作者：钦佩、张焕仕、覃凤飞 编著
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
互花米草生态工程试读：
前言
1979年我回母校南京大学攻读研究生，师从我国著名生态学家仲崇信教授。时年，仲先生受命于国家科学技术委员会（国家科委），组团赴美引进互花米草，用于我国沿海地区的抗风防浪和促淤造陆。互花米草（Spartina alterniflora）原产于美国大西洋沿岸，仲先生的团队从美国北卡罗来纳、佐治亚和佛罗里达引进了三种不同生态型的互花米草种质资源。经过40年的发展，如今互花米草在我国沿海滩2涂已发展到55468hm，江苏的种植面积在沿海各省、自治区中最大，2为21843hm。互花米草植株高大，地下部分发达，繁殖力强，生产力高，在抗风防浪、促淤造陆和固碳等方面发挥了不可忽视的正生态效应，给沿海地区带来了巨大的生态、经济和社会效益；而这与生俱来的生物学强势使该物种在海滨盐沼形成发展速度很快的单种优势群落，对本土生态系统体现出一定的入侵性，从而产生了一定的负生态效应。
我不赞成对外来种互花米草进行单纯挞伐和全面否定。1979年，当我看见仲先生带回的这种高抗性、高生物量的植物时，刹那间似一股电流麻遍全身，引起了我对这个物种特别的兴趣，冥冥中我这一辈子就和它结下了不解之缘。20世纪80年代初，当我和我的同事手捧第一杯米草提取物饮料，端详着亮黄色的它，品嗅着它的清香时，我当即决定对米草提取物进行深入研究。经过8年的努力攻关，我们课题组得到了中华人民共和国卫生部（现为中华人民共和国国家卫生健康委员会）新资源食品的批文：以米草为原料的“微多饮料”[卫新食准字（1994）第06号]；又过了3年，我们和一家企业联手获得了中华人民共和国卫生部的保健食品批文：以米草提取物为原料的“复合米草口服液”，又名“肝宝口服液”[卫食健字（1997）第321号]。几十年来，对互花米草的资源化利用，开展的生态工程研究，成为南京大学盐生植物实验室的主要研究方向，并收获了一系列令人瞩目的科技成果：获得各类科技进步奖10多项，申报发明专利46项（其中20项已获批准授权）。在2017年中华人民共和国科学技术部重点专项“长三角典型河口湿地生态恢复与产业化技术”（2017YFC0506005）的资助与推动下，南京大学与南京壹唯壹生物科技有限公司于2017年签约，在国家大健康战略指导下实现了互花米草及微多饮料的产业化。
在仲崇信教授提出米草生态工程的基础上，20世纪90年代初，我正式提出了“米草绿色食品生态工程”，并完善了米草生态工程的有关内容：利用我国引种的大米草和互花米草所进行的海滨生态工程的研究和设计，其宗旨在于保护和利用相结合，合理开发资源，充分利用米草人工湿地的生物量和系统的能量，既发挥其保滩护堤的功效，又不失时机地进行绿色食品的开发和综合利用，促进生态系统的良性循环，做到对人类社会和自然环境都有益无害，有利于海滨地区的可持续发展。
汇集我的研究团队40年来有关互花米草的应用开发研究及产业化成果，编著成书十分必要：不仅有利于学术界对该物种的全面认识，丰富我们对外来种生态控制与资源化利用相结合的技术路线和方法，也做到兴利除弊，充分利用海滨生态系统的绿色生物质，为民造福，为社会谋利。
本书在阐述生态工程理论的基础上，集成了互花米草引种40年来的互花米草生物质分层多级利用的相关研究。
本书的第1～4章由本人负责编撰，覃凤飞博士提供了她博士期间的研究内容，纳入第2章第2节；第5章由张焕仕博士负责编撰。全书由我统筹定稿，张焕仕博士校阅。
互花米草生态工程具有以下4大特色：一、“洋为中用”的特色，外来种引进中国，将其转变为我国的植物资源加以利用；二、本土化的特色，首先是物种的归化，使其逐步融入本土生态系统，其次是按照中国本土的利用方式对其加以开发利用；三、分层多级的利用特色，如本书所述，至少包含三个利用层级；四、层层剥笋、逐步深化的利用特色，如获取了互花米草提取物生物矿质液，开发了系列新资源食品，进而开发了抗痛风、降尿酸的功能食品，现在分离、纯化和鉴定了18种单体化合物，之后将向新药开发深入推进。
春夏秋冬四十回，
米草归真入华夏。
生态工程展翘楚，
风起云涌迎造化。
站在黄海之滨，放眼望去，绿色的互花米草高大密集，俨然是一片沃野。希望我们的生态工程技术研究成果，将万顷碧绿转化为受大众欢迎的系列科技产品，为民造福，为国出力。
在此，对南京大学盐生植物实验室的同仁和同学们表示由衷的感谢！你们的研究工作丰富了本书的相关内容。
感谢夫人马惊涛女士在我40年米草研究生涯中的暖心陪伴、倾情相助、如影随形！
本书的研究和出版工作得到2017年中华人民共和国科学技术部重点专项（2017YFC0506005）、江苏省盐土生物资源研究重点实验室建设基金、南京壹唯壹生物科技有限公司专项基金的资助，特此致谢！南京大学 钦佩2018年12月31日于南京第一章 生态工程理论与米草生态工程概述
对于外来种互花米草，单纯进行挞伐、全面否定式的研究既是片面的，也是不负责任的。笔者对这一高抗性、高生物量的植物进行资源化利用，开展生态工程研究，并收获了一系列令人瞩目的成果。20世纪80年代末，仲崇信教授和钦佩教授提出米草生态工程，其主要内容是总结了利用米草生态系统自组织的功能，在自然条件下所发挥的生态功效及产生的综合效益：保滩护堤，抵御台风和巨浪对海堤的侵蚀作用；促淤造陆，从而有利于围垦、增加耕地的作用；增加土壤有机质，对盐渍土的改良作用；就地取材被用作饲料、燃料和绿肥等。20世纪90年代初，钦佩正式提出了“米草绿色食品生态工程”，并完善了米草生态工程的有关内容：利用我国引种的大米草和互花米草所进行的海滨生态工程的研究和设计，其宗旨在于保护和利用相结合，合理开发资源，充分利用米草人工湿地的生物量和系统的能量，既发挥其保滩护堤的功效，又不失时机地进行绿色食品的开发和综合利用，促进生态系统的良性循环，做到对人类社会和自然环境都有益无害，有利于海滨地区的可持续发展。很显然，互花米草生态工程重点关注互花米草生物质的分层多级利用，本章将在阐述生态工程理论的基础上，回顾互花米草的引种及其相关研究，分析互花米草的两面性和正负生态效应，然后对互花米草生态工程进行概述性的介绍。第一节 生态工程理论与实践一、生态工程学的产生
