生态学10景观应用生态学.ppt

生态学,内容目录,1 绪论2 生态系统3 生态系统中的生物与环境4 生态系统中的生物种群5 生态系统中的生物群落6 生态系统中的能量流动7 生态系统中的物质循环8 生态系统的信息传递9 生态系统的结构及调整10 应用生态学,10 应用生态学,10.1 景观生态学10.2 城市生态学10.3 生态旅游10.4 生态农业与生态工程10.5 工业生态学与生态工业园区10.6 生态规划与生态小区,10.1 景观生态学,10.1.1 景观和景观生态学10.1.2 景观生态学的一般概念10.1.3景观生态学的研究方法10.1.4 景观生态学的应用,10.1.1 景观和景观生态学,狭义景观：是指几十km2至几百km2范围内，由不同生态系统类型所组成的，具有重复性格局的异质性地理单元。广义景观：则指出现在从微观到宏观不同尺度上的，具有异质性或缀块性的空间单元。,1）景观（Landscape）的定义,2）景观生态学（Landscape Ecology）,景观生态学是研究景观单元的类型组成、空 间格局及其与生态学过程相互作用的综合性学科。,（1）景观结构：景观组成单元及类型，多样性及其空间关系。如景观中不同生态系统（或土地利用系统）的面积、形状和重复出现频率，它们的空间格局以及能量、物质和生物体的空间分布等。（2）景观功能：景观结构与生态学过程的相互作用，或景观结构单元之间的相互作用。这些作用主要体现在能量、物质和生物有机体在景观镶嵌体中的运动过程之中。（3）景观动态：景观在结构和功能方面随时间推移发生的变化。具体来说，景观生态包括景观组成单元的醉成组成成分、多样性、形状和空间格局的变化，以及由此导致的能量、物质好生物在空间分布与运动过程的差异。,自然人工,10.1.2 景观生态学的一般概念,1）格局、过程、尺度,格局（pattern）：是指空间格局，它包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。过程：指景观生态学涉及到生物生态学过程，包括种群种群动态、种子或生物体的传播、扑食者猎物相互作用、群落演替、干扰传播、物质循环、能量流动等等。尺度（scale）:研究某一问题或现象时所采用的空间或间单位，或者某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生频率。,2）缀块廊道基底模式,缀块（patch）：泛指与周围环境或外貌或性质不同，并具有内部均质性的空间单元。廊道（corridor）：指景观中与相邻两边环 境不同相同的线性或带状结 构。基底（matrix）：指景观中分布最广、联系性最大的背景结构。,缀块与廊道的不同组合形成不同的生态景观类型,10.1.3景观生态学的研究方法,1）模型和模拟,模型和模拟方法是生态学研究的基本方法之一，但对于宏观生态学研究而言，它的意义更为重大，相当于在计算机上做实验。景观模型包括空间模型和非空间模型。,2）景观分析,景观分析即定量地描述景观结构，建立景观结构与功能过程间的相互关系，进而从景观结构上的变化来推断其功能和过程可能发生的变化，它是景观生态学的基本研究方法。,3）3S技术,3S技术即遥感（RS）技术、地理信息系统（GIS）技术和全球定位系统（GPS）技术。遥感提供了最重要的信息数据。地理信息系统是一种管理与分析空间数据的计算机题系统，其基本功能包括图形数字输入，查找和更新数据，分析地理数据以及输出可读数据。GPS主要用于某个点的空间定位（包括纬度、经度和海拔高度）。,10.1.4 景观生态学的应用,1）景观生态规划管理,景观生态学被广泛应用于国土整治、资源开发、土地利用、生物生产、自然保护、环境治理、区域规划、城乡建设、旅游发展等领域。可以分为景观生态规划与景观生态设计两个方面。,景观生态规划是应用景观生态学原理及其他相关学科的知识，通过研究景观格局与生态过程以及人类活动与景观的相互作用，在景观生态分析、综合及评价的基础上，提出景观最优利用方案和对策及建议。,如区域国土整治与发展战略研究中的生态建设规划；区域生态环境变化的动态监测和预测预报；大型生态工程的系统论证与大型建设工程的环境影响评价与生态预测；城市与工矿区人工生态系统研究与景观生态规划；农村生态经济发展规划；土地生态适宜性评价与土地利用优化结构设计；自然保护区的景观生态规划与管理；旅游开发区建设的景观生态规划和风景名胜的景观生态保护。