生態工程的產生有著歷史背景和現實需求，它是在20世紀60年代全球生態危機爆發和人們尋求解決對策并對資源環境進行保護的背景下產生的。一、生態工程產生的背景生態工程的產生有著歷史背景和現實需求，它是在20世紀60年60年代以來，全球生態危機表現為人口激增、資源破壞、能源短缺、環境污染和糧食供應不足等，這些人類面臨的共同問題在不同國家和地區表現不盡相同。西方發達國家面臨的主要是由于高度的工業化和強烈集約型的農業經營帶來的環境污染問題。60年代以來，全球生態危機表現為人口激增、資源破壞、能源短缺在60年代末、70年代初，人們對改善環境的技術深信不疑，認為可以通過實現無廢物（zerodischarge）目標來解決問題。然而，治理環境污染的人力、財力和物力是有限的，在發展中國家更是如此，此外，某種環境凈化技術很可能將污染物從一種介質轉移到另一種介質中去，在60年代末、70年代初，人們對改善環境的技術深信不疑，認為因而，種種原因使得運用常規方法不能實現無污染目標。于是人們試圖運用生態系統的某些功能，如生物凈化功能以實現降低污染和保護資源的目標，這樣產生了發達國家的生態工程研究。因而，種種原因使得運用常規方法不能實現無污染目標。于是人們試在發展中國家所面臨的不單純是環境污染問題，而是一種由于人口增長、資源破壞、生產不足和環境污染共同構成的綜合癥。這些國家不但需要保護資源和環境，更迫切地需要以有限的資源生產出足夠的產品，供養日益增長的人口。在發展中國家所面臨的不單純是環境污染問題，而是一種由于人口增現實條件使得這些國家必須立足于本地資源和條件去尋求適合于自己的發展途徑和技術，生態工程正提供了這樣一種實現低耗、高效、無或少廢生產適用技術的發展戰略。現實條件使得這些國家必須立足于本地資源和條件去尋求適合于自己二、生態工程的定義生態工程(ecologicalengineering)于1962年由美國生態學家H.T.Odum首先使用，他定義為“人類通過運用少量的輔助能而對以自然能為主的系統進行的環境控制”，1971年他又指出生態工程即是人對自然的管理，1983年，他修訂此定義為設計和實施經濟與自然的工藝技術(Odum,1963,1971)。二、生態工程的定義生態工程(ecologicalengin此外，國外不少人還提出生態工藝(ecologicaltechnology或ecotechnology)，定義為在深入了解生態學原理的基礎上，通過最少代價和對環境的最少損傷，將管理技術應用到生態系統中(Strascraba,1993;Strascraba&Gnauck,1985)。此外，國外不少人還提出生態工藝(ecologicalte

