专题5生态工程教案

专题5 生态工程5.1 生态工程的基本原理一、教学目标1知识方面简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。2情感态度与价值观方面3能力方面简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。二、教学重点和难点1.教学重点生态工程的基本原理。2.教学难点生态工程的系统学和工程学原理。三、教学方法讲授法，对话法四、教学课时2五、教学过程板书一、关注生态工程建设【“关注生态工程建设”资料分析1】1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？生思考讨论回答，师提示：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。解决长江洪水泛滥的措施有：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？生思考讨论回答，师提示：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。【“关注生态工程建设”资料分析2】1.你对“石油农业”是如何理解的？生思考讨论回答，师提示：“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。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。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，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，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。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？生思考讨论回答，师提示：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10 mg/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。3.如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？生思考讨论回答，师提示：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。4.石油农业的生产模式应当怎样改进？生思考讨论回答，师提示：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。板书二、生态工程所遵循的基本原理1物质循环再生原理2物种多样性原理【“物种多样性原理”资料分析】1.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？生思考讨论回答，师提示：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。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？生思考讨论回答，师提示：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【“协调与平衡原理”资料分析】“西部大开发”是国家为振兴西部而提出的宏观决策，其中很重要的一项内容就是生态工程建设。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？讲授：几种西北地区特别适宜树种的介绍（1）沙棘，俗称“酸柳”、“酸刺”、“黑刺”，属于胡颓子科，为落叶乔木或灌木。植株表面具有棘刺，叶呈条形或条状被针形，两端趋尖，背面密被淡白色鳞片，叶柄极短。沙棘花先于枝叶开放，雌雄异株；果实为肉质花被筒包围，近于球形，直径510 mm。沙棘喜阳，粗壮的枝干抗风沙。沙棘叶、皮、果实及种子在医药上有着广泛的应用价值。沙棘的嫩枝、嫩叶是牛、羊的精饲料，被誉为“铁杆牧草”。沙棘果维生素含量极高，营养保健价值高，有利于增加种植者的收入。沙棘是半干旱黄土高原迅速绿化荒山、保持水土、调节生态平衡和促进农林牧业发展的良好树种。内蒙古鄂尔多斯等地区，实施沙棘生态工程，大面积种植沙棘，有效地控制了沟道水土流失，每年可减少流入黄河泥沙2 100万吨。（2）山杏，主要指西伯利亚杏，它抗寒、耐旱，适应性强，是我国北方最普遍的果树之一，是绿化荒山、水土保持、防治风沙的先锋树种。山杏果仁营养丰富，含有大量维生素、微量元素和人体必需的氨基酸，是加工饮料的优质原料。（3）刺槐，属落叶乔木，适应性强，在年降水量200 mm左右、年平均气温不低于3 的地区都能生长。