工程是指人类设计的、具有一定结构的工艺系统。生态工程则是应用生态系统中物种共生与物质循环再生的原理，结合系统工程的最优化方法，设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目的就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构，也可以发展为由几个纵向工艺链索横连而成的网状工程系统^[1]。在生态系统的动态发展过程中，有两个起主要作用的基本功能，即通过一定的、相互协调的结构与功能所形成的动态平衡，以及以多层营养结构为基础的物质转化、分解、富集与再生，这两个功能效率的高低决定生态系统的兴衰及其稳定状态。每个过程中都包含复杂的物理过程、化学过程和生物过程。其中生物起着传递、触媒乃至建造者的作用。在长期演化和适应过程中，生态系统内不仅建立了相互制约的食物链类型，而且形成了独特生活习性的明确分工，分级利用自然界提供的物质^[2]。

生态工程属于应用生态学，是20世纪中期才提出来的一个全新的、多学科相互渗透的应用学科。这一新学科的出现绝不是偶然的，是20世纪60年代以后全球生态环境危机激化，人类面临着生存与发展挑战的特定历史条件下的产物^[3]。

一.   生态工程理论创建的背景

20世纪60年代美国生态学家奥德姆（H. T. Odum，1913—2002年）在世界上第一次提出生态工程的概念。大概在20世纪70年代以后，类似的一些提法开始在国际上受到重视。1979年11月在日内瓦举办的“在环境领域内进行国际合作的全欧高级会议”上，从工业生产角度，提出了“无废工艺”的新概念。1984年联合国欧洲经济委员会在塔什干进一步明确了“无废工艺”的具体定义，即所有原料和能源在原料供应、生产、消费、二次原料的循环中得到最合理的综合利用；同时对环境的任何作用都不致破坏它的正常功能。1992年美国联邦政府提出的所谓绿色技术和淡绿色技术，以及日本倡导的“无公害工艺”等，都为生态工程体系的形成和深入发展奠定了坚实的基础。虽然这些提法多偏重于工业技术，主要关注物理和化学过程，而很少考虑生物因素，但是，这些提法基本上都与生态工程具有同一或相似的初衷和目的。因此，可以说“无废工艺”“绿色技术”“生态技术”或者“无公害工艺”，都应当是正在形成过程中的崭新学科−生态工程的组成部分。绿色技术关于减轻环境污染或者减少使用原材料、自然资源和能源的技术、工艺或产品的内涵与生态工程的定义非常接近^[3]。

一   理论基础−生态学的发展

生态工程是对生态系统进行设计的技术，生态系统学说是其理论基础。此外，系统论、控制论及信息论、电子计算技术也为其提供了理论来源。在思想方法上，由以分析为主的第二次浪潮的分门别类地研究事物转变为第三次浪潮的系统思维，由还原论改为整体论，在分析的基础上进行综合，既看到部分又注意整体的思维，也为生态工程奠定了思想基础。

二   现实需求−五大问题的凸显及其严峻形势

自20世纪60年代以来，由于多种原因，全球性生态环境危机日益严峻，主要表现为人口膨胀、资源短缺、能源危机、环境污染、粮食不足等。

在早期人口密度很小、人类生产力低下的情况下，人类与自然环境的关系基本处于相对协调的状态。工业革命以后，随着人类生存环境的改善、医药科学的不断进步和人类生活水平的日益提高，婴儿死亡率不断下降，人类平均寿命不断增加，世界人口开始以越来越高的速度在增长。我国的人口问题更加严重，1949—1987年38年间人口数量翻了整整一番，平均每年增加1 400多万。世界人口数量的超常规增长，是当今世界一切最敏感问题的根源。现代社会的人口状况和生产力已经达到了能够影响全球生态平衡的程度。由于人口猛增和消费量的增长、能源的利用、食物和资源的消耗、土地开垦和森林砍伐、废水废气废物的排放、嗓音的增加都达到了空前严重的程度。所以说，环境破坏、能源匮乏、资源短缺、食物供应紧张等当今社会发展过程中面临的重大问题，主要原因都是人口爆炸式增长。全球人口的超长时间增长给人类本身的生存与发展带来了巨大问题，像中国等发展中国家既要发展经济，又要减少环境污染和生态破坏，面临的问题就更严峻^[4]。

由于世界人口激增，对资源的巨大消耗，已经引发了世界性的自然资源破坏。全世界已开垦的16亿hm²农田中，每年有500万~700万hm²遭到各种因素的破坏。全球水土流失量每年超过250亿t，地球肥沃的表土正以每年0.7%的速度在减少。从1950年到20世纪末，世界森林已经损失了一半。此外，全球土地沙漠化日趋严重，以每年600万hm²的速度在蔓延。我国因为人口基数大，所有资源的人均占有水平都排在世界靠后的位置，资源的浪费、破坏总体要比世界更加严重^[4]。

