生态工程主要知识点

第页生态工程原理及应用主要知识点汇总〔2021级环境生态工程专业〕一、课程性质与教学目标课程性质:生态工程原理与设计在简洁了解生态学理论的根底上,注重生态工程根本原理与实际应用的结合的方式,重点介绍生态环境的特点以及当前存在的主要问题,阐述了生态系统效劳、人为干扰对生态系统的损伤、生态恢复、生态建立及可持续开展理论等,全面论述生态工程的根本理论、研究方法和重要意义。教学目标:通过该课程的学习,使学生掌握生态工程的概念,生态工程学的形成过程及开展趋势、研究内容、理论、研究方法及实际应用。了解受损生态系统变化,掌握生态系统的演替规律以及修复对策,掌握生态工程的原理、目标,生态系统的管理和可持续开展理论,逐步形成系统的生态学思想,并具备分析与解决生态问题的根本能力,可提高学生整体综合素质。二、教学内容第一章绪论主要内容:第一节生态工程的概念及学科第二节国内外生态工程特征比拟第三节生态工程研究与实践进展重点与难点:1.教学重点生态工程的根本原理2.教学难点生态工程的系统学和工程学原理第二章生态工程原理主要内容:第一节生态工程的生态学原理第二节生态工程的经济学原理第三节生态工程的工程学原理重点与难点:1.教学重点生态工程的生态学原理2.教学难点生态学原理的介绍及应用第三章生态工程规划与评价主要内容:第一节生态工程规划概述第二节生态工程规划原理第三节生态工程的评价重点与难点:1.教学重点生态工程规划模式设计及模式的分类2、教学难点生态工程的评价评价原那么、内容及方法,生态工程的评价效益分析第四章生态工程设计与监理主要内容:第一节生态工程设计第二节生态工程的监理第三节典型生态工程设计案例重点与难点:1.教学重点生态工程设计、2.教学难点典型生态工程设计案例第五章农业生态工程主要内容:第一节农业生态工程概述第二节农业生态工程的类型及模式第三节农业生态工程技术第四节装配农业生态工程重点与难点:1.教学重点农业生态工程的应用及开展2.教学难点农业生态工程的规划第六章产业生态工程主要内容:第一节产业生态学及其应用第二节清洁生产第三节经济生态学与产业生态建立重点与难点:1.教学重点产业生态学及其应用2.教学难点经济生态学相关原理及应用第七章环境生态工程主要内容:第一节人类所面临的主要环境问题第二节环境生态学的概念及研究内容第三节污染生态工程第四节湿地生态工程重点与难点:1.教学重点污染生态工程和湿地生态工程的原理2.教学难点环境生态工程在现实中的应用第八章林业生态工程主要内容:第一节林业生态工程概况第二节林业生态工程原理第三节林业生态工程规划设计第四节中国林业生态工程概况重点与难点:1.教学重点林业生态工程原理的特性、原那么、方法2.教学难点林业生态工程规划设计实例分析第九章景观生态工程主要内容:第一节景观生态学根本原理第二节景观生态工程建立第三节景观退化与景观平安重点与难点:1.教学重点景观生态学的根本原理2.教学难点景观平安的实例分析第十章城市生态工程主要内容:第一节生态城市概论第二节城市生态系统的构造、功能与特点第三节生态城市规划重点与难点:1.教学重点城市生态系统的构造、功能与特点2.教学难点生态城市规划的实例分析教材及参考书教材:生态工程原理及应用白晓慧高等教育出版社2021年12月第一版参考书目:1.生态工程学〔第二版〕,钦佩,安树青,颜京松,南京:南京大学工业出版社,2019.2、生态工程,云正明,北京：气象工业出版社,2019.第一章绪论1.第一生态环境问题:即原生环境问题,主要指自然界发生的异常变化,包括自然灾害、地方病第二生态环境问题:即次生环境问题。A生态的破坏:①森林植被破坏②沙漠化③土壤侵蚀④环境地质问题⑤生物物种的消灭。B环境的污染:①大气污染②水源与江河水污染③噪声污染④土地污染(废弃物)2.生态工程：是应用生态学、经济学有关理论和系统论的方法以生态环境保护与社会经济协调开展为目标,对人工生态系统、人类社会生态环境和资源进展保护、改造、治理、调控和建立的综合工艺技术体系或综合工艺过程。3.生态工程的应用:设计各种生态系统,来代替人工系统或能源密集型系统,从而满足人类需要(如环境工程);恢复受损生态系统,缓解对资源的过度开发(如生态恢复)；管理、利用和保护自然资源(如林业生态工程);将人类社会与生态系统严密结合起来,进展环境治理和环境建没(如景观生态工程、城市生态工程)。4.环境工程、清洁生产和生态工程的关系5.生态工程的研究进展数学模型及新技术应用:卞有生等建立了留民营的系统分室模型MichaelTrepel等利用地理信息系(GIS)和湿地模型来确定湿地的位置和效果设计原理的充实和扩展:Mitsch提出注重生态系统设计和管理王如松等提出了生态工程调控的8项原那么Scott提出了生态工程的5项设计原那么多尺度作用的研究:Tilley研究了城市化程度不同地区的雨水湿地处理模型,研究指出不同尺度上湿地功能有不同的要求。5.生态工程的实践进展在西方兴旺国家和地区,生态工程主要是针对现代农业出现的一系列弊端所采取的替代性措施开场的。20世纪30年代,西方国家实现了农业生产的机械化、化学化后,使农业劳动生产率、农畜产品的产量大幅度提高。但是随着时间的推移,进入20世纪60年代以来,这种生产方法带来了许多不可防止的负面影响及累积效应。中国生态工程自形成至今,历史虽短,但是开展很快,特别是在生产实际的应用中取得了长足的进步,并取得了较大的成绩。