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第四章 第三节
生 态 工 程
本节聚焦
什么是生态工程？
为什么要关注
生态工程建设？
生态工程建设主要遵循哪些基本原理？
概述生态工程的概念，关注生态工程的建设
01
概述生态工程的基本原理，举例说出自生、循环、协调和整体原理的主要内容。 (重、难点)
02
通过分析和评价生态工程的实例，说出这些实例所运用的生态工程基本原理。 (重点)
03
学
习
目
标
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。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的理念，充分利用了原有地貌和植被，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。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。
滇池复生——滇池东岸生态修复项目
修复前
修复后
长期开采和爆破造成水源涵养和水土保持功能急剧降低。
优化调整修复区域国土空间规划，把千疮百孔的矿区修复为生态良好的区域，片区生态、经济、社会效益得到全面提升。
一. 关注生态工程建设
1.实施生态工程的背景
（1）生态环境的恶化已严重影响人类的生存和发展。
（2）生态工程是既古老又年轻，在中国实施已经有3000多年了，源远流长。
（3）改变人类能征服自然的观念，解决环境和经济发展协调问题。
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. 关注生态工程建设
2.生态工程
概念
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环境进行修复、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。
目的
遵循生态学规律，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。
优点
少消耗、多效益、可持续
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理
生态工程以生态系统的自组织、自我调节能力为基础，遵循着整体、协调、循环、自生等生态系统的基本原理。
自生
整体
协调
循环
什么是自组织？
一个系统在没有外界信息指令的情况下，自发由无序到有序，由低有序到高有序的发展过程。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——自生
在生态系统中由生物组分而产生的自组织、__________、自我调节、_________________就是系统的自生。
(1) 内容
自我优化
自我更新和维持
生物组分
个体代谢
再生更新
种间相互作用
（种间关系）
(2)理论基础
生态系统的结构与功能（生态系统的自我调节能力）
①个体水平
生物能够进行新陈代谢、再生更新等
②系统水平
生物之间通过各种相互作用（特别是种间关系）进行自组织，实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——自生
（3）遵循该原理的具体做法
① 有效选择生物组分并合理布设
系统或工程能否形成自组织能力的基础条件
一般而言，应尽量提高生物多样性程度
如在湿地修复过程中，选择净化能力较强的多种水生植物，还要考虑这些植物各自的生态位差异，以及它们的种间关系。
② 要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，以及它们形成互利共存关系的条件。
如湿地生态工程中，移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质，降低水体污染物，增加水体溶氧量。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——自生
（4）实例
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质
太阳能水生态修复系统
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——循环
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
(1) 内容
(2)理论基础
生态系统的物质循环功能
实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染
(3) 特点
(4)实例：无废弃物农业
“无废弃物农业”
物质循环再生示意图
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——协调
在进行生态工程建设时，需要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应的问题。
(1) 内容
(2)理论基础
生物与环境、生物与生物的协调与平衡
(3)遵循该原理的具体做法
①生物与环境、生物与生物之间要协调与适应
我国西北地区一些地区年降水量小于450mm，只适宜种植灌木和草本植物，但曾被硬性规定种植乔木类杨树。导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——协调
（3）遵循该原理的具体做法
②需要考虑环境容纳量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。
如果放养的牲畜量超过载畜量，则会造成过度放牧，使草地退化，还有土地沙漠化。
从协调原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设，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？
我国西部地区缺雨干旱，土壤较为贫瘠，应该选择适合当地自然环境条件的树种，如沙棘、山杏、刺槐、小叶锦鸡儿等；
