2019-2020年高考生物二輪復習 2.1.2《我國的生態(tài)工程》教案 中圖版選修3.doc

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2019-2020年高考生物二輪復習 2.1.2《我國的生態(tài)工程》教案 中圖版選修3 一、教學目標 1.舉例說出生態(tài)工程的實例，說出這些實例所運用的主要生態(tài)工程原理。 2.評述生態(tài)工程發(fā)展前景，說出生態(tài)工程的局限性，舉例說出我國生態(tài)工程的特點。 3.嘗試設計簡單的生態(tài)工程。 二、教學重點和難點 1.教學重點 生態(tài)工程的實例。 2.教學難點 應用生態(tài)工程的原理，設計簡單的生態(tài)工程。 三、教學策略 教材選擇的六個生態(tài)工程各有特色，教師可以根據(jù)學生的經(jīng)驗，區(qū)域的特點進行選擇，“搭配”出適于學生學習的內(nèi)容。例如，在第一節(jié)的教學中組織了實踐活動《調(diào)查沼氣工程的實施情況》，教師要精心設計參觀內(nèi)容，讓學生通過調(diào)查，總結出以沼氣工程為中心的農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程的特點。 小流域綜合治理生態(tài)工程的教學可以通過資料分析進行；如果學生的家鄉(xiāng)有這類問題，教師就應從社會調(diào)查入手開展教學活動，使學生對具有我國特色的生態(tài)工程有一定的了解。教學中要注意強調(diào)我國農(nóng)民和科技工作者在實踐中的創(chuàng)造，讓學生理解實踐出真知的道理，培養(yǎng)學生求實、創(chuàng)新及勇于實踐的科學精神和科學態(tài)度。 大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復工程的教學，師生可以通過搜集資料了解我國沙漠化現(xiàn)狀和三北防護林建設的背景、發(fā)展前景及存在的問題。在有條件的地區(qū)，應組織學生開展植樹等志愿者活動，積極參加生態(tài)工程的建設。 濕地生態(tài)恢復工程的教學，可適當加入濕地的生態(tài)功能、我國濕地面臨的問題，以及生物多樣性的保護等內(nèi)容?？刹扇∑刚垖＜议_設專題講座等多種方式進行，也可以組織志愿者活動，如去濕地觀鳥、考察等，讓學生重視濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護，關注濕地生態(tài)恢復工程的建設，在教學中注意整體性原理的應用。 關于礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復工程的教學，如果學生沒有這方面的經(jīng)驗，除教材中的實例外，教師可查閱相關資料，如向學生介紹德國的礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復工程（德國在這方面的工作很有特點）。 城市環(huán)境生態(tài)工程的教學，一種方式是對環(huán)境問題進行調(diào)查，組織學生進行研究性學習，如將學生分成不同的課題小組，分專題研究城市生態(tài)系統(tǒng)的主要問題，調(diào)查城市生態(tài)工程的現(xiàn)狀，以小專題（如校園或小區(qū)綠化）的形式設計城市生態(tài)工程，撰寫調(diào)查報告和開答辯會等。另一種方式是可以帶領學生調(diào)查城市生態(tài)系統(tǒng)存在的問題，討論目前所采用辦法的利與弊，并在有條件的地方，組織學生參觀城市環(huán)境生態(tài)工程，如污水處理廠、生態(tài)園區(qū)等。但無論哪種教學模式，都要把教學落實在學生的行動上，積極組織學生參加生態(tài)工程的建設和環(huán)?；顒樱岣邔W生的環(huán)保意識，并用行動教育周圍的居民自覺地保護環(huán)境。 