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1、生态工程的若干问题,应用生态学、经济学有关理论和系统论的方法以生态环境保护与社会经济协同发展为目的（也可叫可持续发展），对人工生态系统、人类社会生态环境和资源进行保护、改造、治理、调控、建设的综合工艺技术体系或综合工艺过程。搞生态工程的主要目的，是要解决当今世界面临的生态环境保护与社会经济发展的协调问题，即要解决现代人类社会的可持续发展问题。,一、生态工程的概念,美国生态学家H.T.奥德姆于1962年首先提出“生态工程”概念：即以从自然系统获得的技术为基础，解决人类社会环境问题的一门工程分支科学，它所需的人类工程技术仅仅起辅助作用，而不是起主要作用；或“人类应用主要来自自然的能源作为辅助能对环
2、境的控制”；或“对自然的管理就是生态工程，更好的措施是与自然结成伙伴关系”。,我国著名生态学家马世骏先生1979年首先倡导生态工程。他对生态工程下的定义是：生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生的原理、结合系统工程的最优化方法，设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构，也可以发展为由几个纵向工艺链索横连而成的网状工程系统。,从解题的角度生态工程也可以理解为是人工生态系统，那么生态系统所具有的特性在生态工程中应该体现出来，包括生态系统的组成、功能及稳定
3、性（抗干扰性）。1、物质循环再生原理（生态系统的功能）包括物质的多层利用，提高物质的利用率,减少对环境的污染；但并不能提高能量的传递效率。,二、生态工程的原理,对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。,如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？,2、物种多样性原理（生态系统的稳定性）物种的丰富度越高生态系统的稳定性越高、但在人力成本投入越多的生态系统，对物种的丰富度要求越低。,为什么樟子松林的
4、松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。,3、协调与平衡原理（生态系统的组成、生态系统承载力）协调-主要是生物与环境的协调(强调生物要和环境相适应);生物与生物之间的协调（种间关系）平衡-是种群数量与环境的负载能
5、力要平衡4、整体性原理 要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，要考虑到经济和社会等系统的影响力。5、系统学和工程学原理（生态系统结构与功能的有机结合）,（一）根据生态工程其主要组成成份可划分为1、农业生态工程（以农作物为主）2、林业生态工程（以林木为主）3、草原生态工程（以草本植物为主）4、湿地生态工程（以水生植物为主）,三、生态工程的分类,（二）根据生态工程主要功能可划分为1、保护生态工程（例如三北防护林）2、治理生态工程（小流域生态治理、生活污水净化）3、恢复生态工程（退耕还林、退牧还草）4、景观生态工程（城市景观绿化）,1、农业生态工程即生态农业（主要体现物质循环性、整体性、高效性、无
6、污染性、持续性的原则，更多的是强调直接经济价值，人的参与作用）例如：水乡地区桑基鱼塘、南方“猪沼果”生态农业模式、西北“五配套”生态农业模式、“稻鸭共育”模式、北方的四位一体模式。,不同生态工程所注重的原理侧重点不同,生态农业是一个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。,在我国南方某些地区建立了“桑基鱼塘”农业生态系统,获得了鱼、猪、蚕和粮全面丰收。右图是该生态系统的物质循环和能量流动示意图。请据图回答：(1)该生态系统所需的能量来自 阳光。(2)该生态系统的生产者是 桑和稻。(3)该生态系统中除了已知的生
7、物种类外,还必须有 细菌和真菌 等生物作为 分解者。(4)在该生态系统内,物质经多次重复利用,提高了 物质利用 率。(5)该生态系统是根据的 物质循环利用 原理建立的。,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。这种肥料用物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
8、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小利用。,2、林业生态工程（主要体现物种多样性原理、协调与平衡原理，主要应用在生态环境的保护方面）例如：我国的三北防护林，我国的“三北”防护林是一项规模空前的生态建设工程，被誉为“绿色万里长城建设工程”。,3、草地生态工程（主要体现协调与平衡原理、整体性原理)例如：退牧还草、退耕还草,4、人工湿地生态工程（主要体现协调与平衡原理、系统学与工程学原理）人工湿地主要
