生態(tài)工程學(xué)1-20143

1、 生態(tài)工程學(xué)生態(tài)工程學(xué) 研究生課程討論研究生課程討論刺槐刺槐+銀合歡銀合歡+多花木藍(lán)多花木藍(lán) 刺槐刺槐+多花木藍(lán)多花木藍(lán)專(zhuān)題專(zhuān)題1 1 生態(tài)生態(tài)工程學(xué)的概念與原理工程學(xué)的概念與原理專(zhuān)題專(zhuān)題2 2 生態(tài)工程模型與生態(tài)工程設(shè)計(jì)生態(tài)工程模型與生態(tài)工程設(shè)計(jì)專(zhuān)題專(zhuān)題3 3 生態(tài)恢復(fù)生態(tài)工程生態(tài)恢復(fù)生態(tài)工程 濕地的生態(tài)恢復(fù)，河道駁岸生態(tài)工程，礦區(qū)濕地的生態(tài)恢復(fù)，河道駁岸生態(tài)工程，礦區(qū) 廢棄地的生態(tài)恢復(fù)，道路邊坡的生態(tài)恢復(fù)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)，道路邊坡的生態(tài)恢復(fù)專(zhuān)題專(zhuān)題4 4 環(huán)保與污染物處理利用的生態(tài)工程環(huán)保與污染物處理利用的生態(tài)工程 專(zhuān)題專(zhuān)題5 5 農(nóng)林復(fù)合生態(tài)工程農(nóng)林復(fù)合生態(tài)工程專(zhuān)題專(zhuān)題6 6 立體綠化立

2、體綠化參考書(shū)目 生態(tài)工程學(xué)，欽佩、安樹(shù)青、顏京松，南京大學(xué)出版社，1998，2002 林業(yè)生態(tài)工程學(xué)，王禮先等，林業(yè)出版社，2000 實(shí)用生態(tài)工程學(xué)，盛連喜等，高等教育出版社，2005 水生態(tài)工程，蔡守華，水利出版社，2010專(zhuān)題一專(zhuān)題一 生態(tài)生態(tài)工程學(xué)的概念與原理工程學(xué)的概念與原理生態(tài)工程生態(tài)工程ecological engineering，ecoengineering1.1 定義定義（1）早起階段）早起階段1960s，分別由美國(guó)生態(tài)學(xué)家，分別由美國(guó)生態(tài)學(xué)家H.T.Odum及我國(guó)生態(tài)及我國(guó)生態(tài)學(xué)家馬世駿提出的。學(xué)家馬世駿提出的。馬世駿：運(yùn)用物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理，發(fā)揮馬世駿：運(yùn)用物種共生

3、與物質(zhì)循環(huán)再生原理，發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止污染，采用分層多級(jí)系資源的生產(chǎn)潛力，防止污染，采用分層多級(jí)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力的整合工程技術(shù)并在系統(tǒng)統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力的整合工程技術(shù)并在系統(tǒng)范圍內(nèi)同步獲取高的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。范圍內(nèi)同步獲取高的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。 H . T . Odum（1963年）年） 提出生態(tài)工程一詞。提出生態(tài)工程一詞。 定義為：定義為：“為了控制生態(tài)系統(tǒng)，人類(lèi)應(yīng)用來(lái)自自然為了控制生態(tài)系統(tǒng)，人類(lèi)應(yīng)用來(lái)自自然的能源作為輔助能對(duì)環(huán)境的控制的能源作為輔助能對(duì)環(huán)境的控制”。 內(nèi)涵：內(nèi)涵：“人類(lèi)利用少量的輔助能對(duì)環(huán)境進(jìn)行管理人類(lèi)利用少量的輔助能對(duì)環(huán)境進(jìn)行管理,來(lái)控制以自然資源為基

4、礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)來(lái)控制以自然資源為基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)”，管理自然，管理自然就是生態(tài)工程，它是對(duì)傳統(tǒng)工程的一個(gè)補(bǔ)充，是自就是生態(tài)工程，它是對(duì)傳統(tǒng)工程的一個(gè)補(bǔ)充，是自然生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)側(cè)面。然生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)側(cè)面。 1980s逐漸完善。逐漸完善。(2) (2) 快速發(fā)展階段快速發(fā)展階段 歐洲的歐洲的 Uhlmann(1983)、Straskraba(1984，1985 ) 與與 Gnauck(1985)提出生態(tài)工藝技術(shù)提出生態(tài)工藝技術(shù)(ecotechnology,林鎮(zhèn)洋等林鎮(zhèn)洋等生態(tài)工法，生態(tài)工法，2002)，將它作為生態(tài)工程的同義詞。，將它作為生態(tài)工程的同義詞。 定義：在環(huán)境管理方面，根據(jù)對(duì)生態(tài)學(xué)的深入了解

5、，花最定義：在環(huán)境管理方面，根據(jù)對(duì)生態(tài)學(xué)的深入了解，花最小代價(jià)的措施，對(duì)環(huán)境的損害又是最小的一些技術(shù)。或，小代價(jià)的措施，對(duì)環(huán)境的損害又是最小的一些技術(shù)。或，基于生態(tài)學(xué)知識(shí)，利用技術(shù)手段管理生態(tài)系統(tǒng)，以減少管基于生態(tài)學(xué)知識(shí)，利用技術(shù)手段管理生態(tài)系統(tǒng)，以減少管理費(fèi)用，并減輕管理活動(dòng)對(duì)環(huán)境的干擾。理費(fèi)用，并減輕管理活動(dòng)對(duì)環(huán)境的干擾。 馬世駿馬世駿(1984) ：自然自然-社會(huì)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。 定義：生態(tài)工程是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再定義：生態(tài)工程是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系

