2020版高考生物一轮复习第35讲生态工程学案.doc

第35讲生态工程知识内容展示核心素养对接1.生态工程的主要类型（a）2.生态工程在农业中的应用（a）3.活动：庭院生态系统的经济效益分析（a）科学思维归纳概括生态工程的主要类型科学探究庭院生态系统的经济效益分析社会责任生态工程在农业生产中的应用考点生态工程1.（2018浙江11月选考）某农业生态工程示意图如下，回答下列问题：（1）该农业生态工程体现的生态工程原理主要是。对该工程的经济效益分析，可从系统内部的投入和产出、系统的有效贡献等三方面进行核算。（2）若要提高该工程的经济效益，可采用农业生产的技术在桑基上再种植大豆，也可采用农业生态工程的技术放养适量的鸡鸭等动物以调整该工程的产业结构。（3）某小组应用基因工程方法开展适用于该生态工程的抗虫植物改良研究。为提高将重组dna分子导入受体细胞的效率，除考虑导入方法、筛选条件、防止污染外，还需考虑的主要因素有_（答出2点即可）。农杆菌介导法是目前植物转基因的常用方法。该方法的基本过程是农杆菌感染植物时，并将其插入到受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种，则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中。解析（1）桑基鱼塘生态工程，实现了桑叶养蚕、蚕沙养鱼、塘泥作为桑树的肥料回到桑园，其核心技术就是物质的良性循环技术，体现了物质循环的原理。对该工程的经济效益分析，可从系统内部的投入和产出、系统的实际消费、系统的有效贡献等三方面进行核算。（2）桑基上种植大豆，体现的是农业生产的间种技术。农业包括种植业和畜牧业，在该生态系统中放养适量的鸡鸭等动物，体现的是种植业和畜牧业合理优化技术。（3）为提高将重组dna分子导入受体细胞的效率，考生可从重组dna、导入方法及环境、受体细胞等多方面予以考虑。故除题干告知的导入方法、筛选条件、防止污染外，还需考虑的主要因素有重组dna的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度。农杆菌感染植物时，携带目的基因的ti质粒可转移到受体细胞，并将目的基因片段通过tdna转移到受体植物的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种，则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中稳定和高效地表达。答案（1）物质循环系统的实际消费（2）间种种植业和畜牧业合理优化（3）重组dna的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度携带目的基因的ti质粒转移到受体细胞稳定和高效地表达2.（2017浙江4月选考节选）回答与生态工程有关的问题：（1）对农作物秸秆多途径利用的基本过程示意图如下，贯穿全过程的核心技术是技术。其中“过腹还田”的具体途径是。将秸秆和动物粪便等通过微生物发酵产生沼气，这是利用了农业生态工程中的技术。（2）农业生产上，畜牧业依赖和受制于种植业，可以通过种植业和畜牧业的技术提高经济和社会效益。“退耕还林”后，林地的增加可以减少，更有利于受损生态系统的恢复。使用农药能有效控制农业害虫，但也使生态系统的减少，因此利用生物的进行生物防治是今后的发展方向。解析本题有关生态工程的问题，题目难度低，答案在课本中都能找到。其中秸秆“过腹还田”就是利用家畜等对秸秆进行消化，产生的粪便可以肥田，相比焚烧秸秆，这样对秸秆的利用可以提高经济、生态和社会效益，其具体途径是秸秆家畜粪便农田。答案（1）物质良性循环秸秆家畜粪便农田洁净可再生的新能源开发（2）合理优化水土流失生物多样性种间关系本题组对应选修三p6879生态工程1.马世骏教授根据中国大量的朴素的生态工程实践，归纳出“整体、协调、循环、再生”的生态工程原理，并明确生态工程学的研究对象是社会经济自然复合生态系统。2.在我国，生态工程的发展特别迅速，其应用领域起初主要是农业生态工程以及节水和废水处理与应用的生态工程，现在已经扩大到许多生态产业，如物质循环利用的生态工程，山区小流域综合治理与开发的生态工程，清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程，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，生态旅游工程，绿色化学工程，生物多样性保护和持续利用工程等方方面面。