《实用生态工程学》第九章 庭院生态工程

第九章

庭院生态工程

庭院生态系统是一种最古老并一直延续发展至今的、受人类高度控制的社会——经济——自然复合生态系统。它伴随着人类的产生、发展、社会进步而逐渐完善和发展，是人类根据社会发展水平，适应和利用自然环境并不断进行人工选择和创造的产物。

9.1庭院生态系统

9.1.1庭院生态系统的组成1.人类种群

人类是农村庭院生态系统的主体，他们既是这个生态系统的建造者，又是这个生态系统的主要生物种群之一。换句话说，是人类根据自己生存的需要，建造了庭院这个高度受人类控制的生态系统。反过来，这个生态系统的生物环境又直接影响着人类本身的生命活动。因此，可以说人类、庭院生态系统的环境与其他生物种群，形成了不可分割的相关关系。2.饲养、种植的生物种群

饲养、种植的生物种群是庭院生态系统的另一重要的生物群体，是人类为了生活需要而引入、驯化和养殖、栽培的生物群体。它们基本上分为植物、动物和微生物三大类群。根据这些群体对人类的作用不同，又可以分为生产性种群、观赏性种群、保护性种群三部分。（1）生产性种群

人们饲养培植这些种群的目是是为了生产出自己生活所需要的产品。生产性种群是人类在长期历史进程中，驯化、培育出来的生物种群，可分为动物种群、植物种群和低等生物种群。

（2）观赏性种群

人类生活中除了衣、食、住、行以外，还需要精神和环境上的享受。尤其是人类满足温饱以后，这种需求越来越强烈。观赏性种群分为动物、植物两大类。动物种群包括观赏鸟、鱼、兽类、两栖类等；植物种群包括花卉、草坪、林木等。（3）保护性种群

庭院中有一些种群，它们既不同于生产性种群也不同于观赏性种群，而是由于对人类具有保护作用而成为特殊的保护性种群。比如，养犬是为了保护人类和家畜的安全，养猫是为了消灭对人类有害的鼠类。由于这些种群的特殊作用，人们给予它们以特殊的珍爱。3.伴生的生物种群

在庭院生态系统中，还存在着另一类特殊的生物种群，它们的存在本来不是人类所需的，甚至很多是对人类有害的，这些种群我们称其为伴生生物。这类生物包括：动物（家鼠、麻雀、家蝇、家蚊、臭虫、跳蚤、蟑螂、蛀衣虫、谷娥、木虱、一些甲虫和螨类）、植物（杂草）和低等生物（真菌、苔藓、细菌、病毒）等。（1）伴生生物产生的原因

伴生生物种群的形成和迅速繁衍，并不是偶然的，主要是因为农村庭院生态系统给它们提供了充足的食物和适宜的生态环境。

1）多种生态位

2）复杂的食物链网

（2）伴生生物的种群调控

农村庭院生态系统的生物种群有各种各样的关系，如人类和养殖动植物。这些关系既有共生（互利共生、偏利共生），也有抗生、寄生等关系。对于大多数抗生性生物种群进行控制对人类是有重要意义的。调控方法大致有以下几种：1）生境控制

2）食物控制

3）生物控制4）机械控制

5）药物控制（2）伴生生物的种群调控

农村庭院生态系统的生物种群有各种各样的关系，如人类和养殖动植物。这些关系既有共生（互利共生、偏利共生），也有抗生、寄生等关系。对于大多数抗生性生物种群进行控制对人类是有重要意义的。调控方法大致有以下几种：1）生境控制

2）食物控制3）生物控制4）机械控制5）药物控制4庭院生态系统的环境（1）庭院生态系统的自然环境

庭院生态系统属农业生态系统的一个亚系统，它以“斑块”状分散于广阔的农田之间。因此，其地理因子基本上与当地农田相似，但是，由于人工建筑的存在、人类和饲养动物密集、特殊的植被构成以及农产品集聚等因素影响，使农村庭院生态系统的小气候等因子具有比当地农田更复杂的特征。

