生态工程的基本原理

1、专题五 生态工程 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，却顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐，象征着希望。生态环境生态环境生态生态生态工程的概念：生态工程的概念： 人类应用人类应用 等学科的基本原理等学科的基本原理和方法，通过和方法，通过 ，对已破坏的生态环境进行修复、重建，对造成对已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，并环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而提高生态系统的生产力，从而 生态学和系统学生态学和系统学系统设计、调控和技

2、术组装系统设计、调控和技术组装促进人类社会和自然环境和谐发展促进人类社会和自然环境和谐发展涉及的学科涉及的学科: :生态学、系统学生态学、系统学方法和手段方法和手段: :系统的设计调控和技术组装系统的设计调控和技术组装5.1 生态工程的基本原理（一）关注生态工程建设（一）关注生态工程建设资料分析一资料分析一（一）关注生态工程建设（一）关注生态工程建设资料分析一资料分析一1.导致导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？年长江洪水泛滥的主要原因是什么？2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？讨论讨论: :1.1.导致导致19981998年长江洪水

3、泛滥的主要原因是什么？年长江洪水泛滥的主要原因是什么？根本原因：根本原因：长江长江上游乱砍滥伐森林上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急，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；剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田中游围湖造田、乱、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。直接原因：直接原因：19981998年度的年度的罕见降雨罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量。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。增加而导致的温度升高、气候异常有关。2.2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？洪灾的发生反

4、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，虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价价。（一）关注生态工程建设（一）关注生态工程建设资料分析二资料分析二1.你对你对“石油农业石油农业”是如何理解的？是如何理解的？2.“石油农业石油农业”的生产模式应当怎样改进？的生产模式应当怎样改进？讨论讨论: :“石油农业石油农业”：大量使用化肥、农药和机械：大量使用化肥、农药和机械的生的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。理

5、解：理解：A、它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了、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。简单的机械过程和化学过程。B、优点、优点:由于其由于其投入高，产出也高投入高，产出也高，对粮食安全，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，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、缺点：它所产生的废弃物和有害物质的数量很庞大，大大很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性削弱了农业生态系统的稳定性和持和持续生产力，并造成日益严重的续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境农产品污染和环境污染污染等问题。等问题。 传统经济模式石油

6、农业传统经济模式石油农业石油农业的生产模式应当怎样改进石油农业的生产模式应当怎样改进 (1)(1)一方面要不断提高土地的产出水平；一方面要不断提高土地的产出水平；(2)(2)另一方面要减少农业活动对环境的污染，促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。进社会的可持续发展。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需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，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，实现物质对作物秸秆和畜禽粪便进行再

7、利用，实现物质的多级利用，等等。的多级利用，等等。 农业生产活动对人体健康以及环境造成危害农业生产活动对人体健康以及环境造成危害的实例的实例世界上影响较大的有蓝婴病。世界上影响较大的有蓝婴病。19731973年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿高铁血红蛋白年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿高铁血红蛋白症（蓝婴病）。症（蓝婴病）。其原因是饮用水中硝酸盐含量超过其原因是饮用水中硝酸盐含量超过10 mg/L10 mg/L，这时过多的，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。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。患儿的高铁血红蛋白不能

8、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、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。畜禽养殖场等，或非点源污染。什么是污染物？什么是污染物？ 污染物是放错地方的资源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，这样不但技术，就能够进行回收和循环利用

9、，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效能够减少环境污染，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。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、没有被利用的资源。因此说污染物是放错了地、没有被利用的资源。 讨论讨论上面两则资料所反映的经济模式的共同点上面两则资料所反映的经济模式的共同点?多消耗多消耗,少效益少效益,不能持续发展不能持续发展怎么解决怎么解决?生态经济生态经济主要通过实行主要通过实行“循环经济循环经济”的原则，使一个系统产出的的原则，使一个系统产出的

10、污染物，能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从污染物，能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。而实现废弃物的资源化。怎么实现生态经济怎么实现生态经济手段之一手段之一 生态工程生态工程.共同,解决,生态经济,生态工程什么是生态工程. 生态工程生态工程涉及的学科涉及的学科: :生态学、系统学生态学、系统学方法和手段方法和手段: :系统的设计调控和技术组装系统的设计调控和技术组装目的目的: :防止环境污染防止环境污染 经济效益和生态效益同步发展经济效益和生态效益同步发展 促进人类社会和自然环境的和谐发展促进人类社会和自然环境的和谐发展特点：特点：少消耗、多效益、可持续少消耗、

