2019-2020学年高中生物 第五章 生态工程 第一节 生态工程的主要类型 第二节 生态工程在农业

1第一节生态工程的主要类型第二节生态工程在农业中的应用1．说出生态工程在我国的主要应用领域。(重点)2.关注农业生态工程的建设，认同农业生态工程是实现农业可持续发展的必然措施的观点。3.说出我国农业生态工程的主要技术。(重点)一、生态工程的原理、研究对象和类型1．原理：整体、协调、循环、再生。2．研究对象：社会—经济—自然复合生态系统。3．类型(1)物质循环利用的生态工程。(2)节水和废水处理与应用的生态工程。(3)山区小流域。综合治理与开发的生态工程。(4)清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。(5)其他类：住宅、小区和城镇建设生态工程；荒山、荒坡、滩涂、湿地以及矿山废弃地生态恢复工程；生态旅游和绿色化学工程；生物多样性保护和持续利用工程等。1．“沼气工程”是我国农村普遍存在的一种生态工程，它遵循的主要原理是什么？提示：物质循环、再生原理。二、生态工程在农业中的应用1．依据：生态学原理。2．主要措施(1)将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化。(2)将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来。(3)将节能、应用清洁能源、生态建筑以及人口控制、生物多样性保护等相结合。3．意义：有效地促进了物质循环、能量流动、信息流动的畅通，实现了人与环境的和谐相处，经济、生态环境和社会效益的同步发展，是实现农业现代化过程中保证农业可持续发展的一种生产方式。4．应用实例(1)庭院生态工程。(2)农业生态工程。22．生态农业可以通过物质的多级利用提高能量的利用率及能量的传递效率吗？提示：能提高能量的利用率，但不能提高能量的传递效率。三、我国农业生态工程的主要技术1．物质的良性循环技术。2．洁净可再生的新能源开发技术。3．种植业和畜牧业合理优化技术。4．此外设计高效可行的间作、套种和轮种制度；设计多种立体养殖技术；发展生物防治技术等。生态工程实例名称存在问题解决方法优点物质循环利用的生态工程城市生活垃圾，农村禽畜粪便、作物秸秆焚烧造成环境污染和资源浪费城市垃圾减量化、无害化、资源化，将有机垃圾、人畜粪便转化为生态复合肥，农村地区将秸秆“过腹还田”，禽畜粪便与秸秆培养食用菌减少环境污染，增加了产值节水和废水处理与应用的生态工程干旱地区：水资源短缺农业区：灌溉用水利用率低城市工业：产生大量废水西北干旱和半干旱地区：雨水、地表水收集农业区：节水灌溉技术城市工业：节水系统的开发，工厂对废水、废料进行回收，提取其中有用原料节约水资源，实现了废物资源化山区小流域综合治理与开发的生态工程水土流失严重在治理恢复小流域生态环境的基础上，持续利用小流域自然资源，将治坡、治沟、修梯田与发展草业、牧业、林业结合起来实现生态环境的综合治理清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程农村秸秆、生活垃圾等造成环境污染、能源短缺农作物秸秆、生活垃圾等发酵处理，利用沼气作清洁可再生能源，另外开发利用太阳能、风能等实现环境效益与经济效益同步发展3《四千年的农民》一书中记载了中国农民四千年来的耕作方法：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。下列不属于这种做法的优点是()A．改善了土壤结构B．培育了土壤微生物C．实现了土壤养分的循环利用D．改变了土壤酸碱性[解析]该做法体现了物质循环再生原理，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、钾和微量元素的循环利用，而不是改变了土壤的酸碱性。[答案]D生态工程与传统工程的比较生态工程传统工程基本理论生态学、工程学工程学调控机制人为辅助下的自我调节人为调控与自然环境的关系协调破坏主要能源太阳能化石能(煤等)生物多样性基本保持稳定减少利用人工湿地可对污水进行净化处理，其基本原理是：在一定的基质(由土壤、沙石等组成)上种美人蕉、芦苇等湿地植物，将污水投放到人工建造的类似于沼泽的湿地中。当污水流过人工湿地时，由于系统中的物理沉降、化学分解和生物净化作用，使污水得到净化。下图是利用人工湿地去除污水中氮的生物脱氮原理简图。