学年浙科版生物选修三新素养同步讲义第五章 第一节 生态工程的主要类型 第二节.docx

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学年浙科版生物选修三新素养同步讲义第五章第一节生态工程的主要类型第二节

姓名，年级：

时间：

第一节　生态工程的主要类型

第二节　生态工程在农业中的应用

1．说出生态工程在我国的主要应用领域.（重点）　2。

关注农业生态工程的建设,认同农业生态工程是实现农业可持续发展的必然措施的观点.　3.说出我国农业生态工程的主要技术。

（重点）

一、生态工程的原理、研究对象和类型

1．原理：

整体、协调、循环、再生。

2．研究对象:

社会—经济—自然复合生态系统。

3．类型

（1）物质循环利用的生态工程。

（2）节水和废水处理与应用的生态工程。

（3）山区小流域.综合治理与开发的生态工程。

（4）清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。

（5）其他类：

住宅、小区和城镇建设生态工程；荒山、荒坡、滩涂、湿地以及矿山废弃地生态恢复工程；生态旅游和绿色化学工程；生物多样性保护和持续利用工程等。

1．“沼气工程”是我国农村普遍存在的一种生态工程,它遵循的主要原理是什么？

提示：

物质循环、再生原理.

二、生态工程在农业中的应用

1．依据：

生态学原理。

2．主要措施

（1）将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化.

（2）将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来.

（3）将节能、应用清洁能源、生态建筑以及人口控制、生物多样性保护等相结合。

3．意义：

有效地促进了物质循环、能量流动、信息流动的畅通，实现了人与环境的和谐相处，经济、生态环境和社会效益的同步发展,是实现农业现代化过程中保证农业可持续发展的一种生产方式.

4．应用实例

（1）庭院生态工程。

（2）农业生态工程。

2．生态农业可以通过物质的多级利用提高能量的利用率及能量的传递效率吗?

提示:

能提高能量的利用率，但不能提高能量的传递效率。

三、我国农业生态工程的主要技术

1．物质的良性循环技术。

2．洁净可再生的新能源开发技术。

3．种植业和畜牧业合理优化技术。

4．此外设计高效可行的间作、套种和轮种制度；设计多种立体养殖技术;发展生物防治技术等。

　生态工程实例

名称

存在问题

解决方法

优点

物质循环利用的生态工程

城市生活垃圾，农村禽畜粪便、作物秸秆焚烧造成环境污染和资源浪费

城市垃圾减量化、无害化、资源化，将有机垃圾、人畜粪便转化为生态复合肥，农村地区将秸秆“过腹还田"，禽畜粪便与秸秆培养食用菌

减少环境污染，增加了产值

节水和废水处理与应用的生态工程

干旱地区：

水资源短缺

农业区：

灌溉用水利用率低

城市工业：

产生大量废水

西北干旱和半干旱地区：

雨水、地表水收集

农业区：

节水灌溉技术

城市工业：

节水系统的开发，工厂对废水、废料进行回收，提取其中有用原料

节约水资源，实现了废物资源化

山区小流域综合治理与开发的生态工程

水土流失严重

在治理恢复小流域生态环境的基础上，持续利用小流域自然资源，将治坡、治沟、修梯田与发展草业、牧业、林业结合起来

实现生态环境的综合治理

清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程

农村秸秆、

生活垃圾等

造成环境污

染、能源短缺

农作物秸秆、生活垃圾等发酵处理，利用沼气作清洁可再生能源，另外开发利用太阳能、风能等

实现环境效益与经济效益同步发展

《四千年的农民》一书中记载了中国农民四千年来的耕作方法:

积极种植能够固氮的豆科作物以及收集一切可能的有机物质，包括人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，施用到农田中.下列不属于这种做法的优点是（　　）

A．改善了土壤结构

B．培育了土壤微生物

C．实现了土壤养分的循环利用

D．改变了土壤酸碱性

［解析]　该做法体现了物质循环再生原理，改善了土壤结构,培育了土壤微生物，实现了土壤养分如氮、磷、钾和微量元素的循环利用，而不是改变了土壤的酸碱性.