1）气温

白天建筑物对太阳光照吸收量大、保温性能好，加上人类做饭取暖的余热，人和动物散热以及有机质积累分解散热，使农村庭院生态系统的全年气温显著高于当地农田。

2）≥0℃积温

这是对植物生长、发育十分重要的气象因子之一。根据观测数据计算，农村庭院中每年≥0℃积温比大田多72℃，这对延长栽培植物的生长期和引入一些农田不能生长的植物种群是相当有利的。

3）相对湿度

农村庭院的相对湿度显著高于农田。4）地温

庭院地温一般平均比大田低1.0℃~3.0℃。土壤温度偏低的原因：一是由于树木房屋遮荫而光照弱；二是由于土壤水分含量较高所致。（2）庭院生态系统的社会环境

由于农村庭院生态系统本身主要的生物种群是人类，它必然具有人类生态系统的特征。因此，它的环境部分又应当包括社会环境或称“软环境”。虽然社会环境不具有能量物质的授受机制，但是它对农村庭院生态系统的功能确起着十分重要的作用。9.1.2庭院类型

由于自然环境、社会经济状况、风俗习惯的不同，庭院生态系统千差万别。根据结构与功能，可以将我国庭院其划分成不同的类型。1.结构类型（1）北方庭院类型

这一类型区主要分布在黄河以北，如山东、山西、河北、内蒙古自治区、辽宁、吉林等省（自治区）。每个家庭都具有一个明显的轮廓线，其边界可以是墙（如河北、山西和辽宁南部），也可以是篱（如内蒙古自治区、吉林、辽宁北部）。一家一户界线明显，结构规整，格局严谨。这种结构的形成除了受土地资源较为丰富这一因子影响以外，历史上的长期动乱也是其中原因。这些地区村镇的人口一般都比较多。北方庭院北方庭院正门2.南方庭院类型

这一类型主要分布在长江以南，院落的轮廓不十分明显，但是，每个农户也有大致的范围。有的住房就在自己的耕地中（四川的“林盘”），居住比较分散，格局结构也不太严谨，以沿河、傍山为主。南方庭院——三坊七巷（鸟瞰）三坊七巷3.过渡类型

我国的黄河、长江之间属于过渡类型区。它具有两个类型区影响的痕迹，有的有庭院，有的无庭院。村落人口较集中，但其结构并不太严谨。从庭院的大小来看，基本上决定于人均占有耕地面积，每个庭院占地面积在0.013hm2~0.13hm2之间，与耕地面积之比的变化在1%~10%之间。2功能类型（1）城市型的庭院

该类型的庭院的主要功能为居住，主要分布在沿海经济发达地区。这里人口众多，耕地很少，人均收入很高。庭院面积小，农业生产的经济意义较小，庭院以居住为主，比较接近“城市生态系统”。（2）单纯居住的农村庭院

该类型的农村庭院的主要功能为居住，农业生产的经济意义也较小，主要分布包在西南、华中、华南的山地丘陵地区，人口傍山而居，高度分散，前塘后山，有庭无院。（3）高产出的农村庭院

该类型的农村庭院具有生产和居住双重功能，主要分布在主要包括华北、华中、华南的一些农业高产地区。农民以农业生产为主，农村庭院生态系统兼有人类生活和粮食、水果、蔬菜及畜产品生产的双重性。（4）中产出的农村庭院该类型的农村庭院具有生产和居住双重功能，主要分布东北和西北的人口少而土地资源相对较多地区；庭院面积较大，但土地利用率不高。农村庭院虽从事水果、蔬菜及畜产品的生产，但商品率很低。（5）低产出的农村庭院该类型的农村庭院具有生产和居住双重功能，主要分布在包括土地严重盐渍化和沙化的地区。庭院面积大，但土地利用率极低。庭院很少从事种植业活动。（6）城郊型的农村庭院该类型的农村庭院具有生产和居住双重功能，主要分布在沿海经济发达地区的城市外围。庭院面积较大，但一般不从事农业生产，而以小型工业及手工业为主，生产功能突出。9.2庭院生态工程设计的技术

