干旱地区生态状况以及调节生态用水。

但另一方面, 水利工程对河流生态系统也产生了许多不利影响, 主要是一些水利工程建设造成河流形态的均一化和不连续化, 其后果是生物群落多样性水平下降。具体表现在:

水利工程造成的河流形态的均一化和不连续化使生境多样性发生了改变。所谓河流形态的均一化主要是指自然河流的渠道化或人工河网化;所谓河流形态的不连续化是指在河流筑坝形成水库后, 造成水流的不连续性。有的河流进行梯级开发, 更形成河流多级非连续化的格局。水库蓄水后, 淹没了原有的河流两岸的陆生植被, 使得丘陵和平地岛屿化和片断化, 陆生动物被迫迁徙;被搬迁的城镇及废弃的农田沉入库底, 为清除的垃圾、工业废料及化肥农药残留统统进入水库。这样就改变了生境多样性。

水利工程造成河流形态多样性的降低, 进而使生物群落的多样性降低。水利工程入河流的渠道化和裁弯取直工程彻底改变了河流蜿蜒型的基本形态, 急流、缓流、弯道及浅滩相间的格局消失, 而横断面上的几何规则化, 也改变了什坦、浅滩交错的形式, 生境的异质性降低, 水域生态系统的结构与功能随之发生变化, 特别是生物群落多样性将随之降低, 可能引起淡水生态系统退化。具体表现为河滨植被、河流植物的面积减少, 微生物的生物多样性降低, 鱼类产卵条件发生变化, 鸟类、两栖动物和昆虫的栖息地改变或避难所消失, 可能造成物种的数量减少和某些物种的消亡。河床材料的硬质化, 切断或减少了地表水与地下水的有机联系通道, 本来在沙土、砾石或粘土中辛勤工作的数目巨大的微生物再也找不到生存环境, 水生植物和湿生植物无法生长, 使得植食两栖动物、鸟类及昆虫失去生存条件。本来复杂的食物链在某些关键种和重要环节上断裂, 这对于生物群落多样性的影响是全局性的。

人们容易看到水利工程在供水、灌溉、发电等方面给人们带来的直接、有形的利益, 却往往忽视水域生态系统为人类带来的利益, 更难于看到因水利工程改变河流形态的多样性, 对人类的利益造成的长远的隐形的损害。一旦生态系统遭到破坏, 大自然无偿提供给我们的服务功能将下降, 但破坏到某种程度时, 这种服务功能甚至会丧失。

4 针对水利工程的不利影响所应采取的技术对策

对于水利工程对生态系统的不利影响, 我们应该正视这些不利影响, 对水利工程的工程理念进行反思, 以“趋利避害”的态度, 改进和完善水利工程的规划和设计技术。未来的水利工程既要具有直接功效的供水、防洪、发电、航运工程, 还要有利于生态系统健康与稳定的生态工程。因此, 我们可以采取下列技术对策:

加强库区生物群落调查, 开展已建水库的生态系统健康评估与预测;合理调度水库及其它水利设施, 提高水枯水体的自净能力和自我修复能力;保持河流的蜿蜒性来保护河流形态多样性。即在河道整治工程中, 应尊重天然河道形态, 避免直线和折线型的河道设计;保持河流断面形状的多样性, 尊重河流原有的自然断面;河道防护工程的岸坡采用有利于植物生长的透水材料, 特别注意采用当地天然材料;水利工程设计应为植物生长和动物栖息创造条件, 提供鱼类产卵条件以及鸟类和水禽栖息地和避难所;利用生态系统自我净化和自我修复功能, 开发与推广生态系统治污技术。

河流生态系统的特点 篇3

河流防护设施在洪水的冲击下若遭到破坏, 往往会威胁到河岸居民的安全。因此, 在考虑居民安全的条件下, 以往均以混凝土作为护岸、固床工、丁坝等构造物, 虽然达到了防洪安全的目标, 但却破坏了生态环境及影响生态。近年来因生活质量及环保意识提高, 促使世界各国逐渐开始重视周围生态环境及稀有生物的保育, 于是运用生态工法的工程设计渐趋普及。

根据生态工法的精神, 各个工程的生态工法选用与施工, 需考虑当地的生态环境、地形、地质、水文及材料取得等多种因素, 且因地点不同而因素也有所不同。因此各个工程在做生态工法规划设计时, 必须以多方面的考虑及评估后, 因地制宜, 研拟适合当地的工法加以施工, 以期能恢复其原始生态且兼顾安全的工程方法为目标。如果对生态系统不够了解或规划不够周详, 则可能导致复育计划无法达到预期效果甚至失败, 因此有必要发展一决策系统以辅助生态复育。

2 河流生态工程辅助系统基本构成与设计原则

2.1 基本构成

开发河流生态工程辅助设计系统可整合的部分有:生态资料库、生态信息系统、工法成本估算、工法辅助决策、稳定性评估等。然而, 想要整合各项功能, 则须有一完整规划设计流程。因此, 应需先确定生态工程规划与设计的流程, 这一流程通常要根据赋予计划生命周期来考虑。整个复育计划的完整生命周期有规划、设计、施工、管理维护与监测等。在这些阶段中, 从一开始的复育地点选择、生态环境调查与分析, 到复育计划分析探讨与方案的建立等为规划与设计的阶段。其中, 河流工程的开始阶段, 就没有准确的定位其规划目标, 这将会影响往后的设计、施工、管理维护与监测等, 进而影响到整个复育计划的成效。

