第九章环境生态学生态学之生态系统管理
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• 国家实施西部大开发战略，以“退耕还林、 还草”为核心的生态建设提到了举足轻重的 地位，为我国最脆弱的西部地区生态环境改 善提供了千载难逢的机遇，也为生态工程研 究和应用提出了机遇和挑战。扭转西部生态 环境退化趋势，为西部开发营造一个绿色大 背景。
• 把生态建设与提高农牧业生产水平结合起来， 以增加荒漠区林草植被为主，生产措施、工 程措施和农艺措施综合配套，积极治理草地 退化、沙化和盐化，控制沙漠化扩大。采取 人工种草、飞播种草等措施，变草地粗放经 营为集约经营，实现草场和畜牧业的可持续 发展。
3. 只有中等干扰程度使多样性维持最高的水平， 它允许更多的物种入侵和定居。
受损生态系统恢复的两种模式（参改Patt 1977）
没有超负荷
自然恢复过程
生态系统
消除压力
恢复
超负荷，不可逆 转的
人工措施和自然恢 复过程
3、清洁生产
清洁生产又叫“无公害工艺”、 “无污染生产”、“废料减量化” 等。简单地说是无废物少污染的 生产。
• 生态工业园区在运行过程中，有计划地进行 物质和能量交换，高校分享资源，寻求资源 和能源消耗最小化、废物产生最小化、努力 建设可持续发展的经济、生态和社会关系。
• 目前，主要有三种类型的生态工业园区：
1. 现有改造型 EIP；如丹麦Kalundborg EIP
2. 全新计划型 EIP；如美国Choctaw EIP
第九章
生态系统管理
§1 生态系统管理的内涵
人类社会的可持续发展归根结底是一 个生态系统管理问题， 即如何利用 生态学、经济学、社会学和管理学 的有关原理，对各种资源进行合理 管理，实现可持续发展。 包括科 学研究和行政管理。生态系统管理 已成合理利用自然资源和保持生态 系统健康最有效的途径。实现可持 续发展的手段和重要途径。
• 生态工业园区是在生态学、生态经济学、工业生态 学和系统工程理论指导下，将在一定地理区域内的 多种具有不同生产目的的产业，按照物质循环、生 物和产业共生原理组织起来，构成一个从摇篮到坟 墓利用资源的具有完整生命周期的产业链和产业网， 以最大限度地降低对生态环境的负面影响，求得多 产业综合发展的产业集团。
8、加强自然保护的管理和研究，建 立各种类型自然保护区
• 自然保护区包括自然资源和资源环境的保护。主要 有两种方式：
• 直接保护目标生物或特殊类群。在自然状态和人工 环境或条件下进行。对生物与生物资源实施禁止任 何形式的利用，可建立物种的长期种子库、基因库、 植物园、动物园和水族馆等，保护生物的正常生长 与有效繁殖；
6. 生态系统管理的时间和空间尺度应于管理目标相 适应。
1.4 生态系统管理的基本原则 • 生态系统管理的重要原则是人类在生态系统
中的被管理者和管理实施者的双重性原则。 • 生态系统应遵循的原则还有：
1. 整体性原则； 2. 动态性原则； 3. 再生性原则； 4. 循环利用原则； 5. 平衡性原则； 6. 多样性原则。
3. 虚 拟 型 E I P ； 美 国 和 墨 西 哥 交 界 处 的 Brownsivlle EIP
• 我国也进行了有益的尝试，如广西糖业基地 之一的贵港市提出以贵糖（集团）股份有限 公司为核心的，建立贵贵港市国家生态工业 （制糖）示范园区。
6、实施标准化环境管理系列标准
• 目前由世界标准化组织（ISO）最新推 出的环境管理系列标准为ISO1400，该 标准从14001~14100，共100个标准号。
2. 减少（reduce）：改变产品生产和人们购物的方式， 减少过度消费和浪费，如自购买需要的商品，不购 买过度包装的商品；
3. 修复（repair）：修复损伤的物品而不更换新的物 品，如修好损坏的物品再用，而不是随意丢弃；
4. 回收（recycle）：将废旧物品回收再利用，如回 收废纸与用木材造纸可减少70%的能源和50%的水。
