环境生态工程概念篇1

关键词：城市；综合承载力；可持续发展

中图分类号：F290文献标识码：A文章编号：1001-828X（2013）10-00-01

关于承载力，国内系统性研究并不多，针对区域进行的综合承载力研究就更少，对区域综合承载力进行理论和方法上的系统研究已经迫在眉睫[1]。

为使承载力的概念在实践中应用得更好，有必要从历史的角度分析承载力演变的历程，弄清其应用背景和条件。关于承载力的研究我国的科研工作者已经进行了很多工作，有如杨晓鹏，张志良（1993）关于人口承载力方面的[2]，有如郭秀锐等（2000）[3]，孟庆香等（2003）[4]以及罗贞礼等（2005）[5]的土地承载力方面的，还有施雅风，曲耀光（1992），王浩，甘泓等（2000）等的水资源承载力方面的研究。随着人口和经济增长，人们意识到自然资源的枯竭和人类活动对生态系统的破坏威胁了人类和其它种属的生存条件，承载力的概念在促进人类对经济活动中存在的限制及提高公众的政治环境意识有重要的作用。

（1）概念的萌芽阶段—环境容纳能力的提出。承载力概念的起源可追溯到马尔萨斯时代，马尔萨斯是首先发现环境限制因子对人类社会物质增长过程有重要影响，他的资源有限并影响人口增长的理论不仅反映了当时社会形势，而且对后来的科学研究也产生了广泛的影响。达尔文的进化论观点也采用了人口几何增长和资源有限约束的观点，人口增长的压力是达尔文关于自然选择、进化论和生物多样性的理论基础。

第一个将马尔萨斯资源有限并影响人口增长的观点用数学形式表达出来的是Verhust，其人口增长的逻辑斯缔方程如公式下：

N/dt=rN（K-N/K）

公式（1-1）中：N为人口数量，r为人口增长率，K为环境的容纳能力。马尔萨斯的人口增长率参数（r）反映了其人口指数增长的假设，容纳能力参数（K）反映了人口增长的资源和环境约束，在马尔萨斯的理论中代表粮食的短缺。尽管Verhust的逻辑斯缔方程存在许多缺陷，但其将资源环境对人口增长的约束限制用环境容纳能力表示出来使人类意识到资源和环境方面的限制作用，更重要的是对现今承载力的研究有重要的指示意义[2]。将马尔萨斯理论用逻辑斯缔方程的形式表示出来，用容纳能力指标反映环境约束对人口增长的限制作用可以说是现今研究承载力的起源[4]。

（2）概念的发展阶段—环境与人口的状态均衡。容纳能力概念的发展主要是在有关生态学和人口统计学研究中完成的[3]。生态学上容纳能力的概念是建立在种群增长的逻辑斯缔方程基础上，Hawden和Palmer（1922）将容纳能力定义为：在环境干扰变化条件下，给定区域的生态系统能支持种群数量变化的一个范围。该定义首先指明了环境状态与种群数量变化之间的关系，使关于容纳能力的研究从种群增长率的变化转向种群增长率与环境状态变化之间的均衡研究，但该定义留下了评估种群和环境之间相互作用大小的难点。Leopold对容纳能力进行了相似的定义，他定义容纳能力为区域生态系统能支撑的最大种群密度变化的范围。由于现实生态系统中生物之间复杂的相互作用和环境的多重稳定状态使种群数量的变化通常具有非线性变化特征，因此在实践中很难采用简单的逻辑斯缔增长方程来描述自然种群的动态变化特征[4]。Nicholson在其著名的蝴蝶实验中得出的分析结论表明，加入人口变化的时间滞后因子能更好的拟合逻辑斯缔增长方程。尽管采用各种方法研究的人口容纳能力的结果差别很大，但有一点共识，就是技术变化影响资源的利用效益，从而影响容纳能力本身[5]。

此阶段容纳能力的概念主要强调生态系统的资源基础，尽管也强调环境、资源和技术等因素的影响，但其归结点不包括经济和社会福利等目标，因此还存在许多值得完善的地方。

（3）概念完善阶段—城市承载力概念的提出。20世纪60年代晚期至70年代早期，容纳能力的概念被广泛用于讨论环境对人类活动的限制，用来说明生态系统和经济系统之间的相互影响。因此，在讨论生态系统所提供的资源和环境与人类社会系统之间的关系时，突破了以前环境容纳能力的概念，提出了承载力（carryingcapacity）的概念。承载力是指生态系统所提供的资源和环境对人类社会系统良性发展的一种支持能力。由于人类社会系统和生态系统都是一种自组织的结构系统，二者之间存在紧密的相互联系、相互影响和相互作用。因此，承载力的研究面对的是生态经济系统，而不是生态经济系统中某一子系统，更不是子系统中的某一组分（人口或种群）。因此，承载力的概念相比容纳能力，其内容范围和含义都要广泛得多。

涉及到人类社会系统，承载力受许多其他因素的影响。承载力首先是由人类社会系统决定的，而不是生物上固定的。相比容纳能力的概念，承载力的概念更多地考虑到环境状态的变化和人类的各决策对生态环境的影响，考虑价值判断标准和体制背景等的影响。许多研究者认为人类对种群数量的影响主要并不是种群数量本身，而是对当地生态系统的伤害和影响，强调人类的体制背景、习惯、人文价值和消费模式的重要性。

