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第3节 生态工程
本节聚焦:
什么是生态工程？
生态工程建设主要遵循哪些基本原理？
问题.探讨
设计人工生态系统：奥林匹克森林公园
在2008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。公园坚持“绿色奥运”的理念，充分利用原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术，打造了一个宜居、宜游的小环保生态。
1.农田弃耕后，在自然状态下也可以演替为森林，为什么还要人工造林呢？
可以缩短建设周期，在较短时间内获得生态效益。
2. 为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？
3. 公园建设为什么要充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统呢？
保证工程建设的合理性与可实施性，也可以有效控制建设成本和后续维护成本。
充分利用原有的地貌和植被有利于该公园的可持续发展，并且会减少人力和物力的投入。
资料.分析
修复、重建已被破坏的生态系统
1998年夏季，长江流域经历了自1954年以来的最大洪灾。加上其他地区水灾，1998年全国受灾人数上亿，近500万所房屋倒塌，2000多万公顷的土地被淹，直接经济损失达1600多亿元人民币。
思考：洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？
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。
“毁林种地”、“围湖造田”、“大量使用化肥、农药”的生产模式，已经严重影响了人类的可持续发展。
为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科——生态工程应运而生并迅速发展。
一
生态工程
生态工程
是指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态进行修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程（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）。
1）理论基础： ；
2）对象： ；
3）目的： ；
4）优点： 。
生态学、系统学
促进人类社会与自然环境的和谐发展(经济效益和生态效益同步发展)
人工生态系统、已被破坏的生态环境
少消耗、多效益、可持续
一
生态工程
基本原理
循环
整体
生态工程以生态系统的_______、_________功能为基础,遵循______、_____、_____、_____等生态学基本原理。
自组织
自我调节
整体
循环
协调
自生
自生
协调
一
生态工程
自生原理
由于生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。
理论基础
生态系统的自我调节能力
方法措施
有效选择并合理布设生物组分(适当增加生物种类)
创造利于生物生存、自生的条件
太阳能修复系统改善水质
例如：湿地生态系统的修复——
净化能力强的水生植物、
移除沉积物和有毒物质、
增加水体溶氧量等。
（生物种类多、营养结构复杂）
一
生态工程
循环原理
促进物质的迁移与转化，保证各环节物质迁移顺畅，保证主要物质和元素的转化率高。
理论基础
生态系统的物质循环功能
方法措施
系统设计，减少污染及废物产生（变废为宝、废物资源化）
无废弃物农业
例如：无废弃物农业——
粪便、秸秆、淤泥等的利用，
实现N、P、K等元素的循环利用。
过度放牧的草地
一
生态工程
协调原理
在生态工程建设时，需考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应关系。
理论基础
生物与生物、生物与环境的协调与平衡
方法措施
因地制宜（适不适合）、
环境容纳量（多少适合）
西北“杨家将”的“灰色长城”
一
生态工程
整体原理
在生态工程建设时，要遵从自然生态系统的规律，也要考虑经济和社会等系统的影响力。
理论基础
“绿色”
的经济系统
“宜居”
的社会
系统
“生态”
的自然
系统
社会-经济-自然
复合系统
方法措施
生态与经济社会一起抓！
前面造林，后面砍树。（违背）
既要金山银山，又要绿水青山！
核心词
合理布局、
提高生物多样性
物质循环、
无废弃物(废物利用)
生态与经济一齐抓
（适不适合，适合多少）生物与生物之间、生物与环境之间的协调
【掌握应用】
1. 生态工程遵循整体、协调、循环、自生等基本原理。判断下列相关表述是否正确。
（1）依据生态工程的循环原理,应该对垃圾进行焚烧处理。（ ）
（2）园林既能改善生态环境,又能提高社会和经济效益,体现了生态工程的整体原理。（ ）
2.建设人工湿地可将污水、污泥有控制地投放到人工建造的湿地上，主要利用了土壤、人工介质、微生物的作用对污水和污泥进行处理。下列叙述，不合理的是（ ）
A．合理搭配植物以提高系统的生物多样性
B. 尽量使用本地物种以减少外来物种入侵
C. 为提高能量传递效率增大引入湿地的污水总量
D. 选择合适的人工介质以利于好氧微生物的分解作用
×
√
C
练习与应用
二
生态工程的实例和发展前景
实例
桑基鱼塘
农村综合发展型生态
湿地生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程
资料.分析
1. 桑基鱼塘
明清时期，我国南方长江三角洲、珠田江三角洲低洼内涝积水地或河网发达地区的先民们，就探索出一种桑基鱼塘的农业生产模式：陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑。这样可以将陆地种植与鱼塘养殖结合起来，把原本割裂的生产系统通过优化组合，有机地整合在一起。根据同样的原理，甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合.