它不仅生长快，且耐盐碱，有涵养水源和保持水土的作用。刺槐泌蜜丰富，蜜质优良，是主要蜜源植物之一。刺槐不仅可改善生态环境，还可用于发展畜牧业。（4）锦鸡儿（又称拧条），豆科，多年生落叶灌木，根系发达，具根瘤，高1.53 m；耐干旱和寒冷，喜生沙地或半固定的沙丘上，不怕沙压和风蚀。此种植物广泛分布于我国东北、内蒙古、河北、山西、陕西、宁夏等地，可用于防风固沙，保持水土。枝条可用于编筐，其枝叶是牛、羊等冬春季节主要的饲料之一。（5）杜梨，蔷薇科梨属落叶乔木，可高达10 m，原产于我国华北、西北及东北南部。耐寒，耐干旱、瘠薄，能在含盐量0.5%（质量分数）的土壤中正常生长，且耐涝性也较强。（6）沙枣，胡颓子科胡颓子属，落叶小乔木。分布于华北及西北等地，耐盐碱力较强。（7）合欢，豆科合欢属，落叶乔木，可高达20 m。分布于华北、西北及黄河以南等地区。耐盐碱力较强，但不耐水涝。（8）臭椿，苦木科臭椿属，落叶乔木，可高达25 m。原产于华南、华北、西北各地。抗性强，生长快，耐盐碱力强。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。4整体性原理5系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理系统整体性原理旁栏思考题你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？生思考讨论回答，师提示：豆科作物和固氮菌的共生就是一例。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。思考与探究3.桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。生思考讨论回答，师提示：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：桑叶用于喂蚕，蚕可以生产蚕丝；桑树的凋落物和蚕沙（粪）落到鱼塘中，作为鱼的饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可以促进鱼的生长；甘蔗可以榨糖，糖渣用来喂猪，猪的排泄物也进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经过微生物的分解，又可以作为桑和甘蔗的有机肥料。桑基鱼塘巧妙地利用了很难利用的大片低湿地，发展了多种经营，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。桑基鱼塘系统物质、能量流动示意图见右图。实践活动思考题讲授1.北方地区的沼气池冬天是如何维持的？用什么方法能使沼气池中的菌类维持稳定的产气？在冬季，可以通过加温方法（蒸汽、热水通入发酵池）；或将沼气池用塑料大棚封闭起来来增加产气。沼气稳定产气的必须条件：沼气池必须密闭。沼气菌群是一大类厌氧细菌，它的整个生命活动（生长、发育、繁殖、代谢等）中都不需要氧。适当的水。发酵池中的料水比例得当是正常产生沼气的关键。如一个6 m3的标准池，首次投料大约需要人畜粪便1 500 kg、杂草500 kg，加入2 000 kg的水。料含水比例越高，外加水越少；反之，外加水则越多。适当的温度。一般8 以上，沼气菌即可活动，产生微量沼气；2024 ，活动正常；2830 ，最旺盛，产生沼气率最高。酸碱度。沼气发酵适宜的pH为6.57.5，最适pH是6.87.0。搅拌。适当搅拌，可以提高发酵池内产气率。一般每周搅拌2次即可。接种。增加沼气菌种数量，尽快发酵、产生沼气。沼气池正常产气后，还需不断地添加新料，清除旧料，才能确保持续产气。1.为什么我国要大力发展沼气工程？生思考讨论回答，师提示： 21世纪是实现我国农业现代化的关键历史阶段，现代化的农业应该是高效的生态农业。沼气工程把农业生产、农村经济发展和生态环境保护、资源高效利用融为一体，不仅较好地解决了农村的能源来源问题，而且实现了废弃物的再循环利用和资源化，创造了新的生态产业，如沼气设施的建设和维护，促进了以农牧结合为中心的多种经营，从而为农村剩余劳动力提供了就业机会，促进了农村的综合发展。2.目前沼气工程还有哪些亟待解决的问题？生思考讨论回答，师提示：目前沼气工程存在的问题有：北方地区沼气产气在冬天不稳定，需要加热；沼气的一次性投资较大，相当部分的农民财力有困难；对沼气的研究较薄弱，例如，对发酵过程中有关微生物及一些酶的研究。应当加强这方面的研究，以促进沼气工程的推广。复习策略本节内容需重点掌握生态工程遵循的五项基本原理，应结合课本给出的案例，通过案例理解原理，通过原理分析讨论案例。生态系统的基本原理，包括生态学、系统学和工程学的原理。其中前四个原理可结合必修模块第五章生态系统及其稳定性中的内容来学习，而系统学和工程学原理，应计算机网络结构示意图，重在理解“结构决定功能”，“总体功能大于部分之和”。