我国有数千年的农作传统和经验，其中，“轮、套种制度”“垄稻沟鱼”“桑基鱼塘”等就是相当成熟的生态工程模式，就生态工程的实际应用来说，我国已有数千年的历史。马世骏先生早在1954年就曾提出“生态工程”一词，但是当时还没有其特定的研究对象、理论和方法，尚不能成为一门学科。
公认的生态工程思想和生态工程（ecology engineering）名词是由美国著名系统生态学家H.T.Odum于1962年首先提出，并将其定义为：“为了控制生态系统，人类应用来自自然的能源作为辅助能对环境的控制”“人类利用少量的辅助能对环境进行管理，来控制以自然资源为基础的生态系统”“管理自然就是生态工程，它是对传统工程的一个补充，是自然生态系统的一个侧面”（Odum，1962，1963，1971）。
20世纪80年代，欧洲的Straskraba（1984，1985）等提出“生态工艺技术”，将它作为生态工程的同义词，并定义为“在环境管理方面，根据对生态学的深入了解，花最小代价的措施，对环境的损害又是最小的一些技术”或“基于生态学知识，利用技术手段管理生态系统，以减少管理费用，并减轻管理活动对环境的干扰”。
马世骏教授在1979年度中国环境科学学会成立大会上发表了《环境系统理论的发展和意义》一文，文章指出：在工业发展过程中，出现的环境干扰和迫切需要采取的保护政策，促使我们不得不在社会-经济-自然生态系统-资源物质系统之间，考虑多方面互相依赖的特点，从而在社会科学和自然科学之间产生新的杂交科学前沿，即社会-经济-自然生态系统的结合。文章同时指出：连接多系统的循环关系，可以及时有效地把人类和动物的废物运回土壤，把工业废物分别加以分解或再生，这对持续性地维持现代化都市的优良环境和支持郊区现代化农业是重要的，它依据的机理就是模拟自然生态系统长期持续链状结构的功能过程，可称为生态系统工程。继而精辟地提出生态工程是生态学的原理在资源管理、环境保护和工农业生产中的应用，从而为引导国内外生态工程研究打开了思路，奠定了坚实的理论和实践基础。马世骏（1984）为生态工程下的定义为“生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构，也可以发展为几个纵向工艺链索横向联系而成的网状工程系统”。熊文愈（1988）认为：“生态工程即生态系统工程，是系统工程和生态系统的结合，即利用分析、调整、决策、规划、模拟、预测、设计实验、管理和评价等系统工程技术，对生态系统进行设计和管理的技术”。
1989年由马世骏主编的《中国的农业生态工程》一书在我国出版。1989年，马世骏及颜京松、仲崇信等教授参与美国W.J.Mitsch和丹麦S.E.Jorgensen主编、多国学者参编的世界上第一本生态工程专著Ecology Engineering，成为生态工程学作为一门新兴学科诞生的起点。应当指出，由于生态工程的真正内涵及其研究是从我国开始传到国外的，1984年美国召开的一次生态学术讨论会上，当马世骏教授介绍了我国生态工程的思想和研究现状时，引起了与会学者的浓厚兴趣和广泛关注；1989年10月美国密歇根州立大学生态学家Dean Haynes教授来华讲学时，完整地引用了马世骏关于生态工程的定义。
美国著名生态学家W.J.Mitsch（1988）将生态工程定义为：“为了人类社会及其自然环境二者的利益而对人类社会及其自然环境进行的设计”，后来又补充道，“它是自我设计生态系统而用原始工具的技术。其成分主要是世界上所有的生物种类”（Mitsch，1991）。1993年，在为美国国会撰写的文件中，他又将生态工程的定义修改为“为了人类社会及其自然环境的利益，而对人类社会及其自然环境加以综合的且能持续的生态系统设计。它包括开发、设计、建立和维持新的生态系统，以期达到诸如污水处理（水质改善）、地面矿渣及废弃物的回收、海岸带保护等，同时还包括生态恢复、生态更新、生物控制等目的”（Mitsch，1993）。二、生态工程学产生的理论基础
生态工程学的产生有其科学理论基础和方法论基础。首先，二十世纪三四十年代以来，科学技术与生产力进入一个突飞猛进的新时代，系统科学、控制论、信息论、协同论、耗散结构论、突变论及混沌现象、自组织论等理论的广泛应用，开拓了科学家的宇宙观，使他们注意到整体、开放与动态，另外电子计算机和痕量物质分析等技术的发展，为进行复杂系统结构和功能的分析、模拟创造了条件，这些相邻学科发展的感召效应促使生态工程学的产生。生态学研究的整个领域都取得了重大进展，许多重要理论在这一时期得以形成。特别是生态系统概念的提出和生态系统生态学的建立，从过去传统的对自然界分门别类，且越分越细的研究倾向，变为以整体观、系统观为指导，在分析的基础上进行综合的突破。它将物理学、化学、生理学、毒理学、数学等自然科学的基础理论、成就，农学、土壤学、水产学、畜牧学、林学、环保工程学、运筹学、计算科学等多种技术科学，以及社会学、经济学等人文科学的成果吸收进来，使生态学研究提高到一个崭新的水平层面。应用生态学的多个分支，如农业生态学、城市生态学等也在这一时期迅速发展，并取得了许多重要成就，这些为生态工程概念的完善和生态工程学的建立奠定了科学基础。此外，系统科学的发展特别是生态工程学在各领域中的广泛应用为生态工程的研究也提供了理论和方法基础，发挥了重要作用。
早期的生态学只是一种观点，通过近一个世纪的努力，人们为复杂的自然现象建立了生态学概念、方法和理论。即便如此，生态学也仅被为数不多的从事学术和应用研究的生物学家以及牧场、林业、渔业和狩猎区的管理人员所熟悉。时至今日，生态学已从朦胧走向光明。自20世纪60年代以来，人口危机、能源危机、粮食危机、资源危机，特别是生态环境危机已引起广大民众和政府的关注，生态学被视为解决这些危机的科学基础。因此，从那时起，生态学便面临着两个发展方向：①从复杂的自然环境关系中逐步完善和发展生态学理论和方法；②根据其理论和原则，对许多实际问题提供专门指导，解决现实和未来的生态环境危机。在此情况下，应用生态学应运而生。
