本書以生態(tài)工程的基礎理論和實踐應用為主線,主要介紹了生態(tài)工程的概念及發(fā)展歷史、生態(tài)工程基本原理及設計思路、土壤恢復生態(tài)工程、農(nóng)田復合生態(tài)工程、養(yǎng)殖業(yè)生態(tài)工程、水體污染修復生態(tài)工程、濕地生態(tài)工程、土壤污染修復生態(tài)工程、固體廢物利用生態(tài)工程、人工設施生態(tài)工程以及綜合生態(tài)工程等內(nèi)容。通過對國內(nèi)外生態(tài)工程經(jīng)典案例的分析,培養(yǎng)讀者的觀察力、想象力和系統(tǒng)思維能力,激發(fā)創(chuàng)新意識,鼓勵突破、改進和優(yōu)化原始生態(tài)工程設計思路,創(chuàng)設一種開放、靈活、生動多樣的生態(tài)環(huán)境。
本書具有綜合性強、內(nèi)容豐富、視角獨特、理論聯(lián)系實際等特色,可作為高等學校生態(tài)工程、環(huán)境科學及相關專業(yè)本科生、研究生教材,也可作為生態(tài)環(huán)境領域科研人員和管理人員的參考書。
許艇,資源與環(huán)境學院教授,博士生導師,一直以來積極承擔本科、研究生教學工作,教授研究生課程《生態(tài)學前沿與進展》《生態(tài)工程原理與應用》等,從事農(nóng)業(yè)廢物資源化利用工程、有機農(nóng)業(yè)研究,已發(fā)表SCI期刊論文100余篇,以第 一發(fā)明人授權(quán)發(fā)明專利10余項,主編生態(tài)學重點學科叢書《生態(tài)工程》(化學工業(yè)出版社)等。近年來獲得2項教學成果獎,如“面向生態(tài)文明建設的“雙課堂雙陣地”生態(tài)學育人模式創(chuàng)新與實踐”獲中國農(nóng)業(yè)大學教學一等獎,“依托產(chǎn)業(yè)研究院的農(nóng)業(yè)專業(yè)學位碩士研究生“三段式”實踐教學體系的建設研究”獲全國農(nóng)業(yè)專業(yè)學位研究生教育指導委員會實踐教學成果獎(二等)。參與“規(guī)模化養(yǎng)殖場固廢生物堆肥處理及有機肥產(chǎn)業(yè)化”獲神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技進步三等獎 (2008年)、“有機固體廢棄物高效快速堆肥關鍵技術(shù)研究與應用”獲高等學校科學研究技術(shù)發(fā)明獎二等獎 (2013年)、“農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用提升關鍵技術(shù)”獲產(chǎn)學研促進合作創(chuàng)新成果獎二等獎 (2016年)、“養(yǎng)殖糞污生物機械一體化處理關鍵技術(shù)及裝備研發(fā)和應用”獲第十屆大北農(nóng)科技獎環(huán)境工程一等獎(2017年)。
第一章 生態(tài)工程總論 001
第一節(jié) 生態(tài)工程的概念和意義 001
一、生態(tài)工程的概念及由來 001
二、生態(tài)工程產(chǎn)生的時代背景 002
三、生態(tài)工程相關概念及特點 003
四、生態(tài)工程的意義 006
第二節(jié) 生態(tài)工程的主要類型和特點 006
一、生態(tài)工程的主要類型 006
二、生態(tài)工程的特點 010
第三節(jié) 生態(tài)工程的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 011
一、國外生態(tài)工程的發(fā)展 011
二、我國生態(tài)工程的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 013
第四節(jié) 生態(tài)工程研究的主要領域及發(fā)展展望 017
一、生態(tài)工程研究的主要領域 017
二、生態(tài)工程發(fā)展展望 019
思考題 020
參考文獻 020
第二章 生態(tài)工程基本原理及設計思路 022
第一節(jié) 基本原理 022
一、系統(tǒng)原理 022
二、生物學原理 025
三、生態(tài)學原理 027
四、經(jīng)濟學原理 031
五、工程學原理 033
第二節(jié) 生態(tài)工程設計思路與方法 034
