【論文關鍵詞】生態演替螺旋式上升理論

【論文摘要】本文論述從生態位的角度來探討生態演替螺旋式上升理論，以及理論的驗證。

生態學的頂極群落假說，最大的局限性就在于它對以下兩客觀事實無法解釋：①在無任何外力作用或生物內在生理機制的抗拒作用超過外界干擾破壞力的條件下，生物多樣性在不斷發展；②生物有其內在生理機制的局限。筆者經過潛心研究各種假說的內容、缺陷及其合理內核—單元頂極假說說明了演替的方向，鑲嵌與格式假說說明了演替在空間、時間、信息五維空間的表達形式或存在狀態。經過對上述假說深入分析，提出了生態演替螺旋式上升理論。下面就從生態位的角度來探討這個問題。

1反映植被演替的三種狀態—時間生態位、空間生態位和信息生態位

生態位是指種群在群落中的地位和角色，一個群落中，一個種群與其他種群相關聯的位置為其生態位。即每個種群在群落中都有不同于其他種群的自己的時間、空間位置，也包括在生物群落中的機能地位（信息位置）。我們把這一種群與其他種群相互關聯的時間位置、空間位置、信息位置分別稱作時間生態位、空間生態位、住處生態位，它們之間的關系為：①空間生態位是時間生態位和信息生態位的具體表現形式；②空間生態位是在時間生態位的作用下，充分利用（或釋放）環境的物質和能量，發展進化或下降退化的結果。③信息生態位決定著時間生態位和空間生態位的最終發展方向。④時間生態位和空間生態位對住處生態位又有改造或影響的作用。⑤信息生態位和時間生態位要依賴于空間生態位而存在和發展。

2生態演替螺旋式上升理論

【論文關鍵詞】生態演替螺旋式上升理論

【論文摘要】本文論述從生態位的角度來探討生態演替螺旋式上升理論，以及理論的驗證。

生態學的頂極群落假說，最大的局限性就在于它對以下兩客觀事實無法解釋：①在無任何外力作用或生物內在生理機制的抗拒作用超過外界干擾破壞力的條件下，生物多樣性在不斷發展；②生物有其內在生理機制的局限。筆者經過潛心研究各種假說的內容、缺陷及其合理內核—單元頂極假說說明了演替的方向，鑲嵌與格式假說說明了演替在空間、時間、信息五維空間的表達形式或存在狀態。經過對上述假說深入分析，提出了生態演替螺旋式上升理論。下面就從生態位的角度來探討這個問題。

1反映植被演替的三種狀態—時間生態位、空間生態位和信息生態位

生態位是指種群在群落中的地位和角色，一個群落中，一個種群與其他種群相關聯的位置為其生態位。即每個種群在群落中都有不同于其他種群的自己的時間、空間位置，也包括在生物群落中的機能地位（信息位置）。我們把這一種群與其他種群相互關聯的時間位置、空間位置、信息位置分別稱作時間生態位、空間生態位、住處生態位，它們之間的關系為：①空間生態位是時間生態位和信息生態位的具體表現形式；②空間生態位是在時間生態位的作用下，充分利用（或釋放）環境的物質和能量，發展進化或下降退化的結果。③信息生態位決定著時間生態位和空間生態位的最終發展方向。④時間生態位和空間生態位對住處生態位又有改造或影響的作用。⑤信息生態位和時間生態位要依賴于空間生態位而存在和發展。

2生態演替螺旋式上升理論

1生態修復相關的重要概念和理論

1.1環境與生態

廣義上講,環境是人以外的一切事物的總和,如現代人居環境即為廣義的環境概念;狹義上講,環境是影響有機體生長、發展和生存的外界物理條件的總和。生態系統簡稱生態,是有生命的主體(包括人類)與無生命的客體的總和。研究有機生命體與無機環境關系的科學稱為生態學,研究生命體以外的無機環境的科學稱為環境學。生態修復的研究與實踐離不開環境學和生態學,而后者尤為重要。

1.2生態環境與環境生態

生態包括環境,“生態環境”的說法是不科學和難以理解的,可以牽強地理解為與生命體最密切相關的環境。我國所謂的生態環境實際就是生態,準確地講“生態環境建設”應為“生態建設”[1]。生態修復是對生態系統的修復,故不能稱為生態環境修復。

