生态系统的人为干扰研究——以湖北省安陆市辛榨乡基本农田整理项目为例

摘要

生态系统是人类生存和发展的物质和环境基础，是生物群落与环境相互作用的综合统一体。随着人类经济社会活动深度和广度的拓展，人类干扰已改变了所有大陆和所有气候带的生态系统，人为干扰已被认为是驱动种群、群落和生态系统演化的动力。 人为干扰是人类生产发展过程中改变生态系统组成、结构和功能，使生态系统处于一种过渡状态，并引起生态系统发生演替的人类活动，它是把自然生态系统改造成适合人类生存和发展的一种不可避免的影响活动。由于干扰的强度和方式的不同，产生的效果可能是增益性的——优化结构、增强功能，对无序干扰行为产生的不良影响的补偿；也可能是破坏性的——劣化结构、削弱功能，使生态系统遭到破坏，不利于人类生产活动。 本文主要从两方面来探讨生态系统的人为干扰研究：一是研究人类对生态系统干扰作用的方式、机理和变化规律，引起生态系统的物质、能量、信息流的变化；二是研究生态系统对人为干扰响应在生态系统演替方面的表现，将生态系统的演替用负熵和耗散结构来解释，总结出人为干扰下生态系统的演替的模型。本文以土地整理这种典型的人为干扰活动为例，探讨土地整理活动下农业生态系统的演替模型，通过定量分析得到土地整理引入了负熵值使得生态系统总熵值减少。再从定性的方面论述了土地整理是通过各种技术、工程和生物补偿措施引入负熵流，使农业生态系统向更加有序的方向发展。 本文共分为六大部分：第一部分为绪论。简要论述了人为干扰的研究背景，国内外研究进展，本研究的技术路线和研究意义。 第二部分为理论研究。干扰理论分析表明，人为干扰是人类生产和生活过程中不可避免地对生态系统产生影响的人类活动，它驱动生态系统的发展与演替。本文还系统地论述了生态系统的演替理论，熵理论和耗散结构理论，为生态系统演替模型的建立奠定理论基础。 第三部分人为干扰对生态系统的影响研究。本文探讨的人为干扰是指土地利用/土地覆盖变化对自然生态系统的影响，它是影响区域生态系统结构、功能、演变以及生态环境质量的重要因素。研究表明，这种影响主要表现在景观格局的变化、生物地球化学循环(包括水循环和水量平衡、土地化学元素的迁移和大气中热量循环)以及生物多样性等方面。 第四部分为生态系统对人为干扰的响应。人为干扰是指人类活动对生态系统的物质、能量、信息流的扰动。本文探讨了生态系统随时间演替的变化过程，用热力学第二定律解释了演替的熵值变化，并建立了生态系统演替的三种动态模型：即开放型演替模型、封闭型演替模型、发散性演替模型。农业生态系统具有耗散结构，土地整理作为影响农业生态系统的活动改变了农业生态系统中土地类型的演替方式与演替方向，其实质是土地类型发生变化的动态过程。这种人为干扰下的演替特征主要表现在三个方面：(1)土地类型要素结构的改变。(2)土地系统物质和能量输入和输出的增加或减少。(3)土地类型环境条件和空间组合结构的改变。针对这种特征变化，本文引入生态系统的空间异质性指数(多样性指数、优势度指数、分离度指数、破碎化指数等)作为引起生态演替的定量变化指标，通过灰色关联度熵的模型来分析整理前后总熵值的变化。 第五部分为个例研究。以湖北省安陆市辛榨乡基本农田整理项目为例，根据灰色关联熵模型计算，土地整理后总熵值减少，表明土地整理是一种引入负熵流的活动，它使农业生态系统向有序方向发展。定性研究表明，土地整理通过经济措施、社会措施和技术措施引入负熵流使农业生态系统向着正向的方向演替。 第六部分为结论，全面总结了本文的主要观点，指出了文章的创新点和进一步研究的方向。

目录

文摘

英文文摘

华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明

1绪论

2干扰和生态系统演替理论

3人为干扰对生态系统的影响

4生态系统对人为干扰的响应

5个例研究——以湖北省安陆市辛榨乡基本农田整理项目为例

6结论

参考文献

附录

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致谢