Question

　地质-生态学科交叉的国内外研究动态

Answer 1

国内外地质-生态交叉研究的领域是非常广阔的，尽管许多研究并没有冠以地质-生态研究的名义，并且在国外也很难区分地质-生态学、地生态学（地学生态学）、景观生态学等概念，实际上许多研究内容体现了地学与生态学的结合，体现了地学为人类生存服务的需要和发展趋势。这些研究应该属于地质-生态学的研究范畴。已有研究从总体上可分为以下几个方面。

一、脆弱带自然退化生态学研究中的地学工作

环境脆弱表现，如沙漠化、土壤侵蚀、土壤盐渍化等，既是环境地质问题，也是生态环境问题，历来被多学科所关注。

牛文元首次引用了生态环境脆弱带（ECOTONE）的概念。其定义为：在生态系统中，凡处于两种或两种以上的物质体系、能量体系、功能体系三者之间所形成的界面，以及围绕该界面向外延伸的“过度带”的空间域。并且牛文元还对生态环境脆弱带的判定指标以正态函数给出，使生态环境脆弱带的判定达到定性-定量的程度。

中国科学院兰州沙漠研究所的朱震达是最早用国际荒漠化定义对我国的生态脆弱带进行研究的。他提出了在我国的北方农牧交错地区存在一条地跨半湿润、半干旱和干旱地区的生态脆弱带。并且，他在分析了土地荒漠化的各种成因后，提出了克服荒漠化的基本对策。编制了中国土地荒漠化类型图（1∶1000万）。

赵跃龙等在《中国脆弱生态环境类型、分布及其综合治理》一书中，从水资源、地热资源、干燥度、人均耕地面积和地表植被覆盖度等五个方面，建立了一套系统、完整、客观、灵活且具有较强可探讨性的脆弱生态环境定量评价指标体系及方法，并通过用此方法计算全国26个省区的脆弱度，与实际情况基本一致，由此证明该方法的准确性。他还应用这一指标体系，划定了我国脆弱生态环境的分布范围，并将其与贫困进行了相关分析，为我国的国土整治提供了依据。

章家恩在“现代生态学研究的几大热点问题透析”一文中，提出了退化生态学，就他个人的观点认为，退化生态学与生态地质学的研究内容相近，认为生态地质学是退化生态学的一部分。但是退化生态学到目前为止，也没有统一的标准与体系。

孙武通过以波动性研究人地关系与脆弱带的关系，说明了脆弱带的成因是由于生态系统输入条件的强烈波动性造成的，波动性是生态脆弱带自然-社会符合系统最明显的标志。

石建省撰文指出，由于地质生态环境是以人类为主体，以地质环境为基础，无机要素和有机要素共同构成的环境系统，地质环境的稳定性必然影响到生态环境的稳定性，使脆弱地质生态环境成为客观存在的现象。脆弱地质生态环境是由于地质演化及其所处的环境系统自身稳定性差，对外界要素的轻微变化可能超过系统自调节“阈值”并由此导致反馈机制的破坏，从而发生突发性变化，这种变化往往对人类生存不利。脆弱地质-生态类型的划分应遵循的原则：

1.综合性与地质因素主导原则

脆弱地质生态环境是自然因素和人为因素相互作用下形成的，因此需要用多维、动态的方式进行综合分析，但地质生态学的研究性质决定了必须以地质的观点去认识生态环境的变化，也就是应坚持地质因素主导原则。

2.多层次划分的原则

多层次划分的意义在于不同层次上需要反映不同的主导因素，从而构成完整的分类体系。同时，多层次划分可以为实际应用提供不同空间尺度和不同时间尺度上的支持。

3.多目标服务的原则

在维护人类生存环境和保障可持续发展的总目标下，地质生态研究的具体目标是多方面的，包括农业、生物多样化、海岸带、沙漠化、森林退化、洁净水源、人类健康、土地资源、山区发展、自然灾害、城市化与废弃物等。脆弱地质生态类型的划分要考虑服务于这些目标的需要。

