生态工程学2-3课件

专题二专题二 工程学模型与工程学模型与生态工程设计生态工程设计1.生态工程模型生态工程模型的概念的概念生态工程以复杂系统为对象，系统工程。生态工程以复杂系统为对象，系统工程。模型是对复杂系统的简化描述，可抽象、概括问模型是对复杂系统的简化描述，可抽象、概括问题的轮廓和主要特征。题的轮廓和主要特征。依据：等级组织原理或整合层次原理（依据：等级组织原理或整合层次原理（Integrative level principle),黑箱原理黑箱原理(Black box principle)。描述和预测系统的行为，并非要完全知道系统以描述和预测系统的行为，并非要完全知道系统以下层次的构成。在复杂的生态系统研究中，重下层次的构成。在复杂的生态系统研究中，重要特征的定性解释和预言，比非重要特征的精要特征的定性解释和预言，比非重要特征的精确阐明更有价值。确阐明更有价值。细胞细胞器官器官个体个体种群种群群落群落生态系统生态系统景观景观生物区生物区生物圈生物圈复杂性复杂性等级等级行为过程放慢行为过程放慢分辨率下降分辨率下降2 生态工程模型生态工程模型常用类型常用类型模型类型：模型类型：概念模型（文字模型）、物理模型和数学模型。概念模型（文字模型）、物理模型和数学模型。概念模型。概念模型。通常将生态系统中的各个分室或每个生态过通常将生态系统中的各个分室或每个生态过程进行划分和确定，并以符合生态生物学习惯程进行划分和确定，并以符合生态生物学习惯的文字加以叙述。的文字加以叙述。通常采用流程图或框图的方式表示，是建立通常采用流程图或框图的方式表示，是建立数学模型的起点。数学模型的起点。数学模型数学模型 模拟和预测系统的动态变化过程，或有时用其来模拟和预测系统的动态变化过程，或有时用其来检验概念模型的缺陷。检验概念模型的缺陷。真实性即模型的数学描述翻译成概念时，是否符真实性即模型的数学描述翻译成概念时，是否符合所描述的生物生态学概念和原理。合所描述的生物生态学概念和原理。精确性即模型模拟、预测系统数值改变和反映系精确性即模型模拟、预测系统数值改变和反映系统实际数值的能力。统实际数值的能力。普遍（普适）性即模型的适用范围，与模型的分普遍（普适）性即模型的适用范围，与模型的分辨能力和完整性有关。辨能力和完整性有关。常用的数学模型类型：分室模型，黑箱模型。常用的数学模型类型：分室模型，黑箱模型。物理模型物理模型 系统动力学模型：系统动力学模型：机制，深入分析，借鉴参考。机制，深入分析，借鉴参考。生态系统能量模型生态系统能量模型果果/蔬蔬子系统子系统x2畜禽畜禽子系统子系统x3土壤子系统土壤子系统x1f20f02f30f01f03f10f32f13f12f21基于农户、自然村的基于农户、自然村的N循环模型循环模型数学模型结构数学模型结构（2）数学模型）数学模型 数学模型的结构数学模型的结构分室模型状态方程的一般通式为分室模型状态方程的一般通式为 x=Ax+u其中，其中，x为库存量的变值；为库存量的变值；A 为分室之间流通率；为分室之间流通率；u 为外部输入，或强制函数为外部输入，或强制函数。x1x2x3系统变量系统变量,即状态变量，即状态变量，x分室的库存量；分室的库存量；传递函数传递函数 Transfer functions,即函数关系，即函数关系，系统各个组成之间的流和相互关系。系统各个组成之间的流和相互关系。包含参数与常数。参数包含参数与常数。参数函数关系中的一些定数。函数关系中的一些定数。常数常数模型中的恒定不变量。如作物从土壤中吸收模型中的恒定不变量。如作物从土壤中吸收的有效氮的比率，的有效氮的比率，60%。强制函数强制函数 Forcing functions，即系统的输入，即系统的输入，影响系统内部的流和状态，但不受系统内部流和影响系统内部的流和状态，但不受系统内部流和 状态的制约。