2.2 设计原则

工程技术方法的选定, 须符合防洪安全目标, 并维护或营造水域环境的生态需求, 以及是否提供市民亲山、亲水游戏机能与营造休闲空间等功能。为此, 整体溪沟整治工程则需仔细考量, 如生态基流量、水流、生物庇护空间及栖地环境的营造等等功能。然而要达到因地制宜, 顺应自然条件设计及配置, 则是工程规划中最困难的部分, 在规划中最重要的是, 能否顺应自然条件作妥善的设计及配置, 该部分是无法模仿引用的, 仅能依据立地条件运用经验及规划设计时投入更多心力, 才能达成目标。具体来看, 如下标准应当加以重视。

一是符合法规要求。任何工程施工均应在相关法令与规范要求下进行规划与设计, 如河流管理办法、河流区域种植规定等。在符合法规的条件下, 应满足两种需求: (1) 满足防洪需求, 工程构造物应满足防洪需求, 不得影响防洪功能, 如计划洪水位、计划河宽及参考河床高等。 (2) 满足安全需求, 工程构造物施设除应满足防洪需求外, 本体的安全性也应考虑, 以确保工程永续性。安全需求依工程破坏原因可分为水理与安定两大因素, 其中, 水理是指流速、剪力等水流产生外力的分析;安全性是指构造物受到水压、土压及冲刷所产生安定性分析。

二是维持河相稳定。构造物施设应避免影响河道的通水面积, 尤其是具有深槽的低水护岸, 避免因束缩断面而造成河床下切。固床工与丁坝施工则需避免水流经构造物产生对河岸的破坏、过度淤积或冲刷及产生侧向侵蚀。施工过程中, 应注意配合生态需求, 应就生态搜集资料, 邀请生态专家协助分析工程施设后对生态生活史的影响, 并将其他设施施工对生态环境冲击降至最低。

三是创造多样化环境。基于对生态系统复杂与动态结构的不了解, 工程施工时应尽量创造多样化的生态环境, 如护岸的多孔隙、植生等, 并利用简易设施进行营造潭、濑、回流区等栖息环境的复育或创造, 而整体生态之繁衍应由生态自我组构的机制进行重组。

四是工程经济最佳化。该部分为水利工程施工最难达成的目标, 因工程设施具有保护人民生命财产与安定社会民心的目标, 为政策性导向的工程, 若单纯以工程及后续维护管理经费而言, 一般工程经济效益均不高。此处所提工程经济最佳化系指工程施工时应考量其他非工程措施的配合 (如洪泛区划设) 将工程规模降至最低 (工程减量) 及利用科学化的工具, 以增加工程成功机率, 降低后续维管费用。

五是营运维护成本最小化。生态工法的水利工程, 因工料上的自然限制, 如不连续性或植物生长期等, 失败的风险常比混凝土化的水泥工程大。然而, 生态治河却是世界潮流, 所以工程后续营运维护成本于设计阶段即需考量。

3 河流生态工程辅助设计系统流程构架

系统最主要的功能为规划与设计试算, 借着规划与设计流程, 将系统以阶段性的步骤切割, 并在各阶段适时提供工程人员相关资料的参考;如选择计划河段、工址流况的分析、适用工法建议与选用、决定断面形式及安全性分析等。在工址流况分析时, 有航照影像图辅助加以分析判别;初步工法布置选用时, 以输入流速及选择规划之目标等, 系统将提供符合条件的工法选项;安全性分析时, 经验公式的分析计算则需输入各项工法所需的设计条件, 系统计算完后显示是否符合安全条件。

第二项功能为案例资料库, 借助规划与设计试算的操作, 并执行完成工程的规划与设计案例;系统会在完成时, 储存规划与设计的结果, 并记录其完成的时间。主要为累积历年的工程规划与设计资料, 可以提供工程人员在规划设计时, 可有相关设计参考, 并更了解当地发生灾害的原因, 案例资料库的执行流程。其中, 重新计算功能, 可以在该案例中的任何阶段, 重新进行分析计算, 并且在完成时, 自动存成一个新案例档。

第三项是生态资料库, 在工法资料库中可以输入限定的条件做查询, 或是选择浏览全部资料以列出全部资料, 或是选择规划目标以判定适合的生态工法;生态资料库中, 也可查询该河系断面编号的水理因数条件。

第四项为计划河段管理, 为了避免其他使用者误编辑计划河段, 故应立登入账号及密码, 以防止其他使用者随意新增计划河段。

第五项为河流管理系统资料库, 可查询研究区域性的基本资料, 由地理空间与信息的方式, 展示查询对象的地理位置与其相关属性资料, 如河流断面、水系、交通等基本资料。

摘要：为遏制日益加剧的水环境恶化和水生态系统退化, 现代水利工程应该克服传统水利工程对河流形态的多样化重视不足和忽视生态环境的缺陷, 遵循河流演变的客观规律, 妥善处理好人与自然相互协调的关系, 这就要求进行河流生态工程辅助系统的开发。文章对系统开发中的相关问题进行了探讨。

关键词：河流,生态工程,辅助设计,系统开发

参考文献

[1]魏梓兴, 蔡恭杰, 吴阿娜, 等.河流管理中引入河流健康状况评价的意义与思考[J].中国水利, 2004 (17) .