脆弱地质生态类型多级划分主要依据如下：

I级类型以地质成因类型控制的区域为主要依据：地质环境的形成演化经过建造演化、构造演化、表生演化和灵生演化几个阶段。地质环境的形成和分布首先是受到地质构造格局的控制。从大地构造上讲，中国分属于古亚洲、特提斯和滨太平洋三大构造域。三大构造域的空间展布，演化历史和动力作用等各具特色，并从根本上制约着我国地质发育特点与演化历史、水土资源的区域分布与演变规律，以及地质环境和地质灾害的发育与分布，从而导致了地质环境的属性差异，是产生脆弱地质生态环境的根本原因。基于构造域及其叠加区域的区域划分与自然地域和经济发展区域划分基本吻合，反映了地质因素对自然景观和经济基础自然条件的制约作用（表10-1）。

Ⅱ级类型以表层地质过程与景观分布为主要依据：新构造运动和第四纪以来表层地质演变更直接地控制着地质环境的演化。人类活动的影响叠加到自然地质环境之上，加剧了脆弱带的变化。在这一级别上，主要考虑挽近构造运动特征、区域地壳升降速率、表层岩土类型分布、水文地质特征、地貌景观格局、气候与生物地带性等因素的综合反映。

Ⅲ级类型以脆弱特征与脆弱程度为主要依据：脆弱特征是处于敏感和不稳定状态的水、土、生态要素可能出现的危害性表现形式。分为深部构造运动脆弱特征（如地震、火山活动等）、浅部动力作用脆弱特征（如滑坡、崩塌、泥石流等）、特殊水岩作用脆弱特征（如黄土湿陷、地面沉降等）、区域环境变化脆弱特征（如土壤侵蚀、土地沙化等）等方面（表10-1）。

表10-1　脆弱地质-生态类型多级划分内容简表

脆弱程度根据不同脆弱特征的发生强弱及其综合危害性表现进行评价。由于地质环境的演化和人为作用的影响，地质生态脆弱带是动态变化的，脆弱带范围近年在逐步扩大，从全国而言，地质生态环境的整体脆弱性不容乐观。

二、区域地质-生态系统综合分析与生态治理对策研究

林年丰教授等根据在新疆塔里木西部平原进行生态环境综合研究的成果，出版了《新疆塔里木西部平原生态环境地质综合研究》专著，以人-地关系为中心，以水土平衡、水盐平衡和生态平衡为主线，利用系统工程学原理，吸收有关学科的理论和方法，开拓了一条开展生态环境地质综合研究的新途径，在水资源开发利用、土壤盐渍化、沙化、绿洲沙漠化、生物地球化学地方病、生态环境地质质量综合评价及综合治理等方面有新见解、新突破。抓住区域性突出生态环境地质问题，采用单因子评价和多因子综合评价的方法，以大系统、多层次、多目标、多功能的思路，有针对性地为解决区域生态环境地质问题提供科学依据。

卢耀如教授在《地质-生态环境与可持续发展——以中国南方岩溶山区为例》的著作中，认为地质生态系统是以人类为主体的生态空间的环境就是地质-生态环境，他包含了岩石圈、水圈与大气圈及生物圈的复合环境。换言之，人类为主赖以生存的地质-生态环境是综合承受着岩石圈、水圈与大气圈及生物圈的影响。他从资源的角度阐述了地质生态环境的两重性（即有利及优化的环境要素和不利及恶化的环境要素）从而将地质与生态环境有机的结合起来。他还结合南方岩溶山区水资源、矿产资源、能源、生物资源等地质生态环境基本条件的分析，探讨了地质-生态环境质量、容量及其评判方法。

石建省研究员负责开发了地理信息系统（GIS）在生态环境分析评价中的应用这一系统软件（石建省等，1999）。该系统从信息化管理和空间动态分析的需要出发，初步提供了在统一数据库结构框架下开展具有标准程序的生态地质环境指标分析和模型分析的数据模型基础。该系统还包括专门评价模型（地下水水质评价、土壤环境质量评价、动态序列数据空间灰色预测等）、通用空间综合分析模型及一系列辅助分析和数据处理功能。特别是通过空间综合分析模型的开发，提供了由用户在标准数据结构框架上利用方便的人机交互过程自主建模的能力，提供了一种解决生态地质环境分析评价这样的复杂系统空间建立模型分析的较理想的技术途径。