网络知识结构生态工程建设目的：遵循自然界 的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止 ，达到 和 的同步发展。（少消耗、多效益、 ）生态经济：主要是通过实行“ ”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的 ，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是 。 1） 原理：物质能在生态系统中循环往复， 2） 原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的 生态工程原理 3） 原理：生态系统的生物数量不能超过 （环境容纳量）的限度 4） 原理：生态系统建设要考虑自然、 、 的整体影响 5） 原理 系统的结构决定 原理：要通过改善和优化系统结构改善功能系统整体性原理：系统各组分间要有适当的 ，使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分 的效果，即“1+12”答案：物质循环 环境污染 经济效益 生态效益 可持续 循环经济 生产原料 生态工程 物质循环再生 分层分级利用 物种多样性 抵抗力稳定性 协调与平衡 环境承载力 整体性 经济 社会 系统学和工程学 功能 比例关系 之和例题剖析【例1】下列不属于生态工程建设项目的的是（ ） 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】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C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。 【答案】C【例2】我国在20世纪80年代兴起的桑基鱼塘生产模式，实现了“原料一产品一原料一产品”的循环生产模式，该模式不属于（ ） A生态经济 B循环经济 C生态工程 D生态农业【解析】本题原理是生态系统中物质循环再生产下产生的生态农业中物质的多级利用，本题强调的是生产模式，生态工程与该模式有一定关系，但不属于同一概念范畴。 【答案】C限时训练一、基础训练：1我国“三北防护林”，虽然取得了巨大的生态和经济效益，但由于没有完全按照自然生态规律办事，也产生了不少问题。例如，辽宁西部的章古台地区，由于单一种植樟子松树，使松毛虫因为没有天敌而肆虐一时，使很多地方几乎成了不毛之地。这个事实说明了（ ）A樟子松树的抗虫能力很差 B松毛虫的危害性很强，并专一性的侵害樟子松树C生物多样性对生态系统的重要性 D由于植物种类达单一，导致松毛虫只能侵害樟子松树2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3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4在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题。以上做法依据的生态工程原理是（ ） A系统整体性原理 B整体性原理 C系统结构决定功能原理 D以上都不是5在我国西部大开发的战略中，“保护天然林”和“退耕还林”是两项重要内容，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增加木材产量 D改善生态环境6下列哪项叙述完全符合生态经济（ ） 建立“原料一产品一原料一产品”的无废料生产体系 在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长 在经济产出不变甚至增加的条件下，向环境排放的废弃物大大减少 先生产后治理，提高经济效益 A B C D7我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧，导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理（ ） A系统整体性原理 B协调与平衡原理 C物种多样性原理 D整体性原理8实施可持续发展战略，我们不提倡（ ） A控制人口 B节约资源 C保护环境 D先污染后治理9下列有关物种多样性的叙述错误的是（ ） A物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性 B生物多样性程度高，各类生物的生存机会多 C生物种类越繁多，引起病虫害的几率越大 D生物种类繁多，可以在有限的资源条件下，提高系统的生产力10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一11下列说法正确的是（ ） A系统学和工程学是生态学的一个分支 B生态工程的整体性原理主要指生物与环境、生物与生物之间是不可分割的 C生态工程的整体性原理主要指生物与环境、生物与生物之间是不可分割的 