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第二节生态工程实例
1.治污生态工程包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊或水源地治理生态工程等。
2．生态恢复工程是对于受到不同程度干扰或破坏的生态系统，进行环境与生态保护、修复和改善的生态工程。恢复植被是生态恢复工程的第一步。
3．生态农业是以生态学理论为依据，以环境与经济的协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。
4．生态工程建设依据的原理有：整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和自生性原理等。
生态工程实例
1．治污生态工程
(1)类型：
①污水治理生态工程。
②城市垃圾处理生态工程。
③湖泊或水源地治理生态工程。
(2)内容：主要涉及固体、液体和有机废弃物的处理，生物肥料的研制与试用，湖区污染的生态治理，塑料的再生利用等。
(3)实例：“人工湿地”生态工程。
①含义：是利用湿地净化污水的人为建设的生态工程。
②措施：人为地将石、沙、土壤等材料按一定比例组成基质，并栽种经过选择的水生、湿生植物，组成类似于自然湿地状态的工程化湿地系统。
③人工湿地净化污水的机制：包括基质、植物、微生物的净化作用。
2．生态恢复工程
(1)概念：对于受到不同程度干扰或破坏的生态系统进行的环境与生态保护、修复和改善即生态恢复工程。
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(2)生态恢复工程的第一步：恢复植被。
(3)实例：
①矿山废弃地生态恢复工程：
a．矿山废弃地：指因采矿活动而遭破坏且不经治理便无法使用的土地。
b．植被恢复过程中树种选择原则：选择生长快、抗逆性强的树种，优先选择固氮树种，尽量选择适应性强的乡土树种和先锋树种，注意树种的多功能效益。
②林业生态建设：
a．目标：维护环境与发展经济。
b．基础：优化土地利用。
c．依据：发挥水土资源和生物资源的生产潜力。
d．措施：各林种、各树种的合理配置和组合。
e．结果：建成功能完善、结构稳定、经济高效的生态系统。
③西部的生态治理：
a．生态问题：植被减少、地力减退、粮食产量下降、自然灾害加剧。
b．问题实质：水土资源的丧失。
c．解决措施：落实退耕还林还草政策。
3．生态农业工程
(1)依据：生态学理论。
(2)前提：环境与经济的协调发展。
(3)措施：在一定地域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。
(4)主导思想：保持生态系统内的生态平衡。
(5)目的：促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益。
4．生态城市
(1)含义：是基于社会、经济、自然三个系统并高度统一的可持续发展的城市。
(2)特点：
①注重高效和谐性。
②保持整体性。
③实现可持续性。
1．结合教材P112“三北”防护林体系建设工程和地理学知识，思考国家为什么投入巨大的人力和物力兴建“三北”防护林工程？
提示：“三北”
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防护林跨越我国13个省551个县，对我国具有重要的意义：生态环境的质量关系到这一地区人们的生产和生活问题，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们的生产、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的战略意义。
2．在湿地生态恢复工程案例中，当初人们为什么要围湖造田？
提示：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。
3．在矿区废弃地的生态恢复工程案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？
提示：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．发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同，为什么？
提示：发达国家经济发展水平较高，人均土地、水等资源等占有量较多，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。而我国人口较多，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。
生态工程实例归纳
实例
功能
方法
案例
治污生态
工程
固体、液体和有机废弃物的处理，生物肥料的研制与试用，湖区污染的生态治理，塑料的再生利用
人工湿地
处理污水
云南隔河泄水蓝藻去除生态工程
生态恢复
工程
恢复生物群落，形成合理、高效的食物链，并在演替过程中保持长期的稳定与平衡
恢复植被
西部的生态治理
生态农
业工程
改变“现代农业”弊端
建设生态农业
留民营村的生态农业
生态城市
社会、经济、自然三个系统高度统一，注重高效和谐性、保持整体性和实现可持续性
建设生态城市
昆山市