请分析回答：(1)与植物吸收a物质有密切联系的生理过程是__________________________________________________________。(2)植物吸收a物质用于合成的有机成分是________和________等。(3)上述对污水处理属于___________________________________________________4类型的生态工程。解析：解答本题的前提是先明确各种生物在污水净化中的作用，然后再联系污水中污染成分等相关知识进行作答。此过程是利用“人工湿地”对污水进行处理与应用，运用湿地生态系统的作用，使污水得到净化。属于节水和废水处理与应用类型的生态工程。答案：(1)呼吸作用(2)蛋白质核酸(3)节水和废水处理与应用农业生态工程的应用1．庭院生态工程(1)“四位”指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室四部分，是庭院经济与生态农业相结合的一种生产模式。它的运行原理为：日光温室的增温效应可使蔬菜等作物在冬天也能正常生长，同时也使猪禽免受严寒而快速生长；温室内的植物为动物提供氧气，同时吸收二氧化碳；人、猪、禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产气，同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于减少蔬菜的病虫害，提高蔬菜的产量和质量。(2)“四位一体”充分应用了物质循环和生物多样性等原理，提高了单位土地面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。2．水陆物质和能量交换型生态工程——桑基鱼塘桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减。能量的多级利用和物质的循环利用：桑叶喂蚕，蚕产蚕丝；桑树的凋落物和蚕粪落到鱼塘中，作为鱼饲料，经过鱼塘内的食物链，可促进鱼生长；5甘蔗可榨糖，糖渣喂猪，猪的排泄物进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经微生物的分解，又可作为桑和甘蔗的有机肥料。桑基鱼塘为农民创造了多种收入的门路，完全符合“无废弃农业”的要求。3．农业生态工程的主要技术主要技术内容实例物质的良性循环技术核心技术：物质的良性循环技术优点：实现了物质的良性循环和多途径利用桑基鱼塘、农村农作物秸秆“过腹还田”洁净可再生的新能源开发技术洁净、无污染太阳能、风能、生物能、潮汐能种植业和畜牧业合理优化技术根据农村地区的土地资源、水资源等实际情况，针对当地社会需求，以农业生态系统内部物质良性循环为基础，尽量少用化肥、农药，提高农作物产量和畜牧业产品产量，优化组合种植业和畜牧业等结构，以求得最大化经济效益和生态效益间种、轮种、套种技术，利用种间关系进行生物防治设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，下图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法错误的是()A．用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益B．用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用C．将蛆蛹粪便还田，运用了能量循环利用原理D．该生态工程的运转离不开人的管理[解析]用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇、残渣来培育食用菌和蛆蛹实现了废弃物的资源化，实现了物质的多级循环利用；生态工程的正常运转离不开人的管理；将蛆蛹粪便还田，运用了物质循环再生原理，但是能量是不能循环利用的。[答案]C下列关于生态农业的叙述中，错误的是()A．生态农业是以环境与经济发展为前提的B．生态农业以保持生态系统内的生态平衡为主导思想6C．以高投入获得农业的高产出D．生态农业开展多种经营解析：选C。生态农业是指在保护、改善农业生态环境的前提下，遵循生态学、生态经济学规律，运用系统工程方法和现代科学技术，集约化经营的农业发展模式，是相对于高投入高产出的石油农业提出的，C项是作为石油农业特点存在，所以错误。[随堂检测]1．