1、总总 原原 则则 生态工程的设计和实施要按照生态工程的原理，特别是生态工程的设计和实施要按照生态工程的原理，特别是整整体、协调、自生、循环、因地制宜体、协调、自生、循环、因地制宜原理，原理，以生态系统自组织、以生态系统自组织、自我调节功能为基础自我调节功能为基础，在少量人类辅助能的帮助下，充分利用，在少量人类辅助能的帮助下，充分利用自然生态系统功能的过程。自然生态系统功能的过程。按照物质在自然界迁移、转化、流动与循环的规律，积极按照物质在自然界迁移、转化、流动与循环的规律，积极地调控其食物链。同时根据生态工程实施的地方自然条件、社地调控其食物链。同时根据生态工程实施的地方自然条件、社会条件和经
2、济条件会条件和经济条件(包括可能提供的投资、产品的市场及价格包括可能提供的投资、产品的市场及价格)等，优化组合各种技术，使之相互联系成一个有机系统、达到等，优化组合各种技术，使之相互联系成一个有机系统、达到多层次多目标分级利用物质，促进良性循环，兼收经济、生态多层次多目标分级利用物质，促进良性循环，兼收经济、生态和社会效益。和社会效益。在生态工程中，就某个单项技术而言其中绝大在生态工程中，就某个单项技术而言其中绝大部分是没有或仅有很少创新性的。生态工程的创新性部分是没有或仅有很少创新性的。生态工程的创新性不在于组成的各单项技术，而在于不在于组成的各单项技术，而在于因地、因类制宜的因地、因类制宜
3、的优化组合优化组合。组合的技术组合的技术可包括物理的、化学的、生物的；涉可包括物理的、化学的、生物的；涉及的专业范围广泛，可以有农、林、牧、副、渔、工及的专业范围广泛，可以有农、林、牧、副、渔、工等。这些技术可以是当地早己应用，但尚未联结到设等。这些技术可以是当地早己应用，但尚未联结到设计的生态工程中来，另有一些技术，虽在当地尚未用计的生态工程中来，另有一些技术，虽在当地尚未用过，但却是在国内或国外其它地方已经应用过的成熟过，但却是在国内或国外其它地方已经应用过的成熟技术；少量和个别的技术是创新的。技术；少量和个别的技术是创新的。1.1.生态工程设计原则生态工程设计原则1.1.1.1.因地因类
4、制宜原则因地因类制宜原则 因地制宜原则因地制宜原则(Design principle based on local environment)，是紧紧围绕是紧紧围绕当地的自然、社会和经济条件当地的自然、社会和经济条件进行生态工程设计的进行生态工程设计的基本原则。生态工程的基础是生态系统的合理运行，而生物种基本原则。生态工程的基础是生态系统的合理运行，而生物种群是生态系统的核心，生物的分布、生存、生活和繁育，不可群是生态系统的核心，生物的分布、生存、生活和繁育，不可避免地受到其自然环境条件，如温度、营养、土壤、光照、水避免地受到其自然环境条件，如温度、营养、土壤、光照、水分等条件的制约也受到当地土
5、著生物的制约。分等条件的制约也受到当地土著生物的制约。生态工程的另一个方面是生态工程的另一个方面是人为的设计、组装和运行管理人为的设计、组装和运行管理，因此，研究人员、管理人员和操作人员的素质和意识是至关重因此，研究人员、管理人员和操作人员的素质和意识是至关重要的。设计过程中，必须依据当地的管理水平和社会要求要的。设计过程中，必须依据当地的管理水平和社会要求(如如劳动力剩余问题劳动力剩余问题)，提出其力所能及的生态工程类型。，提出其力所能及的生态工程类型。生态工程作为一种生态经济活动，在发展中国家和经济生态工程作为一种生态经济活动，在发展中国家和经济不发达的地区，不发达的地区，其经济效益的高低
