生態(tài)工程教案

緒論1生態(tài)工程產生的背景1.1生態(tài)問題的出現1.1.1第一生態(tài)環(huán)境問題自然災害、地方病第一環(huán)境問題也稱原生環(huán)境問題，主要指自然界發(fā)生異常變化，分兩類：一是如火山爆發(fā)、山崩、地震、海嘯、臺風、水旱災害等自然災害二是自然界本來就存在對人類和生物有害的因素，如某些地方水土中缺少(或過多)某些人體所需的化學元素而導致疾病的發(fā)生(地方病)。1.1.2第二生態(tài)環(huán)境問題又稱次生環(huán)境問題。主要指：人類對自然資源利用的不合理和對廢棄物處理的不妥，以及由于生產發(fā)展和人口膨脹所帶來的生態(tài)的破壞與環(huán)境的污染。次生環(huán)境問題在不同時期表現出的現象不同，歸納起來，有兩大方面的問題：A生態(tài)的破壞林植被破壞；②沙漠化；③土壤侵蝕④環(huán)境地質問題(⑤生物物種的消滅。B環(huán)境的污染1氣污染；②水源與江河水污染；③噪聲污染；④土地污染(廢棄物)；1.2生態(tài)環(huán)境問題的發(fā)展時期1.2.1人類發(fā)展初期的生態(tài)問題1.2.2第一次浪潮時期的環(huán)境問題(原始農業(yè)、畜牧業(yè)、新石器時期)1.2.3第二次浪潮的環(huán)境問題蒸汽機1.2.4第三次浪潮的環(huán)境問題電子工程，遺傳工程 2生態(tài)工程定義和內涵應用生態(tài)學、經濟學有關理論和系統(tǒng)論的方法以生態(tài)環(huán)境保護與社會經濟協(xié)同發(fā)展為目標(或稱可持續(xù)發(fā)展)，對人工生態(tài)系統(tǒng)、人類社會生態(tài)環(huán)境和資源進行保護、改造、治理、調控和建設的綜合工藝技術體系或綜合工藝過程。生態(tài)工程的主要內涵包括：生態(tài)工程實踐是基于生態(tài)學理論，生態(tài)工程包括所有類型的生態(tài)系統(tǒng)以及與之相互聯(lián)系、相互作用的潛在人類活動，包括工程設計的概念與含義，存在一個潛在的價值體系。生態(tài)工程的應用主要在四個方面：設計各種生態(tài)系統(tǒng)，來代替人工系統(tǒng)或能源密集型系統(tǒng)，從而滿足人類需要(如環(huán)境工程)；恢復受損生態(tài)系統(tǒng)，緩解對資源的過度開發(fā)(如生態(tài)恢復)；管理、利用和保護自然資源(如林業(yè)生態(tài)工程)；將人類社會與生態(tài)系統(tǒng)緊密結合起來，進行環(huán)境治理和環(huán)境建沒(如景觀生態(tài)工程、城市生態(tài)工程等)。2生態(tài)工程的類型根據生態(tài)工程在國內外的發(fā)展現狀和趨勢，生態(tài)工程的劃分主要從三大方面進行：不同產業(yè)類型的生態(tài)工程不同區(qū)域類型的生態(tài)工程不同工程目的的生態(tài)工程第二節(jié)國內外生態(tài)工程特征1國外生態(tài)工程特點國外的生態(tài)工程首先是從農業(yè)方面開始的，主要是針對現代農業(yè)出現的一系列弊端所采取的替代性措施。國外生態(tài)工程在環(huán)境保護和污染治理方面的研究也比較多，其中尤以污水處理、湖泊或海灣的富營養(yǎng)化等問題的解決方面研究突出。國外生態(tài)工程設計原理和技術路線都比較單一，基本還局限在自然科學范疇，以恢復生態(tài)系統(tǒng)自組織能力為主2中國生態(tài)工程的特點中國生態(tài)工程所研究與處理的對象，不僅是自然或人為構建的生態(tài)系統(tǒng)，而更多的是社會-經濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)。中國的生態(tài)工程不但要保護環(huán)境與資源，更要以有限資源為基礎，生產出更多的產品，以滿足人口與社會的發(fā)展需要，并力求達到生態(tài)環(huán)境效益、經濟效益和社會效益的協(xié)調統(tǒng)一，改善與維護生態(tài)系統(tǒng)，促進包括廢物在內的物質良性循環(huán)，最終獲得自然一社會一經濟系統(tǒng)的綜合高效益。發(fā)達國家經濟發(fā)展水平較高，人均土地、水等資源占有量較多，所以這些國家的生態(tài)工程往往注重生態(tài)恢復，而較少注重經濟效益。而我國人口較多，人均土地、水資源和能源占有量少，所以在進行生態(tài)工程時，一定要注重生態(tài)效益、社會效益和經濟效益的統(tǒng)一。第三節(jié)生態(tài)工程研究與實踐進展1研究進展1.1數學模型及新技術應用種群數量變化模型遷入-遷出模型捕食-獵物模型1.2生態(tài)工程設計原理的充實與擴展工程的核心是設計開拓適應、競爭共生、連鎖反饋、系統(tǒng)乘補、循環(huán)再生、多樣性主導性、結構功能、最小風險考慮設計前期和后期的環(huán)境影響。1.3多尺度作用的研究生態(tài)工程在不同層次上具有不同的目標和多層次的系統(tǒng)作用。不同的尺度上的濕地功能有不同的要求，多尺度濕地功能協(xié)同作用會大大提高綜合凈化功能。存在問題：范圍不斷擴展，但研究力度和深度不夠缺乏全局性模型，模型不能簡化評價方法多，但缺乏公認較好的評價方法注重于對物質系統(tǒng)的調控，而在人的行為誘導的方法不多2實踐進展國外：綜合農業(yè)、再生農業(yè)、有機農業(yè)、持久農業(yè)、生物農業(yè)、生物動力農業(yè)、自然農業(yè)環(huán)境保護和污染治理方面。中國環(huán)境現狀退耕還林、還草。五大防護林生態(tài)工程：三北防護林體系、太行山綠化工程、海岸帶防護林體系、長江中上游防護林體系和農田林網防護林體系。生態(tài)林業(yè)環(huán)保生態(tài)工程濕地保護生態(tài)農業(yè)建設無廢棄物農業(yè)是我國古代傳統(tǒng)農業(yè)的輝煌成就之一，也是生態(tài)工程最早和最生動的一種模式棗糧間作栗糧間作果糧間作桐糧間作3應用前景3.1生態(tài)工程與生物多樣性保護保護珍稀瀕危生物應用生態(tài)系統(tǒng)原理使生物的生態(tài)習性和自然環(huán)境匹配，才能獲得成功?；謴秃椭亟ㄖ匾鷳B(tài)系統(tǒng)保護植物群落多樣性保護良好的植物群落結構3.2生態(tài)工程與農林牧業(yè)建設現代農業(yè)面臨的挑戰(zhàn)：成本迅速上升而利潤遞減微生物群落結構發(fā)生改變農田污染嚴重食品安全受到挑戰(zhàn)生態(tài)農業(yè)：“從系統(tǒng)思想出發(fā)，按照生態(tài)學原理，經濟學原理和生態(tài)經濟原理，運用現代科學技術成果和現代管理手段以及傳統(tǒng)農業(yè)的有效經驗建立起來，以期獲得較高的經濟效益、生態(tài)效益和社會效益的現代化農業(yè)發(fā)展模式。簡單地說，就是遵循生態(tài)經濟學規(guī)律，進行經營和管理的集約化農業(yè)體系?！鄙鷳B(tài)林業(yè)：應用較晚，但前景廣闊。熱帶亞熱帶森林以驚人速度減少人工林種群單一，林相簡單。生態(tài)林業(yè)是指遵循生態(tài)經濟學和生態(tài)規(guī)律發(fā)展林業(yè)，是充分利用適當地自然資源和促進林業(yè)發(fā)展，并為人類生存和發(fā)展創(chuàng)造最佳狀態(tài)環(huán)境的林業(yè)生產體系。提高森林綜合生產能力；提高森林對調節(jié)生態(tài)環(huán)境的整體功能；充分發(fā)揮森林效應和互補作用；保護資源永續(xù)利用的動態(tài)平衡；提高系統(tǒng)各資源單位面積產量，縮短生產周期；形成商品生產能力，提高經濟效益；發(fā)展加工工業(yè)，實現多次增值；協(xié)調同有關各業(yè)的互利關系，維護生態(tài)功能與經濟效益的同步性。3.3生態(tài)工程與城市生態(tài)建設城市生態(tài)問題：交通擁擠、環(huán)境污染、住房緊張城市是社會-經濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)。人口與資源工業(yè)化與環(huán)境保護生產與生活城市與郊區(qū)生態(tài)城市是人們對按生態(tài)學規(guī)律包括自然生態(tài)、經濟生態(tài)和人類生態(tài)統(tǒng)籌規(guī)劃、建設和管理市域范圍內的人口、資源和環(huán)境逐步形成可持續(xù)發(fā)展機制、體制、技術和行為的市級行政單元的簡稱。在生態(tài)系統(tǒng)承載能力范圍內，運用生態(tài)經濟學原理和系統(tǒng)工程的方法去改變城市的生產和消費方式、決策和管理方法，挖掘市內外一切可以利用的資源潛力，建設一個經濟高效、社會和諧、生態(tài)安全的可持續(xù)發(fā)展社區(qū)。、生態(tài)工程原理第一節(jié)生態(tài)學原理1生態(tài)位原理生態(tài)系統(tǒng)中各種生態(tài)因子都具有明顯的變化梯度，這種變化梯度中能被某種生物占據利用或適應的部分稱為生態(tài)位。又稱小生境或生態(tài)區(qū)位，是一個物種所處的環(huán)境以及其本身生活習性的總稱。每個物種都有自己獨特的生態(tài)位，借以跟其他物種作出區(qū)別。生態(tài)位包括該物種覓食的地點，食物的種類和大小，還有其每日的和季節(jié)性的生物節(jié)律。生態(tài)系統(tǒng)的垂直結構，第一喬木層、第二喬木層、第一灌木層、第二灌木層、草本層、地被物層及地下不同根群的分布層，分別對太陽光、熱、水、土、空氣進行多級分層利用，使物質循環(huán)最充分，能量轉化和利用最合理。生態(tài)工程對生態(tài)系統(tǒng)進行設計時，一定要首先重視生物圈在物質循環(huán)及能量轉化中多層分級利用的原理，才能使系統(tǒng)能量損失最小、物質利用最充分，少廢物無污染，經濟投入少，生態(tài)效率高，既生產更多的物質財富，又保持良好的自然環(huán)境。相生相克現象是一種植物通過向環(huán)境釋放化學物質，影響周圍其他植物的現象。