關于“生物圈2號”內(nèi)容的教學，雖然“生物圈2號”在初中和高中必修模塊中都有介紹，但作為人工模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的工程，在本專題中還有必要進行認真地分析。對這部分內(nèi)容的講授，一方面是從科學實驗的角度學習，如教師提出實驗方案，與學生討論其設計思路，最主要的是總結分析其失敗原因和帶來的啟示。另一方面，可以從一個導游者的角度，帶領學生進行“生物圈2號”虛擬參觀，讓學生以游記的形式記錄所見所聞，或以當年進入“生物圈2號”的科學家的口氣描述實驗的過程，反思其失敗的原因。 關于我國生態(tài)工程前景的分析與展望的教學，應在總結中西方生態(tài)工程區(qū)別的基礎上，突出我國生態(tài)工程的特點，還可以讓學生搜集古代哲學家的思想對生態(tài)工程和環(huán)境保護影響的名句。同時，應讓學生理解建立生態(tài)工程是人們不得已而為之的，存在一定的局限性，而保護環(huán)境、建立循環(huán)經(jīng)濟是最根本的?？梢砸I學生分析“思考與探究”第1題中關于朝鮮三八線的例子，思考從一片沒有生命的焦土到生機勃勃的野生生物的樂園這一過程中帶給人們的啟示。 四、答案與提示 （一）思考與探究 1.分析朝鮮三八線的資料（具體資料見教材），說明它所蘊涵的意義。 提示：生態(tài)工程的恢復作用是有限的，不能認為只要有了生態(tài)工程，就可以先污染，后治理。人類迄今尚沒有能力完全模擬出自然的生態(tài)系統(tǒng)。自然生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)過幾十億年的進化，每平方公里每年的無形服務價值高達6.4萬美元，而為了達到同樣的效果，用人工制造和模擬的辦法，人類至少要花費10億美元還不盡如人意。 另一方面，自然生態(tài)系統(tǒng)具有相當?shù)淖晕一謴湍芰?，我們在生態(tài)工程建設中應該積極利用自然生態(tài)系統(tǒng)的這種能力，以節(jié)省投資。 2.在我國北方地區(qū)，由于冬天氣溫很低，會導致農(nóng)作物不能生長，家畜生長緩慢，甚至停止，沼氣池不能正常產(chǎn)氣；而農(nóng)民要解決蔬菜的不間斷生產(chǎn)問題。很顯然，大量使用造價昂貴、并用燃料加熱的玻璃溫室是不符合我國國情的。你能用所學知識，設計一種生態(tài)工程，來較好地解決上述問題嗎？請在畫出其物質(zhì)和能量結構圖的基礎上，說明你所依據(jù)的生態(tài)工程原理。 提示：（以下為參考答案，可讓同學們進行其他設計） 教材中“四位一體”的圖所示為近年來出現(xiàn)在我國北方農(nóng)區(qū)的一種生態(tài)工程類型，它較好地解決了習題中所述問題?！八奈弧敝刚託獬亍⒇i禽舍、廁所及日光溫室四部分，是庭院經(jīng)濟與生態(tài)農(nóng)業(yè)相結合的一種生產(chǎn)模式。它的運行原理為：日光溫室的增溫效應可使蔬菜等作物在冬天也能正常生長；同時也使豬禽免受嚴寒而快速生長；溫室內(nèi)的植物為動物提供氧氣，同時吸收二氧化碳；人、豬、禽的糞尿及蔬菜廢棄物和秸稈等物質(zhì)投入沼氣池產(chǎn)氣，同時溫室的高溫也提高了沼氣在冬天的產(chǎn)氣穩(wěn)定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于減少蔬菜的病蟲害，提高蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量。 “四位一體”充分應用了物質(zhì)循環(huán)和生物多樣性等原理，提高了單位土地面積的產(chǎn)出，同時減少了環(huán)境污染，大大提高了農(nóng)業(yè)的綜合效益。“四位一體”的物質(zhì)循環(huán)見圖5-2： （二）正文中討論題 【農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程案例】 1.在這一案例中，主要運用了哪些生態(tài)工程的基本原理？ 提示：物質(zhì)循環(huán)再生原理、整體性原理、物種多樣性原理等。 2.