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环境生态工程概念篇2

关键词生态需水；生态用水；生态环境需水；概念；定义

中图分类号P343文献标识码A文章编号1002-2104（2008）05-0168-06

生态环境需水研究是近年来的热点之一，它起源于人们对自然生态系统需水的认识。自然生态系统提供的生态服务是人类社会持续发展的重要支柱；对水资源的过度开发致使自然生态系统的需水不能得到满足，必然造成自然生态系统的退化与生态服务的减少，反过来威胁到人类自身的生存与发展。因此，水资源的可持续利用与配置要求必须满足生态环境需水。生态环境需水研究在理论上属于生态水文学的范畴，在实践上服务于水资源的合理配置。在生态环境需水研究中，生态环境需水的概念与定义十分重要，它通常包含了研究者的研究对象、研究角度以及计算方法等方面的内容。例如，将河流生态环境需水定义为维持河流各种功能所需的水量，则可运用功能设定法来计算［1,2］。生态环境需水的概念与定义是生态环境需水研究首先要解决的问题，各研究者在研究之初都要明确生态环境需水的概念与定义。然而，关于生态环境需水的概念与定义至今尚未达成统一的认识。已有研究中出现了多个相关的概念，如生态需水、生态用水、环境需水、环境用水等；即使是相同的概念，不同研究中给出的定义也会有所不同，例如生态用水这一概念，在有的研究中被定义为“人为补充到生态系统中的水量”［3］，而在有的研究中则被定义为“生态系统实际利用的水量”［4］，显然二者的含义是不同的。概念与定义在不同研究中的不一致，给生态环境需水研究和水资源配置实践均造成了极大的不便，这一点已经被众多研究者普遍认识。由于迄今为止，对生态环境需水的概念与定义依然没有一个统一的认识，本文在归纳总结已有研究成果的基础上，分析生态环境需水各相关概念的区别与联系，将其归纳为一个概念体系，并对生态环境需水的定义作了探讨，希望能对生态环境需水研究有所裨益。

1关于生态环境需水的概念

1.1生态环境需水研究中的相关概念

国外的研究主要集中在河流生态系统上，描述其需水的相关概念有枯水流量（LowFlow）、最小流量（MinimumFlow）、河道内流量（InstreamFlow）、环境需水量（EnvironmentalFlowRequirements）、生态需水量（EcologicalFlowRequirements）、生态可接受流量（EcologyAcceptableFlowRegime）和最小可接受流量（MinimumAcceptableFlows）以及补偿流量（CompensationFlow）等等［5］。

随着研究对象从河流拓展到植被、城市、湖泊、湿地等生态系统，自然会提出更具概括性的概念。近年来，我国学者在表述各类生态系统需水时，相继采用了生态需水、生态用水、环境需水、环境用水、生态环境需水、生态环境用水等术语。而随着对生态环境需水机理研究的深入以及水资源配置实践的进展，又提出了生态储水、生态耗水、生态缺水等概念［3］。

1.2概念辨析

产生上述诸多相关概念的根本原因在于研究的具体问题不同。生态环境需水研究服务于水资源配置，大致应回答几大方面的问题：需水主体是什么？需要多少水？已经用了多少水？还缺多少水？怎样配置？正是由于研究的具体问题不同，造成了在“生态”、“环境”、“需水”、“用水”、“缺水”、“储水”、“耗水”等关键词选用上的不同。为了明晰各关键词的具体含义以便在研究中正确使用恰当的概念，需要对这些关键词进行辨析。

根据已有研究以及上述关键词之间的内在联系，本节将这些关键词分为三组，即“生态与环境”、“需水、用水与缺水”以及“储水与耗水”，并进行辨析。

1.2.1生态和环境

生态和环境这两个用词体现了研究对象的差别。生态系统由两部分构成，一部分是有生命的生物有机体构成的生物群落，另一部分是无机环境。从生物群落与无机环境的相对比重来看，有些生态系统的生物群落占有较大比重，如植被生态系统；而有些生态系统中无机环境则占有较大比重，生物群落相对次要，如河流生态系统。从生态系统功能的角度来看，在有些生态系统中水只是供给生物群落生长，依靠生物群落来发挥功能，如植被生态系统；而在有些生态系统中，水直接发挥功能，如河流生态系统，径流直接发挥维持地下水位、维持栖息地以及输沙等功能。

对于前者，研究关注的对象多侧重于生物群落［6］，主要考虑依赖于水而生存的动物、植物、微生物所消耗的水量［7］，解决生态问题［8］，故研究者多使用生态需水或生态用水的概念；而对于后者，研究关注的对象则侧重于无机环境，主要考虑改善水质、协调生态和美化环境［9］，保护和改善人类居住环境及其水环境［10］，保护珍稀和濒危动植物、维持鱼类产卵洄游、保护和创造良好景观等［11］，此时便倾向于使用环境需水或者环境用水的概念。在这两种情况下，研究者们倾向于将生态需水（生态用水）与环境需水（环境用水）区分开来［10,12,13］。

然而，生态和环境虽然有所区别，但实际上不可分割；研究对象均为生态系统，只是侧重点不同。因此在一般的论述中，如不涉及具体的生态系统，通常可统称为生态环境需水（生态环境用水）［14］。

1.2.2需水、用水和缺水

需水与用水这两个用语实际上是需求与供给关系的反映。需水是从生态系统自身需求的角度来说的，是生态系统自身固有的属性，虽然可在一定阈值范围内波动，但相对固定；而用水则是生态系统实际获得的可供利用的水量，动态多变。对于受人类活动干扰不大的生态系统来说，尽管用水多变，但从长期来看，用水与需水基本相符；而对于人类开发强度较大的生态系统来说，用水被大量挤占，需水往往不能满足，二者的差额即是缺水。合理的水资源配置应保证用水与需水大致相当。

用水的来源包括天然补给和人工补给两个方面。其中人工补给在天然补给不能满足生态系统需求的情况下才会存在［15］；人工补给用水与社会经济用水以及生活用水相对应，包含在狭义的水资源（人类可控制和分配的水资源，主要是河川径流）中。

1.2.3储水与耗水

储水与耗水主要是从生态系统利用水资源的方式来区分的。生态系统对获得的水资源，一部分用于消耗，另一部分则存储起来；前者称为耗水，后者称为储水。从理论上讲，需水包括储水与耗水两部分；储水的功能是起缓冲作用，为耗水提供来源。而从水量平衡与水资源配置时间的角度来看，只要满足耗水则可满足生态系统的需求。

以植被生态系统为例，其需水包括土壤水与蒸散两部分［16］，前者属于储水，后者属于耗水。土壤自身并不消耗水，并且在降水时将多余的水资源存储起来，在干旱时供给植被蒸散之需。一般说来，土壤含水量年际变化并不大，因此在多数研究中，计算植被生态需水时仅考虑蒸散。然而在人类活动十分强烈的区域，储水也可能被人类掠夺，如过度抽取地下水导致地下水位下降、过度取水导致湖泊萎缩等；在这种情况下，计算需水时不仅要考虑耗水，还要考虑储水的补足。