6、决定着它的命运其经济效益的高低决定着它的命运。因此，。因此，生态工程设计初期，必须对其产品的市场情况进行调查和对生态工程设计初期，必须对其产品的市场情况进行调查和对比分析，以确定生态工程的目标产品和辅助产品类型，同时，比分析，以确定生态工程的目标产品和辅助产品类型，同时，考虑当地的经济条件考虑当地的经济条件，如资金状况、经济环境、风险承受能，如资金状况、经济环境、风险承受能力等。力等。生态工程是着眼于社会生态工程是着眼于社会经济经济自然生态系统的整体效自然生态系统的整体效率及效益，将各种单一的、孤立的生物环节、物理环节、化率及效益，将各种单一的、孤立的生物环节、物理环节、化学环节和社会环节，第
7、一、二、三产业及其中常规适用技学环节和社会环节，第一、二、三产业及其中常规适用技术优化组合，以术优化组合，以生态建设促进产业发展，将生态环境保护生态建设促进产业发展，将生态环境保护融于产业工程及有关生产之中融于产业工程及有关生产之中。由于各地的自然条件、废弃物种类、数量、经济状况、由于各地的自然条件、废弃物种类、数量、经济状况、市场需求及社会条件并不全同，因此这种组合市场需求及社会条件并不全同，因此这种组合不能生搬硬套不能生搬硬套某个地区的成功经验某个地区的成功经验，而需根据所要进行生态工程地区的，而需根据所要进行生态工程地区的自自然条件然条件(如气候、地形、地貌、可供生态工程的土地及水体如气
8、候、地形、地貌、可供生态工程的土地及水体的类型、面积和体积，植被的状况等的类型、面积和体积，植被的状况等)，经济条件经济条件(可能的投可能的投资、物力、产品的市场及其潜力等资、物力、产品的市场及其潜力等)，社会状况社会状况(如体制、文如体制、文化、有关的方针政策、社会习惯等化、有关的方针政策、社会习惯等)，因地因类制宜优化组，因地因类制宜优化组合才能达到资源得以充分利用，变废为宝，以经济效益解决合才能达到资源得以充分利用，变废为宝，以经济效益解决环境问题。环境问题。1.2.1.2.生态学原则生态学原则 西方的生态工程设计原理主要根据自我组织理论，以回西方的生态工程设计原理主要根据自我组织理论，
9、以回归自然为主，人为的干预仅是提供系统的一些组分间匹配的归自然为主，人为的干预仅是提供系统的一些组分间匹配的机会，其余则由系统本身的自我组织、自我调节去完成。机会，其余则由系统本身的自我组织、自我调节去完成。中国生态工程的设计，则是根据生态工程的中国生态工程的设计，则是根据生态工程的整体、协调、整体、协调、自生、及再生良性循环等理论，多方面人为干预，按预期目自生、及再生良性循环等理论，多方面人为干预，按预期目标，因时因地制宜标，因时因地制宜地调整复合生态系统结构和功能；联结原地调整复合生态系统结构和功能；联结原本无直接联系的不同成分和生态系统形成互利共生网络；分本无直接联系的不同成分和生态系统
10、形成互利共生网络；分层多级利用物质、能量、空间、时间；促进系统良性循环，层多级利用物质、能量、空间、时间；促进系统良性循环，以达到经济、生态和社会的综合效益。以达到经济、生态和社会的综合效益。1.2.1.1.2.1.适当输入辅助能原则适当输入辅助能原则 无论中国的生态工程，还是西方的生态工程，主要能源无论中国的生态工程，还是西方的生态工程，主要能源均是太阳能。而适当地输入辅助能，可以人为改变生态系统均是太阳能。而适当地输入辅助能，可以人为改变生态系统的网络结构，增加反馈机会，提高生态系统主要能流途径的的网络结构，增加反馈机会，提高生态系统主要能流途径的效率，同时，也可以获得多种经济产品。比如：
11、中国西北的效率，同时，也可以获得多种经济产品。比如：中国西北的草方格与固沙；珠三角的桑基鱼塘；高寒地区农田薄膜覆盖草方格与固沙；珠三角的桑基鱼塘；高寒地区农田薄膜覆盖等；等；由于，中国和欧美发达国家实施生态工程的目的不同，由于，中国和欧美发达国家实施生态工程的目的不同，所用的辅助能也有所差异，在西方国家以化石燃料或电能为所用的辅助能也有所差异，在西方国家以化石燃料或电能为主劳力投入较少，而在中国，主要靠人力投入，所耗化石主劳力投入较少，而在中国，主要靠人力投入，所耗化石燃料或电能很少。燃料或电能很少。1.2.2.1.2.2.再生循环及商品生产原则再生循环及商品生产原则 西方生态工程以环境保护为