• 目前，企业和环境管理人员应书系这套环境 管理标准，积极参与环境管理体系的国际互 认机制，广泛开展国际合作，确保这套标准 在全国普及。
7、大力开展生态工程和生态建设
• 我国先后完成的“三北”防护林、长江中上 游防护林、沿海防护林等。使我国生态建设 进入新的发展时期，争取到2003年达到森林 覆盖率17.6%以上。
限制因子； 6. 确定影响生态系统管理的政策、法律和法规； 7. 选择和利用生态系统管理的工具与技术。
2.3 生态系统管理的主要途径与技术
目前，生态系统管理途径正处于探索阶段，人们试图 从以下几个方面实现生态系统管理：
1、生态风险评估
生态风险评估是利用生态学、环境化学及毒理学知识， 定量确定环境危害对人类负效应的概率及其强度的 过程。
• 1998年末，在杭州的“公众环境意识调查” 结果表明，人们将生活垃圾列为居住环境污 染中最严重的三个问题之首。
• 垃圾不仅造成污染，而且侵占土地。因此， 应转变观念将其资源化。
目前，许多社区正试图对废物进行综合管理，改变仅 仅靠填埋或焚烧处理废物的状况，提出了减少废物 的5R方法：
1. 抵制（reject）：不购买难以回收或造成浪费的产 品，如选购不含Hg和Cd的电池等；
（2）地理信息统技术（GIS）
• 是空间技术的计算机技术发展的产物。 由于在资源和环境问题研究密闭可分， 因此又被称为“资源和环境信息系统”。 20年来，在遥感技术中得到广泛应用， 使遥感技术系统中的处理和应用系统。 GIS的出现，很大程度上解决了大量的遥 感信息与快速处理之间的矛盾，实现了 遥感信息的现实性，增加了遥感技术的 可操作性。
目标：通过资源的综合利用、替代 作用、多次利用以及节能、省料、 节水等方式，实现合理利用资源、 减缓资源耗竭。
主要途径（段宁，尹荣楼 1995）：
1. 用无污染、少污染的产品替代毒性大、污染 重的产品；
2. 使用无污染、少污染的能源和原材料；
3. 选择消耗少、效率高、无污染、少污染的工 艺设备；
4. 最大限度利用能源和原材料，实现物料最大 限度的场内循环；
• 1988年，Agee和Johnson出版了生态系统 管理的第一本专著，之后又有数本关于生态 系统管理的专著问世（Slocombe，1993； Gordon，1994；Vogt等，1997）。这些 专著中都阐明了资源开发与环境保护关系问 题，以此来获得社会、经济、生态效益的统 一。自此，生态系统的基本框架形成。
1.3 生态系统管理内涵
1. 要求将生态学和社会科学知识和技术，以及人类 自身和社会价值整合到生态系统的管理活动中；
2. 管理的对象主要是受自然和人类干扰的系统； 3. 管理效果可用生物多样性和生产力潜力来衡量； 4. 要求科学家与管理者确定退化的阈值及退化根源，
并在退化前采取措施；
5. 要求利用科学知识做出最小损害生态系统整体性 的管理选择；
生态系统管理的数据管理者常常遇到的问题：
1. 采集的大量数据未被有效利用；
2. 错误数据被采用； 3. 科学的管理数据的半衰期很短； 4. 信息被存储而原始的数据却没有； 5. 在某一地理水平上采集的数据被用来在其他
水平上得出结论； 6. 科学信息交流方法落后； 7. 数据管理者和存储者由于管理和存储方式而
5. 响应（react）：让生产者和消费者了解造成浪费 的情况和不负责任的废物管理，共同改变行为，实 行源头消减，减少废物的生产。
5、生态工业园区（EIP）
• 工业园区是工业化国家中作为一种促进、规划和管 理工业发展的手段。对促进工业快速发展的同时， 对环境产生严重的破坏。生态工业园区的诞生为工 业园区的发展指明了方向。在清洁生产，绿色消费， 废物循环利用等思想的指引下，形成了一种新的工 业园区-生态工业园区（eco-industrial park）。
产生潜在的错误。
2.2 生态系统管理要素
目前，人们管理时主要考虑以下要素 1. 根据管理的对象确定生态系统管理的定义，该定义
必须把人类及其价值取向整合进生态系统； 2. 确定明确的、可操作的目标； 3. 确定生态系统管理的时间和空间尺度； 4. 收集适量数据，理解生态系统的复杂性和相互作用，