這一生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能有哪些特點？有哪些值得借鑒的做法？ 提示：這個案例以沼氣工程為核心，農(nóng)林牧副漁各業(yè)全面發(fā)展，增加了勞動力就業(yè)機會，促進了經(jīng)濟發(fā)展；同時又降低了環(huán)境污染，促進了農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展。 【小流域綜合治理生態(tài)工程案例】 分析甘肅省隴南縣的“九子登科”模式，在說明“九子”措施含義的基礎上，談談你對小流域綜合治理生態(tài)工程的理解。 補充資料──“九子登科”措施的具體意義 ●山頂戴帽子：山頭實行封禁管理、營造水土保持林，保護和恢復植被； ●山腰系帶子：半山陡坡退耕還林還草，發(fā)揮林草攔蓄作用，減少徑流； ●坡地修臺子：坡耕地以坡改梯田為突破口，建設基本農(nóng)田，為調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構提供條件； ●地埂鎖邊子：充分利用地埂種植經(jīng)濟作物，既獲得經(jīng)濟效益，又保護地??； ●荒地荒溝栽苗子：在荒山、荒溝、荒坡地建設薪炭林； ●山腳種果子：山腳發(fā)展經(jīng)濟林果園，促進商品經(jīng)濟發(fā)展； ●溝底穿靴子：在干、支、毛溝溝底修建谷坊、攔擋壩，建設溝壩地，攔蓄泥沙，防止溝壑被水沖蝕而導致其不斷擴張； ●見縫插針釘扣子：利用田間地頭、房前屋后栽植林果，發(fā)揮零星作用，提高治理程度； ●秋田蓋罩子：在緩坡耕地改順坡種植為橫坡等高種植、實行地膜覆蓋等保土耕作措施。 1.小流域的綜合治理，“綜合”表現(xiàn)在哪些方面？ 提示： “綜合”表現(xiàn)在它一改以前的單純造林和蓄水、減沙等工程模式，同時考慮到了生態(tài)效益和經(jīng)濟效益：不但注重通過還林、還草、筑壩等措施達到蓄水、降低土壤侵蝕的生態(tài)效果；還考慮如何提高人們的生活水平。例如，不但種植農(nóng)作物，還同時種植經(jīng)濟作物來提高人們的收入；考慮到了種植薪柴林解決人們的燃料來源問題。各種措施的結果是建立一個穩(wěn)定、持久、高效的生態(tài)系統(tǒng)。 2.為什么要針對不同的地形采取不同的措施？這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理？ 提示：山頂土壤條件、氣候條件惡劣，不宜蓄水，交通不便，改造成本高，適宜封山，依靠自然恢復力來恢復植被；山腰、荒地等土壤，雖然水分條件較好，但是仍不適宜種植農(nóng)作物，對于這樣的地方可以自然恢復，也可以人為種植適宜的林木、草或果樹等，加快植被恢復速度，這樣既能降低土壤侵蝕，又能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益；對溝底而言，應建設堤壩系統(tǒng)，它可以蓄水和淤積土地，還能夠減少山體的崩塌和滑坡，保證人民的生命財產(chǎn)安全；對坡地和山腳農(nóng)田來說，土壤、水分條件良好，交通也較方便，土地生產(chǎn)力高，適宜種植農(nóng)作物來解決人們的糧食和收入等問題，但是在坡地上要水平梯田種植，以減少水土流失。根據(jù)不同的地形采取不同的措施，既要考慮到生態(tài)效益，又要考慮到人們的生活和收入問題，這體現(xiàn)了生態(tài)工程協(xié)調(diào)與平衡、因地制宜的原理和思想。 3.從這一案例看，當?shù)厥窃趺醋龅浇?jīng)濟效益與生態(tài)效益相統(tǒng)一的？這一模式在其他小流域能夠照搬嗎？ 提示：上題分析中已解答了經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的統(tǒng)一問題。這種模式在其他小流域不能照搬，還是要因地制宜地進行生態(tài)工程建設，不同氣候帶、不同自然條件和不同經(jīng)濟發(fā)展水平的地區(qū)，其生態(tài)工程的模式應各具特色。 