第三章生態工程設計

的方法張靖大連民族學院環境與資源學院zhangjing@目錄第一節斑塊尺度上的生態工程設計第二節區域尺度上的生態工程設計穩定性第三節穩定性分析與控制方法第四節生態演替促進法第五節外來種的引進與控制方法第六節生態恢復方法第七節結構調整的方法第八節功能完善的方法第九節物質循環與能量轉化的調整方法不同等級的生態系統生態工程設計的方法是不同的，目前常用的方法有區域尺度的系統動力學方法和斑塊尺度立地分析法。受損程度較輕的生態系統可采用生態演替促進方法受損程度較重的生態系統可采用結構調整方法和物種引進方法。第一節斑塊尺度上的生態工程設計斑塊尺度的生態設計應根據各斑塊類型的潛力評價，尋求自然原型中的適宜部分。其評價標準是生態系統的基本功能是否令人滿意，如生態系統保存功能的大小。美國生態學家Shugart和West于1977年提出了林隙模型（FORET模型），由于該模型的理論基礎為立地理論。該模型由兩部分組成：種群遺傳特征決定生長量；立地條件、群落外干擾、種群競爭與基質的關系四項指標共同決定種群生長量采用FORTRAN語言進行程序編寫。程序包括一個主程序（模擬群落演替過程中植物死亡、萌生更新等過程）和五個子程序（種群遺傳特征、立地條件（主要包括在只溫和土壤狀況）隨機干擾、種群競爭和斑塊面積正態分布。選擇吉林省東部溫帶濕潤的針闊混交林地區作為研究對象，根據當地實際情況選擇紅松、冷杉、云杉、落葉松、山楊、白樺、紫鍛、糠鍛、水曲柳九個種群輸入對應的樹種參數，模擬吉林省東部八個主要斑塊類型的各樹種的生物累積量。第二節區域尺度上的生態工程設計穩定性區域尺度上的生態工程建設設計包括兩部分：一是將自然與經濟作為一個整體，研究生態建設對經濟的影響和經濟發展對土地利用的要求；二是將斑塊尺度的設計與景觀的整體功能及經濟要求結合在一起，最終完成區域尺度的生態工程建設設計，即宏觀與微觀的結合。案例——吉林省東部濕潤區的郭家溝襯利用系統動力學仿真模型設計生態工程建設方案（1）因果關系分析：郭家溝村的糧食需求是經濟對土地提出的最基本要求。存在的問題：單純依靠經濟效益較好的河谷平地上的種植業已無法滿足其糧食生產的需求，于是迫使人們開墾山地，建立低經濟效益的種植業，糧食作物產量產值波動較大。解決辦法：提高現有糧食的單產量在山地引進牧草種植業，減少飼養業對糧食的消耗，促進畜牧業的發展郭家溝村生態設計的關鍵是建立具有自我加強的正反饋回路：種植牧草→牧草產量→牧草產值→牧草業投資→進一步種植牧草。郭家溝村的輸出從糧食轉為飼料和畜產品，進一步減少了郭家溝村的糧食需求。郭家溝村生態工程建設的因果關系圖（2）設計流圖和程序：

