時間:2022-04-18 10:28:54
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇工業生態學論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
2林業生態工程學案例設置的主要內容
2.1生物群落建造工程
生物種群的合理選擇與匹配是建造人工生態系統的前提,生物群落建造工程主要是把種群按一定的時空順序定植在復合生態系統之中。林業生態工程的主要種群可以是喬木,也可以是灌木,甚至是草類。在這方面,農田防護林建設、防沙基干林建設、荒漠植物優化配置、梭梭無灌溉造林、鄉土樹種在城市中的營建技術與模式以及“三位一體”的防護體系等內容可以設置為專題案例,這些案例的講解可以為林業生態工程學的學習奠定基礎,觸發學生學習的興趣。
2.2環境改良工程
人工復合生態系統主要在非森林環境中建造,為了保證植物正常生長發育,必須改良當地的立地條件,達到改地適樹的目的。在干旱區一些嚴重退化的困難立地條件下,不采用環境改良或治理工程,就很難建造穩定的人工復合生態系統。這方面的內容可以設置為專題案例的題材較多,例如:保水劑在干旱區造林中的應用、暗管排鹽、荒漠區集水造林、沙地造林采用的人工沙障、固定活化沙丘的草方格等,可以為學生充分認識到干旱區生態環境改良對林業生態工程建設起到的重要作用。
2.3食物鏈工程
食物鏈工程可以有效地利用綠色植物產品或加工剩余物轉化成經濟產品,主要包括生產性食物鏈與“減耗”性食物鏈。在環境惡劣的干旱區受條件限制,食物鏈簡單、產能較低,但是也有一些地域特色的食物鏈工程取得了較好的示范,可以提高生態系統的總體效益,例如:人工釋放赤眼蜂控制楊二尾舟蛾、梭梭接種藥用植物肉蓯蓉、無葉假木賊等荒漠藥用植物種植、經濟型防護林建設和林下養殖等。
3林業生態工程學案例教學模式
3.1選擇合適的林業生態工程教學案例
一個好的林業生態工程案例是開展好案例教學的前提,典型的林業生態工程學案例應具有以下4個特點:(1)針對明確的教學目標和案例設置的作用,案例分析能夠很好地闡明課程教學的原理和理論,有助于對原理和理論的理解;(2)案例內容要能夠反映林業生態工程中比較成熟的技術以及新動向;(3)圍繞林業生態工程案例提出的問題恰當而且有教學意義,能夠引起學生的興趣,最好是能夠結合教師的課題或實習中涉及到的林業生態工程項目或問題開展案例教學與分析;(4)通過查資料、咨詢、現場觀摩等多種途徑,設置的案例要使學生能夠比較容易獲得案例所涉及的知識內容和體系,例如城市林業建設案例。城市林業建設是城市綠化的一個重要內容,而且林學專業的學生比較熟悉,因此可以針對城市林業建設中的大樹移植、樹種優化配置、園林施工等內容設立專題,既可以突出教學內容,又可以激發學生的興趣。
3.2林業生態工程學案例討論設計
林業生態工程學授課老師要在課前設計討論題,先把一些簡單的問題提出來,可以幫助學生初步熟悉案例教學內容,消除緊張情緒,進而切入案例模式,引導學生很快進入案例討論狀態,比如:防護林、農田防護林的概念等。林業生態工程學的老師還應在相關理論講授之前將案例發給學生,督促學生認真閱讀案例內容并進行小組討論,在閱讀理解案例的基礎上查閱相關資料,確定發言的角度和觀點并撰寫案例討論發言提綱。對于一些較抽象、復雜的知識,可以用案例教學中的實物、照片或視頻等方式先解釋現象,然后再通過設計由淺入深、層層遞進地引導,讓學生在直觀、簡單的講解過程中尋找答案,比如:干旱區防護林樹種的優化配置、防護林網的間距的確定、景觀尺度上的防護林體系規劃等問題。在案例討論過程中,還要根據學生了解的情況對問題進行必要的調整。
3.3引導學生對問題進行討論
教師要使討論的專題案例成為課堂教學的補充,就要注意引導學生緊扣要討論的專題案例主題內容發展,還要避免將討論變成老師或一個學生的講座或偏離主題,盡量調動主動性、參與性差的學生的積極性,加強與學生的互動,提高課堂氣氛。林業生態工程學是一門偏應用的交叉學科,涉及的相關學科內容較多,要對設置的案例進行廣泛的考慮并認真選取較為恰當的細節,在對案例討論中可能出現的情況和問題進行估計和預測的同時,還要請教研組的老師和優秀的學生來參與評論,教師要準備好記錄以備總結和改進。
3.4注重課后總結
課后總結應該包括幾個方面:(1)評價討論課或專題案例進行的情況,評估每一個案例設置是否合適,是否起到了促進教學的目的,是否還要修正或完善;(2)評估學生對案例設置的看法和反應,總結學生視角下有待改進的地方;(3)評價學生在案例教學過程中的互動情況,學生是否積極參與,同時還要肯定和表揚有獨到的見解、辯論精彩的學生,以便激發學生的熱情。專業教師在討論課后,要由淺入深地對本次案例教學內容進行小結,應針對討論中出現的問題進行分析和評論,使學生加深對知識難點、重點的理解,達到解決問題和掌握技術的目的。就拿荒漠藥用植物種植這個例子來講,案例結束后的總結可以涉及到防沙治沙、開發荒山荒地、藥用植物產品開發等和學生創業有關的問題,這樣就可以更加引起學生濃厚的興趣。
正文
緒論
1.1工業活動帶來環境污染問題
從人類出現至環境工業革命為止,是早期環境階段。這個階段由于生產力水平的低下,人類對環境的影響均處于環境承載范圍之內。然而,伴隨人類科學技術進步、城市發展和物質財富增加的是如影隨形的環境污染。從20世紀50年代以來引人注目的“世界公害事件”可以看出,人類在享受工業革命帶來的喜悅成果的同時,也深受科技進步這把雙刃劍的痛苦。工業活動是造成污染問題的主要根源,自工業革命以來環境治理主要集中在工業環境治理?!澳┒酥卫怼保聪任廴驹僦卫淼姆椒ㄔ谠缙趹靡院蟊话l現導致環境污染日趨嚴重、資源日益短缺的局面。人們在對其經濟發展過程進行反思的基礎上認識到,不改變長期沿用的大量消耗資源和能源的傳統經濟增長方式,單靠事后的環境補救措施,難以從根本上解決環境污染問題。
1.2生態工業學解決環境問題
生態工業學為人類指明了未來工業發展的方向,而生態工業園區作為生態工業實踐的最主要形式,早在上世紀70年代就以丹麥卡倫堡工業園為代表展示出其在環境保護和社會經濟發展中的巨大優勢。生態工業園區以其極高的環境效益、社會效益和經濟效益而得到人們的青睞,成為世界范圍內工業園區的重要發展方向。
生態工業園區規劃
2.1生態工業園的內涵
生態工業園區(EIP)是以生態工業和循環經濟為基礎而發展起來的一種工業發展的新的良好模式,也是循環經濟在區域層面上的一種重要的運作方式,是依據工業生態學原理、循環經濟理念和清潔生產要求而設計建立的一種新型工業園區,它通過物流或能流傳遞等方式把不同工廠或企業連接起來,形成資源和副產品共享互換的產業共生組合,建立“生產者一消費者一分解者一生產者”的物質循環方式,使一家工廠的廢物或副產品成為另一家工廠的原料或能源,尋求物質閉路循環、能量多級利用和產生廢物最小化。自世界建成了第一個生態工業園區后,隨著生態工業園的概念的提出和清潔生產、生態工業等在實踐層面的推廣,進入20世紀90年代后,人們認識到,生態工業園不僅減少工業體系對環境干擾的效果明顯,而且在降低成本、提高企業效益方面也大有優勢。工業生態園區的建設引起了各國家的廣泛關注,成為實現可持續發展的重要途徑。
2.2生態工業園的規劃
建設生態工業園需要依托當地的資源優勢,以循環經濟和工業生態理論等為指導,拓展主要行業內部以及行業間的產品代謝鏈和廢物代謝鏈,形成完善的生態產業鏈網,實現資源的高效利用,最大限度減少污染物排放。在基礎上,進一步加強區域改造和產業結構調整,建立質量管理體系和環境管理體系,建成基礎設施完善、結構優化、布局合理、配套完整的生態工業園區,實現經濟、社會與環境三者的協調發展。
從上圖表中不難發現,生態工業園的規劃建設是以物質能量的循環利用為基礎,以保護生態環境為目標,以應用工業生態學為手段的,整個園區的規劃建設雖然目的是為了在實現工業生產的同時最大限度的保護生態環境,但實際情況卻是在規劃中絲毫沒提對園區本身和園區所處區域整體的生態環境的規劃,接下來,筆者將從景觀生態規劃的學科理論角度重新分析規劃,試圖探索出一條生態工業園區規劃的新路,作為對傳統生態工業園區規劃的一種補充。
景觀生態規劃
3.1景觀生態規劃概念
景觀生態規劃是一個綜合的概念。可以把景觀生態規劃理解為:是一種以多學科知識為基礎,運用生態原理和系統分析技術,為科學地管理和最佳利用土地,保證人、植物、動物及其賴以生存的資源都有適宜生存或存在空間的土地利用規劃。景觀生態規劃也可以從狹義和廣義兩個方面來理解,廣義的理解是景觀規劃的生態學途徑,也就是將廣泛意義上的生態學原理和方法及知識作為景觀規劃的基礎,實際上是景觀的生態規劃,其由來已久,可以追溯到在19世紀下半葉,蘇格蘭植物學家和規劃師Patrick Geddes(1854~1932)的先調查后規劃和美國景觀之父Oimsted及Eliot等在城市與區域綠地系統和自然保護系統的規劃。直到20世紀60年代Mchang的設計遵從自然的景觀規劃途徑,當然也包括80年代迅速崛起的景觀學在規劃中的應用。景觀生態規劃的狹義理解是基于景觀生態學的規劃,也就是基于景觀生態學關于景觀格局和空間過程水平過程或流的關系原理的規劃。在這里,景觀更明確地被定義為在數平方公里尺度中,由多個相互作用的生態系統所構成的、異質的土地嵌合體。
生態工業園區景觀生態規劃設計
4.1生態工業園景觀生態規劃設計的原則
(1)整體優化原則
整體優化原則是以系統綜合平衡作為社會、經濟可持續發展的基礎和核心,將園
區作為一個完整的生態體系進行規劃,將工業生態系統的思想貫穿于園區的工業生
產、居民生活等各個方面。
(2)空間異質原則
空間異質性是園區自然景觀環境良性發展,便于維持和管理的核心問題之一,異
質性有利于抗御內外干擾,實現自然體系的波動平衡。
(3)以人為本原則
以人為本原則強調的是園區建設不僅要重視經濟發展與生態環境協調,更要注重
對人類生活質量的提高,將高科技工業園的建設最終落實于公眾生活環境質量的改善
上。
(4)因地制宜原則
景觀環境的規劃必須注意因地制宜、繁簡得當,并突出地方特色,不可一味追求
“完善”而添加各種枝節,致使整體設計主次不分、特色不明,降低了可行性。要根
據生態系統分異性原則,在統一規劃的基礎上,提出分區建設和管理方針,突出重點。
4.2生態工業園景觀生態規劃設計的目標24
(1)合理利用與保護自然資源
合理開發自然資源,就是合理開發利用高科技工業園中的山、林、田、河、湖、城等環境資源,適當保留丘陵和湖泊,保護當地的生物多樣性,建立起景觀環境生態