【大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復工程──“三北”防護林案例】 1.國家為什么投入巨大的人力和物力興建三北防護林工程？這一工程為什么需要如此漫長的時間？ 提示：三北防護林跨越中國13個省、直轄市、自治區(qū)，對我國具有重要的意義：生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量關系到這一地區(qū)人民的生產(chǎn)和生活問題，對維護社會穩(wěn)定具有重要意義；更重要的是，這一地區(qū)的生態(tài)環(huán)境關系到下游地區(qū)人民的生產(chǎn)、生活和經(jīng)濟發(fā)展，如黃河上游的水土流失容易導致下游地區(qū)的洪水泛濫，而危害巨大的沙塵暴的發(fā)生也與這一地區(qū)的土地沙漠化關系密切；同時這里自然礦產(chǎn)資源豐富，對我國的經(jīng)濟發(fā)展和國家安全具有重要戰(zhàn)略意義。 這一地區(qū)區(qū)域廣闊，氣候、自然條件復雜，總體經(jīng)濟發(fā)展水平較低等情況也決定了這個工程需要較長的時間，非一朝一夕之功。 2.這一工程橫跨多個省區(qū)，根據(jù)協(xié)調(diào)與平衡原理和生物多樣性原理，不同地區(qū)在造林設計上應當注意什么問題？ 提示：首先應考慮樹種的生態(tài)適應性問題，種植適宜品種，宜林則林，宜灌則灌，宜草則草；其次要考慮樹種的多樣性，保證防護林體系的穩(wěn)定性；不同地區(qū)應根據(jù)當?shù)厍闆r采取不同的策略，如條件惡劣的地區(qū)應該結合自然恢復力，而農(nóng)區(qū)的防護林中農(nóng)田防護林網(wǎng)可能占較大比重。 【濕地生態(tài)恢復工程案例】 1.當初人們?yōu)槭裁匆獓焯铮? 提示：主要原因：我國歷來人多地少，在“以糧為綱”的年代，圍湖造田，種植農(nóng)作物，以生產(chǎn)更多的糧食；片面強調(diào)經(jīng)濟發(fā)展，沒有認識到湖泊的巨大生態(tài)調(diào)節(jié)功能也是重要原因。 2.為什么說“退耕還湖”是一項巨大的系統(tǒng)工程？實施這一工程面臨的主要困難是什么？ 提示：退耕還湖不僅包括退耕地為湖區(qū)，還包括退耕后湖區(qū)上游以及湖區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境保護工作；更重要的是原耕地上居民的遷移，要解決遷出居民的生活和就業(yè)等問題，這是退耕還湖工程的主要困難。 3.地處湖區(qū)上游的人們對濕地恢復生態(tài)工程負有什么責任？ 提示：保護環(huán)境，減少水土流失和水污染。例如,減少工廠、生活污水往水體中的排放，農(nóng)田中減少化肥和農(nóng)藥的施用量等。 【礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程案例】 1.在這一案例中，恢復植被的措施是植樹和種草，為什么不是種植農(nóng)作物？ 提示：礦區(qū)土壤條件惡劣，不適宜農(nóng)作物的生長，因此代之以適應性強，耐旱的灌木、草和樹。 2.怎樣合理地籌劃養(yǎng)殖肉牛的數(shù)量？ 提示：首先要考慮到牧草的產(chǎn)量，以草定畜；從外地調(diào)運飼料要考慮飼養(yǎng)成本；更重要的是要考慮到土地對糞肥的承載力,以及對糞肥的加工或利用情況，要保持在承載力范圍以內(nèi)，以免養(yǎng)殖規(guī)模過大，糞肥數(shù)量巨大而造成新的污染。 3.除煤礦外，你知道還有哪些礦區(qū)嗎？這些礦區(qū)的恢復工程與煤礦是否有不同之處？ 提示：除煤礦外，還有金礦、鐵礦等。這些生態(tài)恢復工程最重要的是改良表土，恢復植被，但要因地制宜。 【城市生態(tài)工程】 1.汽車尾氣是城市大氣污染的主要來源之一，汽車噪聲又是城市噪聲污染的主要來源。你認為應當限制城市居民購買汽車嗎？為什么？如果不限制，應當采取什么措施來減少由汽車造成的污染？ 