科学家访谈　我赞叹生命的美丽

第二节生态工程的实例和发展前景 20世纪70年代以来 我国生态工程的理论和实践都取得长足进展 在某些研究领域已处于国际领先地位 在实践上已应用于农业生产 环境保护 城镇建设等许多方面 取得了举世瞩目的成就 农村综合发展型生态工程小流域综合治理生态工程大区域生态系统恢复工程湿地生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程城市环境生态工程 一 生态工程的实例 背景资料 在我国13亿人口中 有9亿多人口生活在农村 现代中国农业的发展 1978年以前是典型的生态 有机农业1978年 1985年是半生态 有机农业 1985年 1990年是半石油农业 化学农业 1990年到现在是典型的石油农业 化学农业 中国农业逐步走入机械化现代化道路 消极影响 破坏土壤营养结构污染严重农业产品利用率低 怎样才能实现物质的多级循环利用怎样在资源条件有限的情况下 取得经济效益 社会效益 生态效益的全面提高 问题 1 农村综合发展型生态工程 农村中物质 能量的多级利用问题 建立农村综合发展型生态工程 北京窦店村以沼气为中心的生态工程 问题 对策 案例 物质循环再生原理 整体性原理 物种多样性原理 原理 思考与讨论 1 在这一案例中 主要运用了哪些生态工程的基本原理 物质循环再生原理 整体性原理 物种多样性原理等 2 这一生态系统的结构和功能有哪些特点 有哪些值得借鉴的做法 这个案例以沼气工程为核心 农林牧副渔各业全面发展 增加了劳动力就业机会 促进了经济发展 同时又降低了环境污染 促进了农村的可持续发展 现实意义 达到了物质利用的良性循环缓解了农村 三料 的缺乏问题提高了土地产出水平创造多种劳动力就业机会 增加农民收入开发可以更新的资源 减少环境污染 据报道 2005年 窦店村农村经济总收入实现9 2亿元 实现国内生产总值1 9亿元 人均纯收入10436元 上缴国家税金1050万元 比1999年分别增长191 190 116 和961 集体净资产达到1 5亿元 比1999年增长185 窦店村的生态工程建设已作为样板在全国进行推广 成果 山东 浙江等省提出要以 生态立省 在农村大力发展沼气等可再生能源 农业部的统计显示 全国已有1540万农户用上了沼气 以沼气等新能源为代表的一批生态项目 如今在各地农村积极推进 现状 黄河携带的大量泥沙 是许许多多小流域的水土流失累计在一起所致 2 小流域综合治理生态工程 小流域水土流失问题 进行综合治理 甘肃陇南县 九子登科 模式 问题 对策 案例 整体性原理 协调与平衡原理 原理 战国以前 黄土高原的森林覆盖率在50 以上 由于农业垦荒规模的不断扩大以及历史上营造宫殿 伐木烧薪 战争等 植被遭到严重的破坏 1949年 黄土高原植被覆盖率不足10 1985年仅为6 5 经过多年的治理 现在黄土高原严重水土流失区内 乔木林覆盖率已恢复至9 27 乔灌林覆盖率恢复至15 17 一些治理先进的小流域 已恢复至30 40 在当前西部大开发生态环境建设为重的形势下 植被覆盖率将会大幅度增加 成果 1 小流域的综合治理 综合 表现在哪些方面 综合 表现在它一改以前的单纯造林和蓄水 减沙等工程模式 同时考虑到了生态效益和经济效益 不但注重通过还林 还草 筑坝等措施达到蓄水 降低土壤侵蚀的生态效果 还考虑如何提高人们的生活水平 例如 不但种植农作物 还同时种植经济作物来提高人们的收入 考虑到了种植薪柴林解决人们的燃料来源问题 各种措施的结果是建立一个稳定 持久 高效的生态系统 思考与讨论 2 为什么要针对不同的地形采取不同的措施 这体现了生态工程的什么原理 山顶土壤条件 气候条件恶劣 不宜蓄水 交通不便 改造成本高 适宜封山 依靠自然恢复力来恢复植被 山腰 荒地等土壤 虽然水分条件较好 但是仍不适宜种植农作物 对于这样的地方可以自然恢复 也可以人为种植适宜的林木 草或果树等 加快植被恢复速度 这样既能降低土壤侵蚀 又能创造一定的经济效益 对沟底而言 应建设堤坝系统 它可以蓄水和淤积土地 还能够减少山体的崩塌和滑坡 保证人民的生命财产安全 对坡地和山脚农田来说 土壤 水分条件良好 交通也较方便 土地生产力高 适宜种植农作物来解决人们的粮食和收入等问题 但是在坡地上要水平梯田种植 以减少水土流失 根据不同的地形采取不同的措施 