安全格局,以園區內的自然組分作為生態環境質量的控制組分來建設,維持和恢復生
態過程及格局的連續性和完整性。
(2)提高生態環境質量
園區的生態環境建設要以提高生態環境質量為重點,通過綠化設計、水土保持、
道路建設等手段,促進園區結構布局、組織功能與自然景觀環境的協調一致,實現園
區自然環境生態的良性循環,創造獨特的高科技工業園區形象。
4.2生態工業園景觀生態規劃設計的內容
生態工業園區作為一個空間區域單元,具有明顯的空間異質性,因此,在生態工業園總設計時,要根據景觀生態學原理,從景觀管理和設計基本原則入手,對生態工業園的土地使用、建筑、基礎設施、視覺效果、環境質量、綠化、土壤、水文、景觀、照明、交通和周邊環境等多方面加以考慮,合理地協調建成異質的“斑塊”、“廊道”狀分布,使各組分間合理配比,構建集經濟、生態和美學價值于一身的景觀。
參考文獻:
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[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)04-0085-03
生態學專業是一門多學科交叉滲透的新興學科,其知識體系涉及現代科學的各個領域,與人類和生物生存、現代工業發展、城市建設息息相關。[1]目前,隨著生態環境問題日益嚴重,國家對生態建設與環境保護越來越重視,黨的十報告中明確提出要大力推進生態文明建設。國務院學位委員會在最新修訂的《學位授予和人才培養學科目錄(2012年)》中,將生態學由原來隸屬于生物學的二級學科提升為獨立的一級學科,這說明了國家對生態學專業人才培養的重視。培養高素質生態學專業人才是構建生態文明社會、實現國民經濟可持續發展的迫切需要,而實踐教學是完成高素質生態學專業人才培養的核心環節。[2][3][4]開展實踐教學是將生態學基本理論與實際應用相耦合的重要步驟,是培養學生動手能力和工作技能,培養學生創新能力和挖掘學生潛力的重要試驗場。[5][6][7]林業院校具有深厚的林學背景,如何更好地發揮林業院校特色,推動林業院校生態學的實踐教學水平,是提高林業院校生態學整體教學質量的關鍵所在。本文在分析生態學專業人才培養面臨問題的基礎上,針對實踐教學這一薄弱環節,提出生態學專業實踐教學改革的一些思路,旨在為學生創新培養和生態學專業建設提供參考。
一、生態學實踐教學存在的問題
生態學是以生物學、地學等為基礎的綜合性、實踐性都較強的學科。然而,受傳統教育觀念和現實因素的影響,實踐教學中還存在著一些缺陷和問題。
(一)教師和管理人員主觀上不重視實踐教學
學校的教師和管理人員普遍存在重理論教育而忽視實踐教學的傾向。應試教育體系下培養的年青教師實踐教學經驗欠缺,一些骨干教師也因科研任務繁重,投入到教學工作中的時間不足,尤其是實驗和實習教學,這導致學生專業知識結構不夠系統,知識理解留于表面,甚至存在盲區。許多學校教學質量檢驗標準不科學,學校教學管理人員的教學檢查也只針對理論教學的教學效果,而實驗及野外實踐教學的質量好壞則很少關注。此外,生態學野外實踐教學人員偏少,一位任課教師要承擔1個甚至多個班級的實習教學,實踐教學質量很難得到保證。這種教學思維不可避免地導致對實踐教學重視程度不夠,如實踐教學經費投入嚴重不足,實驗儀器設備嚴重短缺,實踐教學隊伍人員偏少,實踐教學過程敷衍化和形式化。這是大學生態學實踐教學中普遍存在的問題。
(二)實踐教學內容綜合性和系統性較差
很多學校的實踐教學內容以單一課程為依托,自成體系。這種單科的實驗實習模式把相互聯系的知識體系割裂開來,導致學生知識掌握的連貫性、系統性較差,學生缺乏宏觀、綜合的思維訓練。在實踐過程中筆者發現,許多學生無法將其他學科的實踐內容與生態學實踐內容有效結合。同時,以單一課程為依托的實驗實習模式還存在實習地點和實習內容重復的現象,造成教學資源的浪費。由于實踐課隸屬于不同的專業課程,再加上生態學的交叉學科發展較快,各門課程都制定了相應的實踐教學大綱和內容,這造成了各課程的實踐內容與操作方法的重復,以及時間和資源的浪費。如普通生態學、氣象學、林學概論和地學基礎等課程都設置了生態因子的測定實驗,但多數高年級學生在完成多門相關課程后仍無法將生態學與相關基礎學科的知識有效耦合。
(三)學生主動意識不強,缺乏學興趣
教學是“教”與“學”相結合的過程,僅僅依靠教師的 “教”無法達到預期效果。要改變生態學野外實踐教學的窘境,學生必須參與到教學中來,去感受實踐學習中的樂趣,這恰恰是實踐教學活動成功與否的關鍵所在。但由于我們整w上對實踐教學重視程度不夠,經費投入不足,考核體系及標準不科學、實踐內容走馬觀花、與實際生產管理活動相關性較差,造成學生對實踐教學重視程度不夠,缺乏學習興趣。在實踐過程中,學生組織性、紀律性散漫,對學多采取應付的方式。加之部分學生缺乏吃苦耐勞的精神,對生態學野外實踐教學產生抵觸情緒。學生對提出的科學問題不能做深入研究,教學實習更像是一次科學研究的“演習”或者“旅游參觀”。畢業論文(設計)是實踐教學中一個非常重要的環節,在雙向選擇的就業制度下,該環節往往與學生的擇業產生嚴重的沖突。按過去的教學組織模式,畢業生產實習和論文設計安排在第八學期進行。此時,大多數學生都在為就業而奔波,頻繁參加各種招聘會和畢業生供需見面會,甚至參加試用單位的各類培訓,學生無法安心進行畢業論文(設計)工作,這導致其畢業論文質量大打折扣。
熱帶綜合類期刊
國際上熱帶綜合類期刊主要有來自荷蘭、美國的ActaTropica(《熱帶學報》)和TropicalConservationScience(《熱帶保護科學》)2種期刊。ActaTropica④由荷蘭主辦,Elsevier出版,1944年創刊,是世界上創刊最早的熱帶研究期刊。月刊,SCI收錄,2016年影響因子為2.218,是一本有關傳染病研究的國際雜志,內容涵蓋公共衛生科學與生物醫學等研究,特別強調熱帶和亞熱帶地區,人類和動物健康有關的主題;主要刊登熱帶亞熱帶的人畜健康、疾病生態、數學建模、社會科學、氣候變化等方面的論文。TropicalConservationScience⑤由美國MongabayCorporation主辦和出版,2008年創刊,季刊,為SCIE收錄期刊,2016年影響因子為1.238,為開放存取電子雜志;主要出版有關歐洲、北美地區熱帶森林和其他熱帶生態系統保護領域的原始性論文和最新評論,接收研究論文、評論文章、通信、觀點文章和短訊。
熱帶地理類期刊
熱帶地理類期刊主要有來自中國、新加坡、馬來西亞、加拿大等國家的《熱帶地理》、SingaporeJournalofTropicalGeography(《新加坡熱帶地理》)、MalaysianJournalofTropicalGeography(《馬來西亞熱帶地理雜志》)、CanadianJournalofTropicalGeography(《加拿大熱帶地理雜志》)4種期刊?!稛釒У乩怼发抻蓮V州地理研究所主辦和出版,1980年創刊,中文雙月刊。主要報道國際上熱帶亞熱帶地區地理研究方面的成果,報道內容涵蓋地理學及其各分支學科、相鄰或交叉學科具有創新性和前瞻性的研究論文、前沿動態、研究進展、社會熱點等。SingaporeJournalofTropicalGeography⑦由新加坡國立大學地理系(DepartmentofGeography,NationalUniversityofSingapore)主辦,Wiley出版,1953年創刊,季刊,為SSCI收錄期刊,2016年影響因子為1.277;影響分區為地理類Q3;主要刊登熱帶地區自然、人文環境方面的理論研究、實證研究、評論,以及與地理相交叉學科的發展問題。MalaysianJournalofTropicalGeography⑧由馬來亞大學地理系(DepartmentofGeography,UniversityofMalaya)主辦和出版,1980年創刊,半年刊,為EI收錄期刊,主要刊登人文地理、自然地理、熱帶亞熱帶地區地理與環境等方面的論文。CanadianJournalofTropicalGeography⑨由加拿大勞倫森大學(LaurentianUniversity)主辦和出版,2013年創刊,半年刊,英-法雙語出版;暫無影響因子;專注于熱帶環境,重視開放討論;其報道內容包括氣候、水文、地貌、生物地理、制圖、遙感、環境、文化地理、經濟地理、城市規劃、區域規劃、城市地理、地緣政治等。
熱帶生態類期刊
熱帶生態類期刊主要包括來自英國、德國、印度的JournalofTropicalEcology(《熱帶生態學雜志》)、Ecotropica(《生態熱帶》)、TropicalEcology(《熱帶生態》)。JournalofTropicalEcology⑩由英國劍橋大學出版社(CambridgeUniversityPress)出版,1985年創刊,為SCI收錄期刊,雙月刊;2016年影響因子為0.904,影響分區為生態學Q4;主要報道熱帶生態學領域的原創性研究或評論,重視通過實證研究來調查陸地群落和生態系統的影響,以及對種群進化和生理生態方面的思考,對熱帶地區生態科學在定量和統計方面的提升是其重要目標之一。Ecotropica⑪由德國熱帶生態學會(GermanSocietyforTropicalEcology)主辦和出版,1995年創刊,半年刊。TropicalEcology⑫由國際熱帶生態學會(InternationalSocietyforTropicalEcology,ISTE)、印度BenerasHindu大學植物系主辦和出版,1961年創刊,季刊,主要刊登熱帶、亞熱帶生態學各專業論文,包括植物生態、生態系統、土壤生態、生態壓力、生態保護、生態恢復、生態演化、國際上生態變化、可持續生態系統、生物多樣性、生態系統功能、人文生態等方面的內容。
熱帶生物類期刊