12、主，虽然也应用与发西方生态工程以环境保护为主，虽然也应用与发挥再生与循环的作用，但一般不注重生产商品或可利挥再生与循环的作用，但一般不注重生产商品或可利用的原料，即使生产一些，也非绝对必要的。用的原料，即使生产一些，也非绝对必要的。中国生态工程的目标是同步取得生态环境、经济中国生态工程的目标是同步取得生态环境、经济和社会三方面效益，故通过再生循环，不仅要求迁移、和社会三方面效益，故通过再生循环，不仅要求迁移、转化、去除一些内源和外源的污染而且要依靠再生转化、去除一些内源和外源的污染而且要依靠再生与循环尽量高产、低耗、优质、高效地生产适销对路与循环尽量高产、低耗、优质、高效地生产适销对路的商品或
13、可利用的原料，化废为利，收到经济效益；的商品或可利用的原料，化废为利，收到经济效益；如凤眼莲、鱼、芦苇、建筑小区健康水循环等。如凤眼莲、鱼、芦苇、建筑小区健康水循环等。1.2.3.1.2.3.生物多样性原则生物多样性原则(Biodiversity principle)中国生态工程中，生物多样性往往是高的，因为要求充分中国生态工程中，生物多样性往往是高的，因为要求充分利用各类利用各类生态位生态位和和多层分级多层分级利用物质，就必须保护与增加生物利用物质，就必须保护与增加生物种类。而在西方由于目标单纯，生物多样性往往较低。现在西种类。而在西方由于目标单纯，生物多样性往往较低。现在西方正吸收中国在这
14、方面的经验，在生态工程中注意保存与增加方正吸收中国在这方面的经验，在生态工程中注意保存与增加生物多样性和食物链网的复杂性。生物多样性和食物链网的复杂性。1.2.4.1.2.4.环境的时间节律与生物的机能节律原则环境的时间节律与生物的机能节律原则 环境因子与生物的机能都不是一成不变的，这种变化规律环境因子与生物的机能都不是一成不变的，这种变化规律十分明显，对环境因子来讲这种方式称之为十分明显，对环境因子来讲这种方式称之为环境因子的时间节环境因子的时间节律律对生物的机能变化称之为对生物的机能变化称之为生物的机能节律生物的机能节律或称为或称为“律动律动”。环境因子的时间节律原则环境因子的时间节律原则
15、 自然环境因子中分为周期性因子和非周期性因子。自然环境因子中分为周期性因子和非周期性因子。由于光照的周期性变化，地球上温度、湿度、降水等由于光照的周期性变化，地球上温度、湿度、降水等因子随着时间变化而不断改变。在生态工程设计中，因子随着时间变化而不断改变。在生态工程设计中，应当充分考虑这种时间节律性。应当充分考虑这种时间节律性。对于一年的变化动态称之为对于一年的变化动态称之为年周期年周期；每个不同月份的变化称每个不同月份的变化称月周期月周期；每日的变动称之为每日的变动称之为日周期日周期；另外还有季节变化。另外还有季节变化。生物的机能节律原则生物的机能节律原则 生物的机能节律也称之为律动，这种机
16、能节律与环境因子生物的机能节律也称之为律动，这种机能节律与环境因子的时间节律有着密切的关系，生物机能节律也分为年周期、季的时间节律有着密切的关系，生物机能节律也分为年周期、季周期、月周期和日周期。周期、月周期和日周期。日周期日周期：很多生物的生命活动显示出：很多生物的生命活动显示出2424h h循环一次的现象，循环一次的现象，称之为日周期。比如，称之为日周期。比如，植物的光合作用植物的光合作用就具有明显的日周期变就具有明显的日周期变化。比如，大森林中一些化。比如，大森林中一些昆虫昆虫日间活动，日间活动，食虫鸟食虫鸟也大多在日间也大多在日间活动，一些活动，一些肉食性鹰、鹤肉食性鹰、鹤也在白天活动