,景观生态学土地利用规划景观生态学对土地利用的指导意义农、林、牧各业（空间与时间上）的优化组合山、水、林、田、路的合理配置,毛乌素沙地的景观格局与“三圈”模式,Landscape pattern and“3-Circles”Mu Us sndy land,荒漠盆地的景观代示意图,Schema of landscape zones in desert basin,绿洲-过渡带-荒漠系统,2）景观生态设计,景观生态设计与景观生态规划既有密切的联系，又有一定的区别。如果说景观生态规划是从较大尺度上对原有景观要素的优化组合以及重新配置或引入新的成分，调整或构建新的景观格局及功能区域，那么景观生态设计就是在小尺度上对景观生态规划中划分的功能区域特定功能的实现过程，一般都与具体的工程相联系，以具体的生态技术应用为特征。如：城市居民小区的景观生态设计；乡镇居民生活环境的景观生态设计；各类公园和休闲用地的景观设计；重要城市建设物的环境设计；矿山开发和其他工程所破坏的景观重新塑造设计；综合利用的农、草、林立体景观设计等。,10.2 城市生态学,10.2.1 城市生态学及其发展10.2.2 城市生态学研究的几种观点10.2.3 城市生态系统的结构与功能10.2.4 城市生态系统的调控方法,10.2.1 城市生态学及其发展,1）城市的内涵,城市（city）是非农业人口喂居民主体，以空间与环境利用为基础，以聚集经济效益为特点，以人类社会进步为目的的一个集约人口、经济、科学技术和文化的空间地域综合体。,自然人工,欧洲的城市发展,3）城市问题,由于城市化的发展和城市人口、工业、建筑的高度集中，带来了一系列的问题。当城市人口膨胀到一定程度，城市扩大到一定规模时，势必造成城市用地紧张、交通拥挤、住房短缺、基础设施滞后、环境污染、生态条件恶化，并导致失业率增加和犯罪率上升等一些列现代城市社会弊病。,4）城市生态学的发展,思想萌芽：古希腊哲学家柏拉图的“理想国”，16世纪英国T.More的“乌托邦”，19世纪E.Howard的“花城园”。第一个高潮：从英国生物学家P.Geddes的进化中的城市（1915）开始，到20世纪30年代，主要是生态学的原理和方法用于城市研究。第二次高潮：20世纪60年代以后，随着城市诸多问题的出现，又将城市生态学的研究推向高潮。,5）城市生态学,城市生态学（urban ecology）生态学的一个分支，是以城市空间范围内生命系统和环境系统之间为研究对象的学科。由于人是城市中生命成分的主体，因此也可以说，城市生态学是研究城市居民与城市环境之间相互关系的科学。,10.2.2 城市生态学研究的几种观点,1）自然生态观,把城市视为以生物题为主体，包括非生物环境在内的受城市人类活动干扰并反作用于人类的自然生态系统。从城市生态系统的结构组分出发去研究城市生态关系。其研究最活跃领域包括：（1）人类活动与城市气候关系的研究（2）城市化过程对植物的影响极其功效和规划研究（3）城市及工业区自然环境容量、自净能力及生态规 划研究,2）经济生态观,这种观点把城市模拟成一个以高强度的物流、能流喂特征，不断进行新陈代谢，经历着发生、发展、兴盛、衰亡演替过程的人工生态系统。通过对城市各种生产、生活活动中，物质代谢、能量转换、水循环和货币流通等过程的研究，探讨城市复合体的动力学机制、功能原理、生态经济效益和调控办法。,3）社会生态观,这种观点认为城市是人类集聚的结果，是人性的产物。城市研究的核心应是人的需求、人的相互着作用以及人的反应。20世纪70年代以来，这类研究运用个体生理学模型、行为模型、健康状况模型、心理学模型及运输形式模型等探讨了人的生物特征、行为特征和社会特征在城市化过程中的地位和作用。人口密度好生活质量是研究的两大热点。,10.2.3 城市生态系统的结构与功能,1）城市生态系统,城市生态系统是城市居民与其周围环境相互作用形成的网络，是人类生产和生活活动集中的较大场所，是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起来的特殊空间地域综合体。该空间地域综合体是自然实体和社会，经济和文化实体的有机统一。,城市与其周围环境的联系,2）城市生态系统的结构,自然亚系统：居民赖以生存的基本物质环境，如阳光、空气、雨露、植被、土壤、动物等自然景观要素。经济亚系统：生产、分配、流通与消费的各个环节，包括工业、农业、交通、运输、贸易、金融、建筑、通讯、科技等。社会亚系统：物质生活与精神生活诸方面，如衣、食、住、旅、医等和人们的心理状态，以及文化、艺术、宗教、法律等上层建筑。