因人口的激增、科学技术的进步、工业交通事业的飞速发展和人们生活水平的不断提高，当今世界对能源需求日益增加。寻找替代能源和提高能源利用率，是摆在人类面前的另一个挑战。

此外，世界环境污染问题也相当严重。近百年来，由于化石燃料的使用，大气中二氧化碳浓度提高了15%，温室效应引起全球气温上升、极端气候频发、海平面上升等一系列问题。由于工业发展排放的氮氧化物等引起臭氧层破坏，紫外线入射量增加。人为排放的硫氧化物形成酸雨，造成水域生态破坏、金属材料腐蚀、农作物受损等。人工合成物、有害废弃物等对大气、水、土壤的污染，都在威胁着人类的健康。我国同样面临着严重的生态破坏与环境污染：大约有1.5亿人饮用被污染的水；全国受工业“三废”、农药污染的土地近3亿亩；农产品污染严重，蔬菜、肉类达到中度污染程度^[4]。

20世纪60年代，世界上大多数国家粮食可以自给自足。但是到了20世纪末，能够实现粮食自给自足的国家已经不多了。由于世界粮食分配不均，加上自然灾害、战争和动乱的影响，使得饥荒一直在威胁着亿万人口的生命。我国的情况同样不乐观，由于每年耕地面积减少500万~700万亩，人口增加1 000多万，粮食问题将始终困扰着我们。

生态环境危机在不同国度和地区表现不尽一致。发达国家主要面临工业化带来的环境污染和能源紧张；而发展中国家几乎普遍存在着包括人口、资源、环境、能源、粮食等所有的生态危机。在如此严峻的形势下，人类社会如何实现可持续发展已经成为当今世界面临的迫切任务。怎样才能使我们的地球长期稳定地存在下去，在人口激增的现实条件下，不断提供人类社会生存发展所需的必要条件，已经成为现代社会最敏感的问题之一。

二.   生态工程理论的提出、发展及完善

20世纪60年代，生态学家奥德姆首先提出“生态工程”这个新的概念，即“为了控制系统，人类应用主要来自自然的能源作为辅助对环境的控制、对自然的管理就是生态工程”。20世纪80年代初期欧洲生态学家Uhlmann、Straskraba与Gnamck提出了“生态工艺技术”，将它作为生态工程的同义词，并将其定义为“在环境管理方面，根据对生态学的深入了解，花最小代价，对环境的损坏又是最小的一些技术”。美国的Mitsch与丹麦的Jorgenson联合将生态工程定义为“为了人类社会及自然环境二者的利益而对人类社会及其自然环境进行的设计”^[5]。1993年又进一步将其修正为“为了人类社会及自然环境二者的利益，而对人类社会及自然环境加以综合的而且能持续的生态系统设计。它包括开发、设计、建立和维持新的生态系统，以期达到诸如污水处理（水质改善）、地面矿渣及废弃物的回收、海岸带保护等。同时还包括生态恢复、生态更新、生物控制等目的”。早在1989年，联合国环境规划署工业与环境协调中心制定了“清洁生产计划”，并进一步将这个计划列入了环境与发展大会通过的《里约宣言》和《21世纪议程》之中。清洁生产本身就包含着清洁能源、清洁工艺和清洁产品三个部分。由此可以看出，人类已经在进一步强调技术生产逐步与环境协调进化的问题。

随着生态工程研究的深入，在中国、瑞典、美国、德国、芬兰等国分别召开了生态工程国际学术研讨会。美国、中国、瑞典先后出版了生态工程专著。1993年，荷兰创办了国际性的生态工程杂志。生态工程成为国际上极其活跃的一个新兴研究领域之一，它不但受到很多生态学家的重视，同时也得到了一些相关专业科学家的认同、支持和积极参与。

生态工程在我国正式提出始于20世纪70年代末期。1978年随着“科学的春天”的到来，许多科学家敢于冲破长期以来制约我国科学发展的教条主义思潮和极“左”的条条框框束缚，以实事求是的作风，对我国社会经济发展及实现四个现代化过程中存在的一系列重大科学技术问题，开展了相当广泛的研究与探讨。正是在这种有利的社会大环境条件下，长期以来在我国一直少有提及的生态环境问题和生态学研究，迅速发展起来。