1.3生态环境需水各概念使用建议

通过上文的概念辨析，可以明确生态环境需水各概念之间的内在联系和区别。生态系统由生产者、消费者、分解者（生物群落）和无机环境组成。根据其组分之间的不同而有生态（生产者、消费者和分解者构成的生物群落）与环境（无机环境）之分。而根据其自身需求与实际获得的差别又有需水与用水之分。从生态系统利用水资源的方式来看，有储水与耗水之分；从生态环境用水的来源来看，有人工补给与天然补给之分；需水与用水的差值即是生态缺水。从而可将生态环境需水各相关概念归纳为一个概念体系(见图1)。

根据已有的文献来看，研究者普遍希望用一个统一的概念来概括生态环境需水，如宋炳煜等建议采用生态用水的概念［17］。然而，生态环境需水概念应适用于不同类型的生态系统；能科学辨析生态、环境和生态环境的内涵［4］。从上述分析来看，生态环境需水的各相关概念都有其具体含义，在生态环境需水研究以及水资源管理实践上都具有各自的意义，它们一起共同区分了广义水资源与狭义水资源、生态、环境和生态环境内涵的差异，这是单一的概念难以实现的。例如河流输沙用水更多地是体现一种环境功能，此时采用环境用水比采用生态用水更加贴切。因此，本文建议不必建立单一的统一概念，而是允许这些概念共存，在研究时根据具体情况来选择恰当的概念。

在生态环境需水的理论研究和水资源配置的实践操作中，宜根据实际情况而采用相应的概念。在概念的选择与使用上，本文建议如下：①首先根据研究对象来选择使用“生态”、“环境”或“生态环境”：如果研究对象主要侧重于生物群落，则可选择使用“生态”一词；如果研究对象主要侧重于无机环境，则可选择使用“环境”一词；而如果研究对象既要考虑生物群落，又要考虑无机环境（如以某个区域或流域为研究对象），或者在一般的理论叙述中，则选择使用“生态环境”一词；②其次，根据研究内容是考察生态系统自身的需求还是实际获得的供给，选择使用“需水”或“用水”。而对于生态储水、生态耗水、生态缺水、人工补给与天然补给用水等概念，含义已十分明确，在其使用上一般不存在什么争议。例如，研究植被时可用植被生态需水概念；研究河流需水时，主要考虑环境因素，则可采用河流环境需水概念；而研究一个流域时，则需采用流域生态环境需水的概念。同样，在考察生态系统实际得到的可供利用的水量时，应采用相应的用水概念。这样一来，在生态环境需水相关概念的选择与使用上可以较好地达成一致。

2关于生态环境需水的定义

2.1生态环境需水定义的相关表述

在国外，Covich于1993年提出了生态需水就是保证恢复和维持生态系统健康发展所需的水量［18］。Falkenmark将“绿水”（greenwater）的概念从其他水资源中分离出来，提醒人们注意生态系统对水资源的需求［19］。Gleick提出了基本生态需水（BasicEcologicalWaterRequirement）的概念，即需要提供一定质量和一定数量的水给天然生境，以求最大程度地改变天然生态系统的过程，并保护物种多样性和生态整合性；同时应该考虑气候、季节变化等因素对生态需水的影响［20］。

在我国，早期的研究中根据研究对象来直接定义。如汤奇成提出保护生态环境的水可统称为生态用水，它包括绿洲周围植树造林种草所需要水量和保持一定湖泊水面所需水量两方面［21］；贾宝全等则认为：在干旱区内，凡是对绿洲景观的生存与发展及环境质量维护与改善起支撑作用的系统（或组分）所消耗的水分都是生态用水［22］。显然，这样的定义仅适用于某个或某些生态系统，而不能适用于所有的生态系统，因而缺乏普适性，需要改进。

真正具有普适性的生态环境需水定义，是钱正英等在《中国可持续发展水资源战略研究综合报告》中提出的。即：“从广义上讲，维持全球生物地理生态系统水分平衡所需要的水，包括水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡等所需要的水都是生态环境用水”，“狭义的生态环境用水是指为维护生态环境不再恶化并逐渐改善所需要消耗的水资源总量”［23］。这一定义得到了众多学者的肯定与支持［24］，其研究也多以此定义为基础［25］。例如：河口区生态系统可根据水盐平衡来确定生态环境需水［26,27］；河流生态环境需水的输沙部分［1,28］，特别是多沙河流的生态环境需水［29］，可采用水沙平衡来确定。

然而，由于生态系统的复杂性，有时难以直接利用这四大平衡原理来确定生态环境需水。另一方面，从其狭义定义来看，生态环境“不再恶化并逐渐改善”也需要具体量化。为此，各研究者不得不依据各自的研究对象，在此基础上给出自己的定义，如“生态系统正常发育与相对稳定”［17］、“维持自身发展过程和保护生物多样性”［30,31］等说法；这些表述大致可归纳为自然地理平衡说法、生态系统稳定说法与其他说法［17］。

2.2生态环境需水定义与生态系统健康定义之间的关系

从研究背景来看，生态环境需水研究正是在人类大量挤占生态环境用水、导致生态系统健康受损的情况下提出的，研究的目的也正是为了维持生态系统的健康。另一方面，尽管在定义的表述上有所不同，然而在支持生态系统的完整性与保持生态系统健康这一点上，大家的认识颇为一致［32］。那么，如果借用“生态系统健康”一词，是否会对生态环境需水概念界定有所帮助呢？

Costanza将过去关于生态系统健康的定义归纳为动态平衡、没有疾病、多样性或者复杂性、稳定性或弹性、活力或生长空间、各组分间平衡等说法［33］。而在已有研究中，生态环境需水被定义为“正常发育与相对稳定”［17］、“不再恶化并逐渐改善”［23］、“维持水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡”［34］、“改善生态环境质量或维护生态环境质量不至于进一步下降”［35］、“维系生态系统功能”［1,36］等所需要的水。比较这些说法不难看出（见表1），在生态环境需水的定义中，研究者表达的正是“健康”的含义；只是由于研究对象不同，才造成了对“健康”表述的不同。

生态系统健康定义生态环境需水定义活力或生长空间（vigororscopeforgrowth）生态系统正常发育与相对稳定［17］没有疾病（absenceofdisease）［33］

