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改良土壤的思路与方法范文1
关键词:矿山废弃地;生态环境;恢复;唐山石灰石矿
中图分类号:X171.4文献标识码:A文章编号:16749944(2013)08019903
1我国矿山废弃地生态环境现状
矿山废弃地有两种定义:①从土地利用的角度来说,矿山废弃地是在采矿活动中破坏和占用、不经整治而无法使用的土地。②从生态系统的角度来说,矿山废弃地是一种退化的生态系统,其生态环境特性与裸地相似,对周围环境有巨大的负面影响。
我国是世界上第三矿业大国,据统计,我国社会生产所需原材料的85%、能源的95%和农业生产材料的75%以上来自于矿产资源。而根据有关部门公布的资料可以了解到:我国已探明储量并且具有开采价值的矿产资源种类有140余种,分布在全国2000多个县级地区。我国现在的国营矿山企业有8000多个,个体矿山企业更是达到了23万多个,这个数字相当惊人。如此巨大规模的矿山开采活动势必给生态环境带来极大的负面影响。
2矿山生态恢复技术
生态恢复是指通过人工措施,遵循自然规律,恢复天然的环境生态系统的方法。所有的自然生态系统的恢复和重建都是以植被恢复为前提的,鉴于此种实际情况,要进行矿山的生态恢复,最为重要的任务就是进行矿山植被的恢复,然而又因为陆生植物赖以生存的物质基础是土壤,生态系统中物质与能量交换的重要场所亦是土壤,所以矿山土壤的恢复便成为矿山生态恢复的关键。
2.1土壤恢复技术
2.1.1复坑整平
在一些采矿区由于采矿活动,使得矿区的地面起伏巨大、沟深坑大,这些因素极其不利于土壤的覆盖。通过复坑整平可以将裸地整理成具有极小平缓坡度的平整地面,使矿区的较大的坡度和沟坎减少或消失。
2.1.2回填盖土
回填的土壤应该选取适宜本土植物生长的客土,使植物正常生长发育的需要得以满足,如果没有合适的客土土质,可以通过改良或添加有机质的方法来增加土壤中营养元素,从而形成适合植物生长的客土土壤。此外还应注意客土回填的厚度,其厚度不得小于0.3m。厚度过薄不利于保持水分和养分,将会影响植物根系的吸收和植物本身的生长。
2.2植被恢复技术
因为不同的矿山废弃地有着不同的自然环境和社会环境,导致它们的生态恢复也有不同的恢复任务,这也决定了生态恢复目标的不同,选取的植被也不同。例如,如果以污染控制以及水土流失为目标,则应该选择一些生物量较高、根系较为发达的耐性草本植物,而且应该选用多年生的。如果以农业耕地为目标,在选用植物或作物品种时,应注意有害元素在食用部分的积累情况,要避免有害元素在食物链中的大量富集。如果以野生动植物的保护为目标,应该选择乡土物种,并且物种的组成种类要多样化,这样有利于野生生物的保护。总而言之,在选取植物的种类时,应尽可能地选择生长适应性强、成活率高、速度较快、抗逆性好(如抗早、抗涝、抗污染、抗辐射、抗风沙等)、有利于改善土壤的固氮植物。
3我国矿山治理的对策
3.1增加治理费用和加强监督
由于我国的基本国情较为特殊,大多数矿山是在计划经济体制下建立起来的,并且绝大多数属于国营,当时的条件有限,矿山在建设中的环境与生态保护费用投入较少,更没有实施矿山生态恢复技术的治理措施,因而遗留下较多的环境与生态问题,对这些问题的治理需要国家加大投资。另一方面,对于新建矿山,应该要求企业增加投资,缓解并进一步解决开采过程中产生的种种环境与生态问题。此外,国家务必设立专门的机构来监督矿山治理的费用的具体使用落实状况,坚决杜绝款项不明出处的现象。
3.2加强合作与交流
我国的矿山企业在矿山的生态恢复问题上应该加强与政府、企业、各部门、国内外生态环境保护单位之间的交流与合作,从而使最新的矿山生态恢复研究成果和最好的生态恢复技术得以推广,减少由于行政管理体制问题带来的矿山部门、政府、土地部门和环保部门之间的责任相互推诿的现象,提高矿山生态恢复管理工作的效率。政府应该大力支持那些积极主动进行矿山生态环境恢复的企业,制定一定的优惠鼓励政策,使企业在矿山生态环境的治理过程中的积极性有极大的提高。
3.3培养创新思维
正确的思想意识能够指导人们的实践活动,创新思维能够及时地促进矿山生态环境保护的进行,能够积极地促进自然界与人类社会的协调发展。倘若我们不能改变传统的与陈旧的思维意识,就无法从根本上对矿山的生态环境进行治理与恢复。因此,应该树立创新思维的发展策略。
4案例——唐山石灰石矿
4.1矿山生态环境现状及问题
唐山某石灰石矿山目前共有3个采区和3个排土场,采区分别为东部采区、中部采区和西部采区,排土场分别为东部排土场、南部排土场和北部排土场。东部采矿区目前已经封坑,南部排土场用作工业建设场地。目前,矿山存在严重的生态环境问题,矿区内的多数企业机械化开采不完善,对矿床破坏程度尤其严重,因而造成大量植被破坏。
排土场表面没有植被,水土流失严重,表土破碎,一片荒凉杂乱的景观。由于破坏严重,其附近的耕地被荒废,水源被污染,空气混浊,能见度降低。到了雨季时,土场的土壤被降雨冲刷严重,气候干燥并盛行季风的春季与冬季到来时,排土场周围尘沙飞扬。
4.2治理思路与策略
从唐山石灰石矿生态环境破坏的现状中,可以进一步得到进行矿山生态环境恢复的方法与措施。治理的对象是由于露天开采石灰石形成的废弃地,主要有:已经关闭矿坑的东采场、废弃的东排土场、北部排土场(正在使用中),根据治理对象的不同、对生态环境破坏程度的不同,并结合石灰石矿区复杂的地质状况,提出具体的治理方法与措施。
一方面,因为唐山石灰石矿山废弃地土壤贫瘠,另一方面,矿区土壤缺乏营养元素和有机质的状况较为严重,所以必须采取必要的措施对土壤的物理化学性质进行改良。具体方法与措施主要有:人工增肥,绿肥法(通过种植紫花苜蓿等豆科的植物改良土壤物理化学性质),客土法。
2013年8月绿色科技第8期
唐伟,等:我国矿山废弃地受损生态环境的恢复探讨环境与安全
露天开采石灰石矿使原来的地表植被破坏殆尽,仅仅依靠自然恢复矿区的生态环境难以实现,因此需要筛选适宜的植物,用来重新构建人工生态系统,植被品种,一般选择适应能力强,对干旱、风沙、盐碱等不良自然条件有极强的忍耐性与适应性,并且具有极强的水土保持功能的植被物种,同时,植被的根系还应该发达,能够形成固持土壤的网状根,生长速度快,枝叶繁盛,对风沙有较强的抵抗能力等(表1)。
4.3修复技术
4.3.1生物修复技术
(1)排土场坡面采用了某公司的排土场坡面整体喷植绿化技术。
(2)对地质灾害区进行立体防治。乔木根深,能有效防止滑坡,灌木根深适中,可以防止垮塌,草木根较浅,适宜用于治理水土流失,这样形成多种植物共同保护的立体防治体系。
(3)绿化苗木,以中等苗木为主,辅以大苗和小苗。这样可以有效地提高成活率,同时也方便运输,关键是可以降低苗木恢复的成本,在资金有限的情况下尽量多地种植苗木。
(4)人工施肥(主要指有机肥),通过种植豆科植物与客土法等对上壤进行有效改良。
4.3.2工程修复技术
(1)回填:充分利用排土场的废石进行回填,考虑到地下水的保护问题,必须在回填之前做好防渗措施。
(2)覆土:在坡面及台面上覆盖土壤,具体厚度应以所要种植的植被为基准。
(3)修建排蓄水设施,对水上流失进行防治,使有限的水资源得以保护和有效利用。
(4)平整台地,平台坡度宜在4°~5°以下,稍高于内部,首次平整之后,应先铺一层1.0~1.4m厚的风化岩土,压紧实,形成结实的防渗层,然后再进行挖坑,并向坑内部填入土壤。
4.3.3生态恢复技术
(1)整体上矿区遵循利用自然,进而改造自然的客观规律,用植被来养护植被。
(2)建设动植物区,使野生动植物重新回到原来大自然栖息地。
(3)较平坦地区种植经济林,有坡度的地区种植用材林,凹凸不平的地区发展渔业。
5结语
我国社会主义经济发展和建设事业离不开矿产资源,同时,我们也必须看到矿山开采给我们带来的巨大的生态环境问题。我国的矿山生态环境状况依然很严峻,所以,我们要树立并坚持社会主义科学发展观,在有关政策方针的指导下,积极开展与国外先进矿业企业的合作与交流,结合我国矿山的实际情况, 进一步完善我国受损矿山的生态恢复技术,完善矿山废弃地立法制度,从而达到资源、环境、社会相互协调发展的目的,为我国矿业生产的可持续发展做出贡献。参考文献:
[1]徐曙光.澳大利亚的矿山环境恢复技术与生态系统管理[J].国土资源情报,2003(2):1~8.