一、生態(tài)設計思想及原則 035
二、生態(tài)工程設計思路 035
三、生態(tài)工程設計流程與步驟 036
第三節(jié) 生態(tài)工程的評價 038
一、生態(tài)工程評價原則 038
二、生態(tài)工程評價方法 038
三、生態(tài)工程評價案例 042
四、生態(tài)影響評價 044
第四節(jié) 生態(tài)工程設計案例分析 046
一、案例1:成都活水公園 046
二、案例2:哥倫比亞咖啡種植園生活污水處理生態(tài)工程 047
三、案例3:美國紐約高線公園生態(tài)工程 049
思考題 052
參考文獻 052
第三章 土壤恢復生態(tài)工程 053
第一節(jié) 土壤生態(tài)系統(tǒng)的特點 053
一、多層次結(jié)構(gòu)的復合生態(tài)系統(tǒng) 053
二、動態(tài)開放系統(tǒng) 054
三、自然過程最活躍的場所 054
四、人類活動最激烈的場所 055
第二節(jié) 鹽堿地改良生態(tài)工程 056
一、鹽堿地綜合治理配套技術(shù) 057
二、鹽堿地改良工程案例 060
三、鹽堿地治理的工程生態(tài)設計 061
四、鹽堿地治理工程 063
五、鹽堿地治理區(qū)概況及治理效果 064
第三節(jié) 荒漠土壤恢復生態(tài)工程 067
一、我國土地荒漠化狀況 067
二、土地荒漠化成因和治理模式 068
三、荒漠土壤恢復生態(tài)工程案例 069
第四節(jié) 水土流失恢復生態(tài)工程 072
一、水土保持的耕作措施 073
二、水土保持的治坡治溝工程措施 074
三、水土保持的林草生物措施 076
四、典型案例分析 077
第五節(jié) 黑土地保護生態(tài)工程 081
一、我國黑土地分布、開發(fā)利用和主要問題 081
二、我國黑土地退化主要原因 083
三、我國黑土地保護實施途徑 083
四、黑土地保護工程技術(shù)及方案 085
五、黑土地保護工程案例 087
思考題 091
參考文獻 091
第四章 農(nóng)田復合生態(tài)工程 093
第一節(jié) 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的主要特征 093
一、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的概念 093
二、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的人工控制特點 093
三、農(nóng)田作物的個體發(fā)育及群落演替特點 094
四、農(nóng)田物質(zhì)生產(chǎn)、能流與物流的特點 095
第二節(jié) 農(nóng)田間、混、套作生態(tài)工程 095
一、農(nóng)田間、混、套作的基本概念 096
二、農(nóng)田間、混、套作的生產(chǎn)和生態(tài)服務功能 096
三、農(nóng)田間、混、套作技術(shù)要點 099
四、農(nóng)田間、混、套作典型案例 099
第三節(jié) 農(nóng)田病蟲害生物防治生態(tài)工程 107
一、生物防治概況 107
二、生物防治的基本類型 108
三、農(nóng)田生物防治典型案例 109
第四節(jié) 復合農(nóng)林業(yè)生態(tài)工程 112
一、復合農(nóng)林業(yè)概況 112
二、復合農(nóng)林業(yè)基本類型 115
三、典型案例 115
第五節(jié) 稻田養(yǎng)魚生態(tài)工程 118
一、稻田養(yǎng)魚概況 118
二、稻田養(yǎng)魚的經(jīng)濟效益-社會效益-生態(tài)效益 119
三、稻田養(yǎng)魚生態(tài)工程類型 120
四、稻田養(yǎng)魚生態(tài)工程技術(shù) 120
五、典型案例——稻-魚共作系統(tǒng)可持續(xù)性的生態(tài)機制 121
思考題 123
參考文獻 123
第五章 養(yǎng)殖業(yè)生態(tài)工程 125
第一節(jié) 規(guī)模化畜牧養(yǎng)殖現(xiàn)狀及問題 125
一、規(guī)模化畜牧養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及環(huán)境污染問題 125