2限制因子原理2.1最小因子定律植物的生長取決于那些處于最少量因素的營養(yǎng)元素2.2耐性定律任何生態(tài)因子不足或過多，接近或超過了某種生物的耐受限度，該種生物的，生存就會受到影響，甚至滅絕。每種生物對每個生態(tài)因子都有一個耐受范圍，耐受范圍有寬有窄；對所有因子耐受范圍都很寬的生物，一般分布很廣；生物在整個發(fā)育過程中，耐受性不同，繁殖期通常是敏感期；當一個因子處在不適狀態(tài)時，對另一個因子的耐受能力可能下降；生物實際上并不在某一特定環(huán)境因子最適的范圍內生活，可能是因為有其他更重要的因子在起作用。植物修復超積累植物的篩選和發(fā)現為重金屬污染土壤的植物修復技術開辟了應用前景。3食物鏈原理經濟樹林中養(yǎng)殖土雞雞糞喂豬豬糞制造沼氣沼渣肥田稻田養(yǎng)魚魚吃害蟲人工食物鏈林業(yè)生態(tài)工程中的應用：天敵的放養(yǎng)和招引：人工巢招引益鳥抑制森林害蟲，人工放養(yǎng)寄生蜂防治松毛蟲。提高人工生態(tài)系統(tǒng)效益：林地養(yǎng)雞加工價值：把低價值產品經加工增值、廢品合理利用，加工剩余物歸于土壤庫，減少物質能量損失的損失食物鏈加環(huán)：根據物質能量通過食物鏈發(fā)生富集以及生物之間相生相克的原理，以人工生物種群來代替自然生物種群，從而達到廢棄物的多級綜合利用，增加高能量、高價值的產品生產和抑制能量物質損失的生物工藝過程。經濟樹林中養(yǎng)殖土雞雞糞喂豬豬糞制造沼氣沼渣肥田稻田養(yǎng)魚魚吃害蟲生物調控1975年由Shapiro提出，用食物鏈控制湖泊富營養(yǎng)化，控制“水華”。通過去除食浮游動物者或添加食魚動物降低浮游動物食性魚的數量，使浮游動物的生物量增加和體型增大，從而提高浮游動物對浮游植物的攝食效率，降低浮游植物的數量。增加肉食性魚類數量4整體效應原理生態(tài)系統(tǒng)稀釋、沉淀、分解植物吸收藻類吸收，傳遞給動物5生物與環(huán)境相互適應、協(xié)同進化原理協(xié)同進化：兩個相互作用的物種在進化過程中發(fā)展的相互適應的共同進化。生態(tài)系統(tǒng)既要求生物適應期生存環(huán)境，又同時伴有生物對生存環(huán)境的改造，環(huán)境和生物的統(tǒng)一。封山育林、退耕還林生態(tài)環(huán)境水資源生態(tài)環(huán)境6效益協(xié)調統(tǒng)一原理生態(tài)工程的建設與應用都是以最終追求綜合效益為目標。生態(tài)效益、經濟效益和社會效益融為一體?！裆巾敶髅弊樱悍馍接帧！裆窖祹ё樱哼€林還草，發(fā)揮林草攔蓄作用，減少徑流?！衿碌匦夼_子：坡耕地改梯田種植作物?！竦毓℃i邊子：地埂種植經濟作物?！窕牡鼗臏显悦缱樱涸诨纳?、荒溝、荒坡地建薪柴林?！裆侥_種果子：山腳發(fā)展經濟果園●溝底穿靴子：修建壩、堤、攔蓄泥沙，減少山體的崩塌和滑坡。●見縫插針釘扣子：利用零星地種果?！袂锾锷w罩子：覆蓋地膜等保土耕作措施。（1）人畜糞便能自動流入沼氣池。（2）使圈舍冬季溫度提高3～5℃（3）解決了北方在寒冷冬季產氣難（4）增加了棚內二氧化碳的濃度，有助于農作物的生長。7物種多樣性原理物種越豐富，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力、穩(wěn)定性越高。為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹會毀于一旦？第二節(jié)經濟學原理1可持續(xù)發(fā)展理論2自然資源價值理論3生態(tài)經濟理論生態(tài)與經濟協(xié)調發(fā)展生態(tài)經濟系統(tǒng)為研究對象生態(tài)和經濟的矛盾經濟生態(tài)化第三節(jié)工程學原理1系統(tǒng)工程理論2整體協(xié)調理論3層次結構理論生態(tài)工程規(guī)劃與設計第一節(jié)生態(tài)工程規(guī)劃1生態(tài)工程規(guī)劃概述1.1生態(tài)工程規(guī)劃的概念工程目標生態(tài)工程規(guī)劃采取的方法生態(tài)規(guī)劃內涵：以人為本，追求人與自然的和諧以資源環(huán)境承載力為前提規(guī)劃標準從量到序規(guī)劃目標從優(yōu)到適1.2生態(tài)工程規(guī)劃的基本特征綜合性：生態(tài)環(huán)境要素、社會經濟要素、技術要素協(xié)調性：經濟、社會和生態(tài)利益相協(xié)調戰(zhàn)略性：高度區(qū)域性：不同地區(qū)建設方向、規(guī)劃重點、建設步驟差異實用性：可操作性1.3生態(tài)工程規(guī)劃原則經濟建設、城鄉(xiāng)建設和生態(tài)工程同步原則系統(tǒng)原則可持續(xù)發(fā)展原則因地制宜、因害設防、分類指導、分區(qū)突破原則統(tǒng)籌兼顧、分步實施、先易后難、先急后緩原則1.3生態(tài)工程規(guī)劃的類型按規(guī)劃期劃分按規(guī)劃期可分為長期生態(tài)工程規(guī)劃、中期生態(tài)工程規(guī)劃以及年度生態(tài)工程建設規(guī)劃。按性質劃分生態(tài)工程規(guī)劃從性質上分，有土地利用規(guī)劃、水資源利用規(guī)劃、水土保持工程規(guī)劃、林業(yè)生態(tài)工程規(guī)劃、防沙治沙規(guī)劃、生態(tài)農業(yè)工程規(guī)劃、草地保護與建設規(guī)劃、自然保護區(qū)規(guī)劃及土地整理與復墾規(guī)劃。按人工化程度劃分按照人工化的程度可將生態(tài)工程規(guī)劃分為自然保護和生態(tài)建設兩類。按保護規(guī)模劃分大尺度往往是指大流域或跨流域的大區(qū)域性的破壞和保護，面積在幾百萬平方千米。2生態(tài)工程規(guī)劃原理人地關系協(xié)調理論可持續(xù)發(fā)展理論，生態(tài)系統(tǒng)理論空間結構理論。第二節(jié)生態(tài)工程設計工程的核心是設計。生態(tài)工程的設計應按照物質在自然界遷移、轉化、流動與循環(huán)的規(guī)律，積極地調控其食物鏈，同時根據生態(tài)工程實施的當地自然條件、社會條件和經濟條件等，優(yōu)化組合各種技術，使之相互聯(lián)系成一個有機系統(tǒng)，達到多層次、多目標，分級利用物質，促進良性循環(huán)，兼收經濟、生態(tài)和社會效益。1設計原則1.1因地制宜原則緊緊圍繞當地的自然、社會、經濟條件進行生態(tài)工程設計的基本原則。一方面受到光、溫、水、土壤等條件制約。另一方面符合當地的管理水平和社會要求。1.2生態(tài)學原則西方的生態(tài)工程設計主要根據自我組織理論，以回歸自然為主，人為干預較少，有系統(tǒng)自身的自我組織、自我調節(jié)去完成。我國的設計則根據生態(tài)工程的整體、協(xié)調、自生、再生良性循環(huán)及天人合一的傳統(tǒng)生態(tài)觀等原則，多方面干預。1.2.1適當輸入輔助能的原則主要能源是太陽能。1.2.2再生循環(huán)及商品生產原則1.2.3生物多樣性原則1.2.4環(huán)境時間節(jié)律與生物機能節(jié)律原則環(huán)境因子的時間節(jié)律：年周期、月周期、日周期。生物的機能節(jié)律：日周期、月周期、年周期雨季造林1.2.5生物種群選擇原則根據生態(tài)工程建設的主要目的來選擇根據工程所處自然環(huán)境特征來選擇1.2.6種群匹配原則種群過分簡單，是農田、人工林等人工生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差的關鍵原因?？梢愿鶕锕采ド?、生態(tài)位等原理，選擇匹配次要種群，建造復合群體，形成互惠共存的群落。1.2.7人工壓縮演替周期原則1.2.8種群置換原則復合群體的群落組成是經過長期的種間斗爭逐漸達到和諧與平衡的。以豆科作物、豆科牧草或中草藥植物代替地被物，以經濟灌木或小喬木組成下木，以食用菌代替腐生性低等生物，人工控制株行距，減少競爭，這樣建成的生態(tài)系統(tǒng)就會既具有自然生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性又具有較高的經濟效益。1.2.9經濟效益原則2生態(tài)工程設計基本程序和路線技術路線建立互利共生網絡將平行的原本不相聯(lián)結的種，食物鏈生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)結，形成互利共生網絡，提高效率，促進物質的良性循環(huán)。稻田養(yǎng)魚（蟹）延長食物鏈農業(yè)生態(tài)工程第一節(jié)農業(yè)生態(tài)工程概述1農業(yè)生態(tài)工程概述1.1農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是人們運用生態(tài)學原理和系統(tǒng)工程方法，利用農業(yè)生物與環(huán)境之間，以及生物種群之間相互作用建立起來的，按社會需求進行物質生產的有機整體，是一種被人類馴化、較大程度上受人為控制的自然生態(tài)系統(tǒng)。1.1.1農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結構農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結構是指農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)組分在空間、時間上的配置及組分間的能流、物流順序關系。農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組分結構：農業(yè)生物的組成結構及農業(yè)生物種群結構。水平結構空間結構垂直結構水平結構：溫度的緯向梯度，濕度的經向梯度。