生態(tài)系統(tǒng)的人為干擾研究——以湖北省安陸市辛榨鄉(xiāng)基本農(nóng)田整理項目為例.pdf

1、生態(tài)系統(tǒng)是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)和環(huán)境基礎(chǔ)，是生物群落與環(huán)境相互作用的綜合統(tǒng)一體。隨著人類經(jīng)濟社會活動深度和廣度的拓展，人類干擾已改變了所有大陸和所有氣候帶的生態(tài)系統(tǒng)，人為干擾已被認為是驅(qū)動種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)演化的動力。 人為干擾是人類生產(chǎn)發(fā)展過程中改變生態(tài)系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)和功能，使生態(tài)系統(tǒng)處于一種過渡狀態(tài)，并引起生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生演替的人類活動，它是把自然生態(tài)系統(tǒng)改造成適合人類生存和發(fā)展的一種不可避免的影響活動。由于干擾的強度和方式

2、的不同，產(chǎn)生的效果可能是增益性的——優(yōu)化結(jié)構(gòu)、增強功能，對無序干擾行為產(chǎn)生的不良影響的補償；也可能是破壞性的——劣化結(jié)構(gòu)、削弱功能，使生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，不利于人類生產(chǎn)活動。 本文主要從兩方面來探討生態(tài)系統(tǒng)的人為干擾研究：一是研究人類對生態(tài)系統(tǒng)干擾作用的方式、機理和變化規(guī)律，引起生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、能量、信息流的變化；二是研究生態(tài)系統(tǒng)對人為干擾響應(yīng)在生態(tài)系統(tǒng)演替方面的表現(xiàn)，將生態(tài)系統(tǒng)的演替用負熵和耗散結(jié)構(gòu)來解釋，總結(jié)出人為干擾下生態(tài)

3、系統(tǒng)的演替的模型。本文以土地整理這種典型的人為干擾活動為例，探討土地整理活動下農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的演替模型，通過定量分析得到土地整理引入了負熵值使得生態(tài)系統(tǒng)總熵值減少。再從定性的方面論述了土地整理是通過各種技術(shù)、工程和生物補償措施引入負熵流，使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)向更加有序的方向發(fā)展。 本文共分為六大部分：第一部分為緒論。簡要論述了人為干擾的研究背景，國內(nèi)外研究進展，本研究的技術(shù)路線和研究意義。 第二部分為理論研究。干擾理論分析表

4、明，人為干擾是人類生產(chǎn)和生活過程中不可避免地對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的人類活動，它驅(qū)動生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展與演替。本文還系統(tǒng)地論述了生態(tài)系統(tǒng)的演替理論，熵理論和耗散結(jié)構(gòu)理論，為生態(tài)系統(tǒng)演替模型的建立奠定理論基礎(chǔ)。 第三部分人為干擾對生態(tài)系統(tǒng)的影響研究。本文探討的人為干擾是指土地利用/土地覆蓋變化對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響，它是影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、演變以及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要因素。研究表明，這種影響主要表現(xiàn)在景觀格局的變化、生物地球化學(xué)循環(huán)

5、(包括水循環(huán)和水量平衡、土地化學(xué)元素的遷移和大氣中熱量循環(huán))以及生物多樣性等方面。 第四部分為生態(tài)系統(tǒng)對人為干擾的響應(yīng)。人為干擾是指人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、能量、信息流的擾動。本文探討了生態(tài)系統(tǒng)隨時間演替的變化過程，用熱力學(xué)第二定律解釋了演替的熵值變化，并建立了生態(tài)系統(tǒng)演替的三種動態(tài)模型：即開放型演替模型、封閉型演替模型、發(fā)散性演替模型。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有耗散結(jié)構(gòu)，土地整理作為影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的活動改變了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土地類型

6、的演替方式與演替方向，其實質(zhì)是土地類型發(fā)生變化的動態(tài)過程。這種人為干擾下的演替特征主要表現(xiàn)在三個方面：(1)土地類型要素結(jié)構(gòu)的改變。(2)土地系統(tǒng)物質(zhì)和能量輸入和輸出的增加或減少。(3)土地類型環(huán)境條件和空間組合結(jié)構(gòu)的改變。針對這種特征變化，本文引入生態(tài)系統(tǒng)的空間異質(zhì)性指數(shù)(多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、分離度指數(shù)、破碎化指數(shù)等)作為引起生態(tài)演替的定量變化指標，通過灰色關(guān)聯(lián)度熵的模型來分析整理前后總熵值的變化。 第五部分為個例研究。