6、統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)的促進(jìn)分層多級(jí)利用物質(zhì)的生法，設(shè)計(jì)的促進(jìn)分層多級(jí)利用物質(zhì)的生 產(chǎn)工藝系統(tǒng)。產(chǎn)工藝系統(tǒng)。 目標(biāo)：在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的目標(biāo)：在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防治環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步生產(chǎn)潛力，防治環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步發(fā)展。發(fā)展。 體系：可以是縱向的層次結(jié)構(gòu)，也可以發(fā)展為幾個(gè)縱向工體系：可以是縱向的層次結(jié)構(gòu)，也可以發(fā)展為幾個(gè)縱向工藝鏈索橫向聯(lián)系而成的網(wǎng)狀工程系統(tǒng)。藝鏈索橫向聯(lián)系而成的網(wǎng)狀工程系統(tǒng)。 美國(guó)美國(guó) Mitsch (1988) 、丹麥、丹麥Jorgensen (1989 ) ： “為了人類(lèi)社會(huì)

7、及其自然環(huán)境二者的利益而對(duì)人類(lèi)社會(huì)及其為了人類(lèi)社會(huì)及其自然環(huán)境二者的利益而對(duì)人類(lèi)社會(huì)及其自然環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)自然環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)” ， “提供了保護(hù)自然環(huán)境，同時(shí)又解決提供了保護(hù)自然環(huán)境，同時(shí)又解決難以處理的環(huán)境污染問(wèn)題的途徑難以處理的環(huán)境污染問(wèn)題的途徑”。 為了人類(lèi)社會(huì)及其自然環(huán)境的利益，而對(duì)人類(lèi)社會(huì)及其自為了人類(lèi)社會(huì)及其自然環(huán)境的利益，而對(duì)人類(lèi)社會(huì)及其自然環(huán)境加以綜合的且能持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它包括開(kāi)發(fā)、然環(huán)境加以綜合的且能持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它包括開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、建立和維持新的生態(tài)系統(tǒng)，以期達(dá)到諸如污水處理設(shè)計(jì)、建立和維持新的生態(tài)系統(tǒng)，以期達(dá)到諸如污水處理（水質(zhì)改善）、地面礦渣及廢棄物的回收、海岸帶

8、保護(hù)等，（水質(zhì)改善）、地面礦渣及廢棄物的回收、海岸帶保護(hù)等，同時(shí)還包括生態(tài)恢復(fù)、生態(tài)更新、生物控制等目的同時(shí)還包括生態(tài)恢復(fù)、生態(tài)更新、生物控制等目的（ Mitsch 1993) 。 奧德姆兄弟奧德姆兄弟(H.T.Odum,B.odum):為了使生態(tài)系統(tǒng)為了使生態(tài)系統(tǒng)自我設(shè)計(jì)達(dá)到最大，而對(duì)有利于環(huán)境的技術(shù)進(jìn)行自我設(shè)計(jì)達(dá)到最大，而對(duì)有利于環(huán)境的技術(shù)進(jìn)行研究和實(shí)踐。研究和實(shí)踐。 歐美學(xué)者認(rèn)為生態(tài)工程就是生態(tài)技術(shù)。我國(guó)學(xué)者：歐美學(xué)者認(rèn)為生態(tài)工程就是生態(tài)技術(shù)。我國(guó)學(xué)者：生態(tài)技術(shù)僅僅是生態(tài)工程的一個(gè)環(huán)節(jié)，生態(tài)工程生態(tài)技術(shù)僅僅是生態(tài)工程的一個(gè)環(huán)節(jié)，生態(tài)工程是多技術(shù)系統(tǒng)。是多技術(shù)系統(tǒng)。1.2 生態(tài)工程的產(chǎn)生生

9、態(tài)工程的產(chǎn)生(1) 背景背景 1960年代以來(lái)，全球生態(tài)危機(jī)表現(xiàn)為人口激增、年代以來(lái)，全球生態(tài)危機(jī)表現(xiàn)為人口激增、資源破壞、能源短缺、環(huán)境污染，等。資源破壞、能源短缺、環(huán)境污染，等。 我國(guó)傳統(tǒng)的生態(tài)工程的實(shí)踐：我國(guó)傳統(tǒng)的生態(tài)工程的實(shí)踐：“輪、套種制度輪、套種制度”、 “壟稻溝魚(yú)壟稻溝魚(yú)”、 “?；~(yú)塘?；~(yú)塘”等等就是相當(dāng)成熟的生態(tài)等等就是相當(dāng)成熟的生態(tài)工程模式。工程模式。 馬世駿，馬世駿，1954年研究防治蝗蟲(chóng)災(zāi)害時(shí)，即提出調(diào)整年研究防治蝗蟲(chóng)災(zāi)害時(shí)，即提出調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)系統(tǒng)功能的生態(tài)工程設(shè)想、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)系統(tǒng)功能的生態(tài)工程設(shè)想、規(guī)劃與措施。規(guī)劃與措施。 1979年，生態(tài)