,3）城市生态系统的功能,一是生产：为社会提供丰富的物资和信息产品，包括第一性 生产、第二性生产、流通服务及信息生产4类。城市生产活动的特点是：能流、物流高强度密 集、系统输入、输出量大，主要消耗不可再生性 能源，且利用率低，系统对外界的依赖性较大。二是生活：为市民提供方便的生活条件和舒适的栖息环境。三是还原：保证城乡自然资源的永续利用和社会、经济、环 境的平衡发展。这3种功能是靠其中连续的物流、能流、信息流、货币流及人口流来维持的。,城市的物质、能源代谢,10.2.4 城市生态系统的调控方法,1）城市生态系统的平衡,城市自然社会经济复合生态系统在动态发展过程中，自身保持相对稳定有序的一种状态，即生态协调，经济发展，社会安定：（1）人类与自然环境相互协调（2）各个组成部分比例结构合理（3）系统的输入与输出均衡，功能得到正常发挥（4）各经济部门有计划按比例发展（5）社会安定，人民安居乐业,2）城市生态调控的目标,一是高效，即高的经济效益和发展速度二是和谐，即和谐的社会关系和稳定性联合国世界环境与发展委员会（WCED）：城市生态调控的目的，在与利用一切可以利用的机会，充分提高物质能量利用效率，使系统风险最小，而综合效益最高，从而使社会、经济、环境得到协调发展。,3）城市生态调控的途径,（1）生态工艺的设计与改造根据生态最优化原理设计和改造城市工农业生产和生活系统的工艺流程。如：能源结构的改造，生物资源的利用，物质循环与再生，共生结构的设计，资源开发管理对策，化学生态工艺以及景观生态设计等。,城市园林绿地系统的布局形式,城市园林绿地系统的布局形式,城市内的纸循环,（2）生态关系的规划与协调 运用系统科学方法与人工智能技术，对城市生态系统的结构与功能、优势与劣势、问题与潜力，进行辨识、模拟和调控，为城市规划、建设和管理提供决策支持的一种科学研究过程。,（3）生态意识的普及于提高,在城市管理部门及市民中普及和提高生态意识（包括系统意识、资源意识、环境意识和可持续发展的意识等），倡导生态哲学和生态美学，最终克服决策、经营及管理行为的短期性、盲目性、片面性及主观性，从根本上提高城市的自组织、自调节能力，是城市生态调控最迫切、最重要的一环。,某城镇生态文化体系建设规划,10.3 生态旅游,10.3.1 生态旅游的产生与发展10.3.2 生态旅游的内涵与特征10.3.3 生态旅游的理论基础10.3.4 国内外生态学旅游发展概况,10.3.1 生态旅游的产生与发展,1983年国际自然保护联盟（IUCN）特别顾问、墨西哥专家H.Ceballos Lascurain首次提出生态旅游。由于人类环境意识的觉醒，20世纪80年代后期以来，生态旅游也逐步成为旅游热衷的重要方面。生态旅游成为旅游可持续发展的重要形式。,10.3.2 生态旅游的内涵与特征,1）生态旅游的内涵,（1）生态旅游是以大自然为基础，涉及自然环境的教育、解释与管理，使之在生态上可持续的旅游；（2）生态旅游是在利用资源环境供人们观赏的同时，又对自然环境进行保护的一种活动；（3）生态旅游是指按生态学要求实现环境保护的生态项目，即以不破坏环境为特征的风景旅游活动；（4）生态旅游是对保护环境及维护当地居民正常安适生活承担义务的旅行；（5）生态旅游是以生态环境和生态类型与生态资源喂主要旅游对象与活动形式，以欣赏大自然风光，接受生态知识的科普教育或探索和研究生态科学喂主要目的及内容的一种新型综合性旅游项目等。,2）生态旅游的特征,天然性：生态旅游主要与生态景观为对象，包括自然生态景观与人文生态景观，其最显著的特色是天然性。高层次性：生态旅游除具有传统山水旅游的特色外，还体现保护生态环境的意识与行动，对环境的审美，使人重新发现自然环境的意义和人在保护中的重大作用。可持续性：指生态景观、生态资源的永续利用，应当既满足经济、社会与美学的需要，有维持文化完整性、基本生态过程、生物多样性和生态支持系统。综合性：这是指生态旅游的效益的综合性的，即生态效益、经济效益和社会效益的统一。,10.3.3 生态旅游的理论基础,1）人与自然关系理论,人类中心论：认为自然是为人类而生，是任人摆布的，而人类则是大自然的主宰着，人类可以征服、改造和控制自然。人与自然协调论：认为认识大自然的组分，人与自然是平等的，在大自然面前，人类的一切所谓征服省力其实是人与自然共同创造的结果，人与自然的关系应协调在自然系统承受的范围之内。生态旅游建立在人与自然协调论和生态人文论等正确的人与自然关系理论基础上。