環境雖然是無機的,但完全從無機角度理解環境是不完整的。特別是自然環境,本身是生物體或生物群體周圍的整體狀況,只有應用生態學原理研究、認識和理解環境,才能更有效地解決環境問題,這就是環境生態學。環境生態作為概念不易理解,但環境生態學無疑是科學的,他對生態修復理論和技術的形成起到了直接的推動作用。

自然規律是自然界中一切客觀事物本身所固有的屬性。規律不能以人的意志任意的加以改變，不能為任何人所創造，也不能被任意的消滅。規律只能是不斷地被人類所認識，并運用于生產實踐。一切林學工作者，無論他從事哪項林業技術工作，它都與認識、掌握和運用自然規律緊密相關。只有正確運用自然規律，才能不斷提高專業水平。

一、從長白山學習考察談起

長白山氣勢磅薄、巍峨壯觀、資源豐富、風景秀麗，它不僅是一座十分惹人注目的名山。而且是一片翠綠的浩瀚林海。它以眾多的白色浮石和九個月的積雪而得長白之名。它又以茂密的森林，紅松(PinuskorajensisSieb.etZucc)的故鄉而稱著于世。

為了認識長白山的森林分布、生態和演替的規律，學習長白林區的經營管理經驗，以提高專業技術水平，我院于1982年8月10~17日組織了赴長白山的學習考察。現把在長白山考察看到的幾個自然規律概略地介紹一下。

l、森林垂直分布規律

長白山海拔269lm，為東北的第一高峰。由于受太平洋季風氣候的影響，雨量充沛、溫和而濕潤，隨海拔的升高，呈現明顯的植被垂直分布帶(見圖1)。

一、從長白山學習考察談起

長白山氣勢磅薄、巍峨壯觀、資源豐富、風景秀麗，它不僅是一座十分惹人注目的名山。而且是一片翠綠的浩瀚林海。它以眾多的白色浮石和九個月的積雪而得長白之名。它又以茂密的森林，紅松(PinuskorajensisSieb.etZucc)的故鄉而稱著于世。

為了認識長白山的森林分布、生態和演替的規律，學習長白林區的經營管理經驗，以提高專業技術水平，我院于1982年8月10~17日組織了赴長白山的學習考察?，F把在長白山考察看到的幾個自然規律概略地介紹一下。

l、森林垂直分布規律

長白山海拔269lm，為東北的第一高峰。由于受太平洋季風氣候的影響，雨量充沛、溫和而濕潤，隨海拔的升高，呈現明顯的植被垂直分布帶(見圖1)。

2、森林生態規律

自然規律是自然界中一切客觀事物本身所固有的屬性。規律不能以人的意志任意的加以改變，不能為任何人所創造，也不能被任意的消滅。規律只能是不斷地被人類所認識，并運用于生產實踐。一切林學工作者，無論他從事哪項林業技術工作，它都與認識、掌握和運用自然規律緊密相關。只有正確運用自然規律，才能不斷提高專業水平。

一、從長白山學習考察談起

長白山氣勢磅薄、巍峨壯觀、資源豐富、風景秀麗，它不僅是一座十分惹人注目的名山。而且是一片翠綠的浩瀚林海。它以眾多的白色浮石和九個月的積雪而得長白之名。它又以茂密的森林，紅松(PinuskorajensisSieb.etZucc)的故鄉而稱著于世。

為了認識長白山的森林分布、生態和演替的規律，學習長白林區的經營管理經驗，以提高專業技術水平，我院于1982年8月10~17日組織了赴長白山的學習考察?，F把在長白山考察看到的幾個自然規律概略地介紹一下。

l、森林垂直分布規律

長白山海拔269lm，為東北的第一高峰。由于受太平洋季風氣候的影響，雨量充沛、溫和而濕潤，隨海拔的升高，呈現明顯的植被垂直分布帶(見圖1)。

摘要:研究信豐縣典型森林群落的近自然等級分析表明，該地區典型林分的近自然度等級:常綠闊葉林為Ⅱ級,人工馬尾松林為Ⅴ級、Ⅵ級,人工濕地松林為Ⅶ級。并提出了相應的近自然經營對策。