10、系統(tǒng)工程年，生態(tài)系統(tǒng)工程。連接多系統(tǒng)的循環(huán)關(guān)系連接多系統(tǒng)的循環(huán)關(guān)系,及及時(shí)有效地把人類(lèi)和動(dòng)物的廢物運(yùn)回土壤，把工業(yè)廢時(shí)有效地把人類(lèi)和動(dòng)物的廢物運(yùn)回土壤，把工業(yè)廢物分別加以分解或再生。物分別加以分解或再生。 1987年，馬世駿主編年，馬世駿主編中國(guó)的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程中國(guó)的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程。 1989年，年， 馬世駿及顏京松、仲崇信等與美國(guó)馬世駿及顏京松、仲崇信等與美國(guó)Mitsch，和丹麥和丹麥 Jorgensen主編第一本生態(tài)工程專(zhuān)著主編第一本生態(tài)工程專(zhuān)著Ecological Engineering, 成為標(biāo)志。成為標(biāo)志。(2) 學(xué)科及理論發(fā)展學(xué)科及理論發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)多層次結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)多層次結(jié)構(gòu)：-個(gè)體

11、、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)。個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)?；A(chǔ)型學(xué)科分支：生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)、植物生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)型學(xué)科分支：生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)、植物生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)生態(tài)學(xué)應(yīng)用生態(tài)學(xué)分支：景觀生態(tài)學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、濕應(yīng)用生態(tài)學(xué)分支：景觀生態(tài)學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、濕地生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、等。地生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、等。相關(guān)工程學(xué)科：水土保持、林業(yè)生態(tài)工程、土壤修復(fù)、生態(tài)農(nóng)相關(guān)工程學(xué)科：水土保持、林業(yè)生態(tài)工程、土壤修復(fù)、生態(tài)農(nóng)業(yè)等；業(yè)等；其他：系統(tǒng)控制論、自組織理論與技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)。其他：系統(tǒng)控制論、自組織理論與技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)。 1.3 生態(tài)工程的應(yīng)用生態(tài)工程的應(yīng)用 (1) 環(huán)保生態(tài)工程環(huán)保生態(tài)

12、工程 1960年代起，試圖運(yùn)用生態(tài)工藝來(lái)達(dá)到污染治理、環(huán)境年代起，試圖運(yùn)用生態(tài)工藝來(lái)達(dá)到污染治理、環(huán)境保護(hù)的目的。保護(hù)的目的。 研究、分析生態(tài)系統(tǒng)組成成分及機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上建研究、分析生態(tài)系統(tǒng)組成成分及機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上建立定量揭示系統(tǒng)的物流、能流和行為特征的動(dòng)態(tài)模型與優(yōu)立定量揭示系統(tǒng)的物流、能流和行為特征的動(dòng)態(tài)模型與優(yōu)化控制模型?；刂颇Ｐ汀?美國(guó)美國(guó)1992年提出的生產(chǎn)過(guò)程中廢物產(chǎn)生與排放減量年提出的生產(chǎn)過(guò)程中廢物產(chǎn)生與排放減量 （Reduction)、廢物回收（、廢物回收（Recovery)、廢棄物回用（、廢棄物回用（Reuse)及再循環(huán)及再循環(huán)(Recycle )的環(huán)保的環(huán)保 4 個(gè)

13、個(gè)R策略。策略。 生態(tài)工藝技術(shù)：生態(tài)工藝技術(shù)： 加環(huán)（生產(chǎn)環(huán)、增益環(huán)、減耗環(huán)、復(fù)合加環(huán)（生產(chǎn)環(huán)、增益環(huán)、減耗環(huán)、復(fù)合環(huán)和加工環(huán)），聯(lián)結(jié)本為相對(duì)獨(dú)立與平行的一些生態(tài)系統(tǒng)環(huán)和加工環(huán)），聯(lián)結(jié)本為相對(duì)獨(dú)立與平行的一些生態(tài)系統(tǒng)為共生網(wǎng)絡(luò)；為共生網(wǎng)絡(luò)； 調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)充分利用空間、時(shí)間、營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位，多層調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)充分利用空間、時(shí)間、營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位，多層分級(jí)利用物質(zhì)、能量，充分發(fā)揮物質(zhì)生產(chǎn)潛力分級(jí)利用物質(zhì)、能量，充分發(fā)揮物質(zhì)生產(chǎn)潛力,減少?gòu)U物減少?gòu)U物,根據(jù)自然、經(jīng)濟(jì)根據(jù)自然、經(jīng)濟(jì)(特別是市場(chǎng)特別是市場(chǎng))情況，因地制宜地促進(jìn)良性情況，因地制宜地促進(jìn)良性循環(huán)受破壞的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建等。循環(huán)受破壞的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)

14、和重建等。(2) 水環(huán)境生態(tài)工程水環(huán)境生態(tài)工程 美國(guó)在從屬于不同水文周期的濕地，建立了利用香蒲等去除美國(guó)在從屬于不同水文周期的濕地，建立了利用香蒲等去除重金屬，并進(jìn)行復(fù)墾重金屬，并進(jìn)行復(fù)墾(Brown 1991) 。以蒲草為主的濕地處理煤。以蒲草為主的濕地處理煤礦含硫化鐵酸性廢水礦含硫化鐵酸性廢水(Fennessy 1989)。德國(guó)建立了以蘆葦為主。德國(guó)建立了以蘆葦為主的濕地處理廢水的生態(tài)工程（的濕地處理廢水的生態(tài)工程（1991)。 瑞典的瑞典的 Stensund學(xué)院應(yīng)用室內(nèi)水生生物的生態(tài)工程，處理凈學(xué)院應(yīng)用室內(nèi)水生生物的生態(tài)工程，處理凈化生活污水化生活污水 (1991)，應(yīng)用伊樂(lè)藻和剛毛藻植

