第4章人與環(huán)境第3節(jié)生態(tài)工程什么是生態(tài)工程？為什么要關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)？本節(jié)聚焦123生態(tài)工程建設(shè)主要遵循哪些基本原理？4我國(guó)在生態(tài)工程建設(shè)方面有哪些成就？生態(tài)工程具有怎樣的發(fā)展前景？

在2008年北京奧運(yùn)會(huì)的籌辦過程中，奧林匹克森林公園是一個(gè)重要建設(shè)項(xiàng)目。公園所在地原來主要是普通村落和農(nóng)田。2002年招標(biāo)設(shè)計(jì)，2005年開工建設(shè)，2008年建成。公園建設(shè)堅(jiān)持“綠色奧運(yùn)”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了營(yíng)造近自然林系統(tǒng)、廢物資源循環(huán)利用等多項(xiàng)生態(tài)技術(shù)。例如，公園的水系建設(shè)采用了雨水收集、污水利用、中水凈化、智能化灌溉和生態(tài)防滲等環(huán)保技術(shù)。3.

公園建設(shè)為什么要充分利用原有的地貌和植被，營(yíng)造近自然林系統(tǒng)呢？2.

為什么要先做森林公園的整體設(shè)計(jì)再開工呢？1.

農(nóng)田棄耕后，在自然狀態(tài)下也可以演替為森林，為什么還要人工造林呢？

棄耕的農(nóng)田在自然狀態(tài)下演替為森林需要經(jīng)過數(shù)十年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，而利用生態(tài)工程原理進(jìn)行人工造林，可以縮短建設(shè)周期，在較短時(shí)間內(nèi)獲得生態(tài)效益。

建設(shè)北京奧林匹克森林公園是涉及生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科的原理和方法的系統(tǒng)工程，要綜合考慮諸多方面的因素，而且建設(shè)成本較高，在開工前做好整體設(shè)計(jì)可以保證工程建設(shè)的合理性與可實(shí)施性，也可以有效控制建設(shè)成本和后續(xù)維護(hù)成本，避免不必要的浪費(fèi)，提高生態(tài)效益。

生態(tài)工程的建設(shè)要順應(yīng)自然，即合乎自然規(guī)律。自然的地貌和植被，是自然選擇、生物與環(huán)境相適應(yīng)的結(jié)果，充分利用原有的地貌和植被有利于該公園的可持續(xù)發(fā)展，并且會(huì)減少人力和物力的投入。

以上這樣的生產(chǎn)方式，已經(jīng)嚴(yán)重影響了人類的可持續(xù)發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須符合生態(tài)學(xué)規(guī)律，改變“人類能征服自然”的錯(cuò)誤觀念，旨在解決環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)問題的一門新學(xué)科——生態(tài)工程應(yīng)運(yùn)而生并迅速發(fā)展。一、生態(tài)工程的基本原理少消耗、多效益、可持續(xù)。指的是人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，對(duì)人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和調(diào)控，或?qū)σ驯黄茐牡纳鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行了修復(fù)、重建，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力或改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人類社會(huì)和自然環(huán)境的和諧發(fā)展的系統(tǒng)工程技術(shù)或綜合工藝過程。遵循生態(tài)學(xué)原理，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。理論基礎(chǔ)③目的②優(yōu)點(diǎn)1.關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)

①概念：操作過程毀林種地,圍湖造田,大量使用化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,以及工業(yè)的迅猛發(fā)展,正在消耗大量的自然資源。④原因一、生態(tài)工程的基本原理循環(huán)整體2.生態(tài)工程所遵循的基本原理

生態(tài)工程以生態(tài)系統(tǒng)的_______、_________功能為基礎(chǔ),遵循______、_____、_____、_____等生態(tài)學(xué)基本原理。自組織自我調(diào)節(jié)整體循環(huán)協(xié)調(diào)自生自生協(xié)調(diào)一、生態(tài)工程的基本原理