在西北地区发展畜牧业，应注意考虑环境容纳量，牲畜数量不超过草地的承载力，避免过度放牧，并适当种植牧草。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——整体
系统建设以整体观为指导，进行生态工程建设时，不仅考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。
(1) 内容
(2)理论基础
社会、经济、自然构成的复合系统
(3)遵循该原理的具体做法
①遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。
②进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。
③考虑社会习惯、法律制度等的影响
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——自生
（4）实例
在进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面一定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。
只有把生态与社会、经济结合起来，才能从根本上达到造林和护林的目的。
生产
成本
消费效益
经济系统
植物
动物
微生物
政策
管理
科学文化
自然系统
社会系统
自然一社会一经济复合系统
一. 关注生态工程建设
分析生态工程案例中的原理和应用
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、养鱼结合在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的陆地与水面的配比，需要考虑栽种作物与养殖动物的关系。例如，地基和鱼塘的面积比例是“三比七”或“四比六”,即大部分采取“三基七水”或“四基六水”的比例。
一. 关注生态工程建设
分析生态工程案例中的原理和应用
根据桑基鱼塘农业生产模式回答下列问题：
1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链
桑树→蚕
甘蔗→人
甘蔗→猪→人
浮游植物→鱼
浮游植物→浮游动物→鱼
一. 关注生态工程建设
分析生态工程案例中的原理和应用
根据桑基鱼塘农业生产模式回答下列问题：
2.桑基鱼塘用了生态工程的哪些基本原理？
桑基鱼塘中生物组分通过合理布设，互利共存，实现了系统结构与功能协调，形成了可以自我维持的有序整体。
自生
“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利用。
循环
一. 关注生态工程建设
分析生态工程案例中的原理和应用
根据桑基鱼塘农业生产模式回答下列问题：
2.桑基鱼塘用了生态工程的哪些基本原理？
所选择的生物与生物，生物与环境达到了协调和平衡。
协调
桑和甘蔗适应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机桑的存活。
一. 关注生态工程建设
分析生态工程案例中的原理和应用
根据桑基鱼塘农业生产模式回答下列问题：
2.桑基鱼塘用了生态工程的哪些基本原理？
桑基鱼塘在设计，陆地与水面配比合理，各组分的搭配与比例适当，结构有序，形成了一个不可分割的整体。
整体
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，是机构优化的“社会-经济-自然复合系统”。
一. 关注生态工程建设
生态工程原理总结
自生 自组织、自我优化、 自我调节、自我更新和维持 实现系统结构和功能的协调，形成有序的整体 湿地生态系统的修复
循环 物质循环 通过系统设计实现循环，使前一环节产生的废物尽可能被后一环节利用，减少整个生产环节废物的产生 无废弃物农业
协调 生物与生物、生物与环境的协调与适应 生物数量不超过环境承载力，避免系统的失衡和破坏 西北地区不适于种植乔木类的杨树
整体 社会、经济、自然构成的复合系统 统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
理论基础
意义
实例
一. 关注生态工程建设
熟记原理练习
熟记常见实例快速准确判断所遵循或违背的原理
1
2
3
4
5
6
7
8
无废弃物农业
在人工林中增加植被层次
太湖水体富营养化引起大面积水华
前面造林，后面砍树
草原确定合理的载畜量，不能过度放牧
单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害
湿地破环，水体污染
引种时考虑是否适应环境
遵循循环原理
遵循自生原理
违背自生、协调原理
违背整体原理
遵循协调原理
违背自生原理
违背自生原理
遵循协调原理
9
在进行林业生态工程建设时，即号召农民种树又要考虑农民的生活问题
遵循整体原理
二、生态工程的实例和发展前景
我国生态工程取得不少成绩，仍有不足之处。
沼气农业生态系统
控制污染，减少干扰
恢复土地，恢复植被
+
+
物质多级循环利用问题
湿地缩小和破坏问题
生态环境破坏
生态工程
的实例
生态工程实例
二、生态工程的实例和发展前景
农村人多地少，产出不足。
①问题:
③对策:
建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用，获得较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。
②案例：
北京郊区的某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。
⑤优点:
农、林、牧、副、渔全面发展；开发可更新资源,减少环境污染。
④核心:
以沼气工程为中心。
（1）农村综合发展型生态工程
建设宗旨：因地制宜
生态工程实例
二、生态工程的实例和发展前景
分析某村综合发展型生态工程
根据“农村综合发展型生态工程”示意图，回答下列问题：
1.在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？
自生
循环
协调
整体
生态系统中的各组分搭配合理，紧密联系形成一个有序的整体，实现了物质多级循环利用、能量充分利用，减少了废弃物排放与环境污染。