農業(yè)生物因自然和社會條件在水平方向的差異形成帶狀、同心圓式或塊狀鑲嵌分布。生物因繁殖與行為方式的差異形成規(guī)則的、隨機的或成叢的各類水平格局。垂直結構：因地理高程，水深、土壤深度和生物群落高度而產生相應的垂直梯度。農業(yè)生物因適應環(huán)境的垂直變化形成各類層帶立體結構。時間結構：指農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，各種生物種類的生長發(fā)育進程與環(huán)境資源節(jié)律變化的吻合狀態(tài)。營養(yǎng)結構：農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中生物間通過營養(yǎng)關系聯(lián)結起來的聯(lián)系方式稱營養(yǎng)結構。主要是指食物鏈結構和食物網結構。1.2農業(yè)生態(tài)工程概念及原理1.2.1農業(yè)生態(tài)工程的概念將生態(tài)工程原理應用于農業(yè)建設，即形成農業(yè)生態(tài)工程。有效地運用生態(tài)系統(tǒng)中生物物種充分利用空間和資源的生物種群共生原理，多種成份相互協(xié)調和促進的功能原理，以及物質的能量多層次、多途徑利用和轉化的原理，而建立的能合理利用自然資源、保持生態(tài)穩(wěn)定和持續(xù)高效功能的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。1.2.2農業(yè)生態(tài)工程原理使不同種的生物群體在有限的空間內各得其所，充分利用有限的物質與能量的生物共生原理。通過多層結構，充分挖掘生產潛力的物質循環(huán)再生原理。包括食物鏈的富集與轉換作用的多種成分相互協(xié)調的功能原理。生物與環(huán)境相互適應原理。1.2.3農業(yè)生態(tài)工程建設的基本原則整體性原則層次性原則因地制宜原則科技先導原則可持續(xù)性原則市場協(xié)調原則1.3生態(tài)農業(yè)農業(yè)生產面臨的生態(tài)問題資源匱乏，能源消耗日益嚴重不少地區(qū)出現資源破壞，水土流失，耕地減少，土地質量下降農業(yè)環(huán)境污染加重我國生態(tài)農業(yè)的定義為：“運用生態(tài)學、生態(tài)經濟學原理和系統(tǒng)科學的方法，把現代科學技術成就與傳統(tǒng)農業(yè)技術的精華有機結合，把農業(yè)生產、農村經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境治理與保護、資源的培育與高效利用融為一體的具有生態(tài)合理性、功能良性循環(huán)的新型綜合農業(yè)體系”。農業(yè)生態(tài)工程實施的技術要點最大限度利用和保護土地資源及各種可利用資源，提高初級生產者轉化太陽能為生物能的效率。加速物質在生態(tài)系統(tǒng)中的再循環(huán)，提高周轉率，提高生物產品的高產性能。增加能量和物質的利用層次及環(huán)節(jié)，減少系統(tǒng)外能量的消耗，提高轉化無機物為有機物的能力。利用農業(yè)有機廢料，強化生態(tài)系統(tǒng)還原者的還原作用，建立低消耗高收益的新型生產結構。因地制宜，因資源制宜，規(guī)劃和配置多層次的產業(yè)結構和產品布局。第二節(jié)農業(yè)生態(tài)工程技術1立體農業(yè)技術1.1立體農業(yè)概念立體農業(yè)：立體農業(yè)是多種相互協(xié)調、相互聯(lián)系的農業(yè)作物(植物、動物、微生物)種群，在空間、時間和功能上的多層次綜合利用的優(yōu)化高效農業(yè)結構。類型：異基面：不同海拔、地形、地貌條件下呈現出的農業(yè)布局差異。同基面：同一塊田地上的間套作及兼養(yǎng)動物、微生物的立體種養(yǎng)系統(tǒng)，如林糧或糧菜間作、稻田養(yǎng)魚、農田插種食用菌等。2循環(huán)再生技術2.1生態(tài)果園工程模式該模式是以農戶土地資源為基礎，以太陽能為動力，以沼氣為紐帶，從有利于農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質和能量的轉換與平衡出發(fā)，建立起生物種群互惠共生，食物鏈結構健全，能量流、物質流良性循環(huán)的系統(tǒng)工程，形成了以農代牧、以牧促沼、以沼促果、果牧結合、配套發(fā)展的良性循環(huán)系統(tǒng)，被稱為西北“五配套”生態(tài)果園程模式?！拔迮涮住蹦茉瓷鷳B(tài)農業(yè)模式是解決西北干旱地區(qū)的用水，促進農業(yè)持續(xù)發(fā)展，提高農民收入的重要模式。其主要內容是，戶建一個沼氣池、一個果園、一個暖圈、一個蓄水窖和一個看營房。2.2生態(tài)養(yǎng)殖廠工程模式生態(tài)養(yǎng)殖場工程模式以遼寧省大洼縣西安養(yǎng)殖場最為典型，它是一項以養(yǎng)豬為主，利用生態(tài)模式凈化廢水，產出多、效益高，具有廣泛應用價值的農-牧復合生態(tài)工程。2.2.1平面閉路的生態(tài)系統(tǒng)2.3基塘物質能量循環(huán)生態(tài)工程?；?魚塘生態(tài)工程利用魚池(塘)堤坡栽植桑樹，桑葉用于養(yǎng)蠶，將養(yǎng)蠶獲得的蠶沙、蠶蛹投入魚塘，為魚類提供食料，魚塘中魚類吃剩的食料加上排泄物，可培育浮游生物，浮游生物又供魚類取食，而沉落到塘底的飼料殘渣及排泄物則被微生物分解，形成富含有機質和其他營養(yǎng)元素的塘泥，經過一定時間的積累后挖取塘泥上?；葍艋唆~塘，又為桑基施入高效的有機肥。草基-魚塘生態(tài)工程草基魚塘是利用魚塘的塘邊坡地種草，以草養(yǎng)魚，魚池淤泥為草地施肥，促進草地增產為循環(huán)的基本模式。飼草的選擇與栽培，通常以黑麥草為普遍，因其生長快、產量高、營養(yǎng)豐富、適應性強，是草食性魚類喜食的飼料。桑-蠶-豬-魚生態(tài)工程模式該模式是桑基-魚塘生態(tài)工程模式的進一步發(fā)展，其流程是將蠶沙、蠶蛹、剩葉用于喂豬，豬糞施入魚塘養(yǎng)魚，加入生豬飼養(yǎng)這一環(huán)節(jié)更加提高了物質轉化效率。3農業(yè)環(huán)境調控與保護技術3.1水土流失治理的農業(yè)生態(tài)技術以治理水土流失為中心的農業(yè)生態(tài)技術，就是以小流域為治理單元，合理布設水土保持各項生物與工程措施，依據系統(tǒng)工程方法，安排農、林、牧、漁、副各業(yè)用地，使各項措施互相協(xié)調，互相促進，形成綜合防治技術體系。技術手段3.1.1植樹造林治溝治坡技術在坡頂崗脊栽樹戴帽，開挖截流溝，控制坡水下山；坡耕地等高種植，修梯田，種植生物緩沖帶；荒坡造林種草，達到攔截徑流，蓄水保墑的目的；溝壑中修跌水、谷坊和塘壩，以便攔泥蓄水，控制溝壑發(fā)展。3.1.2植物籬笆坡地生態(tài)農業(yè)技術植物籬笆依據生態(tài)經濟原則選擇物種(以多年生灌木為主)，依據不同坡度、巖性和侵蝕強度設計籬帶寬度和密度，采用沿等高線布設的方法，形成密集型籬笆，達到防止水土流失的目的；籬笆帶間為農地，進行農業(yè)耕作，與植物籬笆共同構成農林復合經營技術。3.1.3坡耕地培肥保水技術改冬春施肥為伏秋施肥，主要結合伏秋整地施入土壤中；改淺施肥為深施肥；以農肥為主，化肥為輔，進行配方施肥；推廣種植綠肥；根茬和秸稈還田。此項技術的實施，促進了土壤熟化，改善了土壤結構，提高了肥料利用率。3.1.4土地永續(xù)利用的耕作技術在發(fā)展畜牧業(yè)、增加土壤有機肥投入的同時，針對春旱、低溫、早霜、土壤含水量低等自然特點，探索勞力、規(guī)模、技術三個效益統(tǒng)一的農機和土地相組合的模式，更新大型拖拉機、實行連片種植、建立土壤水庫，進行土地耕作制度的改革，注重伏翻、秋翻，堅持深翻、輪翻、平翻后起垡和翻耙與深松相結合，有效地調節(jié)土壤中的水肥氣熱。3.2沙地培肥改土技術沙地培肥首先要穩(wěn)定沙面，使沙地固定，否則，因風蝕、風積的影響，培肥效果就不會顯著。在沙河地區(qū)，除在主沙源營造防沙、阻沙林帶以外，對已開發(fā)的沙地營造農田防護林網，其內以發(fā)展林果業(yè)為主，栽植桃、梨、杏、山楂、葡萄等，果樹行間采用立體種植，間作套種花生、黃豆、牧草、西瓜等。3.3水資源高效利用技術田間灌溉節(jié)水技術。一般包括改進地面灌水技術，噴灌、微灌等新灌水技術，以及抗旱補灌技術。田間農藝節(jié)水技術。包括地面覆蓋、耕作保墑、合理施肥、以肥調水等。3.4防洪治澇技術修筑和加固水利設施，實施退耕還林，退耕還牧，退耕還漁和改種水田。在沿江區(qū)域選擇適當位置修筑攔洪大堤，攔阻江水的泛濫。堤內植造防風林帶，堤外植造防浪林帶，減輕洪水壓力。堤內農田改造水田，并修筑排灌渠系配套工程，建造魚塘，建設高產農田。4農業(yè)生態(tài)工程主要模式4.1充分利用空間和土地資源的農林立體結構型生態(tài)工程4.1.1各種農作物的輪作、間作與套種農作物的輪作、間作與套種在我國已有悠久的歷史，并已成為我國傳統(tǒng)農業(yè)的精華之一。常見的有以下幾種類型：豆、稻輪作，棉花、麥套作，棉花、油菜間作，甜葉菊、麥套作。4.1.2農林間作農林間作是充分利用光、熱資源的有效措施。我同采用較多的是桐糧間作和棗糧間作，還有少量的杉糧間作。4.1.3林藥間作林、藥間作不僅大大提高了經濟效益，而且大大改善了生態(tài)環(huán)境，有力地促進了經濟、社會和生態(tài)環(huán)境向良性循環(huán)發(fā)展。此種間作如吉林省的林、參間作，江蘇省的林下栽種黃連、白術、絞股藍、芍藥等的林、藥間作。4.2物質能量多層分級利用型生態(tài)工程秸稈還田是保持土壤自機質的有效措施，但秸稈若不經處理直接還田，則需很長時間的發(fā)酵分解，方能發(fā)揮肥效。在一定條件下，利用糖化過程先把秸稈變成飼料，而后牲畜的排泄物及秸稈殘渣用來培養(yǎng)食用菌；生產食用菌的殘余料又用于繁殖蚯蚓，最后才把剩下的殘物返回農田，收效就會好得多，且增加了生產沼氣、食用菌、蚯蚓等的直接經濟效益。