①自生理論基礎(chǔ)有效選擇并合理布設(shè)生物組分應(yīng)用創(chuàng)造利于生物的條件太陽能水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)適當(dāng)提高生物多樣性如濕地生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)；移除有害物質(zhì)、增加水體溶氧量。由于生物組分而產(chǎn)生的自組織、自我優(yōu)化、自我調(diào)節(jié)、自我更新和維持就是系統(tǒng)的自生。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力2.生態(tài)工程所遵循的基本原理理論基礎(chǔ)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級(jí)循環(huán)利用，廢物資源化，減少污染促進(jìn)物質(zhì)的遷移與轉(zhuǎn)化，保證各環(huán)節(jié)物質(zhì)遷移順暢，保證主要物質(zhì)和元素的轉(zhuǎn)化率高。生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)功能實(shí)例：無廢棄物農(nóng)業(yè)②循環(huán)2.生態(tài)工程所遵循的基本原理考慮生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與適應(yīng)。生物與環(huán)境、生物與生物之間要協(xié)調(diào)與適應(yīng)內(nèi)容考慮環(huán)境容納量不能在年降雨量小于450mm的西北部建防護(hù)林，能否栽種喬木楊樹？過度放牧的草地③協(xié)調(diào)如灰色長(zhǎng)城；過度放牧的草地?；疑L(zhǎng)城2.生態(tài)工程所遵循的基本原理整體原理遵從自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律考慮經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的影響力“綠色”的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)“宜居”的社會(huì)系統(tǒng)“生態(tài)”的自然系統(tǒng)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合系統(tǒng)生產(chǎn)成本消費(fèi)效益植物動(dòng)物微生物非生物的因素政策管理科學(xué)文化④整體如前面造林，后面砍林的現(xiàn)象2.生態(tài)工程所遵循的基本原理分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用

明清時(shí)期，我國(guó)南方長(zhǎng)江三角洲、珠田江三角洲低洼內(nèi)澇積水地或河網(wǎng)發(fā)達(dá)地區(qū)的先民們，就探索出一種桑基魚塘的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式：陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培桑。這樣可以將陸地種植與魚塘養(yǎng)殖結(jié)合起來，把原本割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機(jī)地整合在一起。根據(jù)同樣的原理，甘蔗種植也可以與養(yǎng)豬、養(yǎng)魚結(jié)合在設(shè)計(jì)?；~塘?xí)r，要考慮合適的陸地與水面的配比，需要考慮栽種作物與養(yǎng)殖動(dòng)物的關(guān)系。例如，地基和魚塘的面積比例是“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。分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用

池塘養(yǎng)魚，也應(yīng)綜合考慮不同魚種的關(guān)系，根據(jù)淡水魚在自然環(huán)境中的混合生長(zhǎng)狀態(tài)，實(shí)行以四大家魚為主的多魚種混養(yǎng)模式，讓鐮魚、鏈魚、草魚草魚、鍍魚、鯉魚、鯽魚等各種魚類都有生存的機(jī)會(huì)和空間。運(yùn)轉(zhuǎn)良好的桑基魚塘,可以做到物質(zhì)的循環(huán)再生利用。種桑養(yǎng)蠶，蠶沙(蠶糞便)本是廢棄物，如果不經(jīng)處理直接堆放在室外，不但會(huì)腐爛變質(zhì)污染環(huán)境，而且可能通過鳥、昆蟲的攜帶造成交叉感染，導(dǎo)致家蠶疫病大爆發(fā)。?；~塘將蠶沙由廢棄物變成了漁業(yè)生產(chǎn)的飼料。討論1.嘗試畫出?；~塘中的食物鏈。桑樹→蠶；甘蔗→人甘蔗→豬→人浮游植物→魚浮游植物一浮游動(dòng)物→魚分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用

“陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培?！边@樣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式維持著高效的物質(zhì)循環(huán)。

?；~塘中的生物組分通過合理布設(shè)，互利共存，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)，形成了可以自我維持的有序的整體。討論2.?；~塘應(yīng)用了生態(tài)工程的哪些基本原理？自生：循環(huán)：分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用

所選擇的生物與生物，生物與環(huán)境達(dá)到了協(xié)調(diào)和平衡，例如，桑和甘蔗適應(yīng)我國(guó)南方溫暖濕潤(rùn)的氣候；四大家魚混養(yǎng)充分利用了群落的空間結(jié)構(gòu)；桑葉飼蠶，利用了種間關(guān)系，但養(yǎng)殖的蠶的數(shù)量沒有多到危及桑的存活；等等。討論2.?；~塘應(yīng)用了生態(tài)工程的哪些基本原理？協(xié)調(diào)：分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用