15、物為主的人工生態(tài)，應(yīng)用伊樂(lè)藻和剛毛藻植物為主的人工生態(tài)系統(tǒng)去除過(guò)多的氮、磷（系統(tǒng)去除過(guò)多的氮、磷（1993)。 荷蘭調(diào)控湖泊中生物種類(lèi)結(jié)構(gòu)（食物鏈網(wǎng)上一些環(huán)節(jié)）比例的荷蘭調(diào)控湖泊中生物種類(lèi)結(jié)構(gòu)（食物鏈網(wǎng)上一些環(huán)節(jié)）比例的方法防治富營(yíng)養(yǎng)化。方法防治富營(yíng)養(yǎng)化。 匈牙利應(yīng)用中國(guó)傳統(tǒng)的綜合養(yǎng)魚(yú)經(jīng)驗(yàn)，用污水養(yǎng)魚(yú)生態(tài)工程來(lái)匈牙利應(yīng)用中國(guó)傳統(tǒng)的綜合養(yǎng)魚(yú)經(jīng)驗(yàn)，用污水養(yǎng)魚(yú)生態(tài)工程來(lái)處理污水。處理污水。湖北鴨兒湖治理有機(jī)磷和有機(jī)氯農(nóng)藥污染的生態(tài)工程湖北鴨兒湖治理有機(jī)磷和有機(jī)氯農(nóng)藥污染的生態(tài)工程, 蘇州蘇州外城河葑門(mén)支塘污水資源化生態(tài)工程，外城河葑門(mén)支塘污水資源化生態(tài)工程，些酒廠、繅絲廠些酒廠、繅絲廠的廢水處理和利

16、用生態(tài)工程的廢水處理和利用生態(tài)工程,防治太湖局部水體飲用水源防治太湖局部水體飲用水源藍(lán)藻爆發(fā)的生態(tài)工程。藍(lán)藻爆發(fā)的生態(tài)工程。以鳳眼蓮為主的污水處理與利用生態(tài)工程。以鳳眼蓮為主的污水處理與利用生態(tài)工程。污水灌溉、調(diào)控污水養(yǎng)魚(yú)生態(tài)工程。污水灌溉、調(diào)控污水養(yǎng)魚(yú)生態(tài)工程。華東師范大學(xué)引進(jìn)并篩選了光合細(xì)菌，研究揭示多種光合細(xì)華東師范大學(xué)引進(jìn)并篩選了光合細(xì)菌，研究揭示多種光合細(xì)菌的生活、繁殖條件及其動(dòng)態(tài)，并試用其處理上海市居民菌的生活、繁殖條件及其動(dòng)態(tài)，并試用其處理上海市居民糞便及一些工廠的有機(jī)廢水。糞便及一些工廠的有機(jī)廢水。(3) 中國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)工程中國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)工程 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)積累了豐富的精湛技術(shù)和優(yōu)良經(jīng)驗(yàn)

17、。如輪種、套傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)積累了豐富的精湛技術(shù)和優(yōu)良經(jīng)驗(yàn)。如輪種、套種制度，種制度，“?；~(yú)塘?；~(yú)塘”，有機(jī)肥還田，多層分級(jí)利用物質(zhì)，再有機(jī)肥還田，多層分級(jí)利用物質(zhì)，再生循環(huán)維持地力，等。生循環(huán)維持地力，等。 樸素的生態(tài)工程，如云南紅河哈尼族高山稻田景觀。樸素的生態(tài)工程，如云南紅河哈尼族高山稻田景觀。 現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)。如一些家畜（或家禽）養(yǎng)殖場(chǎng)所產(chǎn)生的現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)。如一些家畜（或家禽）養(yǎng)殖場(chǎng)所產(chǎn)生的糞便，配合沼氣發(fā)酵，沼液無(wú)土栽培飼料或蔬菜，沼渣再制糞便，配合沼氣發(fā)酵，沼液無(wú)土栽培飼料或蔬菜，沼渣再制混合飼料或肥料等。?；旌巷暳匣蚍柿系?。桑(果果)-蠶蠶沼氣沼氣沼肥循環(huán)系統(tǒng)，等。沼肥循環(huán)系統(tǒng)，等。

18、污水自?xún)襞c利用生態(tài)系統(tǒng)，充分利用污水中的有機(jī)成分作污水自?xún)襞c利用生態(tài)系統(tǒng)，充分利用污水中的有機(jī)成分作為營(yíng)養(yǎng)源，既凈化了污水，又利用了資源，如污灌和污水養(yǎng)為營(yíng)養(yǎng)源，既凈化了污水，又利用了資源，如污灌和污水養(yǎng)魚(yú)技術(shù)。魚(yú)技術(shù)。 ?；~(yú)塘?；~(yú)塘(4) 城市生態(tài)恢復(fù)城市生態(tài)恢復(fù)-保護(hù)與修復(fù)再生保護(hù)與修復(fù)再生南京大學(xué)自南京大學(xué)自60年代初，引種、研究并利用大米草、年代初，引種、研究并利用大米草、互花米草，人工建造海灘鹽沼植被?；セ撞?，人工建造海灘鹽沼植被。道路邊坡植被護(hù)坡道路邊坡植被護(hù)坡廢棄地生態(tài)恢復(fù)：棕地、礦山、裸露山體等。包廢棄地生態(tài)恢復(fù)：棕地、礦山、裸露山體等。包括土壤、植被、廢棄物處理與利用等

