三、现代生态科学理论的应用

    现代生态科学理论的应用，集中在生态恢复、环境保护、绿色产业与循环经济的发展中，其技术与科学理论日益成熟。

    1．在立体农业中的应用

    中国生态系统和农林作物种类多种多样，行之有效的立体农业形式繁多，难以一一涉及，这里只列举下述类型。

    木本植物与农作物的立体配置模式。这是充分利用光、热资源的有效措施。我国采用较多的是泡桐、农作物间作和林药间作。“桐、粮”间作主要分布于华中、华北地区。河南省已推广200多万公顷。调查表明，每公顷间作75～120株泡桐的间作田比单种小麦可增产17％。桐树是速生树种，生长快，7～8年即可成材。每公顷间作田的经济收益比单作农田可高出4 500元左右。林药间作主要有吉林省的林、参间作，江苏省的林下栽种黄连、白术、绞股蓝、芍药等。林、药间作不仅能提高经济效益，而且能塑造山青林茂、整体功能高的人工林系统，改善生态状况。此外，还有胶、茶间作，种植业与食用菌栽培相结合的各种间作，如稻田种菇、甘蔗田种菇、果园种菇等。总之，农林立体种植，能够有效提高太阳能的利用率和土地生产力，是我国生态农业建设中的一种主要技术类型，应当因地制宜地推行。

    水体立体养殖模式。该模式主要分布在我国一些水体资源丰富的地区。由于水中的植物、动物、浮游微生植物、浮游微生动物等食物资源分布于水体的不同层次，可把鲤鱼、草鱼、花鲢、白鲢、鲫鱼等鱼类按比例放养在同一水体中，形成食物的分层利用。这样的高产鱼塘，每公顷鱼的总产量可达8 000千克以上，效益倍增。

    水体与陆基循环型的立体模式。桑基鱼塘是典型的水体陆基物质能量交换的立体系统。在这个系统中，通过水陆物质交换，使桑、蚕、鱼等各业得以协调发展，资源得到充分利用和保护，整个系统处于良性循环，可以取得极好的经济效益。据江苏省调查，太湖地区的桑基鱼塘每公顷产桑叶1.5万～2.25万千克，可养蚕产茧1200～1800千克，蚕桑所提供的饲料和肥料，每公顷桑基鱼塘可产鱼1 830～2 350千克。

    利用生物种群关系的立体模式。按生态—经济—社会价值同—原理，把两种或者三种相互促进的物种组合在—个系统内，使种群之间构成互惠互利关系，达到生态—经济—资源良性循环的目的。这种生物物种共生模式在我国主要有稻、鱼，鱼、蚌，禽、鱼、蚌，稻、鱼、萍，苇、鱼、禽，稻鸭共栖共聚等多种类型。其中，稻田养鱼在我国南方和北方一些地方已普遍推行，既提高了水稻产量，又促进渔业发展，还可减少化肥、农药、除草剂的施用量，增强土壤肥力。据试验，稻田养鱼平均每公顷水稻产量可达7.9吨，比单一种植的稻田增产1.13吨，增产15.2％；养鱼76天，每公顷可收鱼1.3万尾。

    2．在生态经济良性循环中的应用

    长期以来，我国大部分农村以作物秸秆和木材作燃料，用旧式灶台做饭，这种生物能源利用方式有很多弊端：其一，旧式灶台热效率不高，一般在10％～15％；其二，秸秆是主要的畜禽饲料和肥料资源，燃烧秸秆是很大的浪费；三是人们为了燃烧之用，砍伐林木，破坏植被，导致水土流失、生态恶性循环。全国每年烧掉的秸秆约4亿吨。大量燃烧秸秆污染大气，已成为影响我国农田、农业和农村环境的一个重大问题。采用新生物能源的先进技术和经验，充分利用我国丰富的生物资源和良好气候环境条件，可以培育出大批生物新能源产业群。