盡管在60年代初就出現了生態工程的名詞，在國外70年代初，也有兩方面的研究與生態工程的研究有關，一是替代農業研究，一是環境工程研究，但這些研究并未明確使用生態工程的名詞。盡管在60年代初就出現了生態工程的名詞，在國外70年代我國著名生態學家馬世駿在70年代末對生態工程提出了較完善的概念，對生態工程理論及在工業發展中的實踐意義作了闡述：我國著名生態學家馬世駿在70年代末對生態工程提出了較完善的概由于工業發展過程中，出現的環境受干擾并迫切需要采取保護政策，促使我們不得不在社會、經濟、自然生態系統及資源物質系統之間，尋找多方相互依賴的特點，從而近年來在社會科學與自然科學之間產生了新的交叉學科前沿，這樣的社會、經濟、自然生態系統的結合，是當前國際上處理社會問題的重要理論依據；由于工業發展過程中，出現的環境受干擾并迫切需要采取保護政策，例如工業城市生態學是近年來開展的典型社會、經濟、自然生態系統，在此復合系統中，包括復雜的物質能量代謝系統及地質化學循環系統，并密切地與廢物管理、營養物質循環和區域性食物供應系統相聯系，通過連接三個系統的循環關系，可以及時有效地將人類和動物的廢物返回到土壤，把工業廢物加以分解或再生，它所依據的機理就是模擬自然生態系統長期持續環鏈結構的功能運作過程，可以稱之為生態系統工程（馬世駿，1979）。例如工業城市生態學是近年來開展的典型社會、經濟、自然生態系統他強調生態工程是生態學的原理在資源管理、環境保護和工農業生產中的應用，其原理是生態系統的整體、協調、再生和循環。他強調生態工程是生態學的原理在資源管理、環境保護和工農業生產按照馬世駿教授1984年對生態工程的較詳細和明確的定義，生態工程是應用生態系統中物種共生與物質循環再生原理、結構與功能協調原則，結合系統工程的最優化方法，設計的分層和多級利用物質的生產工藝系統。生態工程的目標就是在促進自然界良性循環的前提下，充分發揮資源的生產潛力，防止環境污染，達到經濟效益與生態效益同步發展。按照馬世駿教授1984年對生態工程的較詳細和明確的定義，生態三、生態工程與其它學科的關系生態工程是一門正在形成中的科學，是應用生態學的分支科學之一。傳統生態學的研究在20世紀30、40年代取得很多重大進展，特別是生態系統概念的提出和生態系統生態學的建立，使系統信息學的思想在生態學的研究中發展，同時各分支科學進一步橫向互相滲透，傳統的經典科學得到了全新的更新和改造，煥發出新的生命力。三、生態工程與其它學科的關系生態工程是一門正在形成中的科學，應用生態學的各個分支，如農業生態學、城市生態學、區域生態學等在這一時期迅速發展，并取得許多重要進展，這些為生態工程概念的完善和生態工程學的建立奠定了科學基礎。同時，系統科學的發展特別是系統工程學在各個領域中的廣泛應用，為生態工程的研究提供了理論和方法基礎。應用生態學的各個分支，如農業生態學、城市生態學、區域生態學等在這樣的歷史背景下，作為一個獨特的研究領域，生態工程的主要理論、概念和方法與系統論、控制論、信息論、協同論、耗散結構論、突變論、自組織論等相滲透，以整體觀和系統觀為指導，對以分析為主的傳統生態學進行綜合，吸收了物理、化學、生理學、毒理學和數學等自然科學的理論、方法和成就，成為一門多學科交叉滲透的新興邊緣學科。在這樣的歷史背景下，作為一個獨特的研究領域，生態工程的主要理生態工程對基本生態學的理論建設及驗證有極大的貢獻。圖5－1對理論生態學、應用生態學及生態工程之間關系做出簡單示意。理論生態學和應用生態學都是生態工程基礎，但并不能完全定義它，生態工程反過來將生態學理論和管理實踐反饋給理論和應用生態學。生態工程對基本生態學的理論建設及驗證有極大的貢獻。圖5－1對進化理論生態系統理論種群生態學等等資源管理生態影響評價生態監控生態風險評價生態毒理學等等生態工程設計、恢復生態系統理論生態學應用生態學圖5－1生態工程與理論生態學及應用生態學的關系進化理論生態系統理論種群生態學等等資源管理生態影響評價生態監四、生態工程與其它相近領域的對比⒈環境工程（environmentalengineering）環境工程早在1960年就被提出，并得到了豐富的發展和建設，主要側重于運用有關科學原理解決污染問題，其內涵通常涉及對能源和資源的集約使用和由此引起的環境污染，四、生態工程與其它相近領域的對比⒈環境工程（environ例如建立各種反應池（tanks），除塵器（scrubber），過濾器（filters），化學沉淀池等裝置消減污染物質。環境工程中的一些技術雖然使用的是生態工程的方法，但環境工程領域的研究并不以設計生態系統為目標，生態工程與環境工程目前還有一定距離，在未來的發展中將會結成密切的伙伴關系。例如建立各種反應池（tanks），除塵器（scrubber）⒉生物工程（biotechnology）生態工程的另一個同義詞是生態工藝，但這與生物工程(biotechnology)是完全不同的。生物工程通常是指運用遺傳學原理，生產出有特定功能的生物新品系或有機體，它與生態工程所使用的手段、原理、設計方法都不相同。⒉生物工程（biotechnology）生態工程的另一個同但這兩門學科的發展有一定的可比性，生態工程現在的發展程度與20年前生物工程的發展有相似之處。生物工程出現之前，由于分子生物學的發展，奠定了生物工程所使用的原理和技術；現在，生態工程以生態學為基礎理論，通過運用和發展生態系統水平上的各項工具，發展本領域。但這兩門學科的發展有一定的可比性，生態工程現在的發展程度與2盡管生物工程的研究取得了巨大和可觀的進展，但許多學者和環境管理人員相信，它并不能成為解決世界環境問題的主要因素。而生態工程可能會通過地球上現有的物種，種群和生態系統，解決生物工程所經歷的局限性，從而得到更深刻的注意。盡管生物工程的研究取得了巨大和可觀的進展，但許多學者和環境管⒊恢復生態學（restorationecology）生態恢復是一個修補人類對生態系統造成的損害，恢復生態系統原有的多樣性和動態平衡的過程。恢復生態學研究如何幫助恢復和管理地區的生態學的完整性，包括保證其中的生物多樣性、各種生態過程和結構、歷史和區域的一致性、及可持續的文化活動在一定的范圍內的變化。⒊恢復生態學（restorationecology）生態在歐洲，恢復生態學最早基于生物工程的概念，將各種植物的使用作為工程材料。恢復生態學與生態工程有密切關系，不同主題的恢復生態學有設計生態系統的目標，但與生態工程相比，它缺乏兩個生態工程的基本標準，即可以識別生態系統的自我設計能力，和同時以理論和實踐經驗作為進行設計的基礎。在歐洲，恢復生態學最早基于生物工程的概念，將各種植物的使用作一個地區的完全生態恢復得以重建的范例幾乎沒有，區域的生態恢復研究通常只是針對生態系統的某一成分，如恢復或移植植被制止土壤流失，保護野生動物，進行合理的土地利用等。一個地區的完全生態恢復得以重建的范例幾乎沒有，區域的生態恢復生態工程應用生態學及生態系統理論中的基本原理來設計生態系統，并有遵循一系列與能量流動及物質循環有關的原則來管理生態系統。生態系統的有關理論以在前幾章節中已作了闡述，為深入理解如何建設一項生態工程，現簡要歸納如下：生態工程應用生態學及生態系統理論中的基本原理來設計生態系統，⑴能量和物質在生態系統中既不會消失，也不會被創造，只會發生形式上的改變。⑴能量和物質在生態系統中既不會消失，也不會被創造，只會發生⑵

