生态工程的实例和发展前景(备课)

1、5.2生态工程的实例和发展前景教学目标 1.举例说出生态工程的实例，说出这些实例所运用的主要生态工程原理。了解（知识）2.评述生态工程发展前景，说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点。理解（情感）了解（知识）3.尝试设计简单的生态工程。应用（能力）教学重点和难点教学重点生态工程的实例教学难点应用生态工程的原理，设计简单的生态工程一、生态工程的实例导入:由生态工程理论知识回顾引出生态工程在农业生产、环境保护、城镇建设等方面的成就。1农村综合发展型生态工程(1)问题：提出中国人多地少的矛盾，怎样才能提高农村中物质和能量的多级利用问题(视频：从传统农业到循环/农业)(2)对策：建立农村综合

2、发展型生态工程。(3)案例：北京窦店村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。(视频：生态农业)(4)原理：物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理。提问：1. 以秸秆为例说明窦店村生态工程是如何实现物质多级利用的？参考：秸秆生产食用菌和饲料，饲料喂养畜禽，排泄物生产沼气（燃料），沼渣（肥料、饲料），沼液(饲料)2. “秸秆的多级利用”充分体现了生态工程的什么原理？3案例中运用了哪些生态工程基本原理？物质多级循环利用体现了物质循环再生原理；农业生态工程缓解了三料（饲料、燃料、肥料）的缺乏问题，提高了土地产出和经济收益，同时创造了多种劳动力就业机会，实现了生态-经济-社会的三赢，体现了整体性

3、原理；乳酸菌（青贮）、氨化微生物（氨化）和蓝绿萍（固氮）多种生物共同作用，物种多样性原理。补充：一、农村综合发展型生态工程的优点：1 能量的多级利用（能量传递效率不变，能量利用率提高）；2 物质循环再生；3 废物资源化；4 生物相互依存，体现了整体性；5 做到了生态、经济和社会的三者结合。二、青贮：乳酸菌（异养厌氧型）的发酵，产生有机酸，保持营养价值。三、氨化作用：含氮有机物如蛋白质、尿素等被微生物（异养厌氧型）分解而转变为氨的过程。氨化过程一般可分为两步: 第一步是含氮有机化合物（蛋白质、核酸等）降解为多肽、氨基酸、氨基糖等简单含氮化合物； 第二步则是降解产生的简单含氮化合物在脱氨基过程中转

4、变为NH3。能直接增加土壤中的氮素养分，为硝化作用创造必要的条件。四、硝化作用：硝化菌（自养需氧型）将氨化物和氨转化为硝酸根或亚硝酸根离子的过程。五、蓝绿萍：固氮藻类（自养需氧型）/根瘤菌：固氮微生物（异养需氧型）。六、处理农作物秸秆的方法：秸秆还田、青贮饲料、沼气发酵和秸秆气化等。 秸秆气化技术是近年来发展的一项较新的秸秆利用技术。秸秆经过气化后，生成可燃气体（相当于发生炉煤气），用于农村居民的炊事及采暖，也可生产电力。这种技术比秸秆在作为燃料使用时的热效率大大提高，可以更有效地利用，并减少了环境污染。2小流域综合治理生态工程导入：中国的母亲河黄河。(视频：黄土高原水土流失的原因)是中国境内

5、仅次于长江的河流，它发源于青海省，流经9个省。由于河流中段流经中国黄土高原地区，黄土高原水土流失每年约16亿吨，随泥沙流失的氮磷钾养分约3,000余万吨。大量的泥沙，是由许多小流域的水土流失累积在一起所致，小流域治理意义重大。(1)小流域：指河流各级支流的集水区域，面积一般在350km2。(2)问题：小流域水土流失问题(3)对策：进行综合治理提问:1.小流域综合治理的具体措施是什么？2.小流域综合治理，“综合”表现在哪些方面？（从开始单纯造林、减水、减沙等工程转移到生态经济模式上）(4)案例：甘肃陇南地区“九子登科”模式。提问:1. “九子登科”模式在其他小流域能照搬吗？2. 针对不同地形采取

6、不同措施，这体现了生态工程的什么原理？3. 学生分析得出九子登科的治理模式（小流域治理模式）体现了哪些生态工程原理？生态工程的整体性原理、_协调与平衡原理及工程学等原理。补充：1.五子登科：宋代窦禹钧的五个儿子相继及第，故称“五子登科”。2.“九子登科”措施的具体意义山顶戴帽子：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，发挥林草拦蓄作用，减少径流；坡地修台子：坡耕地以坡改梯田为突破口，建设基本农田，为调整农业产业结构提供条件；地埂锁边子：充分利用地埂种植经济作物，既获得经济效益，又保护地埂；荒地荒沟栽苗子：在荒山、荒沟、荒坡地建设薪炭林；山脚种果子：山