關鍵詞：信豐；森林群落；近自然度；近自然經營

德國利用近自然經營體系中的近自然度評定森林近自然狀態程度，在于表達沒有人為干擾的條件下森林群落從最不穩定性的外來樹種或人工林造林群落向原生頂極群落演替的過程。森林經營的重要工作內容之一就是借助自然力并輔以人工力量，恢復和重建健康森林。在這樣的健康森林中，生物因素和非生物因素（如病蟲害、空氣污染、營林措施、木材采伐等）共存對森林的影響不會威脅到現在或將來森林經營的目標[1]。為評判森林近自然經營或森林健康經營過程中自然力和人工力量的作用程度，本文試圖通過分析主要群落的近自然度[2]等級，來評估森林經營的現狀和提出森林健康經營的途徑和方法，以便于近自然森林經營目標和規劃的檢查和控制。

1信豐縣自然地理概況

信豐縣位于江西省南部,居貢水支流—桃江中游，地理位置為東徑114°34′—115°19′，北緯24°59′—25°33′，境內東西長76公里，南北寬63公里，有林地面積為18.41萬公頃。該區處于中亞熱帶南緣，屬典型的亞熱帶濕潤季風氣候。該區草本層主要植被有鐵芒萁、芒（Miscanthussinensis）、蕨類等；喬灌木層主要有馬尾松、杉木、青剛櫟、木荷、栲樹、楓香、米櫧、苦櫧、黃端木、山蒼子、香樟、若竹、白茅、絨楠等。主要的演替天然林是亞熱帶常綠闊葉林，林齡多在25a—60a之間，主林層20—30m。人工林多為中幼林,主要有馬尾松(Pinusmassoniana)8.33萬公頃,杉木(Cunninghamialanceolata)5.66萬公頃,濕地松林(PinuselliottiiEngelm.)1.01萬公頃。平均林齡在20a—35a，樹高8-20m。

2材料與方法

自然規律是自然界中一切客觀事物本身所固有的屬性。規律不能以人的意志任意的加以改變，不能為任何人所創造，也不能被任意的消滅。規律只能是不斷地被人類所認識，并運用于生產實踐。一切林學工作者，無論他從事哪項林業技術工作，它都與認識、掌握和運用自然規律緊密相關。只有正確運用自然規律，才能不斷提高專業水平。

一、從長白山學習考察談起

長白山氣勢磅薄、巍峨壯觀、資源豐富、風景秀麗，它不僅是一座十分惹人注目的名山。而且是一片翠綠的浩瀚林海。它以眾多的白色浮石和九個月的積雪而得長白之名。它又以茂密的森林，紅松(PinuskorajensisSieb.etZucc)的故鄉而稱著于世。

為了認識長白山的森林分布、生態和演替的規律，學習長白林區的經營管理經驗，以提高專業技術水平，我院于1982年8月10~17日組織了赴長白山的學習考察?，F把在長白山考察看到的幾個自然規律概略地介紹一下。