状态的制约。输出输出,模型运行的结果，系统服伺功能和应用价值的模型运行的结果，系统服伺功能和应用价值的 体现。体现。数学模型的特征分析与应用数学模型的特征分析与应用模型的敏感性模型的敏感性(Sensitivity)、稳定性、稳定性(Stability)和反馈（和反馈（Feedback)与控制（与控制（Control)。敏感性敏感性/灵敏性分析灵敏性分析 改变模型的任意一个强制函数，即改变模型的某个输入，改变模型的任意一个强制函数，即改变模型的某个输入，可以研究模型的组成和输出对输入变化的灵敏程度和依赖可以研究模型的组成和输出对输入变化的灵敏程度和依赖性。如在农业生态系统中，改变饲料的输入来研究畜牧亚性。如在农业生态系统中，改变饲料的输入来研究畜牧亚系统、农作物亚系统状态和输出的变化程度。系统、农作物亚系统状态和输出的变化程度。改变系统中某个组成的状态，可以研究系统组成之间的敏改变系统中某个组成的状态，可以研究系统组成之间的敏感性，农作物亚系统的改变对畜牧亚系统和土壤亚系统的感性，农作物亚系统的改变对畜牧亚系统和土壤亚系统的影响等。影响等。改变某些参数，可以研究系统或亚系统对参数或方程式变改变某些参数，可以研究系统或亚系统对参数或方程式变化的灵敏性。如土壤硝化与反硝化，氮利用效率。化的灵敏性。如土壤硝化与反硝化，氮利用效率。在分析复杂的生态系统时，灵敏性分析常常可以揭示系统在分析复杂的生态系统时，灵敏性分析常常可以揭示系统的关键组成、关键的相互作用和关键的系统输入。的关键组成、关键的相互作用和关键的系统输入。控制与反馈控制与反馈 生态系统各个组成之间的生态过程和相互作用生态系统各个组成之间的生态过程和相互作用控控制和反馈控制的体现。制和反馈控制的体现。可以通过对数学模型控制和反馈控制的研究来了解生态系可以通过对数学模型控制和反馈控制的研究来了解生态系统各个组成间的相互作用。统各个组成间的相互作用。控制是一个组成对另一个组成的影响，控制是一个组成对另一个组成的影响，反馈是系统组成对自身变化的回答，反馈是系统组成对自身变化的回答，负反馈表示组成在增加时阻止其继续增加。负反馈表示组成在增加时阻止其继续增加。(3)系统动力学模型系统动力学模型 机制，深入分析，借鉴参考。机制，深入分析，借鉴参考。辅助变量辅助变量信息流信息流外部变量外部变量速率方程式速率方程式涪陵南沱睦和村龙眼种植农业户涪陵南沱睦和村龙眼种植农业户 龙眼栽培系统物质流动示意图：氮流动，水流，植龙眼栽培系统物质流动示意图：氮流动，水流，植物流，不施用化肥而需要的沼肥量。物流，不施用化肥而需要的沼肥量。睦和村部分农户建有沼气池，一户睦和村部分农户建有沼气池，一户3口人，沼气池口人，沼气池10m3。平均每户养猪。平均每户养猪5头。利用沼液沼渣进行施肥，头。利用沼液沼渣进行施肥，是提高物质循环的发展途径。是提高物质循环的发展途径。10m3沼气池年产沼液沼气池年产沼液4t、沼渣、沼渣6t，110 Kg沼肥含沼肥含N 1Kg。16.5 Kg沼肥相当于沼肥相当于15：15：15的的3元素复合元素复合肥肥1Kg。一般龙眼年产。一般龙眼年产100Kg果实需要果实需要N 1.6-1.9 Kg，P1.2-2.0 Kg，K2.5-3.5 Kg。从。从N元素需要量来看，元素需要量来看，该农户需要施用沼肥该农户需要施用沼肥3226-3832 Kg（有效吸收率按（有效吸收率按照照45%计算）。计算）。