维护生态环境不再恶化并逐渐改善［23］各组分间平衡（balancebetweensystemcomponents）［33］维持水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡［34］稳定性或弹性（stabilityorresilience）［33］生态系统维持一定的稳定状态［4］动态平衡（homeostasis）［33］

维持生态系统生物群落和栖息环境动态稳定［2］多样性或复杂性（diversityorcomplexity）［33］

维持生态系统完整性［37］

维持自身发展过程和保护生物多样性［30,31］为人类的生存和发展提供持续和良好的生态系统服务功能［38］满足特定的河流系统功能［1］

维系一定生态系统功能［36］

2.3生态环境需水的定义

通过上述对生态环境需水定义与生态系统健康定义关系的分析可以看出，尽管已有研究中对生态环境需水定义有着不同的表述，但其本质均是在表达“生态系统健康”的意思。因此，本文建议将生态环境需水定义为“维持生态系统健康所需的水”；这一表述与Covich的定义比较相似［18］。事实上，生态系统健康是一个规范化的概念，它代表了环境管理的最终愿望［33］。

采用这一定义具有如下优点：

（1）这一定义抓住了现有研究中各种定义的共同本质，具有高度的概括性，能将现有研究中的各种说法统一起来。

（2）适用于不同类型、不同尺度的生态系统。不同类型、不同尺度的生态系统具有不同的需水机理，由于用水短缺引起的健康问题有不同的表现，衡量生态系统健康的方法也不同；这也是造成现有研究中多种生态环境需水定义的原因之一。例如对于植被生态系统来说，一般倾向于从结构方面来描述，因此植被生态需水通常被定义为维持自身生长所需的水量；对于河流生态系统来说，更易从功能上来衡量其是否健康，因此对于河流生态环境需水一般定义为维持其功能所需的水量。而从上述的分析可以看出，已有研究中关于生态环境需水定义的各种表述实际上都是从不同的角度来表达“健康”的含义，只是由于研究对象不同，描述“健康”的角度与方法也不同。因此，将生态环境需水定义为“维持生态系统健康所需的水”，可适用于不同类型、不同尺度的生态系统。

（3）有助于合理确定生态环境需水量。从目前的研究看来，大部分是基于生态系统的现状进行生态环境需水的概算工作，而对生态环境需水的合理性缺乏评价，因此导致研究成果实用价值不足。将生态环境需水定义为“维持生态系统健康所需的水”，为合理确定生态环境需水量提供了标准和依据，并可以借鉴生态系统健康评价的研究成果对生态环境需水的合理性进行评价，从而将有力地促进这一问题的解决。

（4）有助于借鉴生态系统健康评价的研究成果，对生态环境用水配置效果进行评价。生态环境用水的短缺会导致生态系统健康恶化，而生态环境用水配置的目的即是为了解决这一问题，因此评价生态环境用水配置是否合理可以通过生态系统健康评价来实现。

3总结

本文主要对生态环境需水的概念与定义进行了讨论。已有研究在概念选择与使用上的不一致，主要体现在生态与环境、需水与用水等关键词的使用上。通过对相关概念的辨析，本文将其归纳为一个概念体系，并对各概念的使用提出了建议：首先根据研究对象确定“生态”、“环境”或“生态环境”用词的选择，其次根据研究内容是考察生态系统的需求还是实际获得的供给，确定“需水”或“用水”用词的选择。这样，在概念的使用上可以较好地达成一致。

通过对生态环境需水定义与生态系统健康定义关系的分析，揭示了已有研究中关于生态环境需水各种定义的本质是表达“生态系统健康”的含义。在此基础上，本文将生态环境需水定义为“维持生态系统健康所需的水”。采用这一定义具有高度的概括性，能将现有研究中的各种说法统一起来；适用于不同类型、不同尺度的生态系统；有助于借鉴生态系统健康评价的研究成果来合理确定生态环境需水量，并对生态环境用水配置效果进行评价。

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环境生态工程概念篇3

关键词：野外实践；多媒体教学；生态文明建设；参与科学研究

中图分类号：G642.41文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）03-0136-02

生态学是研究生物之间以及生物和环境之间相互关系的科学，是一门应用面广且应用性较强的综合性学科。生态学研究对象广泛，包括从分子、个体、种群、群落、生态系统到景观乃至全球等各个层次，涉及多个分支学科。同时生态学与其他相关学科交叉和相互渗透，又形成了生理生态学、生态经济学等交叉学科，其基本原理和方法在自然科学和社会科学领域都得到了广泛应用。近年来，在人类追求物质文明的同时，也带来了一系列生态环境问题，特别是全球气候变暖、臭氧层破坏、酸雨、水土流失、生态系统退化、生物多样性减少、生物入侵以及有害污染物质等问题，正严重威胁着人类的生存和发展。党的十报告首次将生态文明建设提到前所未有的战略高度，就是为了遵循可持续发展原则，统筹人与自然的和谐发展，把发展与生态环境保护紧密联系起来。因此在现阶段对生态学的研究、教学和科学普及过程中更应该得到我们的重视。可以说，生态学已经成为我国高等院校环境科学、生物科学、地理科学以及农学等相关专业的必修或选修课程，然而传统的教学方法使得教学过程过于理论化、抽象化，影响了部分学生学习该门课程的积极性，因此探讨生态学教学策略有利于更好地传授生态学的基本原理和方法并可以培养学生在面对实际生态环境问题时分析问题解决问题的能力，对于生态文明建设具有重要意义。

一、概念图教学

概念图最早在20世纪60年代由美国康奈尔大学诺瓦克教授（JosephD.Novak）等人提出，是用概念、连接以及表示概念间关系的连接词来组织和表征知识的工具，主要包括节点、连线、连接词和层级结构等四个基本要素。将概念图引入到生态学教学中，能够帮助学生组织和构建知识框架，使知识概括化、网络化、显性化、可视化，从而提高教学效果。首先，概念图作为一种重要的教学工具和策略，可以建立章节间的内在联系。种群、群落和生态系统及其与环境的相互关系是经典生态学的核心内容，也是本科生态学教学的重点内容之一，这部分出现的一系列概念，如：个体、种群、群落、生态系统、景观等，学生往往不容易把它们的从属关系弄清楚。另外，理清错综复杂的种内关系（种内竞争、社会行为等）和种间关系（竞争、捕食、寄生、共生等）也是生态学教学的难点内容。因此，在教学中可以先让学生尝试构建概念图，然后师生共同讨论，对其进一步补充和完善，这样学生可以以概念图的形式学习概念之间的同异和内在联系，使得知识层次清晰、结构性强，达到知识的总结和归纳效果，利于提高学习效率，也增强了教学过程中的师生互动性。其次，利用概念图进行对比复习，利于区分易混淆的概念。生态学教学中涉及到很多基本概念和定义，其中有不少容易混淆的概念，如：生境、栖息地、生态位、领域等。在教学过程中引导学生利用概念图对几个概念进行对比，用线段或箭头连接各概念，并逐一分析线段两端概念之间的关系，明确彼此之间的相同点和不同点，十分利于改变学生的认知方式，从而培养学生的创造性思维。另外，概念图在生态学前沿领域研究中也发挥着重大作用，概念图可以帮助建立探究的思维模型，并通过探究过程形成新的科学认知图式。