l、森林垂直分布規律

長白山海拔269lm，為東北的第一高峰。由于受太平洋季風氣候的影響，雨量充沛、溫和而濕潤，隨海拔的升高，呈現明顯的植被垂直分布帶(見圖1)。

洪田村主要植被類型

本地區地處南方集體林區，是主要的林木生產基地，最初木材主要來源于天然林，之后又大面積種植人工林。長期嚴重的人為干擾條件下，該村的范圍內的原始地帶性植被已經幾乎不存在，在交通不便利的山頂或者溝谷處有百年以上直徑80cm左右的殼斗科的老樹存在，但并不呈片狀存在?，F在常見的天然闊葉林多是皆伐后或者火燒跡地上經過一系列演替形成以殼斗科為主要建群種的一批次生林，也是當地的森林演替的頂級群落。這類植被多分布在海拔250m到800m之間。由喬、灌、草共同形成復式的復雜結構，其生態功能更為穩定。建群種多屬于硬闊以殼斗科Fagaoeae的紅椎CastanopsishystrixA.DC、格氏栲CastanopsiskawakamiiHay、青岡櫟Cyclobalanopsisglauca、福建青岡Cyclobalanopsischungii和錐栗Castaneahenryi等為主，伴生樹種為南酸棗Choerospondiasaxillaris、楠木PhoebezhennanS.LeeetF.N.Wei、檫樹Sassafrastsumu、光皮樺BetulaluminiferaH.Winkl、擬赤楊Alniphyllumfortunei(Hemsl.)Makino、木荷Schimasuperba等。在該地區響應政策的號召，已經無人類介入生態系統，作為水土保持林或者水源涵養林存在。在馬尾松Pinusmassoniana建群之后的演替過程中，闊葉樹種如紅椎、光皮樺、格氏栲、楠木、擬赤楊、木荷等樹種會陸續出現從而逐漸取代馬尾松林群落中的位置。這個時候的森林結構較為復雜，結構不穩定。該部分森林也作為生態公益林受到保護，幾無人類參與其正常生態演替的過程，并且為演替過度階段。在馬尾松與闊葉樹的混交林中種植杉木，或者杉木與闊葉樹混交，或者是闊葉樹在杉木林經過多次間伐不加管護的立地上與杉木林共存。雖然杉木是本土的樹種，但是在正常的森林演替過程中其生長發展的空間不大，出現在上述兩種森林類型中，是有人為的經營活動參與到其中，但是也并沒有徹底毀掉原有的森林群落中的相關樹種，人為經營活動的參與帶來的一系列后續的操作還是要影響到森林正常的演替的。喬木層主要有杉木、馬尾松、木荷、南酸棗等。喬木層是馬尾松和杉木，多為人工建立的也混交林，且為同齡林。杉木的胸徑和樹高略高于馬尾松。此時由于馬尾松對土壤條件改善還沒有完成，灌木層基本沒有建立起來，草本層主要是蕨類、鐵芒萁和一些禾本科的植物。馬尾松是陽生樹種，對土壤要求不嚴，其生物生理特性決定了成作為南方的造林的先鋒樹種，也是一種優良的用材林樹種。在該地區，馬尾松在荒山荒坡，采伐跡地或者火燒跡地上形成森林之后，改善了土壤的性質并為某些陰生或中性樹種提供了良好的條件，是森林演替的基礎。多分布于海拔800m以下，陽坡長勢良好，土壤條件良好的地方，下木多為闊葉小喬木，草本多為禾本科的五節芒等。該地區的杉木天然林群落已經不存在，零星分布于闊葉林中。該地區的杉木林是屬于速生豐產林性質的，多為天然次生林皆伐后人工種植并連作，一代后的杉木林有人工種植和萌生兩種。杉木的成熟周期為40年，但該地區杉木經營多采用的是中小徑階模式，所以年齡一般從1到30不等，林分的密度在10～12株/hm2。杉木林的經營模式已經成熟，經營程度高，1代和2代的林分生長較快較好。人為的經營活動比較頻繁，但是林下的幾乎無灌木，草本也比較少，蓋度較小，常出現的是比較矮小的比如禾本科的植物。由于桉樹是外來樹種，該地區的桉樹林經數年來的經營經驗，因其對土壤的損傷比較嚴重，種植面積呈下降趨勢。該地區的桉樹林也多是在皆伐后的林地上生長起來的，其林下幾無其他樹種出現，草本層多為五節芒?，F存的毛竹林多是天然起源并保存良好，竹林少于其他樹種成混交狀況，只散生油桐、楓香、杉木等，林下幾乎無灌木，草本層多是淡竹葉、菝葜等，部分草本的蓋度高達90%。毛竹長勢良好，且生長蔓延迅速，管護方便，成材快。毛竹屬于喜陰植物，多生長于陰坡或者混生山谷中的闊葉林中。3.6經濟林當地的經濟林主要是柑橘、板栗，生長良好，柑橘多生長于山谷中，大片存在，管護程度高，板栗的管護程度不高，面積縮減。經濟林要求的管護程度高，多分布在人口居住地周圍。