3.农业生态工程以生态学原理为依据，将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化，将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来，将节能、应用清洁能源、生态建筑以及人口控制、生物多样性保护等结合起来。生态农业有效地促进了物质循环、能量流动、信息流动的畅通，人与环境和谐相处，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.我国农业生态工程的主要技术有：物质良性循环技术、洁净可再生的新能源开发技术和种植业和畜牧业合理优化技术。另外还包括针对耕作方式和种植制度，设计套种、间种和轮种制度；利用动物的不同习性，设计多种立体养殖技术；利用生物种间关系，发展生物防治技术等。5.传统工业化农业生产的危害：更多土地成为可耕地，造成水土流失严重；过量使用化肥导致环境的破坏和土壤肥力下降；农药大量使用，不仅污染环境，还使得生物多样性减少。我们应当将农业与生态工程结合起来，发展生态农业。只有这样，农民问题、农业问题和农村问题才能比较彻底的解决。生态工程在农业中的应用（1）庭院生态工程：进行物质和能量的多级利用。如图是某家庭庭院生态工程示意图：从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是实现物质的循环再生和能量的多级利用；该系统中将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了利用，这体现了生态工程的物质循环再生原理。该生态工程能生产出无公害大米的原因是减少了化肥和农药的使用量，减少了环境污染。将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量，原因是蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强。（2）农业生态工程：按照生态和经济规律，种养结合，优化设计。（3）农业生态工程主要技术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。套种、间种、轮种制度；立体养殖技术；生物防治技术等。角度生态工程1.如图为生态养猪模式。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.山区小流域综合治理与开发的生态工程c.节水和废水处理与应用的生态工程d.清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程解析图示没有涉及废弃物的资源化，不是物质循环利用的生态工程，a错误；图示没有造成污染，因此不可能是山区小流域综合治理与开发的生态工程，b错误；根据图示可知，该生态工程是节水和废水处理与应用的生态工程，c正确；图中没有提及能量问题，不可能是清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程，d错误。答案c2.据下图判断，下列叙述不符合生态学原理的是（）a.物质经过多级利用，实现了良性循环b.每一级生产环节都获得了产品，提高了生态经济效益c.由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用效率降低d.由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染解析选项a符合物质循环再生原理；选项b对物质循环再生进行了进一步阐述；选项c与能量多级利用提高了能量利用效率不符；选项d在物质循环再生基础上，阐述了“污染物是放错地方的原料”的含义。答案c3.（2017绿色联盟适应性考试节选）绿色城市的重要标志之一是实现垃圾的“减量化、资源化和无害化”。下图是垃圾资源化、无害化处理的一种方案：（1）该生态系统中属于分解者的生物有。该生态工程主要利用了的原理。（2）从资源与环境的角度来看，途径优于途径的主要原因是和减少环境污染等。（3）种植业和是人类食物生产系统的两大支柱，两者结合的优化设计需要按照规律进行综合优化，使系统从总体上获得最佳的经济效益、生态效益和社会效益。解析（1）该生态系统中属于分解者的生物有蚯蚓、苍蝇、细菌等。