林业生态工程篇教(学)案

第一章林业生态工程概论

一课程概述

林业生态工程学是随着林业发展战略转移、国家生态环境工程建设需求而通过继承、交叉形成的一门新的专业课程，不仅是从单一的水土保持林草措施来研究水土保持的生物措施，而是从生态、环境与区域经济社会可持续发展的角度研究林业发展的理论与技术措施，核心是在对生态理论充分理解的基础之上通过工程措施进行以生态环境改善为目标的林业生态建设，根据生态理论进行系统设计、规划和调控人工生态系统的结构要素、工艺流程、信息反馈关系及控制机构，以在系统获得较高的生态与经济效益。是水土保持、林学、生态、环境规划等相关专业的学生必修或选修的重要课程。

林业生态工程学是水土保持专业教学的一门骨干专业课，在80年代初期开始形成，经过多年教学实践不断吸收新的理论与技术到90年代中期完善形成体系。它以现代生态、水土保持、森林培育理论为基础，在原“水土保持林学”、“防护林学”、“农林复合经营”、“森林培育学”、“生态工程学”及“生态学”等课程多年教学实践的基础之上形成，主要教学容包括三大部份：防护林学基础、林业生态工程构建技术、林业生态工程效益监测评价，同时配合有一周的教学实习和半周的课程设计。通过课堂讲授、野外实习与课程设计进行林业生态工程学的理论、实践与实际动手能力等基本素质的培养，达到使学生具有较丰富理论知识又具有解决实际问题能力、能独立开展研究与工程设计的教学目标。

本课程的教材由林业生态工程学课本、学习指导、实习指导、课程设计指导、多媒体教学课件、习题库等几部分组成，形成了较完整教材体系。

二主要教学容

本课程的教学容主要包括生态工程的理论基础，中国生态林业工程概况，防护林营造技术措施防护林体系建设技术，综合效益评价方法，工程规划与设计技术等几个方面：

林业生态环境工程在生态环境建设、流域治理、农村可持续发展中的位置与作用；林业生态工程学的特点、容及相关学科的关系；林业生态工程的基本概念、国外发展趋势及教学方法。

生态系统原理；生物多样性原理；景观生态原理；可持续发展理论；防护林学理论。

中国主要生态环境问题与空间分布；我国的林业生态工程的总体布局与规划；六大林业生态工程的基本情况与特点；中国生态环境工程建设面临的问题与林业生态工程发展战略。

立地划分与适地适树；树种选择与林分组成；合理密度与密度控制；整地与造林方法；幼林抚育；防护林的林分定向培育。

不同区域山丘区环境、资源、水土流失及土地利用特点；以流域、水网、山系等为单元的生态防护体系的构成与特点；水土保持、水源涵养、农田林网、农林复合、灾害地植被恢复、河岸道路防护、海岸防护等防护林的配置与构建技术；干旱、盐碱、风沙、干瘠、钙积层

等困难立地造林技术。

林业生态工程评价的基本原则；生态效益评价方法；经济效益评价方法；社会效益评价方法；综合效益的指标体系制定与评价方法。

自然环境、经济社会环境分析与生态系统诊断方法；规划设计的总体原则与指导思想；规划设计的程序与步骤；规划设计报告编写及注意事项。

三教学特点

林业生态工程学的教学容既涉及到理论表述也涉及到形象直观教学，运用现代的多媒体教学方法是提高教学质量的重要手段。因此通过多年的资料积累与相关资料的收集，已经制作了一套完整的多媒体课件，在2000年即开始了应用多媒体辅助教学，积累了较丰富的多媒体教学经验。通过近几年的教学实践不断完善、更新、充实，吸收本学科最新成果，使学生在掌握课程基本要求的前提下，开阔了思路，了解了本学科的发展脉络与前沿的发展动态。同时为了提高学生学习效果，逐步建立了本课程的习题库及自学辅导材料，现正在编写本课程学习指导书。