D物种多样性原理要求引种的生物种类越多越好12在人类的生产活动中，为了不受大自然的惩罚，必须具备正确的观点是（ ） A只有讲求生态效益，才能获得稳定的经济效益 B遵循生态系统自身规律，大力扩展耕地面积 C保护对人类有益的生物资源，消灭对人类不利的种群 D优先考虑经济效益，充分开发、利用自然资源13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14在松毛虫肆虐的时候，辽宁西部章古台地区的几十亿株杨树毁于一旦，这是由于违背了（ ） A物种多样性原理 B协调与平衡原理 C整体性原理 D物质循环再生原理15对生态农业的原理中能量多级利用的理解正确的是（ ） A尽可能设计一条很长的食物链 B使流向人类的能量最多 C实现“原料一产品一原料一产品”的生产模式 D通过生物防治减少能量损失16设计良性循环的农业生态系统时应符合的原则是（ ） A充分利用自然界的能量和物质资源 B使产出和输人的物质达到平衡 C尽量减少生物种类 D提高沼气池的转化效率17使用农药一般不会引起（ ） A土壤污染 B水体污染 C农产品污染 D害虫产生抗药性18在物质循环上是高度开放的生态系统是（ ） A湿地生态系统 B农田生态系统 C城市生态系统 D农业生态系统19某牧草的留种区，为了预防鸟啄食草籽，用网把留种区罩起来，后来发现，留种区草的叶子几乎被虫吃光了。发生这种现象的根本原因是（ ） A害虫过度繁殖 B干旱缺水引起虫害 C食物链被破坏 D害虫产生变异新类型20据报导2000年5月在舟山群岛海域发生的“赤潮”，大批鱼类及海产动物死亡，形成“赤潮”的根本原因是（ ） A海水综合治理差 B海洋浮游生物突发性繁殖 C海水受生活垃圾污染 D水土严重流失，大量红壤流入海水21（多选）我们的祖先实施的“无废弃物农业”，使我国的土壤维持了几千年的肥力，其实这种模式就是生态工程最早和最生动的模式，这种模式的诀窍在于( ) A积极种植能够固氮的豆科植物 B收集一切可能的有机物 C采集某种特殊植物，将其根茎叶加水一起捣碎榨汁，作为肥料 D采用堆肥和沤肥等多种方法，把有机物转变为有机肥料22（多选）生态工程体系的特点是（ ） A少消耗 B多效益 C可持续 D多投资23（多选）下列属于以生态环境保护为目标而建立的林业生态工程的是（ ） A水土保持生态工程 B防风固沙生态工程 C水源涵养生态工程 D城市垃圾处理生态工程24（多选）下列各项中属于世界公认的三大环境问题的是（ ） A酸雨 B臭氧层衰竭 C人口急剧增长 D温室效应二、能力提高：1生态工程建设的目的就是遵循_的规律，达到_和_同步发展，与传统工程相比，生态工程是一类少_、多_、可_的工程体系。生态经济主要是通过实行_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_。2(8分）某地农民大量焚烧农作物的秸秆，造成环境污染，影响了航班起降。 (1)秸秆的大量焚烧，使当地雨水pH发生变化，变化趋势是_。 (2）秸秆焚烧后所剩的灰分，是植物的_，在焚烧过程中，以气体形式散失的是_、_等。 (3）从生态系统的物质循环分析，焚烧秸秆对农田生态系统的影响是_。 (4)该地农民的做法主要破坏了生态工程的哪一原理？_。 3.某地区的农民充分利用自然条件建立了特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘。如右图，请根据此图回答（9分）：（1）这种人工生态系统最基本的生物因素是_；要使它长期稳定发展，除了有稳定的能量，各类生物还要_。（2）建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量_；其能量利用率高的原因是其在营养结构上具有_的特点。（3）蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过_的作用又被桑和蔗所利用。蚕粪中的氨经过_的作用，形成_被植物吸收。（4）概括地说，生态系统功能的维持取决于它的_。三、创新设计：1阅读以下资料，回答下列问题： 自2000年10月开展“南京莫愁湖物理生态示范实验研究”开始，相继引种了浮水植物、沉水植物共计10余种，在围隔区内已经形成了以沉水植物为优势的水生植物群落。试验区内营养盐的浓度得到有效控制，如试验区内氨氮和总氮仅分别为试验区外的1/13和1/5，有效地改善了水质。（1）此项生态工程依据的生态学原理有_、_、_、_和_。（2）生态工程的调控机制是_，主要利用的能源是_。（3）一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的_，达到了以_为主，_为辅的程度。而在我国的生态工程建设中，_仍起着较大作用，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。（4）生态工程的主要目的在于_。