生态工程主要知识点

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生态工程原理及应用

主要知识点汇总

（2013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基础上，注重生态工程基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,阐述了生态系统服务、人为干扰对生态系统的损伤、生态恢复、生态建设及可持续发展理论等,全面论述生态工程的基本理论、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发展趋势、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发展理论，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基本能力，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较

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基本原理

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则、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 - 2 - 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发展

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设

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、原则、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:第一节景观生态学基本原理

第二节景观生态工程建设

第三节景观退化与景观安全

重点与难点：1、教学重点景观生态学的基本原理

2、教学难点景观安全的实例分析

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结构、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结构、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 2008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,2002.

2、生态工程,云正明，北京:气象工业出版社,1999.

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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发展为目标,对人工生态系统、人类社会生态环境和资源进行保护、改造、治理、调控和建设的综合工艺技术体系或综合工艺过程。

3、生态工程的应用:

① 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)；

② 恢复受损生态系统，缓解对资源的过度开发（如生态恢复）;

③ 管理、利用和保护自然资源(如林业生态工程）;

④ 将人类社会与生态系统紧密结合起来，进行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 Michael Trepel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 - 4 - 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项原则 Scott提出了生态工程的5项设计原则

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

在西方发达国家和地区，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始的。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避免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,但是发展很快，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；调整内部结构，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：可持续发展理论，自然资源价值理论，生态经济理论。生态与经济协调发展，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，层次结构理论

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部分称为生态位。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。释放的大部分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：任何生态因子不足或过多,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，达到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发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服多样性低、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，2001;王国祥，2012），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， - 5 - 进行分类经营.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交叉渗透形成。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发展经济的模式，转向采取可持续发展经济的模式。随着生态与经济矛盾的日益尖锐化，在世界范围内同时也出现了一个日益明显的“经济生态化”发展趋势。

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行适度的经济活动，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发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发展，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、结构与功能协调原则,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，解决如何对系统进行规划、治理、组织和管理，使之获得最佳效益.