通过几代人的努力与多年的教学实践，本课程探索出了一套较完整的教学体系，注重培养学生的实际操作能力。通过课堂理论学习、外业的调查、观测实习及小流域林业生态工程的实际规划设计的相互配合，使理论与实践紧密结合，学生更好的消化吸收本课程的精髓，把所学的知识灵活的应用到工作实践中去，为学生的就业打下良好的

基础。本课程在多年的教学中积累了较为丰富的教学经验，取得了良好的教学效果。

四学习方式

本课程的学习包括课堂讲授、外业实习、课程设计等几个教学环节。

本课程的讲授环节要求在规定的学时分配条件下，本着难点与重点并重的原则，使学生掌握林业生态工程的基本理论知识。本课程的容很丰富，涉及面较宽，讲授过程不要面面俱到，要少而精，重点讲透，难点降清。要尽量使用录像、幻灯、多媒体等辅助教学手段，形象直观以便学生能深刻理解所讲授的容。

教学实习是一个培训动手能力的一个重要教学环节，学生可以通过观测、试验、结果分析，加深对所学理论知识的理解，并掌握具体操作技能，提高动手能力。

课程设计是理论与技术实践相联系的重要教学环节。通过课程设计使学生掌握林业生态工程的基本规划设计方法，也是培养学生实际技能的一个重要环节。要配合课程容，分专题逐步指导学生完成。

第一节林业生态工程的概念与作用

一, 林业生态工程的概念

1,林业概念涵与外延的扩展

林业(forest):培育,经营,保护和开发利用森林的事业.它是提供木材和多种林产品的生产事业,又是维护陆地生态平衡的环境保护工程.

2,生态工程的概念与涵

生态环境:整个生物群落所在地段的,影响其发展的全部无机因子的有机因素的总和.

生态系统:是指一定的时间和空间,生物群落与环境之间由于不断进行物质与能量流动过程中形成的统一有机体.

工程:指人类在自然科学原理的指导下,结合生产实践中所积累的技术,发展形成包括规划,可行性研究,设计,施工,运行管理等一系列可操作,能实现的技术科学的总称.

生态工程:生态工程是一门着眼于生态系统持续发展能力的整合工程技术.它根据生态控制论原理去系统设计规划和调控人工生态系统的结构要素,工艺流程,信息反馈关系及控制机构,在系统围获取最高的生态和经济效益.

3,林业生态工程的概念与特点

林业生态工程:林业生态工程是根据生态学,林学及生态控制论原理,设计,建造与调控以木本植物为主体的人工复合生态系统的工程技术,其目的在于保护,改善和持续利用自然资源与环境.

林业生态工程的特点:

(1)经营对象不同;

(2)关注对象的结构与功能不同;

(3)经营目的不同;

(4)采用的综合技术措施不同.

二,林业生态工程的主要容和类型

1,主要容

生物群落建造工程

◆环境改良

◆食物链工程

2,林业生态工程的类型

(1)生态保护型林业生态工程;

(2)生态防护型林业生态工程;

(3)生态经济型林业生态工程;

(4)环境改良型林业生态工程.(9大生态工程)

林业生态工程的目标是建造某一区域(或流域)的,以木本植物为主体的优质,稳定的复合生态系统.其主要容包括:

①生物群落建造工程

②环境改良工程

③食物链工程

在农田,湿地,森林和草原四大生态系统中,森林生态系统处于主导地位.

第二节生态环境问题与林业生态工程的作用

一, 生态环境的概念

是指影响人类生存与发展的水资源,土地资源,生物资源以及气候资源数量与质量状况的总称

二,我国的生态环境问题

1,自然环境先天脆弱

2,水土流失严重

3,荒漠化扩大

4,水资源紧缺,污染严重

5,森林覆盖率低

6,天然林生态系统和野生动,植物面临危机

7,气温呈上升趋势

三,林业生态工程的作用

⑴水土保持的作用,即森林防止水土流失的效益,

⑵防止荒漠化和沙漠化的扩大

⑶森林缓解水资源危机:

★森林是绿色水库,可贮藏大量降水,增加有效水资源.