在生态工艺方面初步总结出加环(生产环、增益环、减耗环、复合环和加工环),联结相对独立与平等的一些生态系统为共生网络；调整内部构造,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,使破坏的生态系统恢复和重建等方法。举世瞩目的五大防护林生态工程：三北防护林体系、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,对防风固沙,减少径流,改善保护区内农田小气候,促进农业增产及多种经营,显示了良好的效益。我国环保生态工程类型也很多样,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,防治太湖局部水体饮用水源蓝藻的生态工程以及多种多样的城市污水资源化生态工程等。第二章生态工程原理1.生态学原理:生态位原理,限制因子原理,食物链原理,整体效应原理,生物与环境相互适应协同进化原理,效益协调统一原理,物种多样性原理经济学原理:可持续开展理论,自然资源价值理论,生态经济理论。生态与经济协调开展,生态经济系统为研究对象,生态和经济的矛盾要经济生态化工程学原理:系统工程理论,整体协调理论,层次构造理论2、生态位:生态系统中各种生态因子都具有明显的变化梯度,这种变化梯度中能被某种生物占据利用或适应的局部称为生态位。又称小生境或生态区位,是一个物种所处的环境以及其本身生活习性的总称。生态位包括该物种觅食的地点,食物的种类和大小,还有其每日的和季节性的生物节律。3.相生相克现象：植物通过向环境释放化学物质,影响周围其他植物的现象。释放的大局部克生化合物都对他种植物起作用,克生化合物具有选择性、专一性的特点。研究农作物间、作物与杂草间的相生相克关系,并在农业生态工程中模仿这种行为,以最小的经济投入,获得最大的生态、经济产出。4.最小因子定律:植物的生长取决于处于最少量因素的营养元素耐性定律:任何生态因子缺乏或过多,接近或超过了某种生物的耐受限度,该种生物的生存就会受到影响,甚至灭绝。5.人工食物链在林业生态工程中的应用:①天敌的放养和招引②提高人工生态系统效益:林地养鸡③加工价值:把低价值产品经加工增值、废品合理利用,加工剩余物归于土壤库,减少物质能量损失6.食物链加环:根据物质能量通过食物链发生富集以及生物之间相生相克的原理,以人工生物种群来代替自然生物种群,到达废弃物的多级综合利用,增加高能量、高价值的产品生产和抑制能量物质损失的生物工艺过程生物调控：用食物链控制湖泊富营养化,控制"水华〞。7.协同进化:两个相互作用的物种在进化过程中开展的相互适应的共同进化。生态系统既要求生物适应期生存环境,又同时伴有生物对生存环境的改造,环境和生物的统一。8.油松人工林的"天然化〞,即在人工辅助下使油松林能够克制多样性低、抗逆性低、稳定性差、地力消耗大等缺点,从而接近天然林的过程(奥小平,2019;王国祥,2021),主要措施有:第一,建议参照油松天然林的生境种植油松人工林,即可将油松种植于天然散生的油松疏林中;第二,加强封山育林,从而提高人工林的成活率,进而增加群落的物种多样性与稳定性;第三,合理分类经营管理。现有油松人工林在发挥防护效益的同时,宜按不同立地类型确定不同的培育目标,进展分类经营。如根据立地生产力水平的差异,将太行山西侧油松人工林分为4个立地类型组。7.生态经济理论生态经济学是以生态经济系统为对象,研究社会再生产过程中,经济系统与生态系统之间物质循环、能量转化和价值增值规律及其应用的科学。生态经济学是一门新兴的经济科学,它由生态学和经济学穿插渗透形成。进入20世纪60年代末,生态与经济不协调的问题已经愈来愈明显,向人们提出了必须改变人类社会中长期以来不可持续开展经济的模式,转向采取可持续开展经济的模式。随着生态与经济矛盾的日益锋利化,在世界范围内同时也出现了一个日益明显的"经济生态化〞开展趋势。人们遵循自然规律与经济规律,科学地组织经济活动,根据资源承载力和环境容量进展适度的经济活动,实现对自然资源合理的开发利用,获得较高的经济效益,同时对资源再生和环境保护投入日益增多的资金,使资源不断更新以满足经济开展对资源日益增长的需求,使污染物的治理量不断增大,污染物的积累量小于环境容量,又获得较好的资源效益和环境效益。资源、环境状况的改善又促进社会经济开展,进而获得良好的社会效益。8.生态工程学原理生态工程是应用生态系统中物种共生、物质循环再生、构造与功能协调原那么,结合系统工程的最优化方法,设计分层多级利用的生产工艺系统。生态工程学是研究生态工程技术原理及装配设计和维护生态工艺系统的应用生态学分支。人工生态系统的建造和调控是生态工程的主要目的所在。对于所面对的生态系统中的环境问题,需要通过设计、建造人工生态系统才能加以解决。系统工程是一门新兴的高度综合的科学。它从系统的观点出发,跨学科地考虑问题,运用现代科学和技术的方法去研究和解决各种系统的问题。系统工程也是一种组织管理的科学方法,它把所研究的对象看成一个系统,解决如何对系统进展规划、治理、组织和管理,使之获得最正确效益。整体协调理论:一个系统既然是一个有机整体,它本身必须具备自然或人为划定的明显边界,边界内的功能具有明确的相对独立性。生态工程实施中必须把环境与生物进展充分协调与选择,从而构成一个和谐而高效的人工系统。层次构造理论：作为一个稳定高效的系统必然是一个和谐的整体,各组分之间必须有适当的比例关系和明显的分工和协调,只有这样才能使得系统顺利完成能量、物质、信息、价值的转换和流通。因此,当系统中某个组分发生量的变化后,必然影响其他组分的反响,最终影响整体系统。