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以具体实例为背景，考查对生态工程实例的评价与分析
[例] 下面为矿区生态恢复工程流程图，请据图回答：
(1)该恢复工程中，①②是指______________________________________措施。
(2)恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？_________________。
(3)该生态工程所遵循的主要原理是____________________________________________
____________________________________。
[思路点拨]
[精讲精析] (1)由于矿区废弃地水分状况很差，特别是养分极其贫瘠，导致植被很难恢复，因此应首先通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后在人工制造表土上植树种草，进一步建立畜牧养殖业。(2)矿区水分状况差，土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，适宜种植适应性强、耐旱的灌木、草、树等。(3)图中体现了生态与经济效益的结合，是整体性原理；植被恢复时，考虑与之相适应的树种、草等，为协调与平衡原理。
[答案] (1)平整压实土地、人工制造表土
(2)矿区土质条件恶劣，不适宜农作物的生长
(3)整体性原理、协调与平衡原理
下列措施不适用于矿区废弃地生态环境恢复的是( )
A．机械法整平压实土地
B．人工制造表土，植树种草
C．排石整地，改良优化土壤
D．开发农田，广种农作物，增加农民收入
解析：选D 废弃矿区生态环境受到严重破坏，植被恢复是关键环节，矿区土质条件恶劣，不适应农作物等的生长，因而应选择抗逆性强的苗木等。
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[课堂回扣练习]
1．在生态工程建设的基本过程中，核心环节是( )
A．拟定目标与本底调查 B．系统分析
C．可行性评价与决策 D．技术设计
解析：选D 生态工程建设的基本过程包括拟定目标与本底调查、系统分析、可行性评价与决策、技术设计等，其中技术设计是生态工程建设的基本过程中的核心环节。
2．湿地生态系统具有较强的净化功能，被誉为“地球之肾”。下列有关叙述错误的是( )
A．“人工湿地”是模拟自然湿地的人工生态系统
B．“人工湿地”是利用湿地净化污水的生态工程
C．“人工湿地”成本低、耗能少
D．“人工湿地”对污水的净化作用是通过不同类型的水生植物实现的
解析：选D “人工湿地”是利用湿地净化污水的人为建设的生态工程，优点是成本低、耗能少。“人工湿地”对污水的净化作用是通过不同类型的水生植物和微生物共同作用实现的，此外相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等，也发挥着重要的净化作用。
3．在矿区废弃地生态恢复工程中，关键的措施是( )
A．人工制造表土 B．特殊隔离
C．土壤侵蚀控制 D．恢复植被
解析：选D 从生态学的角度出发，要实现一个地区环境的好转，首先要恢复这一地区的生物群落，而生态系统的长期存在，都离不开生产者，所以恢复植被是生态恢复工程的第一步。
4．农业的发展已由传统农业向现代农业转变，现代农业虽然产量大大提高，但又造成了严重的环境污染，因此我国现在在农村大力推广生态农业。下列关于生态农业的叙述不正确的是( )
A．生态农业中食物链和营养级越多越好
B．生态农业的抵抗力稳定性比现代农业高
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，人的作用非常突出
解析：选A 食物链一般不超过5个营养级，并非越多越好；生态农业属人工生态系统，人的作用非常突出；生态农业在设计时遵循物质的循环再生和能量的多级利用原则；相对于现代农业生态系统来说，生态农业物种种类繁多，抵抗力稳定性较高。
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5．下面是留民营村综合发展生态工程示意图。请据图回答：
(1)该工程主要运用了生态工程的哪些基本原理？______________________________
_______________________________________________________________________。
(2)这一生态工程的结构和功能有哪些特点？____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)蓝绿萍的代谢类型是________，在生态系统中的地位是________。
(4)下图是某科研工作者为该村设计的垃圾资源化、无害化处理的一种方案，请据图回答问题：
①此方案中a、b过程需每一位居民的参与，参与的行动方式是______________________。
②过程d、e利用的生物属于生态系统的何种成分？____________________________。
③从对资源的充分利用角度看，d、e途径比c途径突出的优点是____________________。