設計流圖就是把無法用方程表示的因果關系用“流”及控制“流”的信息反饋環路表述出來。其基本過程是：①選擇評價系統功能的指標型②積累變量的選擇③非積累變量的選擇④流圖的構建⑤設計程序（3）結果討論：假定實驗區依靠自身的經濟能力而不依靠區域外投資且經濟收入除用于解決溫飽之外全部投入生態工程建設，此時的農林用地面積和荒地開發面積及總收入仿真結果見下表。2.最終設計方案生態工程設計的最終方案一般是在地理信息系統支持下完成的。在方案確定上要兼顧斑塊自身性質要求和流域經濟的整體要求及景觀的穩定性要求。在程序編寫中，采用人機對話的人機交互系統，立足于斑塊自然屬性和潛力，通過人為修正，逐步使設計方案滿足于景觀尺度上的經濟與生態要求。系統程序由FoxBASE＋系統與PCARC/INFO、DYNAMO、F77等軟件組成。生態建設方案設計流程圖第三節穩定性分析與控制方法一、生態類型的穩定性分析穩定性是指系統對干擾有較強的緩沖能力，在干擾發生時，系統的保存功能不被破壞，系統輸出保持基本恒定。評價每個生態系統單元的退化過程類型和強度的測定可通過生態系統的空間組織及其演化歷史來實現。生態系統類型穩定程度的強弱可影響其利用現狀，對區域中不同穩定程度的生態系統類型空間結構進行分析，可為區域生態工程設計方案的確定提供理論依據。1.案例分析吉林省西部處于溫帶農牧交錯帶，其多數地區存在著不同程度的沙化和堿化現象，沙化常與風蝕相伴生，而堿化則多發生在低洼地和易澇地。吉林省西部地區2.指標選取及指標體系的建立科學依據：生態系統是人與自然綜合作用的產物。任何一種生態系統的形成、演變都要受此兩種作用的支配，生態系統的穩定與否也受這種作用制約。三個指標：地形和地貌：地形過“分配效應”改變物質和能量的分布狀況人類對生態系統的利用水平：其在很大程度上影響生態系統生物量的多少，用于評價生態系統穩定性土壤退化：直接反映土壤肥力的重要指標。土壤退化程度直接關系到生態系統穩定程度的高低（1）評價指標：選取地形、土地覆蓋和土壤退化這三項指標評價吉林省西部生態系統的穩定性，其中土地覆蓋現狀可以反映人類對生態系統的利用水平。（2）評價結果：用公式法對穩定度進行評價用上式得出各生態類型（對水域不作穩定程度劃分）的綜合評價得分將66個生態類型的總得分從大到小排列，作總隸屬直方頻率圖，找出突變點，并確定生態系統類型的穩定等級和等級分數值隸屬區間。（3）結論①吉林省西部生態系統在無人類干擾情況下主要為穩定的生態系統和少量亞穩定的生態系統；在人類干擾停止或減輕后，亞穩定生態系統可逐步向穩定的生態系統方向演替。②吉林省西部的人為干擾盡管很強，但目前仍以穩定的生態系統和向穩定方向發展的亞穩定生態系統占優勢，二者面積為244.9萬公頃，占評價面積的61.9%。③在亞穩定生態系統中，目前有占面積38.6%的生態系統正在向不穩定生態系統的方向發展，急需治理。二、景觀穩定性分析1.斑塊的穩定性評價景觀及生態系統作為遠離平衡態的功能藕合系統，其穩定性依賴于內部存在著的消除偏差的負反饋，而對穩定性的破壞，則既可來自于超過景觀及生態系統穩定性閡值的強干擾，又可以是景觀及生態系統中具有增強偏差功能的正反饋。以生態建設為目的景觀穩定性評價，應包括三個主要部分，即斑塊的穩定性分析、干擾在景觀中傳播能力分析和景觀整體的穩定性分析。第四節生態演替促進法演替：“演替是植物群落受到干擾后的恢復過程或原生裸地植被形成和發展的過程”。一、生態演替的原理在未被干擾的自然景觀，植物群落總會向該地帶穩定性大的方向發展，稱為進展演替或正向演替。在受到干擾后，原來穩定性較大、結構較復雜的植物群落消失，取而代之的是結構簡單、穩定性較小的植物群落，或失去植被保護的裸地，這就是逆向演替。應用仿效演替過程促進演替過程二、仿效演替過程人類可以仿效生態系統的演替過程對被破壞的景觀進行恢復和重建。案例：鄂爾多斯市準格爾旗東部的黑岱溝露天煤礦排土場復耕存在的問題：黑岱溝露天煤礦屬黃土高原地區，是我國水土流失最嚴重的地區之一。露天煤礦的開采，既造成很多劣地，也加劇了水土流失。①初期階段：以速生先鋒植物為主迅速恢復植被，有效控制水土流失。②中期階段：建立具有持續改善排土場生態環境的地帶性或持續性植被。③后期階段：著眼于礦區生態環境的綜合治理和土地開發利用的經濟效益，把復耕土地規劃為農業、牧業、林業、養殖業等用地。以生態演替原理為指導，對黑岱溝露天煤礦排土場的土地復耕取得了良好的生態效益、經濟效益和社會效益。三、促進演替過程