提示：減少污染的措施：制定法律法規(guī)，禁止市區(qū)內(nèi)鳴笛，禁止使用含鉛汽油，鼓勵使用電力、天然氣等無污染能源的新型汽車，以及對其的研究和應用等。 2.城市的水污染問題應當采取哪些措施來解決？每一個城市居民應當在這方面承擔什么責任和義務？ 提示：減少或禁止工廠的污水排放；進行污水凈化回收利用；實行雨水和污水分流。 每一個城市居民都應該樹立節(jié)水意識、宣傳節(jié)水的意義，家庭生活中應該使用無磷洗衣粉和洗滌劑，制止或減少生活中的水污染行為。 （三）旁欄思考題 發(fā)達國家與我國的生態(tài)工程建設強調(diào)的重點有所不同，為什么？ 提示：發(fā)達國家經(jīng)濟發(fā)展水平較高，人均土地、水等資源占有量較多，所以這些國家的生態(tài)工程往往注重生態(tài)恢復，而較少注重經(jīng)濟效益。而我國人口較多，人均土地、水資源和能源占有量少，所以在進行生態(tài)工程時，一定要注重生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。 五、知識拓展 1.你知道美國的羅斯福工程嗎？ 19世紀中葉，美國鼓勵向半干旱的西部大草原移民開荒，認為這是既發(fā)展西部又解決就業(yè)問題的聰明之舉。1860～1890年間，90 000 km2不宜作為農(nóng)田的天然草原被開墾。但由于農(nóng)作物的地面覆蓋遠沒有草地來得有效，加上過度墾、牧造成土地大面積沙化，從而提供了沙塵源。從20世紀30年代起，沙塵暴漸成氣候。1934年5月12日，一場巨大的風暴席卷了美國東部與加拿大西部的遼闊土地。風暴從美國西部土地破壞最嚴重的干旱地區(qū)刮起，形成一個東西長2 400 km，南北寬1 500 km，高3.2 km的巨大的移動塵土帶，空氣中含沙量達40 t/km3，遮天蔽日，向東部橫掃過去，直達首都華盛頓。風暴持續(xù)了3天，掠過了美國2/3的大地，約3108 t土壤被刮走。風過之處，水井、溪流干涸，牛羊死亡，冬小麥嚴重減產(chǎn)，人們背井離鄉(xiāng)。這就是震驚世界的“黑風暴”（Dust Bowl）事件。類似事件后來又發(fā)生過若干起。 1934年起羅斯福總統(tǒng)緊急實施“大草原各州林業(yè)工程”，即“羅斯福工程”。工程規(guī)劃沿西經(jīng)100度線種植一條縱貫美國的防護林帶，南北長約1 850 km，東西寬160 km，建設范圍約1 851.5104 hm2。用了約8年時間（1935～1942年），營造林帶總長28 962 km，面積約105 hm2。到20世紀80年代中期，人工營造的防護林帶總長16104 km，面積約65104 hm2。 在開展造林工程的同時，美國成立了土壤保持局，鼓勵各州采取土壤保持措施，如農(nóng)田免耕、覆蓋、休耕、糧草輪作、退耕還草等措施；同時把新墾地上的幾十萬居民舉家遷往西海岸。這些系統(tǒng)的生態(tài)治理措施，使得美國后來基本上控制了黑風暴。這是人類應用生態(tài)工程改造環(huán)境的一個良好案例。 2.你知道“斯大林改造大自然計劃”的前因和后果嗎？ 前蘇聯(lián)從1954年開始提出“讓荒地服務于社會主義”的口號，在哈薩克、烏拉爾等地的半干旱草原上，10年之內(nèi)盲目開墾了約6105 km2土地。這雖然一度使前蘇聯(lián)糧食年產(chǎn)量增加了大約2/3，但卻造成了植被和表土結構的破壞。在1960年3月和4月，兩次出現(xiàn)大面積黑風暴，僅哈薩克新墾區(qū)農(nóng)田就被毀了2105 km2。其農(nóng)耕系統(tǒng)幾乎癱瘓，連鄰國羅馬尼亞、匈牙利和南斯拉夫也都塵土迷漫。比黑風暴波及更廣、持續(xù)更長的，是同時發(fā)生并綿延至今的白風暴。前蘇聯(lián)在土庫曼斯坦卡拉庫姆沙漠中修建卡拉庫姆運河，從亞洲第三大湖咸海的主要水源──阿姆河調(diào)水，灌溉農(nóng)田和草場。