,2）生态美理论,生态美是建立在生态人文观基础上的一种崭新的具生态哲学意义的美学概念，生态美的特点包括活力美、和谐美、创造性和参与性。活力美指的是生命充满蓬勃旺盛、永恒不息的生命力。和谐美指的是生命与生命之间、生命与环境之间相互支持、互惠共生所展现出来的美学特征。创造性主要反映在，生态美是生命与环境共同进化创造出来的。参与性指从审美体验上，生态美是审美者溶入到审美对象中，及生态美具有参与性特征。,3）可持续发展理论,生态旅游在可持续发展理论的指导下，对三大效益的横向和纵向的关系都十分重视，且把长远的可持续旅游作为自己的发展目标，通过操作性强的生态旅游，保证旅游可持续发展能够落实到实处。,10.3.4 国内外生态学旅游发展概况,1）生态旅游农业,自然多样性（自然保护区）、风景名胜区、森林公园、自然遗产,生态林,2）观光旅游农业,观光农业园（特色作物园、菜园、果园）、观光农业（自然布局、农业设施、人工修饰）观景、赏花、摘果、尝鲜。,3）休闲农业,庄园农业（度假）、庭院农业（别墅）、市民农园（周末）劳动、学农、体验生活、避暑、科考、整枝采果、体验农作、了解农民生活、享受乡土情趣，而且可住宿、度假、游乐。,4）民俗旅游农业,民俗村（少数民族）、特色村镇、农家小院（四合院、土楼、主楼）住农家乐、吃农家饭、享农家乐。,5）都市旅游农业,生物主题公园、城市绿化带、菜篮子工程、市民农园,6）科技旅游农业,农业科技示范园、工厂化农业、技艺农业、农业科技馆,10.4 生态工程与生态农业,10.4.1 生态农业的产生及含义10.4.2 中国生态农业10.4.3 生态工程,10.4.1 生态农业的产生及含义,1)农业的有序发展,（1）原始农业时间：持续时间约为7000年特点：刀耕火种、熟荒、撂荒，基本只有种和收两种环节。问题：只取不给，土地营养平衡完全靠自然植被的自我恢复，掠夺经用，水土流失，土壤退化。后果：转移农业，背井离乡。,游牧转移 刀耕火种,（2）传统农业时间：约4000年传统农业特点：以人力、畜力为主要动力，输入低；以人粪尿、动物粪便、绿肥等有机肥为土地提供营养；采用间作、轮作、套作等方式来充分利用土地资源进行农业生产，注意到了保持地力常新；注意天时地利来进行农业生产，注重顺应自然规律。,传统农业问题：劳动生产低效；对自然的依附状态不能得到改善；难以较大规模上合理充分利用自然资源；男耕女织，固定农业；自给自足，丰衣足食；生态合理，经济不合理。,（3）石油农业开始时间：19世纪40年代，鼎盛时期：20世纪60年代石油农业特点：以机械化、水利化、化学化和电气化；直接和间接依赖石化能源；农业劳动生产率大大提高；土地生产率和农产品商品率提高。,石油农业的问题：高输入、高能耗，加剧世界能源危机；机械化耕作、不合理的种植导致土壤流失；化肥和农药用量上升，引起严重环境污染；单一种植使生态失衡，引发大规模病虫害；人工创造的高产品种广泛取代了各地农畜品种的多样性，使后者的基因快速灭绝。,机械化、高能耗、高效率,集约化、高能耗、高效率,原始农业 野蛮时代传统农业 妥协时代石油农业 对抗时代生态农业 文明时代,2)替代农业,生态农业、自然农业有机农业、生物农药生物动力学农业、科学生态农业肥力农业、腐殖质农业综合农业、生物生态农业持久农业、可持续农业,不同替代农业的特点,（1）Organic agriculture,(2)Biological agriculture,(3)Biodynamical agriculture,（4）Natural agriculture,3)生态农业,（1）生态农业含义“生态农业”一词提出的时间：1970年提出该词的学者：美国土壤学家W.Albreche；“生态农业”明确定义的时间：1981年提出定义的学者：应该农学家M.Worthington当时对”生态农业“的定义：生态上能自我维持，低输入，经济上有生命力，在环境、伦理和审美方面可接受的小型农业。,（2）生态农业的7个条件是一个自我维持系统，所有产品内部循环；用豆科植物轮作，施有机肥保持土壤肥力；多业结合，保持生物多样性；单位净生产量增加；农场规模不大；经济可行；伦理、道德、美学上可以接受。,（3）国外生态农业的时间与批判美国：1%日本：1%德国：3%欧洲：荷兰委员会调查报1-3%,10.4.2 中国生态农业,1)中国生态农业的背景,世界生态农业的兴起；满足日益增长的巨额农产品的需求；组织自然资源的耗竭好生态环境的恶化；保持和进一步提高经济效益。