洪田村森林自然度和經營管護度的評價

隨著經濟發展的需求和人口的壓力，木材的需求量在增大，林分中人為干擾越來越頻繁、強度也越來越大，各林區內的天然林林分都在減少，與此同時人工林的面積在擴大。因此單純描述當地現存的植被與原始植被之間的差異意義不大，需與人為經營干擾對林分的影響相結合進行綜合考慮，并探究兩者之間的聯系，為后期林分的改造和發展提供新的理論基礎。洪田村自從1998年林權改革以來，將林地林木的經營權分到農戶手中，林業創收是當地的主要收入來源之一。但是單純木材生產，追求經濟利益，對環境影響比較差。為了林區的可持續發展，即在追求收益的同時也能兼顧到森林社會效益和生態效益的發揮，保持森林生態系統的健康穩定，對該地區范圍內的林分進行自然度和經營度兩個指標的評價，對其資源現狀和今后的發展方向進行合理的分析，使得林區經營能實現經濟效益與生態環境之間的統一。自然度是對森林自然化程度的一種量化的描述，表示森林接近自然狀態的程度，一般認為在天然林中，與人類的干擾程度相關，人類的干擾越大，林分的自然度就越低[10-14]，反之就越大。在人工林構成植被群落中，自然度表示林分構成和結構與自然林的相似程度。綜合前人的對自然度等級劃分標準并結合洪田村森林構成，將其區域內的林分劃分為2大類7小類對應的自然度為Ⅵ級如表1所示。經營管護是指在人們按照經營的目的積極地在森林群落中采取一系列諸如采伐、更新、撫育等措施。森林的經營管護度是指人為經營對森林的管護程度。當地對森林的經營管護程度可以分將上述兩個指標結合起來之后對林分資源現狀的評價更適合人工林系統與天然林群落共存的區域。雖然經營管護相對于森林系統來說是一種人為干擾，自然度和經營管護程度之間是存在一定的關聯，但并不表現為絕對意義的負相關。例如經營管護程度高的人工林林分，其自然度卻也能表述為近自然林。非人工系統中的強度干擾下的林分，經營管護度不高，其自然度值很低。對洪田村林分現狀調查數據的統計分析后，按照上述評價標準表進行分類評價，按優勢樹種劃分的各種類型的面積比重如表4所示。從表4中可以看出，該村中多于三分之一的林分為經營良好的杉木人工林，人為管理嚴格，經營力度大，立地質量高，但是林分多純林，林內灌木基本沒有，而林下的草本層蓋度低，種類少，是主要的用材林，但是自然度偏低。另外當地的天然林的林分的郁閉度高，喬灌草層都比較完整，自然度前兩級占的比重比較大，但是多處于無人管護的狀況，可以通過一定的撫育管理措施促進林內環境的改善。此外該村的果樹林也有相當的比例，但是自然度也偏低。所以總體來說，該村對林分的經營多針對用材林，管護經營程度比較好，但是整體的自然度是偏低的。需要有對應的措施進行改善：一方面，不能忽略對天然林的撫育管理，改善林內環境，采取保護性的經營措施，另一方面要通過合理的經營配置提高人工林林分的自然度，對人工林系統中的自然植被合理的管護，在進行木材管理的過程中盡可能實現森林的多功能，從而達到森林三大效益的統一。

結論與建議

（1）洪田村是典型的山區，長期以來林農對山林依賴極強，經濟發展的需求，使得認為干擾對該村植被的影響極大。原有的地帶性植被已經基本不存在，現存的天然林多為次生林，且管護程度不力。森林系統多以人工的杉木林為主。天然的群落中，杉木零星與其他闊葉樹種混交，因此杉木林人工系統需要人為持續干擾也即集約經營才能維持。自此，從整體上講，洪田村的森林自然度偏低，經營管護還有待進一步的加強，采取合理的經營管護措施能提高森林的自然度。（2）雖然作為公益林的天然林保護程度較好，但在山谷地帶，人為的干擾造成毛竹入侵的現象時常存在，且發展較快，因此要加強對山谷地帶天然林的防護和管理，阻止毛竹對闊葉林的威脅，保護地帶性植被。（3）非林地、荒山荒地和灌叢地應當采用人為的改造和調整，采用人為更新為主，人為促進天然更新的模式，快速構建林地體系，增加其自然度。（4）針對人工林管護良好但是自然度偏低的現狀，應當加強科學的管理，建議：（一）盡量減少甚至杜絕皆伐，多采用間伐；減少中小徑材的培養比例，增加大中徑材的培養。（二）皆伐后林地留一定的林地休整期，或者選擇合適的替代樹種，世代交替種植，避免連作對土壤的損傷；伐后的土地上適當的保留植物殘枝，或者使用綠肥；加強中幼林撫育管理，提高森林質量。（三）單一的人工林應當適當的混植鄉土樹種，以提高適應性。如杉木可以與馬尾松或者闊葉樹混交；非鄉土不適生樹種不應該繼續種植，以免對土壤造成不可逆轉的破壞。（5）為了提高集體林區森林生態系統的穩定性和健康度，應當對區域內的林地進行整體的規劃，從整體到局部提高林分的自然度和經營度，把提高林地生產力和追求森林生態穩定性相結合，實現森林的良性發展。

1水利工程對河流生態系統的影響

在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用，同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。

2生態水利工程

從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。

3生態水利工程的規劃設計原則

3.1工程安全性和經濟性原則