第二单元生态工程与生物安全

第二单元生态工程与生物安全第一章生态工程第一节生态工程及其原理1生态工程的概念生态工程起源于生态学的发展与应用，目标是在促进生态系统良性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜能，防止环境污染，达到经济与生态效益的协调发展。退耕还林还草工程自1999年首次在四川、陕西、甘肃三地试点以来，截止2002年11月底，累计完成退耕还林任务5.9乘10的六次方hm的平方，对改善我国的生态环境发挥了了积极的作用。我们把这种为了人类社会和自然双双收益，着眼于生态系统，特别是社会-经济-自然复合生态工程据欧更多的优势。生态工程不仅要保护环境与资源，更重要的是要以有限的资源为基础，生产出更多的产品，以满足社会发展的需要，并力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一，使人工控制的生态系统具有更强大的自然再生产的能力。2生态工程的基本原理在生态工程建设过程中，根据不同地区的实际情况，我们可以采用适当的生态工程模式。这些模式都必须遵循生态学的一些基本原理。食物链原理在自然生态系统中，由生产者、消费者、分解者所构成的食物链，既是能量转化链和物质传递链，也是价值增值链。根据生态系统的食物链原理，在农业生态系统中，我们可以通过调整食物链长度的方法，利用相应的腐生生物，将各营养级的食物残渣或粪便等排泄物进一步转化，来提高生物能量的利用率。生态位原理自然生态系统中存在不同的生物种群，每一种群在多维的生态空间中都有其理想的生态位，而每一种环境因素都给生物种群提供了显示的生态位。这种理想与现实生态位之差，一方面迫使生物的种群去寻求、占领和竞争良好的生态位。另一方面也迫使生物群不断地适应环境，调节自己的理想生态位，并通过自然选择，实现生物与环境的世代平衡。在农业生态系统中，由于物种单一，产生了较多的空白生态位。因此，在农业生态工程设计中，如果能合理运用生态位原理，把适宜且有经济价值的物质引入生态系统中，填充空白的生态位，从而阻止一切有害的杂草、病虫、鸟兽的侵袭，就可以形成一个物种多样化、种群稳定的生态系统，并使有限的光、热、水、气、肥料资源得到合理运用，减少资源的浪费。限制因子原理生物需呀不断地从环境中摄取物质、能量和信息。生物的生长取决于数量最不足的那一种物质，这叫做最小因子定律。另外，人们还发现，某些因子过多也会影响生物的生长、发育和繁殖。1913年，谢尔福德把生态因子的最大量和最小量对生物的限制作用概念合并并为耐性定律。生态学家结合最小因子定律和耐性定律提出了限制因子的概念，即当生态因子接近或超过某种生物的耐受极限而限制其生存、生长、繁殖或分布时，这些因子就是限制因子。在一个特定的区域内，物种长期生活在一个稳定环境中，生物对周围环境发生剧烈变化或一些有机体赶入到新的环境中，一些生态因子才有可能成为限制因子。整体效应原理生态系统是由若干组成部分结合而成的具有特定功能的整体。其最基本特征是整体性，表现为系统各部分间相互联系，、依赖、作用、制约的不可分割性，整体的作用和效应比各部分之和大。例如：农业是一个多部门组成的产业，它是由农业生产、环境资源以及社会经济要素构成的社会-经济-自然的复合系统。农业系统工程技术的建设要达到能量转化率高、物质循环规模大、信息流畅、价值增加显著等目地。就要合理调配农业的各个生产部门，整个系统的总生产力得到提高。生态工程建设是一个涉及各个领域、很多部门的系统工程。在实施过程中，我们必须按照可持续发展的原则，组建三大体系良性循环的新型生态系统。