生态工程2013-9-7emma

1、 循环循环 多级利用多级利用 再生再生 背景：背景： 我国著名生态学家马世骏先生我国著名生态学家马世骏先生19791979年首先年首先 倡导生态工程。他对生态工程下的定义是：倡导生态工程。他对生态工程下的定义是： 生态工程是应用生态系统中生态工程是应用生态系统中物种共生与物物种共生与物 质循环再生的原理、质循环再生的原理、结合结合系统工程的最优系统工程的最优 化方法，设计的分层多级利用物质的生产化方法，设计的分层多级利用物质的生产 工艺系统。生态工程的目标就是在促进工艺系统。生态工程的目标就是在促进自自 然界良性循环然界良性循环的前提下，的前提下，充分发挥物质的充分发挥物质的 生产潜力，生产潜

2、力，防止环境污染防止环境污染，达到经济效益达到经济效益 与生态效益与生态效益同步发展。它可以是纵向的层同步发展。它可以是纵向的层 次结构，也可以发展为由几个纵向工艺链次结构，也可以发展为由几个纵向工艺链 索横连而成的网状工程系统。索横连而成的网状工程系统。 一、基本原理：一、基本原理： 物质循环再生原理（如无废弃物农业）物质循环再生原理（如无废弃物农业） 物种多样性原理（提高生态系统的抵抗力稳定性）物种多样性原理（提高生态系统的抵抗力稳定性） 协调协调-主要是生物与环境的协调主要是生物与环境的协调( (强调生物要和环境相强调生物要和环境相 适应适应) ) 平衡平衡-种群数量与环境的负载能力要平

3、衡种群数量与环境的负载能力要平衡 原理要求我们在生态工程设计和建设时要考虑原理要求我们在生态工程设计和建设时要考虑: :生物要生物要 和环境相适应，种群数量与环境的负载能力要平衡和环境相适应，种群数量与环境的负载能力要平衡。 协调与平衡原理协调与平衡原理 整体性原理（考虑自然系统、经济系统和社会整体性原理（考虑自然系统、经济系统和社会 系统的统一）系统的统一） 例题例题1、城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实现、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废物资源化利用。与该做法关系最密切的生态工程原理 是（是（ ） A物种多样性原理物种多样性原

4、理 B整体性原理整体性原理 C物质循环再生原理物质循环再生原理 D系统学原理系统学原理 C 物质循环再生原理物质循环再生原理 例 沼气 工程 多途径多途径利用农作物可提利用农作物可提 高该系统的高该系统的物质利用物质利用 率和能量利用率，实率和能量利用率，实 现现能量和物质的多能量和物质的多 级利用。级利用。使能量更使能量更 多地流向对人类有益多地流向对人类有益 的部分的部分 能量循环利用能量循环利用 根据下图说明我国现有的生产模式严重违反了什么根据下图说明我国现有的生产模式严重违反了什么 生态工程原理（生态工程原理（ ） A整体性原理整体性原理 B协调与平衡原理协调与平衡原理 C系统的结构决

5、定功能原理系统的结构决定功能原理 D物质循环再生的原理物质循环再生的原理 解析：污染物的积累是由于生态系统的物解析：污染物的积累是由于生态系统的物 质循环途径发生了障碍，生产模式没有遵质循环途径发生了障碍，生产模式没有遵 循物质循环再生原理。循物质循环再生原理。 D 4单一的人工林比天然混合林的稳定性低，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容易遭受害虫危害，这体现了生态工程的什么 原理（原理（ ） A物质循环再生原理物质循环再生原理 B协调与平衡原理协调与平衡原理 C物种多样性原理物种多样性原理 D整理性原理整理性原理 C 物种多样性原理（提高生态系统

6、的抵抗力稳定性）物种多样性原理（提高生态系统的抵抗力稳定性） 在松毛虫肆虐的时候，辽宁西部章古台地区的几十亿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，这是由于违背了株杨树毁于一旦，这是由于违背了( ) A物种多样性原理物种多样性原理 B协调与平衡原理协调与平衡原理 C整体性原理整体性原理 D物质循环再生原理物质循环再生原理 A 7.我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因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草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工 程

7、的什么原理（程的什么原理（ ） A系统整体性原理系统整体性原理 B协调与平衡原理协调与平衡原理 C物种多样性原理物种多样性原理 D整体性原理整体性原理 协调与平衡原理协调与平衡原理 协调协调-主要是生物与环境的协调主要是生物与环境的协调( (强调生物要和环境相适应强调生物要和环境相适应) ) 平衡平衡-种群数量与环境的负载能力要平衡种群数量与环境的负载能力要平衡 原理要求我们在生态工程设计和建设时要考虑原理要求我们在生态工程设计和建设时要考虑: :生物要和环境相生物要和环境相 适应，种群数量与环境的负载能力要平衡适应，种群数量与环境的负载能力要平衡。 兼顾社会效益、经济效益、生态效益兼顾社会效

