生態(tài)工程概念與基本原理

1、生 態(tài) 工 程 Ecological Engineering課程成績=期末筆試60% + 課堂表現(xiàn)15%+ 平時(shí)作業(yè)15%2015-4-27重點(diǎn)內(nèi)容p 熟悉生態(tài)工程概念p 掌握生態(tài)工程基本原理內(nèi)容p 學(xué)會(huì)運(yùn)用生態(tài)工程基本原理分析生態(tài)工程實(shí)例2015-4-27什么是生態(tài)工程？歷史背景索取自然資源排放廢棄物或污染物傳統(tǒng)生產(chǎn)方式：原料-產(chǎn)品2015-4-27什么是生態(tài)工程？歷史背景人口激增、自然資源破壞，食物供應(yīng)不足、能源短缺，環(huán)境污染，最終導(dǎo)致生態(tài)危機(jī)，由此產(chǎn)生應(yīng)用科學(xué)生態(tài)工程2015-4-27什么是生態(tài)工程？概念人運(yùn)用少量輔助能而對那種以自然能為主的系統(tǒng)進(jìn)行的環(huán)境控制（生態(tài)工程的調(diào)控機(jī)制是人為輔

2、助下的生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)控）美國生態(tài)學(xué)家Howard T. Odum （1963）利用生態(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)為原則，根據(jù)系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法而設(shè)計(jì)的促進(jìn)物質(zhì)被分層多級(jí)利用的生態(tài)工藝系統(tǒng)。我國生態(tài)學(xué)家馬世駿先生（1984）2015-4-27利用利用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等多學(xué)科生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等多學(xué)科基本原理與方法，通過基本原理與方法，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝，對已破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)，對已破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)或重建，對造成環(huán)境污染的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行行修復(fù)或重建，對造成環(huán)境污染的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，提高生態(tài)系統(tǒng)改善，提高生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力生產(chǎn)力，從而促進(jìn)，

3、從而促進(jìn)人類社會(huì)和自人類社會(huì)和自然的協(xié)調(diào)發(fā)展然的協(xié)調(diào)發(fā)展。什么是生態(tài)工程？概念理論基礎(chǔ)，技術(shù)手段，操作過程，最終目的理論基礎(chǔ)，技術(shù)手段，操作過程，最終目的2015-4-27什么是生態(tài)工程？概念生態(tài)工程根本目的在促進(jìn)在促進(jìn)物質(zhì)與能源的良性循環(huán)物質(zhì)與能源的良性循環(huán)前提下，最大化發(fā)揮前提下，最大化發(fā)揮資資源的生產(chǎn)潛力，防止源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染環(huán)境污染，達(dá)到，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益和和生態(tài)生態(tài)效益效益的同步發(fā)展的同步發(fā)展。生態(tài)工程特點(diǎn)少少消耗、多效益、可消耗、多效益、可持續(xù)持續(xù)2015-4-27生態(tài)工程基本原理“無廢棄物農(nóng)業(yè)”“秸稈多級(jí)利用” 物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)和全球地物質(zhì)能

4、夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán)，質(zhì)大循環(huán)，循環(huán)往復(fù)，分層分級(jí)利用循環(huán)往復(fù)，分層分級(jí)利用物質(zhì)循環(huán)再生原理2015-4-27生態(tài)工程基本原理 物種多樣性程度越高，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)物種多樣性程度越高，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越強(qiáng)，生產(chǎn)力越高。定性越強(qiáng)，生產(chǎn)力越高。 物種多樣性原理 生態(tài)系統(tǒng)具有保持或恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)具有保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力即生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。的能力即生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。2015-4-27遼寧西部的章古臺(tái)地區(qū)，由于單一種植樟子松樹，使松毛蟲因?yàn)闆]有天敵而肆虐一時(shí)，使很多地方幾乎成了不毛之地三北防護(hù)林生態(tài)工程遼寧章固臺(tái)樟子松防護(hù)林2015-4-27三

5、北防護(hù)林河北張家口張北段林木大批死亡(2013年)張北縣160多萬畝的防風(fēng)林中，楊樹面積達(dá)到三分之一，當(dāng)?shù)厝擞?“楊老大”來形容這一樹種單一的現(xiàn)狀。地區(qū)降水量逐年降低，楊樹缺水，大面積死亡。三北防護(hù)林生態(tài)工程張北段防護(hù)林2015-4-27生態(tài)工程基本原理 協(xié)調(diào)與平衡原理任何環(huán)境對生物數(shù)量的承載能力都是有限的，如果超過了其限度就會(huì)引起系統(tǒng)失衡進(jìn)而引起環(huán)境破壞。只有生物與環(huán)境保持相對協(xié)調(diào)平衡，才能形成生物與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。-需要考慮需要考慮環(huán)境對生物的承載力環(huán)境對生物的承載力（環(huán)境容納（環(huán)境容納量），以及生物與環(huán)境的適應(yīng)量），以及生物與環(huán)境的適應(yīng)2015-4-27水葫蘆泛濫對生態(tài)系統(tǒng)造成影響湖北

6、漢江（2014年）江西南昌黃家湖（2015年）大量引進(jìn)水葫蘆治理水體富營養(yǎng)化大量引進(jìn)水葫蘆治理水體富營養(yǎng)化 瘀塞河道，影響航運(yùn)瘀塞河道，影響航運(yùn) 破壞生態(tài)破壞生態(tài) 惡化水質(zhì)惡化水質(zhì)水葫蘆泛濫水葫蘆泛濫2015-4-27生態(tài)工程基本原理整體指整體指社會(huì)社會(huì)- -經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)- -自然復(fù)合系統(tǒng)自然復(fù)合系統(tǒng) 整體性原理 進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更重要的是，要考慮到對經(jīng)濟(jì)和社會(huì)系統(tǒng)的。例如：在進(jìn)行林業(yè)工程建設(shè)時(shí)，一方面要號(hào)召農(nóng)民種樹，另一方面要考慮貧困地區(qū)農(nóng)民的生活問題，如糧食、燒柴以及收入等問題。2015-4-27生態(tài)工程基本原理系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理1. 1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能