二、規(guī)模化養(yǎng)殖業(yè)問題產(chǎn)生的原因 128
三、規(guī)模化養(yǎng)殖業(yè)污染治理政策及原則 130
第二節(jié) 畜牧養(yǎng)殖生態(tài)工程 132
一、畜牧群落生態(tài)工程 132
二、綜合防治生態(tài)工程 133
三、農(nóng)牧復合生態(tài)工程 133
第三節(jié) 水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)工程 137
一、淡水綜合養(yǎng)殖 137
二、常規(guī)魚混養(yǎng)模式 138
三、魚鱉混養(yǎng)模式 139
四、魚蝦混養(yǎng)模式 139
五、魚蟹混養(yǎng)模式 140
第四節(jié) 魚菜共生生態(tài)工程 141
一、魚菜共生概況 142
二、魚菜共生基本原理 142
三、魚菜共生生態(tài)工程類型及技術(shù) 143
四、魚菜共生生態(tài)工程案例 145
思考題 145
參考文獻 146
第六章 水體污染修復生態(tài)工程 147
第一節(jié) 水體富營養(yǎng)化 147
一、水生生態(tài)系統(tǒng)的特點 147
二、水質(zhì)凈化的生物學原理 148
三、水體富營養(yǎng)化的概念與成因 148
四、水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生的危害 149
第二節(jié) 景觀水體的污染修復 151
一、景觀水體的重要性及其現(xiàn)狀 151
二、污染來源及防治方法 151
三、生態(tài)修復技術(shù) 152
四、案例——以北京市動物園水禽湖富營養(yǎng)化綜合整治為例 154
第三節(jié) 湖泊水體的污染修復 155
一、湖泊水體的重要性及其污染現(xiàn)狀 155
二、污染來源及防治方法 155
三、生態(tài)修復的原則 160
四、案例——山東省南四湖人工濕地工程 161
第四節(jié) 養(yǎng)殖水體的污染修復 163
一、養(yǎng)殖池塘中污染物的種類及產(chǎn)生的危害 163
二、養(yǎng)殖水體的處理和修復技術(shù) 164
三、案例——宜興市河蟹養(yǎng)殖池塘的水體污染修復 166
思考題 169
參考文獻 169
第七章 濕地生態(tài)工程 172
第一節(jié) 濕地生態(tài)系統(tǒng)概況 172
一、人工濕地的概念及分類 173
二、人工濕地的組成及凈化機理 175
三、人工濕地參數(shù)對人工濕地凈化效果的影響 176
第二節(jié) 濕地植被與水生植物 177
一、濕地植被 177
二、水生植物 179
第三節(jié) 水平流人工濕地的設計建設與案例 181
一、水平流人工濕地的設計與建設 182
二、水平流人工濕地案例 188
第四節(jié) 潛流人工濕地的設計建設與案例 190
一、復合潛流人工濕地的設計與建設 190
二、潛流人工濕地案例 195
第五節(jié) 垂直流人工濕地的設計建設與案例 198
一、垂直流人工濕地的設計與建設 198
二、多級垂直流人工濕地案例 201
思考題 206
參考文獻 206
第八章 土壤污染修復生態(tài)工程 208
第一節(jié) 土壤污染物的來源與危害以及土壤污染的特點 208
一、土壤污染物的主要來源 208
二、土壤污染物的危害 210
三、土壤污染的特點 212
第二節(jié) 重金屬污染土壤修復技術(shù) 213
一、物理修復技術(shù) 213
二、化學修復技術(shù) 215
三、生物修復技術(shù) 216
四、農(nóng)業(yè)修復技術(shù) 218
第三節(jié) 有機污染土壤修復技術(shù) 222
一、物理-化學修復技術(shù) 223
二、生物修復技術(shù) 223
三、聯(lián)合修復技術(shù) 229
第四節(jié) 污染土壤修復生態(tài)工程案例 229
一、土壤污染修復生態(tài)工程概述 230
二、農(nóng)用土壤污染修復生態(tài)工程案例 231
思考題 237
參考文獻 238
第九章 固體廢物利用生態(tài)工程 239
第一節(jié) 固體廢物的產(chǎn)生、特點、處理及利用 239