19、生態(tài)工程括土壤、植被、廢棄物處理與利用等生態(tài)工程技術(shù)。技術(shù)。水體與濕地生態(tài)恢復(fù)或修復(fù)：水體與濕地生態(tài)恢復(fù)或修復(fù)： 河流、湖泊、濕地、河流、湖泊、濕地、濱水岸帶與消落帶植被恢復(fù)，生態(tài)浮床技術(shù)。濱水岸帶與消落帶植被恢復(fù)，生態(tài)浮床技術(shù)。生態(tài)恢復(fù)是目前生態(tài)工程應(yīng)用與發(fā)展的重點(diǎn)。生態(tài)恢復(fù)是目前生態(tài)工程應(yīng)用與發(fā)展的重點(diǎn)。(5) 城市城市生態(tài)景觀的營(yíng)建生態(tài)景觀的營(yíng)建 屋頂綠化、植物景觀墻、林蔭停車(chē)場(chǎng)屋頂綠化、植物景觀墻、林蔭停車(chē)場(chǎng) 雨水收集、利用、灌溉，綠地調(diào)洪蓄水；雨水收集、利用、灌溉，綠地調(diào)洪蓄水； 生物滯留過(guò)濾系統(tǒng)生物滯留過(guò)濾系統(tǒng) 節(jié)水、節(jié)材、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用。節(jié)水、節(jié)材、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用。應(yīng)用案例：上海世博

20、園、北京奧利匹克公園、上海應(yīng)用案例：上海世博園、北京奧利匹克公園、上海辰山植物園、南湖公園，等。辰山植物園、南湖公園，等。 1.4 1.4 生態(tài)工程的特點(diǎn)生態(tài)工程的特點(diǎn) (1)IEES (1)IEES 生態(tài)學(xué)家與工程設(shè)計(jì)者的橋梁，生態(tài)學(xué)家與工程設(shè)計(jì)者的橋梁， 提供一種人與自然環(huán)境和諧共存的世界觀或?qū)嵺`提供一種人與自然環(huán)境和諧共存的世界觀或?qū)嵺`途徑，提供可持續(xù)的綠色解決方案，途徑，提供可持續(xù)的綠色解決方案， 節(jié)約投資與維護(hù)成本，節(jié)約投資與維護(hù)成本， 土地利用與保護(hù)相結(jié)合，土地利用與保護(hù)相結(jié)合， 多學(xué)科參與的平臺(tái)。多學(xué)科參與的平臺(tái)。 （2 2） 生態(tài)工程、環(huán)境工程、傳統(tǒng)工程的區(qū)別生態(tài)工程、環(huán)境工程

21、、傳統(tǒng)工程的區(qū)別工程類(lèi)型工程類(lèi)型傳統(tǒng)工程傳統(tǒng)工程環(huán)境工程環(huán)境工程生態(tài)工程生態(tài)工程基本單元基本單元自然系統(tǒng)、自然系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)社會(huì)系統(tǒng)自然系統(tǒng)自然系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)基本原理基本原理工程學(xué)工程學(xué)環(huán)境科學(xué)環(huán)境科學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)基本能源基本能源化石能化石能化石能化石能太陽(yáng)能太陽(yáng)能費(fèi)用費(fèi)用高高高高較低較低設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)人為人為人為人為人類(lèi)輔助下的人類(lèi)輔助下的自組織自組織控制結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)任意任意污染源污染源有機(jī)體有機(jī)體自然關(guān)系自然關(guān)系破壞破壞再污染再污染協(xié)調(diào)、無(wú)污染協(xié)調(diào)、無(wú)污染生物多樣性生物多樣性減少減少改變改變保持、增加保持、增加環(huán)境工程：環(huán)境工程： 目標(biāo)很明確，就是利用一系列科學(xué)原理，去目標(biāo)很明確，

22、就是利用一系列科學(xué)原理，去凈化或防治環(huán)境污染。凈化或防治環(huán)境污染。 如水環(huán)境工程如水環(huán)境工程曝氣池法曝氣池法、 氧化塘法氧化塘法、 砂濾法砂濾法、 活性污泥法活性污泥法等。等。傳統(tǒng)工程：工業(yè)文明。傳統(tǒng)工程：工業(yè)文明。 傳統(tǒng)技術(shù)企業(yè)和高新技術(shù)企業(yè)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，往往傳統(tǒng)技術(shù)企業(yè)和高新技術(shù)企業(yè)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，往往對(duì)環(huán)境造成污染。對(duì)環(huán)境造成污染。 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。特點(diǎn)是高投入、高產(chǎn)出、短周期和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。特點(diǎn)是高投入、高產(chǎn)出、短周期和高經(jīng)濟(jì)效益。高經(jīng)濟(jì)效益。 清潔技術(shù)，也稱(chēng)零排放技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。即在原有的清潔技術(shù)，也稱(chēng)零排放技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。即在原有的工廠運(yùn)作過(guò)程的基礎(chǔ)上，加配污染物處理系統(tǒng)，如工廠運(yùn)作過(guò)程的