沼肥沼肥3500Kg-=N40 Kg果园果园 土壤土壤需需N32 Kg龙眼需龙眼需N14.5 Kg一一 年年 生生 枝枝 条条 干干 重重355.4 Kg N8.00 Kg果实果实枯枯枝枝落落叶叶干干重重85.4 Kg，N0.72 Kg杂杂草草：干干重重336.3 Kg，N2.86 Kg化肥化肥:N20Kg积水坑积水坑降水降水抗旱挑水灌溉抗旱挑水灌溉销售销售蒸腾蒸腾径径流流：N 0.29 Kg沼气池沼气池10m3沼气沼气猪圈猪圈沼液渣沼液渣6t饲料饲料农户农户有有 效效 率率45%涪陵南沱睦和村蚕桑生产农业户涪陵南沱睦和村蚕桑生产农业户 调查的农户户主为李天谷，两家调查的农户户主为李天谷，两家8口人。口人。桑树种植位于滨江的河谷丘陵。桑树种植面积桑树种植位于滨江的河谷丘陵。桑树种植面积4.5亩，种植密度约为亩，种植密度约为700株株/亩，品种为福桑、嘉陵、亩，品种为福桑、嘉陵、2790。冬季桑园套种榨菜，亩产约。冬季桑园套种榨菜，亩产约1500Kg。建有。建有以蚕沙为主要原料的沼气池以蚕沙为主要原料的沼气池8m3。每亩桑园每年可供桑叶约每亩桑园每年可供桑叶约3460 Kg左右，养蚕产茧左右，养蚕产茧210 Kg左右。每张蚕产茧左右。每张蚕产茧 40Kg，产生的蚕沙约，产生的蚕沙约63.8 Kg,桑叶残渣桑叶残渣332 Kg。一般每。一般每3000 Kg蚕沙可产蚕沙可产沼气沼气400500m3，可供给，可供给8m 3沼气池需要。沼气池需要。8m 3沼气池每年可产生沼液沼气池每年可产生沼液3.2t的沼渣，的沼渣，4.8 t的沼液。的沼液。桑园桑园 土壤土壤桑树桑树冬季：榨菜冬季：榨菜N2.86 Kg枯枝落叶枯枝落叶+杂草杂草桑叶桑叶156t降水降水蒸腾蒸腾径流径流沼气池沼气池8m3沼沼液液渣渣约约8000 Kg 含含N 72 Kg沼气沼气蚕沙蚕沙1500Kg桑桑 叶叶 渣渣 7800 Kg蚕蚕蚕茧蚕茧940 Kg每每亩亩桑桑园园桑桑叶叶养养蚕蚕产产茧茧210210 Kg左左右右沼气沼气400m3照照 明明化化 肥肥N17 Kg沼气沼气厕所厕所桑园桑园 土壤土壤 化肥化肥 含含N18Kg有有效效率率45%(4)生态系统能量模型生态系统能量模型能质和能值能质和能值H.T.Odum 提出了能值（提出了能值（Emergy)的概念，并将生态系统的概念，并将生态系统中最低质量的太阳能作为基本单位，即太阳能焦。中最低质量的太阳能作为基本单位，即太阳能焦。能值即生产或形成某个产品（物）所需的太阳能的数量。能值即生产或形成某个产品（物）所需的太阳能的数量。如如 l g 雨水的能值为雨水的能值为 75 000Sej焦。焦。生产或形成生产或形成 1 J某物质所需的太阳能量就是该物质的太阳某物质所需的太阳能量就是该物质的太阳能值转换率，如生产能值转换率，如生产 10 J的牛肉需要的牛肉需要1 000 000 J的太阳能，的太阳能，则牛肉的太阳能值转换率为则牛肉的太阳能值转换率为100 000。其单位为太阳能焦。其单位为太阳能焦/焦焦,或或 Sej/j由于由于1 000 000 J的太阳能可光合形成的太阳能可光合形成 1000 J的植物，的植物，1000 J的植物转化为的植物转化为10 J的牛肉，并进一步转化为的牛肉，并进一步转化为1 J的人类组的人类组织。因此，不同营养级层次上的能量质量织。因此，不同营养级层次上的能量质量(简称能质简称能质)不同，不同，营养层次越高，能质越高。人类的能质比牛肉高，牛肉的营养层次越高，能质越高。人类的能质比牛肉高，牛肉的能质高于植物。能质高于植物。住宅区的草坪和风景绿化区域，吸收利用太阳光和雨水。太住宅区的草坪和风景绿化区域，吸收利用太阳光和雨水。太阳光使周围环境（有时称为小气候）的温度升高；阵阵微风阳光使周围环境（有时称为小气候）的温度升高；阵阵微风则有助于小气候温度的下降；则有助于小气候温度的下降；住宅周围树木蒸腾的水分也能驱散一些热气。土壤的养分是住宅周围树木蒸腾的水分也能驱散一些热气。