[2]岳境,邹继兴.露天矿山地质灾害治理方案[J].河北理工学院学报,2007,29(l):129~132.
改良土壤的思路与方法范文2
关键词:循环农业 循环经济 经济效益 环境效益
二十世纪九十年代循环经济的理念进入我国以来,各地将其应用于农业领域,探索了一条中国特色的循环农业发展之路。[1]对解决农业发展的环境问题,提高农业发展的经济效益具有重要的现实意义。
1.循环农业的内涵
郭铁民等(2004)[2]将“循环农业”定义为“运用可持续发展思想和循环经济理论与生态工程学的方法,在保护农业生态环境和充分利用高新技术的基础上,调整和优化农业生态系统内部结构及产业结构,提高农业系统物质能量的多级循环利用,严格控制外部有害物质的投入和农业废弃物的产生,最大限度地减轻环境污染,使农业经济活动真正纳入到农业生态系统循环中,实现生态的良性循环与农业的可持续发展。”王树文(2008)[3]指出农业循环经济是利用生态学、生态经济学、生态技术学及其基本规律为指导的农业经济形态,通过建立农业经济增长与生态系统环境质量改善的动态均衡机制,把农业经济活动与生态系统的各种资源要素看做是一个有机整体加以统筹协调农业发展的模式。农业循环经济是循环经济在农业方面的创造性发展,是循环经济理念在农业系统的应用。
据环保部门监测,农业面源污染占水体污染总量的43.71%,工业“三废”污染占18.63%,生活垃圾污染占36.5%。[4]耕地减少、土质恶化、环境污染等问题成为制约现代农业发展的“瓶颈”。现代农业不能一味追求“经济效益”,只有实现经济效益与环境效益的统一,才能实现现代农业的可持续发展。
2.循环农业的经济效益
2.1节约农业生产过程的资源利用
循环农业对农业生产过程中的各种资源进行系统规划利用,大力推行“九节一减”,即:节地、节水、节肥、节药、节种、节电、节油、节柴、节粮、减人。在具体实施中,农村种养业、乡村企业、建房、修路等基础设施建设都要节约集约用地;加快发展节水农业,合理利用地下水;加快灌区节水配套改造;推行测土配方施肥、精准施肥和缓释肥技术,由通用复合肥向专用配方肥转变;科学合理使用农药,对病虫害要统防统治;推广农作物精量、半精量机播等节种技术;节约农业用电;选购、创新、设计、制造节约汽油、柴油的农业机械和农用运输设备;推广省柴灶、节煤炉等先进技术;杜绝在粮食收割、运输、储存各个环节的损耗浪费;采用科学养殖方法,提高畜禽养殖业肉料比;减少从事一产的农民。[5]
2.2变废为宝
循环农业以“资源―产品―废弃物―资源”作为基本运作机制,采用高新技术循环利用农村各类农林牧渔业产生的废弃物,变废为宝,化害为利,深度挖掘各类资源及其加工后的废弃物再利用的潜力,使经济效益得到显著提高。例如,浙江省是全国较早提出发展循环经济、建设循环型社会的省份之一,循环农业经济作为循环经济的一个重要组成部分,2008年全省畜禽粪便污水产生量为6878多万吨,其中通过沼气工程建设利用畜禽粪便和污水量达3235万吨,通过户用沼气利用畜禽粪便和污水量达120万吨,有机肥加工利用畜禽粪便和污水量达30万吨,农民自发堆制堆肥和水产养殖的鱼塘基肥约220.0万吨,合计已利用3605万吨左右,占畜禽粪便污水总量的52.4%。全省农产品加工固体废弃物约为560万吨。油菜饼主要用作肥料和饲料,酒糟通常直接用作家畜饲料,稻壳和玉米芯是很好的食用菌基料,合计已利用农产品加工固体废弃物272万吨,约占农产品加工业固体废弃物总量的49%。[1]
2.3提高资源产出率
循环农业一方面降耗,另一方面提效。通过改良技术、装备、劳动力技术培训、加大对农村富余劳动力的技术培训、将农业废弃物转化为再生资源加以再次利用、大大提高了资源产出率,实现了资源利用率最大化。
3.循环农业的环境效益
循环农业提倡保护性耕作、生态化饲养、清洁化生产,改善农业生产技术,尽量施用绿肥和动物粪便的天然肥料,减少化学肥料和农药的使用,适度使用环境友好的农用化学品,增加土壤有机质成分,再生利用畜禽排泄物、农产品废弃物,净化生活污废水,对农业环境污染最小化、保护生态环境、改善土质、实现人和自然的和谐具有重要意义。国外通过发展循环农业提高环境效益已取得很多有益成果。例如,德国科学家对甜菜、马铃薯、油菜、玉米等进行定向选育,从中制取乙醇、甲烷等,成功地研制出绿色能源;美国将GPS系统技术应用到农业生产领域,指导农作物的施肥、灌溉、除虫等生产管理过程,进一步推进了农业生产的清洁化;英国强调使用多年生植物,鼓励使用自我调节系统,耕种土地时,通过多种类种植和绿色护盖等技术来保养土地,监控当地环境,构建绿色发展规划,严禁使用化学肥料和杀虫剂,通过种植多样性的植物以及促使食肉动物进入生态系统来阻止害虫,有效保护土质和生态环境。我国发展循环农业可以有选择地吸收其成功经验,借鉴国外先进的农业经营管理方法和农业生产技术,结合我国已有的生态农业理论与技术,形成一整套适合我国国情的发展模式和技术体系。[6]
4.结束语
要持续发展农业,就必须处理好农业经济效益与环境效益的矛盾。循环农业模式既能提高农业的经济效益,又能提高农业的环境效益,实现了农业经济效益与环境效益的统一,具有传统农业模式无法比拟的优越性。[7] 循环农业的提出和应用对农业可持续发展具有重要意义,并将随着相应技术的发展而具有更广阔的应用前景。
参考文献:
[1]刘咏梅,黄宝连,米松.华东部沿海发达地区循环农业的优势、约束及思路――来自浙江循环农业的实证分析[J].农村经济,2011(7):103-107.
[2]郭铁民,王永龙.福建发展循环农业的战略规划思路与模式选择[J].福建论坛.人文社会科学版,2004,11(5):83-87.
[3]王树文.发展循环农业的制约因素及主要模式[J].安徽农学通报,2008,14(23):25-27.
[4]郭书田. 循环农业是发展循环经济的基础[J].再生资源与循环经济,2011(9):17-18.
[5]季昆森. 关于加快发展现代循环农业的思考[J].铜陵学院学报,2011(3):9-12.