17、与采食；一些也在白天活动与采食；一些鼠类、蚊鼠类、蚊虫、娥类虫、娥类则在夜间活动，一些以这些昆虫为食的则在夜间活动，一些以这些昆虫为食的描头鹰、蝙蝠描头鹰、蝙蝠则在夜间活动，显示了日周期现象。一些植物除了光合作用以则在夜间活动，显示了日周期现象。一些植物除了光合作用以外，它们的叶子的变化和开花的时间日周期也是十分明显的。外，它们的叶子的变化和开花的时间日周期也是十分明显的。月周期：自从古希腊时代人类就发现了月亮的盈亏与动物的生理活性有明显的相关关系。尤其是海洋生物表现的比较明显，因为月的圆缺直接影响着潮汐活动。季周期(或年周期)：由于环境因子的季节性变化，使得一年中不同季节的温度高低、光照强度
18、与光的总量、降水量、风等因子都发生这种周期性变动。虽然年际之间各季节的环境因子绝对值会有一定程度的波动，但是，其总的概率是基本一致的。这种周期性变化使得不同生态系统产生明显的季相变动。比如，光周期对植物的花期有影响，使得萝卜、苜蓿等长日照植物春末夏初开花而一些短日照植物如菊、猩猩木等则在秋季开花。同时。光周期对动物、昆虫的形态、生殖、变态、皮毛色彩、变换、迁移、休眠、生物钟等均有明显的影响。在生态工程种群的选择与匹配过程中合理地利用在生态工程种群的选择与匹配过程中合理地利用不同生物的机能节律，与当地环境节律合理配合，就不同生物的机能节律，与当地环境节律合理配合，就可以做到环境资源的合理利用。可
19、以做到环境资源的合理利用。北方干旱半干旱地区春季干旱少雨，造林成活率北方干旱半干旱地区春季干旱少雨，造林成活率极低，而我们如果采取一些技术手段使造林绿化避开极低，而我们如果采取一些技术手段使造林绿化避开这一严酷的时间阶段，改在雨季进行，就可以使成活这一严酷的时间阶段，改在雨季进行，就可以使成活率成倍数提高。中国科学院石家庄农业现代化研究所率成倍数提高。中国科学院石家庄农业现代化研究所在在太行山造林绿化生态工程太行山造林绿化生态工程中采取了塑料袋集约化育中采取了塑料袋集约化育苗，雨季造林，就取得了成活率苗，雨季造林，就取得了成活率8585以上的好成绩。以上的好成绩。1.2.5.1.2.5.生物种
20、群选择原则生物种群选择原则生态工程是一种目的性极强的工程项目。生物种群生态工程是一种目的性极强的工程项目。生物种群选择的原则一般有两条：选择的原则一般有两条：根据生态工程建设的主要目的来选择。同时，在根据生态工程建设的主要目的来选择。同时，在保证主要目的的原则下尽量考虑其它对人类有益的保证主要目的的原则下尽量考虑其它对人类有益的作用，也就是常讲的多功能；要尽量选择兼有其它作用，也就是常讲的多功能；要尽量选择兼有其它功能的种群。功能的种群。根据工程所处自然环境特征来选择。选定适生种，根据工程所处自然环境特征来选择。选定适生种，这就是常说的这就是常说的“因地制宜因地制宜”。中国科学院太行山白果树生
21、态工程试区，在进行中国科学院太行山白果树生态工程试区，在进行立体林业工程的生物种群选择上根据当地干旱贫瘠、立体林业工程的生物种群选择上根据当地干旱贫瘠、降雨集中的情况，确立以降雨集中的情况，确立以水土涵养为主，尽量增加林水土涵养为主，尽量增加林地覆盖率为主要目的地覆盖率为主要目的，兼顾中短期经济效益，做到在，兼顾中短期经济效益，做到在改善生态环境的同时改善当地山区人民的生活条件。改善生态环境的同时改善当地山区人民的生活条件。选定了火炬树选定了火炬树(兼具美化效益兼具美化效益)和兼顾经济效益的果树和兼顾经济效益的果树石榴、山桃、山杏、毛樱桃和中药材山茱萸为主要种石榴、山桃、山杏、毛樱桃和中药材山