生態演替的主要原因是生物之間及生物與環境之間關系的變化原理：

要促進正向的生態演替，就必須改變植物的種類和數量、水分條件、土壤狀況及人類活動的強度。1.處于逆向演替階段生態系統的恢復實質：應根據地帶性規律、生態演替及生態位原理選擇適宜的先鋒植物，構建種群和生態系統，實施生物與生境同步恢復的策略，逐步將生態系統恢復到與大氣候和地貌條件相協調的水平。促進正向演替過程的基本步驟：（1）調整社會經濟結構，減少人為干擾：調整人口政策、消費水平和產業結構等。（2）協調生態系統和周圍環境的關系，促進正向演替：在人工調控的基礎上，充分發揮生態系統的自我調節和自我組織能力。（3）引進物種，建立穩定的生態系統：選擇適宜植物，通過補播、補植增加地表生物的多樣性。2.處于正向演替階段的生態系統的保護目前處于正向演替階段的生態系統，面對日益沉重的人口壓力及隨之而來的對自然資源需求的持續增長，其穩定發展也將受到越來越大的威脅，因此，必須加強對其的保護措施。具體保護措施：（1）劃分生態功能區：根據生態系統結構和生態過程的特點、人類活動對生態服務功能的影響及可能產生的生態風險，科學合理地劃分生態功能區，實施突出重點、分區保護的措施。（2）調整系統結構，在生態保護系統安全的條件下發展生產：設計生態廊道，建造防風固沙林或水土保持林，構筑合理的生態結構。（3）建立生態系統網絡監測體系：采用遙感技術進行生態系統的宏觀監測。根據生態節點，劃分生態功能區3.促進生態演替的案例秦嶺山地橫貫中國中部地區，是東亞地區生物多樣性最豐富的地區之一。它是中國南北自然環境的天然分界線，也是中國中部生態安全的天然屏障。對自然資源開發利用的不合理，使這一區域的生態服務功能下降，生物多樣性降低。為促進正向演替，仿效生態正向模式實施對秦嶺山地的保護，主要措施如下：（1）劃分生態功能區：秦嶺山地現已列入國家級特殊生態功能保護區建設試點，按國家要求，必須制定保護區的規劃，而且任何活動都要服從于該規劃。（2）健全和完善自然保護區體系：生物多樣性保護是區域生態建設的主要內容之一，截止到2000年，秦嶺山地正式成立了9個自然保護區，面權達3.24萬km2，占秦嶺山地總面積的6.06%。（3）規范生態旅游，減少人為干擾：秦嶺山地發展生態旅游的條件得天獨厚，目前已建有10個風景名勝區和24個森林公園，在減少人類干擾，加大保護力度的前提下合理開發具有區域特色的野生植物資源。（4）生物資源的持續利用：過去對秦嶺山地的生物資源開發多處于無節制的過度利用狀態，導致生物資源極大的破壞和浪費，近幾年來，在保護的前提下合理開發利用已取得一些成果。（5）實施生態工程建設：在秦嶺山地，隨著國家級生態功能保護區建設工作的開展，應重點實施九大生態工程建設。第五節外來種的引進與控制方法一、外來種的影響及引進原則1.外來種的影響外來種是原生生態系統中沒有的物種，它借助人類活動，穿越空間障礙成功定居并能繁衍。外來種的引人是柄“雙刃劍”，它既可能給生態系統帶來效益，也可能帶來災害。