近30年来，生态工程学发展为应用生态学的热点分支之一。它是一门新兴的多学科交叉渗透形成的边缘学科和综合工程学，它以复杂的社会-经济-自然复合生态系统为对象，应用生态系统中物种共生、物质再生循环及结构与功能协调等原则，结合系统工程最优化方法，以整体调控为手段，以人与自然协调关系为基础，高效和谐为方向，时空结合为主线，为人类社会及自然环境双双受益和资源环境可持续发展而设计的具有物质多层分级利用，良性循环的生产工艺体系，以期同步取得生态环境效益、经济效益和社会效益。生态工程是一门实用技术，它已成功地用于废污水资源化处理、湖泊富营养化控制、热带森林管理、盐场管理、水产养殖、土地改良、废弃地开发和资源再生等方面，并取得了显著的效益。
西方国家在生态工程研究方法与成果方面领先于世界。其早期主要注重研究、分析生态系统组成成分及机制，并在此基础上建立定量揭示系统的物流、能流和行为特征的动态模型与优化控制模型等。Jorgensen & Mitsch（1989）曾将生态工程原理归纳为13项并加以解释：①生态系统结构和功能取决于强制函数，如化学物质（包括水在内）输入及温度等；②生态系统是自我设计（自我组织）系统；③在生态系统中物质是循环的；④生态系统协调需要生物功能和化学成分的一致性；⑤在生态系统中变化的过程具有随时间变化的特征；⑥生态系统成分具有空间范围；⑦生物和化学多样性对生态系统中缓冲能力的贡献；⑧生态系统在其地理边界上是极有价值的；⑨群落交错区是一些生态系统间的过渡带；⑩一些生态系统和另一些生态系统是结合的；⑪具有脉冲形式的生态系统常具有高生产力；⑫生物相互联系，尤其是在生态系统中；⑬生态系统具有与其先前进化的关系相一致的反馈机制、复原及缓冲的能力。三、生态工程和生态技术
马世骏教授早在1954年研究防治蝗虫灾害时即提出调整生态系统结构、控制水位及苇子等改变蝗虫滋生地，改善生态系统结构和功能的生态工程设想、规划与措施，并取得了显著的生态效益和经济效益。生态工程是在20世纪50年代后期以来，科技突飞猛进、工业迅速发展，部分资源紧张，环境污染及破坏日益严重，全球生态危机激化，人们寻求解决对策和途径这一社会需求的动力牵引下应运而生。另外，生态学本身不断地自我完善，由过去的更多地显示它的自然属性转向更强烈地显示它的社会属性，由深层解析置换了表象描述，由对人类社会的被动追随到主动参与。这些因素的共同作用，赋予生态工程以“增幅共振”的效果。全球生态危机和社会问题的主要表现是环境污染与破坏、人口激增、能源短缺、自然资源遭受破坏、食物不足等，这些虽是人类面临的共同问题，但它们在不同国家和地区的表现不尽相同。中国和欧美等西方国家生态工程产生的社会背景，包括社会、经济、历史、文化传统、科学技术发展程度和现状等有所不同，致使研究和应用生态工程的目的、理论基础、研究与应用的对象、设计原则、技术路线、生物多样性、能源、价值等方面各有特点，比较这些特点，相互学习、取长补短，将有利促进生态工程在全世界的进步与发展。
1989年由中国、美国、丹麦、日本等国生态学家合著的Ecological engineering：an introduction to ecotechnology一书在美国正式出版，较系统地阐述了生态工程研究对象、理论方法及一些案例，生态工程学自此才成为一门学科。故其历史很短，是新生的学科。新生的事物往往具有强的生命力和巨大的发展潜力，但是新生的事物往往也有不够完善与成熟的一面。因此，从事这门学科的研究与应用，一方面有广阔的天地可以大有作为，另一方面由于它目前还不够完善，就需要不断地创新和探索来促使这门学科日臻完善。由于文化背景和发展道路的不同，我国和西方生态工程学在思想、方法技术和发展模式等诸方面有所不同，但互相补充，互相借鉴，有利于学科的发展。中国和西方生态工程学的比较见表1.1。表1.1 中国和西方生态工程学的比较
钦佩及其团队的几十年生态工程研究就是我国生态工程学发展的一个标杆。自1979年以来，钦佩团队致力于生态工程的研究和特种生物质的分层多级开发利用；在多年从事生态工程学的本科教学基础上，1998年在南京大学教材出版基金的资助下，钦佩作为第一作者编著出版了《生态工程学》；之后于2002年在教育部全国研究生教材遴选计划支持下，仍然由南京大学出版社出版了《生态工程学》第二版，由教育部研究生工作办公室推荐为我国“研究生教学用书”；2008年，鉴于生态工程学科的快速发展，多项生态工程技术得到广泛的应用并推动了产业化，钦佩对《生态工程学》第二版进行了全新内容的大幅度增补，在此基础上由南京大学出版社出版了《生态工程学》第三版，为我国大学本科与研究生的生态工程学教育做出了杰出贡献。2002年钦佩还和化学工业出版社合作，主编出版了《生态·环境与生态工程》丛书，其中钦佩和周春霖等编著出版了《海滨盐土农业生态工程》，席运官和钦佩编著出版了《有机农业生态工程》，蓝盛芳、钦佩和陆宏芳编著出版了《生态经济系统能值分析》，创新性地运用生态工程技术于不同领域，并用新方法和新技术推动了我国生态工程的研究和发展。
2011年钦佩和化学工业出版社进一步合作，主编出版了《产业生态工程》丛书共9部，其中钦佩和李刚、张焕仕编著出版的《生物质能产业生态工程》描绘出一张崭新的产业路线图：运用生态工程技术将生物质能的开发统筹为一个复合生态系统来对待，分层多级消化生物质，提高产品附加值和系统的综合效益，有利于克服发展瓶颈，走出具有我国特色的生物质能产业化的新路。任洪强等编著的《发酵生态工程》不仅植根于食品工业，而且愈来愈多地应用于污染物的治理和废弃物的资源化利用，有利于我国低碳经济的发展和建设资源节约型社会。周文宗等编著的《特种水产养殖生态工程》聚焦以食物链网为主要技术路线的综合生态工程技术，指导水产养殖，设计不同的第一性生产者、初级消费者、清道夫和终极产品等重要角色，投入不同的养殖模式中，以达到高效、高产和高质的目标。席运官等编著的《有机农业技术与有机食品质量》展示了作者近20年的研究积累，总结和提炼了不同种类的有机种植与养殖技术，同时揭示了有机食品的质量和人类健康的关系。吴向华等编著的《土壤微生物生态工程》在生态农业建设、污染土壤生态修复、矿山复垦以及海滨盐土改良等方面起着日益重要的作用，土壤微生物生态工程，主要是通过向土壤中接种微生物功能群物种或改良土壤环境以刺激微生物的生长繁殖，从而改善土壤环境、减少土传病害、降解土壤中的污染物以及加快土壤生态恢复。宰学明等编著的《特种经济植物产业生态工程》则系统运用多种经济植物的选育、栽培（包括组织培养）等技术和方法，尤其突出以优质高产为目标，兼顾高效、生态和安全的生态工程模式为案例，为区域生态建设、生态恢复和发展多种经营提供技术指导。樊理山等编著的《纺织产业生态工程》运用生态工程技术将纺织产业作为一个复合生态系统来对待，分层多级消化生物质，提高产品附加值和系统的综合效益，克服发展瓶颈，走出了具有我国特色的纺织工业发展新路。