,2)生态农业道路的选择,3)中国生态农业特点,能有效发展农业生产；充分合理利用自然资源；提高农业生产力；维护自然界的生态平衡。,4)中国生态农业与西方生态农业比较,（1）Background,(2)Target,(3)Value standpoint,（4）Attitude towards usage industry product,（5）the construction and diversity,（6）Agricultural economy,（7）Development scale,5)中国生态农业的特点和要求,清洁农业现代化农业整体农业综合农业高效农业可持续农业,中国生态农业的特点和要求,战略性用农业发展的长远眼光来制定自己的生态农业战略；地域性按照地域特色和特有农业品种来设计能发挥当地优势；多样性注重品种和栽培的多样性，物质和能量充分利用，减少病虫害；整体性注重农、林、牧、副、渔、工、商、运输等方面整体发展；协调性注重林、田、水、草等与经济、技术、生态环境有机配合；层次性利用生物食物链关系设计农业生产模式；高效性重视提高植物对太阳能的转换率，充分合理利用自然资源；持续性保护资源，合理利用资源，提高利用率，保持资源持久性。,6)中国生态农业的总原则,整体协调循环再生,7)中国生态农业系统,8)生态农业原理,食物链食物网原理物质循环再生原理生态位原理种间关系原理边缘效应原理,9)生态农业技术,土壤培肥技术、堆肥技术、废弃物处理技术沼气及其发酵残余物的综合利用技术使用就生产及秸秆综合利用技术蚯蚓养殖与资源利用技术小流域综合处理技术有机食品生产技术污水处理技术节水农业技术,生态农业技术来源,10）中国生态农业模式及类型,生态恢复与环境综合治理工程模式物质能量循环再生利用模式复合养殖生态工程模式多业结合整体协调模式农林复合系统模式环保净化模式生物防治模式立体农业模式,立体农业模式,桑+菌,葡萄+生菜,农林复合系统模式,竹+香菇,农林间作,农林复合系统模式,杨树+牛,桑树+胡萝卜,农林间作和庭院结合,因地制宜 合理布局,浙江省德清县的流域地形和因地制宜的 农业利用结构示意图,江苏的“粮桑菜牧”系统,问题：人多地少做法：以农田、桑园、水面为三大基地1、农田：中三熟（麦稻稻、油稻稻、肥稻稻）绿肥还田，秸秆10%还田，30%作燃料，60%作饲料。2、桑园：春、夏、秋三季种桑养蚕，冬季桑下种菜，菜根、菜叶、蚕沙、蚕蛹做猪、羊、兔的饲料。3、水面：养鱼、养珍珠，另70%的水面放养三水（水花生、水葫芦、水浮莲）。以“三养”（猪、羊、兔）为纽带，实现以“三水”（水花生、水葫芦、水浮莲）促“三养”，以“三养”促三熟。,江苏的“粮桑菜牧”系统,10.4.3 生态工程,1）生态工程的概念,生态工程是指人类设计的具有一定结构的工艺系统，生态工程是应用生态系统中物种相互作用等生态学原理，结合系统工程的最优化方法，设计分层、多级利用，多物共栖的生产工艺系统。,2）农业生态工程的组建,农业生态工程就是有效地运用农业生态系统中各生物种群充分利用空间好资源的群落共生原理，多种成分相互协调好促进的功能整合原理，以及物质和能量多层次、多途径利用和转化的循环再生原理，而建立以来的能合理利用自然资源，保护生态稳定好持续高效功能的农业生态系统（马世骏，1987）。,生态农业组装设计关系,3）生态工程的类型与应用,（1）物质能量的多层分级利用系统（2）水陆交换的物质循环系统（3）复合养殖生态工程系统（4）多功能污水自净工程系统（5）多功能农工联合生产系统,（1）物质能量的多层分级利用系统,（2）水陆交换的物质循环系统,（3）养殖生态工程,（4）多功能污水自净工程系统,（5）多功能农工联合生产系统,植被恢复及水土保持生态工程,10.5 工业生态学与生态工业园区,10.5.1 工业生态学的产生与发展10.5.2 工业生态学理论10.5.3 生态工业园区,10.5.1 工业生态学的产生与发展,1）20世纪60-80年代,工业被认为是环境污染的主要污染源；主要是以末端治理为主的系列环境法规的制定与实施；一些有创新力的公司开始改进工艺减少生产过程中废物的排放。茹1974年美国3M公司曾经推出的一套3P污染预防付费计划。,2）20世纪80-90年代初，工业生态学的酝酿阶段,系统思想被用于思考环境污染控制问题；在工业生产领域，物质和能量的平衡计算方法、LCA等技术方法、生命周期的概念被多个领域使用；联合国环境规划署（UNEP）于1989年5月首次提出清洁生产的概念；1990年10月省市提出清洁生产计划，希望摆脱传统的末端控制技术，超越废物最小化，使整个工业界走向清洁生产；1992年在联合国环境与发展大会上，正式将清洁生产定为实现可持续发展的先决条件；上述系统思想、技术方法和清洁生产的推动，工业生态学应运而生。