生态工程概念与基本原理PPT课件.ppt

具体而言，生态工程什么内涵呢？最早提出生态工程概念的是美国生态学家Odum，他指出人运用少量辅助能而对那种以自然能为主的系统进行的环境控制。这个定义中大家需要抓住的重点是，生态工程是人为辅助下的生态系统自我调控。1984年，我国生态学家马世俊先生根据我国国情提出生态工程是人们利用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调为原则，根据系统分析的最优化方法而设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。西方国家和我国生态工程之前的区别主要在于，我国生态工程在寻求治理环境，回复生态的同时，更要考虑经济与社会效益。 * 生态过程经过40多年的发展，现在有了更为丰富的内涵。生态工程以生态学和系统学位主要理论基础，并结合了工程学和经济学方法，采用系统设计、调控和技术组装为技术手段，修复或重建已破坏的生态系统，改善传统生产方式，最终实现生态系统生产力提高，生产力提高意味着自然资源与能源得到了充分利用，有利于缓解资源与能源短缺问题。 * 从以上内涵我们可以进一步得出构建生态工程的根本目的，就是在促进物质与能源良性循环条件下，充分利用自然资源与能源的生产潜力，防止在这个过程中产生环境污染，最后达到经济与生态效益的双赢。生态工程的特点就是少消耗多效益可持续，完整的说就是生态工程消耗最少的资源与能源，获得最大的经济与生态效益，实现了人与自然的可持续发展。 * 以上是生态工程的由来与内涵。为了使我们所构建的生态工程能成功的付诸实践，并取得良好效果，在设计生态工程系统的时候，需要遵循一些生态工程基本原理：首先是物质循环再生原理，这个原理的理论基础就是自然界物质能在各类生态系统中循环往复，被分层分级利用。早期的无废弃物农业就充分的利用了物质循环再生原理。这个系统通过微生物分解者将各级消费者产生的废弃物转化为养分，被生产者利用，通过食物链形式进入到下一次循环。右边是秸秆多级利用图，将作物残留的秸秆作为家禽饲料形式被利用，然后通过让上一级产生的废弃物为下一级生物所利用，最终遗留下来的废弃物作为肥料施加到土壤中，共作物生长所用。从这两个生态工程工艺图中可以看出，要想实现物质的循环再生，生物系统里面的生产者、消费者和分解者是必不可少的。 * 第二个需要遵循的基本原理是物种多样性原理。提高物种多样性可以增强生态系统稳定性，提高系统生产力。图中所示的深海生态系统就具有很高的生物多样性程度很高，尽管深海处营养盐相对较少，但是由于物种多，海洋是地球上综合生产力最大的一个生态系统。 * 在构建生态工程，特别是林业生态工程中，如果没有遵循物种多样性原理，就会出现一些问题。比如：我国的三北防护林生态工程，这个工程是在1979年开始为了西北、华北和东北干旱、风沙和水土流失开始构建的，为期70年。辽宁章固台樟子松防护林是这个工程的一部分。研究发现这个 章固台地区土质与气候特别适合樟子松生长，然后在防护林构建中，樟子松就成了主要树种。松子虫以啃食樟子松而生长，樟子松的大量存在就给松子虫提供了大量食物来源，同时由于物种单一，没有对付松子虫的天敌，使得松毛虫在樟子松防护林大量肆虐，致使樟子松大面积死亡。 * 张家口张北段防护林出现的问题与章固台类似，这个地方防护林选择的主要物种是杨树，杨树需水量大，但由于近几年气候的变化，降雨量骤减，真个防护林系统由于物种单一对外界不利环境抵抗力差，最终使得杨树大批死亡。 * 协调与平衡原理的核心就是要考虑生态系统对生物的承载力，比如草原单位面积牛羊放养量过高，就会破坏植被，使草原退化。 * 又比如我们大量引进水葫芦治理水体富营养化，致使水葫芦，几乎铺满整个湖面或江面，除了影响航运以外，水葫芦的存在对其它物种生存造成了威胁，破坏了生态，阻垢了水体的正常复氧过程，使水质恶化。 * 整体性原理中的整体是指社会、经济和自然环境，遵循整体性原理就是要在构建生态工程过程中，不只是要考虑生态系统，还要考虑其对社会和经济的影响。比如，在林业生态工程，不能一味地去退耕还林，而不顾当地老百姓的生产和生活问题，整体性原理就是要求我们要综合考虑社会 经济和自然问题。 * 系统学和工程学原理包括两个基础理论：首先是系统结构决定功能理论，通过改变和优化系统结构，提高系统功能。桑基鱼塘生态系统就充分体现了这一原理。为了充分利用土地资源，在水塘养鱼，在塘梗上种桑树或甘蔗，桑叶继续用来养蚕，蚕排泄物可以重新回到鱼塘中，转化为池塘底泥有机物，被用来肥田，供桑树生长。整个系统结构充分实现了鱼、桑、蚕的大丰收，大大提高了系统生产力。 * 系统学和工程学原理另一个理论基础是系统整体性理论，简单的说就是1+1大于2的理论，系统中各组分以适当比例共同存在时，才能会完成一系列的物质与能量转化过程，产生1+1大于2的效果。比如根瘤菌寄宿在豆科植物上固氮，为豆科植物提供氮素，花给蜜蜂提供