答案一、基础训练1.C 2.B 3.C 4.B 5.D 6.B 7.B 8.D 9.C 10.A 11.B 12.A 13.C 14.A 15.C 16.D 17.A 18.D 19.C 20.C 21.ABD 22.ABC 23.ABC 24.BCD 二、能力提高1.自然界物质循环，经济效益，生态效益，消耗，效益，持续，循环经济，生态工程2.（1）增大（2）矿质元素，CO2 水蒸气 (3)加大了物质的输出 (4）物质循环再生原理。3.（1）生产者和分解者 保持相对稳定 （2）流向对人类最有益的方向，食物链短 （3）分解者， 硝化细菌，亚硝酸盐、硝酸盐，（4）生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长时间内保持动态平衡。三、创新应用1、（1）物质循环再生原理、协调与平衡原理 、整体性原理、系统学和工程学原理、物种多样性原理 （2）人为辅助下的自我调节，太阳能 （3）自我调节理论，回归自然，人为调控，人为调控 （4）建造和调控人工生态系统，使生物与环境之间变得高效和谐。5.2 生态工程的实例和发展前景一、教学目标1知识方面举例说出生态工程的实例，说出这些实例所运用的主要生态工程原理。评述生态工程发展前景，说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点。2情感态度与价值观方面重视理论联系实际。3能力方面分析并评价生态工程的实例，运用生态工程原理尝试设计简单的生态工程。二、教学重点和难点1.教学重点生态工程的实例。2.教学难点应用生态工程的原理，设计简单的生态工程。三、教学方法谈话法，讲授法四、教学课时1五、教学过程板书一、生态工程的实例【农村综合发展型生态工程案例】1.在这一案例中，主要运用了哪些生态工程的基本原理？生思考讨论回答，师提示：物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理等。2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？有哪些值得借鉴的做法？生思考讨论回答，师提示：这个案例以沼气工程为核心，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。【小流域综合治理生态工程案例】分析甘肃省陇南县的“九子登科”模式，在说明“九子”措施含义的基础上，谈谈你对小流域综合治理生态工程的理解。讲授“九子登科”措施的具体意义山顶戴帽子：山头实行封禁管理、营造水土保持林，保护和恢复植被；山腰系带子：半山陡坡退耕还林还草，发挥林草拦蓄作用，减少径流；坡地修台子：坡耕地以坡改梯田为突破口，建设基本农田，为调整农业产业结构提供条件；地埂锁边子：充分利用地埂种植经济作物，既获得经济效益，又保护地埂；荒地荒沟栽苗子：在荒山、荒沟、荒坡地建设薪炭林；山脚种果子：山脚发展经济林果园，促进商品经济发展；沟底穿靴子：在干、支、毛沟沟底修建谷坊、拦挡坝，建设沟坝地，拦蓄泥沙，防止沟壑被水冲蚀而导致其不断扩张；见缝插针钉扣子：利用田间地头、房前屋后栽植林果，发挥零星作用，提高治理程度；秋田盖罩子：在缓坡耕地改顺坡种植为横坡等高种植、实行地膜覆盖等保土耕作措施。1.小流域的综合治理，“综合”表现在哪些方面？生思考讨论回答，师提示： “综合”表现在它一改以前的单纯造林和蓄水、减沙等工程模式，同时考虑到了生态效益和经济效益：不但注重通过还林、还草、筑坝等措施达到蓄水、降低土壤侵蚀的生态效果；还考虑如何提高人们的生活水平。例如，不但种植农作物，还同时种植经济作物来提高人们的收入；考虑到了种植薪柴林解决人们的燃料来源问题。各种措施的结果是建立一个稳定、持久、高效的生态系统。2.为什么要针对不同的地形采取不同的措施？这体现了生态工程的什么原理？生思考讨论回答，师提示：山顶土壤条件、气候条件恶劣，不宜蓄水，交通不便，改造成本高，适宜封山，依靠自然恢复力来恢复植被；山腰、荒地等土壤，虽然水分条件较好，但是仍不适宜种植农作物，对于这样的地方可以自然恢复，也可以人为种植适宜的林木、草或果树等，加快植被恢复速度，这样既能降低土壤侵蚀，又能创造一定的经济效益；对沟底而言，应建设堤坝系统，它可以蓄水和淤积土地，还能够减少山体的崩塌和滑坡，保证人民的生命财产安全；对坡地和山脚农田来说，土壤、水分条件良好，交通也较方便，土地生产力高，适宜种植农作物来解决人们的粮食和收入等问题，但是在坡地上要水平梯田种植，以减少水土流失。根据不同的地形采取不同的措施，既要考虑到生态效益，又要考虑到人们的生活和收入问题，这体现了生态工程协调与平衡、因地制宜的原理和思想。3.从这一案例看，当地是怎么做到经济效益与生态效益相统一的？这一模式在其他小流域能够照搬吗？生思考讨论回答，师提示：上题分析中已解答了经济效益与生态效益的统一问题。