4.3水陸交換的物質循環(huán)型生態(tài)工程?；~塘是比較典型的水陸交換生產系統(tǒng)。?；~塘是由基面種桑、桑葉喂蠶、蠶沙養(yǎng)魚、魚糞肥塘、塘泥為桑施肥等各個生物鏈所構成的完整的水陸相互作用的人工生態(tài)系統(tǒng)。4.4相互促進的生物物種共生型生態(tài)工程這種生物物種共生模式在我國主要有稻田養(yǎng)魚、稻田養(yǎng)蟹等。在養(yǎng)魚的稻田中，水稻為魚提供遮陰、適宜水溫和充足餌料，而魚為稻田除草、滅蟲、充氧和施肥，使稻田的大量雜草、浮游生物和光合細菌轉化為魚產品。稻、魚共生互利，相互促進，形成良好的共生生態(tài)系統(tǒng)。案例：浙江青田稻田養(yǎng)魚工程4.5農-漁-禽水生生態(tài)系統(tǒng)型生態(tài)工程該生態(tài)系統(tǒng)是充分利用水資源優(yōu)勢，根據魚類等各種水生生物的生活規(guī)律和食性以及在水體中所處的生態(tài)位，按照生態(tài)學的食物鏈原理進行組合，以水體立體養(yǎng)殖為主體結構，以充分利用農業(yè)廢棄物和加工副產品為目的，實現農-漁-禽綜合經營的農業(yè)生態(tài)類型。4.6多功能的污水自凈生態(tài)工程在通常情況下，自然生態(tài)系統(tǒng)內部不易出現由于某種物質的過多積累而造成系統(tǒng)崩潰或主要生物成分的大量死亡，這是由于系統(tǒng)本身就擁有自行解毒的“醫(yī)生”(微生物)和解毒的工藝(物理的、化學的)過程。即使由于某種物質過分積累，破壞了系統(tǒng)的原來結構，也會出現適應新情況的生物更新。4.7山區(qū)綜合開發(fā)的復合型生態(tài)工程通常的結構模式為林-果-茶-草-牧-漁-沼氣。該模式以畜牧業(yè)為主體結構。一般先從植樹造林、綠化荒山入手。根據山區(qū)自然條件、自然資源和物種生長特性，在高坡處栽種果樹、茶樹；在緩平崗坡地引種優(yōu)良牧草，大力發(fā)展畜牧業(yè)，飼養(yǎng)奶牛、山羊、兔、禽等草食性畜禽，畜禽糞便養(yǎng)魚；在山谷低洼處開挖魚塘，實行立體養(yǎng)殖，塘泥作農作物和牧草的肥料。4.8沿海灘涂和蕩灘資源開發(fā)利用的濕地型生態(tài)工程草-畜-禽-蚯蚓-貂的濕地生態(tài)系統(tǒng)，葦-萍-魚-禽的濕地生態(tài)系統(tǒng)，林-牧-豬-魚-沼氣的蕩灘生態(tài)系統(tǒng)，魚-葦-草-牧生態(tài)系統(tǒng)，農-桑-魚-畜生態(tài)系統(tǒng)，棉-牧-禽-魚-花-加工的復合生態(tài)系統(tǒng)。4.9以庭院經濟為主的院落生態(tài)工程以庭院經濟為主，把居住環(huán)境和生產環(huán)境有機地結合起來，以達到充分利用每一寸土地資源和太陽輻射能，并用現代化的技術手段經營管理生產，以獲得經濟效益、生態(tài)環(huán)境效益和社會效益協(xié)調統(tǒng)一。4.10多功能的農副工聯(lián)合生態(tài)工程這樣的系統(tǒng)往往由四個子系統(tǒng)組成，即農業(yè)生產子系統(tǒng)、加工工業(yè)子系統(tǒng)、居民生活區(qū)子系統(tǒng)和植物群落調節(jié)子系統(tǒng)。它的最大特點是將種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和加工業(yè)有機地結合起來，組成一個多功能的整體。城市生態(tài)工程（少）第一節(jié)城市生態(tài)學1城市的起源與城市化城市的概念城市(city)—以非農業(yè)人口為居民主體，以空間與環(huán)境利用為基礎，以聚集經濟效益為特點，以人類社會進步為目的的一個集約人口、經濟、科學技術和文化的空間地域綜合體。 —人類社會與地域空間的高度結合特點：人口集中，工商業(yè)發(fā)達，居民以非農業(yè)人口為主的地區(qū)。常為周圍地區(qū)的政治、經濟、文化中心。城市的產生(三次社會分工與私有制)第一次:畜牧業(yè)與農業(yè)分離—聚落(城市胚胎)第二次:農業(yè)與手工業(yè)分離—產生聚落中心第三次:手工業(yè)與商業(yè)分離—“市”(集)形成私有制產生—聚落爭斗防衛(wèi)—“城”(鎮(zhèn))形成城市的發(fā)展自然條件：大河沖積平原區(qū)；經濟技術發(fā)展水平：沖破自然束縛向外擴張拓展城市化(urbanization)—通常是指農業(yè)人口轉化為城市人口的過程。其表現為：空間上城市規(guī)模的擴大數量上農業(yè)人口向城鎮(zhèn)非農業(yè)人口的轉變質量上城市居民生活方式的現代化城市人口增長:(過去)自然?(目前)機械城市的優(yōu)勢——在于工業(yè)、人口、市場、文化和科學技術的集中。這有利于生產的專業(yè)化、協(xié)作化和新型高度精尖技術密集工業(yè)的發(fā)展，有利人員流動、物質流通。城市的缺點——也恰恰在于人口和工業(yè)的過量集中和密度過大，在城市化地區(qū)，進行著大量的資源利用、物質變換、能量流動、產品消費等活動，從而使自然資源大量耗用和各種生產、生活廢料大量產出，引起了一系列城市問題。城市化帶來的城市問題當城市人口膨脹到一定程度，城市擴大到一定規(guī)模時，勢必造成城市用地緊張、交通擁擠、住房短缺、基礎設施滯后、水源短缺、環(huán)境污染、生態(tài)條件惡化、疾病流行，并導致失業(yè)率增加和犯罪率上升等一系列現代城市社會弊病城市化的生態(tài)后果與生態(tài)問題生態(tài)后果土地利用與景觀格局發(fā)生變化生態(tài)系統(tǒng)結構發(fā)生變化、部分生態(tài)功能喪失局地氣候發(fā)生變化生態(tài)問題環(huán)境污染及由此影響到食品安全部分生態(tài)條件惡化自然資源供應常短缺城市人口增加導致社會問題2城市生態(tài)學城市生態(tài)學(urbanecology)—生態(tài)學的一個分支，是以城市空間范圍內生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)之間聯(lián)系為研究對象的學科。城市生態(tài)學是研究城市人類活動與城市環(huán)境之間的關系的學科。將城市視為以人為中心的人工生態(tài)系統(tǒng)。第二節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)1城市生態(tài)系統(tǒng)的結構由自然環(huán)境和社會經濟環(huán)境以及溝通自然、社會、經濟的各種人工設施和上層建筑共同構成社會—經濟—自然復合生態(tài)系統(tǒng)在該復合生態(tài)系統(tǒng)中:各種自然及物理組分是城市賴以生存的基礎各個部門的經濟活動和代謝過程是城市生存發(fā)展的活力和命脈每個人的社會行為及文化觀念是城市演替與進化的動力按社會學角度劃分城市社會：城市居民；城市組織城市空間：人工環(huán)境；自然環(huán)境（自然資源；地域環(huán)境）按環(huán)境學角度劃分生物系統(tǒng)：城市居民；家養(yǎng)生物；野生生物非生物系統(tǒng)：人工物質系統(tǒng)；環(huán)境資源系統(tǒng)；能源系統(tǒng)按人居環(huán)境科學角度劃分2城市生態(tài)系統(tǒng)的功能組織社會生產，方便居民生活生產功能生活功能還原功能生產功能：生物性生產：生物性生產是生物體通過新陳代謝作用與周圍環(huán)境進行物質交換進行自身生長、繁衍的作用和過程。社會性生產：具有創(chuàng)造物質與精神財富，滿足城市人類的物質消費與精神需求的生產。生活功能：城市生態(tài)系統(tǒng)滿足城市生物，特別是城市人類各種需求的能力。基本需求和高層次需求。還原功能：還原是城市生態(tài)系統(tǒng)內各組成要素發(fā)揮自身機制協(xié)調生命與環(huán)境的相互關系，增強生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與良性循環(huán)能力的功能。分為自然還原功能與人工調節(jié)功能。“功能”通過“生態(tài)流”實現城市生態(tài)系統(tǒng)的物質流城市生態(tài)系統(tǒng)的能量流城市生態(tài)系統(tǒng)的信息流能量流動的基本過程原生?次生?有用?最終自然界?加工轉化，便于輸送或貯存?做功利用?轉移至產品中或投入到使用中2.3城市生態(tài)系統(tǒng)的信息流信息(information,message)—就是指消息，是對某一事物不確定性的度量，或者說指對某事物知道和了解的程度。城市的信息功能(反映城市的現代化程度):第三節(jié)城市生態(tài)規(guī)劃與設計1城市生態(tài)規(guī)劃城市生態(tài)規(guī)劃是生態(tài)規(guī)劃思想和方法在城市規(guī)劃領域的應用和發(fā)展。它是應用生態(tài)學原理和整體綜合思想對城市生態(tài)系統(tǒng)各要素的組成、結構、關系的規(guī)劃。2城市生態(tài)規(guī)劃的原則整體綜合優(yōu)化原則協(xié)調共生原則功能高效原則生態(tài)可持續(xù)性原則景觀多樣性保護原則謹慎性原則3城市生態(tài)規(guī)劃的內容城市生態(tài)功能分區(qū)規(guī)劃城市土地利用規(guī)劃城市人口容量規(guī)劃城市環(huán)境規(guī)劃城市生態(tài)功能分區(qū)規(guī)劃城市自然生態(tài)功能區(qū)指各種自然植被、湖泊、沼澤及人工建立模擬自然景觀的生態(tài)區(qū)域。生產服務功能區(qū)指耕地、果園等農業(yè)耕作區(qū)域，以及近海養(yǎng)殖區(qū)域。生活功能區(qū)指城市、鄉(xiāng)村居住地和交通、道路用地等完全為人類所改造的土地類型，是人類生活和活動的主要場所。生態(tài)恢復區(qū)指裸地、鹽堿地、荒地，及人為破壞后(如礦山)的未利用土地。