2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？
生态工程实例
二、生态工程的实例和发展前景
分析某村综合发展型生态工程
根据“农村综合发展型生态工程”示意图，回答下列问题：
3.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？
达到了物质循环利用的良性循环。
缓解了农村“三料”(饲料、燃料、肥料)的缺乏问题，提高了土地的产出水平。
创造了多种劳动力就业机会，增加了农民收入。
开发了可以更新的资源，减少了环境污染。
生态工程实例
二、生态工程的实例和发展前景
①湿地的作用：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。
②问题：在经济发展过程中，人们对湿地进行排水和围垦,已经破坏了地球上80%的湿地资源。
③案例：厦门筼筜湖生态恢复
④主要措施：退耕还湖
⑤主要困难：解决迁出湖区居民的生活和就业问题。
生态工程实例
（2）湿地生态恢复工程
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程实例
对 策
①采用工程学和生态学措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复
如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及植物物种的引进种植等，使受到干扰的湿地得以恢复。
循 环
协 调
点源污染是指能够找到具体污染来源的污染，如下水道、工厂排污口等。
非点源污染是指不能准确确定污染发源地的污染，如农田施用农药、化肥对地表和地下水造成的污染。
②在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能
自 生
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程实例
实 例
厦门筼筜湖
厦门筼(yún)筜(dāng)湖生态恢复工程
污水排放
水质恶化
鱼虾绝迹
散发臭味
整治沿湖及周边企业
减少重金属有毒物排放
引潮入湖、西水东调
增加氧容量增强自净力
清挖淤泥、沿湖修建
改善水质、美化景区
二、生态工程的实例和发展前景
（3）矿区废弃地的生态恢复工程
生态工程实例
矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。
①问题:
③对策:
A.改良表土；
B.种植耐旱的灌木、草和树；
C.合理确定载牧量。
②案例：
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程实例
对 策
矿区废弃地
植树、种草
社会、市场
畜牧养殖
牧草加工业
施
肥
工程机械措施
制造表土、压实
环境
投入
就业投入
肉蛋奶
①措施：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。其中，关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤生物群落的重建。
②具体方法：首先通过机械方法平整压实土地，人工制作表土；然后在人造表土上，植树种草(根据环境引入当地土著物种)。
自生、协调、整体
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程实例
实 例
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程、萍乡市下埠镇南竹坡自然村
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程的发展前景
1.我国生态工程存在的问题
（1）缺乏定量化模型的指导，难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板。
（2）有些设计缺乏高科技含量。
（3）生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持。
（4）缺乏理论指导。
2.我国目前面临的生态危机及对策
（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，重视对生态环境的保护，更要注重与经济、 社会效益的结合。
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程的发展前景
3.对生态工程治理应持有的态度
在肯定生态工程的作用，特别是看到它在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时，不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量，更不能误认为只要有了生态工程，就可以走“先污染、破坏，后治理”的老路。
4.我国生态工程的前景
中华民族传承古老的天人合一理念，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。今天，古老的智慧融合了现代科学成就，生态工程的发展和应用，将在建设美丽中国的过程中大有作为。
生态工程
生态工程所遵循的原理
生态工程的实例
自生
循环
协调
整体
农村综合发展型生态工程
湿地生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程
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
3.下列关于湿地生态恢复工程的叙述，错误的是（ ）
A.该工程采用工程学和生态学措施相结合的方法
B.要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰
C.对湿地的恢复，只注意退耕还湿地或建立自然保护区就可以
D.湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能
C

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