土壤的养分是草地、灌丛和树木生长所必需的。草地、灌丛和树木生长所必需的。刈草时养分随草而损失，必须施肥补充。许多居民花费不少刈草时养分随草而损失，必须施肥补充。许多居民花费不少时间料理住宅周围草地，种花、时间料理住宅周围草地，种花、刈草、规划，周而复始地刈草、规划，周而复始地消耗能量。很多昆虫都是害虫，一类啃吃植物，另一类危害消耗能量。很多昆虫都是害虫，一类啃吃植物，另一类危害人的健康。人的健康。使用农药杀虫也危及周围环境系统的鸟类、松鼠和别的动物，使用农药杀虫也危及周围环境系统的鸟类、松鼠和别的动物，在杀死昆虫的同时亦伤害了以昆虫为食料的鸟类及其他小动在杀死昆虫的同时亦伤害了以昆虫为食料的鸟类及其他小动物，这些被毒杀的昆虫和鸟类均成为废弃物离开住宅区系统。物，这些被毒杀的昆虫和鸟类均成为废弃物离开住宅区系统。3 模型的构建模型的构建(1)建模的方法建模的方法分室系统方法分室系统方法/黑箱途径黑箱途径 首先将生态系统分解成不同的亚系统组成，即不首先将生态系统分解成不同的亚系统组成，即不同的分室，然后着重研究各分室的物质或能量同的分室，然后着重研究各分室的物质或能量状态及其变化。状态及其变化。分室代表营养物质或能量的储存库，是分室内多分室代表营养物质或能量的储存库，是分室内多种群及其复杂生态过程的外在体现和简化种群及其复杂生态过程的外在体现和简化.分室模型所需的数据，通常通过测定分室的大小分室模型所需的数据，通常通过测定分室的大小便可得到。便可得到。参数的估计，也是通过不断地变换参数后，反复参数的估计，也是通过不断地变换参数后，反复求解方程组，直至到合适的数值。求解方程组，直至到合适的数值。实验组成成分法或白箱途径实验组成成分法或白箱途径 该模型将注意力集中在生态系统各种生态过程和该模型将注意力集中在生态系统各种生态过程和 相互作用上，然后，将各个生态关系的方程相互作用上，然后，将各个生态关系的方程或或 方程组组合成一个总的系统模型。机理探讨。方程组组合成一个总的系统模型。机理探讨。数据来自对隔离的具体生态过程的实验研究，而数据来自对隔离的具体生态过程的实验研究，而 野外数据仅仅用于对实验数据的检验和核实野外数据仅仅用于对实验数据的检验和核实上。上。有很高的真实性和精确性，复杂与繁琐。有很高的真实性和精确性，复杂与繁琐。在许多复杂生态系统的模型研究中，往往将分室在许多复杂生态系统的模型研究中，往往将分室 模型和实验组成成分模型结合起来，使模型模型和实验组成成分模型结合起来，使模型既既 能揭示系统的整体特征，又能了解系统内部能揭示系统的整体特征，又能了解系统内部主主 要生态过程的特点。要生态过程的特点。（2 2）建模步骤建模步骤明确建模的目的和系统的边界。突出解决主要问题，明确建模的目的和系统的边界。突出解决主要问题，同时选择模型的复杂程度。如在富营养化研究中，同时选择模型的复杂程度。如在富营养化研究中，主要问题是藻类生长和氮、磷的循环。主要问题是藻类生长和氮、磷的循环。数据的收集、采集和分析；数据的收集、采集和分析；根据数据的收集状况，进行流程分析，编制流程图根据数据的收集状况，进行流程分析，编制流程图和概念框图。或流程和概念框图。或流程数据收集数据收集确定流程中所需的方程式，建立模拟模型。计算后，确定流程中所需的方程式，建立模拟模型。计算后，消除编程和数据错误。消除编程和数据错误。利用正确的模拟程序，进行模型的验证、敏感性分利用正确的模拟程序，进行模型的验证、敏感性分析、较正和有效性分析析、较正和有效性分析,并对模型和参数进行修改。并对模型和参数进行修改。将模型模拟结果用于决策和管理。将模型模拟结果用于决策和管理。