第42讲 生态工程
[考纲要求] 1.生态工程的原理及主要类型(Ⅰ)。2.生态工程在农业中的应用(Ⅰ)。
考点一 生态工程的原理及主要类型
1．生态工程的研究原理和研究对象
??原理：整体、协调、循环、再生? ?研究对象：社会—经济—自然复合生态系统?
2．生态工程的主要类型
(1)物质循环利用：①城市生活垃圾进行减量化、无害化、资源化处理；②农村发展养殖业，将农作物秸秆“过腹还田”等。
(2)节水和废水处理与应用：农业区域实施节水灌溉技术，城市、工业开发节水性质的生态系统；对废水、污水等实施减量、回收、再生和再循环的措施。
(3)山区小流域综合治理与开发：利用小流域自然资源，将治坡、治沟、修梯田与发展草业、牧业、林业结合。
(4)清洁及可再生能源系统组合利用：生产沼气，开发利用太阳能、风能等清洁及可再生能源。 [思维诊断]
(1)生态农业的指导思想是环境与经济协调发展( √ ) (2)生态工程是无消耗、多效益的工程( × )
(3)设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是追求经济效益的最大化( × ) (4)建立生态农业时巧设、增设食物链的目的是使食物链延长，消耗能量环节增多，系统总能量利用率降低( × )
(5)矿区废弃地生态修复工程的关键是优先选择农作物以提高经济效益( × )
题组 生态工程的原理及主要类型
1．如图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于( )
A．物质循环利用的生态工程 B．节水和废水处理与应用的生态工程 C．山区小流域综合治理与开发的生态工程 D．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程 答案 B
解析 这是一个对养猪场的废水进行回收、再生的生态工程。 2．据下图判断，下列叙述不符合生态学原理的是( )
A．物质经过多级利用，实现了良性循环
B．每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益 C．由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用效率降低 D．由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染 答案 C
解析 选项A符合物质循环再生原理；选项B对物质循环再生进行了进一步阐述；选项C与能量多级利用提高了能量利用效率不符；选项D在物质循环再生基础上，阐述了“污染物是放错地点的原料”的含义。
对生态工程具体实例所遵循的原理的几个易错点
(1)单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害——物种多样性原理。 (2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——平衡原理。 (3)引种考虑适应环境——协调原理。
(4)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——系统整体性原理。
考点二 生态工程在农业中的应用
1．庭院生态工程
进行物质和能量的多级利用。 2．农业生态工程
按照生态和经济规律，种养结合，优化设计。
3．主要技术
(1)物质的良性循环技术。 (2)洁净可再生的新能源开发技术。 (3)种植业和畜牧业合理优化技术。
(4)套种、间种、轮种制度；立体养殖技术；生物防治技术等。 [深度思考]
如图是某生态工程示意图：
(1)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是实现物质的循环再生和能量的多级利用；该系统中将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了利用，这体现了生态工程的物质循环再生原理。
(2)该生态工程能生产出无公害大米的原因是减少了化肥和农药的使用量，减少了环境污染。 (3)将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量，原因是蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强。
题组 生态工程在农业中的应用
1．“粮桑鱼畜”农业生态系统是江浙平原水网地区典型的高效农业生态系统，下图表示这一农业生态系统的基本模式。据图示判断下列说法错误的是( )
A．沼气池的建立既充分发挥资源的生产潜力，又防止了环境污染
B．通过巧接食物链使原本流向分解者的能量更多地流向了人，提高了能量的传递效率 C．这一生态工程模式主要适用于江浙平原而不适用于我国西北地区，这是因为在建立生态工程时还需要遵循“整体、协调、循环、再生”的原理
D．上述生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改善系统功能的效果
答案 B
解析 沼气池的建立使物质得以充分利用，实现了能量的多级利用，同时减少了环境污染；该生态农业调整食物链实现了物质的循环利用，提高了能量利用率，但没有改变能量传递效率。
2．下面为一庭院生态系统各成分的组成和相互关系的示意图，下列关于该生态系统的分析中，正确的是( )
A．建立该生态系统的目的是实现物质和能量的循环利用，提高经济效益
B．若在果树间间作绿肥类杂草，能导致该系统中生物多样性增加，可能有效控制果园中某些害虫的数量从而减少对果树的危害
C．在庭院中饲养鸡鸭能提高生态系统中物质的利用效率，增加产量，但由于食物链延长，生态系统中能量传递效率会降低
D．在庭院中建沼气池处理垃圾、粪便和植物枝叶，目的是尽可能减少分解者获得的能量，从而使能量流向对人有益的部分 答案 B
解析 生态系统中的能量不能循环利用；增加生物的多样性，可提高生态系统的稳定性；能量沿食物链传递的效率与食物链的长短无关。
农业生态系统的设计原则
(1)应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则。 (2)应当能够构成一个合理的生产结构。 (3)应当充分利用自然界的物质和能量资源。 (4)应当体现减少环境污染的原则。
(5)应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益。
(6)所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。
探究高考 明确考向
1．(2013·广东，26)污水处理厂的污泥富含有机质和无机成分，可用作肥料，但其多环芳烃(PAHs)等有机污染物含量通常较高，施入土壤会带来二次污染，生物质炭是由作物废弃秸秆
等炭化而成，将污泥、含7%生物质炭的污泥均堆放一段时间后用于盆栽实验，研究它们对黑麦草生长及PAHs迁移的影响，结果见下表：
测定项目 土壤PAHs含量(μg/kg) 黑麦草叶绿素含量(mg/g) 黑麦草每盆干重(g) 黑麦草PAHs含量(μg/kg) 红壤 527 2.0 1.7 401 红壤＋污泥 1 079 2.1 2.3 651 红壤＋含7%生 物质炭的污泥 765 2.3 2.7 428 (1)生物质炭孔隙结构发达，能改善土壤的通气状况，使根系细胞____________加强，________合成增加，从而促进根系对土壤养分的吸收。
(2)由表可知，施用含生物质炭的污泥______________________，从而促进黑麦草生长；污泥的施用使土壤和黑麦草的PAHs含量________，但生物质炭的输入____________________________，从而降低PAHs污染的风险，由此可见，生物质炭有望用作污泥改良剂，促进污泥的推广应用，污泥的应用符合生态工程的____________________________________原理。
答案 (1)呼吸作用 ATP (2)能增加黑麦草叶绿素含量 升高 能降低土壤和黑麦草中PAHs的含量 物质循环再生
解析 (1)生物质炭能改善土壤的通气状况，促进细胞的呼吸作用，使得细胞的呼吸作用加强，合成ATP，为根系主动吸收养分提供能量。(2)由表可知，施用含有生物质炭的污泥中黑麦草叶绿素的含量较多，从而促进黑麦草的生长，污泥施用后土壤和黑麦草的PAHs含量增加，生物质炭的输入则能降低土壤和黑麦草中PAHs的含量。污泥中含有大量的有机质和无机成分，施用污泥的目的是使其中的养分被充分吸收利用，因此利用了物质循环再生的生态工程原理。
2．(2011·新课标全国，40)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。请回答下列问题：
(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________________呼吸将有机物分解。
(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________________(填“生态系统”“群落”或“种群”)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于__________所固定的________能。
(3)一般来说，生态工程的主要任务是对________________________进行修复，对造成环境污
高考生物第十一单元第42讲