這種“創(chuàng)造性地再造自然”帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題：阿姆河河水被截走，使得阿姆河下游的咸海水位急劇下降，30年間湖岸線后退了10～20 km，咸海湖底鹽堿裸露，周圍地區(qū)沙化嚴重，“白風暴”（含鹽塵的風暴）接踵而來，不僅使咸海附近的環(huán)境荒漠化，還永久性地毀滅了60%的新墾區(qū)，使其成為生命的禁區(qū)，導致了不可逆轉的生態(tài)災難。 1948年，前蘇聯(lián)實行了“蘇聯(lián)歐洲部分草原和森林草原地區(qū)營造農(nóng)田防護林，實行草田輪用，修建池塘和水庫，以確保農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)計劃”，這就是所謂的“斯大林改造大自然計劃”。規(guī)劃用17年時間（1949～1965年），營造各種防護林57105 hm2。實際營造各種防護林287104 hm2。1967年，前蘇聯(lián)發(fā)布“關于防止土壤侵蝕緊急措施”的決議，將營造各種防護林列為防止土壤侵蝕的主要措施，再次把防護林建設列入國家計劃。到1985年，前蘇聯(lián)已營造防護林約55105 hm2；國家防護林帶13.3104 hm2，總長11 500 km，這些林帶分布在分水嶺、平原、大河兩岸、道路兩旁，對調(diào)節(jié)徑流、改善小氣候、提高農(nóng)作物產(chǎn)量等起到明顯作用。20世紀80年代末期，前蘇聯(lián)解體，防護林大規(guī)模營造活動中止。 從總體上看，前蘇聯(lián)把生態(tài)恢復和保護工程片面理解為只是營造農(nóng)田防護林網(wǎng)，而且是“改造”自然的行動；但伴隨造林工程的不是退耕還林還草，反而是耕種面積的進一步擴展和生產(chǎn)用水擴大。其結果是雖然到1953年營建的防護林近23105 hm2，但到20世紀60年代末，保存下來的防護林面積只有2%，其結果就是生態(tài)環(huán)境局部變好而整體惡化。 3.最近這些年來我國北方沙塵暴問題日益嚴重的主要原因是什么？ 沙塵暴的形成及其大小，直接取決于風力、氣溫、降水及與其相關的土壤表層狀況。氣候異常、高空氣流運動、氣溫升高是造成沙塵暴的主要原因；降水稀少導致表層土壤干燥、疏松；植被破壞、沙化土地不斷擴展是沙塵暴頻繁發(fā)生的重要原因，而這與人類的毀林毀草開荒、過度放牧、濫樵濫采等破壞活動密切相關；同時城市建設中工地裸露也是揚沙浮塵天氣的原因之一。 4.有什么新方法處理農(nóng)作物的秸稈？ 秸稈還田、青貯飼料、沼氣發(fā)酵和秸稈汽化等。 秸稈汽化技術是近年來發(fā)展的一項較新的秸稈利用技術。秸稈經(jīng)過汽化后，生成可燃氣體（相當于發(fā)生爐煤氣），用于農(nóng)村居民的炊事及采暖，也可生產(chǎn)電力。這種技術比秸稈在作為燃料使用時的熱效率大大提高，可以更有效地利用，并減少了環(huán)境污染。 5.薪炭林種植的樹種有什么特點？ 薪炭林具有生長穩(wěn)定、速生、高產(chǎn)、發(fā)芽率高、熱值高等特性，包括天然林和人工林。發(fā)展以生產(chǎn)燃料為主要目的薪炭林是我國森林發(fā)展的重要方面。發(fā)展薪炭林，不僅關系著我國林業(yè)建設成效，也是緩解我國薪材供求矛盾和農(nóng)村能源短缺的重要措施，對于改善林種樹種結構，增強森林適應社會和抗御自然災害能力，維護和改善生態(tài)環(huán)境，促進秸稈、畜糞還田和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展都具有重大戰(zhàn)略作用。 6.生物凈化生態(tài)工程如何用于解決水體的富營養(yǎng)化？ 包括養(yǎng)殖場、屠宰場廢水在內(nèi)的高濃度有機廢水，雖然經(jīng)過厭氧處理（沼氣發(fā)酵），可以有效的降低生物耗氧量（BOD）和化學耗氧量（COD），但是沼液中大量的氮、磷養(yǎng)分并未脫去。如果集中排入水體，仍然可能導致富營養(yǎng)化。這種情況與由于面源污染和城市污水引起的富營養(yǎng)化是一樣的。關鍵是如何能有效地脫出過多的氮、磷等，以至脫去水中的重金屬。原中國水稻所科技人員創(chuàng)造了用浮床種植特殊的水生、半水生植物的辦法，較好的解決了這個問題，所定期采收的綠色植物體有的可以直接用做飼料，或加工成綠肥，有的甚至在大量干燥處理后進行金屬的熔煉，提取銅、鋅、汞等金屬。