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第三节 生态工程
在2008年北京奧运会的筹办过程中，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。
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？
弃耕的农田在自然状态下演替为森林需要经过数十年甚至更长的时间，而利用生态工程原理进行人工造林，可以缩短建设周期，在较短时间内获得生态效益。
问题探讨
人口增长
人类活动
全球生态环境危机
人类可持续发展受到影响
解决环境与经济与协调发展
导致
导致
需要
需要
生态工程提出的背景
生态工程
1．生态工程概念
(1)原理和方法：应用 和 等学科的基本原理和方法。
(2)任务：对人工生态系统进行 ，或对 进行修复、重建。
(3)结果：提高生态系统的 或改善 ，促进 和谐发展。
(4)技术手段：系统工程技术或综合工艺过程。
2．生态工程建设的目的
遵循 的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止 ，达到经济效益和 的同步发展。
生态工程的基本概念
1
生态学
系统学
分析、设计和调控
已被破坏的生态环境
生产力
生态环境
人类社会与自然环境
生态学
环境污染
生态效益
3．生态工程的特点
生态工程是一类少 、多效益、 的工程体系。
消耗
可持续
4.生态工程所遵循的基本原理
自生、循环、协调和整体
1．自生原理
生态工程的基本原理
2
（1）概念：
在生态系统中由 而产生的________、
_________、_________、_________和_______。
生物组分
自组织
自我优化
自我调节
自我更新
维持
（生态系统的自我调节能力）
（2）依据：
生态系统的结构和功能
个体水平：
系统水平：
生物能够进行新陈代谢、再生更新等
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
（最核心的原理）
（3）遵循该原理的具体做法或要求：
①有效选择生物组分并合理布设。
(这是系统或工程能否形成自组织能力的基础)
选择污染物净化能力较强的多种水生植物
还需要考虑这些植物各自的生态位差异，以及它们之间的种间关系，通过合理的人工设计，使这些物种形成互利共存的关系
应尽量提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存关系，构建复合的群落
1．自生原理
（3）遵循该原理的具体做法或要求：
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
湿地生态工程中，移除水体中富营养化沉积物和有毒物质、增加水体溶氧量
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质
指在生态工程中_ _________________，既保证__________________，
也保证___________________ _____。
2．循环原理
(1)概念：
促进物质的迁移与转化
主要物质或元素的转化率高
物质储存空间的改变
物质存在形式的改变
(2)依据：
生态系统的物质循环功能
(3)措施：
通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生。
(4)优点：
实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染。
各环节物质迁移顺畅
无废弃物农业——我国古代传统农业的辉煌成就之一，是生态工程最早和最生动的一种模式。
3．协调原理
(1)概念：
指生物与环境、生物与生物的协调与适应。
(2)措施：
①需要考虑生物与环境、生物与生物之间要协调与适应
灰色长城
我国西北一些地区年降雨量小于450mm，只适宜种植灌木和草本植物，但却被硬性规定种植属于乔木类的杨树。环境的不适应使许多地方的杨树十分矮小，半死不活的，远不如当地树种那样有较高的生态适应性，结果防护林成了残败的“灰色长城”。
②需要考虑环境容纳量。
过度放牧的草地
4．整体原理
自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。
(1)含义:
(3)措施:
(2)实例：
①遵从自然生态系统的规律。
②人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。
③社会习惯、法律制度等也对生态工程建设有着重要影响。
进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑农民的生活问题。
能统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的关系,保障生态系统的平衡和稳定。
(4)意义：
归纳总结：判断方法——核心词
自生原理：提高生物多样性，创造有益于生物形成互利共存关系的条件。
循环原理：物质循环、无废弃物。
协调原理：生物与生物之间、生物与环境之间协调；考虑环境容纳量。
整体原理：强调“自然(生态)-经济-社会”结合；强调整体大于部分之和。
随堂练习
写出下列例子主要涉及到的生态工程原理
①沼气池——遵循了_____原理；
②在人工林增加植被层次——遵循了_____原理；
③“落红不是无情物，化作春泥更护花”——体现了______原理；
④前面造林，后面砍树——违背了_____原理；
⑤草原确定载畜量，不能过度放牧——遵循______原理；
⑥湿地破坏——违背了______原理；
⑦减少污水排放，治理湖泊——遵循了______原理；
⑧引入物种时考虑是否适应环境——遵循______原理；
⑨引入水葫芦泛滥，导致多数生物死亡——违背了_____原理和_____原理
循环
自生
循环
整体
协调
自生
自生
协调
自生
协调
生态工程的实例
3
饲料用于喂养畜禽；人、畜粪尿作为原料生产沼气；沼液用于水产养殖业；沼渣可用于为有机农产品—“无公害蔬菜”施肥和喂养畜禽，从而达到了物质利用的良性循环，缓解了农村“三料”（饲料、燃料、肥料）的缺乏问题，提高了土地产出水平；同时畜禽、鱼、谷物、饲料等加工品也可到市场上出售。
讨论1. 在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？
农村 综合 发展 型生 态工 程 主要原理及对应的内容
有效选择畜、鱼等多种生物组成并合理布设
________原理
作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→农田→作物
________原理
利用自然生态系统中的成分，增加了就业和经济收入，解决了社会问题
________原理
自生
循环
整体
案例2：厦门筼筜湖生态恢复
20世纪70年代，污水直接排放到筼（yún） 筜（dāng）湖里，导致水质恶化，鱼虾几近绝迹，湖水散发着臭气。后经过清淤、引入海水、西水东调等一系列措施后，现在的筼筜湖，湖水清澈、鱼游虾戏、白鹭翩飞。
主要内容及对应的原理
废水等污染物的处理 ——________原理
根据原湿地中物种的分布情况引入动植物 ——_____原理
建立缓冲带，减少人类的干扰、依靠其自然演替等机制恢复其生态功能——_______原理
循环
协调
自生
案例3：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
20世纪60年代以来，该矿区建立了大中小型煤矿20余个，为此，共挤占耕地5500hm2 ，并造成了大量排土场、塌陷地和闲置地等类型的废弃地。在生态恢复改造工程中，采取了诸如围栏、排石整地、植树造林、种草等措施，仅用了3年多的时间，就建立了草地750 hm2，年产优质牧草4000t以上；还建立了 3处加工能力为8t的饲料工厂及一处饲养场，进行肉牛的养殖和粪肥的利用。
矿区废弃地的生态恢复工程 主要内容及对应的原理
人工进行植被恢复以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建
________原理
根据当地水分状况和土壤条件，一开始种植农作物，而是引入当地土著物种，植树种草 ________原理
通过植树种草，建立饲料工厂和饲养场，进行肉牛养殖，综合开发治理为当地带来良好的生态、社会、经济效益
________ 原理
肉牛粪肥的利用 ________ 原理
自生
协调
整体
循环

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