★森林可以防止水土流失,减少河流泥沙,维护江河湖库的蓄积能力等.

★森林可以促进水分循环和影响大气环流增加降水.

⑷森林改善大气质量:

★森林能有效地缓解温室效应

★森林是大气中主要的氧源.

★森林可以减少臭氧层的损耗.

★森林可以净化空气.

⑸林业生态工程可保护生物多样性.

★对物种多样性的影响:森林物种多样性最丰富,破坏则使物种和遗

传资源失去了保障,导致多样性锐减.

★对生态群落,种群多样性的影响:是植物,动物种群多样性赖以生存的基础和保障.

★对遗传多样性的影响:提供物种多样化的生境为物种进化和产生新种提供基础.

★对其它生态系统多样性的影响:环境恶化影响农田,湿地草原等生态系统.

⑹减少噪声污染

⑺林业生态工程可促进经济可持续发展:

★是可持续发展的物质基础;

★是可持续发展的环境基础;

★是生物能源的主体

四,我国开展天然林保护工程的原因和重要性.

1,原因:

⑴长期对森林的过度樵采,使森林植被大量减少;

⑵不合理的耕作方式和人为破坏,导致保持水土能力弱,生态环境急剧恶化;

⑶水库,河道损失调蓄能力;洪,旱,泥石流灾害频繁;

⑷阻碍和制约着流域经济建设的发展.

2,重要性:

⑴减少水土流失;

⑵减轻洪涝灾害造成的损失;

⑶改善生态环境;

⑷提高人民的生活水平和质量;

⑸促进区域生态经济的可持续发展.

第二章林业生态工程的理论基础

一相关概念

1,生态系统:是指在一定空间生物和非生物的成分,通过物质循环和能量流动而相互作用,相互依存形成的一个生态学的功能单位

2,生态环境脆弱带:在生态系统中,凡处于两种以上的物质体系,能量体系,结构体系,功能体系之间形成的界面,以及围绕该界面向外延伸的"过渡带"的空间域.

3,干扰:破坏生态系统,群落或种群结构,并改变资源,基质的可利用性,或物理环境的任何时间上相对不连续的事件.(自然干扰,人为干扰) 4,系统:是由两个或两个以上的相互联系,相互依赖,相互制约,相互作用的元素(事物或过程)组成的,具有某种特定的功能,朝着某个特定目标运动发展的有机整体

5,可持续发展:指以不损害,不掠夺后代的发展需求作为前提,来满足当代的发展需求称为可持续发展.

6,环境:指影响人类生存和发展的各种天然和经过人工改造的自然因素的总体

7,环境质量:是环境系统客观存在的一种本质属性,并能用定性和定量的方法力.以描述的环境系统所处的状态.

8,水土保持林:指恢复,改善生态环境,减少地表径流,涵养水源,防止水土流失而营造的防护林.

9,水源涵养林:在源头地区,以调节坡面径流,防止土壤侵蚀,涵养水源为主要目的的森林.

10,农田防护林:指在有农田的地方,为防止自然灾害,改善农田小气候,创造有利于农作物生长和牲畜繁育的环境;保证农牧业稳产高产,并为人民群众生产生活提供木材而营造的防护林.

11,河岸防护林:减少流水对河岸地表的侵蚀,固定堤岸的护滩,护岸林. 12,防护林体系:指在一个自然地理单元(或一个行政单元)或一个流域,水系,山脉围,结合当地地形条件,土地利用情况和山,水,田,林,路,渠以及牧场等基本建设固定设施,根据影响当地生产生活的主要灾害特点,所规划营造的以防护林为主体的和与其它林种相结合的总体.