二、互动式教学

顾名思义，互动式教学就是在教师和学生之间，通过积极参与、互相感应、共同促进的双向沟通方式来进行授课。传统的教学法通常是教师单方讲解，学生被动接受，这使得课堂气氛沉闷，提不起学生的学习兴趣，教师授课的激情和教学效果都受到影响。互动式教学可以转换师生角色，大大提高学生的积极性，恰可以弥补传统教学法的不足。例如让学生参与授课，选择自己比较感兴趣的知识点，经过一定时间的学习、消化和课件准备，再讲授给其他学生，最后由教师补充和评论。虽然学生只讲授几十分钟的课程，但整个过程他们需要到图书馆查阅大量资料，深入地理解分析并严密组织语言，这样可以大大扩展学生的知识面，调动他们主动学习的潜能。目前，我国面临的一些生态环境问题如雾霾、水污染、土地功能退化和生物多样性丧失等，正严重威胁着人类的生存和发展，让学生选取身边发生的生态环境问题案例，搜集文字和图片资料，从成因、造成的后果以及解决方案等几个方面向大家详细讲解，不仅可以加深学生对该问题的理解，还能提高他们的生态文明意识，起到科普和宣传的作用。

另外，教师确定主题，组织学生展开讨论也是互动式教学的一种较好的方法，各种知识、想法、观点可以在学生和教师之间自由地交流，在讨论过程中学生对问题的理解和思维方式可以及时反馈给教师，使教师在今后的授课中针对性更强，学生也可以了解其他同学的思想，开拓自己的视野和思路，使得自己的知识结构更加完整充实。

三、现代教育技术

随着现代科学技术水平的不断提高，教学方式也在逐步多元化，并对生态学教学产生越来越深刻的影响。过去的黑板和投影等传统的教学形式正逐步被数字化的教材、图片和视频等多媒体教学所取代。多媒体技术图文并茂、声像俱佳，使学生置身于音像和语音中进行直观学习，大大增强了他们对复杂生态过程的理解和感受，全方位地调动他们的情绪和注意力。例如，在讲授生物与环境这一章节中生物对低温的适应知识点时，教师可以选取美国“Discovery”纪录片中“北极曝光”的视频片段，在没有任何防护措施的情况下，普通人在北极的极端低温下将会在十几分钟内死亡，然而北极熊却能够在冰面生活并在冰冷的海水中畅游。视频中用模拟图解的方式讲述了北极熊身体表面具有几十厘米厚的脂肪层和保暖的毛发，重点指出北极熊的毛不是白色而是透明色，这样更容易保持身体热量。在运动发热时，北极熊甚至需要在冰面上打滚来使身体降温。几分钟的短片可以大大活跃理论课堂的学习气氛，使学生们对知识点的印象十分深刻。诚然，多媒体教学具有许多优势，如信息量大、显示内容生动及节省板书时间等，但是也具有一定的局限性，如多媒体相对浅白的图片表现形式可能会对抽象思维活动产生抑制作用。因此教师不能完全摒弃传统的教学手段，而要将传统与现代教学手段有机结合，不过分依赖多媒体课件，让学生跟着老师的思路走，进而提高他们的逻辑思维能力。

四、野外实践教学

生态学作为当今发展最快、影响人类生活最广泛的自然科学，实践性是其最重要的特征。生态过程的认知很大程度上依赖于对生物群落和生态因子相互作用的实地观测，开展生态环境保护的对象也通常是自然生态系统或野生动植物，因此野外实习是生态学教学中必不可少的基本内容。现阶段我们的本科学生绝大部分是九零后，无论是来自农村还是城市，都缺乏生活经历和生产实践经验，对生态学现象缺乏感性认识。生态学实践教学有利于学生将书本所学的基础理论知识与实际方法结合起来，培养他们的动手能力和野外工作技能，同时也可以培养他们艰苦奋斗和团结协作的精神。教师可利用校园绿化或森林公园等场所设置实验，带领学生学习野外调查植物群落的方法，如测定乔木和灌木的高度、胸径和冠幅估算生物量，在草地上划定样方调查草本植物多度、盖度、频度等。野外实践教学也可以重点关注本地区和学生周边的生态问题，如化肥农药的过量施用、大气和水污染、生物入侵和极端气候等对生态系统产生的影响。生态学实验中，由于各种环境条件控制极其复杂，生物对环境反应的敏感性也不尽相同，实验往往会出现差异性的结果。因此要让学生树立不能简单地用“成功”或“失败”来衡量实验结果的意识，只要严格按照正确方法实验，最大可能消除仪器和人为误差的影响，运用正确的统计方法分析数据，其实验结果就是可信的。在野外实践教学中，可以将学生们分成若干小组，学生之间互相协调互相帮助，以小组为单位共同完成实验。在这个过程中，学生可以充分认识他人的长处和自身的不足，利于培养团结协作精神，为未来走向工作岗位打好基础。

五、参与科研项目

环境生态工程概念篇4

教学目标表述

通过对本单元教学内容的组织看出，生态工程的概念和原理是该单元的主干知识，揭示原理和生成概念必须以事实性知识为例证，在例证分析中促使学生接受科学思维训练和体验生物学价值。因此，通过本单元的教学活动，学生应该达到的预期目标是：

1知识性目标描述什刹海水体治理前后的生态景观；以什刹海水域恢复和重建工程为例，简述生态工程遵循的基本原理；在例证分析的基础上，说出生态工程的特征，从而生成生态工程的概念。