熱帶生物類期刊主要包括來自美國、哥斯達黎加、中國、澳大利亞等國的5種期刊:Biotropica(《生物熱帶》)、TropicalPlantBiology(《熱帶植物生物學》)、RevistadeBiologiaTropical(《熱帶生物學雜志》葡萄牙文版)、《熱帶生物學報》和TropicalGrasslands-ForrajesTropicales(《熱帶草地》)。Biotropica⑬由美國熱帶生物與保護學會(AssociationforTropicalBiologyandConservation,ATBC)主辦⑭,Wiley出版,1997年創刊,雙月刊,SCI收錄期刊,2016年影響因子為1.730,影響分區為生態科學Q3;主要報道關于熱帶生態系統的生態環境、保護和管理,以及熱帶生物的進化、行為和種群生物學方面的原創性研究。TropicalPlantBiology⑮由美國于2008年創辦,Springer出版,為SCI收錄期刊,2016年影響因子1.400,影響分區為植物學Q4,季刊,該刊報道內容涵蓋快速發展的熱帶植物生物學的方方面面,包括生理學、進化、發育、細胞和分子生物學、遺傳學、基因組學、基因組生態學和分子育種,多發表原創性研究和評論文章,偶以專題的形式聚焦單一熱帶物種或某種大的突破。RevistadeBiologiaTropical⑯由哥斯達黎加大學(UniversidaddeCostaRica)主辦,SciELO出版,1969年創刊,季刊,葡萄牙文刊,為SCI收錄期刊,2016年影響因子0.495,影響分區為生物學Q4,主要報道內容:熱帶生物學和保護熱帶生物領域的文章。選擇標準是具有新的信息,論文具有相應實驗設計、長時段實地工作和完整體系的分類學系統研究?!稛釒飳W報》⑰由海南大學主辦和出版,2009年創刊,中文刊,季刊,主要報道熱帶生物學領域的學術論文、研究報告、專題評述、學術問題討論、研究簡報(或快報)、成果摘要等。TropicalGrasslands-ForrajesTropicales⑱由澳大利亞熱帶草原協會(TropicalGrasslandSocietyofAustralia)主辦,熱帶農業研究中心CentroInternacionaldeAgriculturaTropical(CIAT)出版,1967年創刊,英-西雙語刊,在線期刊,3期/年,主要報道內容:熱帶農業、林業、牧業的研究成果,包括奶業和牲畜研究。
熱帶農業類期刊
熱帶農業類期刊主要包括源自中國、印度、馬來西亞、墨西哥、牙買加等國的8種期刊:JournalofTropicalAgriculture(《熱帶農業雜志》)、TropicalAgriculture(《熱帶農業》)、PertanikaJournalofTropicalAgriculturalScience(《波坦尼卡熱帶農業科學雜志》)、TropicalandSubtropicalAgroecosystems(《熱帶與亞熱帶農業生態系統》)、《熱帶農業工程》《熱帶農業科技》《熱帶農業科學》《熱帶作物學報》。JournalofTropicalAgriculture⑲由印度科技部科學與工業研究局(DepartmentofScientificandIndustrialResearch)主辦和出版,1961年創刊,原名AgriculturalResearchJournalofKerala(1961―1992年),半年刊;為Scopus收錄期刊,主要報道范圍:關于作物科學、農業生態系統管理和保護等各方面的文章,特別是將生物、工程、生態和社會知識應用于熱帶地區農作物、種植園和園藝作物的管理。TropicalAgriculture⑳,由牙買加西印度大學(UniversityoftheWestIndies,Jamaica)主辦,1921年創刊,英文刊,季刊,為Scopus收錄期刊,主要報道范圍:綜合性熱帶農業科學及其相關領域。PertanikaJournalofTropicalAgriculturalScience21由馬來西亞博特拉大學(UniversityPutraMalaysia)主辦,Putra大學出版社(UPMPress)出版,1978年創刊,季刊,OA期刊,為Scopus收錄期刊,主要報道內容:熱帶農業研究、農業生物技術、生物化學、生物學、生態學、昆蟲學、漁業、林業、食品科學、遺傳學、微生物學、病理學和管理學、生理學、植物和動物科學、植物生產、獸醫學。TropicalandSubtropicalAgroecosystems22由墨西哥尤卡坦自治大學獸醫和動物科學學院(FacultyofVeterinaryMedicineandAnimalScience,UniversityofYucatan,México)主辦和出版,2001年創刊,在線期刊,季刊,為Scopus收錄期刊,該刊致力于對熱帶和亞熱帶地區農業生態系統的認識和發展,鼓勵與該領域相關或交叉學科的成果來稿?!稛釒мr業工程》23由中國熱帶農業科學院主辦,1976年創刊,中文刊,雙月刊,主要報道內容為農業機械工程、水土保持、生物環境與能源工電氣化與自動化工程、仿生科學與工程、農畜產品加工與貯藏工程、生物工程(生物資源)、信息與電子工程、化工冶金與材料工程、農產品轉化增值工程、經濟與管理工程、測控技術與儀器等領域的內容?!稛釒мr業科技》24由云南省熱帶作物科學研究所與云南省熱帶作物學會主辦,1977年創刊,中文刊,季刊,主要刊登以天然橡膠、咖啡、熱帶水果、南藥、熱帶花卉等為主的熱帶亞熱帶經濟植物、微生物資源開發利用和可持續發展的科技論文和快訊,內容涉及熱帶農業資源與開發、遺傳育種、生理生化、土壤農化、植物保護、農業生態、熱作氣象等方面的學術論文、研究報告、試驗簡報、綜述述評等?!稛釒мr業科學》25中國熱帶農業科學院主辦和出版,1980年創刊,中文刊,月刊,報道范圍是:國內外熱帶農業科學研究與生產技術動態;有關熱帶可持續農業理論和實踐研究論文,動植物品種選育、農業資源高效利用、現代集約化種養技術、農業生物災害防治、農產品儲運保鮮加工等科學試驗報告;農業經濟管理,農業高新技術產業研究,新技術開發、應用和推廣等?!稛釒ё魑飳W報》26由中國熱帶農業科學院主辦和出版,1980年創刊,中文刊,月刊,主要刊登國內外熱帶作物特別是巴西橡膠樹、胡椒、咖啡、劍麻、香草蘭、椰子、木薯、甘蔗、熱帶果樹、南藥等的基礎理論和應用研究的新成果、新技術和新方法,以創新性學術論文為主,兼顧有一定理論水平和應用價值的研究報告、試驗總結、專題評述和學術問題討論等稿件。
熱帶林業類期刊
熱帶林業類期刊主要包括來自馬來西亞和中國的2種期刊。JournalofTropicalForestScience(《熱帶林業科學雜志》)27由馬來西亞林業研究所(ForestResearchInstMalaysia)主辦和出版,1988年創刊,英文刊,季刊,為SCI收錄期刊,2016年影響因子0.466,影響分區為林業科學Q4,主要報道關于熱帶森林生物學、生態學、化學、管理學、造林學、保護、利用和產品開發和發展方面的原創性基礎研究和應用研究?!稛釒Я謽I》28由海南省林學會主辦,1973年創刊,中文刊,季刊,主要刊登林業方面的研究論文、實驗報告、調查報告、綜述與述評、科技信息等。
熱帶氣象類期刊
熱帶氣象類期刊主要有《熱帶氣象學報》29的中、英文版,由中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所主辦,中國氣象出版社出版,中文版創刊于1984年,現為雙月刊;主要刊登海―氣相互作用、中低緯相互作用、低頻振蕩及遙相關、低緯大氣環流異常及其機制、熱帶大氣環流異常的影響、季風動力學、熱帶氣旋動力學與運動學、熱帶應用氣象、熱帶大氣探測、熱帶大氣物理、熱帶大氣環境與化學、熱帶氣候變化及其與國際上變化的聯系、熱帶大氣科學試驗、以及相關方面等的學術成果。英文版JournalofTropicalMeteorology30于1995年創刊,季刊,為SCIE收錄期刊,2016年影響因子0.600,影響分區為氣象與大氣科學Q4,集中刊登熱帶大氣動力學、天氣學、氣候學、大氣物理、大氣環境及數值天氣預報等方面的學術成果,報道新的預報方法和成功的經驗,綜述本領域科研進展及動態。
熱帶海洋類期刊
熱帶海洋類期刊有《熱帶海洋學報》31(JournalofTropicalOceanography),由中國科學院南海海洋研究所主辦,科學出版社出版,1982年創刊,中文刊,現為雙月刊,這是國際上唯一的一份專門研究熱帶海洋的期刊。該刊主要刊載南海及鄰近熱帶海洋學研究中有關海洋水文、海洋氣象、海洋物理、海洋化學、海洋地質與地球物理、海洋沉積、河口海岸、海洋生物、海洋污染與防治、海洋儀器與技術方面的最新研究成果和學術論文以及反映最新學科前沿動態的綜述性文章。
2國際上熱帶研究期刊的分布特征
國際上熱帶研究期刊的區域分布
國際上熱帶研究期刊主辦國分布在五大洲的12個國家。其中,亞洲國家的熱帶研究期刊種類最多。包括中國、新加坡、馬來西亞、印度等4個國家;其次為拉丁美洲,有墨西哥、牙買加、哥斯達黎加等3國;北美洲有美國、加拿大兩國;歐洲有德國和荷蘭兩國;大洋洲僅有澳大利亞。在熱帶研究期刊的主辦國中,中國主辦的熱帶研究期刊數量最多、學科最全。包括《熱帶地理》《熱帶氣象學報》(中、英文版)、《熱帶海洋學報》《熱帶作物學報》《熱帶農業工程》《熱帶農業科學》《熱帶農業科技》《熱帶林業》等,涉及熱帶地理、氣象、農業、海洋等多學科領域。
國際上熱帶研究期刊的語言文字分布
國際熱帶研究期刊從語種上看,包括英文、中文、葡文、西文、法文等5種語言期刊。國際上熱帶研究期刊中,英文刊的數量最多,共15種,占總刊數的一半以上。包括:ActaTropica、TropicalConservationScience、SingaporeJournalofTropicalGeography、MalaysianJournalofTropicalGeography、CanadianJournalofTropicalGeography、TropicalEcology、JournalofTropicalEcology、Ecotropica、Biotropica、JournalofTropicalForestScience、TropicalPlantBiology、JournalofTropicalAgriculture、TropicalAgriculture、PertanikaJournalofTropicalAgriculturalScience、TropicalandSubtropicalAgroecosystems、JournalofTropicalMeteorology。2.2.2熱帶研究期刊的中文刊熱帶研究的中文期刊數量僅次于英文刊,為9種。占熱帶研究期刊數量的1/3,即《熱帶地理》《熱帶生物學報》《熱帶林業》《熱帶農業工程》《熱帶農業科技》《熱帶農業科學》《熱帶作物學報》《熱帶氣象學報》《熱帶海洋學報》。葡萄牙文刊1種,RevistadeBiologiaTropical;英-西雙語刊1種,TropicalGrasslands-ForrajesTropicales;英-法雙語刊1種,CanadianJournalofTropicalGeography。