7、脚发展经济林果园，促进商品经济发展；沟底穿靴子：在干、支、毛沟沟底修建谷坊、拦挡坝，建设沟坝地，拦蓄泥沙，防止沟壑被水冲蚀而导致其不断扩张；见缝插针钉扣子：利用田间地头、房前屋后栽植林果，发挥零星作用，提高治理程度；秋田盖罩子：在缓坡耕地改顺坡种植为横坡等高种植、实行地膜覆盖等保土耕作措施。3大区域生态系统恢复工程导入：1.春季沙尘暴2.经统计,60年代特大沙尘暴在我国发生过8次，70年代发生过13次，80年代发生过14次，而90年代至今已发生过20多次，并且波及的范围愈来愈广，造成的损失愈来愈重。（视频：新闻周刊北京可能因沙漠化而消失）(1)问题：我国土地荒漠化严重。（我国土地荒漠化正在以每

8、年2460km2的速度扩展）提问:1造成荒漠化的因素有哪些？2. 控制沙漠化的对策有哪些？3. 自主阅读案例，分析大区域生态系统恢复工程主要体现了生态工程的哪些原理？(2)对策：植树造林 、退耕还林、还草等。(3)案例：退耕还林还草生态工程和“三北”防护林（世界生态工程之最）。（学生自主阅读案例，通过案例中的数据体会大区域生态系统恢复工程）(4)原理：协调与平衡原理、整体性原理（不同地段要考虑种植植被的种类和数量，体现了协调与平衡原理；生态工程与风能工程、集水工程结合，生态与经济结合，体现整体性原理。）补充：1荒漠化：是由于大风吹蚀，流水侵蚀，土壤盐渍化等造成的土壤生产力下降或丧失。2. 沙漠

9、化：原非沙质荒漠的地区出现风沙活动的土地退化过程。3. 荒漠化包括沙漠化、石漠化、盐渍化等，荒漠化最终结果大多是沙漠化。4. 我国荒漠化面积中70%为沙漠化。5.农田林网化：为保护农田而把大面积耕地规划成方，并结合路、渠、机、电、水而营造的纵横交织形成网状的整齐林网综合防护体叫做农田林网化。农田林网田间道路以主栽速生杨为主，骨干油面道路及渠坝仍以乡土树种毛白杨为主。林网道路南北间距一般为300至400米，东西间距400至500米，林网网格控制面积一般在300亩左右，沙化严重滩地网格控制面积在200至250亩之间。要求农田林网完整整齐、路路有树，林网控制率85%以上。 4. 湿地生态恢复工程导入

10、：（必修三第六章生态环境的保护第二节保护我们共同的家园中生物多样性的价值）介绍我国湿地的概况（图片）（视频：三江平原富锦湿地功能及破坏）提问:1. 阅读教材回答湿地的生态功能有哪些？2. 湿地面积缩小和破坏所导致的危害有哪些？3. 观看(视频：鄱阳湖湿地保护措施)结合教材总结保护湿地的措施。3.分析案例中主要体现的的生态工程原理。(1)湿地的生态功能：被誉为地球的“肾脏”，具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水（物理沉降、化学分解、生物净化），为迁飞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（维持生物多样性）。(2)问题：湿地的缩小和破坏问题（地球上80%的湿地

11、资源已被破坏，我国湿地面积减少30%）。(3)对策：控制污染、退耕还湖等(4)案例：江西鄱阳湖湿地生态恢复工程(视频：鄱阳湖湿地保护措施)(5)原理：协调与平衡原理（在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能）、整体性原理（农民生计与湿地保护结合）补充：1.湿地的定义：目前国际上公认的湿地定义是湿地公约作出的，即湿地是指，不问其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带、静止或流动、淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6米的水域。2.湿地的类型：珊瑚礁、滩涂、红树林、湖泊、河流、河口、沼泽、水库、池塘、水稻田等都属于湿地。它们共同的特点是

12、其表面常年或经常覆盖着水或充满了水，是介于陆地和水体之间的过度带。3.我国湿地的生物种类：高等植物2 276 种；野生动物724 种，鱼类1 000 多种5. 矿区废弃地的生态恢复工程导入：工业发展，采矿业（煤矿、铁矿等）对环境的破坏日益严重。（视频：采矿业对生态系统的破坏）提问：1. 采矿业对生态系统造成哪些方面的破坏？2矿区生态恢复的措施是什么？矿区生态恢复的关键是什么？3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）4. 矿区废弃地的生态恢复工程主要体现了生态工程的哪些原理？(1)问题：矿区生态环境的破坏

13、问题(2)对策：修复土地、恢复植被(3)案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程(4)原理：系统学和工程学原理系统整体性原理（植被恢复和必需的土壤微生物群落重建1+12）（视频：安太堡生态发展绿色矿区） 6城市环境生态工程导入： 城市化进程的加快在促进城市繁荣的同时也带来了严重的环境污染问题.（视频：城市污染） 提问：1.城市环境污染问题主要体现在哪些方面？（视频：北京治理大气污染）2.对城市环境进行综合治理的主要对策有哪些？3.城市环境生态工程主要体现了生态工程的哪些原理？(1)问题：环境污染（垃圾污染、大气污染、噪声污染等方面）(2)对策：城市分区（净月-生态绿地；汽车产业开发区-工业区）；环境

