5.1-生态工程的基本原理

本专题题图寓意?生态环境生态•干裂的土地，赤红的荒山，意味着不断恶化的，幼苗的上方是蔚蓝的地球。地球似乎化作一滴甘露，滋润着大地；幼苗又可寓意为工程，虽然柔弱，但却顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐，象征着希望。生态工程概念是指人类应用和等学科的基本原理和方法，通过，对已被破坏的生态环境进行，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行，并提高生态系统的，从而促进的和谐发展。生态工程概念突破理论基础生态学和系统学技术手段系统设计、调控和技术组装操作过程对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，最终目的促进人类社会和自然环境的和谐发展提高生态系统的生产力生态工程概念是指人类应用和等学科的基本原理和方法，通过，对已被破坏的生态环境进行，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行，并提高生态系统的，从而促进的和谐发展。生态工程建设的目的是：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。一、关注生态工程建设分析传统经济模式带来哪些问题？资料1：1998年夏季，长江流域经历了自1954年以来的最大洪灾。加上其他地区水灾，1998年全国受灾人数上亿，近500万所房屋倒塌，2000多万公顷的土地被淹，直接经济损失达1600多亿元人民币。1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。解决措施：我国政府提出的“积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。资料2：我国是农业大国，人均土地、水等资源占有量远低于世界平均水平。虽然我国用占世界10%的耕地养活了占世界21%的人口，但由于受到西方“石油农业”模式的影响，加上人口压力以及缺乏生态环境意识，所造成的资源破坏和农业环境污染，已经对社会的可持续发展造成很大障碍1.你对“石油农业”是如何理解的？“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。理解：a它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。b优点:由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，c缺点：它所产生的废弃物和有害物质的数量很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。资料分析2问题讨论2.你能举出一些农业生产活动对人体健康以及环境造成危害的实例吗？除日常生活中能够发现的实例外，农业活动对环境和人类健康造成危害的实例中，世界上影响较大的有蓝婴病。1973年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿高铁血红蛋白症（蓝婴病）。其原因是饮用水中硝酸盐含量超过10mg/L，这时过多的硝酸盐会与红细胞中的血色素结合，形成高铁血红蛋白。高铁血红蛋白不能为细胞和组织运输足够的氧。患儿的临床症状是在口、手或脚等部位出现时断时续的蓝色或淡紫色，呼吸困难、腹泻、呕吐、抽搐，严重的会失去知觉，甚至死亡。硝酸盐来源于点源污染，如下水道、畜禽养殖场等，或非点源污染，如对农田、公园、草地等的施肥。P108资料分析2问题讨论3.如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。P108资料分析2问题讨论4.石油农业的生产模式应当怎样改进？在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。P108资料分析2问题讨论传统经济模式：毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本，并造成环境污染。为了可持续发展走生态经济之路。生态经济：主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。二、生态工程所遵循的基本原理1.物质循环再生原理地球以有限的空间和资源，长久维持着众多生物的生存、繁衍和发展，奥秘就在于物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽，用之不竭的效果。理论基础:(生态学）物质循环无废弃物农业——我国古代传统农业的辉煌成就之一，是生态工程最早和最生动的一种模式。天然有机质经微生物分解或发酵而成的一类肥料，中国又称农家肥。其原料来源广，数量大；养分全，含量低；肥效迟而长，须经微生物分解转化后才能为植物所吸收；改土培肥效果好。常用的自然肥料品种有：有绿肥、人粪尿、厩肥、堆肥、沤肥、沼气肥和废弃物肥料等。堆肥：作物茎秆、绿肥、杂草等植物性物质与泥土、人粪尿、垃圾等混合堆置，经好气微生物分解而成的肥料。沤肥：作物茎秆、绿肥、杂草等植物性物质与河、塘泥及人粪尿同置于积水坑中，经微生物嫌气发酵而成的肥料。无废弃物农业----通过积极种植能够固氮的豆科作物，以及收集一切可能的有机物质，包括人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，施用到农田中，改善了土壤结构；培育了土壤微生物；实现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用。位于闽江上游尤溪县西滨镇养猪场排放污水的河道如果让你主持设计,进行该区域生态工程建设时,你有怎样的考虑?2.