这种模式在其他小流域不能照搬，还是要因地制宜地进行生态工程建设，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，其生态工程的模式应各具特色。【大区域生态系统恢复工程“三北”防护林案例】1.国家为什么投入巨大的人力和物力兴建三北防护林工程？这一工程为什么需要如此漫长的时间？生思考讨论回答，师提示：三北防护林跨越中国13个省、直辖市、自治区，对我国具有重要的意义：生态环境的质量关系到这一地区人民的生产和生活问题，对维护社会稳定具有重要意义；更重要的是，这一地区的生态环境关系到下游地区人民的生产、生活和经济发展，如黄河上游的水土流失容易导致下游地区的洪水泛滥，而危害巨大的沙尘暴的发生也与这一地区的土地沙漠化关系密切；同时这里自然矿产资源丰富，对我国的经济发展和国家安全具有重要战略意义。这一地区区域广阔，气候、自然条件复杂，总体经济发展水平较低等情况也决定了这个工程需要较长的时间，非一朝一夕之功。2.这一工程横跨多个省区，根据协调与平衡原理和生物多样性原理，不同地区在造林设计上应当注意什么问题？生思考讨论回答，师提示：首先应考虑树种的生态适应性问题，种植适宜品种，宜林则林，宜灌则灌，宜草则草；其次要考虑树种的多样性，保证防护林体系的稳定性；不同地区应根据当地情况采取不同的策略，如条件恶劣的地区应该结合自然恢复力，而农区的防护林中农田防护林网可能占较大比重。【湿地生态恢复工程案例】讲述、什么叫湿地？湿地的作用有哪些？目前国际上公认的湿地定义是湿地公约做出的，即：湿地系指不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者包括低潮时水深不超过6米的水域。湿地包括多种类型，沼泽、泥炭地、湿草甸、湖泊、河流及洪泛平原、河口三角洲、滩涂、珊瑚礁、红树林、水库、池塘、水稻田等都属于湿地。湿地被誉为地球的“肾脏”，具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和多种动、植物提供栖息地，以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。湿地缩小会导致局部气候恶劣、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。1.当初人们为什么要围湖造田？生思考讨论回答，师提示：主要原因：我国历来人多地少，在“以粮为纲”的年代，围湖造田，种植农作物，以生产更多的粮食；片面强调经济发展，没有认识到湖泊的巨大生态调节功能也是重要原因。2.为什么说“退耕还湖”是一项巨大的系统工程？实施这一工程面临的主要困难是什么？生思考讨论回答，师提示：退耕还湖不仅包括退耕地为湖区，还包括退耕后湖区上游以及湖区周围的生态环境保护工作；更重要的是原耕地上居民的迁移，要解决迁出居民的生活和就业等问题，这是退耕还湖工程的主要困难。3.地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负有什么责任？生思考讨论回答，师提示：保护环境，减少水土流失和水污染。例如,减少工厂、生活污水往水体中的排放，农田中减少化肥和农药的施用量等。【矿区废弃地的生态恢复工程案例】1.在这一案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？生思考讨论回答，师提示：矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。2.怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？生思考讨论回答，师提示：首先要考虑到牧草的产量，以草定畜；从外地调运饲料要考虑饲养成本；更重要的是要考虑到土地对粪肥的承载力,以及对粪肥的加工或利用情况，要保持在承载力范围以内，以免养殖规模过大，粪肥数量巨大而造成新的污染。3.除煤矿外，你知道还有哪些矿区吗？这些矿区的恢复工程与煤矿是否有不同之处？生思考讨论回答，师提示：除煤矿外，还有金矿、铁矿等。这些生态恢复工程最重要的是改良表土，恢复植被，但要因地制宜。【城市生态工程】1.汽车尾气是城市大气污染的主要来源之一，汽车噪声又是城市噪声污染的主要来源。你认为应当限制城市居民购买汽车吗？为什么？如果不限制，应当采取什么措施来减少由汽车造成的污染？生思考讨论回答，师提示：减少污染的措施：制定法律法规，禁止市区内鸣笛，禁止使用含铅汽油，鼓励使用电力、天然气等无污染能源的新型汽车，以及对其的研究和应用等。2.城市的水污染问题应当采取哪些措施来解决？每一个城市居民应当在这方面承担什么责任和义务？生思考讨论回答，师提示：减少或禁止工厂的污水排放；进行污水净化回收利用；实行雨水和污水分流。每一个城市居民都应该树立节水意识、宣传节水的意义，家庭生活中应该使用无磷洗衣粉和洗涤剂，制止或减少生活中的水污染行为。二、生态工程发展的前景讲授诺亚方舟的故事：大慨在6000年前人类因犯了太多罪恶，于是上帝决定用他的泪水(即大洪水)把人类灭绝，重新创造一个新世界。