中國鯉魚稱霸美國澳大利亞請人專業吃海膽中國網友挺身而出！海膽會破壞沿海的礁石，澳洲研究人員正在呼吁澳洲人一起吃海膽。澳洲束手無策，準備聘用專業吃海膽人員，完成指標將獲高額報酬，目前還無人應聘！網友：我愛這個星球！我不介意你們請我技術移民！2.外來種引進的原則（1）適生原則：每種生物都有各自的適生生境，即對氣候、土壤和地形等條件有特殊的要求。（2）利大于弊原則：在外來種引人前，不僅要做成本－效益分析，還要進行環境影響評估，對其經濟價值和生態價值作綜合評估，以確定其短期與長期的發展目標。（3）可控性原則：在引人外來種之前，應分析研究外來種定居方面的特性和傳播特性，掌握控制外來種的技術，防止其過度擴散。二、外來種的引進與控制1.外來種引進的技術（1）種源選擇和選種育種：引種時要對不同種源做對比試驗，以獲取最佳種源。（2）引種植物試驗：引進外來種，必須通過試驗，否則，可能會造成嚴重的生態問題。（3）引進植物的栽培：適宜的人工培育措施是引種最終成功的基本保證。（4）建立引種技術檔案：物種引種馴化是一項長期、復雜的科學試驗，需從引種之初就建立技術檔案，長期積累資料以作為分析引種成敗和推廣成果的科學依據。2.遼寧省引種東部白松的案例北美喬松，原產加拿大和美國北部。高大挺拔，樹皮光滑、有光澤，針葉柔軟細膩、藍綠色，觀賞性極強，是優良的綠化樹種。對空氣污染有較強的抵抗力，又是空氣凈化的當選樹種。第六節生態恢復方法一、生態恢復的定義及目標1.生態恢復的定義：生態恢復是根據生態學、經濟學和社會學等學科的相關理論，采用系統工程方法和生態工程技術，消除退化生態系統的各種限制因子，恢復和重建其合理的結構，使退化生態系統恢復到原有或正常狀態，發揮正常的生態功能。美國新澤西大型工業基地的生態恢復項目位于美國新澤西州，占地約80公頃，這是一個巨大的生態工程。項目最突出的是設計和施工監督這個約40公頃的濕地，來彌補修復期間的濕地影響。與生態恢復相關的概念有：（1）保護：即去除干擾使生態系統演替至原有的狀態；（2）改良：即改良立地的條件以使原有的生物生存，一般指退化景觀向好的方向轉化過程中人類對其采取的措施；（3）改進：即對原有的受損系統進行結構調整，以提高其某方面的功能；（4）修補：即修復部分受損的結構；（5）更新：指生態系統發育及更替；（6）再植：即恢復生態系統的部分結構和功能，或恢復先前的土地利用方式。2.生態恢復的目標通過調整生態系統的結構或補充生物組分使受損生態系統的功能得以恢復，同時滿足區域和地方的經濟發展目標。生態、恢復工程的基本目標為：（1）地表基底穩定性的恢復：地表基底（地質地貌）是生態系統發育與存在的載體，基底不穩定（如滑坡），就不可能保證生態系統的持續演替與發展。2.生態恢復的目標（續）（2）提高退化土地的生產力：增加植物種類和生物多樣性，提高植被的覆蓋率和促進生物群落的恢復，提高土壤肥力和生態系統的生產力、自我維持能力。