目前國內(nèi)外都有類似的試驗。該技術一般在1～2年內(nèi)就能使水體內(nèi)原來的劣Ⅴ類標準凈化達到Ⅲ類標準，并能使沉水植物和底棲生物等水生生物得到自然恢復，使水生態(tài)系統(tǒng)逐步達到穩(wěn)定狀態(tài)。 7.“生物圈2號”生物群落分區(qū)的情況是怎樣的？ （1）人類居住區(qū) 這是首批“生態(tài)航行者”曾居住過的房間，現(xiàn)以博物館的形式向公眾開放。在第一層準備了一個有關地球發(fā)生氣候變化的展覽。通過電腦演示，參觀者可以發(fā)現(xiàn)，當溫室效應增強時，地球上將可能發(fā)生什么情況，并且可以參與設想各種拯救地球的方案。 （2）“肺”（大氣擴張室） 在“生物圈2號”中，“肺”的作用是貯存緩沖空氣，并推動空氣在“生物圈2號”中的運動，以適應“生物圈2號”內(nèi)的壓力變化，這樣可以避免溫室發(fā)生爆炸。 （3）農(nóng)業(yè)區(qū) 溫室的農(nóng)業(yè)區(qū)稱為精細農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)，在那里生產(chǎn)科學家所需要的食物，還要進行惡劣條件下可持續(xù)農(nóng)業(yè)的實驗。 （4）沙漠 在“生物圈2號”內(nèi)模擬的沙漠是以美國加利福尼亞沿海沙漠的生態(tài)系統(tǒng)為樣板（冬季靠雨水灌溉）。目前正在進行的研究,是為了確定生物體在多大程度上能夠適應這種土壤條件，尤其是適應濕度的重大變化。移植的植物大部分是所謂的“多汁”植物（肉質(zhì)植物），其中包括各種仙人掌。 （5）熱帶雨林 模擬熱帶雨林的生態(tài)系統(tǒng)區(qū)占地約2 000 m2，最高處達28 m。這個區(qū)域包括了絕大部分熱帶植物，其中以亞馬孫河流域的物種占多數(shù)。該生態(tài)區(qū)內(nèi)部為各個物種提供了8個不同的生態(tài)環(huán)境，其中有山脈、河流、瀑布和蘆葦叢生的湖泊等。 （6）熱帶草原 這個區(qū)域分為兩個部分，分別種植著不同植物。一部分由佛羅里達州大沼澤地島上的水生植物和各種金合歡屬植物（經(jīng)過挑選，以便進行生產(chǎn)橡膠的試驗）組成，另一部分則長滿果樹，主要是芒果樹。 （7）海洋 海洋以加勒比海珊瑚礁的生態(tài)系統(tǒng)為樣板，由一個3 500 m2的大水池構成海洋。選擇的物種較齊全，從浮游生物到大型捕食動物都有。目前的研究涉及珊瑚礁的營養(yǎng)循環(huán)，以及過量的二氧化碳對珊瑚生長的負面影響。 8.“生物圈2號”用了多長時間建成？ “生物圈2號”于1986年11月破土動工。1991年9月，第一批8名實驗者進入其中并開始實驗。1993年2月，向“生物圈2號”輸氧，人員撤出。1994年2月第二批7名實驗者進入其中，幾個月后撤出，實驗失敗。 9.什么是“精確農(nóng)業(yè)”？ 精確農(nóng)業(yè)（precision agriculture，PA），或稱精細農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)，是大約20年前在美國明尼蘇達大學的土壤學者倡導下開始探索的環(huán)境保護型農(nóng)業(yè)的通稱。作為基于信息高科技的集約農(nóng)業(yè)，PA將遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等技術與作物生長模型、作物—土壤養(yǎng)分動態(tài)等農(nóng)學技術，以及傳感技術、電腦控制噴灑施肥裝置等農(nóng)業(yè)機械技術結合起來，實現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程中對農(nóng)作物、土地、土壤從宏觀到微觀的實時監(jiān)測，進行因地（土地空間分布）制宜地精確施肥和用藥，做到增產(chǎn)、節(jié)肥（藥）、節(jié)水和減少農(nóng)業(yè)化學品對環(huán)境的污染，同時實現(xiàn)生產(chǎn)率的提高和可持續(xù)發(fā)展。 