生态种群工程结构建设，主要是指人工有效控制和建造的生物种群结构。种群结构是复合群体系统功能的基础，通常指的是生物种群在系统内从空间到时间上的分布和食物链上的组成。生态工程设计的目的就是以最佳的种群结构对环境资源最大限度地适应与利用。通过有效的控制措施，在同样物质、能量输入的情况下，增加产出。生态工程结构设计内容包括空间结构设计、时间结构设计和食物链结构设计等。

（一）空间结构设计

空间结构包括平面结构和垂直结构。

1.平面结构设计

目前对平面结构研究的较多，各地搞的产业结构调整大多属这种类型。平面结构指的是在一定生态区域内，各种群或生态类型所占比例与分布特征，这是系统结构的基础，它本身又是由许多亚系统部分组成的。植物生产、动物生产及二者生态接口生产是结构的第一层次。在第一层次确定后，再进行下一个层次，这样层层相扣，定位定量，便于结构的调控。

平面结构设计的关键是改变传统农业生态系统结构控制范围，如珠江三角洲的桑基（蔗基）鱼塘，江苏的粮—猪—鱼模式等，都是以结构控制作为中枢的，使有限的耕地（水面）获得更多的产出。通过结构控制，扩大资源的合理利用，这对于一个人均耕地不足1.4亩的大国来说，有着重要的现实意义。

最佳平面结构要求种群不但适应自然资源特点，也要满足国家计划和人民生活需要等社会要求，同时还能促进本系统的良性循环。

2.垂直结构设计

畜牧业生态工程的垂直结构设计，是一种不同种群组合、匹配并进一步组成高效能复合种群的过程。可分为植物与动物、动物与动物、植物与真菌等多种配合方式。动物间的多层次组合和水体水生生物垂直分布是生态养殖垂直结构设计的主要内容。垂直结构设计一般遵循下列几个原则：

（1）模拟、借鉴自然生态系统

自然生态系统中大多数的群落，从垂直分布来看是十分复杂的。在陆地的不同高度和水体的不同深度都有不同的种群占据着各自适宜的小生境，形成一个分层明显的复合群体。正是由于自然生态系统中按不同的小生境梯度形成了一个个最大限度的层层利用自然资源的合理格局，才保证了其系统的稳定和平衡。在生态工程空间结构设计中，应借鉴自然生态系统中的垂直结构模式，把不同种群合理组成复合群体，使复合群体对资源利用最充分，对不良外界环境条件抗逆性最强，经济产品的综合产量最高。

（2）加厚利用层

加厚利用层就是在单位平面上适当地加厚垂直利用面的厚度，使生物有足够的资源转化空间，在不同的垂直梯度中合理安排不同种类，使外界投入的能量和物质，经过多次的吸收转化，最大限度地减少无效耗损，尽可能多地转化成经济产品。如猪—鸭—鱼综合养殖，池塘坝堤上建舍养猪，猪粪肥水，水面养鸭，水中养鱼，由于利用层延伸，经济效益成倍增加。

（3）各种间互补

即两种或两种以上生物共同生活在一起，互相间在功能上有互相补充、互相促进作用。种间互补作用包括种间营养互补、光热等生态因子互补、食物链互补、抗性互补、分泌物和排泄物互补等。种间互补是选择复合群体组分的重要标准，否则，不但不能达到多层次利用资源的目的，还会导致系统效益降低和系统瓦解。这方面我国已有一些成功的经验，如稻鱼共生结构，就是利用稻田多水特点，在水田中放养鱼类，利用鱼类吃杂草，鱼粪肥水，促进水稻生长。这种巧妙的植动物复合结构做到了互利互惠，增加了系统“产出”，减少“输入”，是一种合理的互作种群结构。

3.植物生产和动物生产的关系

植物生产为第一性生产，绿色植物的产品为一级产品，这种产品有些作为商品直接输出，另一些则要经过1～2次或更多次动物生产转化，才能形成高价值产品。动物生产为二级或三级生产，也就是说某些一级产品是第二性生产的资源，二级产品属第三性生产的资源。可见，二、三级生产的结构是由第一级产品所决定的。因此，农牧生态系统的植物生产结构调控是至关重要的，某一生态区域植物生产往往决定着动物种群的组成与数量。但畜牧业生态工程强调的是二、三级产品，而不是单纯的第一性生产，所以动物生产结构调控信息反馈给植物生产种群，并加以修正，使之符合动物生产结构的要求。

以牧为主的农牧生态系统中，动物生产对植物生产种群的要求是一级产品向二级、三级产品转化的效率要高。即一级产品作为商品直接输出后，其剩余物的数量和潜在能量要多，这样转化成的二级产品（肉、蛋、奶）时，转化效率就高。(www.daowen.com)

（二）时间结构设计

上述的空间结构设计是在系统结构的平面或立面上提髙资源利用率。时间结构设计是通过协调生物种群生长规律与自然资源和社会资源的时间节律，提髙整个系统对资源的利用效率。一个自然生态系统，它的生物种群机能节律与环境节律的配合是十分合理与稳定的，即生物种能以自身机能节律的变化，及时有效地利用环境资源，完成其生命周期，这是经过长期自然选择的结果。畜牧业生态工程是人工控制、调控建造而成的，由于人们对自然规律尤其是生物群体控制水平掌握得不够，目前不能像自然生态系统那样，使不同种群的时间搭配十分合理。如两栖类（蛙）和爬行动物（鳖）随着冬季来临，温度降低，生长发育逐渐停止，并进入休眠状态。人工生态系统则完全可以利用人工调控资源，如通过环境工程，将温度调整到生物适宜生长发育温度，延长资源转化时间，从而提高生物量。畜牧业生态工程时间设计就是根据各种资源的时间节律和各种人为手段技术，合理安排种群，使之能有效地利用各种资源，最大限度地把自然资源转化成农畜产品，提高农牧生态系统的经济效益。