（3）在被保護的景觀內，去除干擾以加強保護，減少或控制環境污染。（4）對現有生態系統，進行合理利用和保護，維持其服務功能，增加視覺和美學享受。二、退化生態系統恢復的技術1.生態系統恢復的原則自然法則、社會經濟技術原則、美學原則。2.生態恢復的技術生態系統的恢復技術包括：（1）非生物或環境要素：包括土壤、水體、大氣質量的恢復技術；（2）生物要素：包括物種、種群和群落的恢復技術；（3）生態系統：包括結構與功能的總體規劃、設計與組裝技術主要的生態系統恢復技術（續）：土壤：土壤肥力恢復技術、水土流失控制與保持技術、土壤污染恢復控制技術大氣：大氣污染控制與恢復技術、全球變化控制技術水體：水體污染控制技術、節水技術物種：物種選育與繁殖技術、物種引人與恢復技術、物種保護技術種群：種群動態調控技術種群行為控制技術群落：群落結構優化配置與組建技術、群落演替恢復技術生態系統結構功能：生態評價與規劃技術、生態系統組裝與集成技術景觀結構功能：生態系統鏈接技術3.恢復成功的標準通常將恢復后的生態系統與未受干擾的生態系統進行比較，其內容包括關鍵種的多度及表現、重要生態過程的重建，諸如水文過程等非生物特征的恢復。國際恢復生態學會建議比較恢復系統與參照系統的生物多樣性、群落結構、生態系統功能、干擾體系以及非生物的生態服務功能來鑒定其恢復的程度。4.退化生態系統恢復實例浙江省武義縣石龍頭小流域的水土流失面積大、強度高，土壤較貧瘠，土地生產力低，荒蕪化現象嚴重。主要采取以下措施：（1）將坡地改成梯地，控制水土流失，恢復土壤（2）完善水利設施，恢復水體（3）種養結合，培肥地力，恢復土壤肥力（4）采用生物措施，防止水土流失。一、結構失穩1.垂直結構失穩生態系統的垂直結構包括兩個層次：第一，系統內部不同組成要素垂直方向上的構型；第二，不同物種的垂直分層。原因：由于環境因素，光、濕度、溫度等的逐漸分化當外界干擾（自然或人為）所施加的壓力超過生態系統自身調節能力和補償能力時，將造成生態系統結構破壞、功能受阻以及反饋自控能力下降，這種狀態稱為結構失穩。第七節結構調整的方法2.營養結構失穩營養結構的失穩主要表現在整個系統內個別物種的滅絕，食物鏈的斷裂。生態系統各組分間以食物鏈為紐帶，把生產者、消費者和分解者聯系起來。營養結構主要是通過生產者、消費者和分解者的能量轉化和物質循環實現的，如果其中的某一環節斷裂或缺失就會影響到整個系統的正常運轉。澳大利亞引進蜣螂在澳大利亞，原有的蜣螂品種只喜愛食用小粒的糞便如袋鼠糞，而不喜歡外來的牛、羊的糞便。從1965年到1985年，澳大利亞聯邦科學與工業研究組織在George博士領導下，開始了澳大利亞蜣螂計劃，成功的從世界各地引進23個品種的蜣螂。結果改善了澳大利亞的牧場的糞便堆積問題，同時減少了約90%有害的叢林飛蠅。3.水平結構失穩生態系統的水平結構是指在一定生態區域內生物類群、景觀單元在水平方向上的組合與構型。水平結構失穩的主要表現是水平方向上植物群落和景觀單元的均質化。