改良土壤的思路与方法范文3
关键词:崩岗;水土流失;治理模式;综合治理
中图分类号:S157 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)16-4081-04
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.16.001
崩岗是中国南方地区分布最普遍以及危害最严重的水土流失现象。崩岗一词是曾绍旋先生于1960年提出的一个概念。这是一种复合型侵蚀,指山坡土体或岩石体风化壳在重力与水力作用下分解、崩塌和堆积的过程。崩岗作为一个复杂的系统主要由集水坡面、崩壁、崩积堆、沟道和洪积扇等基本单元组成。依据崩岗形态特征将其划分为条形、瓢形、弧形、爪形、混合形5种类型[1,2]。根据中国水文区划,崩岗广泛分布于长江流域、珠江流域和东南沿海诸流域。从地理位置来看,崩岗主要集中在南方的7个省(区),共有大、中、小型崩岗23.91万个。崩岗数量最多的是广东省占崩岗总数的45.14%,其次江西省占20.10%,其他依次为广西11.61%、福建10.88%、湖南10.81%、湖北0.99%、安徽0.47%[3]。崩岗造成的水土流失恶化了生态环境,制约了农业生产与经济的发展。崩岗侵蚀破坏土地,产生大量泥沙掩埋农田,淤塞河道、山塘、水库,冲毁房屋及农业设施,治理崩岗需要投入大量财力。近年来,有关崩岗的危害、治理以及形成机理方面的研究报道较多[4-12],对提升洪积扇区受害农田的土壤质量也逐渐引起了学者们的高度重视[13-15]。本文针对目前治理崩岗的几大措施以及综合模式进行了评价与综述,旨在为研究崩岗的治理模式提供新的思路。
1 崩岗治理措施
1.1 生物措施
生物措施也称水土保持林草措施,是治理水土流失最根本措施,即从根本上治理崩岗的途径。其中包括人工造林种草、封山育林育草。由于崩岗各部位的地形、土质、小气候条件不尽相同,必须依据崩岗立地特点进行林草的选择配置,营造多类型的水土保持林。在崩岗治理中,按集水坡面布设防护林、沟道布设水土保持林、经济林果和不同类型植物篱笆布设的要求进行设计[16,17]。对土质好的地方,尽可能进行开发利用,发展果树和其他经济林,增加水土保持的经济效益。
1.2 工程措施
为达到保持水土,合理利用山区水土资源,防治水土流失危害而修筑的各种建筑物。防止水土流失所采用的工程措施可分为三类:即坡面治理工程、沟道治理工程及护岸工程[9]。
1.2.1 坡面治理工程 在集水坡面上,自上而下每隔适当距离,横坡修筑的具有一定纵坡,可以拦截、输导坡面径流的沟槽,例如竹节沟、截水沟、排水沟等设施。其作用在于改变坡长,减少地表径流流程、减免径流冲刷,拦截坡地上分散的暴雨径流,并将其输导至蓄水工程里或直接用以灌溉农田、草地和林地[18]。
1.2.2 沟道治理工程 沟道治理工程则是为抬高侵蚀基准面、固定沟床、拦蓄泥沙、防止或减轻崩岗对下游危害而修筑的特定拦挡式措施,主要有谷坊和拦沙坝。谷坊措施是崩岗治理过程中应用最多最有效的工程措施,其短期内就能发挥治理效益,通过抬高侵蚀基准面,拦蓄泥沙,从而消除了崩岗侵蚀泥沙对下游的危害,从长期来看,谷坊措施内部不断淤积泥沙,立地条件得到改善,为植被恢复、农业生产提供了有利条件[19],主要用于条形崩岗与瓢形崩岗的治理。拦沙坝则是针对危害较大的崩岗群而修筑的大型拦挡措施,其能极大地减轻崩岗对下游农田、河流水库、居民房屋、道路等的危害,主要用于混合形崩岗的治理。
1.2.3 护岸工程 护岸工程在崩岗治理中主要是针对发育在河溪川圳边上发展快的崩岗(多为弧形崩岗)的治理所采取的主要工程措施(如挡土墙),除起到抵抗水流对河岸的掏蚀作用还能很好地稳定坡脚,为植被恢复或农业生产创造条件[20]。
1.3 耕作措施
耕作措施主要是针对崩岗侵蚀区上游(集水区等)已开发利用的耕地所采取的保水保土耕作措施。例如等高耕作、间作套种、垄向区田、少耕浅耕等耕作措施,其作用在于改变局部地形,提高地表粗糙度,改良地表作物结构,提高地表覆盖度,改善地表抗冲性[21-23],实现拦蓄径流、保持土壤的目的。
2 崩岗综合治理模式
由于崩岗所处的立地环境不尽相同,受地形、土质、小气候条件等立地环境因素影响,受自然、人类活动和社会发展需求等因素共同制约,使得崩岗治理成为一个复杂的系统工程。在共同考虑这些制约因子的利弊关系后,将生物措施、工程措施与耕作措施按不同的主次、不同的时期进行组合来实行,将崩岗综合治理分为生态型治理模式、经济型治理模式和综合型治理模式。
2.1 生态型治理模式
生态型崩岗治理是以生物措施治理为主,辅助必不可少的工程措施,看重崩岗治理的生态效益与社会效益。技术上主要采取上截、下堵、中削、内外绿化相结合,注重崩岗侵蚀区的生态改良,即植被的恢复。实践例子以江西省赣县大均生态型治理模式与福建省安溪长垄生态治理模式为典型。
2.1.1 赣县大均生态型治理模式 江西省赣县大均小流域以拦沙固土、种植植被、恢复良好生态环境为主要目的的崩岗治理[24]。采取的截水措施与谷坊措施以减少径流流入崩岗,同时防止泥沙流出崩岗,制止沟底下切,并按照适地适树(草)原则大量种植速生杨树、泡桐、木荷、枫香、黄竹、胡枝子、马唐、百喜草等适应强、生长快、根系发达的植被。据统计,1998年起该流域共修筑谷坊46座,五级削坡处理,种植木荷、枫香等树种4 500余株,移摘百喜草10 000余株,黄竹100余蔸,撒播胡枝子种子50 kg,其他草子21 kg。通过治理,崩岗危害得到了很好的控制,消除了泥沙危害,极大地增加了地表植被覆盖度,生态效益显著。
2.1.2 安溪长垄生态治理模式 福建省安溪长垄小流域崩岗的治理是福建省崩岗生态治理的典范。该流域采取上拦下堵中绿化的措施,拦蓄泥沙制止崩岗大量崩塌、泥沙下泄等危害,恢复流域植被三个方面当作主要目标,突出治理的生态效益。主要治理措施包括:坡面推行马尾松、大叶相思、小毛豆、石决明等乔灌草混交治理[25];沟道处种植根深性的香根草,耐掩埋的竹类如藤枝竹、绿竹、麻竹,部分套种马尾松、桉树等,同时修筑辅助工程设施有谷坊21个、拦沙坝3座,以拦蓄泥沙,为植被恢复提供良好条件。调查结果表明,植被恢复效果明显,坡中及上部覆盖度达到了60%,坡下则达到了80%以上,谷坊、拦沙坝均已淤满,沟内植被恢复明显,覆盖度达65%以上。整体上长垄小流域崩岗治理生态效益显著。
2.2 经济型治理模式
经济型崩岗治理是以工程措施为主,生物措施为辅,将崩岗侵蚀区开发为工业开发用地,用于工业生产等,能产生较大经济效益的一类治理方式。通常是通过高强度的削坡整平崩岗侵蚀区,开发成为适合工业开发的园区,以满足工业开发占用大量土地资源的需求。该类治理模式多应用于交通便利、人口聚集、土地资源紧张的城市周边。实践例子以江西省赣县工业开发治理模式与福建省安溪龙门工业开发治理模式为典型。