23、基礎(chǔ)上，加配污染物處理系統(tǒng)，如污水處理系統(tǒng)、大氣二氧化硫處理系統(tǒng)等。投入高、污水處理系統(tǒng)、大氣二氧化硫處理系統(tǒng)等。投入高、耗能大，其應(yīng)用受到一定的限制。耗能大，其應(yīng)用受到一定的限制。 生態(tài)工程生態(tài)工程(技術(shù)技術(shù))： 生態(tài)思潮生態(tài)思潮-生態(tài)倫理，可持續(xù)發(fā)展，生態(tài)文明觀。生態(tài)倫理，可持續(xù)發(fā)展，生態(tài)文明觀。 產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)：又一次產(chǎn)業(yè)革命的基礎(chǔ)，是利用生：又一次產(chǎn)業(yè)革命的基礎(chǔ)，是利用生態(tài)系統(tǒng)原理和生態(tài)設(shè)計(jì)原則，如物質(zhì)多層次分級(jí)態(tài)系統(tǒng)原理和生態(tài)設(shè)計(jì)原則，如物質(zhì)多層次分級(jí)利用原理等，從工廠使用的原料開(kāi)始，系統(tǒng)全面利用原理等，從工廠使用的原料開(kāi)始，系統(tǒng)全面地對(duì)工廠的運(yùn)作過(guò)程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，做到既有可地

24、對(duì)工廠的運(yùn)作過(guò)程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，做到既有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，又將其對(duì)環(huán)境的破壞觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，又將其對(duì)環(huán)境的破壞作用維持在最小的水平，甚至根本杜絕對(duì)環(huán)境的作用維持在最小的水平，甚至根本杜絕對(duì)環(huán)境的破壞。破壞。 生態(tài)工程學(xué)的原理生態(tài)工程學(xué)的原理2.1 核心原理核心原理 整體整體 協(xié)調(diào)協(xié)調(diào) 自生自生 再生循環(huán)再生循環(huán)(1) 整體性原理整體性原理整體論和還原論整體論和還原論 水體生態(tài)系統(tǒng)組分、分室、物質(zhì)與能量流動(dòng)分析。當(dāng)一個(gè)水體生態(tài)系統(tǒng)組分、分室、物質(zhì)與能量流動(dòng)分析。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)結(jié)構(gòu)間、功能間及結(jié)構(gòu)與功能間協(xié)調(diào)時(shí)，其整體效系統(tǒng)內(nèi)結(jié)構(gòu)間、功能間及結(jié)構(gòu)與功能間協(xié)調(diào)時(shí)，其整體效應(yīng)往往大于組成該

25、系統(tǒng)的各種成分的效應(yīng)的簡(jiǎn)單加和。應(yīng)往往大于組成該系統(tǒng)的各種成分的效應(yīng)的簡(jiǎn)單加和。社會(huì)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng) 復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)是一種特殊的人工生態(tài)系統(tǒng)，兼有自然和社復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)是一種特殊的人工生態(tài)系統(tǒng)，兼有自然和社會(huì)兩方面的復(fù)雜屬性。人類(lèi)在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，以其特有的智會(huì)兩方面的復(fù)雜屬性。人類(lèi)在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，以其特有的智慧，利用強(qiáng)大的科學(xué)手段，管理和改造自然，使自然為人慧，利用強(qiáng)大的科學(xué)手段，管理和改造自然，使自然為人類(lèi)服務(wù)。另一方面，一切改造和管理自然的活動(dòng)，都受到類(lèi)服務(wù)。另一方面，一切改造和管理自然的活動(dòng)，都受到自然界的反饋約束和調(diào)節(jié)，不能違背自然生態(tài)系統(tǒng)的基本自然界的反饋約束

26、和調(diào)節(jié)，不能違背自然生態(tài)系統(tǒng)的基本規(guī)律。規(guī)律。生態(tài)工程以整體觀為指導(dǎo)，在系統(tǒng)水平上來(lái)研究，整體調(diào)控生態(tài)工程以整體觀為指導(dǎo)，在系統(tǒng)水平上來(lái)研究，整體調(diào)控為處理手段。為處理手段。(2) (2) 協(xié)調(diào)與平衡原理協(xié)調(diào)與平衡原理 發(fā)育成熟的自然生態(tài)系統(tǒng)在一定時(shí)期內(nèi)均具有相發(fā)育成熟的自然生態(tài)系統(tǒng)在一定時(shí)期內(nèi)均具有相對(duì)穩(wěn)定而協(xié)調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能。對(duì)穩(wěn)定而協(xié)調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能。結(jié)構(gòu)：生物成分及結(jié)構(gòu)：生物成分及非生物成分的種類(lèi)及其數(shù)量與密度、空間和時(shí)間的分布與搭非生物成分的種類(lèi)及其數(shù)量與密度、空間和時(shí)間的分布與搭配、相互間的比量，以及各種不同成分間相互聯(lián)系、相互作配、相互間的比量，以及各種不同成分間相互聯(lián)系、相

27、互作用的內(nèi)容和方式。相對(duì)穩(wěn)定性。用的內(nèi)容和方式。相對(duì)穩(wěn)定性。 結(jié)構(gòu)是完成功能的框架和渠道，直接決定與制約結(jié)構(gòu)是完成功能的框架和渠道，直接決定與制約組成各要素間的物質(zhì)遷移、交換、轉(zhuǎn)化、積累、釋組成各要素間的物質(zhì)遷移、交換、轉(zhuǎn)化、積累、釋放和能流的方向、方式與數(shù)量。放和能流的方向、方式與數(shù)量。 生態(tài)系統(tǒng)的功能是接受物質(zhì)、能量、信息生態(tài)系統(tǒng)的功能是接受物質(zhì)、能量、信息,并按時(shí)并按時(shí)間程序產(chǎn)生物質(zhì)、能量、信息。由輸入轉(zhuǎn)化為輸出間程序產(chǎn)生物質(zhì)、能量、信息。由輸入轉(zhuǎn)化為輸出的機(jī)制。的機(jī)制。 我國(guó)許多水草型湖泊變?yōu)樵逍秃础Ｎ覈?guó)許多水草型湖泊變?yōu)樵逍秃础?過(guò)量利用，如濫撈水草作為肥料、飼料或過(guò)量放流草