(3)建模实例建模实例农牧业生态系统参数确定农牧业生态系统参数确定 土壤库存量土壤库存量x1：根据江苏苏锡常三市：根据江苏苏锡常三市1 9 8 0年、年、1 9 8 5年土壤年土壤 普查确定的土壤类型和土壤内三元素含量（全氮、全磷、全普查确定的土壤类型和土壤内三元素含量（全氮、全磷、全 钾分别为钾分别为 0.143%、0.090%和和1.700%），），按每公顷土壤重按每公顷土壤重 2250t(耕耕 作作 层层 2 0 c m),得土壤库存中氮、碳、钾量得土壤库存中氮、碳、钾量。作物库存量作物库存量:一年内的吸收量。稻麦棉油多年平均单产和整株作一年内的吸收量。稻麦棉油多年平均单产和整株作 物体氮碳钟含星求得。为物体氮碳钟含星求得。为 196.20、39.52和和 166.40kg/ha。牲畜库存星量牲畜库存星量X3：一年中输入的全部饲料和上年末牲畜存栏数：一年中输入的全部饲料和上年末牲畜存栏数,牲畜以牛、羊、猪、禽为主牲畜以牛、羊、猪、禽为主,与文献中折算系数相乘后得与文献中折算系数相乘后得,氮、氮、磷、钾磷、钾 分分 别别 为为 106.52、18.89 和和 30.66kg。外界对土壤的输入：包括化肥、降水和灌溉输入。外界对土壤的输入：包括化肥、降水和灌溉输入。土壤库输出：包括淋洗、渗漏和氮素挥发。土壤库输出：包括淋洗、渗漏和氮素挥发。作物库输出：作物吸收量减去返回土壤和提供饲料的数量。作物库输出：作物吸收量减去返回土壤和提供饲料的数量。4 生态工程设计生态工程设计技术组合：生态工程的创新性不在于组成的各单项技术，而技术组合：生态工程的创新性不在于组成的各单项技术，而在于因地、因类制宜的优化组合。通过组合，促进多系统内在于因地、因类制宜的优化组合。通过组合，促进多系统内空间、时间的耦合，多层次利用，变废为宝，促进与加速物空间、时间的耦合，多层次利用，变废为宝，促进与加速物质循环与流动，恢复受污染或破坏的生态系统。质循环与流动，恢复受污染或破坏的生态系统。组合的方法：加环或减环组合的方法：加环或减环,增加或改变接合点，改善或加强增加或改变接合点，改善或加强链网联接及各环节的协调比量，疏通物流、能流通路，联结链网联接及各环节的协调比量，疏通物流、能流通路，联结原本平行、独立的、无或少联系的一些子系统原本平行、独立的、无或少联系的一些子系统,如鱼池、养如鱼池、养殖场、农田等，使之成为互利共生的网络系统；殖场、农田等，使之成为互利共生的网络系统；所用设备，大部分是自然界所有的，如各种动植物、微生物。所用设备，大部分是自然界所有的，如各种动植物、微生物。也可包括一些人为设备、如沼气发酵罐、养鱼池、畜禽舍等、也可包括一些人为设备、如沼气发酵罐、养鱼池、畜禽舍等、,或回收、转化、利用、加工一些产品、副产品、废物的工或回收、转化、利用、加工一些产品、副产品、废物的工艺设备。艺设备。(1)生态工程设计原则生态工程设计原则因地因类制宜原则因地因类制宜原则自然条件（如气候、地形、地貌、可供生态工程的自然条件（如气候、地形、地貌、可供生态工程的土地及水体的类型、面积和体积土地及水体的类型、面积和体积,植被的状况等）植被的状况等）,空间异质性，布局。多样性选择。空间异质性，布局。多样性选择。经济条件（可能的投资、物力、产品的市场及其潜经济条件（可能的投资、物力、产品的市场及其潜力等）力等）,社会状况社会状况(如体制、文化、有关的方针政策、如体制、文化、有关的方针政策、社会习惯等社会习惯等)技术水平。技术水平。如沼气池。山地公园的水体景观选址、设计。如沼气池。山地公园的水体景观选址、设计。生态学原则生态学原则适当输入辅助能。适当输入辅助能。再生循环原则再生循环原则生物多样性原则，景观生态原理与群落学原理。生物多样性原则，景观生态原理与群落学原理。