2技能性目标通过搜集和整理当地生态工程建设的有关资料，增强信息处理的能力；通过对相关例证的系统分析，揭示生态工程原理和生成生态工程概念，增强科学思维能力；用生态工程原理有关社会、经济和生态环境协调发展的实际问题做出尝试性解释，提高自我的综合应用能力。

3情感、态度、价值观关注当地生态工程对当地经济与环境的影响，关注我国重大生态工程的发展趋势和应用前景，树立环境保护意识，增强人与生物圈和谐发展的生态学观念。

教学过程的组织

本单元教学内容的重点是生态工程的基本原理，因此，教学过程的组织应凸显重要概念。依据教学内容及目标和我校学生的学习情况，对教学基本环节的安排、教学过程的推进、教学模式的选择大体如图2。

1用情境材料导入本单元教学课题教学起始，向学生展示太空中俯瞰地球的壮丽景观与地球上被污染破坏的某些生态景观的一组图片，鲜明的对比引发学生思考：人类社会和经济的发展给生态环境带来哪些负面影响，如温室效应、赤潮或水华现象、大气污染、水土流失、土壤沙化、沙尘暴等诸多问题，已经威胁到社会、经济和生态环境的协调发展，从而启发学生认识到环境保护和治理已是当今刻不容缓的一件大事。保护环境和治理污染涉及一整套的科学原理和技术体系，即生态工程的原理和技术,由此导入生态工程原理的教学过程。

2呈示什刹海水域治理的相关资料什刹海距离我校很近，优雅的水域生态景观对游人很有吸引力，但是学生不了解治理前的什刹海生态状况，因此，教学时教师先向学生展示什刹海治理前后的生态景观图片资料。20世纪90年代什刹海发生的严重水华现象，激发起学生强烈的探索欲望，为了促使学生积极思考和主动探究水华现象的发生原因，进一步向学生提供有关污染水体富营养化的调查资料（图3），通过资料分析学生明确水质污染是发生水华现象的直接原因，治理水域污染是恢复和重建什刹海水域良性生态景观的关键。学生对防治水华现象会提出一系列措施，充分显示他们参与社会决策的主人翁意识，如提高城市居民的科学素养，加大控制环境污染宣传的力度，加强拦截蓝藻的水上作业活动等。教师在肯定学生提出具体措施的同时，进一步引导学生思考和讨论：如何在减少人力、物力的情况下降低浮游植物的密度？水体中藻类生长需要的营养物质能否为我所用？在问题的启发下，部分学生又提出养殖以浮游植物为食的水生动物，种植人类可以利用的水生植物等方法。在学生集思广路和畅所欲言的基础上，教师展示矩阵水体净化系统的景观图片（图4），学生初见此图感到新鲜和振奋，也激发他们进一步探究的求知欲，迫切期望介绍矩阵水体净化系统的全部内容，从而为引导学生理解教材打下必要的基础。

3分析资料，揭示生态工程原理揭示生态工程的基本原理是本单元教学的重点之一。当学生欣赏矩阵水体净化系统的水面景观时，要启发学生思考：矩阵水体净化系统的设计、建造和操作过程，主要是遵循哪些学科的思想和应用那些工程技术呢？这样，促使学生初步领会生态工程是以生态学为基础，应用多种自然科学、技术科学、社会科学，并相互交叉渗透的一门科学。为了帮助学生逐步理解生态工程设计遵循的基本原理，教师依次展示矩阵水体净化系统的立体示意图、平面俯视示意图（图5）和生态种植区模式图（图6）。一方面鼓励学生识图说出图3～图6之间的关系，意识到生态工程设计方案中渗透着生态学原理和系统工程学原理，另一方面教师结合图解向学生阐明该项生态工程设计的亮点：一是生态种植区的设计，遵循着物种多样共生原理、生物与环境协调平衡原理，食物链既是一条物质传递链、能量转化链，也是一条价值增值链。二是该系统的工程学设计十分合理，图中的“生态种植区”设有蔬菜花卉种植的盆基，以及微生物培养的富养基。“水循环系统”有效地促进水体流动，“造浪增氧系统”能促进有益微生物代谢，将污染物分解成小分子化合物返回无机环境，既做到节能少排、防治污染，又实现了区域良性循环。三是将社会效益、经济效益和生态效益融为一体，将生态系统自我调节与人工调控有机结合，从而实现效益稳定增长和持续发展。

教师的讲解有所侧重，学生在观察和分析相关设计资料之后，提出一些疑问：例如，种植蔬菜是供人类食用吗？微生物富养基是液态还是固态？图中2盏灯的作用是什么？等等，这些问题的提出和讨论，有助于学生理解通过工程技术将相互本不联系的环或亚系统组分横向复合，形成食物网络，促进资源共享，分层多级利用物质和能量。例如，夜间灯光引诱蛾类落入水体，可供肉食性鱼类捕食。在师生共同剖析什刹海水域治理资料的基础上，督促学生阅读课文，找出陈述生态工程原理的重要概念，或者引导学生用命题句式将生态工程遵循的基本原理加以归纳，并填写在表格中

4引领学生生成生态工程的概念所谓生成概念，就是用表达判断的句式给生态工程下定义。至今，生态学家尚未给出生态工程的统一定义，我国生态学家、生态工程先驱马世骏先生（1984）给生态工程下的定义为：“生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统工程最优化方法，设计的促进分层多级利用物质和能量的生产工艺系统”。此后进一步阐明：“生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展”（1987）。

让学生尝试给生态工程下定义是困难的。教学时，先鼓励学生通过议论明确生态工程概念的内涵应包含遵循的基本原理和目标，确认生态学和系统工程学的基本原理，梳理生态工程的主要目标。然后，展示马世骏先生给出的生态工程定义，促使学生通过比较深入理解生态工程概念的内涵。

5鼓励学生应用生态工程原理实践、认识、再实践是科学思维过程的2次飞跃。在上述的教学过程中，学生接受了由感性到理性、由具体到抽象的思维训练，实现了思维过程的第1次飞跃，学生运用所学的科学原理分析、解释或解决实际问题，则是实现思维过程第2次飞跃的尝试。运用习得的重要概念解释或解决实际问题，也是促进理解和巩固知识的重要手段。