提出合理的生态模式； 5. 监测并识别生态系统内部的动态特征，确定生态学
2、适度干扰与恢复重建
适度干扰理论是由T.W. Connell等提出来的， 它是指中等的程度的干扰水平能维持较多的 生物多样性。
理由是：
1. 在一次干扰后少数先锋种入侵缺口，如果干 扰频繁，则先锋种不能发展到演替中期，多样性也不很高；
5. 对少量的、必须排放的污染物采用低费用、 高效率的净化设备和三废综合利用措施进行 最终的处理、处置。
4、废物资源化管理与5R原则
• 目前，我国排放生活垃圾0.8~1.5Kg/日.人 均（2.5Kg/日.人均）；
• 1996年城市垃圾清运量1亿吨；
• 每年以8~10%的速度递增；
• 200多座城市受到生活垃圾的包围，存放得 垃圾达66×108t；
1.1 学科形成简介
• 1864年，Mash在《人与自然》一书中提出 “英国合理利用森林资源，可使土壤侵蚀和 水土流失减少”。这被认为是生态系统管理 的萌芽。
• 1969年以后，生态学进入新的发展阶段，自 然资源开始注重多用途和持续产量问题。
• 1970年，Likens提出森林管理方法可能影响 生态系统的功能。
• 实施ISO1400的目的：规范、约束企业 和社会集团所有组织的环境行为，以实 现节约资源、减少环境污染、改善环境 质量和促进经济的持续、健康发展的目 标。
ISO1400具有以下特点：
1. 它确定了环境保护的有效新机制；
2. 具有很强的操作性；
3. 倡导预防为主的原则；
4. 实用性广泛。
• ISO1400的实施，对管理者和社会公民自觉 提高环境意识和管理水平具有非常重要的作 用，是进行生态系统有效管理的重要途径。
• 3S技术是RS（遥感）、GIS（地 理信息系统）、GPS（全球定位 系统）的总称，它们是人类现代 技术的重要成就之一，是人类为 获取、处理、分析生存环境信息 逐步发展其的先进技术手段。
(1)遥感技术（RS）
• 20世纪50年代发展迅速，有航空 遥感发展到航天遥感，从单一的 可见光到多波段摄影，使用多波 段扫描仪、光谱仪、雷达及辐射 计。信息获取量、精度与速度有 极大的提高，遥感技术已成区域 与全球研究的有利手段。
§2 生态系统管理的内容及途径
2.1 生态系统管理的数据基础
生态系统管理成功，数据的采集、性质、处理、 存储和取舍至关重要。
1. 植物个体及种群层次； 2. 群落及生态系统层次； 3. 景观层次； 4. 生物圈层次 5. 数据-信息-理论不但对今天的管理者制定决
策重要，而且为未来的决策制定者提供依据。
• 1972年，Abrahamsen提出人类活动导致生 态系统的退化，开始注意到传统的资源管理 方法并没有起到预期的效果。
• 20世纪80年代后，关于生态系统和管理方面 的论文大量出现，生态学开始注重长期定位、 大尺度和网络研究， 生态系统管理与保护生 态学、生态系统健康、生态整体性与恢复生 态学相互促进和发展。
1.2 生态系统管理定义
• 是指在充分认识生态系统整体性和复杂 性的前提下，以持续地获得期望的物质 产品、生态及社会效益为目标，并依据 对关键生态过程和重要生态因子的长期 监测的结果而进行的管理活动（廖利平、 赵士洞，1999）。
• 还有Overbay，1992；美国生态学会， 1996；Christensen，1996；Dale et al， 1999等也提出了人们较认可的定义。
目的：为生态环境和生态系统的保护和管理提供决策 依据。
风险管理：是指对生态风险评估的结果采取的对策与 行动，是一个决策过程，又称为风险控制。
风险源评估
效应评估
效应的风险（概率）
风险特征化
其他方面的考虑
减小风险
效应水平
风险管理
需要更多的实验、 测定或研究
接受风险
风险管理图示（Suter II，1993）
