农业生态工程重点整理

第一章 绪论

1、生态工程

生态工程是遵循生态学的基本原理，应用生态系统中物种共生和物质循环再生的原理，结合系统工程的最优化方法，设计的分层多级利用物质和能量的生产工艺系统。 2、生态工程与环境工程的区别有哪些？

1）环境工程起源于专业化的卫生处理，主要用于处理城镇生活污水、工业废水、工业废气、生活垃圾、固体废物等，而且同城市密切相关的。

2）生态工程考虑利用生态系统的自我设计、无废弃物和物质循环等特点来解决污染问题。通过生态系统的自我设计和其它工艺的结合，实现系统污染的零排放或最小排放。

3）生态工程设计依赖物种所形成的网络执行给定的功能进行。例如：废水的处理或是流失的控制功能，通常是借助物种正常生长的结果或是种群的行为。

4）发现并找到最佳的物种种类，结合构建生态系统设计是关键。

5）环境工程则依赖新的化学、机械或物质技术来解决这些问题。环境工程的“零排放”来解决环境污染不可能，其提供一种环境技术选择时，常常将污染物从一种介质转移到另一种介质中去。 6）生态工程利用太阳能为基本能源，并保持或增加生态系统内部的生物多样性。 7）环境工程以化石能为基础能源，并改变或减少生态系统的生物多样性。

从工程实施的角度：

1）环境工程中生物作用相对有限，是一种被动的应用；而生态工程中则十分强化生物的作用； 2）环境工程侧重集中处理，而生态工程侧重分散处理；

3）环境工程多集中于生产过程后端废弃物的处理，而生态工程则贯穿整个过程，既包括前端的生态治理，如植被恢复，也包括中间的生产如生态产业和生态农业以及后端的污染修复。另外生态工程还包括一些新生态系统的设计和建设。

工程类型基本单元基本理论基本能源基本费用设计特点控制内容与自然关系生物多样性环境工程经济系统环境科学化石能大量人为生态工程生态系统生态学太阳能合理人类辅助下的自组织污染源（废气、废力学功能（生物、太水、废渣、噪声）阳能、水、气）再污染协调、无污染改变保持或增加 3、农业生态工程的基本原理有那些?

1）系统原理

一、整体性原理“系统整体功能大于部分功能之和”

二、有机关联性原理，系统的整体性原理作为一般系统论的核心，是由系统的有机性，即由系统内部诸因素之间以及系统与环境之间的有机联系来保证的。

三、动态性原理，系统的有机关联性不是静态的，是动态的。 一方面系统内部的结构，其分布位置不是固定不变的，而是随时间而变化的；另一方面，系统在与外界物质、能量、信息交换过程中一直处于连续不断的动态变化之中。

四、协同性原理，生态系统中存在竞争，但同时也存在协同与合作，协同与竞争是一对矛盾，而协同应是系统中的主流

五、层次性原理，任何系统既是其它系统的子系统，又是由许多亚系统组成的。 2）生态原理

生物共生原、物质循环再生原理、限制因子原理、生态系统自组织原理、边缘效应原理 3）经济原理

自然资源合理利用原理、生态经济平衡原理、生态经济效益原理、

4）工程原理

太阳能充分利用原理、水资源循环利用原理（强调水的节约、高效利用，降低对这种稀缺资源的耗竭）、无污染工艺原理、生物有效配置原理 4、生态工程设计步骤？

1、系统边界确定。任何一项工程在设计前首先要做的就是对目标系统进行界定，特别是系统的边界。

2、生态系统分析。对选定的生态系统进行调查、分析，了解该生态系统的发展历史、结构及演化、功能及其变化。

3、生态过程影响驱动因子及响应。对影响该生态系统的所有环境及生态因子进行分析，找出关键性的驱动因子，并对这些因子改变下的系统响应作出分析。

4、系统工程目标设定及工程方案构建。确定工程的目标，初步构建实现该目标的不同工程方案，包括具体的工艺路线和工艺流程以及采取的工艺技术。

5、生态工程方案的论证与修订。组织相关学科专家，对提出的不同工艺设计方案进行论证，并吸收政府、企业、民间的修改意见，进行统一修改，形成最终统一的工艺方案。 6、生态工程方案实施。选定实施地点，按照确定工艺进行施工。