    新生物能源及有机废物利用的绿色工艺与工程技术：

    推广节能灶台，种植薪炭林  新式灶台其热效率最高可达到50％以上，节能效果非常显著。湖南省岳阳地区曾推广“岳2、岳3”省柴灶，一户人家建一个灶，省柴灶成本1O元，一年能节约烧柴1500多千克。发展速生、适应性强和产量高的薪炭林，对解决农村能源问题是一种有效的办法。我国速生树种资源丰富，可采用立体栽培模式，草、灌、乔结合，经济林木与水土保持林结合，尤其要重视粮油木本作物速生品种的选育，使其一树多用。

    发展沼气能源  利用秸秆、杂草、粪便等生物废弃物经过厌氧发酵获得可燃气体，具有污染小、利用率高、综合效益显著的特点。四川省开展综合利用沼气的农产7.2万个。联合国粮农组织在四川成都成立了亚太地区沼气培训中心。目前，沼气向“多户合建”大型沼气池集中供气方向发展。沼气池的建设工程技术并不复杂，但原料的选择及其管理却值得注意。只有碳、氮比例在2O：1左右，才能有较高的产气量。后期管理不好，是造成某些地区沼气池建设失败的主要原因。这项工作应有专门的行业及其培训、投资企业承担。只投资硬件不投资软件，会造成不良后果。农业部在全国20多个省(自治区、直辖市)的l 000多个村实施以沼气技术推广为重点的“生态家园富民计划”，深受农民群众欢迎。

    利用废弃生物质，生产洁净燃料  利用木材加工下脚料或其他生物质生产甲醇、乙醇等液体燃料，这种技术在意大利等国取得了较大的成功。湖南省已制造出C100型物质深度加工试验装置，以生产木炭为主，同时可得到焦油和煤气。利用碳化技术，废弃生物质还可被压缩成型。这种技术可以把农村的秸秆、树杈、树根、树叶等，经机械加压成型，制成方便、定型的固体燃料。此外，秸秆气化技术已在我国的山东、江苏、浙江、湖北、四川等省逐步推行。

    改良选育“富油类植物”  如被称为“石油树”的大戟属植物能产出类似石油的产品，1000吨这种干植物经化学加工可制取28吨燃料油和100吨酒精。产于古巴的“柴油树”，其树胶能产生类似柴油的液体，一棵树每年可得40升优质燃料油。美国科学家培育出一种热带“石油草”，可以提取出高含量的石油。应当引进这种植物，经栽培实验后推广。

    推行有机废物利用的绿色生物技术。随着生物产品加工规模的扩大，产生了大量生物废物，如骨头、排泄物、树叶、果皮等下脚料，弃之不用，既浪费了宝贵资源，又污染环境。人们正在逐渐认识到这个问题，并开始形成废物再利用的产业群。

    3．在新能源经济与洁净能源转化中的应用

    洁净能源是未来能源发展的大趋势，是可持续发展的源头产业。洁净的能源主要指太阳能、水能、风能、海洋能、氢能以及地热等。据预测，2000—2010年和2010—2020年，仅华中地区两个阶段能源需求量年均增加分别为5.1％和4.7％。目前，能源主要是煤、石油、天然气和核能，这些能源的利用产生了大量废气、废水、废渣，污染了环境，引发了“阳伞效应”和“温室效应”。开发利用各种清洁能源及其绿色技术是当务之急。

    (1)太阳能。2003年，我国已推广约600万只太阳能热水器管。据报道，云南有一个县农村推广太阳能热水器(板式)，已达到120万米2，这至少相当于把约150万千瓦时电能的太阳能进入了约2O万户农民家庭，满足了他们洗澡、做饭、烧水和洗用的能量需求。此举有效节省了薪柴、秸秆等有机肥资源，减少了林木砍伐，增加了绿色植被。

    太阳能的利用潜力巨大。据测算，地球每分钟接收的太阳能为173万亿千瓦，相当于3．5亿吨煤的燃烧热!它是植物光合作用以及地质年代化石能源形成的总动力，是地球表面的热能、动能和化学能的总源泉。太阳能的能量转化技术，包括：太阳灶(我国已拥有14多万台)、太阳能集热器、太阳能热水器、太阳房、太阳能海水淡化装置、太阳能干燥器、太阳能制冷空调、太阳能发电。目前，最大的太阳能发电机组为4 000万千瓦。此外，还有太阳光化学太空发电站等。