,3）20世纪90年代以来，工业生态学的诞生和发展阶段,80年代末Robert A.Frosch提出了“工业代谢”的概念，为“工业生态学”概念的提出打下基础。1989年，通用汽车公司研究部副总裁Frosch和他的同时Gallopoulos正式提出了工业生态学的概念。20世纪90年代初美国科学院就曾举行多次会议，对工业生态学的概念、内容、方法和应用前景等问题进行了工业生态学的基本框架。1993年美国可持续发展总统委员会对工业生态学重要实践领域生态工业园进行探讨。1996年，生态工业园的创建活动在世界范围内展开。1997年麻省理工学院出版了全球第一份工业生态学杂志。2000年成立了工业生态学国际学会，使研究的全球普及化得到了提高。生态工业、生态工业园区的概念被广泛接受和实践。,10.5.2 工业生态学理论,10.5.2.1 工业生态学的内涵10.5.2.2 工业体系的演进和生态工业,10.5.2.1 工业生态学的内涵,1）工业生态的内涵,（1）工业生态学的定义美国跨部门工作组：工业生态学研究在工业、服务及使用部门中原料与能源流动及其对环境的影响，阐明工业过程如何与生态系统中天然过程发生相互作用，借鉴自然生态系统的规律，为工业的可持续发展提供一个研究技术、效率、资源供应、环境质量、有毒废弃物以及重复利用诸多方面相互关联的框架。,（2）工业生态国际学会（The International Society for Industrial Ecology）定义：工业生态学多视角地审视工业和技术的影响及其在社会和经济中的相关变化，研究产品、过程、工业部门和经济活动中的原料和能源在局地、区域和全球范围的使用和流动，关注通过产品生命周期及与之相关的问题在减少环境负荷方面的潜在作用。,2）工业生态的概念和框架,We:采掘和加工 中的废物；Wm:制造生产 中的废物；Wc:消费中产生 的废物；Wr:再循环后 的废物；,3）工业生态的特点,（1）它以系统的、综合的、整体的观点看待工业经济的各个组成部分及其与生物圈的关系。（2）自然生态系统的运动机制是指导工业系统设计和管理的重要源泉。（3）在生产中获得能量和物质的高效率，使用、循环和服务创造了竞争优势和经济效益。（4）它考虑技术进步在现有的、非持续的工业系统向多样化的、可持续的工业生态系统转变中的推动作用。,10.5.2.2 工业体系的演进和生态工业,1）工业体系的演进,（1）传统模式 起自工业化初期直到20世纪中叶，该系统工业过程中的物流、能流呈线性，即物质、能量从环境流向工业过程，经简单的加工制造后，最终以废物和废弃产品的形式流出工业过程，生态经济效率低，主要依靠环境的扩散、稀释、分解等净化。该模式是以牺牲环境为代价的工业生产。,（2）污染控制模式 20世纪60、70年代形成的。即在环境法允许的范围内进行生产，需要为废气、废水、固体废料进行处理以满足达标排放的要求，这一模式又被称为“环境工程或末端治理”模式。缺点：对污染的积累性、协调性、长期性、潜在性的影响认识不足；末端治理不能从根本上消除污染；净化处理设施投资大、成本高，增加了企业的经济负担；不能控制产品使用和消费过程中造成的污染。,（3）生态工业模式,运用工业生态系统论构建生态共生体系，即按照生态原则组织工业生产，对产品的整个生命周期过程采取污染预防战略，以实现资源利用效率最大化、生态化。生态工业体系包括两个部分：一是单个工厂中的所用工艺流程按循环利用原则实行生态工艺或“无废”工艺的改造；二是在一个大的区域里工厂按生态经济的要求按其生态经济连锁关系配置成首尾想接的“废料原料”的工业新区域，达到资源循环利用及少污无污的目的，如生态工业园区、生态工业群等。,工业发展的三种模式,2）工业体系的演进和生态工程,生态工业类型（1）企业水平的工业生态系统,工业生态学理论在企业水平上的应用。在产品设计阶段要融入环境设计思想：在原料选取阶段要优先选用无毒无害和可再生资源；在加工生产阶段要贯彻清洁生产思想，减少废物排放；产品包装要进行绿色包装；在产品的试用期间，厂家要及时对产品进行维修和更新换代，树立服务观念；产品退役后，首先考虑回收重新利用，不能利用的要安全处置，减少环境影响。,生态工业类型（2）区域水平的工业生态系统,主要代表形式是生态工业园（Eco-industrial park,EIP）。