思考.讨论
1）尝试画出图中的食物链（网），加入人、鱼塘有浮游植物和浮游动物。
桑树→蚕；
甘蔗→人
甘蔗→猪→人
浮游植物→鱼→人
浮游植物一浮游动物→鱼→人
桑→人；
1. 桑基鱼塘
思考.讨论
2）桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？
A 自生 B 循环 C 协调 D 整体
自生：桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，实现了系统结构与功能的协调，形成了可以自我维持的有序的整体。
循环：“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”这样的农业生产模式维持着高效的物质循环。
1. 桑基鱼塘
思考.讨论
所选择的生物与生物，生物与环境达到了协调和平衡，例如，桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润的气候；四大家鱼混养充分利用了群落的空间结构；桑叶饲蚕，利用了种间关系，但养殖的蚕的数量没有多到危及桑的存活；等等。
协调：
桑基鱼塘将原本割裂的生产系统优化组合，能够发展多种经营，为农民创造收入，是结构优化的“社会—经济—自然复合系统”。
整体：
1. 桑基鱼塘
思考.讨论
3）当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算时，当地农民会将蚕沙用作桑树的肥料，而不是喂鱼。由此可以看出，生态工程建设除了要考虑生态学、工程学原理，还需要关注什么？
还需关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展。
1. 桑基鱼塘
资料.分析
2. 农村综合发展型生态工程
建立农村综合发展型生态，实现物质的多级循环利用，获得较多的产出，取得经济-社会-生态效益的全面提高。
1）立体养殖（增加物种）
2）秸秆、粪便重利用
——以沼气工程为中心
遵循了循环、自生、整体、（协调）原理
资料.分析
3. 湿地生态恢复工程
1）废水、污泥处理
2）引入原有湿地中的物种
遵循了循环、协调、（自生）原理
湿地被誉为地球的“肾”,具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和其他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。
厦门筼筜湖
江西鄱阳湖生态恢复工程
资料.分析
4. 矿区废弃地的生态恢复工程
遵循了协调、自生、整体原理
开采后，矿区土壤极度贫瘠且保水力极差，植被很难恢复。需首先通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后在人造表土上，植树种草。
内蒙古赤峰市宝山矿区
1）改良表土，合理布设；
2）种植耐旱的灌木、草和树；
3）合理确定载牧量。
二
生态工程的问题、对策及发展前景
我国生态工程存在的问题
我国目前面临的生态危机及对策
对生态工程治理应持有的态度
1. 危机: 人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题。
2. 对策: 发挥生态工程建设的作用，获得生态-经济-社会效益的三丰收。
在坚持生态工程建设的同时，不能走“先污染、破坏，后治理”的老路。
建设美丽中国！
1. 缺乏指导—— 理论指导、技术指导、定量化模型指导。
2. 缺乏科技——设计科技、监测科技、调控科技等科学技术的支持。
总结概括，并运用术语表达
1.生命系统的结构特征？
2.生命系统的功能特点？
3.从生态的视角看，生命系统___________________________________
4.从历史的角度看，生命系统_________________________________
__________________。
依存于环境，也能适应环境、影响环境
能与环境进行物质和能量的交换以维持自身的有序性，进行“自我更新”；细胞和个体等生命系统还能进行“自我复制”。
开放性、复杂性、有序性、动态性、整体性。
由最原始、最简单的生命进化而来，
凝聚着漫长的进化史
1. 生态工程建设需要因地制宜、多措并举。判断下列相关表述是否正确。
（1）农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的循环利用（ ）
（2）农村综合发展型生态工程的原理是一样的，各地均可按相同的模式建设。（ ）
（3）在湿地生态恢复工程中，建立缓冲带主要是为了减少人类的干扰。（ ）
（4）在某矿区废弃地进行公园化建设时，需要考虑植被与土壤之间的协调。（ ）
2.2017年,我国农业部启动了农业绿色发展行动，其中要求提高农作物秸秆的利用率。下列对农作物秸秆处理不当的是（ ）
A．过腹还田 B. 青贮、氨化处理
C. 田间焚烧，留灰做底肥 D. 利用作物秸秆培养蚯蚓
×
√
C
练习与应用
×
√

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