2.2.1 赣县工业开发治理模式 江西省赣县的崩岗主要分布于城市周边低矮丘陵上,通过直接用机械施工方式强行整成平地的措施,来缓解土地资源紧缺的问题。在整平的区域,规划好道路、排水沟、电线等,开发成适宜工业开发的园区,以引进各类企业的投资,从而带动一方经济。如赣县白鹭乡上塘崩岗群的开发式治理,通过强度削坡整平,开发出约200 hm2山地用于德宝堂生物科技研发园区的建设,总投资达3.6亿元;又如南康市龙回镇半岭村附近的崩岗群治理,通过强度整平开发成面积约为20 hm2的家具创业园区,为农民返乡创业提供优良条件。这些开发式治理都为当地经济的发展、农民的增收做出了巨大贡献,同时也很好地解决了崩岗危害的问题。
2.2.2 安溪龙门工业开发治理模式 福建省安溪县龙门的崩岗发育分布较为集中,且靠近城镇的区域,通过工程整地,将土地转为工业开发用地,缓解用地紧张[26]。该镇实施水土保持国债项目,将数十个连片发育的大型晚期崩岗机械推平,共修筑拦沙坝2座保护下游农田及民房不受危害,同时新增工业用地33.2 hm2,10年来多家企业落户该工业区,取得不错的经济效益与社会效益。
2.3 综合型治理模式
综合型崩岗治理则是合理搭配各类措施,以期在获得良好的生态效益与社会效益的同时还能有不错的经济效益。其最主要的特征是生态效益、社会效益与经济效益同时兼顾。实践例子以江西省赣县农业开发治理模式与福建省安溪恒美茶园开发治理模式、广西苍梧林业开发治理模式为典型。
2.3.1 赣县农业开发治理模式 对于山坡坡度较缓、坡面较长且交通较为便利的崩岗侵蚀区,可通过人工或机械方式,将崩岗侵蚀区整理成反坡台地,同时搭配上截、下堵以及中间排水措施保障台地安全。台地上种植经果林,林下植草,既确保减少土壤流失又能产生不错的经济效益[27]。赣县白鹭乡桃溪村农民钟恩伟投资8万余元,整理了金钩形小流域20多座崩岗,开发为果园种植脐橙,总面积达3.4 hm2,实现收入10万元以上。同时在崩口谷坊等措施的保障下,侵蚀区土壤流失现象得到很好控制,实现了经济效益与生态效益的双赢。
2.3.2 安溪恒美茶园开发治理模式 安溪恒美小流域崩岗侵蚀非常严重,共有153处崩岗,崩岗连接成片形成沟壑纵横的“蜡烛山”。该流域实施了全面规划,对支离破碎、土柱林立山体实施强度削坡,平整成梯级台地种上茶叶,并配套排谷坊、拦沙坝、水沟、蓄水池等措施,填土引水,种植茶树和经济作物,养殖生猪,形成“猪-沼气-茶-林-果”立体种养,发展农业循环经济。现今约8 hm2生态茶园,饲养 6 000头左右生猪以及少量鸡、鸭、兔,年产值达1 100万余元。既解决了崩岗水土流失严重的问题,还拉动了一方经济。
2.3.3 苍梧林业开发治理模式 广西苍梧的隆兴小流域及鸡颈河小流域的崩岗综合治理采取“上拦排,下堵截,中间削,槽中引、林草封”的治理办法,大量修筑截流排水沟、谷坊等措施,种植松树、油桐、桉树、木荷等具有经济效益的树种,并复耕了原来由于崩岗危害的29.3 hm2农田。近年来苍梧县还大力推广种植速生桉,老百姓种植积极性非常高,林业开发治理进度很快。这样,既制止了崩岗继续侵蚀产生危害,恢复了侵蚀区的生态环境,又增加了农民的收入。
2.4 崩岗治理模式实施对策
通过对调查各地各样的崩岗治理模式,针对目前崩岗治理的地区实际、社会发展需要、法制建设需要及集资形式等提出了崩岗治理模式实施对策[28-30]。
2.4.1 科学选择崩岗治理方案,发展有地方特色的崩岗治理模式 南方各省(区)崩岗侵蚀特点、发育规律及治理要求等存在一定差异,在对各个地区的崩岗实施治理规划的时候宜综合考虑地区差异,科学选取不同治理方案,区别对待治理,推广适宜各地方发展的崩岗治理的措施与方法,实现各地有针对性的综合治理。
2.4.2 借助媒体宣传与进行人文教育,提高人民崩岗预防与治理意识 在崩岗易发区与发生严重区,当地政府宜宣传崩岗预防和治理相关知识[31]。合理开发利用土地,鼓励植树造林、建造排水工程。加强崩岗教育,将崩岗的预防与治理作为当地特色文化进行宣传与学习。定期组织治理预防活动,鼓励民众积极参与。
2.4.3 完善崩岗治理法律法规,促进法制化崩岗治理模式的应用 随着法制建设的需求,目前关于水保相关的法律法规正逐步完善。如《水土保持法》自1991年颁布以来,在2010年因发展需求做了第一次修订。有关法律法规体系的逐步完善,使崩岗预防、治理及监督都有法可依,崩岗治理法制化的实现将会更好地服务于生态环境改良,从而保障社会的可持续发展。
3 结论
生态型崩岗治理主要采取生物措施并结合必要的工程措施,使得治理区的生态环境得到很好的改良,自然生态环境得到充分的保护和恢复,人类活动与良好的自然生态环境和谐共存,例如赣县大均生态型治理模式。经济型崩岗治理是在交通条件好、人口密度较大、植被覆盖度低、生态调节能力较弱的崩岗侵蚀区进行高强度的削坡整平,建立适合工业开发的园区,满足工业发展的需要,产生可观的经济效益,例如赣县工业开发治理模式。综合型崩岗治理是兼顾生态效益、社会效益与经济效益,采用各类水保措施有效的防止水土流失,提高治理区植被覆盖度,增强生态调节功能,同时还能有产出,增加当地农民的收入,例如赣县农业开发治理模式。
生态型治理、经济型治理和综合型治理三大模式均能有效治理崩岗,产生很好的生态、经济与社会效益,值得南方各个崩岗分布的省(区)推广。在崩岗治理模式的应用中应根据地区实际情况,科学选择崩岗治理方案,发展有地方特色的崩岗治理模式;借助当地媒体宣传与进行人文教育,使当地人民形成崩岗预防与治理意识;根据法制建设的需求,完善崩岗治理法律法规,促进法制化崩岗治理模式。结合这些对策选择实施崩岗治理模式可使得崩岗的治理更加彻底,使其综合效益达到最大化。
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改良土壤的思路与方法范文4
例1 (2014・海南地理卷)棉花耐旱、耐盐碱,喜光照。近年来,阿拉善高原(位置见图1)采用滴灌技术和机械化作业,种植早熟的棉花品种,并引种彩色棉和有机棉。据此完成(1)~(3)题。
(1)导致该地种植早熟棉花品种的主要自然因素是( )
A.热量
B.土壤
C.光照
D.水分
(2)该地引种彩色棉、有机棉,主要是为了( )
A.降低运输成本
B.改善生态环境
C.提高单位面积产量
D.增强市场竞争力
(3)该地发展棉花种植业面临一些问题。其中,机械化作业可缓解的问题是( )
A.交通不便
B.劳动力缺乏
C.资金不足
D.土地多盐碱
【解析】本组试题主要考查农业区位和区域农业的可持续发展。
(1)影响农业区位的自然因素有气候(热量、光照、降水)、地形、土壤和水源,并且这些因素也都是影响棉花种植的自然条件,但影响棉花早熟的只有热量。根据经纬度可知该地位于我国西北地区,夏季热量、光照充足(决定棉花品质),早熟的先决条件为热量,只有该地夏季热量比其他棉花种植区充足,才会提前收获。
(2)决定农业生产类型与规模的是市场因素,只有生产在市场上有竞争力的农产品,该区域农业才能得到发展。与传统棉花相比,彩色棉和有机棉市场需求量大,并且在棉花市场上有竞争力。种植棉花需要运输,会消耗水源,并且可能对生态环境产生不利影响。
(3)阿拉善位于内蒙古西部,地广人稀,而棉花种植业需要大量劳动力,机械化作业可以提高劳动生产率,从而解决劳动力不足的问题。
