高中生物第5章第1节生态工程的主要类型第2节生态工程在农业中的应用教案浙科选修3.docx

高中生物第5章第1节生态工程的主要类型第2节生态工程在农业中的应用教案浙科选修3.docx

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高中生物第5章第1节生态工程的主要类型第2节生态工程在农业中的应用教案浙科选修3

课　标　解　读

重　点　难　点

1.理解生态工程的原理。

2.简述生态工程的主要类型及其在农业上的应用。

3.分析我国农业生态工程的主要技术。

1.生态工程的原理及主要类型。

（重点）

2.农业生态工程的意义以及我国农业生态工程的主要技术。

（难点）

高中生物第5章第1节生态工程的主要类型第2节生态工程在农业中的应用教案浙科选修3

生态工程的概念

1.生态工程诞生的背景

人口爆炸、粮食短缺、资源枯竭、空气污染、生态环境被破坏，人类面临着生存和发展的挑战。

在这样的背景下，20世纪60年代，生态工程应运而生。

2．生态工程原理

整体、协调、循环和再生。

3．生态工程学的研究对象

生态工程学的研究对象是社会——经济——自然复合生态系统。

生态工程的主要类型

1.物质循环利用的生态工程。

2．节水和废水处理与应用的生态工程。

3．山区小流域综合治理与开发的生态工程。

4．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。

1．下图所体现的主要生态工程原理是什么？

【提示】　物质循环再生原理。

生态工程在农业中的应用

1.农业生态工程的模式

2．我国农业生态工程的主要技术

（1）核心技术：

物质的良性循环技术。

（2）洁净可再生新能源开发技术：

如太阳能、沼气、风能等。

（3）种植业和畜牧业合理优化技术：

如退耕还林、还草，设计高效可行的套种、间种和轮种，减少农药、化肥使用。

2．在一个经常发生虫灾的林业管理粗放地带，人们提出了营造混合林和单纯林两个方案，并产生了争论。

请你判断：

哪一个方案比较合理？

道理是什么？

【提示】　营造混合林比较合理。

因为混合林的物种数目比单纯林多，生态结构较为复杂，抵抗力稳定性强。

3．农业生态工程对调整种植业和畜牧业结构的意义

（1）农业生态工程以生态学原理为依据，将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化，将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来，将节能、应用清洁能源、生态建筑及人口调控、生物多样性保护等结合起来。

（2）生态农业有效地促进了物质循环、能量流动、信息流动的畅通、人与环境和谐相处，经济、生态环境和社会效益同步发展，是实现农业现代化过程中保证农业可持续发展的一种生产方式。

4．庭院生态工程

（1）组成分析

一个家庭庭院也是一个人工生态系统，其中有生产者、消费者、分解者，也存在物质循环与能量流动。

（2）庭院生态系统经济效益分析

目的要求

（3）几个计算方法：

①利润＝产出－投入

②成本利润率＝×100%

1．农作物秸杆“过腹还田”体现了物质、能量循环利用。

（×）

【提示】　能量是不能循环利用的。

2．庭院生态系统的结构设置有效地促进了能量流动、物质循环、信息流动的畅通。

（√）

3．“退耕还林”、“退耕还草”政策，也是从追求生态效益出发，重新优化组合种植业和畜牧业的关系。

（√）

4．人工肥料的过度使用，只会导致土壤肥力的下降。

（×）

【提示】　也可导致环境的破坏。

5．开发风能和潮汐能均属于物质的良性循环技术。

（×）

【提示】　两者都属于洁净可再生的新能源开发技术。

生态工程的主要类型

【问题导思】

①设计生态工程应该注意哪几个方面？

②我国的生态工程主要类型有哪些？

③尝试举出物质循环利用的生态工程的几个实例？

1．如何设计生态工程

（1）物质能够被循环利用，实现“废物资源化”，从而达到取之不尽用之不竭的效果，也能够避免环境污染，如“无废弃物农业”。

（2）在有限的资源条件下，利用物种多样性，增强系统的抵抗力稳定性；增加利用环节，实现生态系统生产力的提高，如“三北防护林建设中的单纯林问题”。

（3）通过改变和优化系统内部不同组分间的结构，达到改善系统功能的目的，如“桑基鱼塘”。

（4）考虑环境承载力，即环境所能养活的生物种群的数量，避免生态系统的失衡和破坏。

2．生态工程的主要类型

（1）物质循环利用的生态工程

①城市：

生活垃圾进行减量化、无害化、资源化处理，将生活垃圾中有机部分、人畜的粪便等转化为优质生态复合肥。

②农村：

发展养殖业，将农作物秸秆“过腹还田”，利用禽畜粪便与作物秸秆培养食用菌后再培养蚯蚓，蚓粪残渣再作为肥料，既减少或避免了田间烧草给环境带来的污染，又增加了产值。

（2）节水和废水处理与应用的生态工程

节水

废水处理与应用

（3）山区小流域综合治理与开发的生态工程

①问题：

小流域水土流失问题。

②对策：

进行综合治理。

③案例：

甘肃陇南县“九子登科”模式。

（4）清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程

清洁及可再生能源主要有：

沼气、太阳能、风能和潮汐能。

1．在建立不同生态工程时，要遵循不同的设计原理，不能相互照搬，应该因地制宜。

2．在进行生态工程建设时，应该积极利用自然生态系统的强大自我恢复力，节省投资。

3．生态恢复能力有限，不能认为有了生态工程，就可以先污染、破坏，后治理。

　下图是某村生态工程示意图，请据图回答下列问题。

（1）这一生态工程的结构和功能有哪些特点？

________________________

________________________________________________________________

______________________________________________________________。

（2）蓝绿萍的代谢类型是________，在生态系统中的地位是________。

（3）如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①②过程需每一位居民的参与，参与的行动方式是__________________。

