第4节生态工程的综合运用[目标导读] 1.结合教材P16～17图文，阐明物质能量的多层分级利用系统与水陆交换的物质循环系统。

2.分析教材P17内容，了解实现“废物”再生的环境调节系统与建立多功能污水自净系统。

3.阅读教材P18～19内容，熟悉构建多功能联合生产系统和生态工程的意义。

[重难点击] 1.生态工程在生产实践中的运用。

2.生态工程的意义。

通过前面的学习，我们了解了生态工程的基本原理和设计的原则，应用生态工程可以解决我国在发展过程中的诸多问题，那么生态工程的应用可以分为哪些主要类型，对社会、经济生活和生态环境又具有哪些深远的意义呢？解决学生疑难点一、物质能量的多层分级利用系统与水陆交换的物质循环系统1．物质能量的多层分级利用系统——秸秆的多层分级利用(1)分级利用①一级利用：作物秸秆糖化处理成为家畜的饲料，输出家畜产品和粪屑。

②二级利用：粪屑接种食用菌，输出食用菌产品和菌床絮屑。

③三级利用：菌床絮屑接种蚯蚓，输出蚯蚓产品和排泄物杂屑。

(2)写出该生态系统中的分解者：食用菌、蚯蚓。

(3)一级利用的能量来自初级消费者，二、三级能量的利用来自分解者。

2．水陆交换的物质循环系统——桑基鱼塘(1)具体流程：桑→蚕→鱼→桑。

(2)产品输出：鱼塘、丝厂和食品加工厂。

(3)写出该生态系统中的食物链：桑→蚕。

(4)鱼是该生态系统中的分解者。

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，据图分析：1．用玉米副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益，这属于秸秆的几级利用？答案直接利用秸秆，属于一级利用。

2．用生产木糖醇的残渣来培育食用菌，这又属于几级利用？答案二级利用。

3．给食物链“加环”的目的是什么？答案构建物质能量的多层分级利用系统，增加经济效益。

4．有人说，图中的箭头既能表示物质循环又能表示能量流动，这种说法对吗？答案不对。

能量是不能循环利用的。

1．一青年农民利用自己学习的生态学知识在自家庭院里搞了一个小型生态农业，使0.25亩的庭院创收达几万元。

其物质循环和能量流动如图所示，请找出下列对该系统叙述有误的一项( )A．该系统中，人的因素非常关键，其中生产者是葡萄B．该系统体现了物质、能量多级利用和高效转化C．该系统内蚯蚓和甲烷菌等为分解者D．猪在其中为三级消费者答案 D解析蚯蚓为分解者，不是食物链中的营养级，故猪为第二营养级(初级消费者)。

二、“废物”再生的环境调节系统与多功能污水自净系统1．“废物”再生的环境调节系统(1)植物的一部分可以作为畜禽的饲料发展养殖业。

(2)畜禽的粪便作为肥料肥田或培育防护林。

(3)农田或防护林吸收工厂排出的CO2等气体，净化空气。

(4)工厂余热作为温室能源，发展种植业和养殖业。

2．多功能污水自净系统——生物“氧化塘”(1)水中的菌类、藻类以及一些高等水生植物：进行光合作用释放氧气，并吸收重金属离子，达到改良水质的目的。

(2)细菌等分解者：能够分解有机物，为其他植物提供营养物质。

(3)塘泥：作为制作沼气的原料。

(4)改良后的水体：进行水产养殖。

下图是利用多功能生物“氧化塘”净化污水的示意图，据图分析：1．污水进入多功能生物“氧化塘”后，首先进入沉砂环节，处理的目的是什么？答案让一些固体废弃物沉淀。

2．通常根据污水中有机物含量的高低选择不同的处理方式，你认为该如何选择？答案若有机物含量高，采用流程Ⅰ处理污水，若含量低，采用流程Ⅲ或Ⅳ处理污水。

3．为什么要在出水前调控藻、菌的数量？答案藻、菌互生环节就是一个促进污水净化的生物循环过程，出水前对藻、菌进行控制才能达到改善水质的目的。

4．这种处理污水的方式有什么优点？答案不仅具有净化污水的作用，还可使污水资源化。

2．多功能生物氧化塘中含有的细菌类型为( )A．好氧菌B．厌氧菌C．兼性菌D．包括A、B、C三项答案 D知识拓展氧化塘中生物的类型、分布和作用(1)好氧层：分布着藻类、水生植物和好氧菌，藻类、水生植物进行光合作用释放氧气，直接摄取废水中的小分子有机物；好氧菌降解废水中的有机物。

(2)兼性层：分布有多种好氧菌和厌氧菌，通过好氧或厌氧反应，分解废水中的有机物。

(3)厌氧层：分布有硫酸盐还原细菌和甲烷细菌等厌氧菌，通过厌氧反应分解废水中的有机物。

三、构建多功能联合生产系统和生态工程的意义1．构建多功能联合生产系统——农、林、牧、渔一体化(1)构建原理：结构与功能相统一。

(2)优点①种植、养殖和加工配套结合。

②实现对一定区域内产业结构的调整。

③农、林、牧、渔合理规划，全面发展。

2．生态工程的意义(1)有助于从根本上解决全球性的生态环境问题：生态工程以预防为主，开发和采用“清洁工艺”，开辟污染预防的新途径，把清洁生产作为经济和环境协调发展的一项战略措施。