【答案】(1)A
(2)D
(3)B
例2 (2014・海南地理卷)一些跨国企业通过在国际互联网上订单的方式,将产品的制造环节转移给承接订单的企业。图2示意其一般模式。在该模式中,制造工厂的国际转移速度较快。据此完成(1)~(3)题。
(1)在图示模式中( )
A.发单企业集中在亚洲
B.接单企业主要分布在发达国家
C.产品全部在接单企业的工厂制造
D.利润随订单流向逐级递减
(2)从事下列产业的跨国企业,适于采用图示模式的是( )
A.普通服装制造
B.汽车制造
C.金属冶炼
D.甘蔗制糖
(3)在图示模式中,导致制造工厂国际转移速度较快的主要因素是( )
A.原材料价格
B.交通条件
C.工人工资
D.市场
【解析】本题主要考查产业转移和区域工业可持续发展。
(1)一般来说,发单企业多集中在经济发达的欧美国家,而经济欠发达的发展中国家分布着大量的接单企业。从图中可以看出,产品除了在接单企业制造外,还有其他工厂;利润随订单流向在逐级递减,因为愈靠近产品加工环节,利润越少。
(2)金属冶炼和甘蔗制糖不需要采取跨国生产模式;汽车精密零部件跨国分工,但技术含量较高,一般在发达国家专门化生产;普通服装制造业技术含量不高,适合采用图示生产模式。
(3)该企业属于劳动密集型产业,为了降低生产成本,提高利润,制造工厂由劳动力成本高的地区向劳动力丰富且廉价的地区转移。产业转入地区,由于区域经济的发展,劳动力成本也会上升,制造工厂又会向其他地区转移。所以,导致制造工厂国际转移速度较快的主要因素是工人工资。
【答案】(1)D
(2)A
(3)C
例3 (2014・安徽文综卷)根据材料和图3,结合所学知识,回答下列问题。
很多中药材生长习性独特,有的喜阴,有的喜光,有的喜湿,有的耐寒,有的耐旱,有的耐盐碱……。甘肃省地理位置独特,是全国中药材资源大省,素有“天然药库”“千年药乡”之称。近年来,依托中药材,甘肃省制药、药膳食品、日化用品等工业蓬勃发展。
(1)简述甘肃省地理位置的特点。
(2)分析甘肃省种植中药材的区位优势。
(3)说明依托中药材发展工业对甘肃省的积极影响。
【解析】本题主要考查地理位置、农业区位因素和工业生产对区域发展的影响。
(1)主要从经纬度位置、海陆位置和相对位置等方面回答。
(2)主要从自然因素(气候、地形)和社会经济因素(生产历史、劳动力、交通、政策和市场)两个方面回答。
(3)主要从经济、社会和生态三个方面回答。工业生产对区域的影响总体来说是促进农业结构的调整、增加就业机会、提高产品的附加值、改善区域生态环境等。
【答案】(1)大致位于32°N~43°N,92°E~109°E,地处亚热带到中温带的过渡带;深居内陆,地处湿润区到干旱区的过渡带;地处青藏高原、黄土高原、内蒙古高原结合部,东部季风区、西北干旱半干旱区和青藏高寒区三大自然区交汇处;地处西北地区重要的交通和经济走廊(“丝绸之路”“欧亚大陆桥”要道),毗邻新疆、青海、四川、陕西、宁夏、内蒙古并与蒙古国接壤,处于蒙、维、藏、回等少数民族聚居区结合部。
(2)自然地理环境具有过渡性、多样性的特点,适合多种中药材生长,中药材资源丰富;种植历史悠久,经验丰富;劳动力充足;产品质量好,中药材用途扩大,市场需求增加;地处西北交通要道;中药材加工技术进步;政府政策引导,推动中药材种植。
(3)有利于因地制宜,充分发挥自然资源潜力,促进中药材专业化种植,调整种植业结构,改善生态环境;有利于延长产业链条,增加中药材附加值,带动贸易、物流、科技服务等第三产业发展,优化产业结构,提高经济效益;有利于增加就业机会,提高收入水平,实现脱贫致富,弘扬传统医药文化,促进社会可持续发展。
二、题型分类及解题技巧归纳
从试题的设问角度,可以将区域可持续发展类试题分为特征类、成因类、措施类、比较类、评价类等类型。
特征描述类:高考征描述类试题的设问形式一般有“说明……特点”“描述……状况”“简述……特征”“从……等方面归纳……主要特征”等。
成因类:命题形式上,常常以区域图为信息的载体,就区域内典型地理现象或地理事物进行设问,通常的设问形式有“试分析……地理现象的(自然或社会)原因”“分析……地理事物的成因”等。
措施类:设问中常见词有“措施”“治理方法”“建议”“发展方向”等,常见问题有区域生态环境问题、区域农业与工业发展方向问题、区域自然资源综合开发等。
比较类:高考题中比较类试题的设问方式主要有“比较图中……和……的差异(不同或异同)”“分析……和……的共同特点(问题)”“说明图中……和……的自然条件和类型的差异”等。比较是确定事物之间相同点和不同点的思维方法,它为客观、全面地认识事物提供了一个重要途径。
评价类:评价类试题的设问中一般有“评价影响”“分析利弊”等关键词,常见问题有“评价大型工程(如水库建设、跨流域调水、能源跨区域调配等)带来的影响”“分析区域发展条件的优劣”“评价工农业、城市区位”等。
1.区域农业可持续发展分析与评价的一般方法
农业区位选择的基本思路:农业的区位选择必须考虑各种区位因素,做到因地制宜、因时制宜,充分合理地利用农业土地。
(1)从自然因素角度分析农业的区位。首先,综合考虑影响农业区位选择的自然因素,从当地气候、地形、土壤、水源等因素人手,逐个分析,并确定影响当地农业区位的最主要自然因素。例如,湿润、半湿润地区一般可发展种植业,干旱、半干旱地区可发展灌溉农业或畜牧业;平原地区可发展种植业;山地、丘陵陡坡可发展林业和牧业,丘陵缓坡可修筑梯田从事种植业;沿海滩涂可发展海水养殖业。其次,了解农作物的生长习性,根据农作物的生长习性分析适宜的自然条件。
(2)从社会经济因素角度综合分析农业区位。社会经济、文化、科技的发展,对农业生产的环境影响很大,进而对农业区位选择产生重大影响。在选择农业区位时,学生要着重考虑市场和交通运输这两个最富变化的社会经济因素的发展变化,最终确定比较合理的农业区位。例如,地价的高低与距离城镇的远近关系密切,一般来说,距城镇越近,地价越高,其农业成本较高,因此只能选择单位面积产值较高的农作物或禽畜品种。再如,乳牛、花卉等对交通运输的要求高,应靠近城市或沿交通干线分布。
2.区域工业可持续发展分析与评价的一般思路
工业区位条件评价类问题一般有两类。一是直接评价某个地理事物或者现象,包括评价某地理事物或现象的影响、区位条件、可持续发展条件等。分析此类问题,学生一般应从多方面进行:从有利和不利方面来辩证阐述;针对优势和不足进行全面论证;从多角度分析利弊。二是给出限制性条件,比如“与……相比,评价其优势或者不足”或“从……方面进行评价”。分析这类问题,学生要抓住限定词,明确是评价利还是弊,是否属于对比分析,是从哪方面进行评价等,缩小答题范围。回答“与……相比,评价其优势或者不足”类问题时,学生就要先注意前者的优势或者不足,然后对比分析要评价事物的优势或者不足。“从……方面进行评价”对评价限定了条件,学生只能从某一方面进行分析。