28、魚(yú)、過(guò)量利用，如濫撈水草作為肥料、飼料或過(guò)量放流草魚(yú)、螃蟹等草食性動(dòng)物，使水草量減少，破壞了原有水草與螃蟹等草食性動(dòng)物，使水草量減少，破壞了原有水草與其它成分如營(yíng)養(yǎng)鹽，及以水草為餌料的水生動(dòng)物的合適其它成分如營(yíng)養(yǎng)鹽，及以水草為餌料的水生動(dòng)物的合適協(xié)調(diào)比量，削弱原來(lái)水體中通過(guò)水草遷移、轉(zhuǎn)化、積累協(xié)調(diào)比量，削弱原來(lái)水體中通過(guò)水草遷移、轉(zhuǎn)化、積累及輸出氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的通道（營(yíng)養(yǎng)鏈）及量比。及輸出氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的通道（營(yíng)養(yǎng)鏈）及量比。 水體中浮游植物的量增加，降低水的透明度，水體中浮游植物的量增加，降低水的透明度， 原可供沉原可供沉水植物生長(zhǎng)繁衍的湖底層，光通量減少，已不能滿足絕水植物生長(zhǎng)繁衍的湖

29、底層，光通量減少，已不能滿足絕大多數(shù)種類(lèi)的沉水植物的光合作用需要，沉水植物減少，大多數(shù)種類(lèi)的沉水植物的光合作用需要，沉水植物減少，甚至消失。甚至消失。 浮游植物生產(chǎn)量和現(xiàn)存量進(jìn)一步增加，湖水透明度進(jìn)一浮游植物生產(chǎn)量和現(xiàn)存量進(jìn)一步增加，湖水透明度進(jìn)一步降低，如此惡性循環(huán)，加速了富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程。步降低，如此惡性循環(huán)，加速了富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程。 結(jié)構(gòu)與功能相協(xié)調(diào)。結(jié)構(gòu)與功能相協(xié)調(diào)。 例如在一些受污水體中，不一定要截污分流，來(lái)控制外例如在一些受污水體中，不一定要截污分流，來(lái)控制外來(lái)污染物的量，可以調(diào)控受污水體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如種植或養(yǎng)來(lái)污染物的量，可以調(diào)控受污水體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如種植或養(yǎng)殖一些水生動(dòng)植物，增加或擴(kuò)大一些

30、有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)鹽在該殖一些水生動(dòng)植物，增加或擴(kuò)大一些有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)鹽在該生態(tài)系統(tǒng)中遷移、轉(zhuǎn)化、積累和輸出的環(huán)節(jié)、途徑和數(shù)量，生態(tài)系統(tǒng)中遷移、轉(zhuǎn)化、積累和輸出的環(huán)節(jié)、途徑和數(shù)量，提高了該水體自?xún)裟芰碍h(huán)境容量。不僅可以?xún)艋c改善提高了該水體自?xún)裟芰碍h(huán)境容量。不僅可以?xún)艋c改善水質(zhì)，改善了生物多樣性，而且化害為利，增產(chǎn)了青飼料水質(zhì)，改善了生物多樣性，而且化害為利，增產(chǎn)了青飼料及魚(yú)鴨等產(chǎn)品和產(chǎn)量。及魚(yú)鴨等產(chǎn)品和產(chǎn)量。(3) 自生與自組織原理自生與自組織原理 自生原理自生原理 Self-Resiliency： 自我組織、自我組織、 自我優(yōu)化自我優(yōu)化Self-optimum、 自我調(diào)節(jié)、自我調(diào)節(jié)、 自我再

31、生自我再生 Self-regerenation、 自我繁殖自我繁殖 自我設(shè)計(jì)自我設(shè)計(jì)Self-design。 自生作用是以生物為的生態(tài)系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)的主自生作用是以生物為的生態(tài)系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)的主要區(qū)別之一。能維護(hù)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定以及可持續(xù)發(fā)要區(qū)別之一。能維護(hù)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定以及可持續(xù)發(fā)展。展。 自我設(shè)計(jì)與自組織原理自我設(shè)計(jì)與自組織原理 自然生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計(jì)能力是生態(tài)工程或生態(tài)技自然生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計(jì)能力是生態(tài)工程或生態(tài)技術(shù)中最主要的基本原理之一。術(shù)中最主要的基本原理之一。通過(guò)設(shè)計(jì)，能很好地適應(yīng)對(duì)周?chē)h(huán)境，同時(shí)系統(tǒng)也能通過(guò)設(shè)計(jì)，能很好地適應(yīng)對(duì)周?chē)h(huán)境，同時(shí)系統(tǒng)也能經(jīng)過(guò)操作，使周?chē)睦砘h(huán)境變得更為