22、茱萸为主要种群。群。而排除了在当地经济性状不良的刺槐和没有成林而排除了在当地经济性状不良的刺槐和没有成林希望的侧柏、油松。希望的侧柏、油松。1.2.6.1.2.6.种群匹配原则种群匹配原则 种群过分简单，是农田、人工林等人工生态系统稳定性很种群过分简单，是农田、人工林等人工生态系统稳定性很差的关键原因差的关键原因。目前，复合群体的应用已为很多人所接受并显。目前，复合群体的应用已为很多人所接受并显示出良好的结果。因此，示出良好的结果。因此，当一项生态工程的主要种群选定后，当一项生态工程的主要种群选定后，如何匹配次要种群本身就成为一门技术。如何匹配次要种群本身就成为一门技术。可以可以根据生物共生互
23、生、生态位等原理，选择匹配次要种根据生物共生互生、生态位等原理，选择匹配次要种群群，建造起复合群体，形成互惠共存的群落，这是生态工程效，建造起复合群体，形成互惠共存的群落，这是生态工程效益高低、结构是否稳定的关键。益高低、结构是否稳定的关键。四川黄连农场匹配的白马桑；海南橡胶园中选定的茶树；四川黄连农场匹配的白马桑；海南橡胶园中选定的茶树；太行山白果树试区选定的多种豆科牧草；果园中加入的食用茵太行山白果树试区选定的多种豆科牧草；果园中加入的食用茵都显示了很高的经济效益和生态效益。都显示了很高的经济效益和生态效益。1.2.7.1.2.7.人工压缩演替周期原则人工压缩演替周期原则生态工程是通过人工
24、建造一个新的生态系统。我国除了个别交生态工程是通过人工建造一个新的生态系统。我国除了个别交通不便的地区外，几乎不存在完整的生态系统环境，在这种条通不便的地区外，几乎不存在完整的生态系统环境，在这种条件下一开始就想建成一个标准的生物群落，需要投入大量物质件下一开始就想建成一个标准的生物群落，需要投入大量物质和能量来补充自然环境资源的不足。因此，大部分生态工程，和能量来补充自然环境资源的不足。因此，大部分生态工程，只能采取适量人工投入，使人工生态系统本着由低级向高级阶只能采取适量人工投入，使人工生态系统本着由低级向高级阶段过渡的办法。就是我们段过渡的办法。就是我们模拟自然生态系统形成演替规律，人模
25、拟自然生态系统形成演替规律，人工压缩更替周期的方法工压缩更替周期的方法。1.2.8.1.2.8.种群置换原则种群置换原则 自然生态系统的生物种群是野生自然种群，这些复合群体自然生态系统的生物种群是野生自然种群，这些复合群体的群落组成是经过长期的种间斗争逐渐达到和谐与平衡的。而的群落组成是经过长期的种间斗争逐渐达到和谐与平衡的。而生态工程是要建造高效的人工复合生态系统。生态工程是要建造高效的人工复合生态系统。在种群选择上就在种群选择上就要本着以人工选择的组分代替自然种群，以结构的人工合理调要本着以人工选择的组分代替自然种群，以结构的人工合理调控代替种间种内竞争，从而减少耗损控代替种间种内竞争，从
26、而减少耗损。比如，以豆科作物、豆。比如，以豆科作物、豆科牧草或中草药植物代替地被物以经济灌木或小乔木组成下科牧草或中草药植物代替地被物以经济灌木或小乔木组成下木，以食用菌代替腐生性低等生物等等，人工控制株行距，减木，以食用菌代替腐生性低等生物等等，人工控制株行距，减少竞争，这样建成的生态系统就会既具有自然生态系统的物种少竞争，这样建成的生态系统就会既具有自然生态系统的物种多样性又可提高系统的经济效益。多样性又可提高系统的经济效益。1.2.9.1.2.9.经济效益原则经济效益原则 在西方，生态工程的价值，往往是自然环在西方，生态工程的价值，往往是自然环境保护和自然景观的美化，而少或无市场价境保护
27、和自然景观的美化，而少或无市场价值与直接经济效益。中国生态工程的价值是值与直接经济效益。中国生态工程的价值是实利。在净化与保护的同时，往往还要产出实利。在净化与保护的同时，往往还要产出一些商品，如农、牧、水产、林、副业及工一些商品，如农、牧、水产、林、副业及工业等商品。有直接的利润和经济效益。业等商品。有直接的利润和经济效益。2生生态态工工程程设设计计路路线线2.1.2.1.生态工程设计的逻辑准备生态工程设计的逻辑准备2.1.1.2.1.1.拟定目标拟定目标 生态工程的对象是自然社会经济复合生态系统，是由相互促进而又相互制约的3个系统组成。因此，任何生态工程设计必须强调强调复合生态系统的整体协