(2)有助于实现全世界“可持续发展”的共同目标，并最终实现“社会经济与生态环境同步发展”的最终目标。

下面表示北京郊区某生态农业的多功能联合生产系统示意图。

请据图回答：1．该系统建设所遵循的主要生态工程理论有哪些？答案系统论、生物多样性理论、食物链理论等。

2．鸡和猪在该生态系统中属于哪种成分？它们在物质循环中有什么积极作用？答案鸡和猪在该生态系统中属于消费者，在物质循环中的作用是加快了生态系统的物质循环。

3．上述生态系统中的各种生物所需的能量都依赖于哪个过程？答案生态系统中的各种生物所需要的有机物都直接或间接地来源于生产者的光合作用，能量的最终来源为太阳能。

4．该生态工程有哪些积极的意义？答案实现了无废弃物污染，降低了环境污染，提高了经济效益。

3．下列关于生态工程意义的叙述，不正确的是( )A．西方发达国家生态环境是先污染后治理B．防治工业污染应完全依靠对受污染环境的治理C．可持续发展是国家社会的共同目标D．生态工程的最终目标是实现社会经济与生态环境的同步发展答案 B解析防治工业污染不能只依靠对受污染环境的治理，要从根本上解决工业污染问题，必须以“预防为主”，将污染物消除在生产过程之中，实行工业生产全过程控制。

1．下列有关秸秆的多层分级利用的叙述中，不合理的是( )A．利用糖化技术把秸秆变成家畜的饲料B．牛粪便中的能量是牛同化的能量C．食用菌和蚯蚓在生态系统中的成分属于分解者D．秸秆的多层分级利用提高了产品的输出量答案 B2．根据生态系统的结构和功能，下列叙述不正确的是( )A．水产养殖中，为充分利用生产者所固定的能量，应以营养级高的鱼类为养殖对象B．“桑基鱼塘”是人工建立的良性循环系统C．为保护草原，应做到适当放牧D．在我国西部大开发中应采取“退耕还林”的措施答案 A解析水产养殖中，为充分利用生产者固定的能量，应选食物链最短的鱼类为养殖对象。

3．下图表示利用自然生态系统净化污水的一种大面积、敞开式污水处理池塘(即氧化塘)，请据图分析，下列叙述错误的是( )A．由图示看，氧化塘净化污水途径有物理沉降和生物分解B．图中A表示的物质是氧气和有机物，B表示的物质是二氧化碳和矿物质等C．随着距水面深度的不断增加，不同水层微生物的新陈代谢类型也在发生着变化，其中它们的异化作用类型的变化是需氧型→兼性厌氧型→厌氧型D．氧化塘实现净化污水的原理主要是利用细菌和藻类寄生关系来分解有机污染物答案 D4．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．无病虫害答案 D解析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．城市污水处理可以用氧化塘法，即利用水塘中的微生物和藻类对污水和有机废水进行生物处理，是一个藻菌共生的污水净化系统。

还可以利用废水中的有机物在生物氧化过程中转化成的藻类蛋白养鱼、养鸭等，获得良好的经济效益。

请根据下面的氧化塘污水净化功能模式图回答有关问题。

(1)输入氧化塘的能量包括______________________________________________。

(2)氧化塘底泥可以用做有机肥料生产绿色蔬菜，施加底泥可以促进植物生长，原理是：①________________________________；②________________________________。

(3)排入氧化塘的污水中的有机物可以被细菌等微生物分解，分解的方式是____________________，为了提高分解的效率，可以采取的措施是______________________。

答案(1)光能和有机物中的化学能(2)①氧化塘底泥中含有大量矿质元素②氧化塘底泥中微生物呼吸为植物光合作用提供CO2(3)有氧呼吸和无氧呼吸向氧化塘内通入空气课时作业[基础过关]1．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。

下列不属于生态农业生产方式的是( )A．病虫害的生物防治B．作物轮作、套作C．使用化肥提高作物产量D．秸秆等农业废弃物的资源化利用答案 C2．生物氧化塘法治理环境污染利用的主要生物是( )A．藻类和浮游动物B．细菌和浮游动物C．藻类和细菌D．浮游动物和鱼类答案 C3．下列不属于影响人类可持续发展的是( )A．人口急剧增长B．生态农业C．能源短缺D．环境污染严重答案 B解析生态农业充分利用了物质循环再生原理，使废物资源化，有利于人类可持续发展。

4．实现可持续发展，需要下列哪些措施( )A．从现在起，严禁砍伐森林B．大量开采矿产资源，发展工业生产，提高综合国力C．保护与人类共存的各种生物D．各国独立处理酸雨、气候变暖等环境问题答案 C解析保护与人类共存的各种生物，维护生物圈物种的多样性和抵抗力稳定性，是实现社会效益、经济效益增长以及生态效益提高的重要措施。

5．要实现人与自然的和谐发展，下列措施最合理的是( )A．通过生物技术手段，转化淀粉生产可再生能源B．使用化学农药防治病虫害，保证粮食稳产C．发展生态农业，实现物质和能量的多级利用D．大力开垦湿地，扩大粮食种植面积答案 C解析要实现人与自然的和谐发展，就要发展生态农业，实现物质和能量的多级利用。

转化淀粉生产可再生能源，能量利用率不高。

使用化学农药防治病虫害，容易导致环境污染。

大力开垦湿地，容易导致生态系统被破坏。

6．下列关于生态工程的叙述中，错误的是( )A．生态工程是生态学与系统工程学的结合B．生态工程追求经济与生态的双赢C．生态工程是无消耗、多效益的工程D．生态工程促进人类社会和自然环境的和谐发展答案 C解析生态工程是按照生态学、经济学和工程学的原理，运用现代科学技术成果、现代管理手段和专业技术经验组装起来的，以期获得较高的经济、社会、生态效益的现代生产工艺系统。