?；~塘在設(shè)計(jì)時(shí)，陸地與水面配比合理，各組分的搭配與比例適當(dāng)，結(jié)構(gòu)有序，形成了一個(gè)不可分割的整體；?；~塘將原本割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化組合，能夠發(fā)展多種經(jīng)營(yíng)，為農(nóng)民創(chuàng)造收入，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合系統(tǒng)”。討論2.?；~塘應(yīng)用了生態(tài)工程的哪些基本原理？整體：分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用討論3.當(dāng)桑葉價(jià)格高，賣桑葉比賣魚更合算時(shí)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民會(huì)將蠶沙用作桑樹的肥料，而不是喂魚。由此可以看出，生態(tài)工程建設(shè)除了要考慮生態(tài)學(xué)、工程學(xué)原理，還需要關(guān)注什么？

還需關(guān)注經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，要達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用小結(jié):生態(tài)工程的基本原理理論基礎(chǔ)意義實(shí)例自生自組織、自我優(yōu)化、自我調(diào)節(jié)、自我更新和維持實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的協(xié)調(diào)，形成有序的整體濕地生態(tài)工程建設(shè)有效選擇生物組分、合理布設(shè)，并創(chuàng)造有利條件循環(huán)物質(zhì)循環(huán)通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)循環(huán)，使前一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物盡可能被后一環(huán)節(jié)利用，減少整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)廢物的產(chǎn)生無廢棄物農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)生物與生物、生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與適應(yīng)生物數(shù)量不超過環(huán)境承載力，避免系統(tǒng)的失衡和破壞西北地區(qū)的防護(hù)林建設(shè)出現(xiàn)的問題整體社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問題核心詞

提高生物多樣性，創(chuàng)造有益于生物形成互利共存關(guān)系的條件物質(zhì)循環(huán)無廢棄物

各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤?，自?生態(tài))、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)結(jié)合

生物與生物之間、生物與環(huán)境之間協(xié)調(diào)，考慮環(huán)境容納量【現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用】1.生態(tài)工程遵循整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生等基本原理。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）依據(jù)生態(tài)工程的循環(huán)原理,應(yīng)該對(duì)垃圾進(jìn)行焚燒處理。（

）（2）園林既能改善生態(tài)環(huán)境,又能提高社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,體現(xiàn)了生態(tài)工程的整體原理。（

）2.建設(shè)人工濕地可將污水、污泥有控制地投放到人工建造的濕地上，主要利用了土壤、人工介質(zhì)、微生物的作用對(duì)污水和污泥進(jìn)行處理。下列敘述，不合理的是（

）A．合理搭配植物以提高系統(tǒng)的生物多樣性B.盡量使用本地物種以減少外來物種入侵C.為提高能量傳遞效率增大引入濕地的污水總量D.選擇合適的人工介質(zhì)以利于好養(yǎng)微生物的分解作用×√C練習(xí)與應(yīng)用1.生態(tài)工程的實(shí)例生態(tài)工程的實(shí)例農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程濕地生態(tài)恢復(fù)工程礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程物質(zhì)多級(jí)循環(huán)利用問題沼氣農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)控制污染，減少干擾濕地縮小和破壞問題生態(tài)環(huán)境破壞恢復(fù)土地，恢復(fù)植被我國(guó)生態(tài)工程取得不少成績(jī)，仍有不足之處。二、生態(tài)工程的實(shí)例和發(fā)展前景農(nóng)村人多地少，產(chǎn)出不足。①問題:③對(duì)策:②案例：建立農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級(jí)循環(huán)利用，獲得較多的產(chǎn)出，取得經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的全面提高。北京郊區(qū)的某村以沼氣工程為中心的物質(zhì)多級(jí)循環(huán)利用工程。④核心:⑤優(yōu)點(diǎn):農(nóng)、林、牧、副、漁全面發(fā)展；開發(fā)可更新資源,減少環(huán)境污染。以沼氣工程為中心。（1）農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程建設(shè)宗旨：因地制宜二、生態(tài)工程的實(shí)例和發(fā)展前景1.生態(tài)工程的實(shí)例主要原理及對(duì)應(yīng)的內(nèi)容有效選擇畜、魚等多種生物組成并合理布設(shè)。________原理作物→糧食、秸稈→人、畜食用→糞便殘?jiān)託獬亍r(nóng)田→作物。________原理利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的成分，增加了就業(yè)和經(jīng)濟(jì)收入，解決了社會(huì)問題。________原理自生循環(huán)整體（1）農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程濕地被譽(yù)為地球的“腎”,具有蓄洪防旱，調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，控制土壤侵蝕，自然凈化污水，為遷飛的鳥類和其他多種動(dòng)植物提供棲息地，以及為人們提供休閑娛樂的環(huán)境等功能。①濕地的作用:④主要措施:③案例：退耕還湖廈門筼筜湖生態(tài)恢復(fù)。②問題:⑤主要困難:解決遷出湖區(qū)居民的生活和就業(yè)問題。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，人們對(duì)濕地進(jìn)行排水和圍墾,已經(jīng)破壞

