道路綠化生態(tài)工程基本原理

趙 姣

(佳木斯市公路園林綠化管理站)

1 系統(tǒng)科學(xué)原理

(1)有它的特定功能。是一個(gè)有序的有機(jī)體,這是系統(tǒng)的基本特征。

(2)具有明顯的邊界。沒(méi)有邊界就不成為系統(tǒng),有的邊界很大,如太陽(yáng)系、銀河系,人類目前尚不清楚,但是它是客觀存在的。

(3)具有很強(qiáng)的整體功能。一般來(lái)講整體功能必然大于組成該系統(tǒng)的成分功能的算術(shù)和。

(4)有兩個(gè)以上的組成成分或子系統(tǒng)。

(5)各個(gè)組分或子系統(tǒng)有一定的比例關(guān)系,不是任意的混合。

(6)各個(gè)組分在系統(tǒng)中即有一定的分工,又有合作。

(7)各個(gè)組分始終通過(guò)一定的關(guān)系相互作用。

2 生態(tài)環(huán)境效益與社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益協(xié)同原理

“生存與發(fā)展”是當(dāng)今世界政治和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的主流。生態(tài)工程的主要目的就是為解決這兩個(gè)問(wèn)題而進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施的。在解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的同時(shí),還要根據(jù)不同生態(tài)工程的特殊性,兼顧社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益充分協(xié)同發(fā)展。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,脫離開經(jīng)濟(jì)規(guī)律去追求生態(tài)效益和社會(huì)效益,往往是比較困難的。

3 生物多樣性原理和生物種群分布原理

科學(xué)研究表明,任何一個(gè)生物種群都不可能脫離其他生物種群而單獨(dú)存在。生物群落的生物種群?jiǎn)我?是影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和生產(chǎn)力提高的重要因素之一。根據(jù)生態(tài)學(xué)原理,一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生物群落越復(fù)雜,它的生物生產(chǎn)力就越高,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越強(qiáng),反之這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力就越低。這與多樣的生物相生分布,各自占據(jù)不同適生空間,高效率的利用環(huán)境資源(陽(yáng)光,水,空氣等)有關(guān)。

一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的功能與構(gòu)成它的生物種群的分布特征直接相關(guān)聯(lián)。生物種群的分布格局一般分為平面和垂直兩種,平面分布格局通常根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法,人為地把生物種群的分布分為隨機(jī)分布、簇生或成群分布、有規(guī)則分布、整個(gè)群體規(guī)則分布等類型;垂直分布格局可以分為上、中、下等垂直梯度。在道路綠化工程建設(shè)中,只有合理地安排生物種群,才能實(shí)現(xiàn)工程的預(yù)定效益。例如,道路防護(hù)林生態(tài)工程,不但要充分考慮總體防護(hù)效益,還要考慮生物種群之間的相互防護(hù)效益。過(guò)去那種以單一種群建成的防護(hù)林,雖然也起到了一定程度的總體防護(hù)效益,但是由于對(duì)種群之間的相互防護(hù)作用不夠重視,常導(dǎo)致大規(guī)模病蟲害發(fā)生。

4 生物種群之間共生、互生、抗生原理

生物種群之間大多數(shù)都存在著共生、互生或抗生關(guān)系?？茖W(xué)的利用生物種群之間共生、互生關(guān)系,合理地安排生物分布格局,是建造人工生物群落的重要步驟。如在道路綠化中的植物配置時(shí),陽(yáng)性植物在上,陰性植物在下,高抗性植物與低抗性植物配合,高需氮植物與固氮植物配合,利用養(yǎng)雞抑制蟲害,利用蚯蚓改良土壤等。

5 機(jī)能節(jié)律與時(shí)間節(jié)律配合原理

生物種群存在著明顯的生長(zhǎng)發(fā)育漸進(jìn)變化過(guò)程,每一個(gè)過(guò)程中對(duì)環(huán)境因子量值的要求是不盡相同的,這個(gè)過(guò)程在生態(tài)學(xué)中稱之為生物的機(jī)能節(jié)律。構(gòu)成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的諸環(huán)境因子的量值,一般隨著時(shí)間的變化其量值也有相應(yīng)的變化,這種變化在生態(tài)學(xué)中稱之為資源環(huán)境的時(shí)間節(jié)律。在生態(tài)工程建設(shè)中,要盡可能科學(xué)地把生物的機(jī)能節(jié)律與所處環(huán)境的時(shí)間節(jié)律人為地合理搭配,使生物種群能夠最大限度地利用資源環(huán)境因子,從而提高它們的生物生產(chǎn)力。

