高中生物 第五章 生态工程 第1节 生态工程的主要类型 第2节 生态工程在农业中的应用教案 浙科版选修3

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课标解读重点难点1.理解生态工程的原理。2.简述生态工程的主要类型及其在农业上的应用。3.分析我国农业生态工程的主要技术。1.生态工程的原理及主要类型。(重点)2.农业生态工程的意义以及我国农业生态工程的主要技术。(难点)生态工程的概念1.生态工程诞生的背景人口爆炸、粮食短缺、资源枯竭、空气污染、生态环境被破坏，人类面临着生存和发展的挑战。在这样的背景下，20世纪60年代，生态工程应运而生。2生态工程原理整体、协调、循环和再生。3生态工程学的研究对象生态工程学的研究对象是社会经济自然复合生态系统。生态工程的主要类型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。1下图所体现的主要生态工程原理是什么？【提示】物质循环再生原理。生态工程在农业中的应用1.农业生态工程的模式2我国农业生态工程的主要技术(1)核心技术：物质的良性循环技术。(2)洁净可再生新能源开发技术：如太阳能、沼气、风能等。(3)种植业和畜牧业合理优化技术：如退耕还林、还草，设计高效可行的套种、间种和轮种，减少农药、化肥使用。2在一个经常发生虫灾的林业管理粗放地带，人们提出了营造混合林和单纯林两个方案，并产生了争论。请你判断：哪一个方案比较合理？道理是什么？【提示】营造混合林比较合理。因为混合林的物种数目比单纯林多，生态结构较为复杂，抵抗力稳定性强。3农业生态工程对调整种植业和畜牧业结构的意义(1)农业生态工程以生态学原理为依据，将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化，将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来，将节能、应用清洁能源、生态建筑及人口调控、生物多样性保护等结合起来。(2)生态农业有效地促进了物质循环、能量流动、信息流动的畅通、人与环境和谐相处，经济、生态环境和社会效益同步发展，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庭院生态工程(1)组成分析一个家庭庭院也是一个人工生态系统，其中有生产者、消费者、分解者，也存在物质循环与能量流动。(2)庭院生态系统经济效益分析目的要求(3)几个计算方法：利润产出投入成本利润率100%1农作物秸杆“过腹还田”体现了物质、能量循环利用。()【提示】能量是不能循环利用的。2庭院生态系统的结构设置有效地促进了能量流动、物质循环、信息流动的畅通。()3“退耕还林”、“退耕还草”政策，也是从追求生态效益出发，重新优化组合种植业和畜牧业的关系。()4人工肥料的过度使用，只会导致土壤肥力的下降。()【提示】也可导致环境的破坏。5开发风能和潮汐能均属于物质的良性循环技术。()【提示】两者都属于洁净可再生的新能源开发技术。生态工程的主要类型【问题导思】设计生态工程应该注意哪几个方面？我国的生态工程主要类型有哪些？尝试举出物质循环利用的生态工程的几个实例？1如何设计生态工程(1)物质能够被循环利用，实现“废物资源化”，从而达到取之不尽用之不竭的效果，也能够避免环境污染，如“无废弃物农业”。(2)在有限的资源条件下，利用物种多样性，增强系统的抵抗力稳定性；增加利用环节，实现生态系统生产力的提高，如“三北防护林建设中的单纯林问题”。(3)通过改变和优化系统内部不同组分间的结构，达到改善系统功能的目的，如“桑基鱼塘”。(4)考虑环境承载力，即环境所能养活的生物种群的数量，避免生态系统的失衡和破坏。2生态工程的主要类型(1)物质循环利用的生态工程城市：生活垃圾进行减量化、无害化、资源化处理，将生活垃圾中有机部分、人畜的粪便等转化为优质生态复合肥。农村：发展养殖业，将农作物秸秆“过腹还田”，利用禽畜粪便与作物秸秆培养食用菌后再培养蚯蚓，蚓粪残渣再作为肥料，既减少或避免了田间烧草给环境带来的污染，又增加了产值。(2)节水和废水处理与应用的生态工程节水 废水处理与应用(3)山区小流域综合治理与开发的生态工程问题：小流域水土流失问题。对策：进行综合治理。案例：甘肃陇南县“九子登科”模式。(4)清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程清洁及可再生能源主要有：沼气、太阳能、风能和潮汐能。1在建立不同生态工程时，要遵循不同的设计原理，不能相互照搬，应该因地制宜。2在进行生态工程建设时，应该积极利用自然生态系统的强大自我恢复力，节省投资。3生态恢复能力有限，不能认为有了生态工程，就可以先污染、破坏，后治理。下图是某村生态工程示意图，请据图回答下列问题。(1)这一生态工程的结构和功能有哪些特点？_。(2)蓝绿萍的代谢类型是_，在生态系统中的地位是_。(3)如图是某科研工作者为该村设计的垃圾资源化、无害化处理的一种方案，请据图回答问题。此方案中过程需每一位居民的参与，参与的行动方式是_。