• 建立各种类型的自然保护区（保护物种栖息地，达 到生物多样性的长久保护）。1956年我国建立了第 一个自然保护区—广东肇庆鼎湖山自然保护区。经 40多年努力取得快速发展，规划、建设和管理自然 保护区，对生物多样性保护，落实生态环境保护基 本国策和实施可持续发展战略，具有现实和深远历 史意义。
9、推广3S技术
• 把生态建设与提高农牧业生产水平结合起来， 以增加荒漠区林草植被为主，生产措施、工 程措施和农艺措施综合配套，积极治理草地 退化、沙化和盐化，控制沙漠化扩大。采取 人工种草、飞播种草等措施，变草地粗放经 营为集约经营，实现草场和畜牧业的可持续 发展。
3. 只有中等干扰程度使多样性维持最高的水平， 它允许更多的物种入侵和定居。
受损生态系统恢复的两种模式（参改Patt 1977）
没有超负荷
自然恢复过程
生态系统
消除压力
恢复
超负荷，不可逆 转的
人工措施和自然恢 复过程
3、清洁生产
清洁生产又叫“无公害工艺”、 “无污染生产”、“废料减量化” 等。简单地说是无废物少污染的 生产。
• 生态工业园区在运行过程中，有计划地进行 物质和能量交换，高校分享资源，寻求资源 和能源消耗最小化、废物产生最小化、努力 建设可持续发展的经济、生态和社会关系。
• 目前，主要有三种类型的生态工业园区：
1. 现有改造型 EIP；如丹麦Kalundborg EIP
2. 全新计划型 EIP；如美国Choctaw EIP
第九章
生态系统管理
§1 生态系统管理的内涵
人类社会的可持续发展归根结底是一 个生态系统管理问题， 即如何利用 生态学、经济学、社会学和管理学 的有关原理，对各种资源进行合理 管理，实现可持续发展。 包括科 学研究和行政管理。生态系统管理 已成合理利用自然资源和保持生态 系统健康最有效的途径。实现可持 续发展的手段和重要途径。
• 生态工业园区是在生态学、生态经济学、工业生态 学和系统工程理论指导下，将在一定地理区域内的 多种具有不同生产目的的产业，按照物质循环、生 物和产业共生原理组织起来，构成一个从摇篮到坟 墓利用资源的具有完整生命周期的产业链和产业网， 以最大限度地降低对生态环境的负面影响，求得多 产业综合发展的产业集团。
8、加强自然保护的管理和研究，建 立各种类型自然保护区
• 自然保护区包括自然资源和资源环境的保护。主要 有两种方式：
• 直接保护目标生物或特殊类群。在自然状态和人工 环境或条件下进行。对生物与生物资源实施禁止任 何形式的利用，可建立物种的长期种子库、基因库、 植物园、动物园和水族馆等，保护生物的正常生长 与有效繁殖；
6. 生态系统管理的时间和空间尺度应于管理目标相 适应。
1.4 生态系统管理的基本原则 • 生态系统管理的重要原则是人类在生态系统
中的被管理者和管理实施者的双重性原则。 • 生态系统应遵循的原则还有：
1. 整体性原则； 2. 动态性原则； 3. 再生性原则； 4. 循环利用原则； 5. 平衡性原则； 6. 多样性原则。
3. 虚 拟 型 E I P ； 美 国 和 墨 西 哥 交 界 处 的 Brownsivlle EIP
• 我国也进行了有益的尝试，如广西糖业基地 之一的贵港市提出以贵糖（集团）股份有限 公司为核心的，建立贵贵港市国家生态工业 （制糖）示范园区。
6、实施标准化环境管理系列标准
• 目前由世界标准化组织（ISO）最新推 出的环境管理系列标准为ISO1400，该 标准从14001~14100，共100个标准号。
2. 减少（reduce）：改变产品生产和人们购物的方式， 减少过度消费和浪费，如自购买需要的商品，不购 买过度包装的商品；
3. 修复（repair）：修复损伤的物品而不更换新的物 品，如修好损坏的物品再用，而不是随意丢弃；
4. 回收（recycle）：将废旧物品回收再利用，如回 收废纸与用木材造纸可减少70%的能源和50%的水。
• 目前，企业和环境管理人员应书系这套环境 管理标准，积极参与环境管理体系的国际互 认机制，广泛开展国际合作，确保这套标准 在全国普及。
7、大力开展生态工程和生态建设