32、適宜。經(jīng)過(guò)操作，使周?chē)睦砘h(huán)境變得更為適宜。如植物群落的演替，頂級(jí)群落。物種多樣化、結(jié)構(gòu)最如植物群落的演替，頂級(jí)群落。物種多樣化、結(jié)構(gòu)最優(yōu)化、功能完善化，生境中生化。優(yōu)化、功能完善化，生境中生化。植物葉鑲嵌、枝條輸水系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、蜂巢結(jié)構(gòu)。植物葉鑲嵌、枝條輸水系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、蜂巢結(jié)構(gòu)。仿生工程學(xué)。仿生工程學(xué)。 自組織或自我設(shè)計(jì)，是系統(tǒng)不藉外力自己形成具有充分組織性自組織或自我設(shè)計(jì)，是系統(tǒng)不藉外力自己形成具有充分組織性的有序結(jié)構(gòu)。即生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)反饋?zhàn)饔?，依照最小耗能原理，的有序結(jié)構(gòu)。即生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)反饋?zhàn)饔茫勒兆钚『哪茉?，建立?nèi)部結(jié)構(gòu)和生態(tài)過(guò)程，使之發(fā)展和進(jìn)化的行為。自組織理建立內(nèi)部結(jié)

33、構(gòu)和生態(tài)過(guò)程，使之發(fā)展和進(jìn)化的行為。自組織理論。論。 自我優(yōu)化是具有自組織能力的生態(tài)系統(tǒng)，在發(fā)育過(guò)程中，向能自我優(yōu)化是具有自組織能力的生態(tài)系統(tǒng)，在發(fā)育過(guò)程中，向能耗最小、功率最大、資源分配最佳方向進(jìn)化的過(guò)程。耗最小、功率最大、資源分配最佳方向進(jìn)化的過(guò)程。 自組織系統(tǒng)的主要特征：第一，它們是開(kāi)放系統(tǒng)。第二，它們自組織系統(tǒng)的主要特征：第一，它們是開(kāi)放系統(tǒng)。第二，它們是由大量子系統(tǒng)所組成的宏觀系統(tǒng)。第三，都有自己演變的歷是由大量子系統(tǒng)所組成的宏觀系統(tǒng)。第三，都有自己演變的歷史。自組織過(guò)程就是子系統(tǒng)之間關(guān)系升級(jí)的過(guò)程。史。自組織過(guò)程就是子系統(tǒng)之間關(guān)系升級(jí)的過(guò)程。 Odum：生態(tài)工程的本質(zhì)就是生態(tài)系統(tǒng)的

34、自組織。人類(lèi)干預(yù)僅：生態(tài)工程的本質(zhì)就是生態(tài)系統(tǒng)的自組織。人類(lèi)干預(yù)僅是提供系統(tǒng)一些組分間匹配的機(jī)會(huì)，其他過(guò)程則由自然通過(guò)選是提供系統(tǒng)一些組分間匹配的機(jī)會(huì)，其他過(guò)程則由自然通過(guò)選擇和協(xié)同進(jìn)化來(lái)完成。擇和協(xié)同進(jìn)化來(lái)完成。 如消落帶植被恢復(fù)，積極性干預(yù)。人們?cè)谝欢〞r(shí)期對(duì)自組織過(guò)如消落帶植被恢復(fù)，積極性干預(yù)。人們?cè)谝欢〞r(shí)期對(duì)自組織過(guò)程的干涉或管理必須保證其演替的方向。程的干涉或管理必須保證其演替的方向。自我維持原理：太陽(yáng)能自我維持原理：太陽(yáng)能自我調(diào)節(jié)：自組織的穩(wěn)態(tài)機(jī)制，其目的在于完善生態(tài)系自我調(diào)節(jié)：自組織的穩(wěn)態(tài)機(jī)制，其目的在于完善生態(tài)系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)與功能。在一個(gè)穩(wěn)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)中負(fù)反饋統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)與功能。

35、在一個(gè)穩(wěn)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)中負(fù)反饋常較正反饋占優(yōu)勢(shì)。常較正反饋占優(yōu)勢(shì)。 同種生物種群間密度的自我調(diào)節(jié)。同種生物種群間密度的自我調(diào)節(jié)。 環(huán)境容納量，邏輯斯蒂增長(zhǎng)方程，最適生產(chǎn)量。環(huán)境容納量，邏輯斯蒂增長(zhǎng)方程，最適生產(chǎn)量。 如，蘇州外城河中培養(yǎng)鳳眼蓮凈化和利用污水時(shí)，應(yīng)用如，蘇州外城河中培養(yǎng)鳳眼蓮凈化和利用污水時(shí)，應(yīng)用這一原則，采取分區(qū)分批輪收辦法，人為調(diào)控種群密度，這一原則，采取分區(qū)分批輪收辦法，人為調(diào)控種群密度，根據(jù)鳳眼蓮的周轉(zhuǎn)期為根據(jù)鳳眼蓮的周轉(zhuǎn)期為 7 天，將鳳眼蓮種植區(qū)分為天，將鳳眼蓮種植區(qū)分為7 塊，塊，每日輪收一塊，每塊收取一半，使其種群密度保持在每日輪收一塊，每塊收取一半，使其種群密度保持在1 / 2 K的狀態(tài)。年畝產(chǎn)量高達(dá)的狀態(tài)。年畝產(chǎn)量高達(dá)60t，比不輪收者高，比不輪收者高 2 倍。倍。 異種生物種群之間數(shù)量調(diào)節(jié)。異種生物種群之間數(shù)量調(diào)節(jié)。 互利共生、他感作用、競(jìng)爭(zhēng)排斥?；ダ采?、他感作用、競(jìng)爭(zhēng)排斥。 在荷蘭，應(yīng)用食物鏈中類(lèi)群間關(guān)系，在