    (2)水能。地球上每年通过降水到达地面的水有99万亿吨。正是这些动态水，可以开发为水能。长江流域的水能业产量居全国第一。据1980年水力资源普查表明，全长江地区水能蕴藏量为3×1O 8千瓦，其中1090条1O000千瓦以上的河流水能蕴藏量为2.57亿千瓦，占全流域的95.8％。已建水电站装机容量2 500万千瓦，年发电量约1000亿千瓦时。其中中小型水电站装机容量约100万千瓦，其余为大型和特大型水电站的装机容量。已建成的大型特大型水电站有葛洲坝、丹江口、二滩水电站等。流域内已完成约130个农村电气化县。目前，在建的三峡水利枢纽工程将是世界上最大的水力发电基地之一，将装设26台发电机组，每台单机容量为7O万千瓦，总装机容量为1820万千瓦，平均每年发电量847亿千瓦时。

    (3)风能。我国可开发的风能资源为2.53亿千瓦。地球上总的风能潜力为每年795×101 14千焦，相当于2 600亿吨煤的燃烧热。风能的利用方式是风力发电。其成本低廉，技术相对简单。一架直径11米的风车，在4级风吹动下，可发出功率为ll千瓦的电能。若干个这样的风车联结在一起，在经常有4级风的地方，就可以解决一个居民区的用电问题。风能发电技术已经成熟。风能发电将成为多风地带的主要能源。

    (4)海浪、潮汐与波浪发电。据估计全世界海浪能量的总动力将达到75亿千瓦。1855年，英国制成世界第一台波浪力发电装置。目前，全世界设计了约四百种波浪力发电装置。世界上拥有海岸线的国家，都设想在21世纪用上这种洁净、成本低廉的能源。我国目前在山东、海南建设的最大海浪发电机组为100千瓦，在海浪能的利用上走在世界的前列。值得指出的是，海流、海温都可以用来发电。美国和日本在制成了发电功率为50千瓦的海洋温差发电装置后，2O世纪80年代又制成10万千瓦的海洋温差发电机组，现在正在制造110万千瓦的发电机组。我国已建设潮汐电站装机容量为3 900千瓦，居世界第三位。

    (5)绿色能源。这里的绿色能源主要包括如下几种：从废弃有机物中提取甲醇、乙醇为主的酒精、甲烷(沼气)等可燃而又洁净的气体；专门培植可产生类似石油可燃液体的植物，如石油草、石油树等；从海洋的海藻等海水植物中提取酒精以及其他燃料液体。无论是海洋还是陆地的生物能源都是太阳能的转化形态，培育植物就是把太阳能间接地开发为经济能源。以上几种绿色能量，每年约有100×101 14千瓦，是一笔巨大的财富。

    (6)其他几种洁净能源。一是氢能。由于氢能的利用技术比较复杂，目前难以估计其潜力。如果可以从水中大规模地制取氢，那么氢能源是无限的能源。试验表明，燃烧1千克氢气可释放出14.2万千焦热量。氢能源可谓取之不尽，用之不竭。

    其次是地热资源。地球的内核像一个核能反应堆，每年产生的热量为229．9×1O 15千焦，每小时传导至地表面的热量达27.5×lO 10千瓦。西藏、云南、四川等地都有地热能开发利用试验点。西藏羊八井地热电站是我国最大的地热电站，装机容量2．32万千瓦。目前，我国一些地方开发出的地热温室栽培、养殖、孵化等技术，在生产中都取得了很好的经济和社会效益。

    再次是核能。由于一些发达国家时有发生核电站核泄漏事故，人们对核能存有疑虑。目前技术安全已得到解决，核能已成为重要的能源之一。我国已在大亚湾、秦山等地建立了核电站，运行状态良好。