28、调的目标复合生态系统的整体协调的目标，即自然生态系统是否合理经济系统是否有利，社会系统是否有效。同时根据当地的条件，强化某个系统的目标。2.1.2.2.1.2.背景调查背景调查 因地制宜的基础是生态工程实施区的背景因地制宜的基础是生态工程实施区的背景条件条件，只有正确了解和掌握该地区的社会、经济和环境条件，才能充分发挥和挖掘当地的潜力，达到事半功倍的效果。自然资源条件自然资源条件 自然资源包括：生物资源、土地资源、矿产资源、水资源等。在我国海岸带，有充足的土地资源和比较丰富的水资源，而生物资源和矿产资源严重不足，该地区的生态工程在拟定目标时就必须考虑增加其生物资源的量或引种新的经济品种，或开发
29、该地区存在的，但资源量不足的，有经济潜力的品种。在热带地区，有丰富的生物资源，但土地资源相对不足，为此，必须在生物资源的开发上寻求生态工程的突破点。社会经济条件社会经济条件 社会经济条件包括：市场状况、劳动力及其知识水平、经济实力等。生态工程是多产品、多途径的具有网络结构的工程，因此，可以根据当地市场、经济实力和劳动力水平，甚至管理层的知识水平，进行生态工程组装。可以以某个经济前景和市场效益好的产品为龙头，其他产品为辅助的格局，形成系列产品和规模效应、获取较大的市场份额和良好的经济效益。生态环境条件生态环境条件 生态环境条件包括：气候条件、土壤条件、污染状况等。生态工程的基础是生态系统，生态系
30、统的中心是生物种群，而生物种群的存活、繁衍和生长均受到生态环境条件的制约，因此，生态工程的实施效果与我们掌握的生态环境条件有密切关系。存在污染的地区，便不能发展有机食品，除非污染被彻底治理。调查资料和数据有：外界的输入状况、系统的组成及其状态、组分之间的物质、能量和信息的流动、系统的输出以及与外界的货币、物质等因子的交换等等。然后，从庞杂的数据中，进行抽象和简化，去伪存真，筛选出少量信息量大而又易于操作的关键因子。2.1.3.2.1.3.模型分析与模拟模型分析与模拟 根据拟定的目标和收集的数据，构建合适的数学模型。通过模型的运算，评价所选的模型类型和数据集是否合适，在模型和数据集合适的基础上，
31、通过运算，找出关键组分和关键因子，找出系统各组分间的物质和能量的流通规律以及流通率变化对系统的潜在压力和影响效应，找出组分的灵敏性和系统平衡及稳定能力，找出反馈作用的强度和效应等等。结合定性研究，评价和分析系统的整体行为特征和发展趋势，并进行综合评价。2.1.4.2.1.4.工程可行性评价工程可行性评价 生态系统模型提供了复合生态系统的静态生态系统模型提供了复合生态系统的静态特征和动态变化性质，是生态工程可行性分析特征和动态变化性质，是生态工程可行性分析或决策分析的基础。或决策分析的基础。通过可行性评价和决策分通过可行性评价和决策分析，可以为管理和政府部门提供在不同社会、析，可以为管理和政府部
32、门提供在不同社会、经济和自然资源条件下，生态工程实施的多条经济和自然资源条件下，生态工程实施的多条途径。途径。从而，使经济效益、生态效益和社会效从而，使经济效益、生态效益和社会效益达到最高，复合生态系统稳定性和存活进化益达到最高，复合生态系统稳定性和存活进化的机会最大，系统恶化的风险最小的机会最大，系统恶化的风险最小。2.1.5.生态工程设计的科学基础生态工程设计的科学基础多学科性 打破学科界限将自然科学、工学和社会科学紧密结合起来。生态工程学家应该既是自然科学专家，又是熟悉社会科学和工学的多面手。或者能将熟悉自然科学的专家、工学专家和社会科学的专家有机、有效地组织起来，进行系统的研究。多目标