生態系統儲藏著可以識別不同對象和特征的信息，這些信息儲藏在生態系統的各種物理、化學和生物本質內，例如，一棵樹從雨水中獲得信息，通過改變樹葉的大小（生長）和其它可見或不可見的特征，作為對這一信息的回應。⑵生態系統儲藏著可以識別不同對象和特征的信息，這些信息儲⑶

生態系統具有耗散的結構，即能量和物質不斷從高級水平向低級水平退化，從有組織形式向無組織形式轉化，系統內熵值不斷增大。⑶生態系統具有耗散的結構，即能量和物質不斷從高級水平向低⑷生態系統是一個能量、物質和信息開放的系統，生態系統之所以能夠不斷發揮功能，是因為有不斷的能量輸入，及地殼物質進入生態系統。因而，生態系統易于受到外來輸入的攻擊，例如，一個湖泊生態系統需要有恒定的來自太陽輻射能的輸入來抵制由于對外開放造成的系統營養的損失。⑷生態系統是一個能量、物質和信息開放的系統，生態系統之所⑸

生態系統可以成長。由于物質和能量的輸入，生態系統的成長是一個熵減的過程。熵值的增加和減少使得生態系統有一個穩定的成長過程，并達到動態平衡的階段。⑸生態系統可以成長。由于物質和能量的輸入，生態系統的成長⑹