• 我国先后完成的“三北”防护林、长江中上 游防护林、沿海防护林等。使我国生态建设 进入新的发展时期，争取到2003年达到森林 覆盖率17.6%以上。
限制因子； 6. 确定影响生态系统管理的政策、法律和法规； 7. 选择和利用生态系统管理的工具与技术。
2.3 生态系统管理的主要途径与技术
目前，生态系统管理途径正处于探索阶段，人们试图 从以下几个方面实现生态系统管理：
1、生态风险评估
生态风险评估是利用生态学、环境化学及毒理学知识， 定量确定环境危害对人类负效应的概率及其强度的 过程。
• 1998年末，在杭州的“公众环境意识调查” 结果表明，人们将生活垃圾列为居住环境污 染中最严重的三个问题之首。
• 垃圾不仅造成污染，而且侵占土地。因此， 应转变观念将其资源化。
目前，许多社区正试图对废物进行综合管理，改变仅 仅靠填埋或焚烧处理废物的状况，提出了减少废物 的5R方法：
1. 抵制（reject）：不购买难以回收或造成浪费的产 品，如选购不含Hg和Cd的电池等；
（2）地理信息统技术（GIS）
• 是空间技术的计算机技术发展的产物。 由于在资源和环境问题研究密闭可分， 因此又被称为“资源和环境信息系统”。 20年来，在遥感技术中得到广泛应用， 使遥感技术系统中的处理和应用系统。 GIS的出现，很大程度上解决了大量的遥 感信息与快速处理之间的矛盾，实现了 遥感信息的现实性，增加了遥感技术的 可操作性。
目标：通过资源的综合利用、替代 作用、多次利用以及节能、省料、 节水等方式，实现合理利用资源、 减缓资源耗竭。
主要途径（段宁，尹荣楼 1995）：
1. 用无污染、少污染的产品替代毒性大、污染 重的产品；
2. 使用无污染、少污染的能源和原材料；
3. 选择消耗少、效率高、无污染、少污染的工 艺设备；
4. 最大限度利用能源和原材料，实现物料最大 限度的场内循环；
• 1988年，Agee和Johnson出版了生态系统 管理的第一本专著，之后又有数本关于生态 系统管理的专著问世（Slocombe，1993； Gordon，1994；Vogt等，1997）。这些 专著中都阐明了资源开发与环境保护关系问 题，以此来获得社会、经济、生态效益的统 一。自此，生态系统的基本框架形成。
1.3 生态系统管理内涵
1. 要求将生态学和社会科学知识和技术，以及人类 自身和社会价值整合到生态系统的管理活动中；
2. 管理的对象主要是受自然和人类干扰的系统； 3. 管理效果可用生物多样性和生产力潜力来衡量； 4. 要求科学家与管理者确定退化的阈值及退化根源，
并在退化前采取措施；
5. 要求利用科学知识做出最小损害生态系统整体性 的管理选择；
生态系统管理的数据管理者常常遇到的问题：
1. 采集的大量数据未被有效利用；
2. 错误数据被采用； 3. 科学的管理数据的半衰期很短； 4. 信息被存储而原始的数据却没有； 5. 在某一地理水平上采集的数据被用来在其他
水平上得出结论； 6. 科学信息交流方法落后； 7. 数据管理者和存储者由于管理和存储方式而
5. 响应（react）：让生产者和消费者了解造成浪费 的情况和不负责任的废物管理，共同改变行为，实 行源头消减，减少废物的生产。
5、生态工业园区（EIP）
• 工业园区是工业化国家中作为一种促进、规划和管 理工业发展的手段。对促进工业快速发展的同时， 对环境产生严重的破坏。生态工业园区的诞生为工 业园区的发展指明了方向。在清洁生产，绿色消费， 废物循环利用等思想的指引下，形成了一种新的工 业园区-生态工业园区（eco-industrial park）。
产生潜在的错误。
2.2 生态系统管理要素
目前，人们管理时主要考虑以下要素 1. 根据管理的对象确定生态系统管理的定义，该定义
必须把人类及其价值取向整合进生态系统； 2. 确定明确的、可操作的目标； 3. 确定生态系统管理的时间和空间尺度； 4. 收集适量数据，理解生态系统的复杂性和相互作用，
提出合理的生态模式； 5. 监测并识别生态系统内部的动态特征，确定生态学
2、适度干扰与恢复重建