[答案]　D

生态工程与传统工程的比较

生态工程

传统工程

基本理论

生态学、工程学

工程学

调控机制

人为辅助下的自我调节

人为调控

与自然环境的关系

协调

破坏

主要能源

太阳能

化石能（煤等）

生物多样性

基本保持稳定

减少

利用人工湿地可对污水进行净化处理，其基本原理是：

在一定的基质（由土壤、沙石等组成）上种美人蕉、芦苇等湿地植物，将污水投放到人工建造的类似于沼泽的湿地中.当污水流过人工湿地时,由于系统中的物理沉降、化学分解和生物净化作用,使污水得到净化。

下图是利用人工湿地去除污水中氮的生物脱氮原理简图。

请分析回答：

（1）与植物吸收a物质有密切联系的生理过程是____________________________________

______________________。

（2）植物吸收a物质用于合成的有机成分是________和________等。

（3）上述对污水处理属于___________________________________________________

类型的生态工程。

解析:

解答本题的前提是先明确各种生物在污水净化中的作用，然后再联系污水中污染成分等相关知识进行作答。

此过程是利用“人工湿地”对污水进行处理与应用，运用湿地生态系统的作用，使污水得到净化。

属于节水和废水处理与应用类型的生态工程。

答案：

（1）呼吸作用

（2）蛋白质　核酸

（3）节水和废水处理与应用

　农业生态工程的应用

1．庭院生态工程

（1）“四位”指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室四部分，是庭院经济与生态农业相结合的一种生产模式。

它的运行原理为：

日光温室的增温效应可使蔬菜等作物在冬天也能正常生长，同时也使猪禽免受严寒而快速生长；温室内的植物为动物提供氧气，同时吸收二氧化碳；人、猪、禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产气,同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料,有助于减少蔬菜的病虫害，提高蔬菜的产量和质量。

（2）“四位一体”充分应用了物质循环和生物多样性等原理，提高了单位土地面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。

2．水陆物质和能量交换型生态工程-—桑基鱼塘

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：

桑叶喂蚕，蚕产蚕丝；桑树的凋落物和蚕粪落到鱼塘中，作为鱼饲料,经过鱼塘内的食物链，可促进鱼生长;甘蔗可榨糖,糖渣喂猪，猪的排泄物进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经微生物的分解,又可作为桑和甘蔗的有机肥料。

桑基鱼塘为农民创造了多种收入的门路，完全符合“无废弃农业”的要求。

3．农业生态工程的主要技术

主要技术

内容

实例

物质的良性循环技术

核心技术：

物质的良性循环技术　

优点：

实现了物质的良性循环和多途径利用

桑基鱼塘、农村农作物秸秆“过腹还田”

洁净可再生的新能源开发技术

洁净、无污染

太阳能、风能、生物能、潮汐能

种植业和畜牧业合理优化技术　

根据农村地区的土地资源、水资源等实际情况,针对当地社会需求,以农业生态系统内部物质良性循环为基础,尽量少用化肥、农药，提高农作物产量和畜牧业产品产量，优化组合种植业和畜牧业等结构,以求得最大化经济效益和生态效益

间种、轮种、套种技术，利用种间关系进行生物防治

设计生态工程的常用方法之一是给食物链（网）“加环”，下图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法错误的是（　　）

A．用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益

B．用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用

C．将蛆蛹粪便还田，运用了能量循环利用原理

D．该生态工程的运转离不开人的管理

［解析］　用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇、残渣来培育食用菌和蛆蛹实现了废弃物的资源化，实现了物质的多级循环利用；生态工程的正常运转离不开人的管理;将蛆蛹粪便还田，运用了物质循环再生原理，但是能量是不能循环利用的。

[答案］　C

下列关于生态农业的叙述中，错误的是（　　）

A．生态农业是以环境与经济发展为前提的

B．生态农业以保持生态系统内的生态平衡为主导思想

C．以高投入获得农业的高产出

D．生态农业开展多种经营

解析:

选C。

生态农业是指在保护、改善农业生态环境的前提下,遵循生态学、生态经济学规律，运用系统工程方法和现代科学技术，集约化经营的农业发展模式,是相对于高投入高产出的石油农业提出的，C项是作为石油农业特点存在，所以错误.