生態系統是一個綜合的反饋系統，生態系統內的生物和非生物元素彼此互相影響。⑺

生態系統具有穩態結構。⑻生態系統具有自我調節和組織的能力。⑹生態系統是一個綜合的反饋系統，生態系統內的生物和非生物

生態工程遵循生態學和生態系統的有關原理，有與其它工程措施不同基本的原則。生態工程遵循生態學和生態系統的有關原理，有與其它工程措首先，生態工程的建設有應用生態系統和自然界的自我設計和組織能力。當一些變化發生時，自然系統中的物種發生重組或替代，一些被選擇，另一些被淘汰，食物鏈重新被組織起來，最終一個適應變化環境的新系統出現了。首先，生態工程的建設有應用生態系統和自然界的自我設計和組織能人類通過提供與環境相適應的生物物種參與生態系統的自我設計，然后由具有自組織能力的自然系統最終發展并完善新系統，使之達到穩定，例如，一個套種的農業生態系統便是通過人為手段加速生態系統的自組織過程。人類通過提供與環境相適應的生物物種參與生態系統的自我設計，然通過使用生物物種、群落，甚至小型的生態系統，然后依賴生態系統的自我設計能力，完成一個生態系統的建設是生態工程有別與其它工程的特征之一。其它的工程措施往往需要添加設施或設備來轉移或去除污染質，而這些設施設備并不能由生態系統所控制。通過使用生物物種、群落，甚至小型的生態系統，然后依賴生態系統其次，生態工程是進行基礎生態學研究的工具。理解一個系統是如何運作的最好辦法是親自組裝這一系統，生態工程基于已知的生態學原理，建設一個新的生態系統，這一獨特的手段使得我們可以在工程建設過程中充分理解和驗證有關的生態學原理。其次，生態工程是進行基礎生態學研究的工具。理解一個系統是如何

第三，生態工程的建設特別強調將生態系統作為一個整體考慮，而不是其中的若干物種或成分，需要綜合一系列的生物學、生態學、系統科學、物理、化學等相關學科原理，使用建模、邊際分析等方法來理解并處理設計生態系統中所遇到的問題。第三，生態工程的建設特別強調將生態系統作為一個整體考慮第四，生態系統是以太陽能為支持的一個自我發展的系統。系統在萌生之后，幾乎全部依靠太陽能，通過自我設計和組織的能力來發展。第四，生態系統是以太陽能為支持的一個自我發展的系統。系統在萌現代的環境技術大多依賴于不可更新的化石能源，而生態工程在設計和建設的開始時，需要使用部分的不可更新能源，然后賴于太陽能系統能量，如同自然生態系統一樣的發展。因而，生態工程在解決環境問題中，積極保護不可再生能源。現代的環境技術大多依賴于不可更新的化石能源，而生態工程在設計第五，生態工程選擇能滿足人類的生態系統，以及那些適應于現存的生態系統的人類需要,來設計新的生態系統。生態工程的方法是一項保護生態和環境，使人類與自然和諧相處,共同持續發展的戰略。第五，生態工程選擇能滿足人類的生態系統，以及那些適應于現存的一、農業生態工程的研究⒈國外農業生態工程的研究一、農業生態工程的研究⒈國外農業生態工程的研究20世紀30、40年代起，隨著大型農業機械出現，化學工業的發展，農業生物技術也促使農業新品種不斷涌現，西方發達國家的農業勞動生產率大大提高，農畜產品得到大幅度增加。20世紀30、40年代起，隨著大型農業機械出現，化學工業的發這種以開發廉價化石能源及使用工業技術裝備為特征的集約化農業被稱為常規農業，并在60年代達到鼎盛。進入70年代后，常規農業中的一些問題開始暴露,這種以開發廉價化石能源及使用工業技術裝備為特征的集約化農業被⑴

常規農業能量消耗過高,能量投入的邊效益過低。在石油價格大規模上漲階段,是問題直接表現為農田能量產投比值下降,農業成本過高而經濟效益下降。例如:⑴常規農業能量消耗過高,能量投入的邊效益過低。在石油價格⑵

土壤資源發生衰竭，特別是出現嚴重的水土流失、風蝕和地下水過量開采等。⑶

常規農業使得動、植物品種單一，結構單調，加重了病蟲害和雜草的發生與蔓延。⑵土壤資源發生衰竭，特別是出現嚴重的水土流失、風蝕和地下⑷大量化學物質的投入造成土壤、水體和農產品污染嚴重。這些問題不但影響到農業生產條件的維持能力，還威脅到農產品持續供應的可能。⑷大量化學物質的投入造成土壤、水體和農產品污染嚴重。這些⑴有利于保持水土，提高土壤肥力及生產力的耕作制度及施肥方式。其中主要有將豆科牧草和豆科作物引入作物輪作體系，利用覆蓋植物保持休閑期的地面覆蓋和注意等高種植，以及進行淺耕等。替代農業的一系列技術措施包括⑴有利于保持水土，提高土壤肥力及生產力的耕作制度及施肥方⑵