了地球上80%的濕地資源。（2）濕地生態(tài)恢復(fù)工程廈門筼筜湖二、生態(tài)工程的實(shí)例和發(fā)展前景1.生態(tài)工程的實(shí)例主要原理及對(duì)應(yīng)的內(nèi)容廢水等污染物的處理。________原理根據(jù)原濕地中物種的分布情況引入動(dòng)植物。____原理建立緩沖帶，減少人類的干擾、依靠其自然演替等機(jī)制恢復(fù)其生態(tài)功能。_________原理循環(huán)協(xié)調(diào)自生江西鄱陽湖生態(tài)恢復(fù)工程廈門筼筜湖（2）濕地生態(tài)恢復(fù)工程江西潘陽湖的永吳公路礦藏開采后會(huì)造成山體、土壤和植被，乃至整個(gè)地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的破壞。A.改良表土；B.種植耐旱的灌木、草和樹；C.合理確定載牧量。①問題:②案例：③對(duì)策:赤峰市元寶山礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工程。（3）礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程二、生態(tài)工程的實(shí)例和發(fā)展前景1.生態(tài)工程的實(shí)例主要原理及對(duì)應(yīng)的內(nèi)容人工進(jìn)行地表覆蓋、植被恢復(fù)。________原理根據(jù)環(huán)境引入當(dāng)?shù)赝林锓N。________原理搞好礦區(qū)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。

_________原理自生協(xié)調(diào)整體（3）礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程生態(tài)工程的實(shí)例分析類型問題主要原理對(duì)策實(shí)例農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程濕地生態(tài)恢復(fù)工程礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程資源有限，人多地少，產(chǎn)出不足濕地面積的縮小和破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞自生、循環(huán)、協(xié)調(diào)、整體原理自生原理，

協(xié)調(diào)原理，

整體原理自生、協(xié)調(diào)、整體原理建立綜合發(fā)展型生態(tài)工程實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級(jí)循環(huán)利用，保證在資源有限的條件下有較多產(chǎn)出控制污染、動(dòng)植物物種引進(jìn)、建立緩沖帶等修復(fù)土地，恢復(fù)植被北京郊區(qū)某村以沼氣工程為中心的生態(tài)工程廈門筼筜湖生態(tài)恢復(fù)工程赤峰市元寶山礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工程2.生態(tài)工程的發(fā)展前景我國(guó)生態(tài)工程存在的問題

（1）缺乏定量化模型的指導(dǎo)，難以像“精確農(nóng)業(yè)”那樣設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)化、易操作的生態(tài)工程樣板。

（2）有些設(shè)計(jì)缺乏高科技含量。

（3）生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控尚缺乏及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)技術(shù)的支持。

（4）缺乏理論指導(dǎo)。我國(guó)目前面臨的生態(tài)危機(jī)及對(duì)策

（1）危機(jī):人口激增、環(huán)境與資源破壞、能源短缺等問題。

（2）對(duì)策:發(fā)揮生態(tài)工程建設(shè)的作用，重視對(duì)生態(tài)環(huán)境