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1、生态工程,第一节 生态工程的基本原理,二、生态工程设计的主要内容,（一）生物种群的选择选择依据：工程实施对象或地区的自然环境特征当地社会经济环境条件市场对该物种的需求生态效益和经济效益当地人民的风俗习惯,（二）生物种群结构设计,根据“结构决定功能”的基本原理，生物群落的结构是决定生态工程效益的关键。生物群落结构设计的内容：种群组成的数量计算设计 种群的平面布局设计 生物群落的垂直结构设计,（三）人工环境设计,设计目的解决人工生物群落生长发育的适应条件，保证人工生态系统建设的成功。人工环境设计包括水环境、土壤环境、光热环境、大气与微气候环境。例：珠江三角洲的基塘系统。,机能节律时间节律 在生物机
2、能节律的基础上，设计组成生物群落的生物种群机能节律配合，形成人工生态系统的人工生物群落的机能节律（如农业的套种），然后再与工程所在区域环境的时间节律进行选择和匹配，构成人工生态系统生物机能节律与环境时间节律的最佳配置。,（四）节律匹配设计,小麦套作玉米,人工食物链的设计包括：“加环”设计（生产环、增益环、减耗环、复合环）“解链”设计“加工环”设计,（五）人工食物链设计,1、顺序型设计：按营养级层次的排列顺序，从生产者开始到一级、二级消费者依次进行食物链的设计。2、外延型设计：以人为确定的食物链（营养级）环节为中心，逐步向外延伸进行加环。,食物链设计的两条技术路线,将非经济产品转化为经济产品 利
3、用人类不能直接利用或是利用价值不高的生物产品为资源，通过加入一个新的生物种群（环-营养级）进行物质、能量的再转化，以增加一种或多种产品的输出。,（1）食物链生产环的设计,根据人们生活、生产产生的废物所含的资源特征，选定适应的生物种群，对其进行转化和物质能量的富集。这种经过富集的产品就可以提供给食物链的生产环，作为补充资源，从而增加了生产环的效益。,2、食物链增益环的设计,食物链增益环设计流程图,居民生活,秸秆,食用菌栽培,蚯蚓养殖,肉鸡饲养,土壤生态,作物生产,植物害虫耗损环可抑制耗损环的生物种群减耗环农业上的生物防治,3、食物链减耗环的设计,赤眼蜂及其放养稻田,食物链减耗环设计流程图,通过生
4、态工程设计和实施，使有害物质降解或脱离与人类相联系的食物链。,4、食物链的解链设计,食物链解链流程图,生态工程产品的加工，是提高工程效益的有效途径。生态工程的加工环设计与生产环的设计基本相同，只是加入的食物链种群不是一般的生物，而是人。,6、关于加工环的设计,生态工程产品或副产品,加工环,成品,加工环,副产品,加工环,加工环设计流程图,精品,成品,副产品,产品资源的能量富集与经济增殖过程,在自然界里有一种生物，不但可以用做生态工程的减耗环，同时它本身的产品又是人类需要的经济产品，我们称之为复合环。,5、食物链复合环的选择和设计,农业部推出十大生态农业模式,北方“四位一体”生态模式及配套技术；南
5、方“猪-沼-果”生态模式及配套技术；平原农林牧复合生态模式及配套技术；草地生态恢复与持续利用生态模式及配套技术；生态种植模式及配套技术；生态畜牧业生产模式及配套技术；生态渔业模式及配套技术；丘陵山区小流域综合冶理模式及配套技术；设施生态农业模式及配套技术；观光生态农业模式及配套技术。,北方“四位一体”生态模式:沼气池、畜（禽）舍、厕所、日光温室连接在一起，组成“四位一体”综合利用体系，从而在同一块土地上，实现产气、积肥同步，种植、养殖并举，能流、物流良性循环，是调整农业结构，增加农民收入，改善农村生态环境，提高农民生活质量的一项重要技术措施。它的运行原理为：日光温室的增温效应可使蔬菜等作物在冬