33、性 摒弃传统的单目标、单向的思维方式，进行多目标、多层次和多属性的分析研究和决策。整合性 针对复合系统内存在大量的不确定因素、取得完整数据的艰巨性和大规模、长周期的特点必须突破传统的定性数学和统计数学的束缚，采用宏观、微观相结合，定性与模糊相结合的手段，开展研究。整体性 要着眼于系统和亚系统的综合特征综合特征，而非系统组分间的细节分析；重在探索系统的整体结构整体结构、功能功能的行为，而非其数量的绝对变化。2.2.2.2.技术路线技术路线建立互利共生网络；生态系统内部结构和功能是系统变化的依据，因此技术路线是着重调控系统内部结构和功能，进行优化组合，提高系统本身的迁移、转化、再生一些物质和能量的
34、能力，对太阳能的利用率及自净作用与环境容量，充分发挥物质生产潜力，尽量充分利用原料、产品、副产品、废物及时间、空间、营养生态位，提高整体的综合效益。延长食物链延长食物链 在一个生态系统或复合生态系统中的食物链网或生产流程中，增加一些环节，改变食物链增加一些环节，改变食物链(或生产流或生产流程程)结构，扩大与增加系统的生态环境及经济效益结构，扩大与增加系统的生态环境及经济效益，以发挥物质生产潜力，更充分利用原先尚未利用的那部分物质和能量，促使物质流与能量流的途径畅通，此即称之为加环加环。根据加环的性质与功能可分为：生产环、增益环、减耗环、复合环、加工环。生产环生产环 所加入的环可使非经济产品或废
35、物(或部分用非经济产品与废物)直接生产出为人利用的经济产品，例如利用有机废物(如畜禽粪便，棉籽壳，木糖醇渣等)培养出食用菌，利用无毒的有机废水，采用无土栽培的方法，水培蔬菜或花卉，既处理净化了废水(渣)，又生产出商品。增益环 所加之环，虽不能直接生产出商品，但可加大或提高生产环的效益。例如利用无毒的有机废水种植凤眼莲、细绿萍等植物，处理与净化污水。处理后达到养殖要求的水及所生产的青绿饲料虽然不是商品，但可用这原本不能养鱼的水去养鱼，凤眼莲、细绿萍可作为饲料饲养家畜、家禽、养殖鱼类，节约商品饲料，降低成本。对养鱼、家畜养殖，这些生产环是有利的。减耗环减耗环 在食物链网中，每个环节均是生产者，但又
36、是上营养级的消耗者，其中有些环节生产的产品对人无用，反而过度损耗上一营养级的资源，如农田害虫、害鼠等，此为“损耗环损耗环”。但在“损耗环”上增加一新环节，或增大原有的环节，使之抑制和削弱减耗环的作用，此种加环即减耗环。如用三叶章套种在白菜行间，可使白菜甲虫数量降低90，而只要行距合适，白菜并不减产。复合环复合环 所加之环，往往起到上述各环的多种功能，例如在一些农、林生态系统中，引入蜜蜂这一环节，不仅可将原本分散在各植物花中之花粉、花蜜，经蜜蜂转化后，生产出有经济价值的商品蜜、黄腊、蜂王浆、蜂胶、花粉等，起到生产环作用而且由于蜜蜂传媒授粉作用，使很多作物增产，如可使棉花的皮棉增产20，油菜杆增产
37、18左右，梨、苹果分别增产3050及2047，起到增益效果。加工环加工环 严格说加工环不属于食物链网的范畴，但它与系统的输入与输出关系密切，直接决定着不同系统的功能，对经济效益，生态环境及社会效益有很大影响。目前农业、林业生态系统产品输出多以原粮、毛菜、水果等形式输出，产值低输出物中一部分如留在系统内可参加循环，节约成本，但输出后却成为废物，使垃圾增量，是无效输出。例如毛菜毛菜其中不可食部分，菜根、豆荚或边上老叶等，约占毛菜量的2040，这部分输出到消费者厨房变为垃圾。如果增加加工环，在原产地将毛菜变为净菜上市，不仅可使城市垃圾减量，减少了很多无效运输量，而且可在蔬菜生产基地，再加工变为饲料，