生态工程设计和建造过程中,一个重要任务就是如何通过整体构造而实现人工生态系统的高效功能。第三章生态工程规划与评价1.生态工程规划:以社会-经济-自然复合生态系统为规划对象,应用生态学原理、方法和系统科学的手段,去辨识、设计和模拟人工生态系统内的各种生态关系,确定最正确生态位,并突出人与环境协调的优化方案的规划。内涵：以人为本,追求人与自然的和谐；以资源环境承载力为前提；规划标准从量到序；规划目标从优到适2.生态工程规划的根本特征、原那么和内容〔1〕生态工程规划的根本特征综合性:即规划对象是某一区域内所有的生态环境要素、社会经济要素、技术要素综合作用而形成的生态经济地域综合体,在重视区域经济开展的前提下,综合考虑生态、经济、社会复合系统的构造优化和强化功能。协调性:即在规划中必须使区域的经济、社会和生态效益始终相协调。战略性:即生态规划应是一个高度概括性的生态经济战略思想。区域性:即由于不同的自然、经济条件和社会根底,规划中的战略布局开展方向、规划重点和建立步骤都要有鲜明的地域性。实用性：即生态规划作为区域规划的重要组成局部,应当成为区域决策部门的宏观决策依据,因此必须有很强的实用价值和可操作性。〔2〕生态工程规划的原那么a.经济建立、城乡建立和生态工程同步原那么。经济建立、城乡建立、生态工程同步规划、同步实施和同步开展,实施经济效益、社会效益和环境效益的统一,促进经济、社会和环境持续、协调地开展。b.系统原那么。生态工程规划的对象是一个综合体,用系统论方法进展生态工程规划具有更强的实用性。c.可持续开展原那么。在规划中要表达可持续开展原那么。即不仅要治理、改善生态环境,而且要通过治理环境,促进经济、社会的持续开展,到达生态可持续、经济可持续、社会可持续三者的协调统一。d.因地制宜、因害设防、分类指导、分区突破原那么。生态工程涉及的内容多,工程复杂,规划一定要根据某一地区的生态环境现状和存在的问题,因地制宜地提出适合当地生态环境治理的科学模式。e.整体优化原那么。生态工程规划应把某一地区作为一个完整的系统进展规划,即不仅要考虑其自然环境,而且要综合表达社会经济环境因素。f.统筹兼顾、分步实施、先易后难、先急后缓原那么。规划要认真贯彻国家的生态工程建立方针政策,正确处理治理与开发、整体与局部、近期与远期、经济效益与社会效益、生态效益等各种关系。(3)生态工程规划的主要内容生态工程规划是环境规划的一个重要方面,其内容主要有:水资源利用规划、土地利用规划、流域治理规划、防沙治沙规划、林业生态工程规划、草原保护规划、自然保护区规划以及土地整理与复垦规划等。3.生态工程规划的目的、任务及类型生态工程规划的根本目的就是在区域规划的根底上,通过对某一区域生态环境和自然资源条件的全面调查、分析与评价,以环境容量和承载力为依据,把区域内生态建立、环境保护、自然资源的合理利用以及区域社会经济开展与城乡建立有机地结合起来,培育蓝天最终实现区域经济效益、社会效益、生态效益高度统一的可持续开展。生态工程规划的根本任务是探索不同层次生态系统开展的动力学机制和控制论方法,辨识系统中局部与整体、眼前与长远、环境与开展、人与自然的矛盾冲突关系,寻找调和这些矛盾的技术手段、规划方法、管理工具。生态工程规划的类型:(1)按规划期划分。按规划期可分为长期生态工程规划、中期生态工程规划以及年度生态工程建立规划。(2)按性质划分。生态工程规划从性质上分,有土地利用规划、水资源利用规划、水土保持工程规划、林业生态工程规划、防沙治沙规划、生态农业工程规划、草地保护与建立规划、自然保护区规划及土地整理与复垦规划。(3)按人工化程度划分。按照人工化的程度可将生态工程规划分为自然保护和生态建立两类。自然保护规划指采用行政、技术、经济和法律等各种手段,对自然环境和自然资源实行保护。生态建立规划主要是对受人为活动干扰和破坏的包括水生和陆生生态系统在内的生态系统进展生态恢复和重建。(4)按保护规模划分。大尺度往往是指大流域或跨流域的大区域性的破坏和保护,面积在几百万平方千米。中尺度往往是流域内、省内、地区间或地区内的某项保护工程,面积在几万平方千米。小尺度往往是县域内的、小的自然保护区。4、原理:人地关系协调理论；可持续开展理论；生态系统理论；空间构造理论。5.生态工程规划的内涵〔1〕以人为本。生态工程规划强调从人的生活、生产活动与自然环境和自然生态过程的关系出发,追求系统总体关系的和谐,各部门、各层次之问的和谐,人与自然的和谐。〔2〕以资源环境承载力为前提。生态工程规划强调系统的开展应立足于当地的资源环境承载力,要求充分了解系统内部资源与自然环境特征及其环境容量,了解自然生态过程的特征与人类活动的关系,在此根底上确定科学合理的资源开发利用规模和人类社会经济活动的强度和空间布局。〔3〕规划标准从量到序。生态工程规划特别注重系统的可持续开展,在规划中强调对生态过程和关系的调节,以及系统复合生态序的诱导,而非单纯的系统组分数量的多少。〔4〕规划目标从优到适。传统规划多基于数学方法和物理系统,但由于区域是以人为中心的复合生态系统,不同于简单的物理系统,当用该方法进展规划时,往往要基于许多假设得出“最优规划〞,其规划结果在实践中很难实现。生态工程规划那么不同,它是基于一种生态思维方式,强调系统思想、共生思维和演替思想,注重系统过程,采用进化式的动态规划,引导一种实现可持续开展的进化过程。系统思想强调系统是一个功能整体,而不是简单组分的集合,因而规划的核心是对系统整体功能的调节,而不是每一个组分细节关系。6.生态工程规划的作用(1)保障生态工程活动纳入国民经济和社会开展方案。