在課程體系和學分制實施方面,國外設置的課程類別大致與我國相同,全部課程包括公共基礎必修課、專業必修課和選修課。國外實施學分制與我國一個明顯的不同點是,國外學生在選修上的自由度非常大。專業課數量眾多、涉及面廣,在指定選修課和必修課中也設置若干門課程讓學生自由選擇,甚至允許在校內其他系或學院選修其他領域的課程;在我國,學分制中規定的必修課學分多而選修課學分少,而且在選修課中,也只有本系開設的選修課程或一些全校性的選修課可供選擇,而這些選修課少到若漏選一門則可能學分不夠,使學生在近乎完全同一的模式中學習,這就造成了培養出的人才知識結構單一,難以應付實際工作中的各種問題。正是由于這個原因,導致國外不嚴格限制學習時間,學生只要修滿學分即可畢業,而我國依然實行四年制本科教育。
二、環境科學專業教學改革發展方向
環境科學的獨特性決定了高校環境類專業所需基礎課內容廣,專業課門類多。然而,學生在校時間有限,如何在課程設置充分體現以培養“綜合型”人才為目標,制訂出較為合理的教學計劃,至關重要。
1.拓寬基礎,文理滲透環境問題不僅僅是自然科學和技術工程范圍內的問題,而且是一個社會經濟問題。在解決具體的環境問題時,往往需要綜合考慮環境、資源、技術、經濟、市場等多方面的因素。因而,課程設置時應考慮多滲入經濟、人文及行為科學的內容,加強文理滲透,提高人文修養,尤其是必須進行經濟、管理、政策、法律等方面的教育。歐美發達國家高校環境類專業的課程設置無統一模式,但其共同的特點是具有寬厚的基礎,幾乎數理化、天文、地質、生物及社會科學等方面的內容都設有必修課或選修課?;A課主要集中在數學、化學、力學、經濟、人文及行為科學等方面。美國佛羅里達大學環境類專業其文科課程約占總學分的13%,體現了文理滲透、加強素質教育的意圖。美國杜克大學環境學院還開設職業寫作、職業技能等多門職業素質教育課程。Brown大學環境科學中心執委會成員的職責之一就是指導學生根據各自的特點和愛好制訂有效的和多樣化的專修課程計劃,使所選課程密切相關,并以一體化的論文為終點。這些做法都值得借鑒。
2.發揮特長,辦出特色我國目前辦環境類專業的院校不少。各高等院校應發揮各自特長,辦出自身特色,不應強求統一模式。要注重專業課程的補充更新,通過開新課或在原有的課程中補充若干新章節來更新充實教學內容,使之能及時敏銳地反映學科的新進展以及當前環境決策和舉措中的新觀點和新動向,盡可能使學生能跟上時代的發展。
3.多設選修課,擴大選課自由度目前,我國高校選修課程占總學時比例小,可供學生選擇的范圍非常有限。這樣的教學計劃必然導致同校同專業的學生所學課程都相似,極大地制約了學生的個性發展與能力培養。國外高校這方面做得較好,如德國Stuttgrat大學選修課約占總學時的30%。英國的一些大學為解決因師資不足造成選修課缺乏現象,甚至可跨校、跨國選修課程。這些做法值得我們參考與借鑒。此外,可讓學生自己選擇畢業論文的研究方向與內容,并讓他們在高年級階段圍繞該研究方向與內容選修相關的專業課。這樣同一學校同一專業畢業的學生,所學的專業課可能差別較大,以避免知識結構單一。
4.加強實踐性教學環節由于環境科學具有很強的實踐性,培養學生從事科研和工程設計與實踐的能力顯得特別重要,因而不可忽視實踐性教學環節,包括實驗室工作、項目設計、野外實習等形式。對于實踐性強的課程,講課時間應少于實踐課時間,精講多練。通過實踐性教學環節可以讓學生了解環境科學專業的性質,加強培養學生的實際工作技能、實驗能力、科研和工程設計能力,同時掌握科技論文寫作方法,參與學術交流。讓學生在大學階段多參與一定的科研工作或參與完成實際工程,對提高就業率也是一個行之有效的途徑。
三、環境科學專業教學模式探討
1.環境科學專業課程模塊和內容體系我國環境科學專業的課程模塊大致如圖3所示。環境科學專業的知識結構和體系應體現強化專業基礎,拓寬專業方向,重視專業技能的改革的基本原則。其基本思路就是:第一,把環境科學的課程體系作為一個系統,按照課程體系的知識結構層次和認識規律的要求,確定各門課程的地位和作用,組織、選擇和合理安排課程的教學內容及相應的教學要求。第二,按知識體系的功能與作用將課程體系分為理論基礎、技術基礎、工程原理基礎和專業基礎以及專業課五個基本模塊,各模塊所設基本課程見圖4所示。這樣的課程結構能更好的反映不同層次的課程所能提供的知識內容,更能反映社會發展對人才質量的要求。在具體辦學當中,各大學依據自己的辦學特色和對學生的不同要求對于專業課程的安排各有不同。如綜合性大學的課程設置比較全面,涉及到了化學、環境管理學、環境工程學、環境倫理學、環境生態學等各個方面;工業類大學則側重工業的特點,開設了一些偏重于環境工程方面的課程,如哈爾濱工業大學將大氣污染控制工程、水污染控制工程、固體廢物處理與資源化、環境影響評價與環境規劃等作為其主干課程;地礦類大學將其專業課偏重于地質學方面的內容,如中國地質大學開設了水文地質學基礎、環境地學等地質類的課程;師范類大學側重環境管理和生態學方面的培養,主要開設了環境規劃與管理,環境生理學、植被生態學、城市生態學、污染生態學等作為其主要專業課程;林業類大學主要開設了環境與資源保護法學、水土保持學、生態學等偏重于資源和水土保持方面的課程而體現出其專業特色;化工類大學主要開設了有機分析、現代生命科學導論、分子生物學、化工工藝學等偏重于生物和化學類的課程作為其基礎課程,體現出其在化學工程和生物工程方面良好的專業基礎;農業類大學則十分重視土壤、資源和生態方面的課程,主要有土壤學、植物營養學、土壤地理與調查、土壤-植物-環境分析、養分資源管理、資源環境信息技術、普通生態學,農業生態學等課程。
2.環境科學專業實踐性教學環節改革目前,環境科學專業實踐教學環節還仍然比較薄弱,還不能完全與課堂教學內容相適應,不能滿足學生動手能力和創造能力培養的需要。因此,為培養合格的環境保護人才,全面提高環境科學專業學生的科學素質,加強環境科學實踐性教學以提升教學質量和教學效果則顯得尤為必要。針對環境科學專業的性質和培養目標提出環境科學專業實踐教學環節應包括認識性環境實習、環境專業課程設計、生產實習和畢業論文等四個環節。認識性環境實習。主要包括:①一定區域內自然環境、人文環境的現狀,如森林、灌木、草原的天然分帶性,草原生態環境現狀,干旱戈壁、沙漠環境現狀,城市環境特征及現狀;②環境演化及其環境效應,如河流源區的森林涵養水源效應,沙漠綠洲的形成演化及其環境效應;③生態環境問題和環境污染問題,如干旱內陸河流域的水環境問題,戈壁、沙漠生態環境及問題,礦山環境問題,城市環境問題等;④環境保護措施和污染防治技術,如生態環境保護措施,土地荒漠化及沙漠治理技術,“三廢”污染防治技術等。(2)環境專業課程設計。環境專業所開設的專業課程都是實踐性很強學科知識,這就決定了所有專業課程的教學都應包含有實踐教學的內容。例如,《環境監測與評價》必須要有各種監測儀器使用操作的實踐教學內容,也包括對取得的數據進行環境質量評價的過程;《水污染控制原理與技術》課程應有污水凈化機理的實驗和污水處理工藝流程等實踐教學內容;《大氣污染控制原理與技術》課程應安排大氣顆粒污染物物理性能檢測、大氣污染物凈化等試驗和安排去火電廠參觀煙氣除塵裝置;《固體廢物處理處置及資源化》課程實踐教學內容主要包括固廢的收集、轉運、分類貯存,壓實、破碎、分選、固化,發酵堆肥,熱解、焚燒,填埋處置及資源化利用等技術過程。(3)生產實習的內容。環境科學專業生產實習的內容既包括專業課程設置所涵蓋的內容,也包括教科書中還沒有反映的相關內容。主要有環境現象和環境問題調查分析方法,環境質量監測技術,環境影響評價方法,污染控制原理和治理技術方法,環境地質災害預測評價,環境政策、法律和環境管理等。環境生產實習要求學生親自參與環境保護實踐工作,如參與區域生態環境現狀調查分析,對大氣、水、土壤污染狀況進行監測,參加一項建設項目的環境影響評價工作等。(4)畢業論文的內容。畢業論文實行導師制,即由一名本專業講師以上職稱的老師或校外相關技術人員擔任導師,指導3~5名學生進行畢業論文的寫作。內容可涉及環境科學相關專業所有知識點。
甘向群在論壇上指出,環境問題是事關經濟社會發展大局和人民群眾的切身利益。隨著工農業特別是重化工業的發展,廣西生態保護與環境污染綜合防治工作已面臨重大壓力,并引起了黨委、政府和公眾的廣泛關注。我們把“廣西生態文明示范區建設”作為今后幾年內廣西專家論壇的主題,這個主題選得好,也很及時?!吧鷳B保護與環境污染綜合治理專題研討會”,拉開了“廣西生態文明示范區建設論壇”的序幕,是廣西科技工作者尤其是環保戰線的科技工作者以智報國、為國分憂的具體行動。
甘向群還指出,廣西科協作為科技工作者之家,作為黨和政府聯系科技工作者的橋梁和紐帶,多年來一直致力于為科技工作者服務。廣西專家論壇是廣西科技工作者開展學術交流活動的一個重要平臺,這個平臺充分利用科協及所屬學會學科齊全、人才薈萃以及跨部門、跨行業、跨地區橫向聯系的優勢,匯集各學科專家學者的智慧,圍繞廣西科技進步和經濟發展的重大問題開展綜合性、跨學科、前瞻性的學術研討活動,為自治區黨委、政府和有關部門提供許多高層次的、針對性和可操作性強的意見和建議。希望來自學會的專家學者能夠暢所欲言,集思廣益,深入探討生態保護和環境綜合治理問題,交流經驗,為促進廣西經濟社會的可持續發展,推動廣西生態文明建設,積極建言獻策。
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1 景觀地理學的源流
本世紀初景觀地理學在德國的興起,標志著用發生學的觀點和綜合分析的方法劃分地表類型并研究其發展演變的近代地理學的誕生。景觀一詞源于德語Landschaft,具有地表可見景象的綜合和某個限定性區域的雙重含義[6]。施呂特爾(O.Schluter1872-1952)是德國景觀學派的創始人,他是從自然與人文現象的綜合外貌角度來理解景觀,倡導景觀研究作為地理學的中心問題,探索由原始景觀變成人類文化景觀的過程。帕薩格(S.Passarge)創造了景觀地理學一詞,于1913年建立了一套地理學性質的景觀學體系,強調對分類要素的描述和解釋。他在小區域的詳細考察方面及在全球范圍內對景觀學的發展作出了貢獻。其代表作有:《景觀學基礎》和《比較景觀學》,他還提出了城市景觀、空間景觀等概念,力求完善景觀形態與分類的解釋。由于中歐地區有限的生態地理空間和較長的開發歷史,使得景觀外貌呈現出高度的人文化,同時由于德國地理學研究有著很深的地質地貌學淵源,因而德國的景觀地理學以重視人文景觀及具有強烈的地理、地貌學色彩為其特色,制圖分析是其主要研究方法[7~9]。1939年特羅爾(G.Troll)在利用航空像片判讀進行東非土地利用研究時,提出了“將地理學的區域空間分析與生態學的結構功能研究相結合“的景觀生態學新方向,這一思想對歐美各國的景觀學研究產生了重大影響。
