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1、5.2 生态工程的实例和发展前景,专题5 生态工程,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的地位，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，取得了世人瞩目的成就。,一、生态工程的实例,实例一农村综合发展型生态工程,问题,在我国13亿人口中，有9亿多人口生活在农村，人多地少是突出的矛盾。怎样才能实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高呢？,对策,建立农村综合发展型生态工程,案例,北京郊区的窦店村就是这个方面的一个典型。,沼气工程为中心的物质多级循环利用工程,讨论P117,物
2、质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理等。,1、在这一案例中，主要运用了哪些生态工程的基本原理？,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。,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？,实例二小流域综合治理生态工程,问题,小流域是指河流各级支流的集水区域。这些区域往往是水土流失比较严重的地方。因此小流域治理具有十分重要的意义。,对策,小流域治理模式是我国农民和技术人员的创举，它是应用生态工程的整体原理、协调与平衡原理，以及工程学原理，通过保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措
3、施，层层设防来控制土壤侵蚀的。,案例,我国甘肃陇南地区总结出了“九子登科”的治理模式： 山项戴帽子（封山育林）， 山腰系带子（还林还草，减少径流）， 坡地修台子（梯田等高种植作物）， 地埂锁边子（种植作物保护地埂）， 荒地荒沟栽苗子（营造薪柴林）， 山脚种果子（种植果园）， 沟底穿靴子（各种拦截坝、堤，拦蓄泥沙等）， 见缝插针钉扣子（利用零星地种植林果）， 秋田盖罩子（覆盖地膜等保土耕作措施）。,讨论P118,“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
4、。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。,1、小流域的综合治理，“综合”表现在哪些方面？,在下题分析中解答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。,2、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？,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
5、，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、为什么要针对不同的地形采取不
6、同的措施？这体现了生态工程的什么原理？,实例三大区域生态系统恢复工程,问题,据统计，1999年我国有沙漠化土地2.67X106Km2,其中由于人类农事活动的不当而引起的荒漠化面积就有9X105Km2。造成荒漠化的因素及其影响力的大小依次为：过度樵采（32%），过度放牧（30%），盲目开垦（27%），不合理利用水资源（9.6%），其他（1.4%）。,对策,为了控制荒漠化的发展和水土流失，改善生态环境，提高人民的生活水平，我国实施了一系列森林或草原植被恢复的生态工程、水土保持的生态工程等。,案例,退耕还林还草工程从1999年开始在四川省、陕西省、甘肃省试点进行，到2000年扩大到25省区至2002
7、年底，累计退耕还林5.9X106hm2。“三北防护林”总体规划用73年时间（19782050）完成，东起黑龙江省宾县，西至新疆乌孜别里山口，横跨13个省551个县，总面积4.069X108hm2。工程完成后三北地区森林面积可增加到6.057X107hm2，覆盖率提高到15%，林木蓄积量达4.3X109hm3，生态效益累计可达13000多亿元。该工程1987年被联合国授予“全球500佳”之一，被誉为“世界生态工程之最”。,三北防护林工程,讨论P120,三北防护林跨越中国13个省、直辖市、自治区，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民的生产和生活问题，对维护社会稳定具有重要意义；更
8、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。,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？,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
9、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。,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？,实例四湿地生态恢复工程,问题,在经济发展过程中，人们对湿地刊物排水和围垦，已经破坏了地球上80%的湿地资源。湿地的缩小会导致局部气候变劣、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等，因此，湿地生态系统恢复工程已成为我国生态工程中的一项重要任务。,对策,湿地生态系统恢复工程是采用工程和生物措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。还应建立缓冲带，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