庭院生态系统是人工生态系统,它的环境因子包括两部分，这就是自然环境和人工建造环境。要想使农村庭院生态系统的效益得到提高，一般要从两个方面入手：第一，如何选择庭院生态系统的自然环境；第二，如何建设好人工环境。一个良好的自然环境往往是基础，人工环境建设是关键。9.2.1庭院的选址

庭院生态系统的自然环境具体是指该系统所处的地理位置、地形地貌、地质水文、小气候因子等相关环境。这往往是建造农村庭院生态系统开始之时选定的，这方面从人类定居开始已经得到了重视。古代，我国和希腊、罗马、巴比伦等地的居民在选择定居地时，一般都是十分慎重的。他们先在预选的地方放牧羊群，过一年以后杀掉羊只，看看里面的心脏是否发黑，假如发黑的话他们就要重新选择地方。后来东方出现了“风水先生”，他们专门选地点，看风水、地脉、建屋位置朝向等。当然，他们的说法有很多迷信色彩。但是，去掉这一迷信色彩后可以看出，其中有一些是符合生态学规律的。因此，在庭院建设时要尽量利用对人类有利的自然环境条件，避免不利的因素，利用地形、地貌、水文、地质、小气候等条件，选好庭院生态系统的自然环境。9.2.2庭院的绿化1．绿化在庭院生态系统中的作用

居住地绿化并不是简单地栽几棵树，生产一点木材。实际上它本身就是生态系统的“脊梁”。它具有改善人类生活区小气候、净化空气、增加氧气含量、防止噪声、美化生活等多种与人类有益的功能。归纳起来，绿化对农村庭院生态系统的作用大约有以下几方面：

（1）调解小气候（2）净化空气，降低噪声（3）增加收益，陶冶情操

绿化对庭院生态系统的有益作用是十分明显的，但是目前我国农村庭院绿化工作还没有真正受到足够的重视，基本上还是停留在农民自发的阶段，从绿化布局到树种选择都是低水平的，还谈不上科学规划，因此，经济效益和生态效益都十分低下。有些地区的农村庭院还没有绿化。让亿万农家小院美化、绿化、香化、高效化，使广大农民能够在优雅的环境中“安居乐业”，是今后庭院绿化应重视的研究课题。2．绿化的原则

要想提高庭院绿化的效益，根本的一条是选择好适宜的植物种群。由于我国是一个跨越多条气候带的大国，各地自然环境条件差别很大，不能一概而论。

绿化的基本布局原则是较低矮的花、果树应当在房前栽植，一方面有利于通风透光；另一方面，又可以给屋顶遮荫。为了有效地利用庭院空间，可把攀缘植物如葡萄、猕猴桃等藤本果树与篱笆墙结合搭起大棚架构成天然荫篷，将一些耐荫的植物植于树下可以形成高低有致的和谐景观。庭院绿化要符合农村庭院的特殊要求，要和我国传统园林艺术有所区别，从而保证较高的经济效益、生态效益和社会效益。3．绿化案例河北省栾县是平原区一个绿化较好的农业县，全县林木总株数为325.9×104株，平均每hm2林木约为105株。用林木村镇庭院林木为197.8×104株，占全县林木总株数的57.63%。庭院林木平均每hm2549株。庭院绿化是平原农业区绿化的主体和最稳定部分。按常规年采伐量等于年生长量的原则，该县庭院每年可生产木材7000m3。按目前农村建房每间用0.77m3计算，这些木材可盖新房9000间。按每户五间新房计算则等于1800户。这个值高于该县每年递增户数，也就是说庭院生产的木材完全可以满足农户建房的用材。9.2.3庭院的沼气化

沼气庭院是一种以农户为对象，以庭院为依托，以沼气综合利用为纽带，以农户种、养、加为产业，结合不同农户的生产技术、生活要求、资金、劳力及市场状况而进行的一种生态经济工程。通过工程建设，庭院内人与建筑物、动物、植物、微生物之间相互依存，相互促进；用地与生活（居住、休息、娱乐）、农产品与市场、投入能力与生产项目有机结合，最终形成一个结构合理、资源充分利用、效益显著、环境优美、物质良性循环的生态经济系统。沼气庭院生态工程的模式有：1)“鸡~猪~沼~菜”模式2）“粮~猪~沼~果~保鲜”模式3）“粮~糟（菌）~猪~沼~渔”模式4）“果~鸡~猪~沼~孵鸡”模式