时间结构类型在畜牧业生态工程中，大致有两种：

1.种群搭配型

农业种群与自然种群的最大区别之一，就是对自然资源的利用不尽合理。不同的生物生长发育周期有长有短，同一生物不同生长发育阶段对生活空间及营养需要都有不同要求。若要满足其个体最适宜的生存空间，整个生育周期都按个体最大需要来确定种群大小，就容易造成资源浪费。一般农业生物种群幼龄期需要空间和资源相对较少，常规单一经营浪费很大。实践证明，可以根据不同种群的不同期间资源、利用情况，或一些种群幼龄和成龄的不同要求，确定其时间和数量变化序列，按种群机能节律，选择两个以上在时间上互补的种群，构成相互搭配的合理种群。例如，养鱼生产中的混养和轮养，就较全面而又合理地利用水体资源。发挥养殖鱼类间的互利作用，多鱼种或多规格套养，在一个生长季节中多次捕捞多次补放，全面地利用水体空间。

2.生物控制型

根据雪佛德的耐度定律，一个生物种群能够出现和生存下来，必然要依赖一种复杂的情况全盘存在。若使一种生物种群削减，则只需对其中任何一项因子性质加以改变或数量予以增减，使其达到该种生物耐力的界限之外即可。农业生物种群常出现的几个限制因素就是温度、光照等。若能采取一些人工设施改变这一两个限制因子，就可以使生物生长发育延长。近几年我国北方采用的暖棚养鸡、养猪，就是利用塑料大棚吸热保温，使温度这一限制因子控制在生物较快生长发育的温度内，通过生物控制，延长和提髙资源的转化。再如，早春利用温室或温泉水室内育鱼苗，当室外水温达到要求时立即放养，延长了鱼的生长期，增加了产量。这些都属于生物控制型的范围。

总之，根据农业生物种群季节性和周期性的特点，在时间结构配置时，应注意以下几条原则：一是长生长周期种群与短生长周期种群搭配，以提高前期的经济效益；二是生产种群在四季中的合理搭配，使农牧产品按社会需求，避开上市髙峰，四季均衡供应；三是有时间性动、植物生产与无时间性动、植物生产合理搭配；四是分析该区主要限制因子，自然环境与生物控制相结合，调节生物的季节与周期。

（三）食物链结构设计

在自然生态系统中，生物量在逐营养级转化过程中存在着“十分之一规律”。即系统的食物链越简单，它的净生产量就越高。但在人工生态系统中，尤其农业生态系统的建造是为了给人类提供更多的所需品。即人类不仅需要粮食、水果、木材等绿色植物生产的一级产品，也需要肉、蛋、奶等以一级产品为资源生产的二级产品或三级产品。系统分析一下一个食物链单纯的农田生态系统，可以看出，净生产量提髙与经济效益增加并不显著。绿色农作物净生产量增加100%，其中提供人类直接需要的部分，只占总量的20%～30%，其余70%～80%直接或间接又回到了自然界。由此看来，这个系统所供人类直接需要的部分并不多，经济效益也不太高，但这80%左右不能供给人类直接需要的一级产品，大部分是二、三级产品的资源。根据食物链原理，在加入新的营养级后，这些副产品经新加环节的转化，就可以增加系统的经济产品产出，这就是食物链加环。食物链的“加环”和“解链”是生态学原理在农业上应用的一个重大突破。根据生态学家云正明、刘金铜等研究，农业生态系统的食物链结构可分为三种类型。

1.加环食物链

根据农牧业生产的特点，在原有食物链的一定部位，加上一个或数个营养级，形成格局更复杂的食物链。原食物链加环后使得农牧生态系统的产品增加了几倍，实现了系统净生产量的层层利用。食物链加环，根据不同性质，又可以分生产环、增益环、减耗环、复合环等几种。

2.“解链”食物链

农牧产品大多为人类所食用，但在当今随着科学的飞速发展，环境污染日趋严重，一些有害物质往往随着食物链的传递，逐级富集并进入人体。通过解链食物链设计，可以防止和减少这种趋势。所谓解链食物链就是当有害物质沿食物链富集达到一定浓度前，改变传递方向，及时地使之与人类相联系的食物链环节中断。例如城乡垃圾是重要污染源之一，用蚯蚓处理有机垃圾是一条处理垃圾的有效途径，而且蚯蚓是动物养殖业中的良好动物蛋白源。但处理污染物垃圾的蚯蚓不可避免要富集大量有害物质，要充分利用蚯蚓，又不给人类带来严重危害的有效方法，就是设计一种解链食物链。具体方法是用蚯蚓作貂、银狐等毛皮兽的饲料，貂皮作为商品用于人类。这样既利用了各种资源，又防止危害人类身体健康。

3.产品加工链

农牧生态系统是一个“人—自然环境—生物”相互作用复合系统。人既是消费者，又是重要的生产者。农牧产品输出分有效输出和无效输出，前者指能直接为人类消耗部分，后者是不能为人类消耗部分，常规农牧业基本上以原产品输出为主，无效输出部分比例髙。产品加工链就是在农牧生态系统输出产品之前，引入加工环节，使产品变成成品、精品输出。这样经加工环节转化，增大系统有效部分输出，提高系统功能。其他无效输出部分直接返回土壤库，减少系统的物质能量输入，减少城乡污染，同时开发利用了广大农村的劳力资源。