6、天也能正常生长；同时也使猪禽免受严寒而快速生长；温室内的植物为动物提供氧气，同时吸收二氧化碳；人、猪、禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产气，同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于减少蔬菜的病虫害，提高蔬菜的产量和质量。,“猪-沼-果”三位一体能源生态模式,南方“猪-沼-果”生态模式,麦间套种葡萄,林草间作,生态种植模式,“稻灯鸭”种养模式,宁海双盘涂生态渔业示范园区,桑基鱼塘,鱼塘,桑田,H2O,CO2,H2O,CO2,能量,丝,桑叶,蚕粪、落叶,浮游生物,鱼,鱼粪、未用物,微生物分解,在设施工程的基础上通过以有机肥料全部或部分替代化学肥料
7、（无机营养液）、以生物防治和物理防治措施为主要手段进行病虫害防治、以动、植物的共生互补良性循环等技术构成的新型高效生态农业模式。,设施生态农业模式及配套技术,泰安市禹西生态农业观光园,葡萄沟(河北省秦皇岛市昌黎县),全球性的生态工程,人类社会的可持续发展仰仗于生态系统的良性循环与可持续利用，这一不可违背的自然规律已经逐渐得到了世界各国有识之士与政府官员的共识和关注。因此，对于保护现有的自然生态系统，综合整治与恢复已退化的生态系统，重建地球家园已成为全球面临的共同任务。,目前全球性的生态工程主要有以下几个方面：1 重新获得新鲜清洁的空气1）控制大气污染。首先，对不同地区确定相应的大气污染控制目标
8、，并对污染集中的地区实行总量排放标准；其次，大力调整能源结构，改善燃烧条件，提高能源和原材料的利用率。2）保护现有森林，大力植树造林。充分发挥森林植被的造氧和吸收二氧化碳功能，增加碳的固定，增强植被对空气的净化作用和天然过滤作用。3）农业生产上减少二氧化碳、甲烷、氨气及氮氧化物等气体的排放。要逐步改变传统的农业耕作方式，加强农田管理和施肥管理。,2 修补大气臭氧层空洞 世界各国决策层签署全球性的保护臭氧层协议，迅速采取行动，减少氯氟烃的排放量，逐步淘汰破坏臭氧层物质的生产和使用。如在生产过程中循环与再生利用氟氯烃。另一方面，积极寻找氟氯烃的代用品。同时许多国家正在研究开发氟氯烃制冷的替代技术。
9、此外，俄罗斯一家航空机械制造研究所还提出了另外一种修补臭氧层的方案。其基本原理是利用太阳能，通过太空站安装激光辐射源，向臭氧层发出激光，使氧分子激活而成为氧原子，氧原子与氧分子结合成为臭氧分子，补充到臭氧层中。,3 为地球降温 全球气候变暖的控制对策及其实施涉及社会经济整治生活的各个方面。即主要有以下几个措施：1）人口措施。全球人口急剧膨胀是人类活动造成大气中温室气体上升的根本原因。因此，在全球范围内制定严格的计划生育政策是十分有必要的。2）能源措施。人类对能源的需求和使用是引起气候变化的直接原因。目前主要的能源措施主要有提高能源的使用效率，改善能源结构，增加可再生能源和清洁能源的使用。3）生
10、态措施。将二氧化碳从大气圈转移到生物圈、土壤圈和水圈中，是去除大气中二氧化碳的重要途径之一。,4 扼住“空中死神（酸雨）”的咽喉 目前对酸雨的来源和形成过程已十分清楚，只要控制污染的排放量，并对源区排放的含硫含氮进行处理，然后再排放到大气中，就可以使酸雨得到控制。首先控制污染物的排放量和排放标准。其次，采用低硫燃料，改进燃烧装置。第三，使用节能技术，开发利用清洁能源。,5 重新获得洁净的水体 水污染是当今许多国家面临的一大环境问题，它严重威胁着人类和生物的生命健康。对于水体污染防治和恢复，根本的原则是将“防”、“治”、“管”三者结合起来。“防”：对污染源的控制，通过有效控制使污染源排放的污染物
11、减少到最小。“治”：对已经污染的水体进行治理和恢复。“管”：对污染源、水体及处理措施的管理。,6 生产洁净的食物绿色食品 绿色食品是指遵循可持续发展的原则，按照特定标准生产，经专门机构认定，许可使用绿色食品商标的无污染、无公害、安全优质的营养食品。发展生态农业是生产绿色食品的良好“载体”和主要途径。生态农业主要通过有机肥、种植绿肥、作物轮回套种、有害生物的自然控制与防治，以及农药、化肥和塑料薄膜的替代品利用、资源节约型利用（如节地技术、节水技术、节时技术等）、农业废弃物的资源化利用、农产品的深加工与清洁生产等技术来肥沃土壤和控制病虫害，提高农产品的产量和品质，从而保护自然生态环境和增强食品安全性，生产绿色食品。,