11、多效益、可持续生态经济循环经济生态经济循环经济传统经济模式石油农业传统经济模式石油农业模式：原料产品原料产品，实现废弃物资源化模式：原料产品原料产品，实现废弃物资源化手段：生态工程手段：生态工程 目的：目的：经济效益和生态效益同步发展经济效益和生态效益同步发展 特点：少消耗、多效益、可持续特点：少消耗、多效益、可持续（一）关注生态工程建设（一）关注生态工程建设5.1 生态工程的基本原理是我国古代传统农是我国古代传统农业的辉煌成就之一，业的辉煌成就之一，也是生态工程最早也是生态工程最早和最生动的一种模和最生动的一种模式。式。无废弃物农业无废弃物农业（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵

12、循的基本原理（一）关注生态工程建设（一）关注生态工程建设（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理 生态系统中生态系统中, 生物借助生物借助能量的不停流动能量的不停流动, 一方面不一方面不断地从自然界摄取物质并合断地从自然界摄取物质并合成新的物质成新的物质, 另一方面又随另一方面又随时分解为原来的简单物质时分解为原来的简单物质, 即所谓即所谓“再生再生”, 重新被系重新被系统中的生产者植物所吸收利统中的生产者植物所吸收利用用, 进行着不停顿的物质循进行着不停顿的物质循环。环。循环往复，分层分级利用循环往复，分层分级利用1 1、物质循环再生原理物质循环再生原理（二）生态工程所遵

13、循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理原理原理理论基础理论基础实例实例物质循环再生原物质循环再生原理理物质循环物质循环无废弃物农业无废弃物农业.为什么叫三北.虫害,喷药图.资料分析.（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理遇虫害而死的樟子松资料分析讨论：资料分析讨论：1.1.为什么樟子松林的松毛虫为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？于一旦？（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理遇虫害而死的樟子松2 2、物种多样性原理、物种多样性原理 物种越丰富，生态系统的物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定性越高抵抗力稳定性越

14、高（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理2 2、物种多样性原理、物种多样性原理2.从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？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？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？资料分析讨论：资料分析讨论：物种多样性原理物种多样性原理:要求我们在生态工程设计和建设是物要求我们在生态工程设计和建设是物种多样性程度高，生态系统稳定性高种多样性程度高，生态系统稳定性高,以保持生态平衡以保持生态平衡（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理原理原理理论基础理论基础实例实例物质循环再生原物质循环再生原

15、理理物质循环物质循环无废弃物农业无废弃物农业物种多样性原理物种多样性原理生态系统稳定性生态系统稳定性防护林、珊瑚礁防护林、珊瑚礁（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理资料分析讨论：资料分析讨论：水葫芦泛滥对生态系统造成影响水葫芦泛滥对生态系统造成影响（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理3 3、协调与平衡原理、协调与平衡原理-需要考虑环境承载力（环境容纳量），以及生物需要考虑环境承载力（环境容纳量），以及生物与环境的适应与环境的适应讨论：讨论： 从协调与平衡原理出发，从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，

16、应选进行防护林建设时，应选择哪些特征的树种？如果择哪些特征的树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？你认为应该注意什么问题？协调与平衡原理协调与平衡原理理论基础理论基础与必修课中的种间关系、环境容纳量与必修课中的种间关系、环境容纳量等内容有联系等内容有联系 环境容纳量环境容纳量: :环境所能负担的种群的最高密度是，环环境所能负担的种群的最高密度是，环境的负载能力。境的负载能力。平衡平衡-是种群数量与环境的负载能力要平衡是种群数量与环境的负载能力要平衡协调协调-主要是生物与环境的协调主要是生物与环境的协调( (强调生物要强调生物要和环境相适应和环境相适应

17、) )资料分析：资料分析：1。从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地。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？区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？几种西北地区特别适宜树种的介绍几种西北地区特别适宜树种的介绍（1）沙棘，俗称）沙棘，俗称“酸柳酸柳”、“酸刺酸刺”、“黑刺黑刺（2）山杏，主要指西伯利亚杏，）山杏，主要指西伯利亚杏， （3）刺槐，）刺槐， （4）锦鸡儿（又称拧条），）锦鸡儿（又称拧条）， （5）杜梨）杜梨 （6）沙枣）沙枣 （7）合欢）合欢

18、 （8）臭椿）臭椿 （二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理原理原理理论基础理论基础实例实例物质循环再生原物质循环再生原理理物质循环物质循环无废弃物农业无废弃物农业物种多样性原理物种多样性原理生态系统稳定性生态系统稳定性防护林、珊瑚礁防护林、珊瑚礁协调与平衡原理协调与平衡原理生物与环境的协生物与环境的协调与平衡调与平衡（考虑环境（考虑环境承载力生物与环境的适应）承载力生物与环境的适应）太湖富营养化太湖富营养化4 4、整体性原理、整体性原理整体指社会整体指社会- -经济经济- -自然复合而成的巨大系统自然复合而成的巨大系统（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基