适度干扰理论是由T.W. Connell等提出来的， 它是指中等的程度的干扰水平能维持较多的 生物多样性。
理由是：
1. 在一次干扰后少数先锋种入侵缺口，如果干 扰频繁，则先锋种不能发展到演替中期，多样性也不很高；
5. 对少量的、必须排放的污染物采用低费用、 高效率的净化设备和三废综合利用措施进行 最终的处理、处置。
4、废物资源化管理与5R原则
• 目前，我国排放生活垃圾0.8~1.5Kg/日.人 均（2.5Kg/日.人均）；
• 1996年城市垃圾清运量1亿吨；
• 每年以8~10%的速度递增；
• 200多座城市受到生活垃圾的包围，存放得 垃圾达66×108t；
1.1 学科形成简介
• 1864年，Mash在《人与自然》一书中提出 “英国合理利用森林资源，可使土壤侵蚀和 水土流失减少”。这被认为是生态系统管理 的萌芽。
• 1969年以后，生态学进入新的发展阶段，自 然资源开始注重多用途和持续产量问题。
• 1970年，Likens提出森林管理方法可能影响 生态系统的功能。
• 实施ISO1400的目的：规范、约束企业 和社会集团所有组织的环境行为，以实 现节约资源、减少环境污染、改善环境 质量和促进经济的持续、健康发展的目 标。
ISO1400具有以下特点：
1. 它确定了环境保护的有效新机制；
2. 具有很强的操作性；
3. 倡导预防为主的原则；
4. 实用性广泛。
• ISO1400的实施，对管理者和社会公民自觉 提高环境意识和管理水平具有非常重要的作 用，是进行生态系统有效管理的重要途径。
• 3S技术是RS（遥感）、GIS（地 理信息系统）、GPS（全球定位 系统）的总称，它们是人类现代 技术的重要成就之一，是人类为 获取、处理、分析生存环境信息 逐步发展其的先进技术手段。
(1)遥感技术（RS）
• 20世纪50年代发展迅速，有航空 遥感发展到航天遥感，从单一的 可见光到多波段摄影，使用多波 段扫描仪、光谱仪、雷达及辐射 计。信息获取量、精度与速度有 极大的提高，遥感技术已成区域 与全球研究的有利手段。
§2 生态系统管理的内容及途径
2.1 生态系统管理的数据基础
生态系统管理成功，数据的采集、性质、处理、 存储和取舍至关重要。
1. 植物个体及种群层次； 2. 群落及生态系统层次； 3. 景观层次； 4. 生物圈层次 5. 数据-信息-理论不但对今天的管理者制定决
策重要，而且为未来的决策制定者提供依据。
• 1972年，Abrahamsen提出人类活动导致生 态系统的退化，开始注意到传统的资源管理 方法并没有起到预期的效果。
• 20世纪80年代后，关于生态系统和管理方面 的论文大量出现，生态学开始注重长期定位、 大尺度和网络研究， 生态系统管理与保护生 态学、生态系统健康、生态整体性与恢复生 态学相互促进和发展。
1.2 生态系统管理定义
• 是指在充分认识生态系统整体性和复杂 性的前提下，以持续地获得期望的物质 产品、生态及社会效益为目标，并依据 对关键生态过程和重要生态因子的长期 监测的结果而进行的管理活动（廖利平、 赵士洞，1999）。
• 还有Overbay，1992；美国生态学会， 1996；Christensen，1996；Dale et al， 1999等也提出了人们较认可的定义。
目的：为生态环境和生态系统的保护和管理提供决策 依据。
风险管理：是指对生态风险评估的结果采取的对策与 行动，是一个决策过程，又称为风险控制。
风险源评估
效应评估
效应的风险（概率）
风险特征化
其他方面的考虑
减小风险
效应水平
风险管理
需要更多的实验、 测定或研究
接受风险
风险管理图示（Suter II，1993）
• 建立各种类型的自然保护区（保护物种栖息地，达 到生物多样性的长久保护）。1956年我国建立了第 一个自然保护区—广东肇庆鼎湖山自然保护区。经 40多年努力取得快速发展，规划、建设和管理自然 保护区，对生物多样性保护，落实生态环境保护基 本国策和实施可持续发展战略，具有现实和深远历 史意义。
9、推广3S技术