河流生态系统的特点 篇4

目前,河流生态系统健康评价的方法大体可分为生物监测法和综合指标法。生物监测法通过监测一些生物或其类群的数量、生物量、生产力、结构指标、功能指标及其一些生理生态状况的动态变化来描述河流生态系统的健康状况。生物监测法的缺点是选择不同的研究对象及监测参数会导致不同的评价结果,对不同生物类群进行评价时,难于确定其取样尺度与频度,无法综合评价河流生态系统状况问题等,而且,一个指标只能反映干扰传播过程中造成的某方面影响,在流域范围内对所有干扰都敏感的单一河流健康指标是不可能存在的[4]。基于以上的原因,产生了综合指标法,综合指标法能够综合物理、化学、生物,甚至社会经济指标。这种能够反映不同尺度信息的综合指标法成为未来生态系统健康评价的重要手段[5]。目前国内关于城市河流的健康评价多采用综合指标法。

本文在前人研究的基础上,综合分析城市河流生态系统的特点,构建城市河流生态系统健康状况评价指标体系,评价模型采用模糊模式识别模型,并以浑河沈阳段为例进行研究,为河流生态系统修复提供科学依据和技术支持。

1 城市河流生态系统健康评价指标体系的建立

关于河流生态系统健康的概念,目前普遍认可是Meyer[6]提出的,认为健康的河流生态系统不但要维持生态系统的结构和功能,而且应包括人类与社会价值。人类与社会价值主要指工农业用水供应、洁净饮用水、环境娱乐、精神享受、鱼类生产、保持水供应、物质储存与再生、美学价值和净化能力等。

目前,有关河流健康状况的研究多集中于评价体系。杨馥等[7]分析确立了城市河流生态系统健康评价指标中不确定性因素存在的原因和种类,构建了包含生态特征指标、整体功能性指标和社会环境影响指标3大要素的城市河流生态系统健康评价指标体系。张亮等[8]建立了以河道形态、河岸带状况及河床形态为一级指标,9个二级指标的河流形态学评价指标体系。耿雷华等[9]从河流的服务功能、环境功能、防洪功能、开发利用功能和生态功能方面,初步尝试构建了河流健康状况评价体系。还有学者从水量、水质、水生生物、物理结构与河岸带等方面剖析河流系统健康状况的内涵,探讨国外先进的河流健康状况评价方法,指出我国迫切需要构建一套河流健康状况评价指标体系[10,11,12]。

本文在Meyer[6]提出的河流生态系统健康概念的基础上,并借鉴前人研究的成果,建立了包括水量、水质、河岸带、水生生物与物理结构5个一级指标的指标体系。河流来水量能够反映流域的气候、地形地貌特征以及受人工设施干扰的程度,而河流来水量同时又受这些因素影响。河流的生态需水量充分考虑到了河流的防洪、兴利功能用水量,生态环境功能用水量,生态廊道功能用水,生活环境功能用水,本文认为用生态需水量来表达水量更加能够真实的反应城市河流的健康状况,有利于保护水资源和水环境,遏制水环境的进一步恶化,实现水资源的可持续利用。因此,本文在具体指标选择时,没有用河流径流量而是采用城市河流生态需水量来表达河流水量,此外还选择了开发利用率表达河流水量。水质标志着水体的物理(如色度、浊度、臭味等)、化学(无机物和有机物的含量)和生物(细菌、微生物、浮游生物、底栖生物)的特性及其组成的状况。良好的水质是水生物健康生长与繁殖的必备条件。

河岸带是处于水陆交界处的生态脆弱带,是异质性最强、最复杂的生态系统之一[13],在维持区域生物多样性、促进物质与能量交换、抵抗水流侵蚀与渗透、营养物过滤及吸收等方面发挥重要的作用[14,15,16],表现为廊道、缓冲与护岸等3方面的生态功能[17],考虑到城市河流不仅具有净化、输送物质、提供栖息地等功能,而且具有休憩、娱乐、文化功能,城市河流在一定程度上反应了地域文化特征,丰富了城市居民生活,也为城市的稳定性、舒适性、可持续性奠定了一定的基础。亲水景观建设面积能够反应城市河流的休闲娱乐文化功能,因此本文选取河岸带植被覆盖、效果和可达性、防洪标准的同时选取了亲水景观建设面积来表达河岸带[18]。

河流的生物群落主要受河流系统水文情势、地貌、流态、水质和人类活动等因素的影响。着眼于水域生物群落结构和功能,处于河流食物链营养顶级的鱼类能反映整个水生态系统的健康状况,是河流健康评价的重要指示生物,采用鱼类生物完整性指数表达河流生物指标状况[18]。物理结构反映河道的几何形态,直接影响到水体同河岸河道交换的能力、水生物栖息地、河道物理稳固及连通程度等方面,可以用河岸与河道固化强度、河床与河岸稳固性、河流廊道连续性、栖息地、鱼道状况来表达[10]。