生态工程建立是我国经济生活中的重要组成局部,它与经济、社会活动有密切联系,必须将生态建立活动纳入国民经济和社会开展方案之中,进展综合平衡,才能顺利进展。(2)表达了生态环境保护以预防为主方针的落实。我国生态环境保护工作必须坚持一个根本方针,即"预防为主,防治结合的方针〞。另外,"三同时〞(同时设计、同时施工、同时投产),"生态环境影响评价〞等制度也都表达了预防为主的方针。(3)各级政府和生态环境保护部门开展生态环境保护工作,进展有效的生态环境管理的重要依据。生态工程规划制定的功能区划、质量目标、控制指标和各种措施以及工程工程,给人们提供了生态环境保护工作的方向和要求,可以指导生态环境建立和生态环境管理活动的开展,对有效实现生态环境科学管理起着决定性的作用。(4)为国家制定国民经济和社会开展规划、国土规划、区域经济社会开展规划及城市总体规划提供科学依据。生态工程规划的正确与否关系到是否能遏制区域生态恶化趋势,是否改善生态环境现状,是否使地区经济、生态、社会步人良性循环的轨道,因此各级人民政府应当将生态工程规划确定的任务,纳入国民经济和社会方案,安排专项资金,组织实施。7.生态工程的评价〔1〕生态工程评价的原那么生态工程的评价指标体系一般分为三层:第一层为综合效益;第二层为经济效益、生态效益、社会效益;第三层为各种具体指标。生态工程评价的原那么包括:因地制宜原那么、整体性原那么、重点与全面相结合的原那么、可比性原那么、实用性原那么、定量与定性相结合原那么。〔2〕生态工程评价内容生态工程建立评价内容主要包括构造评价、功能评价和效益评价。系统的构造决定功能,进而决定系统所到达的效益上下。〔3〕生态工程评价方法层次分析法〔Theanalytichierarchyprocess〕简称AHP,在20世纪70年代中期由美国运筹学家托马斯·塞蒂〔〕正式提出。它是一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析方法。第四章生态工程设计与监理1.生态工程设计原那么:〔1〕因地制宜原那么:紧紧围绕当地的自然、社会、经济条件进展生态工程设计〔2〕生态学原那么:①适当输入辅助能的原那么。主要能源是太阳能②再生循环及商品生产原那么③生物多样性原那么。充分利用各类生态位和多层分级利用物质④环境时间节律与生物机能节律原那么。合理利用不同生物的机能节律,与当地环境节律配合⑤生物种群选择原那么。根据生态工程建立的主要目的和所处的自然环境特征来选择⑥种群匹配原那么。选择匹配次要种群,建造复合群体,形成互惠共存的群落⑦人工压缩演替周期原那么⑧种群置换原那么。既具有自然生态系统的物种多样性又具有较高的经济效益⑨经济效益原那么2.生态工程设计根本程序:①拟定目标:社会、经济、生态②背景调查:自然资源条件,社会经济条件,生态环境条件,数据整理③系统分析:构建数学模型④可行性评价3.生态工程设计的技术路线:①建立互利共生网络:提高效率,促进物质的良性循环②延长食物链:增加环节,提高物质能量利用率。有生产环、增益环、减耗环、复合环、加工环4.生产环:所参加的环,可使非经济产品或废物(或局部用非经济产品与废物)直接生产出为人利用的经济产品增益环:所加之环,虽不能直接生产出商品,但有利于生态环境的改善或间接提高生产环效益。如凤眼莲处理有机废水减耗环:在食物链中,有的环节只能是消耗者或破坏者,称为损耗环,为抑制损耗环对物质和能量的过度消耗,在损耗环上增加一新环节,使之抑制和削弱损耗环的作用。如天敌的引入。复合环:所加之环,往往起到各环的多种功能。如农林生态系统中引入蜜蜂加工环：物理、化学过程,不是生物学过程,不属于食物链网的范畴,但对经济效益,生态环境及社会效益有很大影响。加工增值；减少对环境的影响5.工程监理根底建立工程监理的概念:所谓建立工程监理是指具有相应资质的工程监理企业承受建立单位的依托,承当其工程管理工作,并代表建立单位对承建单位的建立行为进展监视管理的专业化效劳活动。建立监理的范围,按照工程覆盖范围的监理范围,建立监理应该覆盖建立工程的工程,也就是所有建立工程工程都必须承受政府的监理;按照工程工程建立阶段的监理范围,一个工程工程建立中包含建立工程准备阶段,工程实施准备阶段,工程实施和工程验收等阶段。建立监理的任务:投资控制、进度控制、质量控制、合同管理、信息管理以及对工程建立中出现的各种矛盾和问题进展协调。6.生态工程监理的特点生态工程监理的特点:①点多面广,受季节和农事活动影响大,例如植树造林②生态环境建立的参与施工者,绝大多数为当地农民,虽然有责任心,但缺乏技术,没有工程管理经历,不专业切一年一换③有些工程作业设计滞后,给工程质量、工期控制带来困难态工程建立是一项跨行业、跨地区、多学科的系统工程7.生态工程监理内容(1)加强监理资质管理是实施监理制的根底(2)施工阶段是实施监理制的重点a.质量控制b.工期控制c.投资控制(3)逐步实行全过程监理a.工程建立前期阶段b.工程实施阶段第五章农业生态工程1.农业生态系统:人们运用生态学原理和系统工程方法,利用农业生物与环境之间,以及生物种群之间相互作用建立起来的,按社会需求进展物质生产的有机整体,是一种被人类驯化、较大程度上受人为控制的自然生态系统。2.农业生态系统的构造:农业生态系统组分在空间、时间上的配置及组分间的能流、物流顺序关系。组分构造:农业生物的组成构造及农业生物种群构造。空间构造:水平构造和垂直构造时间构造:生物种类的生长发育进程与环境资源节律变化的吻合状态营养构造:生物间通过营养关系联结起来的联系方式。