过程利用的生物属于生态系统的何种成分？_。从对资源的充分利用角度看，途径比途径突出的优点是_。【审题导析】解答此题的关键在于明确此生态工程依据的原理及优越性，即充分应用了物质循环利用原理，提高了单位面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。【精讲精析】(1)该生态工程以沼气工程为中心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。 (2)蓝绿萍的代谢类型是自养需氧型，属于生产者。 (3)过程是对垃圾的分类处理；过程是利用分解者的分解作用处理有机废弃物，此过程既充分利用了废弃有机物中的能量，又减少了因燃烧带来的污染。【答案】(1)以沼气工程为中心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展，降低了环境污染，促进了农村的可持续发展(2)自养需氧型生产者(3)将生活垃圾分类处理分解者充分地、分层次地多级利用了垃圾中的物质，提高了能量利用率，并且减少了因燃烧带来的污染我国农业生态工程的主要技术分析【问题导思】生态农业的基本内涵是什么？我国农业生态工程的主要技术有哪些？1生态农业的内涵生态农业设计时充分利用当地自然资源，利用动物、植物和微生物间的相互依存关系，使生态系统中的物质循环和能量被分层次地充分利用，使生产一种产品时所产生的有机废物成为另一种产品的投入，也就是实现无废物生产，提供尽可能多的洁净产品。生态农业的优越性体现在：实现了对物质和能量的多级利用；减少了对能源和资源的消耗，减少了环境污染。2我国农业生态工程的主要技术含义实例物质的良性循环技术物质在农业生态系统中循环往复、分层分级利用庭院生态系统、桑基鱼塘、秸秆的“过腹还田”洁净可再生的新能源开发技术在自然界中可以不断再生，取之不尽、用之不竭，对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适合就地开发利用风能、太阳能、水能、地热能等非化石能源种植业和畜牧业合理优化技术尽量少用农业生态系统外部的化肥和农药，提高作物的产量和畜牧业产品的产量我国西部实施的“退耕还林、退耕还草”政策生物防治技术主要措施是保护和利用自然界害虫的天敌、繁殖优势天敌、发展性激素防治害虫等以虫治虫，保护天敌安全越冬；应用性引诱剂发挥天敌趋集效应如何理解“污染物是放错地方的资源”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，对废水、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地方的资源。如图是两个农业生态系统的结构模式图。(1)请根据图a、图b所示的生态系统结构，在下图中用箭头完成这两个生态系统能量流动和利用的图解(各种生物的呼吸作用耗能和图中未标出的分解者耗能可不标出)。图a：图b： (2)图_所示生态系统的能量能够更多地被人类利用，原因是_。(3)图b所示生态系统的结构充分体现了生态工程的_技术。【思维导图】解答此题的思维流程如下：【精讲精析】农业生态系统是人工建立的生态系统，其主要特点是人的作用非常突出，人们种植的各种农作物、饲养的各种家禽、家畜是这类生态系统的主要成员。根据生态系统中能量流动过程及a、b两个农业生态系统的结构模式图，我们可以比较容易地用箭头把两个生态系统中能量流动和利用的关系表示出来。比较a、b两个生态系统的结构模式图可见，图a中能量流动和利用关系简单，是一种原始和传统的农业生态系统，把家禽、家畜和人的粪肥直接用作农作物的肥料，其中含有大量的能量，只能被土壤中的微生物通过呼吸作用散放到环境中去，是一种很大的能源浪费，整个生态系统中能量利用率较低。相比较而言，图b中能量流动和利用关系复杂，是一种实用价值更大的现代农业生态系统。在这一生态系统中，人们把人、禽、畜的粪便及农作物中未被人、禽、畜利用的秸秆混合放入沼气池中，利用微生物的发酵作用来产生沼气，为人们的生活提供能源；人们还把沼渣和农作物的秸秆作为食用菌的培养基，培养出的食用菌又为人们提供了营养价值较高的食品；菌渣还可以再用作家禽、家畜的饲料。这样，该生态系统中农作物所固定的能量就被更好地加以利用了，大大提高了能量的利用率，减少了浪费。这种农业生态系统模式若能大范围地推广应用，必将大大提高我国农业经济效益和社会效益。【答案】(1)如下图(2)b图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用(3)物质的良性循环本 课 知 识 小 结网 络 构 建结 论 语 句1生态工程的原理是整体、协调、循环、再生。2生态工程的主要类型有：物质循环利用型、节水和废水处理与应用型、山区小流域综合治理与开发型和清洁及可再生能源系统组合型等。3农业中的生态工程主要有：庭院生态工程和农业生态工程。4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技术。(3)种植业和畜牧业合理优化技术。