城市土地利用規(guī)劃城市用地構成一般可分為工業(yè)用地、居住用地、市政設施用地、道路交通用地、綠化用地、特殊用地、保留地和其他用地等。根據城市的性質、規(guī)模和城市產業(yè)結構調整的需要，結合用地大小、地形、山脈、河流、氣候、水文及工程地質等自然制約因素，因地制宜地進行土地利用布局的研究。城市人口容量規(guī)劃人口是城市生態(tài)系統(tǒng)的主體，城市人口密度增加會加重人的生理和心理壓力，降低城市人口的生活質量。制定適宜的人口規(guī)劃是城市生態(tài)規(guī)劃的重要內容，將有助于充分發(fā)揮城市的綜合功能，提高社會、經濟和環(huán)境效益，實現可持續(xù)發(fā)展。城市應根據規(guī)模、自然條件以及消費狀況選擇適宜的人口容量。從水資源容量、土地資源容量、綠地容量、環(huán)境容量等方面預測城市人口規(guī)模。城市環(huán)境規(guī)劃制定城市環(huán)境保護規(guī)劃，要根據污染源、環(huán)境質量評價和預測結果準確掌握當地環(huán)境質量現狀、發(fā)展趨勢以及未來社會經濟發(fā)展階段的主要環(huán)境問題，還要針對主要環(huán)境問題確定污染控制目標和生態(tài)建設目標，在此基礎上制定污染總量控制方案。4城市生態(tài)規(guī)劃步驟第三節(jié)生態(tài)城市生態(tài)城市是按照生態(tài)學原理建立起來的具有社會、經濟、信息、高效率利用且生態(tài)良性循環(huán)的人類聚居地。2生態(tài)城市的涵義：一是社會生態(tài)化，即社會和諧。二是經濟生態(tài)化，即經濟高效。三是環(huán)境生態(tài)化，即自然融入城市，城市歸于自然聯(lián)合國關于生態(tài)城市6項評價標準：有戰(zhàn)略規(guī)劃和生態(tài)學理論作指導、工業(yè)產品是綠色產品，提倡封閉式循環(huán)工藝系統(tǒng)、走有機農業(yè)的道路、居住區(qū)標準以提高人的壽命為原則、文化歷史古跡要保護好、自然資源不能破壞，把自然引入城市等標準。國際生態(tài)城市建設經驗：充分貫徹可持續(xù)發(fā)展理念，制定明確的生態(tài)目標和發(fā)展措施，重視與區(qū)域協(xié)調，強大的科技手段，以政策和資金為支撐，全面實行公眾參與。生態(tài)城市指標體系構建環(huán)境生態(tài)工程第二節(jié)環(huán)境生態(tài)學1環(huán)境生態(tài)學的概念環(huán)境生態(tài)學是研究在人為干擾下生態(tài)系統(tǒng)內在的變化機制、規(guī)律等，尋求受損生態(tài)系統(tǒng)恢復、重建和保護對策的科學。即運用生態(tài)學理論，闡明人與環(huán)境間的相互作用及解決環(huán)境問題的生態(tài)途徑。2環(huán)境生態(tài)學的研究內容人為干擾下生態(tài)系統(tǒng)內在變化機制和規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)受損程度的判斷各類生態(tài)系統(tǒng)的功能和保護措施的研究解決環(huán)境問題的生態(tài)對策維護生物圈的正常功能，改善人類生存環(huán)境，并使兩者得到協(xié)調發(fā)展，這是環(huán)境生態(tài)學的根本目的。運用生態(tài)學理論，保護和合理利用自然資源，治理被污染和被破壞的生態(tài)環(huán)境，恢復和重建生態(tài)系統(tǒng)，以滿足人類生存發(fā)展的需要，是環(huán)境生態(tài)學的主要任務。3環(huán)境生態(tài)學的應用與發(fā)展干擾和受害生態(tài)系統(tǒng)特征的判斷受害生態(tài)系統(tǒng)恢復和重建途徑重視生態(tài)規(guī)劃積極參與區(qū)域污染治理環(huán)境生態(tài)工程是在生態(tài)學原理的指導下，為使受損生態(tài)系統(tǒng)恢復，進行重建和保護的生態(tài)工程。運用生態(tài)控制論原理去促進資源的綜合利用、環(huán)境的綜合整治及人類社會的綜合發(fā)展是環(huán)境生態(tài)工程的核心。第三節(jié)污染生態(tài)工程1污水土地處理技術1.1污水土地處理技術概念及組成利用土壤植物系統(tǒng)的自我調控機制和對污染物的綜合凈化功能處理城市污水及某些類型的工業(yè)廢水，使水質得到根本的改善。完整的土地處理系統(tǒng)由預處理、水量調節(jié)與貯存、配水與布水、土地處理田間工程、植物、排水及監(jiān)測等七部分組成。土地處理田間工程是土地處理技術系統(tǒng)的核心部分，處理污水的主要過程在這里發(fā)生，可分為慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、濕地系統(tǒng)與地下滲濾等不同類型。1.2土地處理系統(tǒng)對污水的凈化作用機制物理過濾土壤顆粒間的孔隙具有截留、濾除水中懸浮顆粒的性能。污水流經土壤，懸浮物被截留，污水得到凈化。物理化學吸附金屬離子與土壤中的無機膠體和有機膠體顆粒，由于螯合作用而形成螯合化合物；有機物與無機物的復合化而生成復合物；重金屬離子與土壤顆粒之間進行陽離子交換而被置換吸附；某些有機物與土壤中重金屬生成螯合物而固定在土壤礦物的晶格中?；瘜W反應與化學沉淀重金屬離子與土壤的某些組分進行化學反應生成難溶性化合物而沉淀；如果調整、改變土壤的氧化還原電位，能夠生成難溶性硫化物；改變pH，能夠生成金屬氫氧化物；某些化學反應還能夠生成金屬磷酸鹽等物質，而沉積于土壤中。微生物代謝作用下的有機物分解在土壤中生存著種類繁多、數量巨大的土壤微生物，它們對土壤顆粒中的有機團體和溶解性有機物具有強大的降解與轉化能力，這也是土壤具有強大的自凈能力的原因。1.3污水土地處理系統(tǒng)基本工藝慢速滲濾處理系統(tǒng)將污水投配到種有作物的土地表面，污水緩慢地在土地表面流動并向土壤中滲濾，一部分污水直接為作物所吸收，一部分則滲入土壤中，從而使污水得到凈化的一種土地處理工藝。本工藝適用于滲水性能良好的土壤如砂質土壤和蒸發(fā)量小、氣候濕潤的地區(qū)。快速滲濾處理系統(tǒng)將污水有控制地投配到具有良好滲濾性能的土地表面，在污水向下滲濾的過程中，在過濾、沉淀、氧化、還原以及生物氧化、硝化、反硝化等一系列物理、化學及生物的作用下，得到凈化處理的一種污水土地處理工藝?；厥仗幚硭潜竟に嚨奶卣?，可用地下排水管或井群回收經過凈化的處理水或將凈化水補給地下水。地表漫流系統(tǒng)本系統(tǒng)是將污水有控制地投配到種植有多年生牧草、坡度和緩、土壤滲透性差的土地上，污水以薄層方式沿土地緩慢流動，在流動的過程中得到凈化。凈化出水大部分以地面徑流匯集、排放或利用。這種工藝對地下水的污染較輕。污水在地表漫流的過程中，只有少部分水量蒸發(fā)和滲入地下，大部分匯入建于低處的集水溝。本系統(tǒng)適用于滲透性較低的黏土、亞黏土，最佳坡度為2％～8％。2污水穩(wěn)定塘處理技術2.1穩(wěn)定塘系統(tǒng)概述穩(wěn)定塘（氧化塘）。穩(wěn)定塘是經過人工適當修整的土地，設圍堤和防滲層的污水池塘，主要依靠自然生物凈化功能使污水得到凈化的一種污水生物處理技術。傳統(tǒng)的塘處理系統(tǒng)大都為菌藻共生系統(tǒng)塘。其中細菌將進入塘中污水的有機污染物氧化降解為二氧化碳和水、氨氮、硝酸鹽和磷酸鹽，藻類攝取上述物質進行光合作用，使藻類增殖，同時釋放氧供好氧菌氧化降解有機物質。2.2穩(wěn)定塘對污水的凈化機制在太陽能(日光輻射提供能量)作為初始能源的推動下，通過穩(wěn)定塘中多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化，將進入塘中污水的有機污染物進行降解和轉化，最后不僅去除了污染物，而且以水生植物和水產，水禽的形式作為資源回收，凈化的污水也可作為再生水資源予以回收再用，使污水處理與利用結合起來，實現污水處理資源化。穩(wěn)定塘中的生物作用好氧微生物的代謝作用厭氧微生物的代謝作用浮游生物的作用水生維管束植物的作用物理稀釋作用物理化學的沉淀和絮凝作用2.3穩(wěn)定塘系統(tǒng)組成用于處理污水的穩(wěn)定塘系統(tǒng)包括預處理系統(tǒng)，厭氧塘、兼性塘、曝氣塘、好氧塘、生物塘、水生植物塘、養(yǎng)魚塘、控制排放塘和儲留塘，通過上述這些塘的不同組合從而形成了多種多樣的塘系統(tǒng)。預處理系統(tǒng)。穩(wěn)定塘系統(tǒng)的預處理系統(tǒng)主要是通過物理的方法分離、去除對后續(xù)塘處理單元有害和產生影響的大塊污染物、砂粒等無機固體顆粒，減小這些無機物質在穩(wěn)定塘內的淤積，減輕后續(xù)塘處理的負荷，延長其使用壽命，保證穩(wěn)定塘的正常運行和處理效果。厭氧穩(wěn)定塘。厭氧穩(wěn)定塘即在無氧狀態(tài)下凈化污水的塘。塘水深度一般在2.0m以上，有機負荷率高，其功能旨在充分用厭氧反應高效低耗的特點去除有機負荷，改善原污水的可生化降解性，保障后續(xù)塘的有效運行。兼性穩(wěn)定塘。簡稱兼性塘，塘水較深，一般在1.0m以上，從塘面到一定深度(0.5m左右)，陽光能夠透入，藻類光合作用旺盛，溶解氧比較充足，呈好氧狀態(tài)；中層呈缺氧(兼性)狀態(tài)，介于好氧與厭氧之間為兼性區(qū)，存活大量的兼性微生物；塘底為沉淀污泥，處于厭氧狀態(tài)，進行厭氧發(fā)酵。兼性塘的污水凈化是由好氧、兼性、厭氧微生物協(xié)同完成的。好氧穩(wěn)定塘。簡稱好氧塘，深度較淺，一般不超過0.5m，陽光能夠透入塘底，主要由藻類供氧，全部塘水都呈好氧狀態(tài)，由好氧微生物起降解有機污染物與凈化污水的作用。曝氣穩(wěn)定塘。簡稱曝氣塘，塘深在2.0m以上，曝氣塘是設有曝氣充氧設備的好氧塘和兼性塘，其有機物和營養(yǎng)物的容積負荷比普通兼性塘或好氧塘大得多。適于土地面積有限，不足以建設成靠風力自然復氧為特征的塘系統(tǒng)。生物塘。