本文从城市河流的水量、水质、河岸带、水生生物与物理结构5个方面考虑建立评价指标体系。河流水量和水质是水资源的两大重要属性,水量能综合反映河流的自然特征与人类干扰程度,是河流变更的重要表现载体;水质状况直接反映河流污染状况,是评价河流健康状况的重要因素,直接反映河流物理、化学指标状况,是生物与人群健康的根本保障。水量与水质两者的有机组合是水生生物生存、水体各种物理过程与生物化学反应得以完成的基本要求。水质方面在具体指标选取时考虑了多种污染物,包括pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、硫化物等,在具体级别确定上运用模糊综合评判法进行综合评价,综合考虑多种因素。水量方面在具体指标选择时将城市河流生态需水这一指标引入到评价体系中,河流生态需水是指维持河流生态系统生态平衡和正常发展、保障河流系统水文功能及相关环境功能正常发挥所需要的水量,对河流生态系统能否维持健康具有重要的意义,具体计算方法可以采用Tennant法。此外,作为城市河流在指标选取时,还充分注意了其休闲、娱乐、文化等功能。

2 模糊模式识别评价模型的建立

模糊模式识别最中心的思想是依据模糊数学提出的相对隶属度理论,并以参考连续系统上的两级及中介的线性变化作为相对统一的参照系,用样本与级别之间的加权广义距离求解样本对模糊概念的最优相对隶属度,作为模糊模式识别模型。这样可以避免由于使用绝对隶属度构造隶属函数的不准确性而使识别结果不合理,而且还能克服最大隶属度原则的不适用性,全面反映各指标对评价结果的综合作用,更客观地反映事物的真实状态[19,20]。

2.1 推求指标隶属度矩阵

设有n个河流健康指标值样本,每个样本有m项健康评价指标的实测值x,则有河流健康评价实测值矩阵X=(xij)。xij为样本j指标i的特征值;i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。河流健康程度的状态或分级数c,评价指标的标准值为y。m项指标c级健康标准值矩阵为Y=(yih)。yih为级别h指标i的标准特征值;h=1,2,…,c。

通常有两种类型的指标类型:(1)指标标准特征值yih随级别h的增大而减小;(2)指标标准特征值yih随级别h的增大而增大。对于(1)类指标按式(1)计算样本值xij对模糊子集的相对隶属度,按式(2)计算指标标准值yih对模糊子集的相对隶属度。对于(2)类指标按式(3)计算样本值xij对模糊子集的相对隶属度,按式(4)计算指标标准值yih对模糊子集的相对隶属度。

式中:rij为样本j指标i的特征值对模糊子集的相对隶属度;yi1、yic分别为指标i的1级、c级标准值;sih为级别h指标i的标准值对模糊子集的相对隶属度。

利用式(1)、(2)或(3)、(4)可将矩阵X与Y变换为对应的相对隶属度矩阵R和S。

2.2 指标权重的确定

在综合模糊评价中应考虑到各指标高低有所不同,在总的评价中所起的作用亦有所差别。因此有必要对各参评指标赋予权重,目前确定指标权重的常用方法有层次分析法,熵值赋权法和灰色统计法等。层次分析法的主要特点是定性与定量分析相结合,将人的主观判断用数量形式表达出来并进行科学处理,本文运用这一方法。

本文在确定权重时采用的是定权重,即样本集中的每个样本指标的权重相等,则权重矩阵可用式(7)表示,且应满足式(8)。

2.3 模糊模式识别模型

根据河流生态系统健康评价的特点,利用文献[21]建立的模糊模式识别模型,如式(9)。

式中:uhj为样本j对模糊子集级别h的相对隶属度,j=1,2,…,n;h=1,2,…,c;aj、bj为样本j的m项指标的级别下限值与上限值;p为距离参数,取p=2,为欧式距离。

2.4 河流健康级别的确定

为了解决最大隶属度原则的不适用性,这里采用陈守煜[21]提出的级别提特征值作为判定标准。设左极点状态记以序数1,自左向右的中介状态记为2,3,…,直至右极点状态记以序数c。1,2,…,c称为状态点,以状态变量h表示,h=1,2,…,c。则级别特征值利用式(10)进行计算。

3 实例研究

本文以浑河沈阳段为研究对象,对其城市河流生态系统健康状况进行评价。

3.1 评价指标的选取与评价标准

3.1.1 评价指标的选取

上述指标体系是广义的,比较全面,对于不同的城市河流还应考虑其特点,确定具体的指标,并将指标个数控制在一定范围内。根据评价的科学性和可操作性,即要保证城市河流生态系统健康评价指标体系的完整性,又要去除具有相关性的指标,同时要考虑数据的可获得性。水量指标选取水资源开发利用率和生态需水量;水质指标根据评价年的各污染物实测浓度,以国家规定的《地面水环境质量标准》(GB3838-2002)为评价标准,进行综合评价,得出污染状况所处的级别;水生生物指标选取鱼类生物完整性指数(IBI);河岸带指标选取防洪标准、河岸带植被覆盖和亲水景观面积等3个指标;物理结构指标选取河岸与河道固化强度。共8个指标。