沼气庭院的生态经济结构合理，有较高的经济效益；能量投入合理、转化效率高；有较高的商品率和持久稳定的系统输出，是一种可大力开发、发展的小型高效的农业系统。其效益表现为：农户的生产结构已跳出了传统农业生产和单一农产品的圈子，形成了以一业为主、多种经营的专业化、集约化和商品化的农业生产形式。农户庭院生态系统中，种、养、沼三业紧密结合，相互依赖，相互促进，缺一不可，促进了整体综合效益的统一。沼气作为纽带，在庭院生态经济系统中发挥了多功能综合的作用，使生产、生活诸要素构成网络，使整个系统形成一种和谐、稳定的有机整体。沼气在消除环境污染，解决农户能源的同时，其腐解的优质有机肥料投入生态系统（特别是种植业子系统），明显地改善了土壤条件，增强了系统自我维持和自我稳定的能力，为农业生态系统找到了一条最有效利用资源的途径。充分重视了畜牧业发展，既保障了沼气的动力来源，又使综合农业生态系统的最基本的“食物链”更为完整健全。建立了合理的农、牧业比例结构，从而使消费者与生产者按比例构成营养关系，保证了庭院生态系统内各环节的均衡发展和“食物网”的稳定。庭院的立体化

庭院立体农业是指利用住宅的房前屋后，在地下、地上和空中以多种经济为内容的生产经营活动。庭院立体农业规模小、投资少、能充分利用空间、劳力进行集约生产，经济效益和商品率都很高。庭院生态系统可以利用的物种非常多，其中有食用菌、水果、蔬菜、花卉、畜禽、鱼类等。庭院立体农业已成为繁荣城乡市场、振兴农村经济、加速农民致富、丰富城乡居民业余生活的一条重要途径。

庭院立体农业模式因当地的环境条件和风俗习惯的不同而有多种类型，如以花卉为主的庭院立体种植模式、以蔬菜为主的庭院立体种植模式、以果树为主的庭院立体种植模式、以食用菌为主的庭院立体种植模式、以畜禽养殖为主的立体养殖模式、庭院水体混养模式、庭院立体设施模式等。1）以葡萄为主的立体种植模式2）庭院花木立体种植模式9.3生态庭院工程9.3.1生态建筑1.生态建筑的内涵

生态建筑有时又被称为“节能建筑”、“绿色建筑”或“可持续建筑”，严格地讲都是不全面的。现代意义上的生态建筑，是指根据当地的自然生态环境，运用生态学理论和建筑技术科学原理来指导建筑设计，采用现代科学手段，合理地安排并组织建筑与其他领域相关因素之间的关系，使其与环境之间成为一个有机组合体的构筑物。也就是说建筑像一个有生命的健康机体一样，既有自身的良性循环系统，同时也由于与周围的自然生态系统保持平衡，从而实现建筑与自然的和谐共生。生态建筑的设计目标：第一，能为人类提供“宜人”的室内空间环境，包括健康宜人的温度、湿度，清洁的空气，好的光环境、声环境以及灵活宽敞的空间。第二，在对自然资源的利用上，对环境的索取要小。主要指节约土地，在能源与材料的选择上贯彻减少使用、重复使用、循环使用以及用可再生资源替代不可再生资源的原则。第三，对环境的影响要小，主要指减少排放和妥善处理废水和垃圾等。中国秦皇岛一处生态建筑2.生态建筑的特点

生态建筑具有三个特点：

一是地下设有沼气池，不是普通的沼气池，也不是普通的化粪池，是以净化为主要目的的沼气净化池，这是个核心问题；二是屋顶覆土种植或蓄水养殖，或设太阳能利用装置；三是墙体垂直绿化。只有具备这三条的建筑物才能称生态建筑。

