生態(tài)工程的原理

【專家解說】：　　生態(tài)工程技術將生態(tài)學原理與經濟建設和生產實際結合起來，就是為了實現(xiàn)生物有機體與環(huán)境在有人工輔助的能量、物質參與下，實現(xiàn)同生態(tài)學及生態(tài)經濟學原理和現(xiàn)代工程技術的系統(tǒng)配套，生產過程中的物流、能流的合理循環(huán)，由此可見在建設生態(tài)工程及應用生態(tài)工程技術中必須遵循生態(tài)學的一些基本原理。 　　（一）生態(tài)位原理 　　生態(tài)位是生態(tài)學研究中廣泛使用的名稱，又稱生態(tài)龕或小生境，通常是指生物種群所占據(jù)的基本生活單位、對于生物個體與其種群來說，生態(tài)位是指其生存所必須的或可被其利用的各種生態(tài)因子或關系的集合。每一種生物在多維的生態(tài)空間中都有其理想的生態(tài)位，而每一種環(huán)境因素都給生物提供了現(xiàn)實的生態(tài)位。這種理想生態(tài)位與現(xiàn)實生態(tài)位之差一方面迫使生物去尋求、占領和競爭良好的生態(tài)位。另一方面也迫使生物不斷地適應環(huán)境，調節(jié)自己的理想生態(tài)位，并通過自然選擇，實現(xiàn)生物與環(huán)境的世代平衡。在農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，由于其是半人工或人工的生態(tài)系統(tǒng)，人為的干擾控制使其物種單一性，從而產生了較多的空白生態(tài)位。因此在農業(yè)生態(tài)工程設計及技術應用中，如能合理運用生態(tài)位原理，把適宜而有經濟價值的物種引入系統(tǒng)中，填充空白的生態(tài)位而阻止一些有害的雜草、病蟲、有害鳥獸的侵襲，就可以形成一個具有多樣化物種及種群穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。充分利用高層次空間生態(tài)位，使有限的光、氣、熱、水、肥資源得到合理利用，最大限度地減少資源的浪費。增加生物量與產量，如稻田養(yǎng)魚就是把魚引入稻田中，魚可以吃掉水稻生長發(fā)育過程中所發(fā)生的一些害蟲，為稻田施肥，而水稻則為魚類生長提供一定的餌料，從而取得互惠互利的效果。 　　（二）限制因子原理 　　生物的生長發(fā)育離不開環(huán)境，并適應環(huán)境的變化，但生態(tài)環(huán)境中的生態(tài)因子如果超過生物的適應范圍時，對生物有一定的限制作用，只有當生物與其居住環(huán)境條件高度相適應時，生物才能最大限度地利用環(huán)境方面的優(yōu)越條件，并表現(xiàn)出最大的增產潛力。 　　最小因子定律： 　　即植物的生長取決于數(shù)量最不足的那一種物質，最小因子定律，這一定律說明，某一數(shù)量最不足的營養(yǎng)元素，由于不能滿足生物生長的需要，同時也將限制其它處于良好狀坊的因子發(fā)揮效應，農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)因為人為的作用也會促使限制因子的轉化，但無論怎樣轉化，最小因子仍然是起作用的。 　　2. 耐性定律 　　在最小因子定律的基礎上，人們發(fā)現(xiàn)不僅因為某些因子在量上不足時生物的生長發(fā)育會受到限制，但某些因子過多地會影響生物的正常生長發(fā)育和繁殖。1913年謝爾福德把生態(tài)因子的最大量和最小量對生物的限制作用概念合并為耐性定律。即各種生物的生長發(fā)育過程中對各種生態(tài)因子都存在著一個生物學上限和下限，它們之間的幅度就是該種生物對某一生態(tài)因子的耐性范圍。因此在農業(yè)生態(tài)工程建設與生態(tài)工程技術應用時，必須考慮生態(tài)因子的限制作用原理。 　　（三）食物鏈原理 　　在自然生態(tài)系統(tǒng)中，由生產者、消費者、分解者所構成的食物鏈，從生態(tài)學原理看，它是一條能量轉化鏈，物質傳遞鏈，也是一條價值增值鏈。綠色植物被草食動物所食，草食動物被肉食動物吃掉，植物和動物殘體又可為小動物和低等動物分解，以這種吃與被吃而形成了食物鏈關系，但是食物鏈并非單一的簡單的一種關系，如水稻－蝗蟲－鳥類這樣，而是形成了一種復雜的食物鏈網。我們知道太陽光能是地球上一切能量的來源，日光能被固定形成化學潛能，并沿著食物鏈的各個營養(yǎng)級傳遞，由于能量在轉化過程中不可避免地消耗與損失，沒有任何能量能夠100％的有效轉化為下一營養(yǎng)級的生物潛能。林德曼著名的十分之一定律說明，能量從一個營養(yǎng)級向下一個營養(yǎng)級轉化的比率只有十分之一，因此自然界的食物鏈很少有長達4個營養(yǎng)級之上。