3.1.2 评价标准

评价标准通过以下几种方法确定:(1)历史资料法;(2)实地考察;(3)借鉴国家标准与相关研究成果。分级采用通用的5级分级标准:病态、不健康、亚健康、健康和很健康。其中,生态需水量等级是指生态需水量占河道天然年径流量的百分比,根据Tennant法确定。防洪标准、河岸与河道固化强度和亲水景观面积3个指标以分值阈“1、2、3、4、5”代表5个级别的标准。各个指标的分级标准值见表1。

3.2 评价结果与分析

3.2.1 数据来源

浑河沈阳段径流量数据来自1967-2009年的中华人民共和国水文年鉴;河岸带植被覆盖率来自实地调查及遥感影像解译成果;水质数据来源于2009年《辽宁省重点水功能区水量水质通报》;防洪标准、河道固化强度和亲水景观面积的相关数据根据实际调查得出。根据以上资料对2009年浑河沈阳段河流生态系统健康状况进行评价。

3.2.2 评价结果与分析

确定隶属度矩阵:利用式(1)-(4)对原始数据进行处理,得到样本指标与标准指标相对隶属度矩阵:

确定指标权重:根据层次分析法原理,建立递阶层次结构模型,各层权重计算结果见表2。

确定样本集对各级别的相对隶属度矩阵:将S、R及表2中的权值代入式(9),计算得到:U=(uhj)=0.162 0.785 0.034 0.012 0.006 T。

计算级别特征值:利用式(10)进行计算,计算结果为H=1.912。因此浑河沈阳段河流生态系统健康状况为2级,属于不健康状态。由计算结果可以看出,浑河沈阳段对于不健康级别的隶属度远远大于其对亚健康、健康和很健康级别的隶属度。通过对2009年浑河沈阳段生态系统健康状况进行实际调查研究,评价结果与实际状况相符。沈阳市水资源过高的开发利用率以及大量的污水排放,导致浑河水量的减少和水质的下降,这是导致浑河沈阳段处于不健康状态的主要原因。因此,今后应合理开发水资源,加强污水排放的监管治理,使河流处于较健康状态,为水生物提供一个良好的生境。

4 结语

本文在Meyer提出的城市河流生态系统健康概念的基础上,并借鉴前人研究的成果,建立了包括水量、水质、河岸带、水生生物与物理结构5个一级指标的指标体系;分级采用通用的5级分级标准,分为病态、不健康、亚健康、健康和很健康;分级标准值通过历史资料、实地考察、借鉴国家标准和相关研究成果确定;评价模型采用模糊模式识别模型对浑河沈阳段进行了评价。评价结果表明:2009年浑河沈阳段处于不健康状态。这主要是由于人类长期对浑河的过度开发利用和污染造成的,今后应合理开发水资源,加强污水排放的监管治理,使河流处于较健康状态,为水生物提供一个良好的生境。

河流生态系统的特点 篇5

水是生命之源,更是人类文明发展的基石。但是工业革命后大量污水排入河道,河流生态环境恶化,人与水的距离越来越远。随着生态水务、绿色水务理念的不断提升,人们环保意识的加强,健康的城市水环境,成为提升城市功能和竞争力、改善人居环境和投资环境、实现城市可持续发展的前提和基础,是实现城市健康发展的必要条件。而在提升河道水质的方式中,生态湿地系统逐步体现出其价值,本文通过马鞍山市慈湖河中段治理工程中湿地系统的设置、配水方式、植物选择等的研究,分析出湿地系统对生态河流水质改善的效果。

1 湿地系统简述

湿地系统可按污水在湿地床中流动方式的不同而分为3种不同的类型,即地表流湿地、潜流湿地和垂直流湿地。

地表流湿地系统也称自由水面湿地系统。在该湿地系统中,污水在湿地的表面流动,水位较浅,多在0.1～0.6 m之间。这种系统与自然湿地最为接近,污水中绝大部分有机污染物的去除主要依靠植物生长在水下部分的茎、杆的吸收及其表面生长的生物膜的吸附以及沉降作用来完成。因而这种系统难以充分利用生长在填料表面的生物膜和生长丰富的植物根系对污染物的降解作用,其处理能力较低。同时,其卫生条件较差,易在夏季滋生蚊蝇、产生臭味而影响湿地周围的环境;在冬季或北方地区则易发生表面结冰问题而影响处理效果,因而在实际工程中应用较少。但这种湿地系统具有投资低的优点。在运行过程中,废水的上层处于好氧状态,较深的部分则处于缺氧或厌氧状态,因此其具有兼性氧化塘的某些特点。