對病蟲害及田間雜草進行綜合防治，以及利用作物分泌化學物質來控制雜草等。⑵對病蟲害及田間雜草進行綜合防治，以及利用作物分泌化學物⑶其它措施：選育新的潛力大的作物品種和適于當地生態環境的家畜品種，農牧綜合經營或與水產養殖相結合，開發生物能源，發展節能技術，以及充實或擴大某些生物學作用等。替代農業試圖將常規的石油農業和現代的農業生態技術結合起來，建立自身的技術體系，但這一目標始終難以達到。⑶其它措施：選育新的潛力大的作物品種和適于當地生態環境的

西歐各國的替代農業研究，著重于生物農業和生物動力農業，其中畜牧業占很大比重，主要由科學家和農場主結合進行。亞洲國家也開展了生態農業的研究和建設，例如菲律賓的馬雅農場，泰國的蜀農場，是實行立體種植和資源循環利用的代表。西歐各國的替代農業研究，著重于生物農業和生物動力農業，⒉中國農業生態工程的研究農業生態工程是我國生態工程研究中開展的最為普遍的，通過生態系統中各生物物種充分利用空間和資源的生物群落的共生原理，多種成分互相協調和促進的功能原理，以及物質和能量多層次、多途徑利用和轉化等原理的有效運用，建立能合理利用自然資源，保持生態穩定和持續高效功能的農業生態系統。⒉中國農業生態工程的研究農業生態工程是我國生態工程研究中開我國的農業生態工程研究有如下幾個特點①研究對象廣泛，系統綜合，這與西方國家的生產和專業化不同。我國的農業無論是農戶還是農場都普遍實行綜合經營，因而農業生態工程研究的對象往往是各種產業的綜合體，除了一般種植用菌業、畜牧外，還包括水產養殖，有機廢棄物資源化養殖，果林與作物的間作和某些手工業和加工業在內。我國的農業生態工程研究有如下幾個特點①研究對象廣泛，系統綜合例如我國南方的農業生態工程試點都是以農戶或農村為單位，進行農田與庭院相結合的生態農業的建設，包括稻麥輪作、稻田養魚、水產品立體養殖、畜禽養殖、食用菌養殖、再生飼料工程、再生能源工程等方面，構成了一個有多層次結構和網絡狀食物鏈的復合生態系統。例如我國南方的農業生態工程試點都是以農戶或農村為單位，進行農②我國的農業生態工程的研究目標注重生態效益和經濟效益的結合，強調提高經濟效益必須建立在提高生態效益的基礎上，及農業生產與環境保護同步發展。②我國的農業生態工程的研究目標注重生態效益和經濟效益的結合，③注重傳統農業技術和現代技術相結合。我國傳統農業中的許多技術符合生態學原理，在今天的農業生產實踐中仍然行之有效，例如稻田養魚、桑基魚塘，這些具有十個多世紀歷史的技術仍廣泛地為我國南方地區所使用。③注重傳統農業技術和現代技術相結合。我國傳統農業中的許多技術而當代的生物技術、生態技術、化學技術、機械技術，以及軟科學技術在生態工程建設中常常與傳統技術結合運用，不但易于被農民接受，而且適合我國農業生產條件復雜與勞動力資源豐富的特點。而當代的生物技術、生態技術、化學技術、機械技術，以及軟科學技④我國農業生態工程的研究中還存在理論研究跟不上實踐發展的問題和要求。一方面，我國農業生態工程模式在全國范圍內種類繁多，形式多樣，而且隨著時間的推移不斷有推陳出新，出現生產力水平更高的生態工程模式，對此缺乏全面的總結和進一步的理論概括；④我國農業生態工程的研究中還存在理論研究跟不上實踐發展的問題另一方面，我國的生態工程研究目前難以象其它工程那樣根據可靠參數具體設計出令人滿意的定量化和規范化的方案來。主要統計報表數據的不完善和不準確以及報表內容的簡單，常常不能反映實際情況。因此參數收集與數據處理的本身也是一項重要研究內容，需要完善與統一。例如對全國及區域性農業生態工程評價指標體系的建立與統一等。