38、或生产沼气的原料，然后这些加工的产品可增加经济收益，而且加工的废物(如畜禽粪便、沼液、沼渣)又可就地作为肥料还田。3.生态工程设计范例生态工程设计范例污水资源化生态工程设计污水资源化生态工程设计问题问题 苏州葑门塘河位于该市东郊，长约苏州葑门塘河位于该市东郊，长约5 5kmkm，宽在不同河段从宽在不同河段从4040m m到到100100余米不等，该河所接纳市区部分生活污水及雨水等地余米不等，该河所接纳市区部分生活污水及雨水等地表径流混合水约表径流混合水约1 1亿多立方米。据亿多立方米。据19831983年年19841984年调查，这些年调查，这些污水的污水的CODCOD值为值为2828mg/L
39、 mg/L 55mg/L,55mg/L,氨氮为氨氮为1.761.76mg/L mg/L 6.70mg/L6.70mg/L，总磷为总磷为0.160.16mg/L mg/L 0.18mg/L,0.18mg/L,还有酚、石油等有还有酚、石油等有机污染物机污染物19831983年未治理前该河不仅鱼虾绝迹，河水时呈黑年未治理前该河不仅鱼虾绝迹，河水时呈黑臭，且流入独墅湖臭，且流入独墅湖(面积为面积为10191019kmkm2 2，平均水位平均水位2.832.83m m，蓄水量蓄水量0.1330.133108m108m3 3)后，曾多次造成死鱼现象。且在该湖生产的鱼，后，曾多次造成死鱼现象。且在该湖生产的
40、鱼，因积累较多的酚有类似煤油的异味，不能食用。因积累较多的酚有类似煤油的异味，不能食用。生态工程处理生态工程处理 19831983年，在该河长为年，在该河长为32863286m m宽为宽为4040m m至至l00l00余米余米的河段上，在保障航船航行畅通的前提下，沿两岸及的河段上，在保障航船航行畅通的前提下，沿两岸及一些河湾处，一些河湾处，种植凤眼莲种植凤眼莲4343亩亩，(1986(1986年扩大至年扩大至100100余余亩亩)以它作为加环与接合点，以它作为加环与接合点，提供与其中有机质、营提供与其中有机质、营养盐、微生物等成分的匹配机会养盐、微生物等成分的匹配机会。自。自19831983年
41、开始，应年开始，应用污水处理和利用生态工程治理流经该河受污的水，用污水处理和利用生态工程治理流经该河受污的水，不仅去除了该河之水的大量不仅去除了该河之水的大量CODCOD、氨氨、总氮、总磷、氨氨、总氮、总磷、酚等污染物，使出水达到养鱼标准，改善了该河河水酚等污染物，使出水达到养鱼标准，改善了该河河水及接纳该河之水的独墅湖的水质，避免了该河污染造及接纳该河之水的独墅湖的水质，避免了该河污染造成死鱼事故及出现所养之鱼具有煤油味的现象。成死鱼事故及出现所养之鱼具有煤油味的现象。机制：机制：凤眼莲为原生于热带和亚热带的一种速生快长的漂浮植物，其光合作用不受水和透明度的限制，这为它与同一水体中沉水植物及
42、其漂浮植物竞争提供了优越条件，其光能利用率可达3.24，高于许多陆生植物它分生能力强，主要靠强大的无性繁殖，是世界10种产量最高的植物之一，它能耐受较高浓度的有机质、氮、磷等污染，并能吸收、转化与贮存大量营养盐，同时，凤眼莲与其根系上的微生物在净化污水中起到协同、加成作用，形成互利共生亚系统。以凤眼莲治污必须及时收获、输出该水体，而以凤眼莲治污必须及时收获、输出该水体，而留存河段中将造成二次污染，因此，留存河段中将造成二次污染，因此，及时收获与利及时收获与利用用这些凤眼莲是一个关键。这些凤眼莲是一个关键。凤眼莲的利用途径有很多，但研究与应用最多凤眼莲的利用途径有很多，但研究与应用最多和最有效的有和最有效的有3 3类：作为类：作为饲料、制造堆肥和发酵制造饲料、制造堆肥和发酵制造沼气沼气。技术关键技术关键该生态工程的技术关键有该生态工程的技术关键有6 6个方面：个方面：(1)(1)因地制宜科学设计，保证足够的凤眼莲种植面积；因地制宜科学设计，保证足够的凤眼莲种植面积；(2)(2)及时调整凤眼莲密度；及时调整凤眼莲密度；(3)(3)及时收获和利用凤眼莲；及时收获和利用凤眼莲；(4)(4)凤眼莲的完全利用；凤眼莲的完全利用；（5)5)接种细菌。提高有机污染物的生物降解。接种细菌。提高有机污染物的生物降解。