这些生态工程丛书和相关生态工程著作，集中了我国一批生态与环境学科专家在不同方向利用多种生态工程技术做出的创新性工作成果，集中运用了一系列新思维、新方法和新技术，推动了国民经济的发展，为我国生态工程学的发展走出一条新路做出了突出贡献。四、生态工程产生的现实基础
近百年来，温室效应导致地表温度大约上升了0.3～0.6℃，海平面大约上升10～25cm，冰川面积大幅度减小，以及灾害性天气频频发生等，全球气候变化引起全世界各国对能源与环保关系的进一步重视。1987年联合国发布关于环境与发展问题的报告，1997年制定了《京都议定书》，并于2月6号开始实施，规定在2012年前全球30多个国家要按照各自减排目标削减温室气体的排放。2000年全球排放的二氧化碳共计235亿吨，迄今为止，发达国家仍然是以二氧化碳为主的温室气体主要排放国。然而，严重的是，包括中国在内的一些发展中国家的温室气体排放总量也在迅速增长。2000年，美国的二氧化碳排放量为中国二氧化碳排放量的2倍。据国际上的预测，到2010年和2020年，这倍数将分别降低至1.4倍和1.3倍，这说明了中国二氧化碳的排放量在迅猛增加。面对全球变化，国际合作活动也变得非常活跃，例如有联合国里约清洁发展履约机制和有助于减排的贸易等。近年来，我国清洁开发项目已经有所进展，国家鼓励并重点投资开发核能、氢能，进一步开发水电能、生物质能、太阳能、风能、地热能，结合生态工程技术，采取多元化的路径，力争在较短时间内逐渐地解决温室气体的问题，为人类做出自己应做的贡献。
人口不足世界总人口15%的发达国家，在两百年的工业化过程中，已经消耗了近50%的地球上的化石资源。发展中国家要发展，决不能完全照搬发达国家所走过的资源高度消耗的模式。因此我们必须充分发挥包括生态工程在内的先进技术作用，寻求新型工业化道路和发展模式。现在由于经济和利益导向，我国不少企业和地区追求近期、局部的利益，造成高消耗、高污染、低产出粗放型生产模式产生大量污染，对资源和环境造成了严重的损耗和污染。社会上奢侈浪费的风气开始流行，甚至错误地认为超前消费乃至浪费可以拉动内需或者促进发展，这种观点是完全错误的。目前，我国单位GDP耗能比先进的工业型国家高出数倍，节能降耗是我国经济发展的当务之急。
各行各业都要追求高效率、低消耗，各行各业都要采用国外最先进的指标参比的依据，查找原因、分析原因，分析措施，尽快把资源消耗损失降低到正常的水平。在我国社会经济发展中有两个高消耗的产业，一个是建筑产业，另一个是汽车产业。这两大产业的发展，能够带动钢铁、水泥、玻璃、塑料、木材、电子设备等14个产业的发展，从而成为国家工业化过程中产业发展的引领产业和在一定时期的支柱产业。从建筑产业来看，今后几十年我国建筑产业仍然会保持一个持续发展的态势。因此，必须加快对节约能源资源的新型建筑材料的研究、开发及推广应用。目前，我国的建筑在隔热、采光方面存在很多的缺陷，造成了能源的极大浪费。为了减少能源消耗，在建筑设计中要大力研究改进绝热、增强采光的途径，并尽量利用可再生能源如太阳能来减少能源的消耗。我国正处于大规模基本建设的阶段，我们的大型项目现在往往要追求规模世界第一、设计外形世界第一，这也是值得探讨的一个问题，就是应该如何贯彻节约、节省资源的意识。大型公共基础设施在设计施工中，都应该在满足功能需要、安全可靠的前提下，努力做到简洁实用、减少能源消耗，必须和生态环境相适应。比如地铁车站就不必要修建得像宫殿一样富丽堂皇。瑞典斯德哥尔摩的好多地铁车站就是未经过装修的原始结构，被称为生态车站，别有风格。芬兰的赫尔辛基有一座巨石教堂，它是利用山坡炸开后产生的巨石垒成的，石头和石头之间有很大的缝隙，所以里面像迷宫一样；其隔热效果也非常好，在芬兰那样高纬度的地区，冬天也不需要加热，被称为生态建筑的典范。
汽车是最方便出行的机动工具，随着生活水平的提高，人们对于汽车的需求量也日益增长。但是，大量发展私人轿车，除了在生产过程中要消耗大量的高能耗的原材料，如钢铁、玻璃、塑料等材料以外，在使用中要修建停车场，还要修大量的公路，占用土地资源，在行驶当中要消耗大量汽油等燃料。因此，汽车产业发展必须从我国国情出发。对于我国这样一个有近14亿人口的大国来说，发展节约型公共交通体系，尽量做到资源的最大节约势在必行。
照明材料的更新也有很大改善空间。如果全国的白炽灯都转为二极管节能材料的电灯，所节省的电力相当于两座三峡电站的年发电量。显然，我们应该重视节能技术和节能产品的研发及推广，其重要性是不言而喻的。
对于节能降耗，公众的参与十分重要。2008年4月初，由环境保护部（现生态环境部）宣教中心与美国环保协会联合开展的“中国2008年社区千户家庭碳排放调查及公众教育项目”启动仪式在南京建邺区南湖街道沿河社区举行。二氧化碳排放量（简称碳排量）是代表一年里，家庭能源消耗、交通和废物处置的过程中排放到空气里的二氧化碳量。美国环保协会主席戴维·亚德诺说，二氧化碳等温室气体过度排放所造成的全球变暖已经威胁到人类生存。而个人和家庭行为的改变，其实也是实现全球控制温室气体排放的一项重要内容。环境保护部宣教中心主任焦志延表示，这项全国首次进行的家庭碳排放调查同时也是一个环保宣教活动，那就是：“鼓励公众参与，改变不可持续的生活方式和消费方式，用实际行动，改变生活习惯，改善我们地球，从现在做起，从你我做起”。譬如，二氧化碳计算器可以根据您的住房结构、您的个人能源消耗量、您的环保习惯，以及您的个人交通习惯，为控制您的二氧化碳排放量提供简单易行的指导。五、生态工程学的发展
1996年8月在美国生态学会年会上，前美国生态学会主席Judy Mayer博士，在大会报告“走出朦胧——面向未来的生态学（Beyond Gloom and Doom—Ecology for Future）”中，首先回顾了生态学这一学科定义与研究范围的发展过程，接着简要总结了近年来在全球变化及其他生态问题推动下，生态学在生态监测，包括全球变化、生物多样性保护、生态系统管理及生态系统的恢复等领域的新进展。他提出，当今生态学发展方向应能为可持续的未来提供理论基础与技术，因此应优先发展如下五个方面：生态工程（ecological engineering）、生态经济（ecological economic）、生态设计（ecological design）、产业生态学（industry ecology）和环境伦理学（environmental ethics）。生态工程是今后生态学发展重点的第一项。AT & T公司技术环境部副总裁B.B.Hentry博士称生态工程及生态产业是第二次产业革命，是实现产业持续发展的根本出路。