主要指食物链构造和食物网构造。3.农业生态工程:有效地运用生态系统中生物物种充分利用空间和资源的生物种群共生原理,多种成份相互协调和促进的功能原理,以及物质和能量多层次、多途径利用和转化的原理,而建立的合理利用自然资源、保持生态稳定和持续高效功能的农业生态系统。原理:①使不同种的生物群体在有限的空间内各得其所,充分利用有限的物质与能量的生物共生原理。②多层构造,充分挖掘生产潜力的物质循环再生原理。③包括食物链的富集与转换作用的多种成分相互协调的功能原理。④生物与环境相互适应原理。根本原那么:整体性原那么;层次性原那么;因地制宜原那么;科技先导原那么;可持续性原那么;市场协调原那么4.农业生产面临的生态问题:①资源匮乏,能源消耗日益严重②资源破坏,水土流失,耕地减少,土地质量下降③农业环境污染加重→产生生态农业生态农业的目的:在干净的土地上,用干净的生产方式生产干净的食品,提高人们的安康水平,促进农业的可持续开展。5.农业生态工程技术:立体农业技术、循环再生技术、农业环境调控与保护技术、有机生产技术6.立体农业：多种相互协调、相互联系的农业作物种群,在空间、时间和功能上的多层次综合利用的优化高效农业构造。类型:①异基面立体农业:不同海拔、地形、地貌条件下呈现出的农业布局差异。②同基面立体农业:同一块田地上的间套作及兼养动物、微生物的立体种养系统。7.循环再生技术:〔1〕生态果园工程模式。如陕西渭北旱源地区,以农户土地资源为根底,以太阳能为动力,以沼气为纽带,从有利于农业生态系统物质和能量的转换与平衡出发,建立起生物种群互惠共生,食物链构造健全,能量流、物质流良性循环的系统工程,形成了以农代牧、以牧促沼、以沼促果、果牧结合、配套开展的良性循环系统,被称为西北"五配套〞生态果园程模式。〔2〕生态养殖场工程模式。如辽宁省大洼县西安养殖场,以养猪为主,利用生态模式净化废水,产出多、效益高,具有广泛应用价值的农-牧复合生态工程。〔3〕基塘物质能量循环生态工程模式。桑基-鱼塘生态工程:利用鱼池(塘)堤坡栽植桑树,桑叶用于养蚕,将养蚕获得的蚕沙、蚕蛹投入鱼塘,为鱼类提供食料,鱼塘中鱼类吃剩的食料加上排泄物,可培育浮游生物,浮游生物又供鱼类取食,而沉落到塘底的饲料残渣及排泄物那么被微生物分解,形成富含有机质和其他营养元素的塘泥,经过一定时间的积累后挖取塘泥上桑基,既净化了鱼塘,又为桑基施入高效的有机肥。草基-鱼塘生态工程:利用鱼塘的塘边坡地种草,以草养鱼,鱼池淤泥为草地施肥,促进草地增产为循环的根本模式。桑-蚕-猪-鱼生态工程模式：桑基-鱼塘生态工程模式的进一步开展,将蚕沙、蚕蛹、剩叶用于喂猪,猪粪施入鱼塘养鱼,参加生猪饲养这一环节8.农业环境调控与保护技术:①水土流失治理的农业生态技术。技术手段：植树造林治沟治坡技术,植物篱笆坡地生态农业技术,坡耕地培肥保水技术,土地永续利用的耕作技术②沙地培肥改土技术③水资源高效利用技术。田间灌溉节水技术、田间农艺节水技术④防洪治涝技术9.农业生态工程主要模式:①充分利用空间和土地资源的农林立体构造型生态工程。农作物的轮作、间作与套作;农林间作;林药间作②物质能量多层分级利用型生态工程。秸秆还田③水陆交换的物质循环型生态工程。桑基鱼塘—基面种桑、桑叶喂蚕、蚕沙养鱼、鱼粪肥塘、塘泥为桑施肥④相互促进的生物物种共生型生态工程。浙江青田稻田养鱼,稻田养蟹⑤农-渔-禽水生生态系统型生态工程。水体立体养殖⑥多功能的污水自净生态工程⑦山区综合开发的复合型生态工程。通常的构造模式为林-果-茶-草-牧-渔-沼气,以畜牧业为主体构造⑧沿海滩涂和荡滩资源开发利用的湿地型生态工程⑨以庭院经济为主的院落生态工程⑩多功能的农副工联合生态工程。将种植业、养殖业和加工业有机地结合起来。北京留民营村为例第七章环境生态工程1.主要环境问题:①全球环境变化。温室效应〔温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性〕、臭氧层破坏、生物多样性锐减、水土流失、土地荒漠化、土地退化、水污染②人口激增③资源短缺。水资源危机和海洋资源破坏、森林植被破坏④环境污染。垃圾成灾、有毒化学品污染、酸雨污染2环境生态学：研究在人为干扰下生态系统内在的变化机制、规律,寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。研究内容:人为干扰下生态系统内在变化机制和规律;生态系统受损程度的判断;各类生态系统的功能和保护措施的研究;解决环境问题的生态对策3环境生态工程：在生态学原理的指导下,为使受损生态系统恢复,进展重建和保护的生态工程。核心:运用生态控制论原理去促进资源的综合利用、环境的综合整治及人类社会的综合开展4-23污染生态工程4污水土地处理技术:利用土壤植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能处理城市污水及某些类型的工业废水,使水质得到根本的改善。5完整的土地处理系统有7局部:预处理、水量调节与贮存、配水与布水、土地处理田间工程、植物、排水、监测土地处理田间工程是土地处理技术系统的核心局部,处理污水的主要过程在这里发生,分慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地系统与地下渗滤等类型。6土地处理系统净化作用机制：①物理过滤。