解析：(1)该农业生态工程实现了物质的循环利用：作物秸秆用来生产食用菌和饲料；饲料喂养畜禽；人、畜粪尿作为原料生产沼气；沼液用于水产养殖业；沼渣为蔬菜施肥和喂养畜禽，从而达到了物质利用的良性循环，缓解了农村饲料、肥料的缺乏问题，同时一些加工品和农产品可以输出到市场出售。因此该生态工程主要运用了物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理。(2)该生态工程以沼气工程为核心，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。(3)蓝绿萍的代谢类型是自养需氧型，属于生产者。(4)过程a、b是对垃圾的分类处理；过程d、e是利用分解者的分解作用处理有机废弃物，此过程既充分利用了废弃有机物中的物质和能量，又减少了因燃烧带来的污染。
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答案：(1)物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理
(2)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
(3)自养需氧型 生产者
(4)①将生活垃圾分类处理 ②分解者 ③除利用了有机垃圾中的能量外，还充分地、分层次地多级利用了垃圾中的物质，并且减少了因燃烧带来的污染
[课下综合检测]
一、选择题
1．下列不属于生态工程实例的是( )
A．西北、华北、东北防沙治沙工程
B．北京市大兴县留民营村
C．人工湿地
D．抗虫棉研制成功
解析：选D 抗虫棉研制成功属于基因工程成果。
2．下列关于生态工程建设的叙述正确的是( )
A．三北防护林体系建设工程被誉为世界生态工程之最，各地可以照搬
B．在进行生态工程建设时，应根据实际，因地制宜
C．不同的生态工程体现的原理完全相同
D．生态工程建设的目的只在于恢复生态
解析：选B 在进行生态工程建设时，强调按预期目标，根据当地实际，因地制宜地调整复合生态系统的结构和功能，而不能各地照搬同一模式；不同的生态工程依据的原理不一定相同；生态工程建设的目的是合理利用自然资源，促进物质循环利用，减少资源浪费和环境污染，而不仅仅是生态恢复。
3．有关矿区废弃地的危害的叙述，错误的是( )
A．造成了土体、土壤的破坏
B．阻碍植被的生长
C．可能产生严重的重金属污染
D．对现今生存的生物无多大影响
解析：选D 矿区废弃地可能产生严重的重金属污染，造成了土体、土壤的破坏，阻碍植被的生长等，对现今生存的生物造成较大影响。
4．生态农业是运用生态学原理建立的综合农业生产体系，它不具备的特点是( )
A．多层次 B．多功能
C．少污染 D．无病虫害
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解析：选D 生态农业是以生态学理论为依据，以环境与经济协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。生态农业还不能做到无病虫害。
5．生物数量超过了环境的承载力后就会破坏生态工程的哪一原理( )
A．整体性原理 B．系统性原理
C．协调与平衡性原理 D．工程学原理
解析：选C 生态系统中各成分都有一定的位置，而每一种生物数量都因内部关系受到非生物因素和生物因素的限制，超过限制就会打破平衡。
6．下列措施中不符合生态城市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”和低污染清洁生产工艺
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
解析：选D 对城市环境用生态工程的方法进行综合治理，首先在城市规划和布局方面要进行城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生态绿地等；第二，推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，以减少污染的产出；第三，采用各种手段治理污染进行废弃物的资源化利用。但用法律手段严禁汽车上路不符合城市生活实际。
7．下面是某同学绘制的我国北方农区的一种“四位一体”的生态家园示意图，其中沼气池、猪舍、厕所和日光温室等保持了合理的结构和比例。下列说法正确的是( )
A．在农村发展沼气不利于保护林草植被
B．该工程充分体现了物质循环再生的原理
C．保持生物间比例合理等同遵循整体性原理
D．能量可随着沼气的使用而流入生物体内
解析：选B 在农村发展沼气可减少林草植被等能源的使用；整体性原理是系统的各组分之间要有适当的比例，而生物间的比例合理只是其中的一部分；沼气燃烧释放的热能无法被生物体利用，即不能流入生物体内。
8．下图表示一种“甘薯＋奶牛＋沼气＋花木＋龙虾＋食用菌”的生态农业模式，下列有关描述正确的是( )
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A．图中可以组成的食物链是甘薯→奶牛→牛粪
B．该生态系统的设计遵循了物质循环再生原理、物种多样性原理等生态学原理
C．图中只有生产者、消费者和分解者三种成分
D．青贮的目的是通过微生物有氧呼吸，分解甘薯藤中的有机物，有利于奶牛的消化吸收