近几十年来，西方生态工程学正在从研究走向应用。如在美国加利福尼亚州南部河口区从属于不同水文周期的湿地，建立了利用湿生植物香蒲等去除重金属、改善水质并进行复垦的生态工程，以及利用以蒲草为主的湿地植物处理煤矿含硫化铁酸性废水（Fennessy，1989）；在伊利湖北部老妇河河口区建立了应用湿地缓冲与净化入湖河水的生态工程，处理陆上流来的地表径流，以防止水体富营养化等（Etnier，1991）；在丹麦格雷姆斯（Glums）建立了防治富营养化的生态工程（Jorgensen，1976），并应用生态工程原理进行去除堆肥及土壤中重金属的试验（Jorgensen，1993）；德国建立了以芦苇为主的湿地处理废水的生态工程（Etnier，1991）；在瑞典的Stensund学院已应用室内水生生物的生态工程处理净化该校的生活污水（Guterstam，1991）；有人还研究并正在应用以伊乐藻和刚毛藻植物为主的人工生态系统去除过多的氮、磷的生态工程（Gumbricht，1993）；在荷兰，已试用调控湖泊中的生物种类结构（食物网上的一些环节）比例的方法防治富营养化（Richter，1986）；美国1992年提出的生产过程中废物产生与排放减量（reduction）、废物回收（recovery）、废弃物回用（reuse）及再循环（recycle）的环保4个R策略正在逐步实施。这些都是环保生态工程的重要措施。
我国在生态工程学产生和发展方面也做出了巨大贡献。中国是世界上历史悠久的农业大国，其传统农业已积累了丰富的技术和经验。如轮种、套种制度，因时因地合理搭配种群，农渔、农畜、桑渔、林牧等综合生产与经营，有机肥还田，多层分级利用物质，再生循环维持地力，持续发展等都是符合生态学原理的。其中很多至今仍被广泛继续采用，且实践证明是有效的。这些技术和经验保证了中国能以仅占世界7%的面积供养占全球22%的人口，且长期维持地力不衰。这些优良的传统农业经验本身就是朴素的自发生态工程，也是中国现代生态工程发展的重要基础。另外，我国古典哲学，如有关整体论，相生相克，阴阳调度，损其有余、益其不足等和事物运动不已、再生循环、平衡等思想，矛盾论、实践论中有关认识与实践的关系，事物变化中外因与内因的作用，以及“天人合一”的中国古代人类生态观等，对中国生态工程理论的形成和发展，有极其重要的影响（Yan和Zhang，1992）。
我国面临的生态危机是由人口激增、环境与资源破坏、能源短缺、食物供应不足等共同造成的“并发症”。我们不但要保护环境与资源，更迫切的是要以有限的资源为基础，高产、低耗、优质、高效、持续地生产出更丰富的产品与商品，以供应日益增多的人口的生活需要及人类社会的持续发展。要立足于本国国情，力求同步达到生态环境效益、经济效益和社会效益的多目标，维护与改善生态系统，促进包括废物在内的物质良性循环，相互补偿，保证再生资源供给永续不断，人类生活与工作环境适宜与稳定，同时在经济方面有利，增产节耗，产品适销有出路，减亏增盈等。
由于中国研究与应用生态工程是多目标的，兼顾经济、生态环境和社会综合效益，故其形成与发展的基础除了以生态学原理为主外，同时吸收、渗透与综合了许多应用科学，如农、林、渔、养殖、加工、轻工以及环境工程等多种学科原理、技术和经验。我们不可能生搬硬套发达国家防治环境污染的经验，单纯以治理污染为目的，不计较环保工程的投资和运转费用，也不强调环保工程商品生产以及实施、管理环保工作者（企业或事业单位）的直接经济收入。在社会效益方面，我国应充分发挥物质条件及科学技术的潜力，从社会需求出发，促使各种社会职能机构社会效益的提高，政策、管理、社会公德、道德风尚能为社会所认同，并有利于全社会的繁荣昌盛。我们的目标是自然-社会-经济系统的综合效益最高，而非单项效益最高。
有关中国生态工程的研究论文、经验总结报告，迄今已有6000余篇，其中有关生态工程的原理、理论可归纳为整体、协调、自生、再生与循环、因地制宜以及社会-经济-自然复合生态系统的概念和相互关系等（马世骏，1984；Ma和Yan，1989）。在生态工艺方面也初步总结出加环技术（生产环、增益环、减耗环、复合环和加工环）（钦佩，2006）；联结本为相对独立与平行的一些生态系统为共生网络；调整内部结构充分利用空间、时间、营养生态位，多层分级利用物质、能量，充分发挥物质生产潜力，减少废物，根据自然、经济（特别是市场）情况，因地制宜地促进良性循环；受破坏的生态系统得到恢复和重建等（Yan等，1992；钦佩等，1998）。研究与应用生态工程的范围很广，涉及农业、环保、林业、养殖等各个领域，分布区域也较广，全国除西藏及台湾外的所有省区市，都有研究与应用生态工程的试点。自生态工程在中国正式产生以来，有计划和组织的农业生态工程的试点县、乡、村或农场就有22000多个，覆盖农田面积22225000km以上，内陆水体76km，草地912km，人口约2581万，另有近百个环境变化水体工程试点均不同程度地获得了经济、生态环境和社会效益（孙鸿良等，1992；Yan等，1992）。特别是举世瞩目的中国五大防护林生态工程：三北（华北、西北、东北）防护林体系、太行山绿化工程、海岸带防护林体系、长江中上游防护林体系和农田林网防护林体系等，计划从1978年至2050年，人工造林22948600km，至1991年已完成191045km，对减少径流泥沙，拦洪削减洪峰，防风固沙，改善保护区内农田小气候，促进农业增产及多种经营，已开始显示出良好效益（云正明等，1990，1993）。环保生态工程类型更是多种多样，如湖北鸭儿湖治理有机磷和有机氯农药污染的生态工程、苏州外城河葑门支塘污水资源化生态工程（Ma和Yan，1989）等，防治太湖局部水体饮用水源蓝藻暴发的生态工程，以及多种多样的城市污水资源化的生态工程，应用试点已超过百处。南京大学自20世纪60年代以来研究利用大米草、互花米草，人工建造海滩盐沼植被，调控海滩生态系统结构，在减灾、促淤造陆等方面取得了重大成果（钦佩等，1992）。