污水流经土壤,悬浮物被截留②物理化学吸附③化学反响与化学沉淀④微生物代谢作用下的有机物分解7土地处理系统根本工艺:①慢速渗滤处理系统:将污水投配到种有作物的土地外表,污水缓慢地在土地外表流动并向土壤中渗滤,一局部污水直接为作物所吸收,一局部那么渗入土壤中,从而使污水得到净化②快速渗滤处理系统:将污水有控制地投配到具有良好渗滤性能的土地外表,在污水向下渗滤的过程中,在物理、化学及生物的作用下,得到净化处理。回收处理水③地表漫流系统：将污水有控制地投配到种植有多年生牧草、坡度和缓、土壤渗透性差的土地上,污水以薄层方式沿土地缓慢流动,在流动的过程中得到净化8污水稳定塘处理技术稳定塘:经过人工适当修整的土地,设围堤和防渗层的污水池塘,主要依靠自然生物净化功能使污水得到净化的一种污水生物处理技术。9稳定塘的净化机制：在太阳能作为初始能源的推动下,通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化,将进入塘中污水的有机污染物进展降解和转化,最后不仅去除了污染物,而且以水生植物和水产,水禽的形式作为资源回收,净化的污水也可作为再生水资源予以回收再用,使污水处理与利用结合起来,实现污水处理资源化。10稳定塘中的生物作用:好氧微生物的代谢作用；厌氧微生物的代谢作用；浮游生物的作用；水生维管束植物的作用物理稀释作用物理化学的沉淀和絮凝作用11稳定塘系统组成:预处理系统,厌氧塘、兼性塘、曝气塘、好氧塘、生物塘、水生植物塘、养鱼塘、控制排放塘和储留塘预处理系统:通过物理的方法别离、去除大块污染物、砂粒等无机固体颗粒,减小这些无机物质在稳定塘内的淤积厌氧稳定塘：在无氧状态下净化污水,有机负荷率高,充分用厌氧反响高效低耗的特点去除有机负荷兼性稳定塘:污水净化由好氧、兼性、厌氧微生物协同完成好氧稳定塘：主要由藻类供氧,由好氧微生物降解有机污染物与净化污水曝气稳定塘:设有曝气充氧设备的好氧塘和兼性塘生物塘：菌类、藻类、水生植物以及水生动物形成许多条食物链,并由此构成食物网水生植物塘:养鱼塘：利用养殖鱼类来摄食水中藻类和各类水生植物,净化水体,实现资源回用,获得经济效益12北部干旱地区应用的稳定塘:污水:预处理—兼性塘—储存塘或储留塘(在温暖季节中运行的养鱼塘或水禽养殖塘)—农田灌溉—出水补充地下水或地表水体。高浓度有机废水:预处理—厌氧塘—兼性塘—储存塘(温暖季节进展养鱼和/或水禽养殖)—农田灌溉—出水补充地下水或地表水体。13南部地区应用的稳定塘:污水:预处理(格栅—沉砂池)—生长有水生植物的兼性塘—稻田养鱼—出水。有机废水:预处理(格栅—沉砂池)—生长有浮水植物的兼性塘—养鱼塘—水禽养殖塘—荷塘或芦苇塘—出水。14受损水体生态修复工程水体富营养化水体生态修复技术:利用培养的生物或培育、接种的微生物的生命活动,对水中营养盐进展转移、转化及降解,使水体得到恢复。15水体生态修复途径:①改变水动力要素,改善水体交换。从源头控制污水排入河网②底泥生态疏浚。用装有搅吸式离心泵的船只在湖中抽出底泥③沉水植被恢复。水草的"净化功能〞④漂浮植物恢复。漂浮植物都有较强的过滤和吸收、吸附作用⑤水生动物生态恢复。水生动物与水生植物互相依赖、互相作用,形成生态平衡⑥植被缓冲带建立。位于水生和陆地之间的过渡地带岸线缓冲带是保护湖泊生态系统安康的最后一道防线,它将水体与其他各种土地利用类型别离。一方面阻止水体的波浪和洪水对岸线的侵蚀;另一方面,在径流进入湖泊以前过滤其中的多种有害物质;同时还提供了多种生物的栖息地,从而维持一个脆弱的水生生态系统的平衡16固体废物处理生态工程固体废物:被丢弃的固体和泥状物质,以及从废水、废气中别离出来的固体颗粒。来源于人类生产和消费活动。17固体废物处理包括:物理处理；化学处理；生物处理；热处理；固化处理18固体废物处置是固体废物污染控制的末端环节。处置方法:①海洋处置。深海投弃、海上燃烧②陆地处置。土地耕作、土地填埋、深井灌注。19控制固体废弃物污染的技术政策包括减量化、资源化和无害化。处理处置技术开展方向为最终实现资源化。减量化:通过适宜手段减少固体废物的数量资源化:通过各种方法从同体废物中回收有用组分和能源无害化：将固体废物通过工程处理,到达不损害人体安康,不污染环境的目的20固体废物处理生态工程模式:①肥料化,将固体废物转化为肥料或土壤改进剂②饲料化,将固体废物转化为养殖业所必需的饲料③原料替代化,利用固体废物可替代局部生产活动中的珍贵资源④能源化,利用工业废物生产沼气,其发酵剩余物又可在农业生产中广泛应用21城市生活垃圾堆肥技术堆肥化:在微生物作用下通过高温发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程垃圾堆肥:在微生物作用下垃圾中有机物的生化降解过程。①厌氧堆肥：不通气条件下,将有机废弃物进展厌氧发酵,制成有机肥料使固体废弃物无害化的过程。酸性发酵阶段、产气发酵阶段②好氧堆肥:好氧菌为主的氧化分解过程,优点为处理周期短,不产臭气,堆肥产物化学性质稳定,不会对环境造成影响22大气污染防治生态工程大气污染:物理性污染、化学性污染、生物性污染23植物对大气中化学污染物的净化作用:大气中的化学污染物：无机有机气体,重金属蒸气,大气飘尘所吸附的重金属化合物植物对大气物理性污染的净化作用:植物对大气飘尘的去除效果;植物对噪声的防治效果;植物对城市热污染的防治作用;植物对放射性物质的去除。植物对大气生物污染的净化效果：植物有阻尘、吸尘作用,减少空气病原菌的含量和传播；许多植物分泌的气体或液体具有抑菌或杀菌作用24-27湿地生态工程24湿地:天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地、水域地带,静止或流动的淡水、半咸水、咸水,包括低潮时水深不超过6m的海水水域。