    4．在生态产业中的应用

    现代生态产业可分为环境产业和生物技术产业。

    环境产业技术又主要分为两大类，一是改造水土的产业；二是气象监测与预报产业，包括气象预报、航测遥感、卫星信息、水环境监测等。前一类在局部和区域范围内，可以通过土壤改良、灌溉、排涝等技术的应用，以改造水土环境。例如，兴建各种大、中、小型水利工程和采用生物肥料、水土保持技术等，可以促使绿色产业实现高产、优质，高效、低消耗、无污染和无生态破坏的良性循环。

    气象技术主要是短期预报、中期预测和长远(如以10年为单位)监控工程技术。这种预报、预测和监测技术会随着空间技术进步而得到加强。卫星气象信息工程技术，能提供清晰的传真图像，使人们提前了解未来可能出现的气象变化，其准确率已上升至90％以上，其经济、社会和生态效益往往大于微观环境改造。气象预测技术的效益是长远的、全球性的，微观水、土改造技术的经济效益则是局部的较近期的，两者相辅相成，维持人类环境要素的动态平衡。

    生态产业需要应用生物工程技术和生物技术工程这两个既相互联系又相互区分的生物技术。生物工程技术一般特指基因工程、遗传工程和发酵工程等。也有的资料把生物工程归为遗传工程、细胞工程和基因工程，在遗传工程中又有基因工程等。生物技术工程则广义得多，它泛指以生物为研究对象的技术，既包括以生物细胞以下水平的生物遗传物质为对象的技术，也包括以细胞水平为单位的技术，还包括以细胞以上水平(如组织、器官和器官系统)的技术。从更广义上讲，也包括以生物个体、种群、群落及其与环境构成的生态系统为对象的技术。

    农业工厂化生产是农业增产的重要途径，特别是在人均耕地日益减少的情况下，发展工厂化作物生产，可以集成田间的许多农艺措施以缩短农作物生长期。工厂化生产技术在不少领域已经普遍推广。如大棚生产技术、工厂化禽畜养殖的推行，已成为瓜、果、菜、肉、蛋、奶供应的重要组成部分。通过生物工程进行育种，获得高产、优质、抗病新品种，并已形成育种工程产业。

    5．在生态景观经济中的应用

    生态景观产业是以自然地理、地貌、生物群落及相应的现代与历史人文等资源为对象的经济部门，是包括旅游、交通、居住、购物等服务行业及其管理产业的总和。以景观资源为主体的是旅游业，而交通、购物等服务行业则是生态景观产业的外延。

    生态景观产业，既然叫做产业，就有一个经济效益的问题。据统计，我国的旅游收入中，旅游购物收入比例最大，占一半以上。可见，生态景观产业的主体是旅游，而旅游中的购物，即商业发展是其重点。所以，旅游区同时也是商业区。其次是住宿收入比例较大，但住宿建设应注意不同档次、实用、方便。既要照顾到少数高层次的国内外游客，又要关注中低档次的游客。

    统计数据还显示，我国游览门票收入是最低的。但多数地区的旅游投资主要投向了游览区。新建的人工景点与原有的历史人文景观、自然景观往往不尽协调，有的还破坏了原有风貌。一些发达国家的旅游景点，大都不加多少修饰，以历史的真实或自然的真实吸引游客，把钱用在了服务和设施建设方面，带动商业、饮食业、交通等综合行业的发展。我国有文字记载的人文景观历史长达8 000多年，历史人文景观产业有着巨大的潜力，应当在注重保护的前提下，适当地开发。

    旅游业发展的基础是优美的自然生态景观。生态与环境建设则不可避免地成为旅游业发展的基础。而控制污染、恢复与保持生态平衡则成为基础的基础。旅游收入既然以生态自然景观为基础，那么，旅游收入理所当然地要返还相当一部分用于生态建设。而作为污染源的某些企业更应当本着“谁污染、谁治理”的原则，重视向环境保护投资。否则，生态景观的旅游价值不可能持续发挥。

    此外，现代生态理论还广泛地应用于基础工程设施中，如用于水利设施、生态工程和各种基础工程等，在生态治理中起着不可替代的指导作用。

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