工业区位条件评价的角度:对某工业区位的评价,既要考虑自然因素,又要考虑人文因素。自然因素主要从土地、水源、地形、矿产资源等方面分析,人文因素要从经济效益、社会效益和环境效益三方面考虑。同时,学生还要分析工业生产的有利条件和制约工业发展的不利条件。有利条件包括地形平坦开阔,水源充足,矿产资源、能源丰富,劳动力素质高且廉价,科技发达,交通便利,市场广阔等。不利条件包括地形崎岖,水源不足,能源短缺,劳动力不足,交通不便,环境污染严重等。
3.区域资源综合开发类试题的答题技巧
区域资源开发的一般思路:先分析区域资源开发的条件,一般从区域的资源状况、市场、交通条件、国家政策、经济基础等方面进行;然后分析区域开发的具体措施;最后针对区域开发中存在的环境问题进行治理。
解答区域资源综合开发类试题时,学生可通过空间定位确定题目所给区域,根据问题考虑和教材案例相同和不同的地方。对于相同的地方,学生可以借用教材案例的分析方法进行分析;对于不同的地方,则要根据区域实际情况,采用因地制宜的原则进行归纳分析。如晋陕蒙地区与山西能源基地有差异,其中晋陕蒙地区气候比较干旱,缺水更严重,生态更脆弱,因此在开发上就不能一味进行深加工和产业结构多元化,这样可能加剧该地区的生态破坏。
三、强化训练
新疆哈(密)罗(布泊)铁路已经建成通车,从此“死亡之海”罗布泊告别了不通火车的历史。罗布泊地下钾盐储量全国第一。该地目前还不允许私自进入,铁路部门也暂无开通旅游客运列车的计划。读图4,回答1~2题。
1.新疆哈(密)罗(布泊)铁路( )
A.穿越了地势的两级阶梯
B.铁路沿线大力植树防风沙
C.桥涵成为野骆驼迁徙的通道
D.穿越地区气候干旱,无需泄洪通道
2.新疆哈(密)罗(布泊)铁路建设的意义是( )
A.到罗布泊区域的游客数量大增
B.相对减小了兰新铁路的运输压力
C.缩小了哈密市的辐射范围
D.有利于我国钾肥资源的开发
车厘子(樱桃)是喜光、喜温、喜湿、喜肥的果树,适合在年均气温10~12℃,年降水量600~700mm的气候条件下生长。图5为山东省某地培育的优质“大樱桃”。读图回答3~4题。
3.山东省某地培育的优质“大樱桃”,与该区域普通樱桃相比,具有外表色泽鲜艳、晶莹美丽、红如玛瑙,果实富含糖、维生素及钙、铁、磷、钾等多种元素的特点。形成该特点的主导因素是( )
A.小气候差异显著
B.交通运输便利
C.科技投入量大
D.水源丰富
4.每年春节前后,我国水果市场上依然有新鲜车厘子销售的根本原因是( )
A.现代化交通运输的发展
B.网络技术的发展
C.温室大棚技术的发展
D.气候的时空差异
2014年3月6日的2014年中国省域竞争力蓝皮书《“十二五”中期中国省域经济综合竞争力发展报告》对“十二五”中期(即2011~2012年)中国内地31个省级行政区的经济综合竞争力进行综合排名,山西省处于下游区(第23位)。山西省是我国能源大省,但并非我国经济强省。据此完成5~6题。
5.山西省发展重化工业的优势条件有( )
①水源充足②矿产资源丰富③交通便利④科技力量雄厚
A.①②③
B.②③
C.①②③④
D.②③④
6.山西产业结构调整的趋势是( )
A.原煤是主导产业
B.加大原煤的外运是今后发展的方向
C.山西产业结构将向轻工业方向发展
D.原料工业逐步超过采掘业并占主体地位
7.读毛里求斯岛及其附近区域示意图(图7)和相关材料,回答下列问题。
毛里求斯岛是地处印度洋西南的一座火山岛,目前形成了以糖业、出口加工业和旅游业为三大支柱的经济格局,2013年,金融服务业已成为该地经济第四大支柱。
(1)说明毛里求斯发展甘蔗种植业的有利条件。
(2)说明毛里求斯大力加强港口和机场建设的原因。
(3)毛里求斯经济发展非常依赖于甘蔗,根据材料,请你为该地经济发展提一点建议。
8.根据材料,回答下列问题。
茶树喜温喜湿,要求光照适中;年平均温度18~25℃;雨量平均,且年雨量在1500毫米以上。光照是茶树生存的首要条件,不能太强,也不能太弱。
(1)近年来,浙、闽等茶产业大省的茶树种植面积逐渐萎缩,并且向西南地区转移。分析云南和贵州两省承接东茶西移的优势自然条件。
(2)云南和贵州两省是我国西电东送南部通道通过的主要地区,分析两省水电工业发展的条件。
(3)简述近年来云南省航空运输大力发展的原因。
【参考答案与解析】
1.C读图可知,新疆哈(密)罗(布泊)铁路位于我国地势第二级阶梯上;由于铁路沿线气候干旱,降水少,风沙危害严重,可以设置护路防沙障,但大力植树不适宜;桥涵保障了野骆驼东西向的迁徙和种群基因交换;天山山麓地带春、夏季冰川融水量大,铁路线附近要有泄洪通道。
2.D由于目前罗布泊还不允许私自进入,铁路部门也暂无开通旅游客运列车的计划,到罗布泊区域的游客数量不会大增;由于沿线煤炭资源、地下钾盐的开发,兰新铁路的运输压力会增加;铁路的修建扩大了哈密市的辐射范围,使哈密地区的交通枢纽地位更加凸显;修建铁路能加快钾盐的开发,缓解我国钾肥资源不足的问题。
3.C优质“大樱桃”与该区域普通樱桃相比主要是科技投入量大,对品种进行了改良。
4.D春节前后,我国水果市场上仍然有新鲜车厘子销售的根本原因是气候分布的时间与空间差异;现代化的交通运输是我国水果市场上有新鲜车厘子销售的原因之一,但不是根本原因。
5.B读图可知,山西省煤、铁和有色金属等矿产资源丰富;有多条铁路经过,交通便利。
6.D能源工业是山西的主导工业。山西不断加大产业结构调整和升级,产业结构由以煤炭开采为主的单一结构转变为以能源、冶金、化工、建材为主的多元化结构,原料工业逐步超过采掘业而占主体地位,但仍以重工业为主。
7.(1)气候高温多雨、土壤(火山灰)肥沃、河流众多、水源充足;劳动力丰富、国际市场广阔、种植历史悠久等。
(2)加强国际联系,促进区域经济的发展。该国进出口物质都是依赖海洋运输,加强港口建设有利于甘蔗种植业、制糖业、出口加工的发展;加强机场建设有利于旅游业和金融业的发展。
(3)大力发展糖业和出口加工业,延长产业链;开发旅游资源,发展旅游业和金融服务业;加强基础设施建设,推动工业化与城市化。(任答其中一点即可)
8.(1)云南和贵州位于云贵高原,多高山、丘陵地形,适宜种茶的坡地多;地处低纬高原,气候温和;降水较丰富,空气湿度大,光照适中。
改良土壤的思路与方法范文5
关键词:农业生物环境工程工厂化设施农业生态农业农业可持续发展
引言
农业的快速发展使农产品的产量大幅度提高,但同时也带来了大量的负面影响。农作物产量的提高以大量化石燃料为代价;过度种植和超载放牧加速了土地资源退化,草场产草、载畜能力逐渐下降,土壤“荒漠化”、“沙化”现象严重;水浇地的农业种植方式加剧了我国水资源的紧缺;大量使用农药导致生态平衡失调和农产品污染超标;大量使用化肥导致水体富营养化甚至形成海水赤潮;集约化畜禽养殖粪便污染严重,导致环境卫生状况低下;水产品养殖造成水体直接污染等。现在人类正越来越多地认识到传统农业生产对农业生态环境破坏与污染问题的严重性,越来越多的专家学者正在提倡和研究大力利用农业生物环境工程,发展高效的设施生态农业。
1 农业生物环境工程的涵义与发展过程