［随堂检测]

1．下列不属于生态工程的例子是（　　）

A．“三北”防护林工程

B．研制和生产各种可自然降解、对环境无害且可循环利用的包装材料

C．西部地区自然保护区建设工程

D．超级细菌

解析：

选D。

A项属于山区小流域综合治理与开发的生态工程，B项属于清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程，C项是我国在西部地区实施的林业重点生态工程之一，D项超级细菌属于基因工程的例子。

2．如图为生态养猪模式图。

从图中可知该生态工程属于（　　）

A．物质循环利用的生态工程

B．节水和废水处理与应用的生态工程

C．山区小流域综合治理与开发的生态工程

D．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程

解析：

选B。

该生态养猪模式图主要体现了肥水的利用流程，为节水和废水处理与应用的生态工程。

3．下列不属于生态工程建设目的的是（　　）

A．对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善

B．防止环境污染

C．单纯追求粮食产量

D．促进人类社会和自然环境的和谐发展

解析：

选C。

根据生态工程的概念可知，防止环境污染,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,促进人类社会和自然环境的和谐发展都是生态工程建设的目的。

只有C项不正确，单纯追求粮食产量有可能影响整个生态系统的和谐发展。

4．生态农业与传统农业相比，优点是（　　）

A．生产效率高，产品种类多

B．物质循环利用，对环境影响较小

C．以石油、煤等原料为动力，生产效率高

D．生物多样化程度高,环境承载力大

解析:

选B。

生态农业是一个农业生态经济复合系统，包括了农林牧副渔业，遵循生态学的基本规律，传统农业则是以大量的化肥、农药和机械投入换取高产量的农业，所以，生态农业与传统农业相比,优点是物质循环利用，对环境影响较小。

5．如图表示一种“甘薯＋奶牛＋沼气＋花木＋龙虾＋食用菌”的生态农业模式,下列有关描述正确的是（　　）

A．图中可以组成的食物链是甘薯→奶牛→牛粪

B．该生态系统的设计遵循了物质循环再生原理、物种多样性原理等生态学原理

C．图中只有生产者、消费者和分解者3种成分

D．青贮的目的是通过微生物有氧呼吸,分解甘薯藤中的有机物，有利于奶牛的消化吸收

解析：

选B。

食物链是由生产者和消费者组成的，即甘薯→奶牛。

生态学原理很多,该生态系统的特点是物质循环利用，即主要利用了物质循环再生原理和物种多样性原理。

图中具有生态系统的四种成分：

甘薯、花木等属于生产者,沼气池中的微生物、食用菌、底泥中的腐生微生物等都属于分解者,奶牛属于消费者，沼渣属于非生物的物质和能量。

甘薯藤青贮就是通过微生物的发酵（无氧呼吸），将甘薯藤中不容易被奶牛消化吸收的有机物分解为较易吸收的有机物，提高物质和能量的利用率。

6．读图，并按要求完成下列问题：

（1）将正确选项的代号填在下图中空白框内（1～6）,使系统成立（每字母限填一次）。

A．秸秆　B．牧草　C．羊粪　D．羊毛、羊肉　E．增加土壤肥力　F．调节小麦、绵羊的生产规模

（2）从生态系统的类型分析，该农场属于________生态系统，________的作用起主导作用。

（3）该农场对市场的适应性较____________，收入的波动较________.从能量流动角度分析，流入该生态系统的总能量是由____________固定的；从物质循环角度分析，该农场留有一定面积的休耕地的意义是:

使土壤中的________把________［在第

（1）小题中选择］分解成无机物,从而可以提高________________。

解析：

本农田生态系统的生产者是小麦和牧草,所以流经该生态系统的总能量是由小麦和牧草固定的，分解者是土壤中的微生物。

答案:

（1）1—F，2—E，3-C，4—A，5—B，6—D

（2）农田　人

（3）强　小　小麦和牧草　微生物　A、B、C　土壤肥力

［课时作业］

一、选择题

1．下列不属于我国生态工程建设实例的是（　　）

A．沼气工程　　　　　　　B．桑基鱼塘

C．防沙治沙工程D．焚烧城市生活垃圾

解析:

选D。

焚烧城市生活垃圾会造成环境污染，不属于我国生态工程建设实例。

2．我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘,塘内养鱼，塘基上种桑,用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥塘,塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，大大提高了系统生产力，这种模式主要应用了生态工程遵循的哪个原理（　　）

A．协调与平衡原理B．整体性原理

C．物种多样性原理D．物质循环再生原理

解析:

选D。

由题干信息可知桑基鱼塘中,上述四种原理均有体现，但主要体现的是物质循环再生原理.