但在人工生態(tài)系統(tǒng)與農業(yè)生態(tài)工程中，這條食物鏈往往進一步縮減了，縮減了的食物鏈不利于能量的有效轉化和物質的有效利用，同時還降低生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加重環(huán)境污染。因此根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈原理，在農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，可以將各營養(yǎng)級因食物選擇而廢棄的生物物質和作為糞便排泄的生物物質，通過加環(huán)與相應的生物進行轉化，延長食物鏈的長度，并提高生物能的利用率。如在經濟樹林中養(yǎng)殖土雞、雞類喂豬、豬糞制造沼氣，沼渣肥田，稻田養(yǎng)魚，魚吃害蟲，保障水稻豐產，從而形成了一種以人為中心的網絡狀食物鏈的種養(yǎng)方式，其資源利用效率與經濟效益要比單一種養(yǎng)方式大的多。 　?。ㄋ模┱w效應原理 　　系統(tǒng)是由相互作用和相互聯(lián)系的若干組成部分結合而成的具有特定功能的整體，其基本的特性就是集合性，表現(xiàn)在系統(tǒng)各組分間相互聯(lián)系、依賴、作用、制約的不可分割的整體，整體的作用和效應要比各部門之和來的大。農業(yè)是個多部門組成的產業(yè)，它是由農業(yè)生物，環(huán)境資源以及社會經濟要素構成的社會－經濟－自然的復合系統(tǒng)。農業(yè)生態(tài)工程與技術的建設要達到能流的轉化率高，物流循環(huán)規(guī)模大，信息流暢，價值流增加顯著－即整體效應最好。就要合理調配組裝協(xié)調農業(yè)的各個生產部門，使整個系統(tǒng)的總體生產力提高，整體效應的取得要取決于系統(tǒng)的結構，結構決定功能。因此我國生態(tài)農業(yè)及農業(yè)生態(tài)工程強調不同層次上，根據(jù)自然資源，社會經濟條件按比例有機組裝和調節(jié)，以整體協(xié)調優(yōu)化求高產、高效、持續(xù)發(fā)展。 　　（五）生物與環(huán)境相互適應、協(xié)同進化原理 　　生物的生存、繁衍不斷從環(huán)境中攝取能量、物質和信息，生物的生長發(fā)育依賴于環(huán)境，并受環(huán)境的強烈影響，外界環(huán)境中影響生物生命活動的各種能量、物質和信息因素稱為生態(tài)因子，生態(tài)因子既有對生物和生命活動所需的利導因子，也有限制生物生存和生命活動的限制因子。利導因子促進生物的生長發(fā)育，而限制因子則制效生物生長與生產的發(fā)展，因而在當?shù)氐纳鷳B(tài)農業(yè)工程建設中必須充分分析當?shù)乩麑б蜃蛹跋拗埔蜃拥臄?shù)量和質量。以選擇適宜的物種和模式。 　　生態(tài)系統(tǒng)作為生物與環(huán)境的統(tǒng)一體，既要求生物要適應其生存環(huán)境，又同時伴有生物對生存環(huán)境的改造作用，這就是所謂的協(xié)同進化原理。協(xié)同進化原理認為生物與環(huán)境應看作相互依存的整體，生物不只是被動地受環(huán)境作用和限制，而在生物生命活動過程中，通過排泄物、死體、殘體等釋放能量、物質于環(huán)境，使環(huán)境得到物質補償，保證生物的延續(xù)，封山育林，植樹種草，退耕還林，合理間套輪作都是為了改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境。同時在對可更新資源（再生資源）利用中做到保護其可更新能力，確保資源再生和循環(huán)利用，達到永續(xù)利用，充分保護環(huán)境，提高資源利用率。 　?。┬б鎱f(xié)調統(tǒng)一原理 　　農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個社會－經濟－自然復合生態(tài)系統(tǒng)，是由自然再生產和經濟再生產交織的復合生產過程，具有多種功能與效益，既有自然的生態(tài)效益，又有社會的經濟效益，只有生態(tài)與經濟效益相互協(xié)調，才能發(fā)揮系統(tǒng)的整體綜合效益。 　　生態(tài)工程及技術的建設與應用都是以最終追求綜合效益為目標的。在其建設與調控中，將經濟與生態(tài)工程建設有機交織地進行，如農業(yè)開發(fā)與生態(tài)環(huán)境建設結合，資源利用與增殖結合，鄉(xiāng)鎮(zhèn)農業(yè)開發(fā)與環(huán)保防污建設等等，就是將所追求的生態(tài)效益，經濟效益和社會效益融為一體。