中国的湿地划分为5大类:近海与海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽与沼泽化湿地、库塘25湿地生态系统的构造:〔1〕淡水沼泽湿地:淡水草本沼泽生态系统、泥炭湿地生态系统、淡水木本沼泽生态系统、河漫滩湿地生态系统泥炭湿地的特征:多余的水分和泥炭的积累。常具有酸性环境和有限的可用养分淡水木本沼泽生态系统生物地球化学循环最复杂河漫滩湿地生态系统的特征:①沿河流分布,呈带状或线形。②既与丘陵陆地生态系统和河流水体生态系统侧向相连,又与上游和下游的生态系统相协调。③开放的生态系统,承受丘陵、河流和上游生态系统的能量与物质输入,仅向下游输出,输入大于输出〔2〕滨海湿地：即海岸湿地生态系统,包括盐沼生态系统、潮汐淡水沼泽生态系统、红树林生态系统、河口湾生态系统潮汐淡水沼泽往往分布于盐沼和内陆淡水沼泽之间。鸟类最丰富的湿地区域红树林植物具有气生支柱根、胎生现象、呼吸根等特征。盐跃层现象:在大江、大河的入海口,当河水的作用超过潮汐的作用时,淡水在很大的范围内流动于海水的上层,出现明显的淡水与海水分层现象。〔3〕湖泊湿地:从湖岸到深水分为沿岸带、湖沼带、深底带3个植被带〔4〕人工湿地:以人为利用为目的而建立或改造的湿地。稻田、盐田、水产养殖场等26湿地生态系统的功能:①水资源功能:直接利用;作为集水区内地势较低的另一块湿地的水源;补充地下水②抵御自然灾害的功能:洪水控制;防止盐水侵入③地球之肾:滞留与降解污染物;吸纳多余的营养物;湿地的碳库作用④生物多样性保护功能:生物多样性保护;基因保存库⑤天然产品:直接或间接来源于湿地⑥社会功能:水运;休闲旅游;宗教、历史、美术等方面的独特功能27湿地恢复：通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿池进展修复或重建,再现干扰前的构造和功能,以及相关的物理、化学和生物学特性,使其发挥应有的作用。建立湿地自然保护区;湿地水质的恢复;湿地水量的恢复;湿地面积及调蓄洪水功能的恢复。第八章林业生态工程1林业生态工程:根据生态学、林学及生态控制论原理,设计、建造与调控以木本植物为主体的人工复合生态系统的工程技术作用：为农业、牧业提供生态屏障,保证农牧业稳产高产;调节、改善河川水文状况,保护与治理利用水土资源;防治风沙灾害;净化大气、保护大气层2我国林业区划:东北区、三北区、北方区、南方区、黄河上中游区、长江上游区、青藏高原区、东南沿海及热带区林业生态建立总体布局:构建点、线、面结合的全国森林生态网络体系3十大生态林业工程：“三北〞防护林体系,太行山绿化工程,辽河流域防护林体系,平原农田防护林生态工程,黄河中游防护林体系,长江中上游防护林体系,淮河及太湖流域防护林体系,珠江流域防护林体系,沿海防护林体系,全国防治荒漠化工程4六大林业生态工程(一)天然林保护工程。解决天然林资源的休生养息和恢复开展问题全面停顿长江上游、黄河上中游地区天然林采伐;大幅度调减东北、内蒙古等重点国有林区的木材产量;保护好其他地区的天然林资源(二)重点防护林体系建立工程。以防沙治沙为重点,以保护和增加林草植被为中心(三)退耕还林还草工程。解决重点地区的水土流失问题。将易造成水土流失的坡耕地和易造成土地沙化的耕地停顿耕种,宜林那么林,宜草那么草,恢复林草植被。(四)环北京地区防沙治沙工程。解决首都周围地区的风沙危害问题,减少沙尘暴天气。(五)野生动植物保护及自然保护区建立工程。解决基因保存、生物多样性保护、自然保护、湿地保护等问题。(六)速生丰产用材林基地建立工程。解决我国木材和特色林产品的供给问题。北京平原造林工程空间布局确定为"两环、三带、九楔、多廊〞。5林业生态工程原理：①生态学原理。生态系统学原理,景观生态学原理,生态系统的恢复与重建理论②可持续开展原理。环境与经济严密联系,代际公平,代内公平,提高生活质量的同时要保护生态环境,公众参与③防护林学原理④水土保持学原理6防护林:以防护为主要目的的人工林。根据防护对象的不同,分为水土保持林、水源修养林、农田防护林、防风固沙林、护路护岸林等。7水土保持林:防止水土流失的根本措施。树种选择原那么：选择适合当地气候条件的树种；生长迅速、寿命长、根系兴旺,能促进排水和固结土壤的树种；枝叶茂密,树冠较大,能够形成深厚松软的枯枝落叶层的树种；耐干旱瘠薄,适应性强,能在贫瘠土壤上生长的树种；繁殖容易,种源充足的树种。配置：①分水岭防护林:选择抗风蚀耐干旱、根系兴旺的树种或灌木,并且加大灌木的比重。②护坡林:水土流失面积最大、水土流失最活泼。以增强水土保持的用材林及饲料林为主③侵蚀沟防护林:水土流失最大、危害程度最深④地埂防护林:梯田地埂、坡地地埂、塬面农田地埂。8水源修养林:一种特殊意义的水土保持林,简称水源林,泛指河川、水库、湖泊的上游集水区内大面积的原有林和人工林9农田防护林：在有农田的地方,为防止自然灾害,改善农田小气候,创造有利于农作物和牲畜生长繁育的环境,保证农牧业稳产高产,并为人民群众生产生活提供木材而营造的防护林形式:林带、林农间作、林岛规划设计:①林带构造的选择林带构造:林带树冠上下组成的层次、宽度,纵断面形状、枝叶状况、密度和透光度状况等综合情况。A严密构造:一般由乔木层、亚乔木层和灌木层组成三层,防风距离较短。B疏透构造:一般由乔木层、亚乔木层和灌木层组成三层或两层,防护距离较大。