钦佩等在高度关注我国农业生物质资源产业化利用的基础上（图1.1），重点关注互花米草生物质的分层多级利用及米草生态工程。相关内容在本书各章节展开。图1.1 我国农作物秸秆资源组成资料来源：国家统计局，2017年我国秸秆资源量测算。第二节 互花米草的引种
互花米草（Spartina alterniflora Loisel，英文名smooth cordgrass）为多年生草本植物，禾本科米草属，原产于北美大西洋沿岸。其分布区域较广，北起加拿大的纽芬兰，南至美国佛罗里达直到墨西哥海岸的盐沼，多在中潮带上部至高潮带生长发育。由于互花米草耐淹、耐盐的生理特性和较强的抗风消浪能力，在保滩护岸、促淤造陆、绿化海滩、改善淤泥质滩涂地区的环境质量等方面应用广泛，英国、法国、德国、丹麦、荷兰、新西兰、爱尔兰和澳大利亚等许多国家的淤泥质潮间带都引种栽植了互花米草。我国沿海地区是风暴潮、台风等自然灾害的重灾区，经常受风暴潮、台风等自然灾害袭击，造成海堤经常大面积受损，给沿海地区经济和人民生命财产造成极大危害。为减轻风暴潮、台风等自然灾害的危害，实现保滩护岸、促淤造陆、保护沿海地区经济和人民生命财产的目标，经国务院批准，南京大学仲崇信教授等于1979年底将互花米草由美国引入我国，1980～1981年在福建罗源滩涂试种获得成功，1982年起逐渐扩种到江苏、福建、广东、浙江和山东等地的淤泥质滩涂，并开始在保滩护岸、促淤造陆、促进沿海地区经济发展、改善滩涂生态环境和减灾等多方面发挥巨大作用。一、互花米草的生物学特征
互花米草植株粗壮高大，地上高度一般可达1.0～2.8m；地下根系发达（图1.2），通常由长而粗的地下茎和短而细的须根组成，并多密布于0～50cm土层中，有些根系可深入滩涂土壤达1.5m左右；地下茎通常有数节至十多节，在地下20～50cm深度横向生长，光滩上的零星草丛每年可向四周辐射一至数米；在茎的基部和地下茎的节上，常有腋芽生长出土，成为新的植株，新个体往往比母体更加高大粗壮；叶片互生，呈长披针形，茎基部叶片较短，只有几厘米至十几厘米，随植株长高，叶片也逐渐增多增长，往往第10～15片叶最长最宽，一般可达90多厘米长，1.5～2cm宽；其叶背面光滑且有蜡质光泽，叶和茎部均布满了发达的盐腺，尤以叶表皮最多，可将根吸收的大部分盐分分泌到体外（图1.3）。春季由地下茎分蘖萌发出小芽或由种子萌发出实生苗，盛夏时达到最快生长速度，大部分植株于9～11月成熟，其圆锥花序一般长20～40cm，由10～20个长5～20cm的穗形总状花序组成，穗轴细长，有16～24个小穗，在穗轴外侧呈两行排列，小穗侧扁，长1cm左右；花期在7～10月，两性花，子房平滑，两柱头很长，呈白色羽毛状，开花时外露，雄蕊3枚，花药成熟时纵向开裂，花粉黄色，从露穗至花凋萎，完成授粉历时7d（图1.4）；种子在10～11月成熟，不采收很容易脱落，颖果长0.8～1.5cm，种子千粒重为7.5～7.7g（刚刚采收的种子）。图1.2 互花米草高大的植株与发达的根系图1.3 互花米草叶分泌的盐霜图1.4 互花米草的花序二、互花米草的生态学特征
互花米草适宜于海滨高潮带下部、中潮带上部的潮间带生长，具有很强的耐盐、耐淹能力，在海水含盐量3%～4%、每天被潮水淹没两次、每次潮水淹没时间在6h以内的条件下，仍能正常生长。如在河口区域，海水含盐量偏低（2%以下），半个月中有10d以上被潮水淹没，每次淹没时间少于4h，互花米草仍能生长良好。若在每次潮水淹没8h以上的低潮带，或潮水经常淹不到的高潮带，则互花米草生长不良，以至于不能生存。其原因是互花米草为海滨湿地植物，无法在缺水干旱的条件下扎根成活，因此，在栽植初期，要求土壤经常保持潮湿或常有海水淹没，植株方能正常扎根生长。而在每次潮水淹没时间太长的低滩上，由于露光时间太短，植株也无法生存。
从1980年4月开始，徐国万等利用从美国北卡罗来纳、佐治亚和佛罗里达三地引种的互花米草三种生态型（代号分别为N、G、F）的种苗，在南京大学植物园用相同条件进行盆栽对比试验，三者表现出不同的形态特征、生长情况和产草量。G型互花米草植株高大，最高株高275cm，茎秆粗壮，产草量高，每盆平均风干重152.4g；N型最高株高217cm，每盆平均风干重97.3g；F型最高株高只有128cm，每盆平均风干重89.4g（表1.2）。表1.2 三种生态型互花米草在相同培植条件下生长情况对比注：试验盆钵上口内径35cm，下底内径25cm，高26cm，每盆装干土20kg，含盐量0.5%和1.0%各三盆；本试验于1980年4月11日分单株（分蘖苗）定植，11月17日收割；栽植后第二年起，各生态型互花米草抽穗期均比第一年提早半月到1月。资料来源：徐国万，卓荣宗，1985。
1981年3～4月徐国万等在福建省罗源湾海滩不同高程试栽互花米草（北卡型），两个月后生长情况如表1.3所记录。①②表1.3 互花米草（北卡型）在福建省罗源湾海滩不同高程的生长情况注：① 北卡型即互花米草北卡罗来纳生态型，系从美国北卡罗来纳州引种的生态型，1979年引入我国后在南京大学植物园大缸内栽种；1980年10月南京大学缸钵苗移入罗源县苗圃扩繁，1981年3～4月移栽到海滩。② 罗源湾领地试验滩面高程以黄海零点为基准，观察数据系栽种2个月后的情况。③ 可湖滩面试验地，1981年3月29日栽种互花米草，此处滩面低，没有2.0m以上的滩涂。④ 渡头滩面试验地，1981年4月5日栽种互花米草，此处滩面高，没有1.0m以下的滩涂。资料来源：徐国万，卓荣宗，1985。
试验证明，2.0m高程处移栽苗生长情况最好，植株成活率为100%，每丛植株增长率达1370%，平均草丛高度为101.4cm。而0.0m高程处移栽苗生长情况最差，植株成活率仅为16.7%，不久后全部死亡。
互花米草对土壤的适应性广，在黏土、壤土和粉砂土中均能生长。在河流入海口淤泥质海滩上（如罗源县渡头村海滩），淤泥沉积物丰富，土壤肥力高，含盐量较低，互花米草生长特别茂盛；而在土壤肥力较低、含盐量较高的海滩（如罗源县可湖村海滩），其生长情况就差得多（表1.4）。表1.4 不同土壤条件下互花米草的生长状况注：① 产草量为鲜草产量。移栽海滩高程均为1.5m，两地栽种时间同表1.3。资料来源：徐国万，卓荣宗，1985。