早在1954年我国著名生态学家马世骏在研究防治蝗虫灾害方法时，即提出调整生态系统结构、控制水位及苇子等，改变蝗虫滋生地，改善生态系统结构和功能的生态工程设想、规划及措施，结果在实践中取得显著效益^[5]。1979年面对我国生态环境和社会经济发展过程中存在的严重困境和潜在威胁，马世骏教授在中国环境科学学会成立大会上所作的专题报告《环境系统理论的发展和意义》中，及时地提出了生态工程的理论及实践意义。他认为“在工业发展过程中，出现的环境受干扰和迫切需要采取的保护措施，不得不在社会系统-经济系统-自然生态系统-资源物质系统之间，考虑多方面相互依赖的特点，从而在社会科学和自然科学之间产生了新的交叉科学，即社会、经济、自然复合生态系统的结合，它是处理国际上五大社会问题的重要理论依据”。而工业城市生态是当时开展研究的典型的社会-经济-自然生态系统，在这个复合系统中，包括复杂的物质、能量代谢系统及地质化学循环系统。此项研究密切联系废物管理、营养物质循环和区域性食物供应系统，连接这三个系统的循环关系，可以及时而有效地把人类和动物的废物还回土壤，把工业废物分别加以分解或再生，这对持续地维护现代都市的优良环境和支持郊区现代化农业是非常重要的。它依据的机理就是模拟自然生态系统长期维持链环结构的功能过程，可称为生态系统工程^[6]。1983年，他提出“模拟生态系统原理而建成的生产工艺体系即生态工程”^[2]。1984年他又给“生态工程”下了更为明确的定义：“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，结合系统分析的最优化方法设计的促进分层、多级利用物质的生产工艺系统”^[4,7]。1987年，他再次指出，“生态工程是利用生态系统中物种共生与物质循环再生原理及结构与功能协调原则，结合结构最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统，生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展”^[1]。1984年12月，在马世骏先生的倡导下，在北京香山召开了“全国首届生态工程学术讨论会”。1988年在北京大兴召开了“国际生态工程学术讨论会”。同年，颜京松等在南京举办了全国生态工程研讨班，由马世骏、仲崇信、颜京松、美国的Mitsch、丹麦的Jorgese等教授讲授生态工程原理、方法及案例，全国有24个省、市的60多人参加了学习。1989年，在美国国家自然科学基金委员会及中国科学院资助下开始了中美合作研究“生态工程原理”这一课题。

中国生态学家面对相对落后的经济和数量庞大的贫困人口，没有任何理由为了保护生态环境而限制社会经济的发展；另一方面，也不能为了人类的生存，以牺牲环境为代价换取社会经济的发展。如何促进环境保护和社会经济的协同发展是中国生态学家义不容辞的义务。正是在这种思想支配下，中国生态学家一直探索在保护、治理、调控生态环境的同时，实现社会经济同步发展。20世纪80年代初，在对农业生态系统进行实验研究的基础上，著名生态学家云正明正式提出了以平面结构、垂直结构、时间结构、食物链结构为核心的生态系统结构工程新思路，生物、环境与结构统一的“三元协同论”和“食物链‘加环’与‘解链’”新理论，并于1985年出版了《农业生态结构工程原理与实践》一书。同年，众多生态学工作者参与编写马世骏主编的我国第1本关于生态工程的专著−《中国的农业生态工程》，1987年该书正式问世。1989年，马世骏及颜京松、仲崇信等与美国的Mitsch、丹麦的Jorgensen等学者合作编著了世界上第1本生态工程英文专著，使生态工程在国内外作为一门新兴学科而正式问世。20世纪80年代中期，云正明正式提出了“农村庭院生态系统”和“林业生态工程”两个概念，对生态工程内涵作了比较明确的阐述，并于1990年正式出版了《林业生态工程》一书。这些新思想、新理论与国际上的生态工程理论开拓几乎是在同一历史时期分别进行的，被认为是相互切磋、构思的结果。这些思潮的出现与当时生态学飞速发展，中国与世界其他地区一样面临日益严重的人口、粮食、环境、能源问题有直接关系。1972年联合国在斯德哥尔摩召开了人类环境会议，有114个国家和地区的代表参加。摆在人类面前的严峻现实使国内外一部分生态学家开始认识到，他们有义务对人类所面临的生态环境和经济发展问题进行控制、治理、调整、建设，探索一条最大限度地节约资源、避免环境破坏、减少化石燃料消耗，以及防止、减少和有效治理环境污染的新途径。时代要求生态学家要对人类面临的生态环境与经济发展问题有所作为。