二,基本理论

1,干扰：分为自然干扰和人为干扰,由于生态演替的作用,生态系统可以从自然和人为干扰所造成的破坏中得到恢复.受害生态系统的恢复可以通过自然恢复过程和人的帮助和自然恢复过程2种途径得到恢复.通过人类的科学参与,一些生态系统可以加速恢复.

2,可持续发展理论:

决定可持续发展水平,可由5个要素及其相互关系决定:

◆资源的承载能力

◆区域的生产能力

◆环境的缓冲能力

◆进程的稳定能力

◆管理的调节能力

◆环境的基本特性:

◆整体性和区域性

◆变动性和稳定性

◆资源性与价值性

4,水土流失综合治理的措施.

◆规划经营措施;

◆水土保持林草措施;

◆水土保持工程措施,(挖水平沟,坡改梯等)

◆水土保持农业技术措施,(等高耕作,间作套种)

◆水土保持法律措施.

5,试述当前防护林体系建设的趋势.

⑴从形式设计走向因地制宜,因害设防的科学设计;

⑵从营造单一的防护林种走向建设多林种相结合的综合防护林体系;

⑶从只注重生态效益走向生态,经济,社会效益相结合;

⑷从单一的乔木树种造林走向乔一灌一草相结合;

⑸从单一层次的乔木纯林走向多树种多层次的混交林;

⑹从单一发展林业走向农,林,牧相结合,综合治理,协调发展.

第三章林业生态工程建设区域调查与分析

第四章林业生态工程的技术措施

第一节水土流失综合防治技术措施

我国是世界上水土流失最严重的国家之一，水土流失成为我国头号环境问题。

一。林草措施

1. 改良与保护

2. 造林种草

二．农业措施

三．工程措施

第二节自然资源综合利用

一．生物资源利用方式

1.植物资源

2.动物和微生物资源

二．能源利用方式

1.太阳能资源

2.风能资源

3.水能资源

4.生物质能

5.地热能

三．旅游资源利用方式

1.旅游资源类型

2.旅游资源的开发利用

3.开发利用项目

第三节农林复合经营技术一．农林复合经营的概术

1.概念

2.特点

3.发展历程

二．农林复合经营的主要类型

1.林（果）—农复合经营

2.林—牧（渔）复合经营

3.林（果）－农－牧（渔）复合经营

4.特种农林经营

三．农林复合经营的设计

（一）。标准

（二）。设计结构

1.物种选择及配置

2.空间结构

3.时间结构

第五章林业生态工程的系统建设模式

根据工程实施地的具体立地条件林业生态工程的系统建设模式分为：山丘区，平原区，沿海区，风沙区和城市工矿区劣地林业生态工程四种。

第一节山丘区林业生态工程建设

中国属多山国家，包括山地，丘陵区和山丘占多数的高原在，总面积达687万平方公里，占全国总面积的71.6％，其中，耕地占40％，森林面积占90％，木材蓄积占84％，经济林木和林特产品几乎全部生产在山区，此外，山区还蕴藏大量的矿产资源和水能资源。然而，由于大部分山区人口稀少，交通闭塞，生态环境脆弱，特别是长期以来对山区资源开发利用不当，造成土地退化，经济发展缓慢，人民生活困难，因此，维护山区生态环境，综合开发山丘区，在加快我国经济发展中有重大的战略意义。