7、工程运行记录及反馈。建立全面的工程跟踪记录，并对工程出现的问题进行完善和修正，验证工程的可行性。

8、工程验收。

第二章 农业固体废弃物处理生态工程

1、农牧业固体废弃物的生物学特性。

1、固体废物本身的生物性质及对环境的影响

高浓度、成分复杂的有机物，并且有各种有害的病原菌、虫卵、草籽、植物病虫害、各种原生动物 2、固体废物的可生化性

主要有碳水化合物、脂肪、蛋白质；碳水化合物分解速度最快，其次是脂肪，蛋白质最慢 3、固体废物的可生化性检验

在废物或废水处理中，微生物的耗氧速率（BOD）通常被作为废物可生化特性的重要指标 （作物秸秆、畜禽粪便、农用塑料、生活垃圾） 2、固体废弃物处理的原则。 “三化原则”

减量化：是防止固体废物污染环境的优先措施。我国大部分的农村农业生产比较粗放，缺少农业清洁生产机制。 可降解塑料膜的使用、养殖场冲洗节水 资源化：能量和物质的循环利用。 秸秆还田、秸秆气化、畜禽粪便作肥料

农田生态系统的牧草及稻草、酱菜原料藤蔓茎叶饲养奶牛、猪等,湿牛粪、猪粪投入沼气池,沼气液、沼气渣可养鱼、养蚯蚓、养蘑菇 无害化：卫生填埋

3、畜禽粪便资源化利用的主要途径有那些？ １.用作种植业生产的肥料

1) 直接还田或制作堆肥还田。

高温堆肥是将畜禽粪便和添加物质按一定比例进行混合，在有氧条件下，借助嗜氧微生物的作用，使堆料自行升温、除臭、消毒 ２）商品有机肥

以生物除臭、生物干燥为技术特征、以除臭发酵菌剂为技术核心，以相关设备和一定工艺为基础，将畜禽粪便转化成优质、无害专用有机肥。

２.制作畜禽鱼养殖饲料，通过微生物发酵；通过一定的设备设施进行物理处理和加工；通过延长食物链 1）微生物发酵

2）物理方法处理，改变其组成、结构、外观和味道，可制成上等优质饲料 3) 食物链养殖利用

3.进行能量转换生产（做燃料）

1) 沼气发酵产生能源 2）利用粪便发电

4、农作物秸秆资源化利用的主要途径有那些？

一、秸秆肥料利用技术。直接还田（粉碎还田，整杆还田，翻埋还田，沟埋还田）、堆沤还田、过腹还田、复合肥生产

微生物处理还田

二、秸秆饲料利用技术

三、用作生活能源。一是直接燃烧、二是通过厌氧发酵产生沼气，三是通过加热（气化）制作秸秆气，四是秸秆发电，五是秸秆作工业原料

1.发酵制作饲料。微贮饲料、青贮饲料、氨化饲料 2.秸秆生物颗粒饲料综合处理技术 １.食用菌种植 ２.蚯蚓养殖

5、在我国，农作物秸秆与畜禽粪便从传统农业中的主要有机肥源正转变成为目前农村环境的重要污染来源，请分析原因及解决途径？

建立种植业与养殖业紧密结合的农业生态工程技术体系是核心

第三章 农业污水处理生态工程

1、自然条件下的污水生物处理分类 水体净化法：稳定塘系统。

土壤净化法：土地处理系统、人工湿地系统。 2、稳定塘、稳定塘工作原理、分类、生态系统

稳定塘又名氧化塘（oxidation pond）或生物稳定塘（biological stabilization pond） ，其对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似，是一种利用天然水中存在的微生物和藻类，对有机废水进行好氧、厌氧生物处理的天然或人工池塘的总称。

工作原理：依靠自然生态系统的净化作用使污水净化。

1）进入水中的污染物，在连续自净过程中，总的趋势为浓度逐渐下降。

2）大多数有毒污染物经各种物理、化学和生物作用，转变为低毒或无毒的化合物 3）重金属从溶解态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀后进入淤泥。 4）复杂的有机物（碳水化合物、脂肪、蛋白质），被微生物分解成简单有机物，进一步分解成二氧化碳和水。 5）不稳定的污染物在自净过程中转变为稳定的化合物。