三.   生态工程相关历史叙事的差异

一   “1979年马世骏提出八字理念”说的疑点

孙鸿良、孙儒泳、戈峰等生态学研究者突出马世骏先生开拓者的角色和地位，均指出马世骏是国际范围内生态工程理论的创建者，尤其反复强调1979年马世骏在中国环境科学学会成立大会上所作的“环境系统理论的发展和意义”学术报告中，提出了“生态系统工程”概念，并在国际上首次给予明确的科学定义，精辟地概括了生态工程的原理即“整体、协调、循环、再生”八个字^{[5, 8-11]}。 孙鸿良甚至认为，“由于生态工程的真正内涵及其研究是从我国开始传向国外的，1984年美国召开的一次生态学术讨论会上，当马世骏教授介绍了我国生态工程的思想和研究状况时，引起了与会学者的浓厚兴趣和广泛关注。1989年10月美国米执安州立大学生态学家Dean Haynes教授来华讲学时完整地引用了马世骏关于生态工程的定义”^[10]。当代国外一些历史研究者在提到生态工程时，亦引用了1979年马世骏提出八字理念这一表述^[12]。

但是在马世骏《环境系统理论的发展和意义》原文中既未出现对生态工程概念的论述，也未出现对上述八字原理的阐释。值得注意的是，另外一些生态学研究者对生态工程理论创建过程有着与上述研究者完全不同的表述。

盛连喜突出了20世纪50年代马世骏就提出了“生态工程”这一名词以及1983、1984年两次对其定义的修正，但并未提及1979年的八字理念^[4]；云正明认为，生态工程研究始于国外，中国生态工程理论的提出与国外几乎是在同一个历史时期分别进行的，这些新思想新理论的产生是相互切磋构思的结果。这与孙鸿良关于生态工程理念是由我国向国外传播的说法大相径庭。对生态工程的定义，云正明声称至1998年国内外尚未作出统一的、公认的完整定义，当时正处于广泛讨论和探索阶段，其准确定义有待不断完善^[3]。这与孙鸿良认为1984年马世骏提出了完整的令人信服的定义^[5]截然不同。而2000年卞有生在其论述中，认为马世骏于1979年提出“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，结合系统最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统” ^[13]。显然，此处对时间的叙述出现了偏差，上述定义是马世骏于1984年提出来的。但是有一点值得肯定，那就是他没有照搬之前被反复提及的所谓1979年提出的八字理念说。

由于马世骏先生于1991年5月因恶性交通事故不幸去世^[14]，而关于生态工程理念提出过程的叙述多来源于他的同事、弟子，那么1979年提出八字理念说的信息究竟从何而来，尚难以确定。

二   生态工程与农业生态工程、生态农业的关系

生态工程按照区域类型可以分为山地生态工程、水体生态工程、湿地生态工程、滩涂生态工程、草原生态工程、环境脆弱带生态工程等。按照大农业不同的生产部门，农业生态工程又可以分为种植业生态工程、林业生态工程、养殖业生态工程、庭院生态工程、城市生态工程等^[3-4]。显而易见，农业生态工程仅仅是生态工程众多分支中的一个，但是在很多研究者的叙述中将两者混为一谈。与农业生态工程相伴随的还有生态农业这一概念，很多学者亦将这两者混淆在一起。正如有研究者指出的那样，中国生态工程发展过程中，“各行业各自研究，缺乏配合，加上名词的不统一、概念上的混乱，缺乏系统的总结提高”。叶谦吉把生态农业定义为“从系统思想出发，按照生态学原理、经济学原理和生态经济原理，运用现代科学技术成果和现代管理手段以及传统农业的有效经验建立起来，以期获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业发展模式。简单说，就是遵循生态经济学规律，进行经营和管理的集约化农业体系”^[15]。生态工程就是要通过对生态农业的设计，推广试点、示范，建立起实体模型，充分利用自然力以减少资金投入。随着农业生态结构的调整，农业环境得到改善，报酬递增，农作物产量不比常规现代化农业低，农业产品的质量是优质的，对人类是安全的。孙鸿良在论述生态农业的最基本原理时提到了“整体、协调、循环、再生”，而这正是之前他本人在叙述生态工程理念时所一再强调的。显然，他把生态农业和生态工程混在一起。又如钦佩在其论述中曾出现“有计划和有组织的农业生态工程（或称生态农业）”，也是将这两个概念混在一起。事实上，这种概念混淆并非源自对相关术语的模糊认识，而是出自一种习惯性的叙事方式。孙鸿良自己曾对上述两个概念有过清晰的论述，“生态农业是方向，农业生态工程是实现生态农业的技术手段与理论基础”^[5]。卞有生也有过类似的说法，“在我国生态工程的研究与建设中，开展的最为普遍的是农业生态工程，并且成为我国生态农业建设的主体和最重要的技术手段”^[13]。值得注意的是，有个别研究者在生态工程概念和理论已有共识的背景下，使用了与已有术语不同的表述。如杨京平认为“生态农业工程”为“中国生态农业模式与技术的具体体现”^[16]。前已述及，农业生态工程就是实现生态农业的技术手段，此处又提出生态农业工程，其言下之意难道是，实现生态农业的手段不止农业生态工程，还有其他工程，这些工程与农业生态工程统称为生态农业工程？但从其“生态农业工程是从系统思想出发，按照生态学、经济学和工程学的原理，运用现代科学技术成果和现代管理手段以及传统农业的专业技术经验组装起来的，以期获得较高的经济、社会、生态效益的现代农业工程系统”的论述中又不难发现，此处所谓的生态农业工程其实就是农业生态工程。令人疑惑的是，在前沿科学领域已经有生态工程、农业生态工程、环境工程、生物工程等术语并得到明确区分，而他本人亦撰写了关于农业生态工程研究专著的前提下^[17]，又提出生态农业工程，其意图实在令人费解。