3．我国西北一些地区年降雨量小于450mm，是只适宜种植灌木和草的地区，但却被硬性规定种植属于乔木的杨树,以致到处都是“杨家将”。

这个事例说明该生态工程设计时忽略了（　　）

A．物质循环再生原理

B．整体性原理

C．物种多样性原理

D．物种生长、生存或繁殖的环境条件

解析:

选D.在进行生态工程设计时不仅要考虑所依据的生态学原理,而且还不能忽略物种生长、生存或繁殖的环境条件。

4．下列措施中，属于山区小流域综合治理与开发的是（　　）

A．农作物秸秆的“过腹还田”

B．治坡、治沟、修梯田、发展林业

C．矿山废弃地的恢复

D．利用废弃的糖蜜制酒精

解析:

选B。

山区小流域综合治理与开发的生态工程强调：

在治理恢复小流域生态的基础上，可持续利用小流域自然资源,将治坡、治沟、修梯田与发展草业、牧业、林业结合起来。

5．很多农村将农作物的秸秆、生活垃圾等经发酵处理制作沼气作为清洁能源，下列属于其生态工程的是（　　）

A．废水处理与应用的生态工程

B．小流域治理与开发的生态工程

C．清洁及可再生能源组合利用的生态工程

D．物质循环利用的生态工程

解析:

选C。

我们利用的是它燃烧的能量,并且此能量是清洁可再生的。

虽然也有物质循环利用,但不是用沼渣肥田，与物质循环有关但不是本题要求作答的。

6．为解决粮食生产和环境保护之间的矛盾，当前科学、有效的途径是（　　）

①合理开发海洋，寻找新的粮食资源

②控制人口增长,协调人与自然和谐发展

③增施化肥，提高作物产量

④开荒辟地、围湖造田，提高粮食种植面积

⑤利用现代生物技术，培育具有较大光合作用效率的作物新品种

A．①②③B．①②⑤

C．①③④D．③④⑤

解析：

选B。

解决粮食生产与环境保护之间的矛盾可以从控制人口、协调人与自然关系、开发新的粮食资源、利用新技术提高作物产量等角度着手。

③中增施化肥会造成一定程度的环境污染，④中开荒辟地与围湖造田都会破坏原有植被,改变当地环境甚至影响气候，故①②⑤正确，③④错误，选择B项。

7．退耕还林还草的措施,主要利用的农业生态工程技术是（　　）

A．洁净可再生的新能源开发技术

B．间作、套种和轮种技术

C．物质的良性循环技术

D．种植业和畜牧业合理优化技术

解析：

选D。

退耕还林还草的措施，主要利用了种植业和畜牧业合理优化技术。

8．下列哪些是生态工程在不同领域的应用（　　）

①农业生态工程

②节水和废水处理与应用的生态工程

③物质循环利用的生态工程

④山区小流域综合治理与开发的生态工程

⑤清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程

⑥住宅、小区和城镇建设生态工程

⑦生物多样性保护和持续利用工程

A．①②③B．③④⑤⑥

C．①③⑤⑦D．①②③④⑤⑥⑦

答案：

D

二、非选择题

9．如图是某地农民以沼气为纽带建立的农业生态系统，据图回答以下问题：

（1）该生态工程主要运用了哪些生态工程技术？

（2）通过实践证明,这种生态系统较为理想，不仅有很好的生态效益，而且也为农民增加了经济效益，其原因是充分利用了____________中的能量.建立这种生态系统的目的就是为了________________________。

解析：

（1）从图中分析可看出该生态工程设计主要运用了物质的良性循环技术、洁净可再生的新能源开发技术、种植业和畜牧业合理优化技术。

（2）建立以沼气为纽带的农业生态系统的目的是充分调整能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。