美國的景觀地理學深受德國的影響,索爾(C.O.Sauer)也是從地貌入手轉入文化地理研究,他于20年代中期發表的著作“景觀形態學“,把景觀看作地表的基本單元,認為景觀是由自然與文化要素兩部分疊加而成。以他為代表的伯克利(Berkeley)學派研究了大量景觀變遷的實例,揭示了人在改變地球面貌中的作用,促進了景觀學派的發展。
按照A.F.伊薩欽科的觀點(1959),景觀學說與自然地理分異理論和綜合自然區劃一起構成了俄國與蘇聯景觀地理學的三大理論成就[2]。與德國和美國的地理學家不一樣,原蘇聯的地理學家多偏重于自然景觀的研究,認為自然景觀即自然綜合體是自然地理學的主要研究對象,景觀的類型方向和區域方向并存。這當然是與原蘇聯的國土遼闊、開發程度較低有關。貝爾格(L.S.Berg)發表了“蘇聯景觀地帶“提出了關于自然區以下尺度土地單元的等級與類型劃分的景觀學說,主要依據植物群落和地形單元的組合。1942年蘇卡切夫(V.N.Sukachev)提出了與生態系統相近似的生物地理群落概念,并將其作為景觀的最小單元,重點研究群落各組成成分之間的物質循環與能量交換。60年代,蘇聯開始了景觀結構與功能的定位實驗研究,著重于水熱平衡、生物地球化學過程的監測和實驗,波雷諾夫(B.B.Poleinov)建立了景觀地球化學的研究方向,卡列斯尼克(S.V.Kalesnik)提出景觀學定義和景觀分類、類型和結構等概念。A.A.克勞克利斯的“實驗景觀學“和B.Б.索恰瓦的“地理學系統學說導論“作為其理論總結,反映了蘇聯地理景觀研究的實驗思想、系統思想和生態學方向的新趨勢[2]。
德國和蘇聯在景觀地理學方面的理論成就,特別是關于自然區劃和土地單元的等級、類型劃分的理論與方法,在第二次世界大戰以后激發了歐美各國廣泛的應用研究,包括景觀及其以下尺度的土地資源分類、評價和區劃規劃、景觀制圖、景觀設計和綜合管理。其中荷蘭、捷克斯洛伐克、加拿大、澳大利亞和英國等國的工作形成了很有特色的理論和方法體系,特別是引進生態學的思想和方法,廣泛應用遙感和地理信息系統手段為景觀學的新發展注入了強大的活力。概言之,1950年以前的景觀學主要是地理學性質,植被、土地利用與環境的關系只是作為自然綜合體中不同要素的相互關系。其后的景觀學經過三十多年的應用與發展,生態系統概念的影響日漸深入,生物(包括人類)與環境的關系問題成為景觀結構的中心,研究從分析走向預測。80年代以來,景觀學再次成為地理科學中的矚目問題,在景觀的形態與發生、景觀的穩定與演化、景觀的分析與綜合、景觀與環境、景觀的價值與應用等方面都有長足的發展,并產生了若干新的分支,如景觀生態學、景觀地球化學、人文景觀學等。
2 景觀地理學的推陳出新
景觀學本來是從綜合自然地理學中脫胎而來,在蘇聯經多方面發展,景觀地理學形成了第一個高峰,但是后來一些學者的經院式研究使其逐步進入了死胡同。80年代以后北美景觀生態學的興起,為景觀學帶來了新的理論突破,加之在廣泛應用中的技術發展,形成了景觀學的第二個高峰。目前新一代的景觀科學可以景觀生態學為代表,在理論層面上包括原有的景觀地理學和景觀地球化學等,在應用層面上包括景觀建筑規劃學,景觀生態建設(建設地理學與建設生態學)等和眾多的交叉分支學科。除了研究范圍的擴大與原有研究內容的深化,景觀科學的推陳出新還突出表現在以下幾個方面:
1)新一代景觀科學突破了原先只是從類型和區域角度對自然綜合體進行研究,發展到從過程與類型(或區域)兩方面對自然-人文綜合體進行有強烈應用色彩的研究。除空間結構與地域分異以外,地理過程與生態過程也成為研究的重心[10]。
2)從單純的地理過程研究發展到人地相互作用過程的研究。人地關系中地域關系的優化是區域可持續發展研究的基礎,而以可持續空間格局的研究為熱點。在景觀和區域尺度上對人地關系的調整和構建可稱之為景觀生態建設,這應成為建設地理學的研究重點[11]。
3)學科的交叉融合極大地豐富和發展了景觀科學,并形成了若干新的學科框架體系。如理論地理學與宏觀生態學的交叉形成了景觀生態學;而在應用層面上,可以說建設地理學與生態工程學的交叉形成了景觀生態建設這一新的研究范疇。國際景觀生態學會的新會章中對于景觀生態學作出了如下的新定義(IALE mission statement, 1998):“景觀生態學是對于不同尺度上景觀空間變化的研究,它包括景觀異質性的生物、地理和社會的原因與系列,無疑它是一門連接自然科學和相關人類科學的交叉學科。“可見景觀研究還涉及自然與人文科學的交叉,如景觀生態美學、生態經濟學與環境倫理學等。
關于景觀生態建設可定義為一定區域、跨生態系統、適于特定景觀類型的生態建設措施,以景觀單元的空間結構調整或重新構建為基本手段,改善受脅迫或受損失的生態系統的功能,提高景觀系統的總體(生物)生產力。其主要內容包括:景觀空間結構的調整,優化組合原有景觀組分或引入新的成分;控制人類活動的方式與程度,補償與恢復景觀的生態功能;按生態學規律進行可更新自然資源的開發與生產活動;建設與自然系統和諧協調、適于人類生存的可持續景觀模式等[11]。 3 景觀生態學的理論貢獻
景觀生態學在當代景觀科學中的“一枝獨秀“,是因為其認識論和方法論上的進步,為一種正在形成中的“尺度-等級系統“新模式作出了重要的理論貢獻[12]。從科研認識論的角度對于景觀生態學的核心概念和一般原理可作如下歸納[13]:
3.1 景觀系統的整體性和景觀要素的異質性
景觀是由景觀要素(elements)有機聯系組成的復雜系統,含有等級結構,具有獨立的功能特性和明顯的視覺特征,是具有明確邊界、可辨識的地理實體。一個健康的景觀系統具有功能上的整體性和連續性,只有從系統的整體性出發來研究景觀的結構、功能和變化才能得出正確的科學結論。景觀系統同其它非線性系統一樣,是一個開放的、遠離平衡態系統,具有自組織性、自相似性、隨機性和有序性等特征。異質性本是系統或系統屬性的變異程度,而對空間異質性的研究成為景觀生態學別具特色的顯著特征,它包括空間組成、空間構型和空間相關等內容。異質性同抗干擾能力、恢復能力、系統穩定性和生物多樣性有密切關系,景觀異質性程度高有利于物種共生而不利于稀有內部種的生存。景觀格局是景觀異質性的具體表現,可運用負熵和信息論方法進行測度。景觀異質性也可理解為景觀要素分布的不確定性,其出現頻率通??捎谜龖B分布曲線描述[10]。
3.2 景觀研究的尺度性
尺度是研究客體或過程的空間維和時間維,可用分辨率與范圍來描述,它標志著對所研究對象細節了解的水平。在景觀學研究中,空間尺度是指所研究景觀單元的面積大小或最小信息單元的空間分辨率水平,而時間尺度是其動態變化的時間間隔。景觀生態學的研究基本上對應于中尺度范圍,即從幾平方公里到幾百平方公里、從幾年到幾百年[14]。
格局與過程的時空尺度化是景觀生態學的研究熱點,尺度分析和尺度效應受到格外重視和發展[15]。尺度分析一般是將小尺度上的斑塊格局經過重新組合而在較大尺度上形成空間格局的過程,與之相伴的是斑塊形狀趨向規則化以及景觀類型的減少。尺度效應表現為:最小斑塊面積和隨尺度增大而增大,其類型則有所轉換,景觀多樣性減小。通過建立景觀模型和應用GIS技術,可以根據研究目的選擇最佳尺度,并對不同尺度的研究成果進行轉換。由于景觀尺度上進行控制性實驗代價高昂,因此尺度的轉換技術愈顯重要。尺度外推涉及到如何穿越不同尺度約束體系的限制,至今仍是一難點。
時空尺度的對應性、協調性和規律性是一重要特征,通常研究地區越大、相關的時間尺度越長,生態平衡即自然界在動蕩中表現出的與尺度有關的協調性。生態系統在小尺度上常表現出非平衡特征,而大尺度上仍可體現出與平衡模型相似的結果,景觀系統常??梢钥朔渲芯植可锓答伒牟环€定性。
尺度性與持續性有著重要聯系,細尺度生態過程可能會導致個別生態系統出現激烈波動,而粗尺度的自然調節過程可提供較大的穩定性。在較高尺度上,作為非線性耗散系統演化中一種普遍現象的混沌可提高景觀生態系統的持續性而避免碎裂種群(Metapopulation)滅絕。大尺度空間過程包括土地利用和土地覆蓋變化、生境破碎化、引入種的散布、區域性氣候波動和流域水文變化等。在更大尺度的區域中,景觀是互不重復、對比性強、粗粒格局的基本結構單元。景觀和區域都在“人類尺度“上即在人類可辨識的尺度上來分析景觀結構,把生態功能置于人類可感受的范圍內進行表述,這尤其有利于了解景觀建設和管理對生態過程的影響。在時間尺度上,人類世代即幾十年的尺度是景觀生態學關注的焦點。
3.3 景觀結構的鑲嵌性(Mosaic)
景觀空間異質性通常表現為梯度與鑲嵌,后者的特征是對象被聚集形成清楚的邊界,連續空間發生中斷和突變。土地鑲嵌性是景觀的基本特征之一,forman提出的斑塊-廊道-基質模型即是對此的一種理論表述[16]。
景觀斑塊是地理、氣候和生物、人文因子影響所成的空間集合體,具有特定的結構形態,表現為物質、能量或信息的輸入與輸出單位。斑塊的大小、形狀不同,有規則、不規則之分;廊道曲直、寬度不同,連接度也有高有低;而基質更顯多樣,從連續到孔隙狀,從聚集態到分散態,構成了鑲嵌變化、豐富多采的景觀格局。空間格局是景觀功能流的主要決定因素,而這些景觀形態結構又是昨天的流所產生。結構和功能,格局與過程之間的聯系和反饋是景觀生態學的基本命題。
景觀鑲嵌的測定包括多樣性、邊緣、中心斑塊和斑塊總體格局測定等方面,包括多樣度、優勢度、相對均勻度、邊緣數、分維數、斑塊隔離度、易達性、斑塊分散度、蔓延度等指標。此外,網絡理論、中心位置理論、滲流理論(隨機空間模型)等也被用于景觀空間結構的研究。
3.4 生態流的空間聚集與擴散
生物物種與營養物質和其它物質、能量在景觀組分間的流動被稱為生態流(eco-flow),它們是景觀中生態過程的具體體現。受景觀格局的影響,這些流分別表現為聚集與擴散,以水平流為主,它需要通過克服空間阻力來實現對景觀的覆蓋與控制。物質運動過程同時總是伴隨著一系列能量轉化過程,斑塊間的物質流可視為在不同能級上的有序運動,斑塊的能級特征由其空間位置、物質的組成、生物因素以及其它環境因素所決定。
景觀空間要素間物種的擴散與聚集,礦質養分的再分配速率通常與干擾強度成正比,穿越邊緣的能量與生物流隨異質性的增大而增強。無任何干擾時,景觀水平結構趨勢于均質化,而垂直結構的分異更加明顯。