C通风构造:一般由乔木层、亚乔木层和灌木层组成两层或一层,防护距离较大。②林带走向：取决于害风的风向。主林带的走向与主害风垂直,副林带方向与主林带垂直。③林带间距确实定树种选择的原那么:①选择种源丰富,表现良好的乡土树种②选择速生丰产,干形通直,树冠较窄,生长稳定,寿命长,抗性强的树种③选择经济价值高,产量大的木本粮、油树种和果树做伴生树种④防止选择根叶性强、串根、遮阳及胁地严重的树种⑤防止选用和当地主要农作物有共同病虫害的中间寄生树种。10防风固沙林:以降低风速,防止或减缓风蚀,固定沙地,以及保护耕地、果园、经济作物、牧场免受风沙侵袭为主要目的的森林、林木和灌木林。营造:沙障固沙,建立防沙林带。11防护林体系:在一个自然地理单元内,结合当地地形条件,土地利用情况和根本建立固定设施,根据影响当地生产生活条件的主要灾害特点,所规划营造的以防护林为主体,与其他林种相结合的总体。建立原那么：①因地制宜、因害设防②建立多林种相结合的综合防护林体系③生态效益、经济效益、社会效益相结合原那么④乔、灌、草相结合⑤建立多树种多层次的混交林⑥农、林、牧相结合,综合治理,协调开展⑦管理集约化、科学化、标准化12林业生态工程规划设计的工作程序:规划；工程建议书；工程可行性研究；工程评估；初步设计；工程实施阶段；竣工验收和后评价阶段。评估意见分同意立项、需修改或重新设计、推迟立项、不同意立项4类13林业生态工程总体规划的一般方法:①确定总体规划任务,明确主要建立方向②组织规划队伍,进展人员培训③制订工作方案和技术细那么④召开调查工作会议,进展外业调查⑤编制总体规划方案,提出规划设计文件⑥组织专家审议,上报审批后,由有关单位组织实施14造林树种选择原那么：定向培育原那么,适地适树原那么,生物学稳定性原那么,可行性原那么适地适树〔草〕的途径:选树〔草〕适地和选地适树;改树〔草〕适地;改地适树〔草〕解决适地适树〔草〕的方法：适生树种草种调查,树种草种的引种15造林技术措施设计:造林整地、造林方式方法、混交树种组成及混交方式、造林密度、造林季节和幼林抚育管理造林地的清理方式:全面清理、带状清理、块状清理16评价的具体内容：水文生态效益,修养水源效益,土壤改进效益,改善小气候效益,农田防护林对农田农作物的增产效益,森林游憩效益,碳氧平衡作用第九章景观生态工程1景观:空间上相邻、功能上相关、发生上有一定特点的生态系统的聚合。特征:生态系统的聚合;各生态系统之间的物质能量流动相互影响;具有一定的气候和地貌特征;与一定的干扰状况的聚合相对应。2景观生态学:研究景观的构造、功能和变化,以及景观的科学规划和有效管理的一门生态学新分支〔属于宏观生态科学〕。3格局:指空间格局,广义地讲,它包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。过程:强调事件或现象的发生、开展的动态特征。景观生态学常常涉及多种生态学过程,种群动态,种子或生物体的传播,群落演替,干扰传播,物质循环,能量流动等。尺度：在观察或研究某一物体或现象时所采用的空间或时间单位,又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生的频率。分为空间尺度和时间尺度。往往以粒度和幅度来表达。4异质性:景观内部事物或者其属性在时间或空间分布上的不均匀性空间异质性、时间异质性、功能异质性5斑块:与周围环境在外貌或性质上不同,并具有一定内部均质性的空间单元。斑块性:强调斑块的种类组成特征及其空间分布与配置关系。6生态学干扰：发生在一定地理位置上,对生态系统构造造成直接损伤的、非连续性的物理作用或事件。火干扰、放牧、土壤物理干扰、土壤施肥、践踏、外来物种入侵意义:①干扰与景观异质性。低强度的干扰可以增加景观的异质性②干扰与生物多样性。适度干扰下生态系统具有较高的物种多样性7★斑块—廊道—基质模式组成景观的构造单元:斑块、廊道、基质斑块:依赖于尺度的,外观上不同于周围环境〔基质〕的非线性地表区域,具有一定内部均质性的空间实体。廊道：又称走廊,指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状构造。可以看作是线状或带状的斑块。包括农田间的防风林带、河流、道路、峡谷、输电线路等双重作用:将景观别离、将景观连接①传输通道功能:公路、铁路②过滤和屏障功能:长城、林带③生境功能:野生动物丰富、植物种类较多④资源或产品功能⑤美学欣赏功能:长城、颐和园长廊类型：线状廊道:很窄的主要由边缘物种组成的狭长条带。如树篱、道路、输电线。带状廊道：与相邻两边环境不同的带状构造。除有边缘种外,内环境中还含有较丰富的内部种。如宽林带河流廊道:沿河流分布而不同于周围基质的植被带。如河床边缘、河漫滩、堤坝和局部高地。基质：景观中分布最广、连续性最大的景观要素类型。景观中的背景地域,如森林基质、草原基质、农田基质景观要素之间的空间联系方式:廊道网络、斑块网络生态交织带:不同景观斑块空间邻接会产生与斑块特征不同的边缘带。河岸带、农牧交织带、城乡交织带、森林边际带作用：通道或廊道,过滤或屏障,生境8景观生态建立:景观生态规划、景观生态设计、景观生态管理9景观生态规划:根据景观生态学的原理及其它相关学科的知识,以区域景观生态系统整体优化为根本目标,通过研究景观格局与生态过程以及人类活动与景观的相互作用,建立区域景观生态系统优化利用的空间构造和模式,维持景观的异质性。原那么：自然优先原那么,可持续开展原那么,因地制宜原那么,整体性原那么,动态性原那么,