在EIP的规划中，要求原来独立的企业之间能够和谐的共存，从而形成新的综合体，获得高效率，并使每个企业和整个工业经济有非常好的发展前景。这种共存一般是通过废料的循环利用练习在一起的，从而能较好地改善个改善工业区的经济和环境效益。,生态工业类型（3）国家水平或全球水平的工业生态系统；可被称为工业生态园网络系统（Networked Eco-industrial Park System,NEIPS）一些企业为寻求合作，谋求共同发展而形成全球或全球网络结构战略联盟。NEIPS不仅仅是一个废物交换系统或市场，它孤立废物或再加工产品交换企业之间结成一个整体。,3）工业生态学的研究领域和内容,（1）原料与能量流动分析（工业代谢）,本领域的研究焦点集中于工业系统、区域和全球原料与能源流向的量化；原料与能源流动的环境影响以及减少环境影响的理论，技术方法。原料与能量流动研究主要采用3种基本分析方法：质量平衡方法（mass balance）;输入-输出分析方法（input-output analysis,IOA）;生命周期分析与评价。,（2）物质减量化（Demate rialzation）,物质减量化即在同样多的、甚至更少的物质基础上获得更多的产品和服务。是减少对环境影响的重要途径之一。采用的方法主要有：基于物质利用强度这一主要评估标准的环境库兹涅茨曲线理论和长波理论、物质分解分析、输入-输出分析、物质利用强度的统计分析，以及动力学模型、综合国家物质利用分析等。,（3）技术变革和环境,工业生态学技术研究涉及的技术领域较广，主要集中研究、发展促进工业体系进化的科学理论、方法与技术，研究创新技术在工业部门应用时遇到的障碍与解决办法。,（4）生命周期评价（Life cycle assessment,LCA）,生命周期评价是一中评估产品在其整个生命周期中，即从原材料的获取、到产品生产、运输、销售、使用、回用、维护和最终处置，对环境影响的技术和方法。,（5）为环境设计（Design for the environment）,是一种新的产品设计理念，提出于20世纪90年代。为环境设计要求在产品开发时，应考虑生态要求和经济要求之间的平衡，应考虑所设计产品可能对环境造成影响的问题，以便生产在整个生命周期内对环境影响最小的产品，其最终目标是建立可持续产品的生产和消费体系。,（6）延伸生产者的责任,延伸生产者责任是一种环境保护的远在，他通过促使生产者对其产品的整个生命周期特别是产品的回收、循环利用和最终处置承担责任，从而降低产品总题的环境影响，其最终目的是通过开发环境责任产品和产品的回收利用达到可持续发展。,（7）产品导向的环境政策,该理论认为，产品的环境责任人不仅仅是生产者，产品设计者、产品分配者以及废弃产品的回首处理者都是产品整个生命周期过程的参与者，都应承担保护环境的相应责任，都应该是产品的环境负责人。都从根本上控制环境污染，产拼整个生命周期的各个极端相互的责任人应共同努力，协调好各自的责任，以及通过法律、法规、各种规章制度监测、保护甚至强制产品的环境负责人责任的实施。,10.5.3 生态工业园区,1）生态工业园区的定义和特征,（1）生态工业园区的定义1992年，美国indigo发展研究所首先提出了生态工业园的概念。Cote和Hall（1995）：EIP是一个工业系统，它保存着自然和经济资源，并减少生产、物质、能量、风险和处理的成本与责任；改善运作效率、质量、工人的健康好公共形象，而且它还提供由废物的利用好销售获利的机会。,（2）美国可持续发展总统委员会对生态工业园区的定义（1996）,1）为了高效的分享资源（信息、物资、水、能源、基础设施和自然居留地）而彼此合作且与地方社区合作的产业共同体，他导致经济和环境质量的该少和为产业与地方社区所用的人类资源的公平增加。2）有计划的物质好能量交换的工业系统，寻求能源和原材料消耗的最小化、废物产生的最小化，并力图建立可持续的经济、生态和社会关系。,（3）中国环保总局（2003）对生态工业园的定义,生态工业园区是依据清洁生产要求、循环经济理念和工业生态学原理而设计建立的一种新型工业园区。它通过物流或能流传递等方式，把不同工厂或企业连接起来，形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，是一家工厂的废弃物或副产品成为一家工厂的原料或能源，模拟自然系统，在产业系统中建立“生产者消费者分解者”的循环途径，寻求物质闭环循环、能量多级利用和废物产生最小化。