吉林省西部的草甸草原景觀自然狀態下的水平結構坨甸相間。沙地（坨）上的自然植被為翼枝榆山杏疏林群落，而甸子地的典型植被為羊草草甸。

由于人口增加，對糧食的需求量加大，將異質的地表覆蓋墾為清一色的農田，結果失去林地對沙地的保護和草甸對地表過度蒸發的抑制，造成沙地出現沙化、草甸出現堿化和草場退化等生態問題。二、結構調整的方法1.垂直結構調整的方法（1）自然調控：生態系統的自然調控機制是從自然生態系統自我進化生成的生物與生物、生物與環境之間的反饋調控、多元重復補償的穩態調控。如光、溫度對作物生長發育的調節；晝夜節律對家禽行為的調節；林木的自疏現象；功能組分冗余現象等都屬自然調控。（2）人工調控以人為主導，在人與自然共同創造原則的指導下，對結構進行修補和完善，以達到修復生態系統的目的。①人工調控的原則

生態工程設計中人工調控必須遵循兩個原則：第一，人工調控必須尊重自然生態系統的自組織原則；第二，仿自然生態系統的演替系列和原生結構進行調控。②人工調控的方法生境調控：就是利用生態技術措施改善生物的生態環境，達到調控目的（客土）。輸入輸出調控：輸入調控包括輸入的輔助能和物質的種類、數量和投入結構的比例。輸出調控包括：調控系統的儲備能力，使輸出更有計劃，或對系統內的產品進行加工，改變產品的輸出形式（禁漁、產品深加工）。系統生物調控：是指在個體、種群和群落水平上，通過對生物種群遺傳特性、栽培技術和飼養方法的改良，增強生物種群對資源的轉化效率，達到調控目的（品種引進和改良）。系統結構調控：是利用綜合技術與管理措施協調生態系統內部各要素之間的比例關系。2.營養結構調整的方法生態系統營養結構的失穩可以通過以下方法進行調控：（1）食物鏈加環、食物鏈加環可分為生產環、增益環、減耗環和復合環。①生產環：如谷殼深加工②增益環：是指為擴大生產環的效益所加入的環節，如利用普通飼料生產高蛋白飼料。③減耗環：在食物鏈中，有的環節只能是消耗者或破壞者，稱為“耗損環”。如人工飼養赤眼蜂和瓢蟲抑制消耗者一一蚜蟲。④復合環：即增益環和減耗環的整合。如稻田養魚養鴨。（2）食物網設計：在原有的食物鏈網中增加或引人新的環節是調整食物鏈網常用的一種方法。食物鏈加環應遵循以下原則：①填補空白生態位，增加產品產出；②廢棄物資源化，提高其利用效率；③減少養分的丟失、浪費和能量的無效損耗。（3）食物網設計案例建立以食用菌為中心的食物鏈結構。

用稻草、稻谷殼培養食用菌，培養食用菌后的底料含有豐富的養分，用來作牲畜的飼料。這種借助食用菌的降解作用，分解木質素、纖維素，既生產飼料又生產蘑菇的工藝，在不少地區被廣為采用。3.水平結構調整的方法（1）生態系統生物調控：是指通過生物栽培，實現生物與生物、生物與生境之間的相協關系。

調整每一生境下生物適生種和不同生境間生物種間的互利互惠關系，增強生物種群對環境資源的利用效率，達到調控目標。（2）群落水平的調控：通過建立合理的群落結構和景觀單元的鑲嵌關系，形成種群與種群、種群與環境之間的協調關系，以實現資源的合理利用和種群的持續發展。

如農業生態系統中的套種、間種措施，農林牧復合生態系統，都是通過建立合理的群落結構，實現對資源的最佳利用，使系統的功能更趨完善。三、案例分析1.洪澤湖區概況洪澤湖區屬淮河沖積平原，海拔多在50m以下。湖水枯豐變化強烈。在大雨或湖水汛期，大量積水，無法排除，造成內澇，水退后這些地方又都是蝗害多發區，水陸經常轉化是該區生態問題的源頭。2.生態工程設計洪澤湖區的蝗害必須與水旱災害同時治理，才能達到預期的目的。調控的方法主要有以下三個方面：（1）調整種植結構：根據小地形和水面的深淺變化種植蘆葦、水稻和旱田。調整整個區域植物的水平結構和垂直結構。（2）設置水利工程設施：穩定水旱面積的變化，把過去時澇時旱適合飛蝗繁殖的不穩定地帶改造成適合種植水旱作物的農田，控制飛煌繁殖。（3）通過社會間接調控：調整資金投入，將歷年購買殺蟲劑的費用轉投生產部門，提高田間管理水平；加強該地區的管理，降低因結構變化而帶來的生態惡果。第八節功能完善的方法