生物塘是具有菌藻共生系統(tǒng)、人工種植水生植物或養(yǎng)殖水生動物(水產)的塘，在生物塘中菌類、藻類、水生植物以及水生動物形成許多條食物鏈，并由此構成食物網，使污水中的有機污染物和營養(yǎng)物質被生物塘中的生物攝取，在食物鏈中逐級傳遞、遷移和轉化，最終得到去除，同時實現資源化。水生植物塘。種植水生維管束植物和高等水生植物的塘稱為水生植物塘。塘中的水生植物主要起如下作用：水生植物通過光合作用吸收氮、磷等營養(yǎng)物質用于自身的合成和增殖，提高塘中有機物和氮磷的去除功能；水生植物根部具有富集金屬的功能，可提高金屬的去除效率；擁有較大的表面生長區(qū)的大型水生植物物種已被證明對于那些不被溶解的金屬氫氧化物沉淀的截留作用也十分有效。養(yǎng)魚塘。養(yǎng)魚塘是利用養(yǎng)殖魚類來攝食水中藻類和各類水生植物達到水體凈化，實現資源回用，獲得經濟效益的塘。在用于污水處理和利用的穩(wěn)定塘系統(tǒng)中，適宜于放養(yǎng)的魚類有雜食性魚類(如鯉魚、鯽魚)，它們捕食水中的食物殘屑和浮游動物；鰱、鳙等濾食性魚類；以及草食性魚類如草魚、鳊魚等，它們能夠控制藻類和水草的過度增殖。在北部干旱地區(qū)應用的穩(wěn)定塘污水：預處理—兼性塘—儲存塘或儲留塘(在溫暖季節(jié)中運行的養(yǎng)魚塘或水禽養(yǎng)殖塘)—農田灌溉—出水補充地下水或地表水體。高濃度有機廢水：預處理—厭氧塘—兼性塘—儲存塘(溫暖季節(jié)進行養(yǎng)魚和/或水禽養(yǎng)殖)—農田灌溉—出水補充地下水或地表水體。在南部地區(qū)應用的穩(wěn)定塘污水：預處理(格柵—沉砂池)—生長有水生植物的兼性塘—稻田養(yǎng)魚—出水。有機廢水：預處理(格柵—沉砂池)—生長有浮水植物的兼性塘—養(yǎng)魚塘—水禽養(yǎng)殖塘—荷塘或蘆葦塘—出水。3受損水體生態(tài)修復工程水體富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復技術原理就是利用培養(yǎng)的生物或培育、接種的微生物的生命活動，對水中營養(yǎng)鹽進行轉移、轉化及降解，從而使水體得到恢復。這種技術是對自然界自我恢復能力、自凈能力的一種強化，工程造價低、運行成本低、治污效果好，應用前景廣闊。3.1改變水動力要素，改善水體交換污染源的控制是保護水環(huán)境的先決條件，從源頭控制污水排入河網應該是解決水質污染問題的最根本措施。目前，我國大型的湖泊治理工程都基本上采用這一措施。從一些湖泊的引水經驗來看，從外流域引水對降低湖泊的富營養(yǎng)化水平有較好的效果，如引江濟太(湖)工程，引水入滇(池)工程等。3.2底泥生態(tài)疏浚湖泊底泥中累積了大量的營養(yǎng)物質，當湖泊底層氧化還原環(huán)境發(fā)生變化時，底泥中的營養(yǎng)物質和污染物質會重新釋放加入水體，成為水體富營養(yǎng)化的主要營養(yǎng)源。底泥疏浚工程就是用裝有攪吸式離心泵的船只在湖中抽出底泥，經過管道輸送到岸上一個專用的堆積場所。3.3沉水植被恢復如果沒有水生植物將大量的營養(yǎng)束縛在體內，湖泊的富營養(yǎng)化速度將是迅速的。從整體上看，以水生植物為主要初級生產者的湖泊水質較好，水生生物的多樣性程度較高，因為大量的營養(yǎng)物質被積存在水草中，從營養(yǎng)上抑制了浮游藻類的生長，使得水質清澈，這常常被稱為水草的“凈化功能”。3.4漂浮植物恢復漂浮植物都有較強的過濾和吸收，吸附污染物、懸浮物的作用，同時還是水中生物棲息、繁殖的場所，能夠提供各類水生動物的食物。水中植物的多樣性，不僅發(fā)揮了很強的水質凈化作用，而且還為水中生物的生長繁殖創(chuàng)造了必備條件，更為水邊環(huán)境增添了自然風光。3.5水生動物生態(tài)恢復水生動物的多樣性，使它們在水中互相依存，與水生植物互相依賴、互相作用，形成生態(tài)平衡，同時也不斷地消耗和降解著水體中的有機物質，使水體得以凈化。3.6植被緩沖帶建設植被緩沖帶是一個位于水生和陸地之間的過渡地帶，一般被描述為長的、線狀的鄰近溪流，河流湖泊水庫等各種水體的植被帶。它既受陸地系統(tǒng)影響，又受水體的影響。植被緩沖帶可以是生長于湖濱，也可以是河岸、河口海岸帶，因此這里通稱為岸線植被緩沖帶或岸線緩沖帶。岸線緩沖帶是保護湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的最后一道防線，它將水體與其他各種土地利用類型分離，一方面阻止水體的波浪和洪水對岸線的侵蝕；另一方面，在徑流進入湖泊以前過濾其中的多種有害物質，包括化肥和除草劑等；同時它還提供了水生昆蟲、微生物、魚類和其他動物的棲息地，從而維持一個脆弱的水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡。4固體廢物處理工程固體廢物一般指被丟棄的固體和泥狀物質，以及從廢水、廢氣中分離出來的固體顆粒等。主要來源于人類生產和消費活動。有機廢物，無機廢物有害廢物和一般廢物固體狀(顆粒狀、粉狀、塊狀)，泥狀礦生固體廢物、工業(yè)固體廢物、農業(yè)廢棄物、城市垃圾與污水處理廠固體污泥固體廢物處理主要包括物理處理化學處理生物處理熱處理固化處理固體廢物處置是固體廢物污染控制的末端環(huán)節(jié)，是解決固體廢物的歸宿問題。處置方法分為：海洋處置和陸地處置。海洋處置包括深海投棄和海上焚燒，陸地處置包括土地耕作、土地填埋和深井灌注等?？刂乒腆w廢棄物污染的技術政策包括減量化、資源化和無害化。處理處置技術發(fā)展方向為最終實現資源化。減量化：通過適宜手段減少固體廢物的數量，減小其容積。資源化：通過各種方法從同體廢物中回收有用組分和能源，旨在減少資源消耗，加速資源循環(huán)，保護環(huán)境。無害化：將固體廢物通過工程處理，達到不損害人體健康，不污染周圍自然環(huán)境的目的。4.1固體廢物處理生態(tài)工程模式①肥料化，通過直接利用或加工利用的方式，將固體廢物轉化為肥料或土壤改良劑。②飼料化，將固體廢物轉化為養(yǎng)殖業(yè)所必需的飼料。③原料替代化，利用固體廢物可替代部分生產活動中的寶貴資源，如利用米糠、蔗渣等可替代木材生產木腐性食用菌。④能源化，即利用工業(yè)廢物生產沼氣，其發(fā)酵殘余物又可在農業(yè)生產中廣泛應用。4.2城市生活垃圾堆肥技術堆肥化是在微生物作用下通過高溫發(fā)酵使有機物礦質化、腐殖化和無害化而變成腐熟肥料的過程，在微生物分解有機物的過程中，不但生成大量可被植物吸收利用的有效態(tài)氮、磷、鉀化合物，而且還合成新的高分子有機物—腐殖質，它是構成土壤肥力的重要活性物質。垃圾堆肥是在微生物作用下垃圾中有機物的生化降解過程。由于堆肥內的環(huán)境不同，既可以是厭氧菌為主的腐敗發(fā)酵過程，也可以是好氧菌為主的氧化分解過程。厭氧堆肥是在不通氣條件下，將有機廢棄物(包括城市垃圾、人畜糞便、植物秸稈、污水處理廠剩余污泥等)進行厭氧發(fā)酵，制成有機肥料使固體廢棄物無害化的過程。①酸性發(fā)酵階段。產酸細菌分解有機物，產生有機酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氫等，使pH下降。②產氣發(fā)酵階段。產甲烷菌分解有機酸和醇，產生甲烷和二氧化碳，隨有機酸下降，pH迅速上升。好氧堆肥主要優(yōu)點為處理周期短，不產臭氣，其堆肥產物化學性質穩(wěn)定，不會對環(huán)境造成影響，故當前垃圾堆肥均以好氧堆肥為主。微生物濕度養(yǎng)分溫度通風5大氣污染防治生態(tài)工程大氣污染可分為物理性污染、化學性污染與生物性污染三種類型。目前對大氣污染的控制工程技術可分為兩種，即常規(guī)控制技術與生態(tài)工程技術。大氣污染凈化的生態(tài)工程主要靠綠色植物完成。5.1植物對大氣中化學污染物的凈化作用大氣中的化學污染物包括：二氧化碳、二氧化氮、氟化氫、氯氣、乙烯、苯、光化學煙霧等無機、有機氣體，以及汞、鉛等重金屬蒸氣及大氣飄塵所吸附的重金屬化合物。在選擇植物對大氣污染物凈化時，不僅要考慮其對污染物的吸收凈化能力，同時也要求其對該污染物有較強的耐性。對芳烴抗性較強的植物品種包括：側柏、龍柏、檜柏、毛白楊、山桃、臭椿、紫穗槐、刺槐、銀杏、垂柳、泡桐、大葉女貞、新疆楊等。對烯烴污染物抗性較強的樹種包括：側柏、云杉、臭椿、垂柳、紫穗槐、毛白楊、新疆楊、刺槐、大葉黃楊等。5.2植物對大氣物理性污染的凈化作用植物對大氣飄塵的去除效果。植物對噪聲的防治效果。植物對城市熱污染的防治作用。植物對放射性物質的去除。5.3植物對大氣生物污染的凈化效果空氣中的細菌借助空氣中的灰塵等飄浮物傳播，由于植物有阻塵、吸塵作用，因而也減少空氣病原菌的含量和傳播。同時，許多植物分泌的氣體或液體也具有抑菌或殺菌作用。研究表明，茉莉、黑胡桃、柏樹、柳杉、松柏等均能分泌揮發(fā)性殺菌或抑菌物質，檸檬、樺樹等也有較好殺菌能力。第四節(jié)濕地生態(tài)工程1濕地的概念和分類1.1濕地的概念濕地是指不問其為天然或人工、長久或暫時性的沼澤地、泥炭地、水域地帶，靜止或流動的淡水、半咸水、咸水，包括低潮時水深不超過6m的海水水域。濕地廣泛分布于世界各地，擁有眾多野生動植物資源，與海洋、森林并稱為地球三大生態(tài)系統(tǒng)。濕地是位于陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡性地帶，在土壤浸泡在水中的特定環(huán)境下，生長著很多濕地的特征植物。1.2濕地的分類濕地公約的濕地分類1999年國家林業(yè)局為了進行全國濕地資源調查，參照《濕地公約》的分類將中國的濕地劃分為近海與海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤與沼澤化濕地、庫塘等5大類28種類型。我國的濕地分類2濕地生態(tài)系統(tǒng)的結構2.1淡水沼澤濕地所有遠離海岸帶或不受海水影響的濕地統(tǒng)稱為內陸濕地生態(tài)系統(tǒng)，主要包括淡水草本沼澤生態(tài)系統(tǒng)、泥炭濕地生態(tài)系統(tǒng)、淡水木本沼澤生態(tài)系統(tǒng)和河漫灘濕地生態(tài)系統(tǒng)。