诺亚是一个对上帝很忠心的善良人类，于是上帝吩咐他造一艘大方舟，方舟长136米，宽23米，高约4米，共分三层。就在上帝降下洪水之前，上帝会挑选世上每种动物的一雄一雌,来诺亚的方舟被开洪水，而人类的代表就是诺亚和他的妻子，此外还有诺亚的三个儿子和他们的妻子。上帝降下洪水之后，除了诺亚方舟上的动物和诺亚他们外，其他人都被洪水灭绝，而诺亚的方舟就在看不到陆地的海上飘流以久，原来上帝经想取消重新创造一个新世界的计划，但最后上帝被诺亚劝服，把他们送到阿拉腊山一个有50000多米高的山顶，重新开始一个新世界。讲述1.“生物圈2号”生物群落分区的情况是怎样的？（1）人类居住区这是首批“生态航行者”曾居住过的房间，现以博物馆的形式向公众开放。在第一层准备了一个有关地球发生气候变化的展览。通过电脑演示，参观者可以发现，当温室效应增强时，地球上将可能发生什么情况，并且可以参与设想各种拯救地球的方案。（2）“肺”（大气扩张室）在“生物圈2号”中，“肺”的作用是贮存缓冲空气，并推动空气在“生物圈2号”中的运动，以适应“生物圈2号”内的压力变化，这样可以避免温室发生爆炸。（3）农业区温室的农业区称为精细农业生态区，在那里生产科学家所需要的食物，还要进行恶劣条件下可持续农业的实验。（4）沙漠在“生物圈2号”内模拟的沙漠是以美国加利福尼亚沿海沙漠的生态系统为样板（冬季靠雨水灌溉）。目前正在进行的研究,是为了确定生物体在多大程度上能够适应这种土壤条件，尤其是适应湿度的重大变化。移植的植物大部分是所谓的“多汁”植物（肉质植物），其中包括各种仙人掌。（5）热带雨林模拟热带雨林的生态系统区占地约2 000 m2，最高处达28 m。这个区域包括了绝大部分热带植物，其中以亚马孙河流域的物种占多数。该生态区内部为各个物种提供了8个不同的生态环境，其中有山脉、河流、瀑布和芦苇丛生的湖泊等。（6）热带草原这个区域分为两个部分，分别种植着不同植物。一部分由佛罗里达州大沼泽地岛上的水生植物和各种金合欢属植物（经过挑选，以便进行生产橡胶的试验）组成，另一部分则长满果树，主要是芒果树。（7）海洋海洋以加勒比海珊瑚礁的生态系统为样板，由一个3 500 m2的大水池构成海洋。选择的物种较齐全，从浮游生物到大型捕食动物都有。目前的研究涉及珊瑚礁的营养循环，以及过量的二氧化碳对珊瑚生长的负面影响。2.“生物圈2号”用了多长时间建成？“生物圈2号”于1986年11月破土动工。1991年9月，第一批8名实验者进入其中并开始实验。1993年2月，向“生物圈2号”输氧，人员撤出。1994年2月第二批7名实验者进入其中，几个月后撤出，实验失败。问发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同，为什么？发达国家经济发展水平较高，人均土地、水等资源占有量较多，所以这些国家的生态工程往往注重生态恢复，而较少注重经济效益。而我国人口较多，人均土地、水资源和能源占有量少，所以在进行生态工程时，一定要注重生态效益、社会效益和经济效益的统一。思考与探究1.分析朝鲜三八线的资料（具体资料见教材），说明它所蕴涵的意义。提示：生态工程的恢复作用是有限的，不能认为只要有了生态工程，就可以先污染，后治理。人类迄今尚没有能力完全模拟出自然的生态系统。自然生态系统发展到今天已经过几十亿年的进化，每平方公里每年的无形服务价值高达6.4万美元，而为了达到同样的效果，用人工制造和模拟的办法，人类至少要花费10亿美元还不尽如人意。另一方面，自然生态系统具有相当的自我恢复能力，我们在生态工程建设中应该积极利用自然生态系统的这种能力，以节省投资。2.在我国北方地区，由于冬天气温很低，会导致农作物不能生长，家畜生长缓慢，甚至停止，沼气池不能正常产气；而农民要解决蔬菜的不间断生产问题。很显然，大量使用造价昂贵、并用燃料加热的玻璃温室是不符合我国国情的。你能用所学知识，设计一种生态工程，来较好地解决上述问题吗？请在画出其物质和能量结构图的基础上，说明你所依据的生态工程原理。生思考讨论回答，师提示：（以下为参考答案，可让同学们进行其他设计）教材中“四位一体”的图所示为近年来出现在我国北方农区的一种生态工程类型，它较好地解决了习题中所述问题。“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。“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。 “四位一体”生态工程物质循环示意图问什么叫精确农业？精确农业（precision agriculture，PA），或称精细农业、精准农业，是大约20年前在美国明尼苏达大学的土壤学者倡导下开始探索的环境保护型农业的通称。作为基于信息高科技的集约农业，PA将遥感、地理信息系统、全球定位系统等技术与作物生长模型、作物土壤养分动态等农学技术，以及传感技术、电脑控制喷洒施肥装置等农业机械技术结合起来，实现在农业生产全过程中对农作物、土地、土壤从宏观到微观的实时监测，进行因地（土地空间分布）制宜地精确施肥和用药，做到增产、节肥（药）、节水和减少农业化学品对环境的污染，同时实现生产率的提高和可持续发展。