第二节我国的生态工程1农业生态工程农业生态工程是实施生态农业建设的重要措施，人们根据当地自然资源和自然环境，通过合理组合农、林、牧、渔、加工等产业的比例，能够形成经济效益，生态效益和社会效益三结合的农业生产体系。我国的农业生态工程自诞生起，一直注重生态系统水平上的研究，在农业生态系统的结构与功能，养分循环特征、机制与调节等方面进行了论证和调研，逐步形成了具有中国特色的农业生态工程，由于各地自然调节和社会经济条件差异很大，所以我国的农业生态工程建设有着不同规模和多种多样的类型。归纳起来，主要有生物立体共生型农业生态工程、以沼气为纽带的农业生态工程、生态环境综合政治型农业生态工程等。生物立体共生型农业生态工程是根据生态位和生态共生等原理，结合各种生物的生物学特点，充分利用时间、空间、光、热、水等资源潜力，运用现代科学技术，把种植业、养殖业及相关的加工业巧妙的结合起来，建立多物种共处、多层次配置的立体农业生产体系。它在我国普遍存在，山区、丘陵、缓坡、旱地、水田、园地和庭院以及水域等均有所应用。生物离体共生型农业生态系统大体可分为三种：立体种植型、立体养殖型和立体种养型。桑基鱼塘就是一种比较典型的立体种养模式。采用生物立体共生型农业生态工程建设的目的是加厚利用层，改变过去只强调扩大耕地面积或养殖面积的不合理做法，在不同的垂直梯度合理安排不同种类生物。使之生活在各自需要的空间内，以达到充分利用各种资源来提高物质、能量利用率的目的。以沼气为纽带的农业生态工程动物粪便、作物秸秆等废弃物在厌氧条件下通过微生物的分解作用能够产生沼气。沼气的主要成分为甲烷，可以作为生物能源、其残留物-沼液、沼渣可用于大田施肥。养鱼，作为家畜的饲料添加剂等。另外，产生沼气还可以改善环境卫生，恢复植被，最终维护生态平衡，基于以上种种有点，人们常识通过沼气把居住环境与生产环境有机结合起来，充分利用土地资源和太阳辐射，建立起一种以沼气为纽带的生态农业体系。其中，最典型的是四位一体农业生态工程。四位一体农业生态工程是以日光温室为主体，利用塑料薄膜的透光和阻散性能，将日光能转化为热能，从而达到提高问世温度和保持湿度的目的，为蔬菜和畜禽的生长发育以及沼气的产生提供适宜的环境。以沼气为纽带的农业生态工程可以高度利用有限土地、劳力、时间和资金，达到多产结合，集约经营，形成完整的良性生产循环系统，从而获得经济、生态、社会三效益增长。生态环境综合政治型农业生态工程山区综合开发生态工程就是比较典型的一个实例。这是一种以开发低山、丘陵地区、充分利用山地资源的复合生态农业类型，通常的结构模式为：林-果-茶-草-牧-渔-沼。该模式一般先从绿化荒山、保持水土、涵养水源等方面入手，以畜牧业为主体结构。根据山区的自然条件和物种生长特征，在高坡处载种果树、茶树，在缓平岗上引种优良牧草，大力发展畜牧业，饲养 奶牛、山羊、兔、禽等良性畜禽，其粪便养鱼；在山谷低洼处开挖鱼塘，实行立体养殖，塘泥作农作物和牧草的肥料。这种生态模式充分利用了山地自然资源优势，为丘陵山区综合开发探索出一条新路。这些农业生态工程仅仅是一些具有代表性的农业生态模式，随着现代科技工艺的进一步发展，特别是对空间的利用，物质的多层次、多途径转化以及水路环境的交互补偿等进一步探索研究，必将创造出更多、更新的技术类型2林业生态工程森林是地球上最重要的生态系统，在维护地球生态系统的结构与功能方面具有重要意义。我国在发展经济的同时，为扭转生态恶化的状况，充分发挥森林在陆地生态系统中的主体作用，自1978年起，先后实施了以改善生态环境。扩大森林资源为主要目