三   对中西生态工程研究特点的不同认识

有研究者认为国内外生态工程的发展都是从农业这个最古老的产业开始的，然后再逐步向其他产业渗透；但是更多的学者则强调国内外生态工程在应用对象、设计原则、技术路线等方面的巨大差异^{[3, 5, 17]}。卞有生甚至认为国外与农业生态工程有关的研究开展不多，重点在环境保护和污染物处理与利用工程，农业生态工程研究比较薄弱，国外专家效仿了中国在这方面的成就^[13]。

四.   中国农业生态工程实践

自1979年马世骏提出相关理论以来，我国的生态工程得到了蓬勃发展。近40年来，随着应用生态学的发展，中国不同行业领域的生态工程实践得到不同程度的发展，特别是在农业、林业、水利、畜牧、污染防治、山区治理、沙漠化防治、盐碱地改造等方面。

在我国生态工程研究中，开展的最为普遍的是农业生态工程。将生态工程的原理用于农业建设，即形成农业生态工程。我国古代农业生产实践中，已经出现了一些类似生态工程的做法，如桑基鱼塘、蔗基鱼塘、果基鱼塘等，现在这些仍然是生态工程的典型。在东北、华北的丘陵地区，丘顶为针阔叶混交林，丘陵缓坡种植果树，台地上种旱田，河谷平地种水田，这种充分、合理地利用自然资源的设计，也是生态工程的典型；华北和西北地区的枣粮间作、板栗与粮食间作、胡桃与粮食间作，南方的杉农间作、桐粮间作以及复种、套种等形式，都具有生态工程意义。

在卞有生所举我国农业生态工程典型实例中，包括北京市大兴区留民营村的世界生态农业新村，山东胜利油田生态农场，珠江三角洲的人工“基塘”生产方式，辽宁省大洼县西安生态养殖场，河北省景县董庄村农、林、草并举改造盐碱地的生态工程，江苏省吴县张庄村的良性循环模式，浙江萧山县山一村的丘陵生态农业建设典范，青海省香日德农场植树造林，贵州普定县蒙铺河小流域综合治理，辽宁盘山县立体生态经济带等^[18]。

至1991年，全国有计划和有组织的农业生态工程（或称生态农业）试点县、乡、村或农场就有2 000多个，覆盖农田面积25 000 km²、内陆水体76 km²、草地912 km²，受益人口约2 581万，另有近百个环境保护生态工程试点均不同程度地获得经济、生态和社会效益。特别是举世瞩目的中国五大防护林生态工程−“三北”保护林工程、长江中上游防护林工程、沿海防护林工程以及平原和太行山绿化工程，计划从1978—2050年，人工造林948 600 km²，保护666 7万公顷农田，对减少径流泥沙、拦洪消洪、防风固沙，改善保护区内农田小气候，促进农业增产及多种经营，已开始显示良好效益。我国环保生态工程类型多样，如湖北鸭儿湖治理有机磷和有机氯农药污染的生态工程，苏州外城河葑门支塘污水资源化生态工程，一些酒厂、缫丝厂的废水处理和利用生态工程，太湖局部水体饮用水源防除蓝藻的生态工程，山东胜利油田的大型农业生态工程，以及多种多样的城市污水资源化的生态工程，应用试点均已超过百处^[13]。