生態流的傳輸機制有風、水、飛行動物、地面動物和人,其驅動力可分為擴散、傳輸和運動,后二者是景觀尺度上的主要作用力。擴散形成最少的聚集格局,傳輸居中,而運動可在景觀中形成最明顯的聚集格局。
景觀的邊緣效應對生態流有重要影響,它可起到半透膜的作用,對通過的生態流進行過濾。此外,在相鄰景觀要素處于不同發育期時,可隨時間轉換而分別起到源和匯的作用。
3.5 景觀演化的不可逆性與人類主導性
景觀變化的動力機制有自然干擾與人類活動影響兩個方面。由于當今世界上人類活動影響的普遍性與深刻性,對于作為人類生存環境的各類景觀而言,人類活動對于景觀演化無疑起著主導作用,通過對變化方向和速率的調控可實現景觀的定向演變和可持續發展[17]。
景觀穩定性取決于景觀空間結構對于外部干擾的阻抗及恢復能力,其中景觀系統所能承受人類活動作用的閾值可稱為景觀生態系統承載力。其限制變化為環境對人類活動的反作用,如景觀空間結構的擁擠程度、景觀中主要生態系統的穩定性、可更新自然資源的利用強度、環境質量以及人類身心健康的適應與感受性等。
景觀系統的演化方式有正、負反饋兩種。負反饋有利于系統的自適應和自組織,保持系統的穩定,是自然景觀演化的主要方式;而不穩定則與正反饋相聯系。從自然景觀向人工景觀的轉化多為正反饋,如圍湖造田、毀林開荒和城市擴張等。耗散結構理論揭示,非平衡不可逆性是組織之源、有序之源,通過漲落達到有序。景觀系統的演化亦符合這一規律,人類活動打破了自然景觀中原有的生態平衡,放大了干擾,改變了景觀演化的方向并創造出新的生態平衡,重新實現景觀的有序化。
3.6 景觀價值的多重性
景觀作為一個由不同土地單元鑲嵌組成,具有明顯視覺特征的地理實體,兼具經濟、生態和美學價值,這種多重性價值判斷是景觀規劃和管理的基礎。景觀的經濟價值主要體現在生物生產力和土地資源開發等方面,其生態價值主要體現為生物多樣性與環境功能等方面,這些均已研究清楚。而景觀美學價值卻是一個范圍廣泛、內涵豐富,比較難以確定的命題。隨著時代的發展,人們的審美觀也在變化,人工景觀的創造是工業社會強大生產力的體現,城市化與工業化相伴生;然而久居高樓如林、車聲嘈雜、空氣污染的城市之后,人們又企盼著親近自然和返回自然,返樸歸真成為時尚。
關于景觀美學值量的量度可從人類行為過程模式和信息處理理論等方面進行分析,不同民族和文化傳統對此有深刻影響。如中國的園林景觀和歐洲相比特色較鮮明,它注重野趣生機、自然韻味,情景交融、意境含蓄,以小見大、時空變換,增加景觀容量與環境氛圍。
價值優化是管理和發展的基礎,景觀規劃和設計應以創建宜人景觀為中心。景觀的宜人性可理解為比較適于人類生存、體現生態文明的人居環境,包括景觀通達性、建筑經濟性、生態穩定性、環境清潔度、空間擁擠度、景觀優美度等內容,當前許多地方對于居民小區綠、靜、美、安的要求即是這方面的通俗表達。景觀特別重視景觀要素的空間關系,如形狀和大小、密度和容量、連接和隔斷、區位和層序……,如同它們所含有的物質和自然資源質量一樣重要。如城市景觀規劃應注意合理安排城市空間格局,相對集中開敞空間(open space),建筑空間要疏密相間;在人工環境中努力顯現自然;增加景觀的視覺多樣性;保護環境敏感區和推進綠色空間體系建設。 4 景觀規劃建筑學的實際應用與發展
景觀規劃建筑學(Landscape Architecture)是適應現代社會發展需要而產生的一門工程應用性學科,它是景觀科學與建筑學的交叉,城市規劃、風景園林設計與景觀生態學的交叉。這門學科在美國已有百余年的歷史,F.L.Qlmsted于1863年就提出了Landscape Architecture的概念,并首先在紐約中央公園的設計和建造中提出了一系列建設城市公園綠地系統的思想,?quot;創造性地利用景觀,使城市環境變得自然而適于居住“,使自然與城市生活相融合,將生態思想與景觀設計相結合,美國許多大學開設“景觀規劃建筑“課程遠早于景觀生態學,但是80年代以后北美景觀生態學的興盛無疑為景觀建筑與景觀規劃注入了新的活力。這一階段有3本有影響的書,即I.Mcharg 1969年出版的“設計結合自然“(Design With Nature), C.A.Smyser1982年出版的《自然的設計》(Nature“s Design)和H.Hough1984年出版的《城市形態與自然過程》(City from and Nature Process),他們在應用中豐富和發展了景觀生態學的思想,并將景觀規劃建筑學納入到現代景觀科學的范疇。
關于“景觀建筑“(Landscape Architecture)通常定義為集中活動區建筑物與周圍環境的整體配置與構建,可分為小區(Site)、城市(Urban)和區域(Region)等不同尺度的景觀設計和規劃,包括土地發展規劃、生態規劃、景觀設計和人文因素等不同側重點。近來關于人居環境的研究漸成熱點,其內容包括自然環境、人口(居民)、社會結構、建筑與城市以及交通、通訊網絡等。景觀規劃建筑學在人居環境研究中起到了十分重要的作用。城市屬于一種人工創造的、以建筑物為基質的特殊人類文明景觀,具有高密度(空間擁擠)、高流量(能流、物流、信息流大)的特點,景觀建筑規劃追求的目標是把自然引入城市和使建筑體現文化。這門應用學科的發展具有鮮明的時代特征,符合人類走向綠色文明的浪潮,同時也推動了景觀科學的革新和發展。
本世紀初景觀地理學在德國的興起,標志著用發生學的觀點和綜合分析的方法劃分地表類型并研究其發展演變的近代地理學的誕生。景觀一詞源于德語Landschaft,具有地表可見景象的綜合和某個限定性區域的雙重含義。施呂特爾(O.Schluter1872-1952)是德國景觀學派的創始人,他是從自然與人文現象的綜合外貌角度來理解景觀,倡導景觀研究作為地理學的中心問題,探索由原始景觀變成人類文化景觀的過程。帕薩格(S.Passarge)創造了景觀地理學一詞,于1913年建立了一套地理學性質的景觀學體系,強調對分類要素的描述和解釋。他在小區域的詳細考察方面及在全球范圍內對景觀學的發展作出了貢獻。其代表作有:《景觀學基礎》和《比較景觀學》,他還提出了城市景觀、空間景觀等概念,力求完善景觀形態與分類的解釋。由于中歐地區有限的生態地理空間和較長的開發歷史,使得景觀外貌呈現出高度的人文化,同時由于德國地理學研究有著很深的地質地貌學淵源,因而德國的景觀地理學以重視人文景觀及具有強烈的地理、地貌學色彩為其特色,制圖分析是其主要研究方法。1939年特羅爾(G.Troll)在利用航空像片判讀進行東非土地利用研究時,提出了"將地理學的區域空間分析與生態學的結構功能研究相結合"的景觀生態學新方向,這一思想對歐 美各國的景觀學研究產生了重大影響。
美國的景觀地理學深受德國的影響,索爾(C.O.Sauer)也是從地貌入手轉入文化地理研究,他于20年代中期發表的著作"景觀形態學",把景觀看作地表的基本單元,認為景觀是由 自然與文化要素兩部分疊加而成。以他為代表的伯克利(Berkeley)學派研究了大量景觀變遷的實例,揭示了人在改變地球面貌中的作用,促進了景觀學派的發展。
按照A.F.伊薩欽科的觀點(1959),景觀學說與自然地理分異理論和綜合自然區劃一起構成了俄國與蘇聯景觀地理學的三大理論成就。與德國和美國的地理學家不一樣,原蘇 聯的地理學家多偏重于自然景觀的研究,認為自然景觀即自然綜合體是自然地理學的主要研 究對象,景觀的類型方向和區域方向并存。這當然是與原蘇聯的國土遼闊、開發程度較低有關。貝爾格(L.S.Berg)發表了"蘇聯景觀地帶"提出了關于自然區以下尺度土地單元的等級與類 型劃分的景觀學說,主要依據植物群落和地形單元的組合。1942年蘇卡切夫(V.N.Sukachev)提出了與生態系統相近似的生物地理群落概念,并將其作為景觀的最小單元,重點研究群落各組成成分之間的物質循環與能量交換。60年代,蘇聯開始了景觀結構與功能的定位實驗研究,著重于水熱平衡、生物地球化學過程的監測和實驗,波雷諾夫(B.B.Poleinov)建立了景觀地球化學的研究方向,卡列斯尼克(S.V.Kalesnik)提出景觀學定義和景觀分類、類型和結構等概念。A.A.克勞克利斯的"實驗景觀學"和B.Б.索恰瓦的"地理學系統學說導論"作為其理論總結,反映了蘇聯地理景觀研究的實驗思想、系統思想和生態學方向的新趨勢。
德國和蘇聯在景觀地理學方面的理論成就,特別是關于自然區劃和土地單元的等級、類型劃分的理論與方法,在第二次世界大戰以后激發了歐美各國廣泛的應用研究,包括景觀及其以下尺度的土地資源分類、評價和區劃規劃、景觀制圖、景觀設計和綜合管理。其中荷蘭、捷克斯洛伐克、加拿大、澳大利亞和英國等國的工作形成了很有特色的理論和方法體系,特別是引進生態學的思想和方法,廣泛應用遙感和地理信息系統手段為景觀學的新發展注入了強大的活力。概言之,1950年以前的景觀學主要是地理學性質,植被、土地利用與環境的關系只是作為自然綜合體中不同要素的相互關系。其后的景觀學經過三十多年的應用與發展,生態系統概念的影響日漸深入,生物(包括人類)與環境的關系問題成為景觀結構的中心,研究從分析走向預測。80年代以來,景觀學再次成為地理科學中的矚目問題,在景觀的形態與發生、景觀的穩定與演化、景觀的分析與綜合、景觀與環境、景觀的價值與應用等方面都有長足的發展,并產生了若干新的分支,如景觀生態學、景觀地球化學、人文景觀學等。
2 景觀地理學的推陳出新
景觀學本來是從綜合自然地理學中脫胎而來,在蘇聯經多方面發展,景觀地理學形成了第一個高峰,但是后來一些學者的經院式研究使其逐步進入了死胡同。80年代以后北美景觀生態學的興起,為景觀學帶來了新的理論突破,加之在廣泛應用中的技術發展,形成了景觀學的第二個高峰。目前新一代的景觀科學可以景觀生態學為代表,在理論層面上包括原有的景觀地理學和景觀地球化學等,在應用層面上包括景觀建筑規劃學,景觀生態建設(建設地理學與建設生態學)等和眾多的交叉分支學科。除了研究范圍的擴大與原有研究內容的深化,景觀科學的推陳出新還突出表現在以下幾個方面:
1)新一代景觀科學突破了原先只是從類型和區域角度對自然綜合體進行研究,發展到從過程與類型(或區域)兩方面對自然-人文綜合體進行有強烈應用色彩的研究。除空間結構與地域分異以外,地理過程與生態過程也成為研究的重心。
2)從單純的地理過程研究發展到人地相互作用過程的研究。人地關系中地域關系的優化是區域可持續發展研究的基礎,而以可持續空間格局的研究為熱點。在景觀和區域尺度上對人地關系的調整和構建可稱之為景觀生態建設,這應成為建設地理學的研究重點。