2.1.1淡水草本沼澤生態(tài)系統(tǒng)占濕地總面積的20％，是最復雜的濕地生態(tài)系統(tǒng)之一。淡水草本沼澤濕地的剖面結構自上而下一般分為草根層，腐殖質層(泥炭層)，潛育層和母質層(一般為黏土或亞黏土)。淡水草本沼澤有許多植被類型，常見優(yōu)勢種有蘆葦、香蒲、黑三棱等挺水植物，水葫蘆等浮水植物，馬尾藻等沉水植物。以碎屑食物鏈為主要能量通道的生態(tài)系統(tǒng)。低等生物起著重要作用。分解者有線蟲、放射菌等；昆蟲，如蚊子，是重要的消費者。大型消費者有兩棲類、魚類、貝類、鳥類和哺乳動物等。2.1.2泥炭濕地生態(tài)系統(tǒng)泥炭濕地的兩個主要特征是：多余的水分和泥炭積累。潮濕、寒冷的氣候是泥炭濕地發(fā)育的基本條件。泥炭濕地通常具有酸性環(huán)境和有限的可用養(yǎng)分，是貧營養(yǎng)和低生產力的生態(tài)系統(tǒng)。泥炭沼澤濕地的植被主要是由泥炭蘚、莎草、石楠、柳樹等一些嗜酸植物組成。植物呈墊狀，木本植物高度通常不到1m。該區(qū)域只能發(fā)現極少量的兩棲與爬行動物，馴鹿、黑熊是比較常見的哺乳動物，泥炭沼澤濕地的鳥類較多。2.1.3淡水木本沼澤生態(tài)系統(tǒng)在整個生長季或生長季的大部分時間內滯留有較深地表淡水的木本群落稱為淡水木本沼澤，如池杉沼澤、落羽杉沼澤、白蠟樹沼澤、紅櫟沼澤及多種水生木本植物的混生群落。在所有的森林生態(tài)系統(tǒng)中，淡水木本沼澤生態(tài)系統(tǒng)的土壤環(huán)境和水環(huán)境及其參與的生物地球化學循環(huán)是最為復雜的。從富饒的沖積平原到極度貧瘠的酸性水體，從常年的深水區(qū)到短時間內沒有地表水的洼地，均可發(fā)育多種類型的淡水木本沼澤。在淡水木本沼澤中，一些植物發(fā)育出呼吸根和根膝進行呼吸，或者發(fā)育出板根和不定根起支撐作用。2.1.4河漫灘濕地生態(tài)系統(tǒng)是介于河流和丘陵之間、地下水位較高的生態(tài)系統(tǒng)，其土壤至少在生長季期間被泛濫的河水所覆蓋。主要特征有三個方面：①沿河流分布，呈帶狀或線形。②既與丘陵陸地生態(tài)系統(tǒng)和河流水體生態(tài)系統(tǒng)側向相連，又與上游和下游的生態(tài)系統(tǒng)相協(xié)調。③開放的生態(tài)系統(tǒng)，接受丘陵、河流和上游生態(tài)系統(tǒng)的能量與物質輸入，僅向下游輸出，輸入大于輸出。2.2濱海濕地即海岸濕地生態(tài)系統(tǒng)，包括鹽沼生態(tài)系統(tǒng)、潮汐淡水沼澤生態(tài)系統(tǒng)、紅樹林生態(tài)系統(tǒng)和河口灣生態(tài)系統(tǒng)4個主要類型。2.2.1鹽沼生態(tài)系統(tǒng)鹽沼是發(fā)育于淤泥灘地的自然和半自然鹽生草地與低矮灌叢，周圍被潮汐或非潮汐水位變化的鹽水所包圍。鹽沼植被從海向陸具有明顯的梯度分布規(guī)律，包括裸灘、堿蓬植被、蘆葦、白茅植被。鹽沼植被的帶狀分布和發(fā)育主要受土壤鹽度、有效營養(yǎng)和通氣性的影響。除了高等植物外，鹽沼內生存著大量的低等植物和微生物，如綠藻、藍藻、硅藻、硫細菌等，成為鹽沼生態(tài)系統(tǒng)的生產者和分解者；消費者包括軟體動物、魚類、蝦和多種昆蟲。它們分別生活在氣生境、水生境和底泥生境中。鹽沼中的潮汐溝、水塘是部分魚類的繁育場所、臨時棲息地和食物來源區(qū)；漲潮時，淺海魚類隨潮水進入鹽沼取食和產卵。2.2.2潮汐淡水沼澤生態(tài)系統(tǒng)在降水豐富或者較大河口灣的附近，鹽沼生態(tài)系統(tǒng)由于接受了大量的淡水而形成潮汐淡水沼澤，致使該生態(tài)系統(tǒng)具有鹽沼生態(tài)環(huán)境特征的同時也具有淡水沼澤的生物群落。因此，潮汐淡水沼澤往往分布于鹽沼和內陸淡水沼澤之間。與鹽沼不同，潮汐淡水沼澤有大量不同類型的無脊椎動物，如變形蟲、枝角類和淡水蝸牛等。依據自由動物活動范圍將其分作5個基本類型：淡水種、河口灣種、河口灣—海洋種、海洋產卵—淡水生活種和溯河產卵與半溯河產卵種。潮汐淡水沼澤可能是所有濕地中鳥類最豐富的區(qū)域。2.2.3紅樹林生態(tài)系統(tǒng)紅樹林是分布于熱帶、亞熱帶海岸的木本沼澤。包含有鹽生喬木，灌木和一些草本、藤本植物。植物具有氣生支柱根、胎生現象、呼吸根等特征。與鹽沼植物不同，紅樹植物的生長發(fā)育不需要鹽水，它們之所以生長于海岸潮間帶是因為它們能夠忍受鹽水。紅樹植物通過根系避鹽和葉片泌鹽降低體內組織的鹽分。螃蟹是紅樹林內最重要的動物，其選擇性取食行為能夠改變紅樹林的區(qū)系和分布，螃蟹在土壤里的洞穴可以大大增加土壤的氧氣，進而影響紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)、土壤化學和物種生活等生態(tài)過程。2.2.4河口灣生態(tài)系統(tǒng)河口灣是一個與外海直接相連的半封閉的沿海水體，受潮汐和河水的強烈影響形成半咸水或咸淡水環(huán)境。在大江、大河的入海口，當河水的作用超過潮汐的作用時，淡水在很大的范圍內流動于海水的上層，出現明顯的淡水與海水分層現象，也即鹽躍層現象。由于河口灣的自我富營養(yǎng)作用和經常接受河流污水的輸入，因此它非常容易受到污染破壞，金屬污染物常被富集，有機污染物常導致“赤潮”的發(fā)生。2.3湖泊濕地湖泊濕地是典型的水體生態(tài)系統(tǒng)。從湖岸到深水，一般分為三個主要的植被帶：沿岸帶湖沼帶深底帶沿岸帶陽光能夠穿透水底，有根植物?？缮L，還可細分為沉水植物、浮水植物、挺水植物亞帶，并過渡為陸生群落；湖沼帶有一定量的陽光透人，可以有效進行光合作用，有豐富的浮游植物如硅藻、綠藻、藍藻等；深底帶沒有光線透入，自養(yǎng)生物不能生存，消費者的食物依賴沿岸帶和湖沼帶下沉的食物顆粒。2.4人工濕地人工濕地泛指以人為利用為目的而建立或改造的濕地，包括稻田、鹽田、水產養(yǎng)殖場、污水濕地處理系統(tǒng)、水庫以及各種溝渠、運河等。稻田生態(tài)系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)。耕耙、施肥、播種、收獲、灌溉與排水都在人為控制下進行。該系統(tǒng)的生物產量往往高于相類似的自然濕地和旱地農田生態(tài)系統(tǒng)。灌溉、排水、滲漏與蒸騰蒸發(fā)構成稻田水循環(huán)特點，其循環(huán)強度遠大于旱作農田。稻田生態(tài)系統(tǒng)中生物種類繁多。我國各地根據其自然環(huán)境條件發(fā)展了許多不同類型的稻田生態(tài)工程：稻—魚、稻—蟹、稻—萍—魚、稻—萍—蟹、稻—鴨—魚。3濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能3.1濕地的水資源功能直接利用的水資源作為集水區(qū)內地勢較低的另一塊濕地的水源補充地下水3.2濕地抵御自然災害的功能洪水控制防止鹽水侵入3.3地球之腎滯留與降解污染物吸納多余的營養(yǎng)物濕地的碳庫作用3.4濕地的生物多樣性保護功能生物多樣性保護基因保存庫3.5濕地的天然產品直接來源于濕地間接來源于濕地3.6濕地的社會功能在多濕地的國家，水運是最有效和有利于環(huán)境保護的運輸和交通方式。濕地是休閑旅游的理想之地，可為潛水、游泳、垂釣等旅游項目提供多樣化的場地。在宗教、歷史、美術等方面濕地也具有一些獨特的功能。4退化濕地的生態(tài)恢復與重建4.1我國濕地退化現狀與原因我國湖泊已有2/3受到不同程度的富營養(yǎng)化污染，不僅水質惡化，也對濕地生物多樣性造成了嚴重危害。掠奪性開發(fā)和不合理利用濕地，加劇濕地功能退化甚至喪失。持續(xù)大量圍墾濕地，已經使我國自然濕地面積迅速減少。據有關部門統(tǒng)計，建國以來，我國約有2/3的濱海灘涂濕地不復存在，約13％的湖泊已經消亡，黑龍江三江平原約78％的天然沼澤濕地喪失；洪湖水生植物種類減少了20余種、魚類減少了約50種；七大水系（松花江、遼河、海河、黃河、淮河、長江、珠江）有2/3的河段水質污染問題突出。目前，在一些天然濕地相對集中的地區(qū)，因圍墾、污染及過度開發(fā)利用，所造成的濕地破壞仍在加劇。4.2濕地恢復所謂濕地恢復，是指通過生態(tài)技術或生態(tài)工程對退化或消失的濕池進行修復或重建，再現干擾前的結構和功能，以及相關的物理、化學和生物學特性，使其發(fā)揮應有的作用。建立濕地自然保護區(qū)濕地水質的恢復濕地水量的恢復濕地面積及調蓄洪水功能的恢復景觀生態(tài)工程第一節(jié)景觀生態(tài)學基本原理1景觀生態(tài)學的核心概念1.1景觀及景觀生態(tài)學1.1.1景觀的概念美學上的意義地理學上的理解生態(tài)學對景觀的理解美學上的意義生態(tài)學對景觀的理解是希望將地理學家采用的表示空間的“水平”分析方法，和生態(tài)學家使用的表示功能的“垂直”分析方法結合起來，研究景觀整體的結構、功能和變化。自然-生物綜合體。空間上相鄰、功能上相關、發(fā)生上有一定特點的生態(tài)系統(tǒng)的聚合。特征1生態(tài)系統(tǒng)的聚合。2各生態(tài)系統(tǒng)之間的物質能量流動和相互影響。3具有一定的氣候和地貌特征。4與一定的干擾狀況的聚合相對應。1.1.2景觀生態(tài)學景觀生態(tài)學：是研究景觀的結構、功能和變化，以及景觀的科學規(guī)劃和有效管理的一門生態(tài)學新分支（屬于宏觀生態(tài)科學）。景觀生態(tài)學的發(fā)展顯示出三個特點：一是研究和教學活動普遍化，二是國際學術活動頻繁，三是出版物大量涌現。1.2格局、過程、尺度格局：指空間格局，廣義地講，它包括景觀組成單元的類型、數目以及空間分布與配置。過程：強調事件或現象的發(fā)生、發(fā)展的動態(tài)特征。景觀生態(tài)學常常涉及多種生態(tài)學過程，其中包括：種群動態(tài)，種子或生物體的傳播，捕食者—獵物相互作用，群落演替，干擾傳播，物質循環(huán)，能量流動等。