,2）生态工业园区的特征,（1）明确主题，且在设计时间同时考虑了社区；（2）通过毒物替代、二氧化碳吸收、材料交换和废物统一处理，来减小环境影响或生态破坏；（3）通过共生、层叠、回用、循环实现能量效率的可持续利用；（4）生态工业园区定位的社区以供应关系形成网络，而不是单一的副产品或废物交换模式或交换网络；,（5）通过良好的环境基础设施是整个社区环境状况得到改善；（6）拥有规范体系，允许一定灵活性而且鼓励成员适应整体运行目标；（7）应用减废减污的经济型设备，物质能量封闭式流动的信息管理系统，及富有创新精神的管理机制；（8）准确定位生态工业园区及其成员的市场，同时吸引能填补适当位置好开展其他业务环节的企业。,3）EIP案例（Eco-industrial Park生态工业园）,做造的生态工业园是丹麦20世纪70年代初建立的卡伦堡（Kalundborg）生态工业园区。美国从1993年开始规划：1996年美国生态工业园区示范项目弗吉尼亚州查尔斯角投入运动，全国约有20个左右的生态工业园区开始启动。1993年，加拿大在伯恩赛德启动了“生态系统与工业园”项目，至今已有40多个生态工业园。1996年应该新汉普郡的伦敦德里（Londonderry）生态工业园区规划与建设。1996年荷兰鹿特丹港生态工业园开始进行规划和建设，截止2002年全国已有60个左右的生态工业园区项目。1996年日本山梨和藤则生态工业园区已成为日本较为著名的生态工业园区项目。,10.6 生态规划与生态小区,10.6.1 生态规划10.6.2 生态小区,10.6.1 生态规划,1）生态规划的产生与发展,德国农业经济学和地理学家杜能于1826年提出的区位理论，是最早的生态规划理论。1914年，英国成立了城市规划协会。20世纪60年代以后，生态规划的思想逐步成熟起来。1969年，麦克哈格（Lan L.McHarg）出版协同自然的设计（Design with Nature）,系统的提出了生态规划的概念、思想和方法，并对生态规划作了内容较为广泛的叙述。,2）生态规划的内涵,充分了解区域自然资源与自然环境的性能，以及自然生态过程特征及其与人类活动的关系。强调区域发展立足与当地社会经济及自然资源条件的潜力，形成区域经济优势与区域内地区社会经济功能及生态环境功能的互补与协调。强调区域发展与区域自然的协调，包括地区之间、部门之间以及资源与环境、生态与生活的协调。强调经济发展的高校持续性，而不只是高速。,3）生态规划的原则,（1）整体优化原则（2）逐适开拓原则（3）协调共生原则（4）区域分异原则（5）生态平衡原则（6）高效和谐原则,4）生态规划的步骤,10.6.2 生态小区,1）生态小区的内涵和特点2）生态小区系统结构3）生态小区规划,1）生态小区的内涵和特点,（1）生态小区的内涵生态小区的内涵：生态小区是通过调整人居环境生态系统内生态因子和生态关系，使小区成为具有自然生态和人类生态、自然环境和人工环境、物质文明和精神文明高度统一、可持续发展的理想城市住区。,（2）生态小区的特点和谐性可持续性整体性高效性。,2）生态小区系统结构,（1）环境绿化系统：小区环境绿化系统是为小区提供生态、社会和经济服务功能，改善周边环境和美化小区。（2）水环境系统：包括供水、排水和雨水收集系统。（3）气体环境系统：包括根据碳氧平衡原理计算和配置的绿地和植物，以及根据小区所处的大气环境质量，配置相应的吸收有毒气体和过滤灰尘的植物。（4）智能控制系统；（5）废弃物处理系统：主要指生态小区的生活垃圾处理系统。（6）绿色建筑系统：生态小区的建筑应以生态建筑为主主流。（7）物业管理系统。,3）生态小区规划,（1）生态小区规划的原则 整体、协调、循环、再生。（2）生态小区规划的内容及其主要指标,自然生态规划绿化指标：绿地率须达到50%以上，人均公共绿地应在28m2以上。自然生态指标环境质量指标水资源指标能流指标废物输出指标,经济生态规划,总体目标是资源的低能耗、环境的轻污染来取得经济的增长，并养成文明科学的消费方式。采用的指标包括人均收入、人均住房面积、环保经费比例、绿色产业比重、基尼系数、清洁生产技术、4R计划、经济收益等。,社会生态规划,生态文明管理指标：包括教育水平、医疗卫生系统、保险系统治安状况、环保意思、人际和谐性状况、绿色消费水平、人群满意度、物业管理和环境管理水平等。绿色交通指标：自行车拥有率、公交工具使用率、到达公交站的时间等。生态建筑指标：建筑主题、建筑形象、建筑容积率