三、地质-生态专题填图和编图

在国外，应用地质生态研究最广泛的是原苏联和东欧一些国家。原苏联已经草拟了《苏联生态脆弱形式和区域图》（1∶800万），《乌克兰生态脆弱形式和区域图》（1∶250万），美国已编制了《美国生态形式图》（1∶750万），但是，美国的图件着重于环境污染方面，与地质的联系不大。印度也开始着手编制《印度生态形势图》，他着重区分具有不同生态问题组合的景观组，以及他们的脆弱度。苏联的生态脆弱形式和区域图是表现80年代末原苏联全境生态形势的首次尝试。他以地图、统计和文献资料、野外考察所获得的第一手资料为基础，亦利用了卫星影像和计算机制图技术。该图还用符号表示不同区域的不同环境，如空气污染、水污染、水资源枯竭、无林化过程、草场退化、土壤侵蚀、土壤盐渍化、土壤污染等方面的内容。现在，俄罗斯已经开始了1∶20万生态地质图编绘，并且已经完成了国土面积的60%。当前，俄罗斯地质局生态填图领域的专家学者沿着两个相近的方向进行工作：建立最大限度的标绘实际资料（地质、地球化学、水文地质、地貌、人为成因后果等等）和反映地质环境在人类活动和自然作用下变化程度的综合性地质生态图；建立反映地质环境在这样或那样因素作用下发生变化的“分元素”或“因素”图系列以及附有对上述变化进行评价的合成图。俄罗斯在生态地质填图方面已经有成熟的经验和一套完整的调查方法。

我国也在近年部署开展了地质-生态调查与填图试点工作。邹立芝、侯春堂、石建省等分别承担了东北平原、华北平原、黄土高原等不同区域地质-生态填图试点任务，尝试探索我国新一轮地质-生态调查填图的内容、方法和成果表达形式，并已经取得了一批阶段性成果，我国第一批地质-生态图即将陆续问世。

在地质-生态编图方面，中科院地理研究所的杨勤业等人与原苏联专家合作，利用苏联专家提供的方法与原则，编绘了中国生态环境脆弱形式和危急区图（1∶1000万）。

四、农业生态地质专门工作

李正积教授在《岩土植物大系统研究》著作中，把地球化学、土壤物理化学、植物生理生化、生态学等融为一体构成研究岩-土-植物向量系统的新思路和新方法，主要针对农作物和经济作物的农业生态地质环境进行了深入研究，在研究中突出强调了物流、能流、信息流的非均衡作用，提出岩土植物大系统中向量性和关联性的存在，非均衡系统潜资源作用，向量全息大系统的多维动态特征等新概念，是农业地质学的重大进展，代表了地质生态学的一个重要研究方向。

邵时雄、侯春堂等在应用性农业地质方面做了大量实践工作，先后对蜜桃、金丝小枣等特色农产品的地质环境和品质保护开展了研究。

张宗祜先生在1997年全国农业地学学术研讨会上发表讲话。他认为自然环境主要是地质环境和生态环境两大类，地质环境主要是无机环境，生态环境是有机环境，因此，就产生了新的生态地质的研究方向——农业生态地质。农业生态地质是研究人-农业生产-地质环境整个的结构、功能及其相互作用的学科。换句话说，就是研究在人为调控下，生态农业系统与地质环境间相互作用的关系，也就是研究作为生态系统组成部分的农业活动和他所处的地质环境相互作用的过程、机理，并且使它在人为调控下达到可持续发展的目的。他指出，我国农业地质工作已经在农业地质背景与农业生态结构研究、大农业生产与生物地球化学关系研究、农业与地质的关系、农用矿物原料开发、地质灾害与农业环境污染防治、农业生态地质与地质经济规划相结合等多方面取得进展，今后应进一步加强地学与农业科学交叉渗透的结合点的探求和深入研究，研究适合我国区域地质环境的大农业结构布局，大力开展生态地球化学、农业水资源环境、区域性农业生态地质问题的研究。

五、古地质-生态演化研究与区域对比

“将今论古”和“将古论今”都是地学研究的科学方法，地质-生态研究也不例外。现今地质-生态状况是地质历史发展的结果，研究古地质-生态演化可以使我们从地质时期地质-生态要素的变化规律，推测现今地质-生态环境的形成原因和发展阶段，预测未来地质-生态环境的变化。已有的许多研究正是立足于了解和改善现今和未来生存环境，而去着力提取地质纪录中的生态变化信息，围绕全球变化开展的地质研究工作集中反映了这样的思路。因此可以说，古地质-生态研究也应是地质-生态学的一个重要领域，它是对地质-生态动态演化观的具体体现。这方面的许多领域是我国地学研究在国际上处于先进行列的领域，如黄土堆积研究、古河流（道）演化与古水文研究、古岩溶研究等。

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