下列不属于生态工程的例子是()A．“三北”防护林工程B．研制和生产各种可自然降解、对环境无害且可循环利用的包装材料C．西部地区自然保护区建设工程D．超级细菌解析：选D。A项属于山区小流域综合治理与开发的生态工程，B项属于清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程，C项是我国在西部地区实施的林业重点生态工程之一，D项超级细菌属于基因工程的例子。2．如图为生态养猪模式图。从图中可知该生态工程属于()A．物质循环利用的生态工程B．节水和废水处理与应用的生态工程C．山区小流域综合治理与开发的生态工程D．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程解析：选B。该生态养猪模式图主要体现了肥水的利用流程，为节水和废水处理与应用的生态工程。3．下列不属于生态工程建设目的的是()A．对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善B．防止环境污染C．单纯追求粮食产量D．促进人类社会和自然环境的和谐发展解析：选C。根据生态工程的概念可知，防止环境污染，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，促进人类社会和自然环境的和谐发展都是生态工程建设的目的。只有C7项不正确，单纯追求粮食产量有可能影响整个生态系统的和谐发展。4．生态农业与传统农业相比，优点是()A．生产效率高，产品种类多B．物质循环利用，对环境影响较小C．以石油、煤等原料为动力，生产效率高D．生物多样化程度高，环境承载力大解析：选B。生态农业是一个农业生态经济复合系统，包括了农林牧副渔业，遵循生态学的基本规律，传统农业则是以大量的化肥、农药和机械投入换取高产量的农业，所以，生态农业与传统农业相比，优点是物质循环利用，对环境影响较小。5．如图表示一种“甘薯＋奶牛＋沼气＋花木＋龙虾＋食用菌”的生态农业模式，下列有关描述正确的是()A．图中可以组成的食物链是甘薯→奶牛→牛粪B．该生态系统的设计遵循了物质循环再生原理、物种多样性原理等生态学原理C．图中只有生产者、消费者和分解者3种成分D．青贮的目的是通过微生物有氧呼吸，分解甘薯藤中的有机物，有利于奶牛的消化吸收解析：选B。食物链是由生产者和消费者组成的，即甘薯→奶牛。生态学原理很多，该生态系统的特点是物质循环利用，即主要利用了物质循环再生原理和物种多样性原理。图中具有生态系统的四种成分：甘薯、花木等属于生产者，沼气池中的微生物、食用菌、底泥中的腐生微生物等都属于分解者，奶牛属于消费者，沼渣属于非生物的物质和能量。甘薯藤青贮就是通过微生物的发酵(无氧呼吸)，将甘薯藤中不容易被奶牛消化吸收的有机物分解为较易吸收的有机物，提高物质和能量的利用率。6．读图，并按要求完成下列问题：(1)将正确选项的代号填在下图中空白框内(1～6)，使系统成立(每字母限填一次)。8A．秸秆B．牧草C．羊粪D．羊毛、羊肉E．增加土壤肥力F．调节小麦、绵羊的生产规模(2)从生态系统的类型分析，该农场属于________生态系统，________的作用起主导作用。(3)该农场对市场的适应性较____________，收入的波动较________。从能量流动角度分析，流入该生态系统的总能量是由____________固定的；从物质循环角度分析，该农场留有一定面积的休耕地的意义是：使土壤中的________把________[在第(1)小题中选择]分解成无机物，从而可以提高________________。解析：本农田生态系统的生产者是小麦和牧草，所以流经该生态系统的总能量是由小麦和牧草固定的，分解者是土壤中的微生物。答案：(1)1—F，2—E，3—C，4—A，5—B，6—D(2)农田人(3)强小小麦和牧草微生物A、B、C土壤肥力[课时作业]一、选择题1．下列不属于我国生态工程建设实例的是()A．沼气工程B．桑基鱼塘C．防沙治沙工程D．焚烧城市生活垃圾解析：选D。焚烧城市生活垃圾会造成环境污染，不属于我国生态工程建设实例。2．我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘，塘内养鱼，塘基上种桑，用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，大大提高了系统生产力，这种模式主要应用了生态工程遵