生物素材：生态工程的基本原理

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精教材习题点拨讨论1(P107）1．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。2．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。讨论2（P108）1．提示:“石油农业”是指大量使用化肥、农药和机械的生产方式,由于需要大量的石油、煤、天然气等作为原料或动力而得名.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．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10mg/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．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的资源。4．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。讨论3（P110）1．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，因而导致了树林的毁坏.珊瑚礁区的生物多样性非常高，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.2．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。讨论4（P111)提示：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”。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5~10mm。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（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200mm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。（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1.5～3m;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、(5)杜梨，蔷薇科梨属落叶乔木,可高达10m，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,（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20m。分布于华北、西北及黄河以南等地区。耐盐碱力较强，(8）臭椿，苦木科臭椿属，落叶乔木，可高达25m。原产于华南、华北、西北各地。抗性强，生长快，发展西北畜牧养殖业,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。旁栏思考（P113）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。实践活动（P115）1．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，促使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．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。思考与探究（P113）3．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