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物种选择的多功能性与适应性物种选择的多功能性与适应性种间协调与资源利用最大化种间协调与资源利用最大化优化物种组成与结构优化物种组成与结构人工加快演替周期人工加快演替周期经济效益原则经济效益原则 商品生产商品生产 物种多功能性物种多功能性 野生适宜植物的替换，生态习性相同；野生适宜植物的替换，生态习性相同；投入产出分析。投入产出分析。景观、生态、园艺。景观、生态、园艺。(2)生态工程设计路线生态工程设计路线拟定目标拟定目标背景调查。自然资源条件，社会经济条件，生态背景调查。自然资源条件，社会经济条件，生态环境条件。环境条件。模型分析与模拟。构建合适的数学模型。通过模模型分析与模拟。构建合适的数学模型。通过模型的运算，找出关键组分和关键因子，找出系统型的运算，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，找出组分的灵化对系统的潜在压力和影响效应，找出组分的灵敏性与反馈作用的强度和效应等等。结合定性研敏性与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究，评价和分析系统的整体行为特征和发展趋势工程可行性评价。工程可行性评价。(3)常用技术路线常用技术路线建立互利共生网络。如前述的鱼鸭混养，稻田养鱼，稻田建立互利共生网络。如前述的鱼鸭混养，稻田养鱼，稻田养蟹，基塘系统（桑基鱼塘、草基鱼塘、菜基鱼塘、果基养蟹，基塘系统（桑基鱼塘、草基鱼塘、菜基鱼塘、果基鱼塘、林牧复合生态系统、林农复合生态系统等）。鱼塘、林牧复合生态系统、林农复合生态系统等）。延长食物链。产业链。延长食物链。产业链。生产环与增益环：所加入的环，可使非经济产品或废物生产环与增益环：所加入的环，可使非经济产品或废物（或部分用非经济产品与废物）直接生产出为人利用的经（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济产品,例如利用有机废物例如利用有机废物(如畜禽粪便如畜禽粪便,棉耔壳棉耔壳,木糖醇渣木糖醇渣等等)培养出食用菌培养出食用菌,利用无毒的有机废水利用无毒的有机废水,采用无土栽培的方采用无土栽培的方法法,水培蔬菜或花卉水培蔬菜或花卉。复合环：林业，蜜蜂，传粉复合环：林业，蜜蜂，传粉 加工环：加工环：减耗环：水土保持技术，棉田减耗环：水土保持技术，棉田+油菜，针叶林改造；油菜，针叶林改造；(4)生态工程设计生态工程设计案例案例 洪泽湖环境管理生态工程设计洪泽湖环境管理生态工程设计 洪泽湖区是我国历史上水、旱、蝗三大自然灾害频洪泽湖区是我国历史上水、旱、蝗三大自然灾害频繁发生的重灾区，解决洪泽湖区蝗害必须与水旱繁发生的重灾区，解决洪泽湖区蝗害必须与水旱灾害同时考虑。灾害同时考虑。以解决水旱工程设置为前提，稳定水旱面积的变化，以解决水旱工程设置为前提，稳定水旱面积的变化，把过去时涝时旱适合飞蝗繁殖的不稳定地带，改把过去时涝时旱适合飞蝗繁殖的不稳定地带，改造成适合种植水旱作物的农田，杜绝飞蝗繁殖，造成适合种植水旱作物的农田，杜绝飞蝗繁殖，以历年用于药杀飞蝗的费用，变为生产投资，提以历年用于药杀飞蝗的费用，变为生产投资，提高当地人民生活水平，进一步发展水产，农业，高当地人民生活水平，进一步发展水产，农业，芦苇及进而有计划地完成洪泽水产区的生态环境芦苇及进而有计划地完成洪泽水产区的生态环境管理和社会经济建设。管理和社会经济建设。依据：在生态系统发育过程中，有两个具有经济学意义的依据：在生态系统发育过程中，有两个具有经济学意义的阶段，即系统净生产力的最高阶段及整个系统相对稳定的阶段，即系统净生产力的最高阶段及整个系统相对稳定的平衡阶段。平衡阶段。