潜流湿地系统也称渗滤湿地系统,是目前得到广泛研究和应用的湿地处理系统,主要形式为采用各种填料的芦苇床系统。系统通常由上下两层组成,上层为复合土,下层为具有良好空隙、水流易于通过的、有填料介质组成的根系层。所使用的填料一般由砾石、炉渣、沸石或沙等。污水在湿地床的内部流动,因而不仅可充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留等的作用,获得更高的处理效能,同时由于水流在地表以下流动,故具有保温性较好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好的特点。但投资较高。其运行过程中,污水经配水系统在湿地的一端均匀地进入填料床植物的根区。植物的根系有较强的输氧能力,可使根系周围的水环境保持较高的溶解氧浓度,供给生长在砾石等填料表面的好氧微生物的生长、繁殖及对有机污染物的降解所需。

垂直流湿地综合了以上两个系统的特性,水流在填料床中基本上呈由上而下的垂直流。该系统运行过程中,通常由湿地表面均匀布水,借助于填料床较大的垂直渗透作用,水流以垂直向下流动的方式通过填料层。与潜流湿地系统相比,这种形式的主要作用在于提高了氧向污水及基质的转移效率。其表层多为渗透性能良好的砂层,污水进入砂石填料床后,淹没整个表面,然后逐步处置渗透至底部,由底部收集管收集。这种系统对基建要求高。三类湿地系统的主要特性比较见表1。

2 慈湖河现状水质概况

马鞍山市慈湖河是其市区境内最长的河流,发源于东南部丘陵区的老脉岘,在慈姆山北麓注入长江。慈湖河经多年的建设,已初具规模,但存在防洪堤防高程不足、堤身渗漏,除涝标准低、生态环境差、水土流失严重等安全隐患。本次河道整治范围为慈湖河东环路～林里路段,位于河道的中段,且河道两侧多为建成区,河道治理总长为6.7 km。

慈湖河中游段面临建成区面积不断增加,市政污水管网尚未完善,存在一定的漏排污水通过支渠直排慈湖河,加上一定的面源污染,慈湖河水质不容乐观。从2010年1-7月份河流监测数据来看,上游断面水质NH3-N、TN指标超《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅴ类标准,其余指标略好于Ⅴ类标准。慈湖河2010年现状水质监测数据见表2。

根据慈湖河底泥监测资料及现场调查得出,慈湖河底泥黑臭,有机质含量高,一些重金属(如砷)等超标,成为河水污染的二次内在污染源,对河道水质改善目标有着不可忽视的负面影响。

本次治理河段主要有7条支流水系,经现场实际踏勘,漏排污水主要通过支流排入慈湖河,支流水系水体黑臭、水质较差。

3 总体思路和工程总体布局

3.1 总体思路

在对慈湖河中段现状水质存在的问题进行分析后,结合治理目标,提出水质改善工程的总体思路。

(1)“三位一体”的综合治理理念。

河道治理从传统水利单一河流治理走向防洪排涝、水质改善、生态景观的大尺度空间综合治理。在防洪达标、堤岸安全的前提下,以改善河道水质、恢复重建河岸生态系统及其景观为目的,通过河道防洪达标治理、水质改善措施的实施,以及对河道治理工程的生态设计与调控,采用生态系统自我修复能力和人工辅助相结合的技术手段,使受损害的河道生态系统恢复到受干扰前的自然状态及其景观格局,恢复河道生态系统合理的内部结构、高效的系统功能和协调的内在关系。治理理念见图1。

(2)截污减排。

要想彻底解决河道污染问题,需逐步纠正错接乱排现象,严格按照雨污分流制建设排水管网。对已建成区域进行“正本清源”,通过“疏理”行动实现雨污分流,杜绝污水流入雨水管道和河道。

(3)污水回用。

考虑到现状污水处理厂的出水水质与景观河道水质目标还有一定的差距,为了进一步改善河道水质,需要通过一定的水质改善措施对污水处理厂出水进一步净化后排入慈湖河,最大限度削减入河污染负荷,实现污水资源化利用。

3.2 工程总体方案布局

根据上述整治思路,水质改善工程方案总体布局如下。

(1)截污减排——支流总口截污+源头“正本清源”。

支流总口截污——慈湖河中段沿河漏排污水基本都是通过支渠水系排入慈湖河。为达到旱季污水沿河100%截流的目标,同时截流一定的初(小)雨,本工程结合国内外河道截污经验,对慈湖河中游水质改善拟提出支流截污工程,截流倍数取2倍。在各支渠排涝泵站处加设污水泵,将截流来的污水提升至市政污水管网。

源头“正本清源”——完善城市污水系统,提高污水的收集率与处理率,是河道水质保障的基础条件。逐步改造城市合流制系统为分流制,提高分流制比例,逐步提高流域内清污分流的比例。

(2)污水回用——王家山污水处理厂尾水利用。

现状王家山污水处理厂的出水标准为一级B标准,其水质与慈湖河的水功能区划要求还有一定的差距。本工程拟采用接触氧化池+生态砾石床+垂直流人工湿地的处理工艺,对王家山污水处理厂近期的6.0万m3/d的一级B出水进行处理利用,补给慈湖河。

(3)生态治理——水生态系统修复。

对河道沿岸采用“生物-生态系统的修复”措施,如消除内源污染(河道清淤)、种植水生植物、建立滨水湿地、建设生态驳岸等措施,使河道的“防洪、水质、景观”能够得到很好的结合,使河道水环境进入良性的循环,修复河道的水生态系统。