19、本原理生产生产 成本成本消费消费效益效益经济系统经济系统植物植物动物动物微生物微生物非生物的因素非生物的因素自然系统自然系统政策政策管管理理科科学学文文化化社会系统社会系统4 4、整体性原理、整体性原理（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理整体性原理的理论整体性原理的理论 : :是指我们在生态工程是指我们在生态工程设计和建设时要考虑自然生态系统的规律设计和建设时要考虑自然生态系统的规律还需要考虑经济和社会系统的影响还需要考虑经济和社会系统的影响三者结合才能在生态工程设计和建设中取三者结合才能在生态工程设计和建设中取得成果得成果.山民宁愿忍受.不仅考虑自然系统，.整体性图（

20、二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理原理原理理论基础理论基础实例实例物质循环再生原物质循环再生原理理物质循环物质循环无废弃物农业无废弃物农业物种多样性原理物种多样性原理生态系统稳定性生态系统稳定性防护林、珊瑚礁防护林、珊瑚礁协调与平衡原理协调与平衡原理生物与环境的协生物与环境的协调与平衡调与平衡太湖富营养化太湖富营养化整体性原理整体性原理自然自然- -社会社会- -经济经济复合系统复合系统林业工程建设林业工程建设5 5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（1 1）系统的结构决定功能原理）系统的结构决定功能原理（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理

21、 桑基鱼塘分布在我桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物是一种典型的水陆物质和能量交换型生态质和能量交换型生态工程。工程。分布式优于环式和集中式分布式优于环式和集中式. .桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，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。塘的物质和能量流动途径。提示：桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量提示：桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系

22、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。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

23、解，又可以作为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，完全符合全符合“无废弃农业无废弃农业”的要求。桑基鱼塘系统物质、能量流动的要求。桑基鱼塘系统物质、能量流动示意图见图示意图见图5-15-1。 图图5-15-1桑基鱼塘系统物质循环和能量流动示意图桑基鱼塘系统物质循环和能量流动示意图5 5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工

24、程所遵循的基本原理（2 2）系统整体性原理）系统整体性原理 你能举出系统整体功能系统整体功能大于部分之和的大于部分之和的例子例子吗吗? ? 系统各组分之间要有适当系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即能大于各部分之和的效果，即“1+12”1+12”。珊瑚礁珊瑚礁“白化白化”豆科作物和固氮菌的共生豆科作物和固氮菌的共生 .例子系统整体性原理.（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理原理原理理论基础理论基础实例实例

25、物质循环再生原理物质循环再生原理物质循环物质循环无废弃物农业无废弃物农业物种多样性原理物种多样性原理生态系统稳定性生态系统稳定性防护林、珊瑚礁防护林、珊瑚礁协调与平衡原理协调与平衡原理生物与环境的协生物与环境的协调与平衡调与平衡太湖富营养化太湖富营养化整体性原理整体性原理自然自然- -社会社会- -经济经济复合系统复合系统系统学系统学 和工程和工程 学原理学原理桑基鱼塘桑基鱼塘系统的结构决系统的结构决定功能原理定功能原理系统整系统整体性原理体性原理分布式优于分布式优于 环式和集中式环式和集中式组分比例适当组分比例适当整体大于局部之和整体大于局部之和藻类和珊瑚虫的关藻类和珊瑚虫的关系系生态工程的

26、基本原理生态工程的基本原理基本原理基本原理物质循环再生物质循环再生物种多样性物种多样性协调与平衡协调与平衡整体性整体性系统学和工程学系统学和工程学 系统的结构决定功能系统的结构决定功能 系统整体性系统整体性目的目的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。环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。特点特点少消耗，多效益，可持续发展少消耗，多效益，可持续发展.体现了哪些原理？体现了哪些原理？.科技新农村.2单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容易遭单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容

27、易遭受害虫危害，这体现了生态工程的什么原理（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系统整理性原理系统整理性原理1实现循环经济的最重要的手段之一是（实现循环经济的最重要的手段之一是（ ） A大力发展大力发展“石油农业石油农业” B生态工程生态工程 C清除污染物清除污染物 D禁止产出污染物禁止产出污染物3城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实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（工程原理是（ ）

28、 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4协调与平衡原理主要指（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物质循环和能量流动协调统一5.人类设计生态工程的根本目标是（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益与经济效益的同步