包含结构与功能的相互协调和物质与能量的适合于经济原包含结构与功能的相互协调和物质与能量的适合于经济原则的分配机理。在简化的最佳结构基础上，加速物质周转则的分配机理。在简化的最佳结构基础上，加速物质周转和能量转换效率，以提高系统净生产力，是工农业生产管和能量转换效率，以提高系统净生产力，是工农业生产管理应该模拟的功能过程。协调结构与功能，使系统内物质理应该模拟的功能过程。协调结构与功能，使系统内物质流与能量流在代谢过程中保持稳定平衡，则是环境保护工流与能量流在代谢过程中保持稳定平衡，则是环境保护工作应该塑造的模型。作应该塑造的模型。洪泽湖生态环境管理工程设计的社会洪泽湖生态环境管理工程设计的社会-经济经济-自然生态系统自然生态系统,即工农业社会生态系统的联合体制，则是把上述两个重要即工农业社会生态系统的联合体制，则是把上述两个重要阶段结合起来。阶段结合起来。对于单项工业或农业生产体制的要求是达到最高生产力；对于单项工业或农业生产体制的要求是达到最高生产力；对于整个复合系统的要求，则是亚系统之间协调，从而使对于整个复合系统的要求，则是亚系统之间协调，从而使整个系统趋向稳定。整个系统趋向稳定。自然开放系统与人工封闭循环系统相结合的复合系统自然开放系统与人工封闭循环系统相结合的复合系统。苏州葑门塘河污水资源化生态工程设计苏州葑门塘河污水资源化生态工程设计问题：苏州葑门塘河位于该市东郊，长问题：苏州葑门塘河位于该市东郊，长 约约 5 k m,宽宽4 0 m 到到 1 0 0余米不等，接纳市区部分生活污余米不等，接纳市区部分生活污水及雨水等地表径流混合水约水及雨水等地表径流混合水约 1 亿多立方米。亿多立方米。污水的污水的 COD 值值 为为 28 mg/L55 mg/L，氨，氨 氮氮 为为 1.76mg/L6.70mg/L ,总磷为总磷为 0.16mg/L8mg/L,还有酚、石油等有机污染物，未治理前，该河不还有酚、石油等有机污染物，未治理前，该河不仅鱼虾绝迹，河水时呈黑臭。仅鱼虾绝迹，河水时呈黑臭。生态工程处理生态工程处理 1983年年,在该河长为在该河长为3286m 沿两序及一些河湾处，种植凤沿两序及一些河湾处，种植凤眼莲。以它作为加环与接合点，提供与其中有机质、营养眼莲。以它作为加环与接合点，提供与其中有机质、营养盐、微生物等成分的匹配机会，以期使中断联系或联系不盐、微生物等成分的匹配机会，以期使中断联系或联系不紧的成分；紧的成分；该河段与娄葑水产养殖场的养鱼池，畜禽养殖场等原平该河段与娄葑水产养殖场的养鱼池，畜禽养殖场等原平行的独立的半人工生态系统联结成互利共生网络，疏通河行的独立的半人工生态系统联结成互利共生网络，疏通河中过多的有机质、营养盐、酚等的迁移、转化和输出的通中过多的有机质、营养盐、酚等的迁移、转化和输出的通道道,建立生态工程建立生态工程,化害为利，变废为宝。化害为利，变废为宝。持续持续10余年，不仅去除了该河之水的大量余年，不仅去除了该河之水的大量COD、氨氮、氨氮、总氮、总磷、酚等污染物，使出水达到养鱼标准。总氮、总磷、酚等污染物，使出水达到养鱼标准。技术关键技术关键 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。根据流经污水处理河段（或池塘）的进水量、滞根据流经污水处理河段（或池塘）的进水量、滞留时间、主要污染物浓度及总量、对出水的水质留时间、主要污染物浓度及总量、对出水的水质要求、各种主要污染质需降低到的浓度、凤眼莲要求、各种主要污染质需降低到的浓度、凤眼莲在当地不同月份生产量及其吸收、降解和转化各在当地不同月份生产量及其吸收、降解和转化各主要污染物速率，计算并实施保证有足够的凤眼主要污染物速率，计算并实施保证有足够的凤眼莲种植面积与密度，保障净化污水达到一个预定莲种植面积与密度，保障净化污水达到一个预定要求。