解析：选B 食物链是由生产者和消费者组成的，即甘薯→奶牛。该生态系统的特点是物质循环利用，即主要利用了物质循环再生原理和物种多样性原理。图中具有生态系统的四种成分：甘薯、花木等属于生产者，沼气池中的微生物、食用菌、底泥中的腐生微生物等都属于分解者，奶牛属于消费者，沼渣属于非生物的物质和能量。甘薯藤青贮就是通过微生物的发酵(无氧呼吸)，将甘薯藤中不容易被奶牛消化吸收的有机物分解为较易吸收的有机物，提高物质和能量的利用率。
二、非选择题
9．研究性学习小组参观某市市郊建立的以沼气为中心，以保护生态环境为目标的“猪—沼—鱼—肥—作物”生态模式时绘出了如下模式图，请分析回答：
(1)构建以沼气为中心的“猪—沼—鱼—肥—作物”生态模式时所依据的生态学原理是__________________________________________________________，该生态系统最大的优点是__________________________________________。
(2)该生态系统充分体现了生态工程基本原理中的_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)沼气池中有产甲烷菌等微生物，其生态学作用主要是______________________。
(4)若农田内有害虫发生，采用何种措施既能保护环境又能有效防治害虫？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
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(1)构建生态农业所依据的生态学原理是物质循环和能量流动，构建农业生态工程的目的是实现物质和能量的多级利用，减少环境污染。(2)以沼气为中心的生态工程体现了物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理。(3)沼气池中微生物的作用是完成有机物的分解，产生沼气。(4)采用生物防治法既能保护环境又能有效防治害虫。
答案：(1)生态系统的能量流动和物质循环提高物质和能量利用率，减轻环境污染(或答实现物质和能量的多级利用，减少环境污染)
(2)物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理
(3)分解有机物，产生沼气
(4)引入害虫天敌防治、激素防治、转基因培育抗害虫农作物等
10．长江的水体污染主要是由于流入长江的次级河流在流经城镇时，城市中的生活污水、工业废水大量排入河流，造成河流污染。某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化分析，实验装置如下图。
(1)图中植物的作用是________________________。该植物采收后，可以直接用作________，也可干燥处理后用来提取________________________等金属。
(2)此案例属________________生态工程的实例，它遵循的生态工程原理是________________________________________________(写其中一个)。
(3)该工程能有效防止“水华”发生，提高水体的透明度。其原因是：______________
________________________________________________________________________。
(4)该小组利用人工浮床开展了“菰(茭白)和菖蒲对生活污水净化效果的研究”，你认为该实验装置应该准备________组，应采取的处理措施是：___________________________
________________________________________________________________________。
(5)为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应__________________。
解析：(1)人工浮床的原理就是通过浮床植物发达的根系吸收水中的化学元素，进而净化污水。(2)利用浮床技术处理城市生活污水与工业废水属于城市环境生态工程，该生态工程遵循的原理有协调与平衡性原理、整体性原理、物质循环再生原理等。(3)浮床植物在生长过程中可以吸收利用水中的氮 、磷污染物，还可通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖，可有效防止“水华”的发生，提高水体的透明度。(4)研究菰和菖蒲对生活污水的净化效果，实验设计应遵循对照原则：一组只栽菰、一组只栽菖蒲、一组等量混合栽植、一组空白对照。(5)每一实验组的植物数量应该相同，而且具有一定的数量，避免因统计误差对实验结果的影响。
答案：(1)吸收水中的化学元素 饲料 铜、锌、汞
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(2)城市环境 协调与平衡性原理、整体性原理、物质循环再生原理等(写出一个即可)
(3)一方面浮床植物在生长过程中能利用水中氮、磷污染物，减少藻类生长所需的无机盐；另一方面又能通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖
(4)4 一组只栽茭白，一组只栽菖蒲，一组混合等量的茭白和菖蒲，一组空白对照(不栽植物)
(5)相等且多数
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