环境生态工程概念篇5

“生态商”概念的提出者，不是别人，恰是“情商”之父、哈佛大学心理学博士丹尼尔。戈尔曼在其最新撰写的《10个改变世界的想法》一书中对其进行了详细论述。

“生态商”的含义、内容都有哪些呢？戈尔曼先生解释说，“生态商”概念的提出，旨在改变人们在环保问题上的思维方式。他认为，对于关注生态环境而言，仅仅回收垃圾、购买生态食品、使用节能灯泡和不使用时拔出电源插头等行为是远远不够的。“生态商”要求人们要计算产品的“碳足迹”，即对产品在生产、运输、使用和废弃过程中对环境产生的影响进行计算。戈尔曼先生预计，“产品迟早会具有生态价格，而各家企业也将在降低生态价格方面展开竞争，以吸引那些具有环保意识的消费者”。

这些说法具有一定的前瞻性。它给保护生态环境的问题提出了一个新的要求与标准。也就是说，今后要在环保方面从“根儿”上做起，要充分考虑“产品在生产、运输、使用和废弃过程中对环境产生的影响”，并对其进行计算。对于那些生态价格低的商品，消费者是很欢迎的；反之，则就会销路不大，以致淘汰。

长此以往，我们在生产过程中几乎很少考虑对环境的影响，以致造成环境的高污染、资源的高投入，特别是在那种“先污染后治理”错误思想影响下，使我们生产产品的成本很高，而且造成了极大的环境污染。改革开放30年来，在这方面逐步有所好转，人们的环保意识有所加强，各级政府也加大了管理力度。特别是一些企业已着手在生产环节推行“清洁生产”，如某陶瓷公司借助新技术，生产出高档超薄地面砖，厚度只有传统地面砖的四分之一，但厚度与耐磨度却相当好，这项工艺节约材料75%，节约综合能源59%。然而从全国范围来看，用高标准来要求，在环保问题上现在还有很大的距离，需要继续做很多的工作。

环境生态工程概念篇6

【关键词】绿色绿色设计室内设计可持续发展

中国室内设计泰斗张绮曼说：“现代的发展趋势第一是多元化，因为是信息时代，手段也多了，各种文化潮流被不同人所接受，对室内样式的要求，室内设计的要求，生存环境的质量要求，都会是多样化的，所以它一定是多元化的；第二是绿色生态设计，大家追求环保，绿色生态；第三是创新设计。这三个就能够概括现代室内设计发展主要的概况。”

绿色，是可持续发展的设计道路，是室内设计的必然趋势，我们简称绿色方向。室内设计中的绿色方向，走的是可持续发展的设计道路，指的就是居室中的健康环保概念。在空间组织、装修装饰方面、在室内陈设艺术中尽量多地利用自然元素和天然材质，创造自然、质朴的生活和工作环境。提倡在室内设计中尽量减少能源、资源的消耗，通过设计开发资源和材料的再生利用，按绿色建材的概念去设计室内，改变人们现有的、世俗的审美判断标准，使室内能源利用和审美景观的创造都能达到新的高度，这就是绿色。

一、绿色设计的文化背景

绿色设计(GreenDesign)是20世纪80年代末出现的一股国际设计潮流。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思，同时也体现了设计师道德和社会责任心的回归。

上个世纪70年代初，西方科学家关于人类处境报告《增长的极限》提出的人口和资本“按照现在的方式继续增长，最终的结果只能是灾难性的崩溃。”推动了绿色文化的形成和绿色运动的兴起。自此之后，发达国家先后成立了“地球之友”、“绿色和平组织”和以保护生态环境为宗旨的政党——绿党。世界各国也建立了生态和环境保护机构，出现了生态哲学、生态伦理学等新学科，绿色理论不断深化。有学者把绿色理论分为“深绿色理论”和“浅绿色理论”两大流派。浅绿色理论认为，人类所面临的生态危机并不可怕，只要政府“推行一些必要的环境政策和相应的科学技术手段”，便可以解决生态恶化的问题。深绿色理论认为，不从根本上改变现存的价值观念和生产消费模式，人类的危机是无法解决的。

二、绿色设计的概念

绿色设计，是一个内涵相当宽泛的概念，由于其涵义与生态设计、环境设计、生命周期设计或环境意识设计等概念比较接近，都强调生产与消费需要一种对环境影响最小的设计，因而在各种场合经常被互换使用。它是当今世界的“绿色环境”命题，是关于自然、社会与人的关系问题的思考在产品、生产、流通领域的表现。

狭义理解的绿色设计是以绿色技术为前提的工业产品设计。广义的绿色设计，则从产品制造业延伸到与生产制造密切相关的产品包装、产品宣传及产品营销各环节，并进一步扩大到全社会的绿色服务意识、绿色文化意识等。

“绿色”的确是具体的，同时对它的体验是更抽象的。“健康、环保、自然是许多人在很长时间内对‘绿色’二字的概念认知，而对细部研究的室内设计师来说‘绿色’的理解可以更深、更广、更细。今天‘绿色’不仅仅象征生命，它是一个非常广义的问题，是对空间设计‘绿色’概念的外延，外延的包容度完全取决于每个设计师对‘绿色’本身的理解”。

三、室内绿色景观的概念

室内绿色景观是构成室内环境的重要组成部分，它展示了室内空间并具有装饰作用。室内绿色景观设计反映了人类的一种新的美学观和价值观。人与自然的真正合作与友爱的关系，不仅仅是利用绿色植物布置室内空间，而是要呈现出一种生态的室内空间，进而缩短室内外的差距，在室内让人享受身临其境的大自然。室内绿色景观设计贯穿于室内景观的整体、局部、微观细部设计以及实施管理的全过程，综合生态功能和环境美学以及人的需要，考虑了生态效益、经济效益、社会效益和美学原则，是一种塑造室内生态环境的过程，也是一项长期渐进、不断完善及维护管理的过程。

绿色景观通常具有明显的室内路线标识作用和分割空间的作用。绿化不单纯是为了装饰，而是作为提高环境质量满足人们心理需要不可缺少的因素。室内多层次的绿化一方面补充了室内地面绿色植物的不足，另一方面，将室内绿化与建筑通风设计、自然调节温湿的处理办法相结合，能大大地改善室内空气的质量。通过现代技术把绿色植物引入室内，使之构成室内的景观，是目前改善室内环境质量卓有成效的方法。