7、：改變和優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以提高系統(tǒng)功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能：改變和優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以提高系統(tǒng)功能?；~塘生態(tài)系統(tǒng)桑基魚塘生態(tài)系統(tǒng)珠江三角區(qū)典型的水陸珠江三角區(qū)典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程2015-4-27生態(tài)工程基本原理 系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理2. 系統(tǒng)整體性原理系統(tǒng)整體性原理( (1+12) )珊瑚礁白化（珊蝴與蟲黃藻）珊瑚礁白化（珊蝴與蟲黃藻）系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通，并且實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果2015-4-27生態(tài)工程基本原理理論基礎(chǔ) 1. 物質(zhì)循環(huán)再生原理 物質(zhì)循環(huán) 2. 物種多樣性原理 生態(tài)系統(tǒng)的

8、穩(wěn)定性 3. 協(xié)調(diào)與平衡原理 處理生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，考慮環(huán)境容納量4. 整體性原理 社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合系統(tǒng) 5. 系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能理論系統(tǒng)整體性理論（互利共生） 歸納總結(jié)生態(tài)工程基本原理p 不同的生態(tài)工程建設(shè)遵循的基本原理可能不同。p 建立不同的生態(tài)工程時(shí)要依據(jù)不同的原理，因地制宜，不能相互照搬。2015-4-27復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)生態(tài)工程概念生態(tài)工程概念答案：答案： 修復(fù)修復(fù)重建重建傳統(tǒng)生產(chǎn)方式傳統(tǒng)生產(chǎn)方式生產(chǎn)力生產(chǎn)力人類社會(huì)人類社會(huì)生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境 2015-4-271 1）某草原牧區(qū)，在進(jìn)行草場建設(shè)時(shí)，既注重不同牧草種類的某草原牧區(qū)，在進(jìn)行草場建設(shè)時(shí)，既注重不同牧草種類

9、的搭配種植，又對單位面積內(nèi)的放牧量做了一定控制。搭配種植，又對單位面積內(nèi)的放牧量做了一定控制。2)2)使用使用堆肥或沼氣法堆肥或沼氣法實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)生態(tài)農(nóng)業(yè)3 3) )自然林區(qū)內(nèi)的馬尾松一般不容易發(fā)生蟲害，但在一些人工馬自然林區(qū)內(nèi)的馬尾松一般不容易發(fā)生蟲害，但在一些人工馬尾松林中，卻常常會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的松毛蟲危害尾松林中，卻常常會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的松毛蟲危害物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)再生原理物種多樣性原理物種多樣性原理物種多樣性原理物種多樣性原理 協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)與平衡原理與平衡原理2015-4-274 4）某些地區(qū)出現(xiàn)）某些地區(qū)出現(xiàn)“前面造林，后面砍林前面造林，后面砍林”的現(xiàn)象，是因?yàn)榘l(fā)的現(xiàn)象，是因?yàn)榘l(fā)展中哪一

10、原理失調(diào)造成的展中哪一原理失調(diào)造成的? ?整體性原理整體性原理5 5）互利共生的生物：）互利共生的生物：系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理2015-4-271. 某地種植、養(yǎng)殖的品種及生產(chǎn)的某些因素如下表。請根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，選擇種植、養(yǎng)殖的生物各兩種，設(shè)計(jì)一個(gè)良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（以物質(zhì)循環(huán)利用示意圖的方式展示）課后作業(yè)種植玉米、小麥、棉花養(yǎng)殖豬、雞、牛、鴨施肥農(nóng)家肥、化肥2. 右圖中礦區(qū)修復(fù)生態(tài)工程中所運(yùn)用的生態(tài)工程基本原理是什么？2015-4-27課外文獻(xiàn)閱讀馬世俊. 生態(tài)工程生態(tài)系統(tǒng)原理的應(yīng)用J. 生態(tài)學(xué)志, 1983, 2(3): 177-309.Odum H.T. Envirom

11、ent, Power and SocietyM. New York : Willy, 1971.林業(yè)生態(tài)工程學(xué)M. 中國林業(yè)出版社, 2000.濕地生態(tài)工程: 濕地資源利用與保護(hù)的優(yōu)化模式M. 化學(xué)工業(yè)出版社環(huán)境科學(xué)與工程出版中心, 2003.農(nóng)業(yè)生態(tài)工程與技術(shù)M. 楊京平.化學(xué)工業(yè)出版社.生態(tài)恢復(fù)與生態(tài)工程技術(shù)M.馮雨峰, 孔繁德.中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2008.環(huán)境生態(tài)工程M. 楊京平. 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2011.2015-4-27謝謝！2015-4-27（1）農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程：解決問題解決問題：在農(nóng)村實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的全面提高 （2）小流域綜合治理生態(tài)工程：解決問題解決問題：水土流失情況（3）大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程：解決問題解決問題：西北地區(qū)的土地荒漠化 （4）濕地生態(tài)恢復(fù)工程：解決問題解決問題：濕地的大面積縮小 處理方處理方法：法：采用工程和生物措施相結(jié)合，如廢水處理、點(diǎn)源和非點(diǎn)源污染控制、土地處理工程等使?jié)竦氐靡曰謴?fù)（5）礦區(qū)廢棄