9、包括植物、基质和微生物三部分植物的去污机理包括植物根系对水中N、P的吸收（去除富营养化）、根系分泌次生代谢物抑制其他水生植物（藻类）的生长（两面性）；地上部分遮光抑制水中水华的生成；植物根系还可为基质中的好氧微生物提供氧气。,基质主要通过过滤除去水中的悬浮物，一些带有微孔结构的基质同时具有吸附作用；为微生物的生长提供附着位点；为植物生长提供基础。不同的基质对于植物的生长、污水处理效果存在差异。基质的选择一是考虑水质处理要求，处理生活污水，主要考虑氮磷的去除；处理矿水及工业污水，主要去除水中的重金属或色素等。二是考虑植物生长、基质的酸碱性。基质的合理搭配也能提高污水处理效果。现使用的及处于试验阶
10、段的基质有土壤、沸石、石灰石、花岗岩碎石、蛭石、石英砂、沙、煤灰渣和高炉渣等。,微生物可以分解利用污水中污染物或富集污水中的过量离子。在基质中、植物根系等处都含有大量微生物，他们分解转化的污染物一部分可以自身利用，一部分可转化为植物利用部分 微生物的选择要考虑微生物之间的互容性，微生物与植物的共存性，有些植物可以分泌某种抑制物如有机酸，抑制某些微生物的生长 现研究较为成熟的有氮细菌、磷细菌等。另外还有硫酸盐还原细菌、氨化细菌、碳水化合物分解细菌、铁细菌及诺卡菌属、链霉菌属、小单孢菌属的放线菌等。,四、生态工程中出现的问题,缺乏对生态系统规律的深入了解注重短期、表面利益缺乏生态工程后期管理一点推
11、面,三北防护林”被誉为中国的“绿色长城”，被列入了世界吉尼斯纪录。20余年的时间里，中国用了上百亿元资金来“筑城”，局部收效不小，但为什么北方有些地区每年仍有沙尘暴？,案例一：中国科学院植物研究所研究员蒋高明认为在年均降水量低于350毫米的地方，造林必须付出消耗地下水的代价，并付出大量的人力与物力。有些草原地区的造林实践证明是不可取的，例如内蒙古自治区某盟自新中国成立以来的森林覆盖率只有1%左右，整个三北防护林规划区更广阔的生态背景是干旱、半干旱区中的草原、荒漠，只有南部山区和干旱区的局部(高山阴坡等)地区才能够生长森林。案例二：在宁夏，许多“生态建设林”成片死亡；准备用来造“灌木林”的“树”
12、坑挖好了，灌木没有种活，却破坏了天然草原植被，还形成了新的“风蚀坑”。由于普遍种纯林，发生虫害时，一倒一大片，仅小小天牛就将宁夏20年的建设成果几十亿株杨树毁于一旦。,案例三：中国科学院连续4年的实验充分证实，在那些生态退化尚没有达到生态恢复“阈值”的广大草原地区、半干旱荒漠地区，自然界靠其固有的恢复能力是能够实现生态恢复的，不需要造林，也不需要飞播种草。采取的“以地养地”、“借助自然力恢复”途径，成本只有每亩20元，主要的费用是帮助当地解决了水、电、路等难题，而真正用在生态恢复上的费用只有每亩4元钱围栏费！且自然恢复的草原、灌木和天然乔木都是本地的，没有外来种，最符合自然规律，更令人工林望尘
13、莫及的是，野生动物种群在没有任何投资的前提下自然恢复。,不成功之处：1、不符合协调与平衡原理。例如在一些不适宜树木生长的地方种植树木，只能破坏原有的植被结构，整个三北防护林地区大部分是不适宜种植树木的。2、不符合物种多样性原理。树种的单一造成天敌的泛滥。,草原围栏与草原动物,筑坝蓄水：解决水资源在时间上分布不均衡,三门峡大坝,小浪底工程,水利工程当中的生态学问题,跨流域调水,解决水资源在空间上分布的不均衡,巴基斯坦1960197O年兴建的“西水东调”工程，调水量达148亿立方米,中国的“南水北调”工程，其中东线方案从长江下游引水到天津，枯水年规划调水300亿立方米，中线从汉江的丹江口水库引水到
14、北京，每年平均调水109亿立方米。,水利工程对流域生态环境的有利影响,三峡库区消落带湿地公园,改善水库周边环境防止洪涝灾害改善大坝上游的航运条件开发清洁能源水电能,水利工程对流域生态环境的不利影响,破坏原生态系统的生物生活环境彻底改变流域上下游的生态环境改变两岸土壤特性诱发地震水质的变化,由于大坝设计的时候对环境保护的认识不足，大坝建成后在对埃及的经济起了巨大推动作用的同时也对生态环境造成了一定的破坏。其一：使下游丧失了大量富有养料的泥沙沃土。由于失去了泥沙沃土，尼罗河河谷和三角洲的土地开始盐碱化，肥力也丧失殆尽。现在，埃及是世界上最依赖化肥的国家。具有讽刺意味的是：化肥厂正是阿斯旺水电站最大
15、的用户之一。其二：水坝严重扰乱了尼罗河的水文。原先富有营养的泥沙沃土沿着尼罗河冲进地中海，养活了在尼罗河入海处产卵的沙丁鱼。现在沙丁鱼已经绝迹了。这对此后一些国家和地区的大型水坝建设工作起了警示作用。,阿斯旺水电站的利与弊利：扩大了农田的灌溉面积，为工农业建设提供巨大的电力资源，有效防止了旱涝灾害，改善尼罗河的航运条件，发展了养渔业水库养鱼带来了巨大的经济收入，保证了常年灌溉等。弊：下游河道水位降低，原有水利设施难以发挥作用；地下水位抬升，次生盐渍化严重，尼罗河的泥沙被拦在纳赛尔水库中，是埃及失去了一项宝贵的肥源，下游生态环境恶化，污染加剧，也严重的扰乱了尼罗河的水文。现在阿斯旺水坝已经成为世界上最失败的水利工程之一，中国类似的大坝也有许多，最著名的要算是黄河上的三门峡水库。,当初修建阿斯旺水坝的人是英雄，现在谁炸掉阿斯旺水坝，他将会是一个更大的英雄！,水利工程要与生态保护工程同步进行,既要考虑水土资源的利用,防止自然灾害,又要重视水利工程与河流生态系统的和谐问题河流治理水利工程不仅要解决濒危生物的栖息问题,还要从整个河流生态系统的和谐发展考虑问题。,都江堰水利工程,迄今我国仅有的两条还没建造水坝的自然河流之一、保持着珍贵原始生态资源的怒江，在当地有关部门发展地方经济的迫切责任感驱使下，要开始建造13级的水坝了,谢谢！,