②过程④⑤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，④⑤途径比③途径突出的优点是____________________________________________________________________

________________________________________________________________

______________________________________________________________。

【审题导析】　解答此题的关键在于明确此生态工程依据的原理及优越性，即充分应用了物质循环利用原理，提高了单位面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。

【精讲精析】　

（1）该生态工程以沼气工程为中心，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）蓝绿萍的代谢类型是自养需氧型，属于生产者。

（3）过程①②是对垃圾的分类处理；过程④⑤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能量，又减少了因燃烧带来的污染。

【答案】　

（1）以沼气工程为中心，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，降低了环境污染，促进了农村的可持续发展

（2）自养需氧型　生产者

（3）①将生活垃圾分类处理　②分解者　③充分地、分层次地多级利用了垃圾中的物质，提高了能量利用率，并且减少了因燃烧带来的污染

我国农业生态工程的主要技术分析

【问题导思】

①生态农业的基本内涵是什么？

②我国农业生态工程的主要技术有哪些？

1．生态农业的内涵

生态农业设计时充分利用当地自然资源，利用动物、植物和微生物间的相互依存关系，使生态系统中的物质循环和能量被分层次地充分利用，使生产一种产品时所产生的有机废物成为另一种产品的投入，也就是实现无废物生产，提供尽可能多的洁净产品。

生态农业的优越性体现在：

实现了对物质和能量的多级利用；减少了对能源和资源的消耗，减少了环境污染。

2．我国农业生态工程的主要技术

含义

实例

物质的良性循环技术

物质在农业生态系统中循环往复、分层分级利用

庭院生态系统、桑基鱼塘、秸秆的“过腹还田”

洁净可再生的新能源开发技术

在自然界中可以不断再生，取之不尽、用之不竭，对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适合就地开发利用

风能、太阳能、水能、地热能等非化石能源

种植业和畜牧业合理优化技术

尽量少用农业生态系统外部的化肥和农药，提高作物的产量和畜牧业产品的产量

我国西部实施的“退耕还林、退耕还草”政策

生物防治技术

主要措施是保护和利用自然界害虫的天敌、繁殖优势天敌、发展性激素防治害虫等

以虫治虫，保护天敌安全越冬；应用性引诱剂发挥天敌趋集效应

如何理解“污染物是放错地方的资源”

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，对废水、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地方的资源。

　如图是两个农业生态系统的结构模式图。

（1）请根据图a、图b所示的生态系统结构，在下图中用箭头完成这两个生态系统能量流动和利用的图解（各种生物的呼吸作用耗能和图中未标出的分解者耗能可不标出）。

图a：

图b：

―→

（2）图________所示生态系统的能量能够更多地被人类利用，原因是____________________________________________________________________

______________________________________________________________。

（3）图b所示生态系统的结构充分体现了生态工程的________________技术。

【思维导图】　解答此题的思维流程如下：

【精讲精析】　农业生态系统是人工建立的生态系统，其主要特点是人的作用非常突出，人们种植的各种农作物、饲养的各种家禽、家畜是这类生态系统的主要成员。

根据生态系统中能量流动过程及a、b两个农业生态系统的结构模式图，我们可以比较容易地用箭头把两个生态系统中能量流动和利用的关系表示出来。

比较a、b两个生态系统的结构模式图可见，图a中能量流动和利用关系简单，是一种原始和传统的农业生态系统，把家禽、家畜和人的粪肥直接用作农作物的肥料，其中含有大量的能量，只能被土壤中的微生物通过呼吸作用散放到环境中去，是一种很大的能源浪费，整个生态系统中能量利用率较低。

相比较而言，图b中能量流动和利用关系复杂，是一种实用价值更大的现代农业生态系统。

在这一生态系统中，人们把人、禽、畜的粪便及农作物中未被人、

禽、畜利用的秸秆混合放入沼气池中，利用微生物的发酵作用来产生沼气，为人们的生活提供能源；人们还把沼渣和农作物的秸秆作为食用菌的培养基，培养出的食用菌又为人们提供了营养价值较高的食品；菌渣还可以再用作家禽、家畜的饲料。

这样，该生态系统中农作物所固定的能量就被更好地加以利用了，大大提高了能量的利用率，减少了浪费。

这种农业生态系统模式若能大范围地推广应用，必将大大提高我国农业经济效益和社会效益。

【答案】　

（1）如下图

（2）b　图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用

（3）物质的良性循环

本课知识小结

网络构建

结论语句

1．生态工程的原理是整体、协调、循环、再生。

2．生态工程的主要类型有：

物质循环利用型、节水和废水处理与应用型、山区小流域综合治理与开发型和清洁及可再生能源系统组