网络构建 问题：怎样用有限资源，取得经济、社会、生态效益全面提高？_生态工程 对策：建立农村综合发展型生态工程 案例：北京郊区窦店村的以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程问题：小流域（河流各级支流的集水区域）水土流失比较严重 生态工程 对策：应用生态工程的整体原理、 原理，及工程学等原理，通过保土蓄水、耕作、林草、生物等措施，层层设防控制 案例：甘肃陇南地区的“九子登科”治理模式 问题：荒漠化（原因： 、过度放牧、 、不合理利用水资源） 大区域生态系统恢复工程 对策：实施一系列森林或草原植被恢复的生态工程、水土保持的生态工程案例： 工程、 工程、 工程等实例 问题：地球80的湿地资源遭破坏 工程 对策：采用工程和生物措施相结合，如废水处理、 污染控制、土地处理工程，植物物种的引进种植，及建立缓冲带等，使受干扰的湿地得以恢复 案例：鄱阳湖生态恢复工程 问题：矿区土体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏 的生态恢复工程 对策：人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等，关键是 及其所必需的 的重建 案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程 问题：城市严重的环境污染，如过量垃圾、煤不完全燃烧、汽车尾气、噪音等 城市环境生态工程 对策：进行城市 ；推广“ 技术”和低污染清洁生产工艺，减少污染产出；治理污染， 利用；建立监督法制 案例：加强绿地建设；采用水生植物、湿地生态净化工程；采用 净化污水；垃圾分类处理；树立 典范 实验：制造 系统，验证人类离开地球，仅靠太阳能能否维持生存，“生物圈2号” 但经过4年试验，以失败告终 启示：使我们认识到与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识，即前景 自然界给人类提供的生命支持服务是 。 分析：不但要重视对生态环境的保护，更要注重与 的结合我国生态工程发展前景 不足：缺乏 的指导，缺乏高科技含量 前景：随着社会、经济发展，及可持续发展战略的实施，发展前景广阔答案：1农村综合发展型 2小流域综合治理 3 协调与平衡 4土壤侵蚀 5过度樵采 6 盲目开垦 7 退耕还林还草 8防沙治沙 9“三北”防护林 10 湿地生态恢复 11 点源和非点源 12 矿区废弃地13 植被恢复14 土壤微生物群落 15生态分区16 环境友好 17废弃物资源化18 浮床生态工艺法 19城市环境建设 20人工模拟生命支持 21无价之宝 22经济、社会效益 23定量化模型 复习策略通过本节内容的学习，要能列举生态工程的实例，并能运用生态工程原理尝试设计简单的生态工程。在分析生态工程案例时既要遵循生态学原理，又要考虑社会、经济等各种因素，不能片面的只从生态学角度分析，此外还要多结合身边实际进行学习。限时训练一、基础训练：1、我国的“三北”防护林是一项规模空前的生态建设工程，被誉为“绿色万里长城建设工程”。下列不属于植树造林在保护环境方面要求的是（ ） A调节气候 B防风固沙，防止荒漠化 C提供木材 D维持大气的碳氧平衡2、生态恢复工程的第一步是（ ） A恢复这一地区的生物群落 B恢复植被 C形成合理、高效的食物链 D保持一定的动物数量3、西部生态问题中最本质、最突出的矛盾是（ ） A植被减少 B地力减退 C水土流失 D光、热等资源缺乏4、为配合西部大开发，国家林业局目前计划在西部地区实施三大重点生态工程，以下不属于这三大工程的是（ ） A在长江上游、黄河上中游地区实施造林绿化工程 B在西北、华北北部和东北西部的风沙干旱地区实施防沙治沙工程 C在东北、内蒙古等重点国有林区实施天然林资源保护工程 D在沿海实施植树造林工程5、被誉为“世界生态工程之最”的是（ ） A退耕还林还草生态工程 B三北防护林生态工程 C湿地生态净化工程 D草原植被恢复生态工程6、湿地是地球上独特的生态系统，被誉为（ ） A“鸟类天堂” B地球的“肾脏” C地球的“心脏” D“污水净化器”7、我国湿地面积位居世界（ ） A第一位 B第二位 C第三位 D第四位8、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协调发展为前提的 B生态农业以保持生态系统内的生态平衡为主导思想 C以高投人获得农业的高产量D生态农业开展多种经营9、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10、关于小流域综合治理工程应用原理，不正确的是（ ） A整体原理