该生态工程主要利用了物质循环利用的原理，因为该系统相比传统农业充分利用了废弃物，减少了污染物排放，实现了价值的增殖。（2）从资源与环境的角度来看，途径优于途径的主要原因是实现对物质的良性循环和多途径利用和减少环境污染等。（3）种植业和畜牧业（或养殖业）是人类食物生产系统的两大支柱，两者结合的优化设计需要按照生态和经济规律进行综合优化，使系统从总体上获得最佳的经济效益、生态效益和社会效益。答案（1）蚯蚓、苍蝇、细菌（微生物）物质循环利用（2）可以充分地利用垃圾中的物质（或对物质的良性循环和多途径利用）（3）畜牧业生态和经济1.生态工程具体实例所遵循的原理（1）单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害物种多样性原理。（2）草原确定合理载畜量，不能过度放牧平衡原理。（3）引种考虑适应环境协调原理。（4）林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题系统整体性原理。2.农业生态系统的设计原则（1）应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则。（2）应当能够构成一个合理的生产结构。（3）应当充分利用自然界的物质和能量资源。（4）应当体现减少环境污染的原则。（5）应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益。（6）所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。课后限时训练（时间：30分钟分数：100分）1.下列措施，不属于物质循环利用的生态工程类型的是（）a.利用蚯蚓等处理城市生活垃圾，蚓粪残渣作肥料b.在干旱地区开展雨水和地表水的收集c.把人畜粪便转化为复合肥d.农作物秸秆的“过腹还田”解析利用蚯蚓等处理城市生活垃圾，蚓粪残渣作肥料利用了物质循环再生原理；在干旱地区开展雨水和地表水的收集不属于物质循环再生；把人畜粪便转化为复合肥是利用了物质循环再生原理；农作物秸秆的“过腹还田”利用了物质循环再生原理。答案b2.帮助农民发展经济时，要注意一些实际问题，如草莓新品系应种植在阳光充足，疏水性好的土壤里，这主要体现了生态工程的（）a.物种多样性原理 b.整体性原理c.协调与平衡原理 d.物质循环再生原理解析将草莓种植在阳光充足，疏水性好的土壤里，有利于实现生物体与环境的协调统一，即体现了生态工程的协调与平衡原理。答案c3.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，据图判断下列说法正确的是（）用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益用蛆蛹粪便作有机肥还田，运用了能量循环再生原理在离开人的管理条件下，该生态工程仍可以正常运转a. b. c. d.解析用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用，提高了能量的利用率；用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，实现了物质的多级利用，提高了经济；用蛆蛹粪便作有机肥还田，运用了物质循环再生原理；农业生态工程需要在人为控制下才能维持稳定，离开人的管理不能正常运转。答案a4.生态农业不仅指对于农作物中所含物质、能量的充分利用，还具有很多内涵。人们越来越认识到根据不同地区的土地、光、水等各种自然资源，设计出适合本地的生态农业结构的重要意义。下列措施中不符合生态学原理的是（）a.作物“轮种”不仅能合理地利用各种矿质营养，还可避免某些害虫的大发生b.以作物秸秆为燃料发电，可以做到对农作物中物质和能量的多级利用c.充分利用各种生物固氮措施，尽量施用农家肥，减少化肥的施用d.应用以虫治虫、以菌治虫的措施，尽量减少甚至不使用有害农药解析作物“轮种”不仅能合理地利用各种矿质营养，还可避免某些害虫的大发生，符合生态学原理，a正确；以作物秸秆作燃料发电，只能利用秸秆中极少量的能量，能量浪费严重，不能体现生态系统内物质和能量的多级利用，b错误；充分利用各种生物固氮措施，尽量施用农家肥，减少化肥的施用，符合生态学原理，c正确；应用以虫治虫、以菌治虫的措施，尽量减少甚至不使用有害农药，符合生态学原理，d正确。答案b5.