美高梅官网生态的首部学术专著《生态修复工程学》，在周全梳理生态系统内外各要素之间相互关系的基础上，总结出了新的多条理物质循环模子，提出了四大全新的生态修复工程学理论：物质循环的人为调理理论、情形非生物要素的平衡关系理论、生物要素间的竞争增进理论、群落演替的人为加速理论。
今天，希望通过对这四大新理论的先容与剖析，增进交流分享，配合推动未来生态修复工程建设的高质量生长。
一、物质循环的人为调理理论
物质循环是生态系统的基本功效之一，指物质在生物与情形的差别要素之间一直运移和转化。在生态修复事情中，应通过干预物质循环，抵达物质积累或降低的目的，并调解物质循环速率。“四大圈层模子”（图1）是最常见的物质循环模子。除此以外，古板模子中尚有土壤学用于诠释土壤形成的“地质大循环和生物小循环模子”（图2），这个模子更是展现了在生态系统中积累物质的要领——增添小循环结构以延伸物质在系统内的保存周期。
为了更为准确的先容物质在生态系统之间和生态系统之中的循环，我们提出了“物质的跨生态系统循环模子”（图3）和“生态系统内部的物质循环模子”（图4）。前者强调生态系统的物质循环是开放的，保存差别系统之间的物质交流，后者指出了一个详细生态系统保存的7个物质循环办法。
图1 四大圈层模子
图2 地质大循环与生物小循环模子
图3 物质的跨生态系统循环模子
①物活体及共生体内部物质循环。②生物活体与生物残体之间的循环。③生长情形和生物活体之间的循环。④生长情形差别要素之间的物质循环。⑤生物残体通过淋溶、直接燃烧氧化等途径转化为生长情形物质的单向历程。⑥生态系统与外部系统之间的物质循环。⑦外部系统中差别要素之间的循环。
图4 生态系统内部的物质循环模子
总之，一个生态系统的物质循环途径是开放的，由内部循环系统和外部循环系统组成。内部循环的增添能够使物质在生态系统内部积累，而外部循环是生态系统物质增添和镌汰的最终泉源和去向。通过人工调理生态系统物质循环的局部环节，可以在生态系统内控制物质的增添或镌汰。
二、情形非生物要素的平衡关系理论
情形非生物要素之间维持适当的平衡关系是实验生态修复工程的情形基础。例如，水与土之间的关系，过多的降雨会导致土壤结构破损和水土流失，而适度的水分能增进植物和土壤生物生长，提高土壤质量。别的，温度、湿度和光照也保存一种平衡的关系。总之，情形的非生物要素是情形生物的生涯、生长不可或缺的基础条件，并且这些非生物要素之间必需维持一种适当的平衡关系，才华包管生态系统的康健生长。因此，情形非生物要素的详细情形是生态修复工程所要接纳的手艺、手段、质料的主要依据。在举行生态修复工程设计时，应充分思量情形非生物要素之间的矛盾关系，并通过整体设计，使差别情形非生物要素之间维持相对平衡的关系，从而使修复的生态系统越发结构稳固。
三、生物要素的竞争增进理论
情形系统中生物之间坚持须要的竞争、共生和捕食等互作关系，是人为干预条件下情形系统能够快速稳固的内在机理。研究批注，生物之间的竞争、增进和营养层级互作等生物相互作用，能直接或间接驱动或改变生态系统在差别标准上的转变模式、偏向和速率。应用这些理论来管理生态系统，有望大幅提升生态系统�；ず托薷吹男Ч�。因此，通过人工干预来增添生物互作的频率和强度，可以加速实现稳固生态系统的形成。然而，古板的生物手艺往往仅使用共生关系来增进特定物种的生长，或者使用捕食和竞争关系来控制害虫或杂草，而少有使用生物之间的竞争关系来塑造物种个体和整体形态的手艺。
例如，在受损边坡生态修复工程实践中，泛起了一种“土壤喷播+麋集播种木本植物”的修复方法，这种方法能快速形成麋集生长的木本植被。由于生长麋集，个体之间相互竞争强烈，通过对有限资源（养分、水分、阳光等）的竞争，仅有少少数目的个体生涯下来，成为优势种。这个竞争历程不但包管了工程实验后快速实现修复效果（土壤层+麋集播种+水热条件=高植被盖度），又体现了自然情形下的优胜劣汰与互作循环，有用增添了植被和土壤的稳固性。这种修复方法充分使用了植物个体之间的竞争作用和群体麋集竞争爆发的整体效应。通过此方法，人工干预了生物之间的竞争关系，实现了对物种个体和整体形态的限制和塑造，抵达了有用控制和设计种群的目的。
别的，竞争作用对群落的景观效果也有塑做作用。麋集的生物互作是高级生态系统的特征之一，是坚持生态系统稳固的要害因素。古板的生态修复要领，如造林和封育，无法快速恢复成熟生态系统中应有的麋集生物互作，因今生态系统在很长一段时间内难以稳固。因此，生态修复工程应接纳须要的人为干预步伐来快速恢复所需的麋集生物互作。
四、群落演替的人为加速理论
非生物情形与生物群落的时空转变纪律是生态修复计划设计的主要依据，优异生态功效的实现需要将非生物情形与生物群落这两个部分之间功效举行有机衔接。好比在自然土壤中，植物的遮掩作用、干枯物的笼罩作用、腐殖质的胶黏作用、根系的加筋作用配合维持了土壤的稳固，这些作用在差别时间、差别季节相互消长、互为增补。在生态修复历程中，设计者和施工者也必需思量工程步伐和植物群落之间的功效衔接。生态修复工程的前期是依赖工程质料来实现系统的稳固，而生态修复的中后期，应主要依赖生物的力量来实现其稳固。显然，怎样通过人为干预提高植物的生长速率、加速群落的演替，是实现植物作用与工程步伐作用实时衔接的要害问题。
在实验生态修复工程时，通过人工干预来提供优异的非生物情形，则可以使植物群落的演替不受情形的制约，从而加速演替的速率（图5）。从限制因子的角度来看，陆地生态系统中的天气和地形等因素在相当长的时间内不会爆发显着转变，因此在未抵达顶级群落的陆地生态系统中，土壤可视为制约群落演替的简单限制因子。据此可以得出以下推论：①当土壤条件改善时，植物群落会向正向演替趋势生长。②当土壤条件优于目今植物群落所依赖的土壤发育阶段时，在种子库或植物侵入的情形下，群落演替会更快地举行。③当土壤条件低于目今植物群落演替水平所依赖的土壤发育阶段时，群落演替会减缓甚至趋向退化。
图5 消除人工痕迹的生态修复工程
因此，在裸地上人工建设能正常生长的植被群落和对应的土壤，可以跳过原生演替的初期阶段，实现群落演替的加速。
在受损生态系统修复历程中，恢复并重启物质循环是实现生态系统康健的基础和焦点。构建土壤种子库和先锋植物群落，恢复生物群落的正向演替能力是决议生态修复效果的要害因素。《生态修复工程学》四大理论的提出，周全梳理了生态系统内外各要素之间的相互关系，团结了美高梅官网生态20余年生态修复实践履历，探讨了怎样在人为干预条件下，使用新型质料和手艺建设营养富厚且结构稳固的情形基础以恢复物质循环，并快速构建具有正向演替能力的植物群落，希望能为日后新的生态学理论抛砖引玉。
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