另一方面，我國的生態工程研究目前難以象其它工程那樣根據可靠參目前我國農業生態工程研究主要有以下幾個發展趨勢①農業生態工程建設的范圍和研究的廣度、深度更加擴大并加深，其中，水體立體養殖生態工程、節水農業生態工程、污水灌溉生態工程、保護地蔬菜生態工程、混林農業生態工程、土壤處理系統生態工程、農業廢棄物資源化再生循環利用生態工程、大型畜牧場糞便處理環境治理工程以及水土流失地區小流域治理工程等方興未艾。目前我國農業生態工程研究主要有以下幾個發展趨勢①農業生態工程②研究內容向著規范化和區域化的方向發展。我國的農業生態工程研究主要著重于兩個方面：第一，對農民自發建立的生態工程類型、模式和效益的調查與分析；第二，村、鄉、縣三級農業生態工程的設計與規劃。但這兩方面的工作都只是開始階段，缺乏具體的規劃工作和配套技術，可操作性較差。②研究內容向著規范化和區域化的方向發展。我國的農業生態工程研③農業生態工程研究和建設將更緊密地與農村的綜合開發、環境建設與經濟發展相結合。目前農業生態工程涉及的僅是農村的大農業部分，隨著農村產業分化，非農業比重將不斷上升，農村產業的綜合發展將對農業和非農業兩種經濟同樣起到促進作用。③農業生態工程研究和建設將更緊密地與農村的綜合開發、環境建設因此，農業生態工程的廣泛和迅速發展與非農生產的第二、第三產業密切結合，并使得有可能在農業生態工程基礎上發展成農村生態工程。例如建設大規模的漁業生態工程，不僅需要考慮魚的產量，而且要解決好運輸、銷售、貯藏等問題。因此，農業生態工程的廣泛和迅速發展與非農生產的第二、第三產業因而我國的農業生態工程研究涉及的將不只是農業本身，而幾乎是農村生態系統的各個方面，研究內容更加綜合化，并與管理系統密切結合。因而我國的農業生態工程研究涉及的將不只是農業本身，而幾乎是農二、環境保護和污染物處理與利用的生態工程1.環境保護生態工程的特點環境保護生態工程以整個生態系統或復合生態系統為研究對象，通過多目標和全面規劃一個區域，同步取得生態環境、經濟和社會效益，因而具有整體觀；二、環境保護和污染物處理與利用的生態工程1.環境保護生態工程另一特點是通過調控生態系統內部的結構和功能，來提高生態系統的自凈能力和環境容量，而各種外部因素，如控制污染源、輸入物質與能源量等，僅僅是工程設計的條件，并不過分限制工廠和生活區的排污量，從而避免激化生產與環境保護的矛盾。另一特點是通過調控生態系統內部的結構和功能，來提高生態系統的環境保護生態工程是通過分層多級利用，將污染物質資源化，從而變廢為寶。生產與凈化相結合，不僅可以處理三廢，同時在生產上也能增產節約。由于生態系統中輸入的能源主要來自太陽能，僅需少量或無需化石燃料或電力作為輔助能，因而投資和運轉費用低廉，同時，處理污水和廢物的結果可以生產商品，經濟效益顯著，特別是和環保投資和運轉費用不足的地區和部門使用。環境保護生態工程是通過分層多級利用，將污染物質資源化，從而變此外，運用生態工程原理治理環境，不產生或少產生使污染物從一種介質轉移到另一介質的問題，其技術措施主要是通過層次的優化組合，根據本地已有的但未與環保項目相連的生產項目和技術，或引進外地或國外應用過得勝產項目或工藝，或少量創新項目和工藝。這種基于大量已有和成熟的生產項目及工藝的組合，使技術措施相對簡單，從而使這一類的生態工程易于被接受和吸收。此外，運用生態工程原理治理環境，不產生或少產生使污染物從一種2.國外環境保護生態工程的研究國外在環境保護及污染物控制防治領域的生態工程的研究和應用有很多，特別是對污水處理與湖泊、海灣的富營養化防治更為突出。傳統的環境保護工程對于局部環境污染進行防治，往往將污染質從一種介質轉移到另一介質，或從一處搬至另一處，2.