互花米草盐沼被认为是最重要和生产力最高的生态系统。但是通过对引种的三种生态型的群落生物量进行比较，三者表现出相当大的差异。1984年10月9日至15日，在罗源湾北岸的可湖海滩，笔者于互花米草北卡罗来纳（代号N）、佐治亚（代号G）和佛罗里达（代号F）三种生态型的三年生草滩样地，各取25cm×25cm的三个样方，测量样方群落高度、株高、株数，割取地上部分；地下部分以作坑法掘成一个25cm见方、75cm深的土柱，然后按0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～50cm、50～75cm这六个层次取样，地下部分就地于淡水河沟处用特制筛网漂洗干净。所有植物样品洗净晾干后，均置于75℃烘箱中烘干称重，统计的群落生物量及相关比值见表1.5。表1.5 三种生态型互花米草群落生物量及相关比值（干重）资料来源：钦佩等，1985。
10月上、中旬，三种生态型互花米草群落都已呈秋季季相。三种生态型中，以G型群落高度最突出，为2.4m；N型居中，为1.7m；2F型最低，为1.1m。群落密度则以N型最大，为683株/m，其中高度2低于40cm的有400株；G型居中，为448株/m，其中高度低于40cm的2有245株；F型最小，为352株/m，其中高度低于40cm的仅有43株。
如表1.5所示，三种生态型互花米草群落生物量比较，无论是地上部分，还是地下部分，或是总生物量，其均数都是以G型为最大，222分别是2745g/m、1366g/m和4111g/m。由方差分析可知，三种生态型的互花米草不同营养器官（叶、茎、根茎和须根）的生物量差异非常显著。
互花米草既耐淹又耐盐，能在含盐量>3%的海滨盐沼环境中正常生长。作为优势物种的互花米草将盐沼打造成一个营养库，主要在于它不断向周围输出矿质营养，不断向周围及河口生态系统提供众多消费者所需的有机碎屑。因此，研究互花米草盐沼矿质元素的迁移变化对进一步认知该物种的引种与生存扩张以及与周围环境的互动是十分必要的。
相关工作在1988年11月至1989年11月完成。江苏滨海县废黄河口互花米草所含11种重要矿质元素的季节变化动态各有不同，大致可分成4种类型，如表1.6列出的地上部情况：其中N、P、K、Na变化动态相似，春季含量升高，至6月均出现峰值，之后日趋下降；Ca、Mg、Sr的变化情况是，春季含量升高，6月均出现峰值，7月跌入低谷后，秋季又明显回升，至10月出现第二个峰值，之后转趋下降；变化相似的Fe、Mn与Ca、Mg、Sr的不同之处在于其7月开始下降，8月出现低谷，9月出现第二个峰值；而Cu、Zn的变化曲折较多，4月含量较高，Cu、Zn分别于5月、6月跌入低谷，然后回升，Cu峰出现在7月，而Zn峰出现在9月，峰值过后都趋下降。表1.7所列地下部情况与地上部大致相同，不同之处在于Ca、Mg、Sr地下部10月未出现第二个峰值；此外，除Mg、Zn外，地下部其他元素含量，3月份均略高于4月份。表1.6 滨海县废黄河口互花米草地上部11种元素含量 单位：μg/g注：表中第一行的数据系1988年11月份样品的数据，第二行开始的各月数据均系1989年的。资料来源：钦佩等，1992。表1.7 滨海县废黄河口互花米草地下部11种元素含量 单位：μg/g注：表中第一行的数据系1988年11月份样品的数据，第二行开始的各月数据均系1989年的。资料来源：钦佩等，1992。
表1.8列出了1989年11月、1990年7月、9月、11月完成的射阳县互花米草样品地上部相关元素含量的检测，相应月份的含量超过滨海县草样的数据。表1.8 射阳县大喇叭口互花米草地上部11种元素含量 单位：μg/g注：表中第一行的数据系1989年11月份样品的数据，第二行开始的各月数据均系1990年的。资料来源：钦佩等，1992。
滨海县废黄河口互花米草盐沼中土壤和海水相关元素含量的检测（1989年3月、11月采集的样品），如表1.9所列。土壤和海水中11种元素含量随季节变化不大，除了N元素，11月的土壤和海水中相关元素含量均略高于3月份。表1.9 滨海县废黄河口互花米草盐沼土壤及海水中11种元素含量资料来源：钦佩等，1985。
对江苏滨海县、射阳县的互花米草盐沼中11种矿质元素的含量动态分析表明，盐沼生态系统中矿质元素的分布迁移大致符合以下规律：
春季，互花米草生理活动十分活跃，根的吸收功能增强，除了吸收土壤和海水中的矿质元素外，地下部分储藏的营养物质也输送出去，以供地上部分的快速生长。此季植物的吸收占优势。
夏季，植物落叶渐多，加上大潮及土壤微生物作用造成氧化还原电位（Eh）和pH的变化，导致相当部分矿质元素吸收减少，甚至由地上部分向地下转移及向体外释放。但Cu和Zn的吸收仍占优势。
秋季，植物生殖生长进入旺季，地上部的营养器官衰老加剧，落叶增多，导致部分营养元素含量大幅度下降，如N、P、K等，部分元素有了新的分配和集聚，如Ca、Mg、Sr在地上部分积累较多，Fe、Mn、Zn在地下部分积累较多。
冬季，植物地上部分逐步枯死，矿质元素部分转移至地下部，部分由枯死的茎叶和有机碎屑释放进海水和土壤中，造成海水和土壤中矿质元素含量普遍增高。此季植物对矿质元素的排放占优势。三、互花米草扩张的相关研究
作为外来种的互花米草本身抗逆性和适应性就很强，加上进入我国东部沿海新环境后，没有天敌和强势竞争者、淤泥质海岸开阔而少有大型植被（南部沿海有一定面积红树林）、大江大河淡水与泥沙补给量充足，这些有利条件使互花米草反客为主，逐步成为我国河口及盐沼生态系统的优势物种，一方面促淤，另一方面获得新的滋生土壤发展自身，其种群扩张的态势不可抵挡。
1.互花米草的扩张态势
早期对互花米草的研究主要集中在引种生物学（Chung，1993）。互花米草作为先锋植物物种在潮间带的光滩定植后，最先占据光滩并形成连片植被（Pomeroy等，1981）。宋连清（1997）在浙江南部沿海进行的研究表明，互花米草苗在中、高潮区移植成活率高，生长发育快，在中、低潮区移植则成活率下降，尤其在低潮区不能形成草带。曹洪麟等（1997）发现在华南互花米草的生长高程一般为0.5～1.5m，在黏土、壤土和粉砂土中均能生长，但以河流入海口淤泥质海滩为最佳。沈永明等（2002）研究了互花米草盐沼的形成、扩展及分布规律，并发现江苏沿海互花米草盐沼的年扩展速度在早期仅为23.4%，到中期增为89%，后期又减慢为48%。目前，江苏沿海受互花米草保护的标准海岸线已达410km（沈永明等，2002）。