4 水质模型分析验证

4.1 模型的选择

为了预测和验证河道的水质,对工程方案进行预测,本工程进行了河道水质的模拟。对Delft3D数值模拟软件、SMS数值模拟软件、Fluent数值模拟软件、WASP(The water quality analysis simulation program)、DHI-Mike系列数值模拟软件进行分析比较后,结合本工程的特点,选用MIKE11河道模型。

4.2 模型结构及模型搭建

MIKE11河道模型的模型结构如图2。

模型模拟是水文、水动力、水质的拟合,需要首先建立地理信息系统,然后加入降雨等参数,建立水文模型,其次建立水工构筑物等水动力模型,再加入点源、面源,建立水质模型,从而完成水文、水动力、水质3种模型的搭建。

4.3 模型分析成果

通过建立模型,选用水平年进行分析,建立河道的水文模型、水动力模型和水质模型后,结合本工程的调度运行工况,以天为单位,任一时刻、任一指标是否达到地表水Ⅳ类水标准为判断依据,得出河道的主要水质指标(COD、TP、NH3-N、DO)基本可以达到地表水Ⅳ类标准,保证率为87%。模型计算成果见图3。

5 结 语

通过对马鞍山市慈湖河中段综合治理工程水质处理措施的研究,湿地系统能够实现生态河流水质一定程度的改善。河道的主要水质指标(COD、TP、NH3-N、DO)基本可以达到地表水Ⅳ类标准,保证率为87%。

生态河道治理时应充分利用实际地形条件,选择合适的湿地类型,其中岸坡陆源区可优先选用垂直流湿地、在坡脚滩地滨水区可优先选用地表流湿地。

摘要：从生态水务、绿色水务的角度出发,采用湿地处理方式,对改善后的水质进行分析,分析结果表明湿地系统能够实现生态河流水质一定程度的改善,河道的主要水质指标基本可以达到地表水Ⅳ类标准,保证率为87%。

关键词：湿地,生态河流,水质改善

参考文献

[1]尹军,崔玉波.人工湿地污水处理技术[M].北京:化学工业出版社,2006.

蚕业生态系统的特点与利用 篇6

1 对蚕业生态系统的认识

生态系统(ecosystem)的概念由英国生态学家Tansley1935年提出,指在一定的空间和时间范围内,在各种生物之间以及生物群体与无机环境之间,通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体,是生物与环境之间进行能量转换和物质循环的基本功能单位。生态系统主要由非生物环境、生产者、消费者、分解者四部分组成。非生物环境包括气候因子,如光照、温度、湿度、风、雨雪等;包括无机物质,如C、H、O、N、CO2及各种无机盐等;还包括有机物质,如蛋白质、碳水化合物、脂类和腐殖质等。生产者是指绿色植物、光合细菌和自养生物。消费者是指动物和昆虫。分解者也称还原者,指细菌(能够分解有机质的)酵母菌等。

1.1 蚕业在生态系统中的地位

随着桑树、柞树的生态功能被人们重新认识,蚕业在生态环境建设中的作用更加显现,蚕业生态系统中即有生产者又有消费者,产业内部保持一种动态平衡关系。养蚕首先要植树,桑、柞树可谓生产者,制造能源,提供蚕能量。桑蚕、柞蚕可谓初级消费者,为次级消费者提供能量。如柞蚕,在野外放养过程中,个体数要损失50%～70%,收获量仅为30%～50%,大部分被次级消费者所捕食[1]。蚕业又能为工业提供原料茧等。因此,蚕业是生态系统中重要一环,不可缺少。

1.2 蚕业与生态环境的关系

1.2.1 养蚕业能充分利用太阳辐射能

太阳辐射能是整个生态系统中唯一的能源,为人类和生物提供必要的温热条件,是不被任何人拥有可被任何人利用的再生资源。养蚕业是能充分利用这一能源为人类造福的一项产业。桑树或柞树是喜光的多年生木本植物。以吉林省为例,一般年日照时数约2200～3000 h,在桑树生长的旺盛时期六七月份每天日照时数可达14 h以上,日照率达50%～55%。此时期也正是高温多雨,日平均温度20～23℃,月降水量一般为100～300 mm,有利于蚕饲料树的生长。当进入八九月份时,降雨量减少,日照丰富、日照率高,正是饲料树进入缓慢生长期,积累养分,利于枝条木质化,提高抗寒性[2]。

1.2.2 养蚕业能利用和生成大量的营养物质

蚕的饲料树不仅能充分利用光能,还能利用大气中的H2O、O2、CO2、N2以及土壤中的H2O、热量、各种有机与无机化合物。蚕的饲料树是深根性树种,极耐贫瘠,根系吸收能力强,在一般沙土中均能生长。一般柞树每公顷吸收与释放的营养元素量如表1所示。

由表1看出,柞树的营养元素的释放率在50%以上。柞林的吸收量、贮存量比松林要高2～10倍[3]。而且蚕场需要人工修剪更新,进一步提高了柞林自身的生态系统循环,达到柞树生长旺盛,蚕场肥力充足,世代养蚕,永续利用。