生態系統的功能具體表現為基本功能和服務功能。這些功能能為人類提供必要的能量和物質，同時也可以消除由于人類干擾而產生的熵增。生態系統的基本功能為供給功能、處置功能、抵制功能和保存功能，四者協調運轉是保證生態系統功能正常的前提。2.處置功能缺損的診斷生態系統的處置功能是將周圍環境輸入的物質、能量、信息和物種加以處理、轉移或排除的能力。如城市生態系統由于缺少分解者，導致輸入系統中的物質經轉化后不能及時地分解，而形成大量的城市垃圾，不僅影響城市功能的正常運轉，而且污染環境。一、生態系統功能缺損的診斷1.供給功能缺損的診斷表現為進料不足，即輸入的物質、能量、信息、物種不能滿足系統正常運轉的需求，這時系統的生產和建造就會被迫降低消耗。表現為進料過剩，即輸入的物質、能量、信息、物種超過系統正常運轉的需求，這時系統的生產和建造也會因積累或負擔過重而被迫停止。4.保存功能缺損的診斷生態系統的保存功能是把周圍環境輸入到系統內部的物質、能量、信息和物種流保存在系統內部的功能。系統保存功能的缺失主要表現為物質和能量的泄漏。例如，水土流失、黑土退化都是系統保存功能不正常，有用的物質和元素泄漏造成的。3.抵制功能缺損的診斷生態系統的抵制功能，是防止物質、能量、信息和物種從周圍環境進入系統內部超過其最大忍耐限度的能力。當有毒成分欲進入系統時，系統通過自身的抵制功能來“禁止入內”。二、生態功能完善的方法1.供給功能完善的方法

如修建水利工程設施，保障農田的用水需求。2.保存功能完善的方法

如人工種草、建草庫倫、天然草地的自然恢復。3.處置功能完善的方法

農田中排水渠系的設置、用生活垃圾培育蚯蚓等的疏導能力。4.抵制功能完善的方法

如設置農田防護林減少干擾，高稈與矮稈作物套種三、案例分析1.安太堡礦區概況安太堡礦區地處黃土高原東部、山西省北部的朔州市平魯境內，與晉陜蒙接壤區，號稱黃土高原“黑三角”的世界特大型煤田相連接，是一個對環境改變反應敏感、維持自身穩定性能力較差的生態環境系統，屬于黃土丘陵侵蝕的生態功能脆弱系統。由于近年來人類活動的干擾，生態系統的功能嚴重受損。2.生態問題診斷安太堡礦區復墾土地存在的生態問題主要表現在供給功能的缺失、保存功能的降低以及生態系統處置功能的減弱，具體表現為非均勻沉降導致的地面起伏、水土流失、水分虧缺、地力貧瘠、土壤尚未熟化。針對這些問題，提出并實施了半干旱黃土區露天煤礦土地重塑、土壤重構和植被重建一體化綜合集成的生態功能恢復技術。3.生態功能恢復措施（1）土地重塑：基底構筑、平臺構筑、邊坡構筑、水土保持與排洪渠構筑等，以重建該生態系統的處置功能。（2）土壤重構：土壤重構是在土地復墾的基礎上，再造一層人工土體，并通過各種農藝措施，改善土壤耕性、提高土壤肥力的過程。（3）植被重建：主要采取建立植被的方法來完善整個地區生態系統的保存功能。根據立地條件、礦區發展時空順序，合理配置樹種。第九節物質循環與能量轉化的調整方法一、生態系統中的能流渠道及過程1.能量賦存形式：輻射能、化學能、機械能、電能、生物能2.能量轉化遵循的定律