既要考虑到生态效益 又要考虑到人们的生活和收入问题 这体现了生态工程协调与平衡 因地制宜的原理和思想 3 从这一案例看 当地是怎么做到经济效益与生态效益相统一的 这一模式在其他小流域能够照搬吗 上题分析中已解答了经济效益与生态效益的统一问题 这种模式在其他小流域不能照搬 还是要因地制宜地进行生态工程建设 不同气候带 不同自然条件和不同经济发展水平的地区 其生态工程的模式应各具特色 过度放牧 造成荒漠化的因素 过渡樵采 过度放牧 盲目开垦 不合理利用水资源等 3 大区域生态系统恢复工程 我国土地荒漠化问题 植树造林 退耕还林 还草 退耕还草还草和三北防护林建设 问题 对策 案例 物种多样性原理 协调与平衡原理 整体性原理 原理 1 国家为什么投入巨大的人力和物力兴建三北防护林工程 这一工程为什么需要如此漫长的时间 生态环境的质量关系到这一地区人民的生产和生活问题 对维护社会稳定具有重要意义 更重要的是 这一地区的生态环境关系到下游地区人民的生产 生活和经济发展 如黄河上游的水土流失容易导致下游地区的洪水泛滥 而危害巨大的沙尘暴的发生也与这一地区的土地沙漠化关系密切 同时这里自然矿产资源丰富 对我国的经济发展和国家安全具有重要战略意义 这一地区区域广阔 气候 自然条件复杂 总体经济发展水平较低等情况也决定了这个工程需要较长的时间 非一朝一夕之功 思考与讨论 2 这一工程横跨多个省区 根据协调与平衡原理和生物多样性原理 不同地区在造林设计上应当注意什么问题 三北防护林跨越中国13个省 直辖市 自治区 首先应考虑树种的生态适应性问题 种植适宜品种 宜林则林 宜灌则灌 宜草则草 其次要考虑树种的多样性 保证防护林体系的稳定性 不同地区应根据当地情况采取不同的策略 如条件恶劣的地区应该结合自然恢复力 而农区的防护林中农田防护林网可能占较大比重 湿地是陆地与水域之间的过渡形态 包括沼泽 滩涂 低潮水深不超过6米得浅海区 河流 湖泊 水库 稻田等 什么是湿地 珊瑚礁 滩涂 红树林 红树 沼泽 红树林 湿地生态系统 生物多样性 湿地被誉为地球的 肾脏 具有蓄洪防旱 调节区域气候 防止土壤侵蚀 自然净化污水 为迁飞的鸟类和多种动植物提供栖息地 为人们提供休闲娱乐的环境等功能 湿地的功能 人们对湿地进行排水和围垦 破坏了地球上80 的湿地资源 4 湿地生态恢复工程 湿地的缩小和破坏问题 控制污染退田还湖 江西鄱阳湖湿地生态恢复工程 问题 对策 案例 协调与平衡原理 整体性原理 原理 1 当初人们为什么要围湖造田 主要原因 我国历来人多地少 在 以粮为纲 的年代 围湖造田 种植农作物 以生产更多的粮食 片面强调经济发展 没有认识到湖泊的巨大生态调节功能也是重要原因 2 为什么说 退耕还湖 是一项巨大的系统工程 实施这一工程面临的主要困难是什么 退耕还湖不仅包括退耕地为湖区 还包括退耕后湖区上游以及湖区周围的生态环境保护工作 更重要的是原耕地上居民的迁移 要解决迁出居民的生活和就业等问题 这是退耕还湖工程的主要困难 3 地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负有什么责任 保护环境 减少水土流失和水污染 例如 减少工厂 生活污水往水体中的排放 农田中减少化肥和农药的施用量等 思考与讨论 二十多年开采稀土矿 造成平远县仁居 黄畲两镇矿区水土流失严重 河道淤塞 农田被埋 5 矿区废弃地的生态工程 矿区生态环境的破坏问题 修复土地 恢复植被等 赤峰市元宝山矿区生态恢复工程 问题 对策 案例 系统学和工程学原理 原理 加快恢复矿区生态环境措施包括 人工制造表土 多层覆盖 特殊隔离 土壤侵蚀控制 植被恢复工程等 特殊之处 耐酸性土的香根草 1 在这一案例中 恢复植被的措施是植树和种草 为什么不是种植农作物 矿区土壤条件恶劣 不适宜农作物的生长 因此代之以适应性强 耐旱的灌木 草和树 2 怎样合理地筹划养殖肉牛的数量 首先要考虑到牧草的产量 以草定畜 从外地调运饲料要考虑饲养成本 更重要的是要考虑到土地对粪肥的承载力 以及对粪肥的加工或利用情况 要保持在承载力范围以内 以免养殖规模过大 粪肥数量巨大而造成新的污染 3 除煤矿外 你知道还有哪些矿区吗 这些矿区的恢复工程与煤矿是否有不同之处 除煤矿外 还有金矿 铁矿等 这些生态恢复工程最重要的是改良表土 