一．山丘区水土保持林业生态工程技术措施

（一）.林草措施

1．水保林和水涵林的培育措施：

树种选择：根深，冠大，枯落物多，根孽性强

模式类型：混交造林

混交技术：类型，方法，比例，配置

营造技术：营造方法，整地，造林密度

2．防护林林带的培育

①.概念

林带：由数行林木组成，具有一定长度并对某项生产或设施

起防护作用的人工林

主林带：与害风方向垂直的林带

副林带：与主林带方向垂直的林带

基干林带：行数较多，起骨干作用的林带

林网：主副林带包围的围

② . 林带结构类型

通风结构：

疏透结构：

紧密结构：

③.林带的配置：

树种选择：

林带宽度：

林带高度：

林带密度：

林带断面：

（二）。工程措施

1．坡面治理工程

坡面防治工程：斜坡固定工程，山坡截留沟，沟头防护工程

梯田：依断面形式：台阶式梯田，波浪式梯田

2．沟道治理工程

沟床固定工程：谷坊，拦沙坝，淤地坝，护岸工程：（护坡护

基）

山洪排导工程：排导沟，沉沙场

3．蓄水用水工程

雨水集流利用：

小型水库：拦水坝，溢洪道，放水建筑物

二．山丘区水土保持林业生态工程的配置

配置方式：立体配置，水平配置

1．坡面水保工程的配置：

总的原则：沿等高线布设，淤径流中线垂直，蓄水保墒乔

灌草相结合

按地形与土地利用现状分为：

坡面荒地：立地条件差，

坡耕地：立地条件好，退耕还林

塬面：

沟谷川台地：

2．沟壑水保工程的配置

3．河道，库岸工程的配置

三．山丘区林业生态工程的配置典型

1．黄土高原区

2．东北低山丘陵区

3．北方山地丘陵区

4．南方山地丘陵区

5．盆地及周围山地丘陵区

6．云贵高原区

第二节平原，沿海与风沙区林业生态工程建设一．平原区农田防护林

1．平原区自然灾害：沙尘暴，干热风，风灾，低温冷害2．农田防护林的作用

3．配置技术

二．沿海防护林

1．海岸类型

2．自然灾害

3．配置技术P74 依海岸类型不同而异

三．风沙区防护林

（一）.我国沙漠，沙地概况

1．分布

2．自然特点

（二）.治沙措施

1．植物固沙措施：

①.封沙育林育草

②.造林固沙要点

2．工程固沙措施

①.机械沙障

②.化学固沙

3.防沙固沙典型模式

①.生态经济圈

②.绿洲农田林网

③.流动沙丘造林固沙

④.防风阻沙林带

⑤.沙漠沙源锁边林带

第三节城市与工矿区劣地林业生态工程

一．劣地及类型

劣地是指由于自然原因或人为原因导致的严重退化，甚至丧失生产力的土地。如采石场，采沙场，矸石山，采矿残坑，建筑场地，垃圾碓置场，公路铁路的高陡边坡等。我国在土地利用类型划分上，常将其列为暂难利用土地。劣地林业生态工程建设与一般的林业生态工程建设不同，必须采取特殊的措施才能成功。其建设程序是：首先分析立地条件，找出限制林草生长的因子，然后采取措施进行改良并选择合适的树种，达到要求后再进行造林种草，同时在配置和种植技术上还应采取特殊政策。

劣地大体分为3类：

1.废石堆置地与贫瘠废弃地：

2.高陡边坡：

3.自然存在的劣地

二．废石堆置地与贫瘠废弃地的工程利用

1.土地复垦：是指对生产过程造成破坏的土地，采取整治措施，使其

恢复到可利用状态的活动，复垦的目标是使其恢复到可

供利用的程度，而不必强调恢复到原来的用途或状态。土地复垦分类目前还没有统一的标准，通常根据复垦阶段或顺序可分为：

①工程复垦：采用工程设备和手段，对破坏土地进行回填，覆土，

挖垫，平整及综合利用，目的是建立有利于植物生长

的表层和生根层，为今后利用做好前期准备工作。

②生物复垦：是利用生物措施恢复土地肥力与生物生产能力的活

动，是工程复垦结束后所进行的工作。

复垦土壤改良方法主要有：酸碱中和法，绿肥法，微

生物法，施肥法，客土法

2.植被恢复

植物选择：依据类型不同，相应的选择

植物栽植：立地条件差，选择适应性强的树种。

三．高陡边坡绿化

目前我国多在高速公路，铁路和山区城市中采用高陡边坡绿化，不仅具有水土保持功能，而且有很好的景观作用，其配置和种植方法主要有：

1.种植藤本植物

2.全部种草