生态建筑有两大益处。第一，“三个节”，即节土、节水、节能。第二，“三个效益”(即经济效益、环境效益、社会效益)较好地统一。3.生态建筑的技术

生态建筑与普通建筑的区别在于：建立沼气净化池，屋顶进行种植和渔业生产，垂直绿化。由于生态建筑的特殊性，设计、施工特别要在沼气池、屋顶及垂直绿化上下功夫。屋顶与垂直绿化要注意：①荷载；②防渗漏；③覆土厚度、土质；④水电安装；⑤排水沟槽；⑥绿化的苗木品种及种植、管理等。

地下沼气池的修建，必须保证足够温度，要重视沼液外排系统的设计、建立沼气储藏系统，既保证沼气稳压供应，又不要向空中或水体排放。生态建筑——上海政法学院建筑设计图9.3.2生态庭院

生态庭院是以生态建筑为核心构建的庭院，按照庭院的布局、结构及功能，可以将生态庭院分为三大主要类型：独立式生态庭院、集约式生态庭院、农场式生态庭院。1.独立式生态庭院

独立式生态庭院的面积较大，建筑物周围有园地、菜田、鱼塘、猪舍等，以生态建筑为核心，按高、中、低各个层次对物质、能量进行综合利用。生态庭院为农村生态建筑的典型代表，通过电动抽取地下水，同时建有渗水井，上下水通畅，是农民生活及生产的理想场所。（2）集约式生态庭院

集约式生态庭院是独立式生态庭院型的变形，奇特点是生态建筑面积大，为楼型生态建筑或生态建筑群。集约式生态庭院往往有多个住户，生活的人较多，集约使用沼气池、供热、供水、供肥、动物饲养舍及绿化系统。集约式生态庭院土地利用效率较高。（3）农场式生态庭院

农场式生态庭院一般是指在生态农场建设过程中，将农场内的生态建筑建设与生态农业建设，通过能流、物流有机地结合起来。农场式生态庭院包括生活区、畜牧生产区和种植业区，三区独立，但可以通过能流、物流连接成整体。9.3.3生态公厕

目前，农村庭院内的厕所多为土厕，卫生条件很差。在居住集约地区和公共用地区建设生态公厕，是解决这一问题的有效途径之一。1.生态公厕的特点

生态厕所以沼气净化池为主要技术核心，厕所的地下设沼气净化池，将粪便污水就地无害化处理。建立生态公厕，比分散处理粪便污水节省财力，技术上也更简易、可行。

沼气净化池结构有两种，低用量池型，一般设沉淀池、一级厌氧发酵池、二级生物过滤池；学校、饭店、商场等公共场所附近的池型应为高用量池型，由预处理池、二级或多级厌氧池、多级生物过滤池组成。沉淀池池容一般为0.5m3左右，预处理池则为6m3以上，前一级的厌氧发酵池池容应大于后一级池容，沼气净化池的最高设计气压应小于9.3kPa。沼气池顶可以覆土种植植物，沼气液浇灌植物。这种以沼气净化池为核心的生态建筑，可以节水、节能，使生活污水和粪便资源化、无害化，净化空气，美化环境。2.生态公厕效益（1）粪便污水无害化处理达标

生态公厕以沼气净化池取代化粪池，将粪便污水无害化处理。（2）改善公厕内环境

生态公厕顶层设大气楼，对流通畅，通风速度相对较快。屋顶覆土绿化，墙体垂直绿化，使室内温度明显低于一般公厕。这样又在一定程度上防止臭气的产生，生态公厕内明显无臭。由于采用沼气净化池，池顶、坑槽内无蛆蛹，夏季苍蝇减少，环境卫生状况明显好转。（3）节约用地

生态公厕屋顶覆土种植，建筑占地面积，可从屋顶回收，一般能回收70％以上，高的可达成120％。（4）增加绿化美化面积

生态公厕屋顶覆土种植草、花、灌木，墙体垂直绿化，大大增加绿化美化面积。公厕已基本成为绿体，具有了强烈的立体艺术效果。日本大阪府旅游区生态公厕9.3.4“四位一体”温室1.“四位一体”的温室模式“四位一体”的温室，就是建立统