尺度：指在觀察或研究某一物體或現象時所采用的空間或時間單位，同時又可指某一現象或過程在空間和時間上所涉及到的范圍和發(fā)生的頻率。尺度可分為空間尺度和時間尺度。尺度往往以粒度(grain)和幅度(extent)來表達?？臻g粒度指景觀中最小可辯識單元所代表的特征長度、面積或體積。時間粒度指某一現象或某一干擾事件發(fā)生的頻率或時間間隔。空間幅度：所研究區(qū)域的總面積。時間幅度：研究項目持續(xù)的時間。在生態(tài)學中，尺度的用法往往不同于地理學或地圖學中的比例尺（Scale），并且表現為相反的含義。在生態(tài)學中，大尺度(或粗尺度)是指大空間范圍或時間幅度，對應于小比例尺、低分辨率；而小尺度(或細尺度)則常指小空間范圍或短時間，對應于大比例尺、高分辨率。景觀生態(tài)學的研究基本對應著中尺度范圍，即從幾十公里到幾百公里，從幾年到幾百年。森林動態(tài)的時空尺度1.3空間異質性和斑塊性異質性：景觀內部事物或者其屬性在時間或空間分布上的不均勻性。斑塊：泛指與周圍環(huán)境在外貌或性質上不同，并具有一定內部均質性的空間單元。斑塊性：強調斑塊的種類組成特征及其空間分布與配置關系。空間異質性：某種生態(tài)學變量在空間分布上的不均勻性及復雜程度。時間異質性：景觀空間結構在不同時段的差異性，景觀動態(tài)變化。功能異質性：景觀結構的功能指標，如物質、能量和物種流等空間分布的差異性。1.4生態(tài)學干擾干擾（disturbance）：是一個偶然發(fā)生的不可預知的事件，是發(fā)生在一定地理位置上，對生態(tài)系統(tǒng)結構造成直接損傷的、非連續(xù)性的物理作用或事件。常見的干擾現象：火干擾放牧土壤物理干擾土壤施肥踐踏外來物種入侵干擾的生態(tài)學意義干擾與景觀異質性一方面，干擾對景觀的影響決定于干擾的性質。低強度的干擾可以增加景觀的異質性，但在極強干擾下，將會導致更低的景觀異質性。另一方面，干擾對景觀的影響在較大程度上還與景觀的性質有關。對干擾敏感的景觀結構，在受到干擾時，受到的影響較大，而對干擾不敏感的景觀結構，可能受到的影響較小。干擾與生物多樣性適度干擾下生態(tài)系統(tǒng)具有較高的物種多樣性，在較低和較高頻率的干擾作用下，生態(tài)系統(tǒng)中的物種多樣性均趨于下降。1.5斑塊—廊道—基質模式組成景觀的結構單元：斑塊(patch)廊道(corridor)基質(matrix)1.5.1斑塊依賴于尺度的，外觀上不同于周圍環(huán)境（基質）的非線性地表區(qū)域，具有一定內部均質性的空間實體。主要成因機制或起源包括：自然干擾環(huán)境異質性人類種植1.5.2廊道又稱走廊，指景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的線性或帶狀結構。可以看作是線狀或帶狀的斑塊。常見的廊道包括農田間的防風林帶、河流、道路、峽谷、輸電線路等。廊道的作用雙重作用：將景觀分離、將景觀連接1.傳輸通道功能：公路、鐵路、運河、輸電線等2.過濾和屏障功能：長城、圍墻、林帶等3.生境功能：野生動物豐富、植物種類較多4.資源或產品功能5.美學觀賞功能：長城、頤和園的長廊、西湖的蘇堤、廊道類型線狀廊道：是一條很窄的，主要由邊緣物種組成的狹長條帶。如小道、樹籬、排水溝、道路、鐵路、輸電線。帶狀廊道：景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的帶狀結構。包含一個內部環(huán)境；除有邊緣種外，內環(huán)境中還含有較豐富的內部種。寬林帶河流廊道：沿河流分布而不同于周圍基質的植被帶，包括河床邊緣、河漫灘、堤壩和部分高地。1.5.3基質景觀中分布最廣、連續(xù)性最大的景觀要素類型。如：森林基質、草原基質、農田基質通?；|的面積超過現存的任何其它景觀要素類型的總面積。如果某種景觀要素占景觀面積的50%以上，那么它很可能就是基質?；|是景觀中連接最好的景觀要素，并包圍其它景觀要素。但基質通常并不完全連接在一起，而是被分成幾塊地段。1.5.4網絡農田防護林網生態(tài)交錯帶不同景觀斑塊空間鄰接會產生與斑塊特征不同的邊緣帶。河岸帶農牧交錯帶城鄉(xiāng)交錯帶森林邊際帶（1）通道或廊道：景觀中的許多流(物流、能流、信息流、物種流等)是沿生態(tài)交錯帶流動的，此時交錯帶相當于廊道。（2）過濾或屏障：穿越生態(tài)交錯帶的流在質、量和速度上大都會受到不同程度的影響，此時的交錯帶相當于—個半透膜。（3）生境：生態(tài)交錯帶有其持有的物種和環(huán)境特征，因此也成為一種棲息地類型。第二節(jié)景觀生態(tài)工程建設1景觀生態(tài)規(guī)劃1.1概念根據景觀生態(tài)學的原理及其它相關學科的知識，以區(qū)域景觀生態(tài)系統(tǒng)整體優(yōu)化為基本目標，通過研究景觀格局與生態(tài)過程以及人類活動與景觀的相互作用，建立區(qū)域景觀生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化利用的空間結構和模式，維持景觀的異質性。1.2原則自然優(yōu)先原則可持續(xù)發(fā)展原則因地制宜原則整體性原則動態(tài)性原則經濟性原則1.3步驟1.4目標為保護生物多樣性而進行的自然保護區(qū)規(guī)劃與設計為自然（景觀）資源的合理開發(fā)而進行的規(guī)劃為當前不合理的景觀格局（土地利用）而進行的景觀結構調整2景觀生態(tài)設計2.1概念以生態(tài)學原理為基礎，建立在生物工藝、物理工藝及其它工藝基礎上，使人類投入系統(tǒng)內較少的能量與物質，通過系統(tǒng)內部物質循環(huán)，能量轉換獲得較大的生產量、生態(tài)效益和社會效益，它是設計具有人工特征的景觀來改造、治理以及協(xié)調生態(tài)環(huán)境。景觀設計特點：大量使用水稻和當地農作物，和鄉(xiāng)土野生植物（如蓼，楊樹）為景觀的基底，顯現場地特色。不但投資少，易于管理，而且形成獨特的、經濟而高產的校園田園景觀。收獲的稻米——“建大金米”被作為學校的禮品，贈送給到訪者。2.23景觀生態(tài)與生物多樣性保護生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性四個層次。景觀多樣性是指景觀結構、功能和時間變化方面的多樣性，是景觀水平上生物組成多樣化程度的表征。3.1斑塊與生物多樣性根據斑塊的起源或成因機制將常見的景觀斑塊類型分為4種：干擾斑塊殘存斑塊環(huán)境資源斑塊引進斑塊干擾斑塊：自然干擾和人類干擾。一般由短期局部性干擾形成；也可由長期持續(xù)干擾形成，主要是由人類干擾引起的；有時，長期自然干擾也能夠形成干擾斑塊。殘存斑塊：基質受到大面積自然干擾和人類干擾的影響，在其局部范圍內幸存的自然或半自然生態(tài)系統(tǒng)或其片斷，其成因機制與干擾斑塊相同。環(huán)境資源斑塊：根本原因是景觀內環(huán)境資源分布的空間異質性。引進斑塊：人們有意或無意地活動在某些地區(qū)而形成的局部生態(tài)系統(tǒng)。景觀中斑塊面積的大小、形狀以及數目對生物多樣性和各種生態(tài)學過程都會有影響。主要通過影響斑塊與基質或其他斑塊間的物質和能量的交換而影響斑塊內的物種多樣性。一般地說，物種多樣性隨斑塊面積的增加而增加。3.2廊道與生物多樣性環(huán)境資源廊道：由環(huán)境資源在空間上的異質性線性分布形成。如河流廊道。干擾廊道：由帶狀干擾所致。殘存廊道：是周圍基質受到干擾后的結果。種植廊道：由于人類種植形成。3.3基質與生物多樣性基質至少在三個力面對生物多樣性保護起著關鍵作用：①為某些物種提供小尺度的生境。②作為背景，控制、影響與生境斑塊之間的物質、能量交換，強化或緩沖生境斑塊的“島嶼化”效應。③控制整個景觀的連接度，從而影響斑塊間物種的遷移。第三節(jié)景觀退化與景觀安全1景觀退化與恢復重建1.1景觀結構退化景觀破碎化景觀結構退化主要表現為景觀破碎化，它是指景觀中各生態(tài)系統(tǒng)之間的各種功能聯(lián)系斷裂或連接性減少的現象。景觀破碎化產生斑塊數目、形狀和內部生境等三個方面的影響，它不僅會引起外來種的入侵、改變生態(tài)系統(tǒng)結構、影響物質循環(huán)、降低生物多樣性，還會影響景觀的穩(wěn)定性。景觀聚集化景觀聚集與景觀破碎化過程相反，但在很多情況下同樣具有造成景觀退化的負面效應。它主要發(fā)生在干擾引起的景觀破碎化之后的植被恢復過程中，這種現象在自然景觀中普遍存在，但人們往往卻只注意到破碎化引起的景觀資源破壞，而事實上，聚集而成的景觀中異質性和(區(qū)域)多樣性都會降低。1.2景觀功能退化景觀功能退化是因景觀異質性的改變而導致景觀穩(wěn)定性和景規(guī)服務功能的衰退，如土地荒漠化景觀，富養(yǎng)化湖泊景觀等。研究表明，干擾對景觀異質性的改變決定于景觀的初始狀態(tài)，若景觀初始狀態(tài)是異質的，則干擾降低其異質性；若景觀初始狀態(tài)是同質的，則隨干擾的繼續(xù)，景觀異質性變化呈現正態(tài)曲線，即先增加后降低。1.3景觀生態(tài)恢復恢復完全受損生態(tài)系統(tǒng)和退化生態(tài)系統(tǒng)。多數生態(tài)恢復是局域性的。以點為基礎的生態(tài)恢復對解決大尺度的生態(tài)恢復問題是不夠的。區(qū)域生態(tài)恢復需要在特殊地點和景觀尺度上同時進行。景觀生態(tài)恢復目標：使退化生態(tài)系統(tǒng)恢復某種外形使之具有保護性、生產性和美學效應進一步發(fā)展成為一種可持續(xù)性生態(tài)系統(tǒng)景觀生態(tài)恢復原則：首先，保護狀態(tài)良好的組分其次，促進景觀要素的恢復最后，對片段化和殘存景觀進行重建景觀生態(tài)恢復步驟：I發(fā)現問題：生物分布變化：物種消失、生物入侵景觀流的變化：物種運動、水分和養(yǎng)分運動美學價值變化：宜人景觀類型的減少景觀生態(tài)恢復步驟：II尋找原因