[科普中国]-微宇宙技术

微宇宙技术(microcrosmio teohnique)亦称模式生态系统。利用自然生态系统的生物学模型，将复杂和不均一的自然生态系统加以简化并对其过程进行模拟，以得到各种定量数据(如能量和营养流受到破坏的数据等)的技术。这种生物学模型可以是自然生态系统中的一部分，也可以在实验室内模拟。微宇宙技术始于20世纪60年代，70年代有很大的发展。早期用于生态系统中群落的结构与功能的研究，近年来用于筛选有毒化学品的环境效应，了解有机毒性物质在环境中的实际浓度、半衰期和降解速率，合理地评价有机毒物的危险性。有机毒物对环境的危害并不完全取决于它的毒性，最主要的是看它在环境中的实际浓度和转变过程。因此，微宇宙技术已成为研究污染生态学、生态毒理学、污染物迅移转化规律，建立数学模型的有力工具。

简介微宇宙技术(microcrosmio teohnique)亦称模式生态系统。利用自然生态系统的生物学模型，将复杂和不均一的自然生态系统加以简化并对其过程进行模拟，以得到各种定量数据(如能量和营养流受到破坏的数据等)的技术。这种生物学模型可以是自然生态系统中的一部分，也可以在实验室内模拟。1

发展微宇宙技术始于20世纪60年代，70年代有很大的发展。早期用于生态系统中群落的结构与功能的研究，近年来用于筛选有毒化学品的环境效应，了解有机毒性物质在环境中的实际浓度、半衰期和降解速率，合理地评价有机毒物的危险性。有机毒物对环境的危害并不完全取决于它的毒性，最主要的是看它在环境中的实际浓度和转变过程。因此，微宇宙技术已成为研究污染生态学、生态毒理学、污染物迅移转化规律，建立数学模型的有力工具。1

应用举例将微宇宙控制理论、试验方法与恢复生态学理论中的人工设计与自我设计理论相结合,以生物演替的生物与非生物变化各要素互为反馈的生态学过程为基础,突出人为干扰在生态重建过程中的主导作用并应用于工程研究实践是微宇宙技术运用于盐渍土绿化的基本工作思路。用种植穴内的植穴微宇宙(Plant hole Microcosm,简称“PHM”)控制体作为微生态景观斑块的控制要素,利用PHM人工设计的特有物理结构及工程技术控制局部水盐运动,构建植穴内生物适生的环境条件,以确保植穴内生态结构的稳定与单元功能机制的形成,即控制物质定向的动态变化、生物演替过程,提供生物种群在盐渍土中的适生条件,发挥其对盐渍土的改造能力。PHM的组成及功能PHM由植物、微生物、填料、边缘材料4部分组成。

植物通过影响食物链、土壤水盐运动、土壤理化性质、林间小气候等促成其伴生生物的自然生成和物种多样性的发展,是实现PHM对盐渍土的生态修复功能,加速改善盐渍土生态的关键环节。

(1)植物介于水—盐、水—气及植穴微宇宙—盐渍土界面之间,对生态系统物质循环有重要的调控作用。通过植物(生产者)的重建来诱导食物链的形成,完善自我设计的微生态结构,是保证盐渍土绿化可持续的主要治理措施之一。(2)植物改善了土壤水盐运动对生物群落的胁迫。种植植物后,土壤蒸发即被植物蒸腾所取代,减弱了盐分向地面富集的毛细管作用过程,从而抑制了盐分向上聚积而使土壤返盐。植物提高了雨水和灌溉水的利用率,减少潜水向表土的补给量,因而改变了盐分在土体中的分布状况,使盐分在土壤剖面上的分布极值下移，有利于盐渍土生态功能的恢复。(3)植物改良土壤结构,增加有机质含量与保水保肥能力。植物根系和根状茎的生长发育使过于紧实的盐渍土变得较为疏松,提高了土壤的通透性。疏松的土壤有利于土壤中水、气、热的交换及微生物的活动,有利于土壤中养分对植物的供应,从而提高土壤肥力。(4)植物能调节周围环境的小气候。风速大小和表土温度高低直接关系到土体表层水分蒸发量多少,植被覆盖后可明显降低风速,避免日光直射地表,控制表土水分过度蒸发,继而抑制盐分在土体表面积聚。因此,植物拉动了PHM中的生物和非生物互为反馈的生态学正向演替过程,对整个系统的稳定起着决定性作用。2

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学