國外環境保護生態工程的研究國外在環境保護及污染物控制防治例如沖污，硫酸有機質及營養鹽被排至另一水體，一些污水處理廠或車間，處理污水需要動力能源和化學藥品，而生產這些能源和藥品又造成或增加新的污染，從而使接納其轉移的污染物地區或環境受到污染。例如沖污，硫酸有機質及營養鹽被排至另一水體，一些污水處理廠或采用環境保護生態工程，能源主要取自太陽能，并多利用自然界存在的生物體作為設備（例如生態系統中某些自然的或人工的生物種群、群落等），投資少、運作費用低，并且不僅產生環境保護效益，還可以產生一些產品，具有經濟效益。因此，在國外，無論是發達國家還是發展中國家，環境保護的生態工程研究和應用正在迅速發展。采用環境保護生態工程，能源主要取自太陽能，并多利用自然界存在美國的污水處理生態工程，1968年開始，就在北卡羅來納州的摩洛赫得市研究應用河口區的池塘污水處理生態工程，特別是處理城市污水與海水混合水。20世紀70年代還在佛羅里達州的Garimsville處試驗和調查了種植柏樹并使之成林的濕地，來處理水中的營養鹽，使之循環并保護濕地的生態工程，結果去除了進入濕地污水中50%以上的有機質、營養鹽和金屬元素。美國的污水處理生態工程，1968年開始，就在北卡羅來納州的摩在俄亥俄州研究和應用了種植蒲草為主的濕地生態系統用以處理煤礦所排含有硫化鐵酸性廢水的生態工程,處理后的廢水的含鐵量減少了50～60%，電導率和pH值均得到上升。自1982年起，對密西西比河以西大平原上伊利諾州的LakeCountry以及芝加哥以北地區河流及濕地的保護和恢復，以及濕地對環境、經濟和社會的效益，并為此進行了程序設計，建立了技術和管理項目以及生態數學模型。在俄亥俄州研究和應用了種植蒲草為主的濕地生態系統用以處理煤礦在防止湖泊等水體富營養化方面，20世紀80年代初在伊利湖北部的河湖接合部和老婦河河口地區的濕地上，建立了生態工程試驗基地，測試這些河湖交界濕地生態系統對陸地上與其下游湖泊間化學和水文的緩沖及凈化作用，探索如何最有效設計其沿湖濕地，并結合濕地上的水文、化學及生態過程等一系列資料建立數學模型為設計服務。在防止湖泊等水體富營養化方面，20世紀80年代初在伊利湖北部麻塞諸塞州建立了沼澤及鹽灘的生態工程，處理陸上所來廢水，防止海洋的富營養化，通過有機質礦化、沉積物的吸著、動植物的生產及消耗、化學物質的沉淀、揮發性物質轉移至大氣和與鹵族元素的化合反應等，減少入海污染質。麻塞諸塞州建立了沼澤及鹽灘的生態工程，處理陸上所來廢水，防止丹麥自1972～1976年開始研究并試用Glums湖富營養化防治的生態工程，建立了生態模型，結果去除了進入湖中污水內90～98%的磷，1976～1981年又對該模型進行了修正和改進。丹麥自1972～1976年開始研究并試用Glums湖富營養化在瑞典，污水處理的生態工程受到極大重視，為防治自20世紀60年代形成并日漸突出的湖泊和沿岸水體的富營養化問題，各城市分別應用機械、生物和化學三個步驟來處理污水，在20世紀80年代就為此類工程投資約5億多美元，其中涉及到的污水處理生態工程包括利用污水作為肥料，用農田灌溉處理凈化污水，建立許多溫室，養殖多種水生植物，凈化污水。在瑞典，污水處理的生態工程受到極大重視，為防治自20世紀60荷蘭在20世紀70年代起就已經開始試驗和調控一些小型湖泊生態系統的結構，增加直接攝食藻類和與藻類在陽光和營養方面有競爭的生物種類，以防治水體的富營養化。另在一些居民區建立了若干生活污水處理生態工程，設置一些垂直分布的充氣和厭氣土壤濾器縱向組合，并建立了