對(duì)于自然社會(huì)這樣的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),不僅涉及自然環(huán)境因子如氣候、土壤、水分等,還與社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境、生產(chǎn)資料供求、市場(chǎng)、勞動(dòng)力等因素都有一定關(guān)系。

6 生態(tài)位理論

不同生態(tài)因子都具有明顯的變化梯度,不同梯度可以為各種生物所占據(jù)、利用和適應(yīng)的部分稱為生物的生態(tài)位。也有人把生態(tài)位稱為小環(huán)境,指生物在完成其正常生活周期所表現(xiàn)的對(duì)環(huán)境的綜合適應(yīng)性。由于各種生態(tài)環(huán)境因子對(duì)生物作用的綜合性,所以,生態(tài)位實(shí)際是一個(gè)超體積和超時(shí)空的向量集。在生態(tài)工程領(lǐng)域里,為了使生物種群能夠盡可能的多利用生態(tài)位,或稱“生態(tài)位的填充”,最有效地利用環(huán)境資源,是生產(chǎn)更多生物產(chǎn)品的有效手段。

生態(tài)系統(tǒng)是由諸多生態(tài)元所構(gòu)成的。生態(tài)元是指具有一定生態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的單元,小可到基因,大可到地球生物圈。被生態(tài)所占據(jù)的生態(tài)位叫生態(tài)元的實(shí)際生態(tài)位;沒(méi)有被生態(tài)元所占據(jù)的生態(tài)位,叫生態(tài)元的潛在生態(tài)位;在一定的時(shí)間和空間內(nèi)不存在的生態(tài)位,叫生態(tài)元的非存在生態(tài)位。在現(xiàn)階段,合理利用存在生態(tài)位主要是通過(guò)引進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益高的符合生態(tài)工程最終目的的生態(tài)元取代現(xiàn)有的有害生態(tài)元和替換低效生態(tài)元。

生態(tài)工程建設(shè)還可開拓非存在生態(tài)位和定向改變生態(tài)位,通過(guò)人為措施創(chuàng)造適宜生態(tài)元生存的生態(tài)位,達(dá)到使該生態(tài)元生存的目的。

在某一特定的生態(tài)系統(tǒng)中,自然資源是相對(duì)常量,如何通過(guò)生物種群匹配,利用生物對(duì)環(huán)境的影響,使有限資源得到合理利用,增加轉(zhuǎn)化利用效率,減少資源浪費(fèi),是生態(tài)工程建設(shè)的關(guān)鍵。

7 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量循環(huán)、食物鏈與信息傳遞

生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量的來(lái)源是太陽(yáng)能,綠色植物首先通過(guò)光合作用將太陽(yáng)能固定為生物能,繼而轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物質(zhì),再通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)復(fù)雜的食物鏈進(jìn)行逐級(jí)分解,為食草動(dòng)物、食肉動(dòng)物、昆蟲、微生物所利用,逐步分解有機(jī)物為無(wú)機(jī)物,將生物能消耗掉。根據(jù)熱力學(xué)定律,能量在生態(tài)系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)遵循兩個(gè)規(guī)律,即:能量在系統(tǒng)內(nèi)傳輸,能的形式經(jīng)常改變,但總量保持不變;能量總是從集中的形式轉(zhuǎn)化為分散形式,任何一步的能量轉(zhuǎn)化總有一定的損失,損失的能量加上剩余的能量,總能量保持不變。根據(jù)食物金字塔定律,能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí),由于要維持生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物種群的呼吸作用及動(dòng)植物等正常的生命活動(dòng),每一級(jí)都要損失一定能量,使傳遞下去的能量逐級(jí)減少,最終全部消耗歸還于自然環(huán)境,而呈金字塔狀態(tài)。

生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞包括物理、化學(xué)、營(yíng)養(yǎng)和行為信息四部分。以物理過(guò)程為傳遞形式的信息稱為物理信息,它包括聲、熱、濕、重、磁力、摩擦等信息;生物在某種特定條件下或某個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段,分泌出一定特殊或具有一定氣味的化學(xué)物質(zhì),在生物個(gè)體或群體之間起著某種信息傳遞作用的稱為化學(xué)信息,如動(dòng)物求偶、捕食、防御時(shí)散發(fā)的特殊化學(xué)信息。