8、益、经济效益、生态效益 整体性原则整体性原则 8在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种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（工程原理是（ ） A物种多样性原理物种多样性原理 B整体性原理整体性原理 C系统结构决定功能原理系统结构决定功能原理 D以上都不是以上都不是 小流域是指河流各级支流的集水区域，这些区域往小流域是指河流各级支流的集水区域，这些区域往 往是水土流失比较严重的地方。对小流域治理具有十

9、往是水土流失比较严重的地方。对小流域治理具有十 分重要的意义。下列在小流域综合治理生态工程中，分重要的意义。下列在小流域综合治理生态工程中， 没有体现下列哪种生态工程原理（没有体现下列哪种生态工程原理（ ） A物种多样性原理物种多样性原理 B工程学原理工程学原理 C整体性原理整体性原理 D协调与平衡发展原理协调与平衡发展原理 A 二、生态工程的主要类型二、生态工程的主要类型 物质循环利用的生态工程物质循环利用的生态工程 节水和废水处理与应用的生态工程节水和废水处理与应用的生态工程 山区小流域综合治理与开发的生态工程山区小流域综合治理与开发的生态工程 清洁可再生能源系统组合利用的生态工程清洁可再

10、生能源系统组合利用的生态工程 一、物质循环利用的生态工程一、物质循环利用的生态工程 生态工程的主要类型生态工程的主要类型 2“无废弃物农业无废弃物农业” 作物秸秆、人畜粪便还田或用来培养蚯蚓等，作物秸秆、人畜粪便还田或用来培养蚯蚓等， 用蚯蚓粪便再作肥料，既减少或避免了能源的用蚯蚓粪便再作肥料，既减少或避免了能源的 浪费、给环境带来的污染，又增加了产值。浪费、给环境带来的污染，又增加了产值。 1城市生活垃圾无害化处理城市生活垃圾无害化处理 城市生活垃圾进行减量化、无害化、资源化处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、人畜粪便等转化理，将生活垃圾中有机部分、人畜粪便

11、等转化 为优质生态复合肥。为优质生态复合肥。 随着工业化生产的扩大，一些工厂、小区排出大随着工业化生产的扩大，一些工厂、小区排出大 量的工业废水和生活污水等，除限制其减量排放外，量的工业废水和生活污水等，除限制其减量排放外， 还实施了回收还实施了回收(造纸厂利用废液回收钙粉、木质素等物造纸厂利用废液回收钙粉、木质素等物 质质)、再生、再循环的措施，寓污水处理于应用之中。、再生、再循环的措施，寓污水处理于应用之中。 二、节水和废水处理与应用的生态工程二、节水和废水处理与应用的生态工程 在干旱和半干旱地区，年降雨量少，既要注意开在干旱和半干旱地区，年降雨量少，既要注意开 展雨水和地表水的收集，同时

12、要注意灌溉的技术，传展雨水和地表水的收集，同时要注意灌溉的技术，传 统的漫灌浪费大量的水资源，点灌和喷灌能够节约大统的漫灌浪费大量的水资源，点灌和喷灌能够节约大 量水，因此，这一技术广泛地应用到农业灌溉上。量水，因此，这一技术广泛地应用到农业灌溉上。 三、山区小流域综合治理与开发的生态工程三、山区小流域综合治理与开发的生态工程 在治理过程中，通过保土蓄水、耕作措施、在治理过程中，通过保土蓄水、耕作措施、 林草措施等工程和生物措施，将治坡、治沟、林草措施等工程和生物措施，将治坡、治沟、 修梯田与发展草业、牧业、林业结合起来。修梯田与发展草业、牧业、林业结合起来。 小流域是河流各级支流的集水区域，

13、这些区域往小流域是河流各级支流的集水区域，这些区域往 往是水土流失比较严重的地方。我国目前正在进行的往是水土流失比较严重的地方。我国目前正在进行的 三北、长江中上游三北、长江中上游防护林生态工程防护林生态工程，是当今世界上面，是当今世界上面 积最大的流域治理和利用的生态工程。积最大的流域治理和利用的生态工程。 沼气发酵用农作物秸秆、生活垃圾作原沼气发酵用农作物秸秆、生活垃圾作原 料，通过产生沼气作清洁可再生能源料，通过产生沼气作清洁可再生能源，达到了，达到了 物质利用的良性循环，缓解了农村物质利用的良性循环，缓解了农村“三料三料”缺缺 乏的问题，同时又减少了环境污染，提高了土乏的问题，同时又减

14、少了环境污染，提高了土 地产出水平。地产出水平。 四、清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程四、清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程 太阳能、风能的太阳能、风能的开发利用，又能够为全开发利用，又能够为全 社会提供能效高、对环境影响小、可持续社会提供能效高、对环境影响小、可持续 的能源服务。的能源服务。 下图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于下图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于() A物质循环利用的生态工程物质循环利用的生态工程 B山区小流域综合治理与开发的生态工程山区小流域综合治理与开发的生态工程 C节水和废水处理与应用的生态工程节水和废水处理与应用的生态工程 D清洁及可再生能