答案：

（1）物质的良性循环技术、洁净可再生的新能源开发技术、种植业和畜牧业合理优化技术。

（2）各营养级　使能量流向对人类最有益的部分

10．请仔细读图，然后指出该生态农业的优点。

（1）生态农业设计的基本原理是:

①________________________________________________________________________，

②________________________________________________________________________。

（2）生态农业的优越性表现在_______________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）在“农作物→猪→农户”这条食物链中，若农作物通过光合作用产出300摩尔氧气，则农作物同时产生________摩尔葡萄糖，农户从猪中获取的能量最多相当________摩尔的葡萄糖。

解析：

生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的基本理论,食物链是能量流动和物质循环的渠道，这样各种农产品的生产相互协调、互惠互利，实现了能量和物质的多级利用,人们可以利用种间关系对生物种群进行调节.

答案：

（1）①生态系统中能量多级利用和物质循环再生

②环境与经济协调发展

（2）各种农产品的生产相互协调、互惠互利，实现了能量和物质的多级利用

（3）50　2

11．如图是一个庭院生态工程的模式图。

请据图分析回答:

（1）该生态系统中处于第二营养级的生物有___________________________________。

（2）该生态系统中人类活动所需的能源最终来自________________________________

____________________。

（3）沼气池中的硝化细菌有除臭作用，这种臭味物质主要是________，经硝化细菌的硝化作用形成NO

从而被植物吸收。

（4）该生态工程涉及的主要技术有___________________________________________、

________________________________________________________________________。

解析：

由模式图可知，黄瓜、番茄等蔬菜是生产者，处于第一营养级，鸡、鸭、猪、人是初级消费者，处于第二营养级。

流经生态系统中的能量来自生产者固定的太阳能，硝化细菌经硝化作用把氨气转化为NO

从而被植物吸收，该庭院生态工程主要利用了物质的良性循环技术和洁净可再生的新能源开发技术。

答案：

（1）人、鸡、鸭、猪

（2）太阳能

（3）氨气（NH3）

（4）物质的良性循环技术　洁净可再生的新能源开发技术

12．长江的水体污染主要是由于流入长江的次级河流在流经城镇时,城市中的生活污水、工业废水大量排入河流,造成河流污染.某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化分析,实验装置如图。

请据图回答下列问题：

（1）图中植物的作用是____________________.该植物采收后，可以直接用作________,也可干燥处理后用来提取____________________等金属。

（2）此案例属______________生态工程的实例，它遵循的生态工程原理是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________（写其中一个）.

（3）该小组利用人工浮床开展了“菰（茭白）和菖蒲对生活污水净化效果的研究”，你认为该实验装置应该准备________组，应采取的处理措施是:

___________________________

________________________________________________________________________.

解析：

（1）人工浮床的原理就是利用浮床植物发达的根系吸收水中的氮、磷等大量化学元素,吸附大量悬浮物，靠其中的微生物降解和吞噬作用净化水中的污染物。

浮床植物采收后，可以直接用作家畜饲料,也可干燥处理后用来提取铜、锌、汞等金属。

（2）由于该工程是对流经城镇造成污染的河流进行净化，因而该工程属于城市环境生态工程；由于浮床植物采收后，可以直接用作饲料，也可干燥处理后用来提取铜、锌、汞等金属，获得了很高的经济效益，因而该工程采用了物质循环再生原理、整体性原理、协调与平衡原理等。

（3）由于用菰（茭白）和菖蒲两种不同植物作为材料研究对生活污水的净化效果,因而要设置对照实验，既要相互对照，又要设置空白对照，具体为设置4组实验，一组只栽茭白，一组只栽菖蒲，一组混合等量的茭白和菖蒲,一组空白对照（不栽植物）。

答案：

（1）吸收水中的化学元素　饲料　铜、锌、汞

（2）城市环境　协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等

（3）4　一组只栽茭白，一组只栽菖蒲,一组混合等量的茭白和菖蒲,一组空白对照（不栽植物）

第三节　水利工程中的生态学问题（略）

第四节　生态工程的前景（略）