6）自净过程的初期，水中溶解氧数量急剧下降，而后缓慢上升，恢复正常。

7）进入水体的大量污染物，如有毒，则生物不能栖息，水中生物种和数量减少，随着自净过程进行，生物种类和数量逐步趋于正常分布水平。 分类：

按溶解氧(DO)浓度高低分好氧稳定塘,兼性塘,厌氧塘,曝气塘。 按处理程度分一级、二级和深度处理塘。

按出水方式又可分连续出水塘、控制性水塘、贮存塘。

按照占优势的微生物种属和相应的生化反应不同，大致可以分为四类：①普通氧化塘（好氧塘、兼性塘、曝气塘、厌氧塘）②生态系统塘（水生植物塘、养殖塘）③高效藻类塘④组合塘系统 形成的生态系统——菌藻共生体系

3、结合稳定塘系统的优缺点，分析其在农业污水处理中的应用前景。

(1) 优点:

基建投资低：旧河道、沼泽地、谷地可利用作为稳定塘，稳定塘系统基建投资低。

运行管理简单经济：稳定塘运行管理简单，动力消耗低，运行费用较低，约为传统二级处理厂的1/3～1/5。

可进行综合利用：实现污水资源化，如将出水用于农业灌溉，充分利用污水的水肥资源；养殖水生动物和植物，组成多级食物链的复合生物系统。

处理效果好：对难生化降解的有机物、磷氮等营养物和细菌的去除率高于常规二级处理,达到部分三级处理效果。 (2) 缺点

占地面积大 没有空闲余地时不宜采用。

处理效果受气候影响 如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果。 设计运行不当时，可能形成二次污染 如污染地下水、产生臭气和滋生蚊蝇等。 4、污水土地处理系统、工作原理、分类

在人工控制条件下,将污水投配在土地上，通过土壤－微生物－植物的生态系统，进行物理、化学、物理化学和生物化学的净化过程，使污水得到净化的一种污水处理工艺。 工作原理:

利用土壤—微生物—植物生态系统,进行物理、化学、物化和生化作用过程，使污水得到净化。其中土壤胶体和土壤微生物是土壤能够容纳、缓冲和分解微生物的关键。 地表漫流系统 慢速渗滤系统 快速渗滤系统 地下渗滤系统

复合污水土地处理系统

5、湿地、人工湿地、人工湿地分类

湿地：地表有植物生长、土壤终年长时间被水淹没且含水量维持在饱和状态的土地。 人工湿地：是一种人工建造和监督控制的与沼泽类似的地面处理新技术。 由于功能和目的的不同，人工湿地归类为：

①水质处理型人工湿地，目的在于处理或改善水质。

②生态补偿型人工湿地，旨在替代因土地开发而消失或破坏的自然湿地。 ③暴雨洪水调节型人工湿地。

④景观造景型人工湿地，目的纯以休闲造园为主。 ⑤养殖型人工湿地。 ⑥综合型人工湿地。

6、人工湿地污水处理系统、形成的生态系统、净化机理、分类

（1）湿地污水处理系统：利用沼泽土壤的物理化学作用和微生物的生物化学作用、以及耐水植物（芦苇、香蒲、灯心草等）的协同净化作用使污水得到净化的一种土地处理工艺。 （2）耐水植物（芦苇、香蒲等）、土壤（粘土矿物）及其微生物联合作用 （3）净化机理

物理沉降，根际截留，化学沉淀，土壤及其微生物、植物的吸附吸收与生物代谢，阳光及其植物分泌物的作用等。 表面流型（free water surface,FWS）及植栽滤床型(vegetated submerged bed,VSB,旧称潜流subsurface flow,SSF) 两类。 7、比较分析稳定塘、污水土地处理系统、人工湿地污水处理系统的形成的生态系统、净化机理处理场所。

第四章 水体污染修复生态工程

1、水体富营养化的表观现象与实质，关键限制因子、危害。

富营养化为氮、磷等无机营养物大量进入相对封闭、水流缓慢的湖泊、水库等水体，引起藻类等水生植物大量繁殖、水体溶解氧下降、水质恶化、其它水生生物大量死亡的现象。 富营养化的实质是水体初级生产力的异常增大。 磷通常是水体富营养化的限制因子 （1）使水味变得腥臭难闻

蓝绿藻的过度繁殖，成团的藻类死亡经过放线菌等分解，散发出浓烈的腥臭。 （2）降低水的透明度

蓝藻、绿藻为优势种类的大量水藻浮在水体表面，形成一层“绿色浮渣”。 （3）消耗水体的溶解氧

表层密集的藻类，使得阳光难以透射进入水体深层，深层水体的光合作用减弱。藻类死亡后的腐烂分解耗氧。 （4）向水体释放有毒物质

淡水中的蓝藻毒素已成为全球性的环境问题。 （5）影响供水水质并增加制水成本