3)學科的交叉融合極大地豐富和發展了景觀科學,并形成了若干新的學科框架體系。如理論地理學與宏觀生態學的交叉形成了景觀生態學;而在應用層面上,可以說建設地理學與生態工程學的交叉形成了景觀生態建設這一新的研究范疇。國際景觀生態學會的新會章中對于景觀生態學作出了如下的新定義(IALE mission statement, 1998):"景觀生態學是對于不同尺度上景觀空間變化的研究,它包括景觀異質性的生物、地理和社會的原因與系列,無疑它是一門連接自然科學和相關人類科學的交叉學科。"可見景觀研究還涉及自然與人文科學的交叉,如景觀生態美學、生態經濟學與環境倫理學等。
關于景觀生態建設可定義為一定區域、跨生態系統、適于特定景觀類型的生態建設措施,以景觀單元的空間結構調整或重新構建為基本手段,改善受脅迫或受損失的生態系統的功能,提高景觀系統的總體(生物)生產力。其主要內容包括:景觀空間結構的調整,優化組合原有景觀組分或引入新的成分;控制人類活動的方式與程度,補償與恢復景觀的生態功能;按生態學規律進行可更新自然資源的開發與生產活動;建設與自然系統和諧協調、適于人類生存的可持續景觀模式等 轉貼于 3 景觀生態學的理論貢獻
景觀生態學在當代景觀科學中的"一枝獨秀",是因為其認識論和方法論上的進步,為一種正在形成中的"尺度-等級系統"新模式作出了重要的理論貢獻。從科研認識論的角度對于景觀生態學的核心概念和一般原理可作如下歸納:
3.1 景觀系統的整體性和景觀要素的異質性
景觀是由景觀要素(elements)有機聯系組成的復雜系統,含有等級結構,具有獨立的功能特性和明顯的視覺特征,是具有明確邊界、可辨識的地理實體。一個健康的景觀系統具有功能上的整體性和連續性,只有從系統的整體性出發來研究景觀的結構、功能和變化才能得出正確的科學結論。景觀系統同其它非線性系統一樣,是一個開放的、遠離平衡態系統,具有自組織性、自相似性、隨機性和有序性等特征。異質性本是系統或系統屬性的變異程度,而對空間異質性的研究成為景觀生態學別具特色的顯著特征,它包括空間組成、空間構型和空間相關等內容。異質性同抗干擾能力、恢復能力、系統穩定性和生物多樣性有密切關系,景觀異質性程度高有利于物種共生而不利于稀有內部種的生存。景觀格局是景觀異質性的具體表現,可運用負熵和信息論方法進行測度。景觀異質性也可理解為景觀要素分布的不確定性,其出現頻率通??捎谜龖B分布曲線描述。
3.2 景觀研究的尺度性
尺度是研究客體或過程的空間維和時間維,可用分辨率與范圍來描述,它標志著對所研究對象細節了解的水平。在景觀學研究中,空間尺度是指所研究景觀單元的面積大小或最小信息單元的空間分辨率水平,而時間尺度是其動態變化的時間間隔。景觀生態學的研究基本上對應于中尺度范圍,即從幾平方公里到幾百平方公里、從幾年到幾百年。
格局與過程的時空尺度化是景觀生態學的研究熱點,尺度分析和尺度效應受到格外重視和發展。尺度分析一般是將小尺度上的斑塊格局經過重新組合而在較大尺度上形成空間格局的過程,與之相伴的是斑塊形狀趨向規則化以及景觀類型的減少。尺度效應表現為:最小斑塊面積和隨尺度增大而增大,其類型則有所轉換,景觀多樣性減小。通過建立景觀模型和應用GIS技術,可以根據研究目的選擇最佳尺度,并對不同尺度的研究成果進行轉換。由于景觀尺度上進行控制性實驗代價高昂,因此尺度的轉換技術愈顯重要。尺度外推涉及到如何穿越不同尺度約束體系的限制,至今仍是一難點。
時空尺度的對應性、協調性和規律性是一重要特征,通常研究地區越大、相關的時間尺度越長,生態平衡即自然界在動蕩中表現出的與尺度有關的協調性。生態系統在小尺度上常表現出非平衡特征,而大尺度上仍可體現出與平衡模型相似的結果,景觀系統常常可以克服其中局部生物反饋的不穩定性。
尺度性與持續性有著重要聯系,細尺度生態過程可能會導致個別生態系統出現激烈波動,而粗尺度的自然調節過程可提供較大的穩定性。在較高尺度上,作為非線性耗散系統演化中一種普遍現象的混沌可提高景觀生態系統的持續性而避免碎裂種群(Metapopulation)滅絕。大尺度空間過程包括土地利用和土地覆蓋變化、生境破碎化、引入種的散布、區域性氣候波動和流域水文變化等。在更大尺度的區域中,景觀是互不重復、對比性強、粗粒格局的基本結構單元。景觀和區域都在"人類尺度"上即在人類可辨識的尺度上來分析景觀結構,把生態功能置于人類可感受的范圍內進行表述,這尤其有利于了解景觀建設和管理對生態過程的影響。在時間尺度上,人類世代即幾十年的尺度是景觀生態學關注的焦點。
3.3 景觀結構的鑲嵌性(Mosaic)
景觀空間異質性通常表現為梯度與鑲嵌,后者的特征是對象被聚集形成清楚的邊界,連續空間發生中斷和突變。土地鑲嵌性是景觀的基本特征之一,forman提出的斑塊-廊道-基質模型即是對此的一種理論表述。 景觀斑塊是地理、氣候和生物、人文因子影響所成的空間集合體,具有特定的結構形態,表現為物質、能量或信息的輸入與輸出單位。斑塊的大小、形狀不同,有規則、不規則之分;廊道曲直、寬度不同,連接度也有高有低;而基質更顯多樣,從連續到孔隙狀,從聚集態到分散態,構成了鑲嵌變化、豐富多采的景觀格局??臻g格局是景觀功能流的主要決定因素,而這些景觀形態結構又是昨天的流所產生。結構和功能,格局與過程之間的聯系和反饋是景觀生態學的基本命題。
景觀鑲嵌的測定包括多樣性、邊緣、中心斑塊和斑塊總體格局測定等方面,包括多樣度、優勢度、相對均勻度、邊緣數、分維數、斑塊隔離度、易達性、斑塊分散度、蔓延度等指標。此外,網絡理論、中心位置理論、滲流理論(隨機空間模型)等也被用于景觀空間結構的研究。
3.4 生態流的空間聚集與擴散
生物物種與營養物質和其它物質、能量在景觀組分間的流動被稱為生態流(eco-flow),它們是景觀中生態過程的具體體現。受景觀格局的影響,這些流分別表現為聚集與擴散,以水平流為主,它需要通過克服空間阻力來實現對景觀的覆蓋與控制。物質運動過程同時總是伴隨著一系列能量轉化過程,斑塊間的物質流可視為在不同能級上的有序運動,斑塊的能級特征由其空間位置、物質的組成、生物因素以及其它環境因素所決定。
景觀空間要素間物種的擴散與聚集,礦質養分的再分配速率通常與干擾強度成正比,穿越邊緣的能量與生物流隨異質性的增大而增強。無任何干擾時,景觀水平結構趨勢于均質化,而垂直結構的分異更加明顯。
生態流的傳輸機制有風、水、飛行動物、地面動物和人,其驅動力可分為擴散、傳輸和運動,后二者是景觀尺度上的主要作用力。擴散形成最少的聚集格局,傳輸居中,而運動可在景觀中形成最明顯的聚集格局。
景觀的邊緣效應對生態流有重要影響,它可起到半透膜的作用,對通過的生態流進行過濾。此外,在相鄰景觀要素處于不同發育期時,可隨時間轉換而分別起到源和匯的作用。
3.5 景觀演化的不可逆性與人類主導性
景觀變化的動力機制有自然干擾與人類活動影響兩個方面。由于當今世界上人類活動影響的普遍性與深刻性,對于作為人類生存環境的各類景觀而言,人類活動對于景觀演化無疑起著主導作用,通過對變化方向和速率的調控可實現景觀的定向演變和可持續發展。
景觀穩定性取決于景觀空間結構對于外部干擾的阻抗及恢復能力,其中景觀系統所能承受人類活動作用的閾值可稱為景觀生態系統承載力。其限制變化為環境對人類活動的反作用,如景觀空間結構的擁擠程度、景觀中主要生態系統的穩定性、可更新自然資源的利用強度、環境質量以及人類身心健康的適應與感受性等。
景觀系統的演化方式有正、負反饋兩種。負反饋有利于系統的自適應和自組織,保持系統的穩定,是自然景觀演化的主要方式;而不穩定則與正反饋相聯系。從自然景觀向人工景觀的轉化多為正反饋,如圍湖造田、毀林開荒和城市擴張等。耗散結構理論揭示,非平衡不可逆性是組織之源、有序之源,通過漲落達到有序。景觀系統的演化亦符合這一規律,人類活動打破了自然景觀中原有的生態平衡,放大了干擾,改變了景觀演化的方向并創造出新的生態平衡,重新實現景觀的有序化。
3.6 景觀價值的多重性
景觀作為一個由不同土地單元鑲嵌組成,具有明顯視覺特征的地理實體,兼具經濟、生態和美學價值,這種多重性價值判斷是景觀規劃和管理的基礎。景觀的經濟價值主要體現在生物生產力和土地資源開發等方面,其生態價值主要體現為生物多樣性與環境功能等方面,這些均已研究清楚。而景觀美學價值卻是一個范圍廣泛、內涵豐富,比較難以確定的命題。隨著時代的發展,人們的審美觀也在變化,人工景觀的創造是工業社會強大生產力的體現,城市化與工業化相伴生;然而久居高樓如林、車聲嘈雜、空氣污染的城市之后,人們又企盼著親近自然和返回自然,返樸歸真成為時尚。
關于景觀美學值量的量度可從人類行為過程模式和信息處理理論等方面進行分析,不同民族和文化傳統對此有深刻影響。如中國的園林景觀和歐洲相比特色較鮮明,它注重野趣生機、自然韻味,情景交融、意境含蓄,以小見大、時空變換,增加景觀容量與環境氛圍。
價值優化是管理和發展的基礎,景觀規劃和設計應以創建宜人景觀為中心。景觀的宜人性可理解為比較適于人類生存、體現生態文明的人居環境,包括景觀通達性、建筑經濟性、生態穩定性、環境清潔度、空間擁擠度、景觀優美度等內容,當前許多地方對于居民小區綠、靜、美、安的要求即是這方面的通俗表達。景觀特別重視景觀要素的空間關系,如形狀和大小、密度和容量、連接和隔斷、區位和層序……,如同它們所含有的物質和自然資源質量一樣重要。如城市景觀規劃應注意合理安排城市空間格局,相對集中開敞空間(open space),建筑空間要疏密相間;在人工環境中努力顯現自然;增加景觀的視覺多樣性;保護 環境敏感區和推進綠色空間體系建設。
4 景觀規劃建筑學的實際應用與發展
景觀規劃建筑學(Landscape Architecture)是適應現代社會發展需要而產生的一門工程應用性學科,它是景觀科學與建筑學的交叉,城市規劃、風景園林設計與景觀生態學的交叉。這門學科在美國已有百余年的歷史,F.L.Qlmsted于1863年就提出了Landscape Architecture的概念,并首先在紐約中央公園的設計和建造中提出了一系列建設城市公園綠地系統的思想,?quot;創造性地利用景觀,使城市環境變得自然而適于居住",使自然與城市生活相融合,將生態思想與景觀設計相結合,美國許多大學開設"景觀規劃建筑"課程遠早于景觀生態學,但是80年代以后北美景觀生態學的興盛無疑為景觀建筑與景觀規劃注入了新的活力。這一階段有3本有影響的書,即I.Mcharg 1969年出版的"設計結合自然"(Design With Nature),C.A.Smyser1982年出版的《自然的設計》(Nature“s Design)和H.Hough1984年出版的《城市 形態與自然過程》(City from and Nature Process),他們在應用中豐富和發展了景觀生態學的思想,并將景觀規劃建筑學納入到現代景觀科學的范疇。