一、固體廢物的產(chǎn)生及特點 239
二、固體廢物的處理方式 240
三、固體廢物的資源化利用 241
第二節(jié) 好氧堆肥基本過程、原理與工藝 242
一、好氧堆肥基本過程 242
二、好氧堆肥原理 243
三、好氧堆肥工藝 246
第三節(jié) 厭氧消化原理與工藝 253
一、厭氧消化基本過程 253
二、厭氧消化微生物 255
三、厭氧消化的影響因素 256
四、厭氧消化工藝 258
五、厭氧反應器 260
第四節(jié) 腐生生物處理固體廢物生態(tài)工程 262
一、腐生生物轉(zhuǎn)化原理 262
二、腐生生物轉(zhuǎn)化技術(shù)工藝 262
三、腐生生物處理技術(shù)應用的影響因素 264
第五節(jié) 固體廢物生態(tài)工程處理案例 264
一、污水處理廠污泥好氧發(fā)酵處置工程 264
二、養(yǎng)殖糞污厭氧消化處理工程 269
思考題 273
參考文獻 273
第十章 人工設施生態(tài)工程 275
第一節(jié) 種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)溫室 275
一、種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)溫室的基本原理 275
二、種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)溫室的關鍵技術(shù) 276
三、種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)溫室發(fā)展模式與案例 279
第二節(jié) 工廠化垂直生態(tài)農(nóng)場 283
一、工廠化垂直農(nóng)場發(fā)展過程 283
二、工廠化垂直農(nóng)場發(fā)展類型 285
三、工廠化垂直農(nóng)場生態(tài)循環(huán)技術(shù) 287
四、工廠化垂直生態(tài)農(nóng)場發(fā)展前景與展望 289
第三節(jié) 太空生命保障人工閉合生態(tài)系統(tǒng)工程 290
一、太空生命保障系統(tǒng)發(fā)展過程 290
二、太空生命保障系統(tǒng)主要類型 295
三、太空生命保障人工閉合生態(tài)系統(tǒng)關鍵技術(shù) 296
四、太空生命保障人工閉合生態(tài)系統(tǒng)案例 297
第四節(jié) 微型人工生態(tài)系統(tǒng)工程 299
一、微型人工生態(tài)系統(tǒng)工程發(fā)展現(xiàn)狀 299
二、微型人工生態(tài)系統(tǒng)工程關鍵技術(shù) 301
三、微型人工生態(tài)系統(tǒng)工程發(fā)展前景 303
思考題 304
參考文獻 304
第十一章 綜合生態(tài)工程 309
第一節(jié) 綜合生態(tài)工程的基本原理、類型和特點 309
一、綜合生態(tài)工程的基本原理 309
二、綜合生態(tài)工程的類型和特點 310
第二節(jié) 生態(tài)村與生態(tài)農(nóng)場建設 314
一、生態(tài)村 314
二、生態(tài)農(nóng)場 317
第三節(jié) 生態(tài)工業(yè)園 320
一、生態(tài)工業(yè)園的由來和發(fā)展 320
二、生態(tài)工業(yè)園的含義和基本原理 324
三、生態(tài)工業(yè)園區(qū)案例分析——以廣西貴港國家生態(tài)工業(yè)園區(qū)為例 324
第四節(jié) 循環(huán)經(jīng)濟示范區(qū) 328
一、循環(huán)經(jīng)濟的基本模式 328
二、循環(huán)經(jīng)濟示范區(qū)的概念、指導思想 328
三、循環(huán)經(jīng)濟示范區(qū)建設理論 330
四、循環(huán)經(jīng)濟示范區(qū)建設原則和規(guī)劃步驟 332
五、循環(huán)經(jīng)濟示范園區(qū)建設案例 334
第五節(jié) 生態(tài)區(qū)域建設 335
一、生態(tài)縣建設 336
二、生態(tài)省建設 337
三、生態(tài)縣建設規(guī)劃設計案例 337
思考題 347
參考文獻 347