蚕业符合生态系统中的“生物-地球-化学”循环。饲料树利用大自然的光、温、水、气、有机与无机养分得以生存与发展,其中一部分供蚕利用,以动物体的形式贮存能量,奉献给人类;一部分又返还给地球,分解为化学物质供自身生存需要。

2 蚕业生态系统的特点

2.1 蚕业生态系统受人为干预

养蚕是人类利用自然为人类造福的伟大发现。生产力发达的今天,人类对生态平衡具有双重性,一方面重视科技,维护生态平衡向有利蚕业生产发展;另一方面也可能是生态平衡的破坏者,如蚕场只用不管、过度饲养、树势衰弱、不合理使用农药等等,造成生态失调,环境恶化。

2.2 蚕业是一个物质与能量的开放系统

蚕的饲料树利用太阳光热,蚕业生产又人为地投入劳力、肥料、机械、农药等辅助能源,收获初级产品—蚕的饲料,再经过蚕体转化为人类有用的能源物质。蚕业生产符合物质循环与能量转化规律,输入量大,输出量也大,能量转化率高,生产效益大。据黑龙江省佳木斯市杨君等人调查,养蚕与种植作物效益分析表明:种植小麦、大豆、玉米、水稻四种作物的平均投入与纯收入比为1∶1.26,饲养桑蚕比为1∶3.99,饲养柞蚕比为1∶2.67。也就是说养桑蚕比作物收入提高近3倍,柞蚕比作物收入提高1.2倍。

2.3 蚕业生态系统与农业关系密切

开辟蚕场,将荒山秃岭、沟边路旁、地边田埂植树养蚕,可以改变农田水环境,防止干旱,增加蓄水量,每667 m2林地比无林地能多蓄水20多t。当暴雨成灾时,林地能减少地表径流,保持水土,稳定地貌。桑、柞树根深叶茂,能防风固沙。蚕场能起到缓和周围环境的变化,调节气温的作用,延长无霜期,增加降水量3.5%～30%。

3 蚕业生态系统的有效利用

3.1 积极发展蚕业,充分利用我国的自然资源

蚕业尽管在农业结构中所占比例不大,但对农村经济的贡献不容忽视。蚕的资源利用率低,开发潜力巨大。因地制宜发展蚕业,是转移农村剩余劳力的有效途径,农民利用农闲季节养蚕,能增加收入,提高生活水平。蚕为变温动物,饲料转化率极高,人类食品开发也逐渐趋向变温动物。蚕是绿色产品,蚕类食品的营养结构符合人体的健康要求,对人体百利而无一害。蚕又是重要的生物链条,据研究表明,人类每消灭一种植物或动物,就会有20～30种其他生物随之灭绝。因此,发展蚕业对稳定生态平衡有重要意义[4]。

3.2 促进蚕业生态系统的物质循环和能量转换

能量转化效率的高低,不仅决定于每次转化对物质利用的方式和程度,而且还决定于生物和能量被利用的次数。物质利用的方式和程度,从蚕业生态系统平衡的角度出发,即要养蚕,又要养树,实现有序持续地利用资源。开发建设和保护蚕场,使之成为树上有蚕、地上有草、气候适宜的优良生态蚕场,为蚕的生长发育创造良好的条件。一是要选择优良树种即叶大、质优、抗逆性强,蚕场要有计划地科学剪伐与更新,要及时补植,防治病虫害;二是培育优良蚕品种,提高养殖技术,蚕期有效地控制蚕场内其他消费者,加强病虫鸟兽敌害的防治,人为地切断不利生物链条;根据食物链越长,能量越高,效率就越高的原理,通过加长蚕业系统生物链,提高能量转换。将蚕业生态系统中的初级产品,进行深加工,如“茧—丝—丝肽—日化产品”、“蚕卵—赤眼蜂—玉米螟”、“蚕蛹—蛋白质—多肽—氨基酸”等每加工一次,增值一次[5]。

3.3 创造优良蚕业生态系统,提高系统经济效益

养蚕业不是独立的系统,它与种植业、其他养殖业、加工工业关系密切。利用这些关系,开发创造良好的生态农业。如我国典型的的“桑基鱼塘”生态农业,就是人为创造生态系统,其系统内部循环是:种植桑树,用桑叶养蚕,用蚕沙(粪)喂鱼,用渔塘泥做肥料栽桑,这样一个完整的水陆生态系统;柞蚕方面也有栽植柞树,柞叶养蚕,蚕蛹粉做鸡饲料,鸡粪发酵做猪饲料,猪粪做肥料返还蚕场,肥山旺柞,这样的良性生态循环系统。两种生态模式中,既有捕食生物链,又有寄生和腐生生物链,有机地发挥了蚕业生态优势,生态效益与经济效益并存。

参考文献

[1]陈凯.养蚕业与生态平衡浅析[J].吉林蚕业,1984(1):9.

[2]何德硕.开发柞林资源养蚕大有可为[J].吉林蚕业,1997(4):24.

[3]张绪卿,郞庆龙,等.建设生态型蚕场使柞蚕饲养业走可持续发展之路[J].中国柞蚕,2000(1):42-43.

[4]丛培东,刘晓星.辽宁柞蚕生产与蚕场生态环境关系探讨[J].辽宁丝绸,2008(3):20-21.