5生态农业有效地促进物质循环、能量流动、信息流动的畅通，人与环境和谐相处，经济、生态环境和社会效益的同步发展。生态农业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。1下列关于农业生态工程的叙述，不正确的是()A实现了对物质和能量的循环利用B建立了“原料产品原料产品”的无废料生产体系C使废物资源化，提高了能量的转化效率，减少了环境污染D使能量尽可能多地流向对人类有益的部分【解析】农业生态工程以生态学原理为依据，将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化，将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来，将节能、应用清洁能源、生态建筑以及人口控制、生物多样性保护等结合起来，实现农业生态系统的可持续发展。它有效地促进了物质循环和能量流动，但不能使能量循环利用。【答案】A2发展经济与保护环境，是发展中国家面临的一个重要问题，你认为走下面哪一条路是最佳选择()A先污染、破坏，后治理B边污染、破坏，边治理C污染、破坏、不治理D少污染、少破坏、及时治理【解析】处理好经济发展与环境保护的关系，要做到少污染、少破坏，及时治理，才能实现可持续发展。【答案】D3在我国西部大开发战略中，“保护天然林”和“退耕还林(草)”是两项重要的内容，采取这两项措施的首要目标是()A开展生态旅游B发展畜牧业C增大木材产量D改善生态环境【解析】目前，由于人们对自然资源的不合理利用，特别是对森林、草原的破坏，出现一系列的环境危机，如沙尘暴的频繁发生，大量的土地沙漠化，水土流失严重等。因此，在西部大开发战略中，采取的措施主要是改善生态环境。【答案】D4下列关于庭院生态工程的叙述，不正确的是()A庭院生态系统中也存在生产者、消费者和分解者B庭院生态工程也要设计能量流动和物质循环过程C每一个家庭庭院都是一个农业生态工程D庭院生态工程也存在经济效益和生态效益【解析】庭院也是一个人工生态系统，如果将生态工程在庭院生态系统中应用，就成为一个小型农业生态工程。【答案】C5下列关于生态工程的叙述，不正确的是()A当人类赖以生存的生态系统出现严重的问题时，生态工程应运而生B生态工程能够减少环境污染C生态工程以充分利用环境和资源为前提，生产出更多的产品D生态工程力求达到生态效益，经济效益和社会效益的协调统一【解析】本题考查对生态工程概念的理解，A选项为生态工程的背景，B、D选项为生态工程的意义，C项描述明显错误。答案为C。【答案】C6江苏某县地处水乡，畜禽养殖和栽桑养蚕是当地农业的两大支柱产业。在生产总量不断扩张的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现了资源的利用最大化。请分析该县农业生态系统结构(部分)示意图，据图回答下列问题。(1)该农业生态系统的能量流动从_开始，图中属于消费者的生物有_。(2)该农业生态系统的设计遵循的原理有_。(3)与传统农业生态系统相比，该农业生态系统更能净化环境，主要原因是_。(4)该农业生态系统为何能提高经济效益？_。(5)从生态系统稳定性看，该农业生态系统较简单的农田生态系统不易发生虫害的原因是_；请说出两种根据生物学原理防治害虫的方法：_。(6)根据该县地处水乡这一资源优势，请就该农业生态系统提出一条合理化建议：_。【解析】(1)根据农业生态系统结构(部分)示意图可以看出生态系统的能量流动是从桑等生产者固定太阳能开始的；消费者主要是各种动物，由图可知，属于消费者的生物有蚕、禽、畜。(2)根据示意图可知：该县通过调整产业结构、优化生态环境，实现了废弃物的资源化，获得了较高的生态效益、经济效益和社会效益，因而该农业生态系统的设计遵循的原理有物质循环再生原理、整体性原理(3)与传统农业生态系统相比，该农业生态系统实现了废弃物的资源化，如将秸秆作为沼气池、生物能发电的原料，沼渣、粪便等废弃物被及时利用等。(4)由于该农业生态系统实现了物质和能量的多级循环利用，提高了农产品的产量，减少了化肥、农药的使用，降低了环境污染，因而大大提高了经济效益。(5)从图示看出该农业生态系统生物种类多，桑园里间种农作物，还有无公害粮、油、菜等，因而生态系统较稳定，不易发生病虫害；生物防治害虫的方法有：天敌防治、激素防治、种植转基因抗虫作物等。(6)由于该县地处水乡，水资源丰富，因而可发展养鱼业，既可利用蚕沙碎屑养鱼，变废为宝，又可将池塘塘泥肥田，避免使用化肥，发展无公害作物。【答案】(1)桑等生产者固定太阳能蚕、禽、畜(2)物质循环再生原理、整体性原理(3)粪便等废弃物被及时利用(4)实现了物质和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少了化肥、农药的使用(降低农业投入)(5)抵抗力稳定性较高(营养结构较复杂，自动调节能力较强) 天敌防治、激素防治、种植转基因抗虫作物(任选两种)(6)蚕沙碎屑养鱼；池塘塘泥肥田(任选一条)6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375