从美学角度来讲，绿色景观有着良好的景观视觉美，将绿色景观引入室内，不仅是为了生态意义上的功能，更重要的是改变了因“过分”装饰而与可持续发展背道而驰的现象。在强调遵循生态规律和美的法则前提下，创造的人工生态所具有的持久愉悦性，是提高环境质量，满足人们心理需求所不可缺少的因素。

四、理念的绿色

绿色设计指的是在产品整个生命周期内，着重考虑产品对自然资源、环境影响，将可拆除性、可回收性、可重复利用性等要素融入到产品设计的各个环节中。在满足环境要求的同时，兼顾产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等。绿色设计不只是物质上的设计，更重要的是理念的“绿色”，要求我们尽可能的延长每一个产品的寿命。

绿色设计倡导适度消费思想，倡导节约性的生活方式，不赞成室内装饰中的豪华和铺张，把“以人、建筑、自然和社会协调发展”，作为目标。绿色设计注重生态美学，“生态美学是美学的一个新发展，在传统审美内容中增加了生态因素。生态美学是一种和谐有机的美。在室内环境创造中，它强调自然生态美，欣赏质朴、简洁而不可以雕凿。它同时强调人类在遵循生态规律的法则前提下，运用科学技术手段加工改造自然，创造人工生态美，它欣赏人工创造出的室内绿色景观和与自然的融合，它所带给人们的不是一时的视觉震惊而是持久的精神愉悦。因此，其既是生态美也是一种更高层次的美。”

将自然景观引入建筑空间其实就是人类生存方式的一种回归，人们通过把自然的元素植入室内，代替过于秩序、机械的工业产品，这本身就是一种绿色行动，因为景观的构成要素大部分是自然的、可持续发展的。室内景观设计是连接精神文明与物质文明的桥梁，通过设计改善人类自身的生存环境。绿色设计不只是改变环境，更重要的是观念上的“绿色”。人们在室内景观设计中主要从以下几方面来体现绿色：使用的材料是否环保，设计方案是否造成材料的浪费，设计功能是否合理，设计是否繁琐，观念是否新颖，设计体系是否是开放式的、节能的、可持续发展的。

五、材料的绿色

上个世纪90年代初欧美国家提出了绿色设计的理念，针对空间环境设计领域，要求人们不仅要设计理念绿色，设计空间也要绿色。随之人们开始关注设计材料对环境污染的问题，开始使用经过简单加工的天然材料，运用新工艺技术手段，清除材料中的有害成份。同时人们开始开发对人身体健康无害的新型材料，逐步实现人们对环境健康的要求，这将是装饰材料加工生产今后发展的方向。

绿色材料是指在原料采取、产品制造使用和再循环利用以及废物处理等环节中与生态环境和谐共存并有利于人类健康的材料，同时它们还要具备净化吸收、促进人类身心健康的功能。绿色材料是在1988年第一届国际材料会议上首次提出来的，并被定为下世纪人类要实现的目标材料之一。绿色材料包括循环材料、净化材料、绿色材料和绿色建材。

绿色材料指洁净的能源如太阳能、风水能、潮汐能及废热垃圾发电等的开发和利用的新能源材料。绿色建材是指有利于环境保护的建筑材料，其标准是既要满足强度要求，又能最大限度地利用废弃物，并具有节能、净化功能，有利人类身心健康。

目前绿色环保材料包括绿色墙材、绿色地材、绿色板材、绿色门窗、绿色家电、绿色照明、绿色家具、绿色整体厨房、绿色整体卫生间。绿色室内环境崇尚自然、尊重自然，以保持生态平衡的方式，与大自然、与其他生物保持和平友好的共生共荣关系。室内环境的艺术性与绿色原则之间并没有直接的冲突，随着技术的进一步发展以及人们处理生态因素经验的不断丰富，艺术性与生态性之间的结合也将越来越紧密。

六、材料的节能和再利用

“绿色室内设计的科技含量重点体现在节能化方面。倡导节约和循环利用室内绿色设计强调在室内环境的建造。使用和更新过程中，对常规能源与不可再生资源的节约和回收利用，对可再生资源也要尽量低消耗使用。在室内生态设计中实行资源的循环利用，这是现代建筑能得以可持续发展的基本手段，也是室内绿色设计的基本特征。”

现代的家居设计要考虑到资源的综合利用和节能问题，要尽可能的选用节能型材料，如节能型门窗、节能玻璃、节水型座便器、节能型灯具等，要尽量利用太阳能和自然光进行室内采光，降低能源的消耗量。

材料节能首先是指所用材料能够达到生活节能的标准。例如水龙头材质的使用如果不达标，就有可能造成滴水、漏水现象，从而浪费资源。其次就是材料的重复再利用方面，在设计时要考虑材料是否可以重复使用，这不仅可以节约资源，还可以延长材质本身的使用寿命，这也是节能的表现之一。

七、现代室内景观生态设计

室内景观的生态设计是对景观各要素组织编排贯穿于设计—实施—管理的全部过程，这也是景观设计的必经之路。探讨从整体出发，物—人—空间共同作用的生理功能、美学功能所改善的空间质量、人们的生活品质，其间还要考虑到它的生态效益、经济效益、社会效益，这是一个塑造生存环境的过程，需要长期不断的完善和管理。这也是一个当代人文、审美、习惯的缩影。

景观的生态设计一方面是对景观元素本身作为独立产品的可持续发展，延长使用寿命，节约培育成本，重复再利用等方面的生态设计；另一方面是对景观整体的设计、组装、培育、管理等方面整体规划为产品的生态设计。因为，自然景观作为一个元素在室内出现，从可持续发展的角度来考虑，节约成本、长期规划、短期规划、临时使用都是要设计的问题。

综上所述，室内绿色景观设计包含在绿色设计之中，在设计中引入绿色设计，从理念的绿色到材料的绿色、再到设计的绿色，是室内设计一种新的创作思路，也是一种需求，在室内营造一个绿色、自然的环境是现代室内设计未来的发展方向。

【参考文献】

[1]张大林：居室呼唤绿色[J].家具与室内装饰，1997（2）.

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