物种多样性原理理论基础：生态系统的稳定性放飞灰喜鹊防治松毛虫很高的生物多样性通过食物链相互依存纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。P110资料分析问题讨论提示2.从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？只有保持生态系统较高的生物多样性，才能保证生态系统的稳定和平衡。生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。3.协调与平衡原理理论基础：生物与环境的协调与平衡福建闽江古田县水葫芦泛滥如同草原提示：抗寒、耐旱，适应性强的沙棘，耐盐碱力较强的沙枣等植物。P111资料分析问题讨论从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些特征的树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？提示：西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。环境承载力又称环境容纳量是指某种环境所能养活的生物种群的数量。协调与平衡原理4.整体性原理进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，要考虑到经济和社会等系统的影响力。例：林业工程建设中的问题理论基础：人类处在一个社会----经济----自然复合而成的巨大系统中•只有应用原理,才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统平衡和稳定。...新。.系统学，工程学另外，社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响。整体性原理5.系统学和工程学原理⑴系统的结构决定功能原理生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。理论基础：分布式优于集中式和环式⑴系统结构决定功能原理猪舍与鱼塘的位置关系桑基鱼塘？甘蔗基鱼塘？系统学和工程学原理⑴系统结构决定功能原理高效生态系统5.系统学和工程学原理⑵系统整体性原理系统各组分之间要在适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。理论基础：整体功能大于部分之和系统学和工程学原理⑵系统整体性原理例如：珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力，得益于珊瑚虫和藻类组成的高效的植物—动物营养循环。通常情况下，失去了共生藻类的珊瑚虫会因为死亡而导致珊瑚礁逐渐“白化”，失去其鲜艳的色彩，那里的生物多样性也将锐减，从而造成系统的崩溃。豆科作物和固氮菌的共生也是一例。固氮菌为豆科作物提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长；当把它们分开时，两者的生长都要受到损害。课本旁栏思考：固氮菌为豆科作物提供氮素，而豆科作物为其提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长；当把它们分开时，两者的生长都要受到损害。豆科作物和固氮菌的共生目前，一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的自我调节理论，达到了以回归自然为主，人为调控为辅的程度。而在我国的生态工程建设中，人为调控仍起着较大的作用，强调按预期目标，因地制宜地调整复合生态系统的结构和功能；调控生态系统内形成互利共生网络；多层次分级利用物质、能量、空间、时间；促进系统的良性循环，以达到经济、生态和社会效益的统一。生态工程的设计还必须遵循社会发展和经济运行的基本规律，运用系统工程的理论和方法来指导生态工程的实施和管理。生态工程之沼气工程生态工程之沼气工程沼气工程遵循的基本原理试分析下列事件可用何种生态工程原理来解释•1.畜牧养殖应注意牲畜量不超过草地承载量•2.使用堆肥和沤肥法实现生态农业•3.广东大量引种木麻黄作为行道树，一年一种叫吹绵介壳虫的害虫使木麻黄遭受严重破坏，后来从国外引进澳洲瓢虫，已持续发挥了控制害虫的作用。•4.针对过度放牧的草原，一方面要减少畜牧量，进行草地承包，有效管理。另一方面要设法增加农牧民的收入途径。物质循环再生原理物种多样性原理协调与平衡原理整体性原理2．单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容易遭受害虫危害，这体现了生态工程的什么原理（）A．物质循环再生原理B．协调与平衡原理C．物种多样性原理D．系统整理性原理1．实现循环经济的最重要的手段之一是（）A．大力发展“石油农业”B．生态工程C．清除污染物D．禁止产出污染物课堂练习BC3．城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实现废物资源化利用。与该做法关系最密切的生态工程原理是（）A．物种多样性原理B．整体性原理C．物质循环再生原理D．系统学原理4．协调与平衡原理主要指（）A．生物与环境的适应及环境对生物的承载力B．系统各组分之间要有适当的比例关系C．自然系统、经济系统、社会系统协调统一D．物质循环和能量流动协调统一课堂练习CA5.人类设计生态工程的根本目标是（）A．促进自然界良性循环的前提下，达到生态效益与经济效益的同步发展B．促进自然界良性循环的前提下，防治环境污染，提高经济效益C．防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展D．促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生