“四位一体”生态农业是我国北方典型的生态农业模式，它以沼气为纽带，将沼气池、猪禽舍、蔬菜栽培与日光温室有机地组合在一起。下列有关叙述错误的是（）a.将牛粪、猪粪直接施入沼气池，可以为沼气池中的微生物生长提供物质和能量b.建立该系统遵循的主要原理有物质循环再生原理、物种多样性原理等c.该系统的主要成分是蔬菜，人、牛、猪等均为消费者，它们构成食物网d.由于废弃物的再利用，提高了该系统中各营养级之间的能量传递效率解析将牛粪、猪粪直接施入沼气池，微生物可以将其中的有机物分解为无机物，有利于能量的多级利用，可以为沼气池中的微生物生长提供物质和能量，a正确；该生态系统将农业废弃物的转化、再生和资源化等综合起来，同时又增加了蔬菜的种植和猪、牛等家畜的饲养，遵循了能量的多级利用、物质循环再生、物种多样性等原理，b正确；生产者是生态系统的主要成分，又是基本成分，人、猪和牛直接或间接取食于生产者（蔬菜），生产者和消费者构成了食物网或食物链，c正确；不同结构的生态系统，能量传递效率是不会改变的，d错误。答案d6.下图为农业生态工程中各成分的组成和相互关系的示意图，据图回答：（1）图示为农业生态工程中的生态系统，其主要技术是、。（2）与传统农业相比，生态农业充分利用了，实现了对物质和能量的多级利用，提高了能量的利用率。（3）该生态系统中，的作用非常突出，既作为消费者发挥作用，也能调节生物的，从而保证生态系统的可持续发展。解析（1）图示为农业生态工程中的庭院生态系统，其主要技术有物质的良性循环技术以及种植业和畜牧业合理优化技术。（2）与传统农业相比，生态农业充分利用了废弃物中的能量，可实现对物质和能量的多级利用，提高了能量的利用率。（3）该庭院生态系统中，人既是作为消费者发挥作用，同时也调节各种生物之间的关系。答案（1）庭院 物质的良性循环技术种植业和畜牧业合理优化技术（2）废弃物中的能量（3）人种间关系7.某农户建立了小型的“蔬菜鸡、猪沼气”系统。请回答：（1）这一系统属于人工干预下的生态系统，其生物组成成分包括生产者、消费者和。在分析该生态系统的经济效益时，除了考虑这三者的投入与产出外，还要考虑的投入。（2）在该生态系统中，利用发酵技术产生沼气开发生物能属于的生态工程。a.生物多样性保护和持续利用b.节水和废水处理与利用c.山区小流域综合治理与开发d.洁净及可再生能源系统组合利用解析（1）“蔬菜鸡、猪沼气”系统属于人工干预下的庭院生态系统，该生态系统的生物组成成分包括生产者、分解者和消费者。在分析该生态系统的经济效益时，除了考虑这三者的投入与产出外，还要考虑劳动者的投入。（2）利用发酵技术产生沼气开发生物能属于洁净及可再生能源系统组合利用的生态工程。答案（1）庭院分解者劳动者（2）d8.（2018浙江名校联考）稻、鱼、萍混合种养模式，是一种以水田为基础、水稻生产为中心，通过放养鱼类、绿萍等，形成新的稻田生态系统。下列关于该类农田生态系统特点的叙述，错误的是（）a.通过增加生物种类，增强其稳定性b.人的作用突出，朝着对人类有益的方向发展c.有机物基本上保持在系统内部，能够实现物质的自给自足d.有利于物质和能量的多级利用，增加生产效益解析该类农田生态系统有大量农产品输出，同时有大量物质输入，是个开放系统，物质不是自给自足的，c错误。答案c9.在我国北方一些地区冬季采用了“四位一体”（“四位”指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室）的农业生态工程模式。下列关于此模式的叙述，错误的是（）a.温室和猪禽舍间co2和o2的扩散，有利于提高产量b.禽畜维持体温消耗的能量减少，生长速率提高c.粪便、落叶作为沼气发酵原料，沼液沼渣可作为肥料d.温室保温所需的热能都来自于生物呼吸产热解析温室能透光不与外界相隔，既能接受太阳光又能保温，所以温室保温所需的热能主要来自太阳能。答案d10.“菇菜”立体栽培（如图）是充分利用温室大棚等设施的光、温度环境优势，按照空间层次分布，形成优势互补和资源高效利用的生态农业模式之一。下列有关叙述错误的是（）a.图中x可代表co2，y可代表o2b.该生态系统中食用菌属于分解者c.菌渣作为有机肥为蔬菜提供了能量d.该模式遵循了物质循环再生等生态工程原理解析蔬菜光合作用产生的o2可用于食用菌的呼吸作用，同时食用菌呼吸作用产生的co2可被蔬菜的光合作用利用，故题图中x可代表co2，y可代表o2；食用菌分解有机物，属于分解者；菌渣作为有机肥，通过微生物的分解作用只能为蔬菜提供co2和无机盐，蔬菜不能从有机肥中直接获取能量；该生态农业充分利用了菌渣等废弃物，遵循了物质循环再生等生态工程原理。