要求。及时调整凤眼莲密度。及时调整凤眼莲密度。及时收获和利用凤眼莲及时收获和利用凤眼莲人工基质的投入。凤眼莲能够净化污水的基础之一是其根人工基质的投入。凤眼莲能够净化污水的基础之一是其根系表面定居着一些微生物。人工基质的投入，可以扩大可系表面定居着一些微生物。人工基质的投入，可以扩大可供微生物定居利用的表面积，同时使得微生物的种类、密供微生物定居利用的表面积，同时使得微生物的种类、密度和生产力都有所提高，从而提高净化能力。通常，凤眼度和生产力都有所提高，从而提高净化能力。通常，凤眼莲的根系体积和表面积是其整株的莲的根系体积和表面积是其整株的 20%25%,水体越富水体越富营养化，所占比例越小。因此营养化，所占比例越小。因此,在富营养化的水体中投入在富营养化的水体中投入人工基质就显得十分重要。人工基质就显得十分重要。接种细菌，提高有机污染物的生物降解。从凤眼莲的根系接种细菌，提高有机污染物的生物降解。从凤眼莲的根系微生物群体中，分离出以酚作为唯一碳源的细菌，能够有微生物群体中，分离出以酚作为唯一碳源的细菌，能够有效地利用和分解酚类物质。因此，在凤眼莲的根系和人工效地利用和分解酚类物质。因此，在凤眼莲的根系和人工基质表面接种此类细菌，可以大大提高酚类污染的净化效基质表面接种此类细菌，可以大大提高酚类污染的净化效率。另外，可以根据不同的有机污染物类型，接种其它相率。另外，可以根据不同的有机污染物类型，接种其它相关的微生物。关的微生物。西彭千秋村西彭千秋村水资源循环利用模式水资源循环利用模式每每m2的水生植物能够吸收水中的水生植物能够吸收水中57.5g总磷。规划总磷。规划区内水生植物种植面积约区内水生植物种植面积约7.8万万m2，每年能够吸收，每年能够吸收390585kg总磷，同时通过收割的方式将营养物总磷，同时通过收割的方式将营养物质从系统中移出。质从系统中移出。在非严重水体富营养化程度条件下，当水生植物在非严重水体富营养化程度条件下，当水生植物面积：水产养殖面积面积：水产养殖面积1:5时，能够保证水生植物时，能够保证水生植物对污染物的吸收率达对污染物的吸收率达50以上；以上；在规划区内通过养殖业粪便与污染物沼气池在规划区内通过养殖业粪便与污染物沼气池沼气（沼渣、沼液）种植业饲料养殖业沼气（沼渣、沼液）种植业饲料养殖业的生产模式。的生产模式。利用沼气池对养殖业产生的粪便进行发酵处理，利用沼气池对养殖业产生的粪便进行发酵处理，产生的沼气的作为能源用于生产和生活，沼液沼产生的沼气的作为能源用于生产和生活，沼液沼渣用作为肥料用于果园（菜园）施肥。渣用作为肥料用于果园（菜园）施肥。以沼气池为废弃物资源化纽带，种植、养殖相结以沼气池为废弃物资源化纽带，种植、养殖相结合的主要循环经济发展方式，通过立体经营的种合的主要循环经济发展方式，通过立体经营的种植业、链式循环的养殖业进行综合发展，多次增植业、链式循环的养殖业进行综合发展，多次增值利用，形成相对独立的一个无废弃物的循环式值利用，形成相对独立的一个无废弃物的循环式结构。结构。51写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habitsThe foundation of success lies in good habits 结束语结束语当当你尽了自己的最大努力你尽了自己的最大努力时时，失败失败也是伟大也是伟大的，所以不要放弃，坚持的，所以不要放弃，坚持就是正确的。就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲演讲人：人：XXXXXX 时时 间：间：XX年年XX月月XX日日