2.互花米草的扩张方式“斑块式扩张”是指在原有的互花米草群落或互花米草斑块基础上逐渐向四周扩大面积的扩张方式。这种种群面积的扩大依靠地下茎分蘖进行无性繁殖为主，以有性繁殖为辅。互花米草具有发达的地下茎和根系，具有强大的分蘖能力，一株一年可分蘖出数百株分蘖苗，春季其地下茎开始分蘖形成分蘖苗，其分蘖苗不仅粗壮而且生长速度快，在斑块内部形成较为稠密的分蘖苗种群，同时在群落或斑块的边缘以其分蘖苗向四周扩展。另外，脱落并滞留于斑块边缘的少量互花米草种子萌发而形成实生苗，这些实生苗在斑块边缘也生存下来并对群落的“斑块式扩张”做出部分贡献。因此，互花米草群落的“斑块式扩张”以地下茎的分蘖繁殖为主，以实生苗的扩张为辅来实现。“远距离扩张”是指在远离原有互花米草群落或斑块的地方形成新的斑块的扩张形式。以远离原群落向远处跳跃式发展形成新的互花米草斑块为特征，通过远距离和跳跃式发展实现种群的扩张。种群的这种扩张以有性繁殖为主，以无性繁殖为辅来实现。互花米草种子成熟后籽粒脱落，除小部分滞留于群落内部，大部分脱落的籽粒随潮汐、风等外力的作用，向外漂流传播到远处被泥沙掩埋。来年春季，一部分传播到远处的种子遇到适宜条件可发芽生长形成远离原有群落的互花米草实生苗斑块；同时，互花米草的地下茎具有“远距离扩张”的本领，可以向潮滩的开阔地带伸展10m以上，在“新居”萌发分蘖苗，以克隆方式实现远距离扩张，构成新的斑块。第三节 互花米草的正负生态效应
中国引进互花米草后的十余年，各地以极大的热情推动互花米草的引种推广，特别注重它的保滩护岸、促淤造陆的生态工程作用（宋连清，1997），也兴起和发展了其综合利用生态工程（Qin，1998）。据1992年的估算，中国海岸互花米草人工群落的发展面积达22426000hm（1hm＝1×10mm，下同）左右（钦佩等，1992）。之后，2互花米草2002年在我国的分布面积曾被估算为112000hm（邓自发等，2006）。在沿海各地大兴围垦和大开发之风后，国家海洋局立项2的监测结果为，中国海岸互花米草植被覆盖面积为34451hm，其中2以江苏面积最大，达18711hm（左平等，2009）。而根据最新的研2究，中国沿海地区互花米草分布总面积达到55468hm，江苏的面积2依然最大，发展为21843hm（Zhang等，2017）。
20世纪80年代，引种到美国西部旧金山海湾的互花米草被证实与当地的加州米草（Spartina foliosa）杂交，显示出强劲的杂种优势，通过快速繁殖扩张取代了当地的加州米草，在旧金山海湾曾扩展到2793hm（Zaremba等，2004）。随着20世纪80年代中叶入侵生态学的兴起，人们开始关注互花米草在美国西部，特别是旧金山海湾的入侵严重性（Callaway和Josselyn，1992）。然而，直至90年代后人们才对互花米草的基因竞争的入侵本质有了较为深刻的认识（Anttila等，1998；Sloop等，2011）。美国学界对互花米草入侵性的批判很快影响到国内，一股否定互花米草的学术思潮迅速涌起。人们发现，互花米草的入侵抢占了大面积淤泥质光滩，侵占本土物种碱蓬、红树林的生态位，占据了贝类原有的生态位，从而威胁到贝类水产养殖，加速了滩涂和港区的淤积速度，影响船只出入，迫使港区提前下迁，造成巨大的经济损失和严重的社会影响等（An等，2007；Chen等，2007）；于是，2003年国家环境保护总局将互花米草列入中国首批16个入侵种“黑名单”。
经过20余年的批判和争论，学界对互花米草的认知和定位更趋理性。外来种互花米草具有典型的两面性：因为其植株高大，地下部分发达，繁殖力强，生产力高，在抗风防浪、促淤造陆和固碳等方面具有不可忽视的正生态效应；而这与生俱来的生物学强势使该物种在海滨盐沼形成发展速度很快的单种优势群落，体现出很强的入侵性，从而具有相当大的负生态效应。本节通过查询近十年来国内外对互花米草的研究论文，分析其正负生态效应，用最新研究成果剖析其本土化倾向，并对其生态控制提出建设性方案。一、近十年的国际关注动态
互花米草引入我国十年左右的这一段时间，研究工作主要在南京大学大米草及海滩开发研究所（后更名为南京大学生物技术研究所）展开，其主要成果凝集在两本相继出版的论文集中：1985年南京大学学报出版的《米草研究的进展——22年来的研究成果论文集》（含我国互花米草研究最早论文11篇）；1992年海洋出版社出版的钦佩、仲崇信主编的《米草的应用研究》论文集（含我国互花米草研究早期论文29篇）。之后，随着入侵生态学的兴起与发展，互花米草受到学术界的关注，特别是2003年互花米草被列入中国首批入侵种“黑名单”这个时间节点后，国内学界对具有典型入侵性的互花米草高度关注，纷纷加盟对外来种互花米草入侵和正负生态效应的研究，发表的论文也越来越多。笔者查阅了2003～2012十年间国内核心刊物发表的有关互花米草的论文，共计320篇。发表相关论文数排列前五名的单位是：南京大学75篇，华东师范大学52篇，中国科学院30篇，南京师范大学18篇，复旦大学17篇。320篇论文中主要涉及其正生态效应的为194篇，主要涉及其负生态效应的为80篇，而涉及其控制和根除的为46篇，历年的三种类型论文发表状况见图1.5。从图1.5可见，国内学界对互花米草的关注从2005年以后越来越大，于2010年达到峰值，之后关注热情有所下降。在2006年对其负生态效应的批判论文超过其正生态效应。然而，国内学界对该物种的两面性比较认同，历年来对其正生态效应提供的研究数据较多。图1.5 2003～2012年间全国核心期刊有关互花米草论文篇数的统计注：正，指主要涉及正生态效应的论文；负，指主要涉及负生态效应的论文；控，指主要涉及控制和根除的论文。
笔者对同期国际SCI刊物发表的有关外来种互花米草研究的论文也做了统计，结果显示，进入21世纪以来，国际学术界对具有典型两面性的入侵种互花米草同样更具理性的辨识。其间，全球共发表有关互花米草的论文1062篇，美国发表相关论文最多，有620篇，中国
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]