农业生物环境工程是通过工程手段有效地调控动植物生产中的温、光、水、气等环境因素,创造最优的生长发育环境,改变传统农业生产依赖于自然气候条件的被动性,有效避免不利自然条件和自然灾害的影响,摆脱地域和季节的限制,以有限的能源、土地和水资源消耗,达到很高的生产效率,在实现稳定的周年连续生产,供应给市场优质农产品,满足人们生活的需要的同时,最大程度地保护生态环境。
农业生物环境工程在农业技术方面应用广泛,从上世纪50年代开始在发达国家发展起来,并在60多年来的发展过程中大大促进了设施农业的发展,当前世界设施园艺和集约化养殖生产都已具有相当规模,它正以传统农业所未有速率,创造出很高的生产效率和经济效益。
荷兰是世界上设施农业最为发达的国家,其蔬菜出口居世界首位,鲜花出口占全球市场的60%,大部分蔬菜和花卉的生产在温室内进行。目前,荷兰温室建筑面积为1.1亿平方米,占全世界玻璃温室面积的1/4。荷兰政府致力于农业的可持续发展,注重开发与保护相结合,有机生态农业贯穿于整个农业的发展之中,高新技术集成的工厂化农业在荷兰被广泛应用。在栽培上,荷兰温室农业采用基质营养栽培,采用生物病虫防治和使用生物农药来预防病虫害。为了适应水资源严重缺乏的环境,以色列研究发展了一条节水农业之路,经过半个多世纪的发展,以色列已经形成了完整的节水农业体系,研制出世界上最先进的喷灌、滴灌、微喷灌和微滴灌等节水灌溉技术,完全取代了传统的沟渠漫灌方式,实现了农业节水技术的飞跃。
我国于20世纪60年代中期开始发展塑料大棚,70年代未开始试验和应用现代化日光温室,近年来设施农业在我国迅速发展起来,全国建立了多种农业科技园区和以日光温室与塑料大棚为主的农业设施园区。20世纪未,我国设施园艺作物栽培面积比80年代初增长了128倍。
2生态农业概念及主要模式
2.1生态农业概念与基本原理
生态农业是20世纪70年代提出的一种新型农业,它是一种根据生态系统内物质循环和能量转化规律,在生态环境保护与经济建设协调发展的思想指导下,应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合性生态农业工程。经过40多年的探索实践,我国已建立了县、乡、村等不同类型和规模的生态农业试点,形成了独特的生态农业体系。农业应用生态学原理主要包括用生物之间相互关系和相互作用的原理、生物与环境之间相互适应和协同进化的原理、物质循环再生的原理和有机质生产和转化的原理。生态农业就是巧妙地应用这四个基本原理进行农业生产设计,最大限度地利用时间和空间,提高系统生产力,实现高功能及高效益的农业生产模式。
2.2生态农业主要应用模式
生态农业模式主要有食物链型、时空结构型和系统调节控制型三种类型。发展生态农业要根据当地环境、资源、科技等具体情况,选择合适的发展模式。
食物链型是一种按照农业生态系统的能量流动和物质循环规律而设计的良性循环的农业生态系统。在以“食物链”原理为依据发展起来的良性循环多级利用型模式中,生物之间通过食物链密切地联系在一起,系统中一个生产环节的产出是另一个生产环节的投入,系统中的废弃物多次循环利用,从而提高能量的转换率和资源利用率,获得较大的经济效益,并能有效防止农业废弃物对农业生态环境的污染。
时空结构型是据生物群落演替原理发展起来的时空演替合理配置型模式,是一种根据生物种群的生物学、生态学特征和生物之间的互利共生关系原理组建的农业生态系统,它按照生物群落生长的时空特点和整体规律,合理配置农业资源,组织农业生产。模式中处于不同生态位置的生物种群在系统中各得其所,相得益彰,更加充分地利用太阳能、水分和矿物质营养元素,形成时间上多序列、空间上多层次的三维结构,其经济效益和生态效益均佳,是生态农业重要内容之一,现以“立体农业”组合模式研究最为广泛。
“立体农业”模式根据不同生物的生长特性,利用它们在生长过程中的时空差,从多方面对自然资源进行综合利用,将其改造成为高级的农业生态系统,使其在一定面积上,用较少投入获得最大效益。时空结构型农业模式适应社会对农林牧副渔等产品的需求,符合我国人多地少的国情,在增加农牧民的收入的同时,还能缓解土地与人口的矛盾。因此,农业专家称之为我国农业发展的潜力和出路。近年来,在立体农业生产过程中已经形成了许多标准化的种养模式,具体如农田立体间套模式、林果地立体间套模式、山地立体种植式、水域立体养殖模式及农户庭院立体种养模式等。
系统调节控制型是在生态经济学原理指导下的生态农业模式。在一个生态系统中,生物为了繁衍生息,必须随时随地从环境中摄取物质和能量,同时环境在生物生命活动过程中也得到某些补给,以恢复生机和活力。环境与生物互相影响,生态农业必须通过合理安排、种养结合来调节控制生态系统,实现良性循环和可持续发展。如合理施用化肥、农药,有机和无机相结合,资源利用和保护相结合,促进生态和经济两方面的良性循环。
3.农业生物环境工程是高效生态农业的“突破口”
农业生物环境工程是实现高效利用农业资源,保护农业生态环境,实现农业长期可持续发展的有效途径。
首先,在农业生物环境工程技术提供的良好环境条件下,实行高密度养殖和种植,空间有效利用,物质与能量高效循环,可使单位农产品生产占用和消耗的空间、土地、水、肥都比传统农业大大减少。
第二,农业生物环境工程注重动、植物生产中能源的有效利用。虽然各种环境调控措施都在不同程度上需要消耗一定的能量,但一方面总是设法尽量减少生产中的能耗,有效利用可再生能源;另一方面,集约化的种植和养殖方式,容易达到能量的集中高效使用。
第三,农业生物环境工程可以提高对太阳能资源的利用。从广义上讲,农业生产的本质在于将太阳能转变成食物,农业生物环境工程技术的使用如温室设施可以实现传统农业在非作物生长季节无法进行的生产,有效地利用该季节的自然光热资源。
第四,农业生物环境工程技术注重农业生产的总体生产环境。在建设环境工程设施、组织设施农业生产中注意保护和改善农业环境,维护良好的生态平衡,对大量农业废弃物进行无害化处理,使其转化为可综合利用的资源,实现高效利用农业资源。
因此,农业生物环境工程手段是摆脱传统农业受到自然环境束缚,实现农产品优质、高产、高效、生态、安全生产的有效途径,是农业生产走向集约化、规模化、产业化、现代化道路的必然选择,具有重要战略意义。
4农业生物环境工程在生态农业中实际应用典范
农业生物环境工程应用生态农业的成功典范主要有桑基鱼塘养殖模式、三位一体生态农业模式、四位一体生态农业模式、间作套作与林粮复合模式、“桑羊互惠”模式等。随着设施生态农业建设的发展,如何将这些生态农业工程模式与农业生物环境工程技术应用于工厂化设施农业中是亟待研究的课题。目前设施农业已发展到使人们可以随意调节生物生长环境,调配生物的养料,控制生物病虫害,同时实现管理自动化与信息化的程度。
4.1“甲鱼――福寿螺――水葫芦――樱桃番茄”模式