答案c11.（2018绍兴模拟节选）下图为某农户通过种植农作物，养殖猪、鸭，兴建沼气池等措施构建了新型农业生态系统。请回答：该系统有效促进了物质循环、能量流动和的畅通，经济、生态环境和社会效益的同步发展。使用化肥能在短期内提高农作物产量，但过量使用会降低作物的产量和质量，降低经济效益，还会导致环境的破坏和的下降，进而影响农业生产的可持续发展。用动物粪便和农作物秸秆，通过发酵技术产生沼气为农户提供能源，利用了农业生态工程技术的技术。解析农业生态工程有效促进了物质循环、能量流动和信息流动的畅通，经济、生态环境和社会效益的同步发展。传统的农业大量使用化肥，使用化肥能在短期内提高农作物产量，但过量使用会降低作物的产量和质量，降低经济效益，还会导致环境的破坏和土壤肥力的下降，进而影响农业生产的可持续发展。用动物粪便和农作物秸秆，通过发酵技术产生沼气为农户提供能源，利用了农业生态工程技术的洁净可再生的新能源开发技术。答案信息流动土壤肥力洁净可再生的新能源开发12.下图为某农场的农业生态工程简图。请据图回答下列问题：（1）在评价养殖效益时，除了人工投入等成本外，往往采用单位时间内饲料投入量和体重净增长量（可采用相关参数转换成干物质量）作为评价指标。其中体重净增长量为生产量，该值的大小取决于饲料到饲养动物的能量。（2）该生态工程的核心技术是。若在果园中同时种植蔬菜，属于技术。图中的沼气工程是在沼气池的基础上增添了脱硫塔等设施，更加优化了的新能源开发技术。（3）在无人为因素干预下，养殖鱼类种群呈逻辑斯谛增长，若养鱼场中迁入捕食养殖鱼类幼体的乌鳢鱼，将使“s”形曲线中的下降。通过生态系统的调节，乌鳢鱼和养殖鱼类的数量将趋于相对平衡。解析（1）饲养动物在生态系统中属于消费者，消费者属于次级生产者，其体重净增长量（转换为干物质量）等于同化量减去呼吸消耗量，即为次级生产量；饲养动物的能量均来自饲料，因此其体重净增长量的大小取决于二者之间的能量传递效率。（2）该生态工程实现了对废物的充分利用，加快了物质的循环，因此其核心技术是物质的良性循环技术；在一块土地上同时期按一定行数的比例间隔种植两种以上的作物，这种栽培方式叫作间种；脱硫塔的使用使沼气中易造成污染的成分被去除使能源更清洁，优化了洁净可再生新能源。（3）乌鳢鱼的迁入增大了养殖鱼类的环境阻力，会使k值下降；生态系统具有一定的自我调节能力，在受到一定限度的外力干扰时，可通过负反馈调节维持自身的稳态。答案（1）次级传递效率（2）物质的良性循环技术间种洁净可再生（3）k值自我（或负反馈）13.在政府的大力支持下，部分村镇的农民朋友率先建起了以沼气池为中心的生态工程。如图是某同学绘制的一个庭院生态工程示意图，分析并回答下列问题：（1）该生态系统的“基石”是，沼气池中有产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物，其生态学作用主要是作为。（2）构建这种以沼气池为中心的生态模式所依据的最主要的生态学原理是_。（3）生态农业是一个在生态上能自我维持的农业生产系统，其特点是在保持和改善系统内的生态平衡、不对其周围环境造成明显改变的情况下，求得最大生产力和可持续发展。下列关于生态农业的叙述，错误的是。a.生态农业中食物链的各营养级之间的能量传递效率大大提高了b.生态农业比传统农业的抵抗力稳定性高c.生态农业设计的指导原则是能量的多级利用和物质的循环再生d.生态农业属于人工生态系统，对病虫害一般采用生物防治的方法解析（1）生产者是生态系统的“基石”，该生态系统中黄瓜、番茄等蔬菜是生产者。沼气池中的产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物是生态系统的分解者。（2）该生态系统依据的原理是物质循环利用原理。（3）生态农业生态系统中食物链的各营养级之间的能量传递效率不变，但生态系统的营养结构变复杂了。答案（1）黄瓜、番茄等蔬菜分解者（2）物质循环利用原理（3）a14.我国珠江三角洲地区，为充分利用土地，创造了一种挖深鱼塘、垫高基田、塘基植桑、塘内养鱼的高效人工生态系统桑基鱼塘，如下图所示。请据图回答有关问题：（1）生态工程遵循的基本原理有、整体性原理和系统性与工程学原理等。（2）该生态工程能将蚕沙、蔗叶、滤泥等变成鱼类的饵料，塘泥中的微生物能将有机物转化成无机物，为甘蔗、桑树的光合作用提供无机营养，这一过程不但实现了废