恢复植被 但要因地制宜 思考与讨论 大于60分贝属于噪音 提醒 6 城市环境生态工程 城市生态系统面临的垃圾 大气 噪音等污染问题 城市绿化 污水净化和废弃物处理等综合治理 问题 对策与案例 环保模范城市 大连 协调与平衡原理 整体性原理 原理 北京北海公园东部人工景观 讨论题 江苏张家港 辽宁大连 福建厦门 广东深圳 广东珠海 山东威海 提醒 在肯定生态工程的作用 特别是对恢复和重建受损生态环境的重要作用的同时 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 生物圈2号 二 生态工程发展的前景 生物圈2号 生态工程的实验及启示 生物圈2号 于1986年11月破土动工 1991年9月 第一批8名实验者进入其中并开始实验 1993年2月 向 生物圈2号 输氧 人员撤出 1994年2月第二批7名实验者进入其中 几个月后撤出 实验失败 布局 问题提出 1 实验目的 制造一个人工模拟的生命支持系统 以验证人类在离开地球的情况下 利用人工生态系统 仅依靠太阳能 能否维持生存 2 实验场所 3 实验特点 物质上 与外界隔绝 信息上 可以通过电力传输 电信和计算机同外界相连 能量上 只允许太阳能通过玻璃射入 4 实验结果 5 实验失败原因 大气成分的变化 内部气候没调节好 6 实验启示 在现有技术条件下人类没有能力去完全模拟出自然生态系统 2 我国生态工程发展前景的分析与展望 西方国家生态工程的特点 我国生态工程的特点 我国生态工程存在的问题及发展前景 发达国家经济发展水平较高 人均土地 水等资源占有量较多 所以这些国家的生态工程往往注重生态恢复 而较少注重经济效益 我国人口较多 人均土地 水资源和能源占有量少 所以在进行生态工程时 一定要注重生态效益 社会效益和经济效益的统一 问题 1 难以设计出标准化 易操作的生态工程样板 2 设计缺乏高科技含量 生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持 缺乏理论性指导等 前景 随着我国社会 经济的发展 以及可持续发展战略的实施 我国的生态工程一定会出现广阔的发展前景 我国生态工程存在的问题及发展前景 下列对城市垃圾的处理办法不妥当的是 A 垃圾进行分类处理 并实现垃圾资源化利用B 改露天放置为掩埋处理 地表种植植物C 利用热解方法使垃圾分解D 垃圾堆放在一块 通过微生物自然分解 D 下列措施中不符合城市生态工程建设基本原理的是 A 城市规划 分区建设工业区 居住区 生态绿地等B 大力推广 环境友好技术 和低污清洁生产工艺C 采用浮床工艺法等手段治理水污染D 用法律手段严禁汽车上路 造纸厂酒厂生产 以断绝污染的源头 D 1 根据下图说明我国现有的生产模式严重违反了生态工程原理 DA 整体性原理B 协调与平衡原理C 系统的结构决定功能原理D 物质循环再生的原理 重庆理综 稻 鸭 萍共作是一种新兴的生态农业模式 其中 水生植物红萍 满江红 适生于荫蔽环境 可作为鸭子的饲料 鸭子能吃有害昆虫并供肥 促进水稻生长 对以此模式形成的生态系统 下列叙述错误的是CA 该生态系统的主要功能是物质循环和能量流动B 鸭子既是初级消费者 又是次级消费者C 生物群落由水稻 红萍 鸭子和有害昆虫组成D 水稻和红萍分层分布 能提高光能利用率 江苏生物 8分 江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如下图所示 请据图回答下列问题 1 牛棚内产生的 二氧化碳 可扩散进入蔬菜大棚 提高蔬菜大棚 提高蔬菜的光合效率 蔬菜光合作用产生的 氧气 可扩散进入牛棚 2 秸杆除了作为牛的饲料外 还可与牛粪混合堆入进行 发酵 腐熟的产物肥效提高 这是因为微生物将有机物分解为无机物 这种肥料用作蔬菜栽培可以提高蔬菜产量 3 在牛的品系 饲料品种和用量不变的条件下 采用这种养殖模式 牛的生长速率明显提高 其主要原因是牛棚内温度较高因而牛维持体温消耗的能量较少 4 牛棚保温所需的热能来源于牛身散热 地热 太阳光能 和 发酵产热 5 从生态系统主要功能的角度分析 这种种植养殖模式较好地实现了物质的循环利用和能量的高效利用 九子登科 模式 山顶戴帽子 山头实行封禁管理 营造水土保持林 保护和恢复植被 山腰系带子 半山陡坡退耕还林还草