14、友好技术；法制监督。(3)案例：浮床生态工艺法来净化污水；垃圾分类处理和资源化利用(4)原理：整体性原理（城市生态系统由自然系统、经济系统、社会系统组成）；协调与平衡原理(P122小知识)补充：1环境友好技术：主要包括预防污染的少废或无废的工艺技术和产品技术，同时也包括治理污染的末端技术。环境友好技术的特征是合理利用资源和能源，污染排放量少，更多地回收废物和产品，并以环境可接受的方式处置残余的废弃物。2水体标准：生物耗氧量（BOD）是指在水中繁殖的好氧性微生物由呼吸所消耗的水中溶解氧的量。化学耗氧量（COD）氧化剂氧化水中有机污染物时所需的含氧量。无机盐（氮、磷等）和重金属(铜、汞等）3浮床生

15、态工艺法净化污水的原理是在富营养化水体的水面上一浮床为载体，种植根系发达的水生植物或耐湿植物，通过植物根系吸收水中部分营养成分或有毒物质，降低水中氮、磷浓度，通过收获植物体的形式将富集在植物体内的污染物达到净化水质的效果，浮床法栽培水稻，既治理了污染，又具有良好的经济效益。4分贝数和人们相应的感觉：0 2 0 分贝 很静、几乎感觉不到。 2 0 4 0 分贝安静、犹如轻声絮语。 4 0 6 0 分贝一般、普通室内谈话。 6 0 7 0 分贝吵闹、有损神经 7 0 9 0 分贝很吵、神经细胞受到破坏。 9 0 1 0 0 分贝 吵闹加剧、听力受损 1 0 0 1 2 0 分贝难以忍受、呆一分钟即

16、暂时致聋二、对生态工程的认识1首先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，不忘大自然固有的强大的生态恢复力量（湿地恢复）。2不能误认为只要有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。三、生态工程发展的前景1“生物圈2号”生态工程的实验及启示导入：生物圈的破坏程度愈演愈烈，科学家尝试制造一个仅依靠太阳能就能维持稳定生态系统。（视频：生物圈2号）(1) 设计目的：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，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。(2) 组成：5个野生生物群落、2个人工生物群落、2个大气扩张室(3) 特点：物质上与外

17、界完全隔绝，只接受太阳光。（视频：Jane Poynter 在生物圈2号的经历生物圈组成和物质循环）(4) 物质循环：（略） (5)失败原因：温度失调；“大气和海洋”比例与地球相差甚远，导致空气中二氧化碳的含量猛增；氧气量减少，不足以维持人及动物的生存。(6)启示：使人们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了对自然规律的认识，尽管科学技术已很发达了，但人类仍没有能力完全模拟出自然生态系统。补充： “生物圈2号”生物群落分区的情况（1）人类居住区这是首批“生态航行者”曾居住过的房间，现以博物馆的形式向公众开放。在第一层准备了一个有关地球发生气候变化的展览。通过电脑演示，参观者可以发现，当温室效应

18、增强时，地球上将可能发生什么情况，并且可以参与设想各种拯救地球的方案。（2）“肺”（大气扩张室）在“生物圈2号”中，“肺”的作用是贮存缓冲空气，并推动空气在“生物圈2号”中的运动，以适应“生物圈2号”内的压力变化，这样可以避免温室发生爆炸。（3）农业区温室的农业区称为精细农业生态区，在那里生产科学家所需要的食物，还要进行恶劣条件下可持续农业的实验。（4）沙漠在“生物圈2号”内模拟的沙漠是以美国加利福尼亚沿海沙漠的生态系统为样板（冬季靠雨水灌溉）。目前正在进行的研究,是为了确定生物体在多大程度上能够适应这种土壤条件，尤其是适应湿度的重大变化。移植的植物大部分是所谓的“多汁”植物（肉质植物），其中包括各种仙人掌。（5）热带雨林模拟热带雨林的生态系统区占地约2 000 m2，最高处达28 m。这个区域包括了绝大部分热带植物，其中以亚马孙河流域的物种占多数。该生态区内部为各个物种提供了8个不同的生态环境，其中有山脉、河流、瀑布和芦苇丛生的湖泊等。（6）热带草原这个区域分为两个部分，分别种植着不同植物。一部分由佛罗里达州大沼泽地岛上的水生植物和各种金合欢属植物（经过挑选，以便进行生产橡胶的试验）组成，另一部分则长满果树，主要是芒果树。（7）海洋海洋以加勒比海珊瑚礁的生态系统为样板，由一个3 5