10、生态功能。,案例,鄱阳湖的吞吐水量可以占到长江总水量的15%，是很重要的一类湿地。但 由于人类的围湖造田，使其面积从上个世纪50年代的5100Km2缩小到90年代的3900km2。鄱阳湖面积的缩小，使长江的蓄洪能力缩减了4.5X109m3，湖区洪灾频繁发生。最严重的一次是1998年，数十万公顷的良田被淹没，150多万人家园被毁。为此，党中央提出了“平堤行洪、退田还湖、移民建镇”的方针，共迁移农民22万户，使长江流域的湖泊水面又恢复到建国初期的水平。,讨论P121,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
11、调节功能也是重要原因。,1、当初人们为什么要围湖造田？,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。,2、地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负有什么责任？,实例五矿区废弃地生态恢复工程,问题,矿藏开采后信念会造成土体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。矿区极端恶劣的土地条件，又会阻碍植被的生长。尤其是规模巨大的采矿业，不仅会对土地景观造成巨大的影响，还可能产生严重的重金属污染。,对策,为回事恢复矿区生态环境，人们采用的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。,案例,我国赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
12、：自20世纪60年代以来，该矿区建立了大中小型煤矿20余个，为此共挤占耕地5500hm2，并造成了大量排土场、塌陷地和闲置地等类型的废弃地。该地区在生态恢复改造工程中，采取了诸如围栏、排石整地、植树造林、种草等措施，仅用了3年多的时间，就建立了草地750hm2年产优质牧草4000t以上，还建立了3处加工能力为8t的饮料工厂及一处饲养场，进行肉牛的养殖和粪肥的利用。,讨论P122,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。,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？,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
13、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。,2、怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？,实例六城市环境生态工程,问题,随着我国城市化进程的加快，能流、物流和人流的增加，一方面促进了城市的繁荣，另一方面，也带来了严重的环境污染等问题。,对策和案例,对城市的环境的治理要把整个城市作为一个巨大的生态系统来考虑，即用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。首先在城市规划和布局方面，要进行城市生态分区，合理颁布工业区、居住区、生态绿地等;其次是推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，以减少污染的产出;采用各种手段治理污染，
14、进行废弃物的资源化利用;同时要建立健全法制进行监督。,讨论P124,减少污染的措施：制定法律法规，禁止市区内鸣笛，禁止使用含铅汽油，鼓励使用电力、天然气等无污染能源的新型汽车，以及对其的研究和应用等。,1、汽车尾气是城市大气污染的主要来源之一，汽车噪声又是城市噪声污染的主要来源。你认为应当限制城市居民购买汽车吗？为什么？如果不限制，应当采取什么措施来减少由汽车造成的污染？,减少或禁止工厂的污水排放；进行污水净化回收利用；实行雨水和污水分流。,2、城市的水污染问题应当采取哪些措施来解决？每一个城市居民应当在这方面承担什么责任和义务？,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
15、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，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。,二、生态工程发展的前景,（一）“生物圈2号”生态工程的实验及启示,多年来，人类梦寐以求地憧憬着冲出地球，向宇宙进军，在地球外寻找“诺亚方舟”。“生物圈2号”就是在人们的这种求索中诞生的。其目的是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。,1、“生物圈2号”生态工程的结构组成,它的地上部分为立体钢架构型，配有双层玻璃窗，底部以厚水泥层完全与外界隔离。内部主要由7种模拟生态群落区和两个大气扩张室“肺”组成
16、。生物群落包括5个野生生物群落（热带雨林、热带草原、海洋、沼泽、沙漠）和2个人工生物群落（集约农业区和居住区），约有生物4000种。,2、“生物圈2号”与外界的联系和能量供给,“生物圈2号”虽然在物质上与外界完全隔绝，但可以通过电力传输、电信和计算机同外界联系。能量的供给则只有通过植物吸收的太阳能。,3、“生物圈2号”的物质循环途径,“生物圈2号”的物质循环途径是：农田区的作物秸秆作为附近动物饲养场的饲料，产出的肉、蛋、奶以及作物产品供应人类。死亡植株及动物与人的排泄物经分解者进行分解，然后，返还到农田中给植物提供营养。生活废水经处理后进行循环利用。氧气由植物光合作用提供，呼吸产生的二氧化碳由植物吸收。,主要原因是温度失调，以及“大气和海洋”比例与地球相差甚远，土壤呼吸释放的CO2超过了植物和海洋的固定能力，导致空气中CO2的含量猛增; O2量减少，不足以维持人及动物的生存，19种脊椎动物死亡;除蟑螂、蟋蟀、蚂蚁外，其余昆虫也全部死亡;靠昆虫传粉廷续后代的植物也灭绝了。,4、“生物圈2号”失败的原因,“生物圈2号”的失败使我们认识到与自然和谐共处的重