15、源系统组合利用的生态工程清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程 C 第二节生态工程在农业中的应用第二节生态工程在农业中的应用 传统农业实践的科学方法：传统农业实践的科学方法：套种、间种、轮种套种、间种、轮种 间种：在一块地上，间种：在一块地上，同时期同时期 按一定行数的比例间隔种植按一定行数的比例间隔种植 两种以上的作物，这种栽培两种以上的作物，这种栽培 方式叫间种。间种的两种生方式叫间种。间种的两种生 物共同生长期长。间种往往物共同生长期长。间种往往 是高棵作物与矮棵作物间种，是高棵作物与矮棵作物间种， 如玉米间种大豆或蔬菜。如玉米间种大豆或蔬菜。 套种：主要是在一种作物生套种：主要是在一种

16、作物生 长的后期，种上另一种作物，长的后期，种上另一种作物， 其共同生长的时间短其共同生长的时间短 间种的好处：间种的好处：充分利用充分利用 光能，从而提高光能利用光能，从而提高光能利用 率；通风良好，增加率；通风良好，增加 CO2的含量等的含量等 套种的好处：套种的好处：充分利用土充分利用土 地资源，提高光能利用率地资源，提高光能利用率 等等 轮种的好处：轮种的好处： 恢复或恢复或 提高土壤肥力；提高土壤肥力； 减轻减轻 病虫害的危害。病虫害的危害。 生态工程在农业中的应用：生态工程在农业中的应用：庭院生态工程庭院生态工程 思考：在沼气发酵的过程中，有一种微生物具有思考：在沼气发酵的过程中，

17、有一种微生物具有 除臭（臭味物质主要是氨）作用，这种微生物是除臭（臭味物质主要是氨）作用，这种微生物是 什么？其除臭的原因什么？其除臭的原因 是什么？是什么？ 庭院生态工程是一种小型的农业生态工程庭院生态工程是一种小型的农业生态工程 硝化细菌硝化细菌 能将能将NH3 氧化成亚氧化成亚 硝酸和硝硝酸和硝 酸。酸。 （1）该庭院生态系统的能量流动从）该庭院生态系统的能量流动从 开始开始 （2）该系统更能净化环境，主要原因是）该系统更能净化环境，主要原因是 （3）为什么该系统能提高经济效益）为什么该系统能提高经济效益 生产者固定的太阳能生产者固定的太阳能 粪便等废弃物被及时利用粪便等废弃物被及时利用

18、 实现物质和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少实现物质和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少 化肥的使用化肥的使用 农业主要包括种植业和畜牧业农业主要包括种植业和畜牧业（养殖业），（养殖业）， 这是人类食物生产系统的两大支柱。这是人类食物生产系统的两大支柱。畜牧业依畜牧业依 赖和受制于种植业。赖和受制于种植业。 种养结合的优化设计种养结合的优化设计就是按照生态和经济就是按照生态和经济 规律及社会需求进行优化组合，使农业生态工规律及社会需求进行优化组合，使农业生态工 程获得最佳的经济效益、生态效益和社会效益。程获得最佳的经济效益、生态效益和社会效益。 生态工程在农业中的应用：生态工程在

19、农业中的应用：农业生态工程农业生态工程 “四位一体四位一体”（人居（人居种植种植养殖养殖沼气）生态农业是沼气）生态农业是 我国北方典型的生态农业模式，它以沼气为纽带，将沼我国北方典型的生态农业模式，它以沼气为纽带，将沼 气池、猪禽舍、蔬菜栽培与日光温室有机组合在一起。气池、猪禽舍、蔬菜栽培与日光温室有机组合在一起。 （1）图中有几条食物链？）图中有几条食物链？ （2）该生态系统中能量能否循环利用？）该生态系统中能量能否循环利用？ （3）该生态工程中的能量能够更多被人类利用，原因是？）该生态工程中的能量能够更多被人类利用，原因是？ 充分利用废弃物中的能量，实现能量的多级利用充分利用废弃物中的能量，实现能量的多级利用 （4）“四位一体四位一体”农业有哪些生态效益农业有哪些生态效益 （5）沼气与煤炭相比，突出优点？）沼气与煤炭相比，突出优点？ （6）用箭头和文字表示这个生态系统中的能量流动图解）用箭头和文字表示这个生态系统中的能量流动图解 减少煤炭燃烧产生的CO2、SO2 使用清洁能源沼气，减少对薪柴的砍伐，有利于植被保护；人、 畜粪便无害化处理减少环境污染；减少化肥使用，保护土壤结构 太阳能太阳能蔬菜蔬菜猪猪