關于"景觀建筑"(Landscape Architecture)通常定義為集中活動區建筑物與周圍環境的整體 配置與構建,可分為小區(Site)、城市(Urban)和區域(Region)等不同尺度的景觀設計和規劃,包括土地發展規劃、生態規劃、景觀設計和人文因素等不同側重點。近來關于人居環境的研究漸成熱點,其內容包括自然環境、人口(居民)、社會結構、建筑與城市以及交通、通訊網絡等。景觀規劃建筑學在人居環境研究中起到了十分重要的作用。城市屬于一種人工創造的、以建筑物為基質的特殊人類文明景觀,具有高密度(空間擁擠)、高流量(能流、物流、信息流大)的特點,景觀建筑規劃追求的目標是把自然引入城市和使建筑體現文化。這門應用學科的發展具有鮮明的時代特征,符合人類走向綠色文明的浪潮,同時也推動了景觀科學的革新和發展。
1962年蕾切爾·卡遜的《寂靜的春天》的問世,標志著人類首次真正結合社會經濟問題開展生態學研究。在過去的半個世紀里,人類經濟迅猛發展,可是用著名經濟學家布朗的話來形容,這是“自我毀滅的經濟”[1],因為伴隨經濟發展而產生的眾多環境問題,已嚴重的影響了人類的可持續發展。
一、不容樂觀的地球生態環境
在過去的一個世紀里,工業革命帶來的技術進步,給人類經濟帶來飛速發展,可是這也給環境帶來的巨大的破壞。經濟理論和經濟指標并不能解釋經濟是如何影響地球的生態環境的。為什么中國西北部的沙漠化越來越嚴重,為什么南太平洋珊瑚礁大批死亡,為什么從南極冰原到北極冰蓋冰雪融化無處不在,為什么人類已處在自恐龍滅絕后最大一次物種滅絕的早期階段?以及日常報道的森林縮減、牧場退化、土地風化、漁業崩潰等諸多問題都在表明著經濟發展與地球生態環境的激烈沖突。我們將為此付出的巨大代價,就是產生經濟衰退的結果。
(一)全球氣候變化
氣候,即某一地區多年間大氣的一般狀況。[2]它包括大氣的平均狀況,也包括多種可能的統計特征及其極端狀況。而根據聯合國氣候變化框架公約所述,“氣候變化是一個復雜的問題,雖然其本質為環境問題,但卻給地球上所有物種的生存帶來影響。它會影響經濟增長、人口擴張、可持續發展和資源管理等全球性的問題,同時也會受他們影響?!盵3]氣候變化給人類帶來的災難是致命的。如上面提到的冰川融化,氣象災害頻發,中國98洪水造成2.23億人受災,以及2005年的三場超級大西洋颶風,現在想起仍讓人不寒而栗。
(二)物種多樣性減少
地球是一個整體,所有的物種共同構成了地球的生態系統。然而,近年來人類出于發展經濟的需要,大量侵占動植物棲息地,這帶來的直接后果就是生物多樣性銳減。在我國,上海的淡水河流、湖泊的河面率由20世紀80年代初的11.10%減少到21世紀初的8.40%,減少了2.7%。[4]森林是巨大的基因庫,地球上20%-40%的物種都生活在熱帶、亞熱帶森林里,可在1969-1975年,巴西中西部和亞馬遜地區的森林被毀掉了11萬多平方千米,巴西的森林面積同400年前相比,整整減少了一半。[5]20世紀80年代,熱帶雨林國家的人口從15%增加到36%,而森林毀滅的速度幾乎加快了90%。[6]面對如此現狀,我們的使命就是要在環境惡化并帶來長期經濟衰退之前扭轉局勢,避免重蹈覆轍。
二、生態經濟學的興起
(一)國外生態經濟學的興起
20世紀20年代中期,美國科學家麥肯齊(Mekenzie)首次在研究人類群落和社會時融入了植物和動物生態學,第一次將經濟研究與生態學結合了起來。而在卡遜《寂靜的春天》出版后,人類覺醒了,因此大批擁有生態意識的經濟思想家如雨后春筍班出現。最終,在1966年,肯尼斯·鮑爾丁正式提出了“生態經濟學”這個概念。迄今為止,西方理論界關于生態經濟的多種思潮學派,大體可基本分為以下三類。
悲觀派:這一學派的代表是美國的米都斯及其于20世紀60年代末所著的《增長的極限》;英國生態學家愛德華、哥爾德史密斯的《生存的藍圖》。悲觀派學者認為,如果任由現在的經濟和人口增長趨勢發展下去,在今后的100年內地球上的有限資源極有可能被消耗殆盡,導致人類的滅絕。他們認為經濟和人口的增長是造成現今生態危機的主要原因,所以只有“零速增長”,即停止經濟人口增長,停止工業技術的發展,才有可能解救人類。有些學者甚至提出,人類應該回歸到18世紀的田園式農耕生活來解決現今的危機。
樂觀派:此學派的代表人物是美國未來學家赫爾曼·卡恩,代表作是《世界經濟的發展——令人興奮的1978~2000年》。以及朱利安·西蒙,其代表作為《最后的資源》。他們認為,目前的糧食、能源、人口問題只不過是出于“偉大轉折(1800~2000年)”的過渡時期帶來的結果,即產業革命到后工業化社會的過渡時期,人類由貧困到富裕的過渡時期。而由于科技的進步、人類資源的無竭性,生態環境會愈發好轉,未來這些問題都會慢慢消失。
可持續發展派:悲觀派過于強調人類經濟活動的破壞性后果,樂觀派則夸大了經濟增長和技術進步對解決生態問題的能力。經過時間的沉淀,兩派人員都認識到自身觀點的局限性,最終產生了觀點趨同的趨勢。這一派的代表人物就是大家熟知的賴斯特·R·布朗(Leste R Brown),其代表作為《建立一個可持續發展的社會》。他們主張人類通過經濟、法律、行政等正當手段干預生態經濟,引導技術革命,使經濟增長、資源開發、人口控制、環境保護朝著生態經濟和諧發展方向前進,追求社會經濟可持續穩定的增長。
(二)我國生態經濟學的興起
生態經濟學在我國起步較晚,至今不過三十余年時間。但是其發展很快,并已取得一定成就。1980年8月,中國著名經濟學家許滌新先生在青海西寧的一次會議上首次發出了建立我國生態經濟學的倡議。1982年11月在南昌市召開了全國第一次生態經濟學術研討會。
1984年2月在北京召開了全國生態經濟科學討論會暨中國生態經濟學會成立大會。會上再次強調了生態經濟學研究在我國社會主義現代化建設中的重要性。[7]
經過30余年的研究討論,我國生態經濟學理論和實踐得到了迅速發展。在理論上,有對生態經濟平衡理論的研究,對生態經濟再生產理論的研究,對人與生物圈、生物多樣性經濟評估等學術成果;在實踐上,也取得了顯著成績,如生態經濟預警研究,積極探索生態評價指標體系、自然保護區等方面的實踐應用。
三、生態經濟學的內涵
(一)生態經濟學的研究對象
“生態經濟學”的概念是由美國經濟學家肯尼斯·鮑爾?。↘enneth Boulding)在他的重要論文《一門科學—生態經濟學》中首次正式提出來的。[8]作者在此篇論文中首次提出了“生態經濟協調理論”,指出自然生態系統是現代經濟社會系統建立的基礎,以人類經濟活動為中心的社會經濟活動都在大自然的生物圈中進行。生態經濟學的研究對象就是生態經濟系統,即人類社會經濟系統和地球生態系統之間的關系。
(二)生態經濟學的理論基礎
生態經濟學作為一門新興的跨領域科學,從廣義的角度探討了生態系統和經濟系統之間相互聯系和相互作用的關系,以及由這兩個系統所組成的復雜系統的運動規律。它轉變了人類傳統的經濟發展思想。事實上,生態學理論、經濟學理論、系統理論及倫理理論都為生態經濟的發展奠定了重要的基石。接下來著重分析下生態學理論和經濟學理論。
生態學是研究生物體與其周圍環境(包括非生物環境和生物環境)相互關系的科學。[9]生物時刻改變著環境,環境為生物提供了必不可少的資源,所以兩者是共同進化的。因此人類必須意識到,在發展經濟的過程中,要充分考慮環境和資源的有限性,珍惜擁有的資源,保持良好的生態環境以實現社會經濟的可持續發展。生態學理論中另外一個重要的理論即為生態因子。生態因子對生物生長發育具有限制作用,同理人類在發展過程中也受限制因子的限制,這時如何進行有效資源配置就顯得尤為重要。
經濟學是一門對產品和服務的生產、分配以及消費進行研究的社會科學。[10]其兩大核心思想為,物品是稀缺的,以及社會必須有效地利用他們。傳統微觀經濟學關注個體的生產和消費行為,宏觀經濟學關注整個國家或者區域的就業通貨膨脹等問題,其中的許多理論都構成了生態經濟學的理論基礎。而生態經濟學探討的人類經濟發展規模不能所占地球承載能力百分比的問題實質上就是資源的稀缺性問題,另一方面,資源的有效配置和分配也為生態經濟學提供了極大的幫助。
四、生態經濟學的未來發展趨勢
1989年,國際生態經濟學會(ISEE)的成立以及《生態經濟》雜志的創刊是生態經濟學發展史上兩個具有里程碑意義的事件。而即便研究生態經濟學變得越來越普遍和規范化,它作為一門新興的交叉學科,許多課題仍然尚處于摸索階段,但我們確實可以通過其發展史看出未來的發展趨勢。如上所說,從西方生態經濟學的發展史來看,可持續發展理論已經成為主流,這其實就是生態經濟學未來的發展趨勢。
1990年首屆國際生態經濟學討論會的題目與中心議題就是“生態經濟學:可持續的科學與管理”,標志著可持續發展討論已經形成熱潮。生態經濟學的核心理論已從“生態經濟協調發展”過渡到生態經濟可持續發展理論。鮑爾丁及許多科學家過去認為經濟系統隸屬于自然生態系統之下,人們應該努力尋找兩者協調發展之道。但現在,生態經濟學家們意識到,不僅僅是協調發展,如何通過經濟法律等手段促進技術進步,使經濟發展、環境保護、資源利用都能可持續的進行下去,更為重要。因此可持續發展理論必將是未來生態經濟學的研究大方向。
參考文獻:
[1]Lester.R.Brown. Eco-Economy [M].NYC: W. W. Norton & Co.,2001.7.
[2]劉俊.關注全球氣候變化[A].李占峰.中國軍事百科全書-軍事氣象[M].天津:天津教育出版社,2007:1-2.
[3]UNFCC. Background on the UNFCCC: The international response to climate change. http://unfccc.int/essential_background/items/6031.php,2013.8.1.
[4]成克武.唐山南湖濕地公園生物多樣性及生態規劃[M].北京:中國林業出版社,2010.15.
[5]張廣明.環境科學知識[M].內蒙古:內蒙古人民出版社,2009.101.
[6]唐建榮.生態經濟學[M].北京:化學工業出版社,2005.5.
[7]韓威.百卷本生態全書生態經濟[M].北京:人民出版社,1994.8.
[8]唐建榮.生態經濟學[M].北京:化學工業出版社,2005.22.
[9]Frodin.D.G.Guide to Standard Floras of the World.Cambridge:Cambridge University Press.2001.72.