“甲鱼――福寿螺――水葫芦――樱桃番茄”模式是一种比较典型的食物链模式,该设施生态农业模式主要生产对象为甲鱼与樱桃番茄,通过食物链加环技术,在甲鱼与樱桃番茄之间引人增益环一福寿螺和水葫芦,该系统可保证内部资源的循环利用,减少环境污染,提高其经济效益。该模式关键技术是首先将甲鱼设施与樱桃番茄温室通过管道相连,鉴于两边O2和CO2的不平衡,引起相互间气体渗透,按照一定比例组织生产完全可满足两边O2和CO2所需。甲鱼养殖最大问题是水环境问题,其养殖水中含有许多有机饲料残渣和排泄物等,通过处理一部分可供给番茄吸收,大部分通过所建的水塘由养殖水葫芦净化,经水葫芦处理简单过滤的水可重新循环供给甲鱼与樱桃番茄使用,但单靠水葫芦维持,则水葫芦自身繁殖也会引起环境污染,故引进福寿螺以水葫芦为食物即抑制了水葫芦的暴增,福寿螺长大后其肉口感不太好,不适宜供人们食用,经过处理可作为甲鱼高蛋白有机饲料,从而形成部分循环的食物链,大大提高了该设施生态农业模式的生态化。此模式整个生态设施仅需投入少量资源即可形成简单的循环系统,大大简化了设施处理机制,降低了设施运行成本,具有很高的推广价值。
4.2“羊――作物――猪”模式
“羊――作物――猪”模式,即将简易型大棚或温室与羊舍、猪舍有机结合起来进行小生态设施建设,保证各个单位独立性,又充分发挥整体工厂化管理优势。其方法简单易行,具有很大的发展潜力。该设施生态农业模式关键技术是以简易型温室大棚为基础,在温室大棚两端各建两个水泥家畜圈,一侧养猪,另一侧养羊,大棚中间种植农作物,猪、羊和作物形成小型生态系统。猪和羊呼出CO2,供作物光合作用,而作物光合作用释放的O2供猪和羊所需,按一定比例设置猪羊和植物数量,则完全可满足各生物的气体需求量。猪羊身体发出的热量形成一道天然保温墙,大大降低了温室的热量损失,特别是在冬天其效果更加明显。猪羊粪尿按一定比例配成有机肥料直接供设施内作物施用,不仅改善了简易型温室大棚的环境要求,又大幅度降低了温室运行成本。若按这种设施生态思路建成一定规模数量的温室大棚,则猪和羊产量十分可观,是目前农村值得大力推广的设施生态农业模式。
4.3三位一体生态农业模式
“猪――沼――果”生态农业工程是以沼气为纽带,使养殖和种植综合协调发展的生态农业循环。农户充分利用庭院土地和空间,建立沼气池、厕所、猪圈“一池三改”模式,猪圈地下建沼气池、猪圈养猪,猪圈上层养鸡,房前屋后种水果。人畜粪尿流人沼气池、厌氧发酵产生沼气,消除污染,改善环境:沼气用作农户燃料,照明,解决农村用能。沼液、沼渣可作优质有机肥、饲料添加剂,用以施肥、喂猪和防治病虫害等,从而实现内部物质和能量的多层次利用和良性循环,达到了家居温暖清洁化、庭院经济高效化、农业生产无害化。所以这种模式在用能方面达到省柴、省电、省劳力,在种植方面达到增肥、增效、增产,在养殖方面达到病虫害减少、投资减少的作用。
“猪――沼――果”模式是一种循环经济模式,具有循环经济的本质特征:以生态经济原理为基础,包含了清洁生产和绿色消费的内容,体现了“减量化、再利用、再循环”原则,具有良好的生态效益与经济效益。它以沼气池为核心,把种植(粮油作物、果树、蔬菜和牧草等)、养殖(猪、牛、鹅、鸭、水生物等)和农户组合成一个开放式的互补系统,使物质充分循环,让自然散发掉的生物质能集中利用。沼气池将一系列复杂的生化反应过程集聚在一起,加快了反应速率,提高了分解效率,并收集、储存、输送沼气,用于家庭烧饭照明,使传统种养模式中散失掉的生物质能得到充分的利用。沼液中含有丰富的氮、磷、钾、钠、钙营养元素,基本上可以直接被作物吸收;沼渣中除了沼液中所含的营养物质外,还有腐殖酸、沼气菌等,大部分可直接被作物吸收,仅少量残余的有机质还要经土壤中的微生物分解,比传统施肥方式所流失的养分要小得多,氮、磷分别仅损失5%和2%左右,对环境污染减轻很多。
4.4四位一体生态农业模式
相对于我国南方地区的三位一体生态农业模式,我国北方地区目前推广“日光温室种植一设施畜牧养殖――沼气发酵――厕所改良”的四位一体高效生态农业模式。该模式是以太阳能为动力,以沼气为纽带,把种蔬菜瓜果种植技术、畜牧养殖技术及厕所积肥技术有机结合在一起的技术工程。
从目前国内推广的四位一体设施农业主要为钢架式和半钢架式日光温室。日光温室具有采光充分、防寒保温和抗御外界恶劣环境的能力等特点,其空间较大且设备较完善,适合种植蔬菜、瓜果及花卉等。日光温室土壤肥力要求高,通过温室大棚内养殖猪、羊、牛、鸡等可解决有机肥不足问题。设施大棚内冬季、春季温度较高,猪、羊、牛、鸡等生长快,提高了生长量和出栏率。同时修建沼气池,所产沼气可做饭和照明,还可补充大棚蔬菜生长需要的C02和热量。从而达到经济效益高、科技含量高、物质和能量循环利用率高等特点。
4.5农林牧复合系统
农林牧复合系统,是指在同一土地管理单元上,按照生态经济学原理,人为地把多年生木本植物(如乔木、灌木、棕榈、竹类等)与其它栽培植物(如农作物、药用植物、经济植物以及真菌)及动物,在空间上或按一定的时序有机地排列在一起,形成具有多种群、多层次、多产品、多效益特点的人工生态系统。农林牧复合系统 是一个多组分、多层次、多生物种群、多功能、多目标的综合性开放式人工生态经济系统。近年来我国对农林牧复合系统的研究报道逐渐增多,如郑海水对海南浅山区农、林、牧人工生态系统的发展潜力的探讨,许林书对东北低山丘陵地区小流域复合生态系统效益的研究,张勃对西部干旱地区农牧生态系统模式的探讨等。农林牧复合系统最大的特点是对土地多方面的、可持续性的利用,这显然是其它土地利用方式无法比拟的。一个优化的复合结构模式必须使系统中各种群具有广泛的生态位分化,在结构设计时,要充分减少种群复合经营时的负互作,提高正互作,并从时、空、量和序四个方面进行系统调控,促进模式优化与系统的持续稳定。
5农业生物环境工程应用于生态农业的发展前景
生态农业即利用生态技术进行设施农业生产,研究生物在自然状态下的营养源循环条件,并将其推广用于大面积的设施生产中。生态农业的实施要依据地区自然环境和社会经济条件,不同国家或地区生态工程实施的原则、技术途径亦有所不同。目前国外所倡导的生态农业主要以恢复生态系统自组织能力为主,而我国根据自身国情要兼顾生态环境与社会经济,这就对我国生态农业提出了更大的要求。人世后国外大量进口绿色农产品对我国农产品产生了巨大冲击,国际绿色壁垒将限制我国许多农产品的生产、加工方式。按照国际标准,我国农业生态环境的恶化问题将成为新阶段农业和农村经济可持续发展的制约因素,只有大力发展设施生态农业,以生态学思路与技术进行农业设施规划与建设,生产绿色食品,才能走出困境,实现我国农产品的快速发展。
6结论及建议
实施设施农业可持续发展战略目标的关键在于生态建设,要根据我国生态工程的原则进行规划、设计和建设。首先要遵循与国民经济发展紧密结合的原则,充分考虑我国经济发展现状和自然资源、社会资源条件,应用生态技术或生态工艺建设高效人工生态系统;二要使生态效益、经济效益和社会效益相结合,实现农业的可持续发展;三要应坚持中国特色的原则,通过实践与探索,根据我国资源、环境和经济条件,因地制宜建立与完善生态农业工程理论体系和工艺技术体系;四要努力突破绿色壁垒,全面推进农业生产标准的国际化;五要遵循继承和发展协调的原则,应用现代科学技术丰富、改造和完善生态工程,逐步形成具有中国特色、又符合国情的生态农业工程建设体系。
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