前沿動態(tài) 1.關于沼氣的研究進展 沼氣發(fā)酵是一個極其復雜的生物化學過程，包括各種不同類型微生物所完成的各種代謝途徑。這些微生物及其所進行的代謝都不是在孤立的環(huán)境中單獨進行的，而是在一個混雜的環(huán)境中相互影響。它們之間的相互作用包括：不產(chǎn)甲烷細菌與產(chǎn)甲烷細菌之間的作用；不產(chǎn)甲烷細菌之間的作用和產(chǎn)甲烷細菌之間的作用。 在沼氣發(fā)酵過程中，不產(chǎn)甲烷細菌與產(chǎn)甲烷細菌之間，相互依賴，互為對方創(chuàng)造和維持生命活動所需要的良好環(huán)境條件，但它們之間又互相制約，在發(fā)酵過程中處于平衡狀態(tài)。它們之間的主要關系表現(xiàn)在下列幾方面：①不產(chǎn)甲烷細菌為產(chǎn)甲烷細菌提供生長所需要的基質(zhì)；②不產(chǎn)甲烷細菌為產(chǎn)甲烷細菌創(chuàng)造了適宜的氧化還原條件；③不產(chǎn)甲烷細菌為產(chǎn)甲烷細菌清除了有害物質(zhì)；④產(chǎn)甲烷細菌又為不產(chǎn)甲烷細菌的生化反應解除了反饋抑制；⑤不產(chǎn)甲烷細菌和產(chǎn)甲烷細菌共同維持環(huán)境中適宜的pH。 沼氣發(fā)酵的整個過程分為三個階段，即液化階段、產(chǎn)酸階段、產(chǎn)甲烷階段。有機物分解可分為兩個階段：第一階段，復雜的高分子有機物質(zhì)轉化為低分子的有機物，例如乙酸、丙酸、丁酸等；第二階段，將第一階段的產(chǎn)物轉化為甲烷和二氧化碳。其中乙酸轉化為甲烷有兩條途徑：①乙酸的甲基化形成甲烷；②乙酸轉化為CO2和H2，再形成甲烷。 總體來看，目前我國關于沼氣的科研較薄弱，沼氣發(fā)生的一些基本原理目前仍在探索之中。 2.我國生態(tài)農(nóng)業(yè)面臨的一些問題 生態(tài)農(nóng)業(yè)是在不晚于國際可持續(xù)發(fā)展和可持續(xù)農(nóng)業(yè)思想肇端的20世紀70年代晚期，由我國科技人員、農(nóng)村基層干部和農(nóng)民，在當時幾乎與外部世界隔絕的特殊年代，完全靠自身對農(nóng)業(yè)發(fā)展途徑和戰(zhàn)略的思考與判斷而創(chuàng)建出的中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的模式。它基于中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華──無廢棄物農(nóng)業(yè)，同時又加入了符合農(nóng)村實際需求的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程。在派生產(chǎn)業(yè)、增加勞動力的就業(yè)機會、降低環(huán)境污染、促進農(nóng)村綜合發(fā)展等方面發(fā)揮了巨大的作用。 但是隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)業(yè)重點的變化和內(nèi)涵的擴展，進入20世紀90年代后期以后，生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展遇到了新的問題。 （1）一個地區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善，受益的不一定只是這個地區(qū)的農(nóng)民。因此，誰來代表受益的地區(qū)或社會，為生態(tài)建設和環(huán)境治理的社會效益“埋單”，就成為生態(tài)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個前提條件。 （2）在過去的20多年中，生態(tài)農(nóng)業(yè)過于依賴行政力量的推動和號召，結果是一旦行政部門的興奮點轉移，推動力就大為減弱。 （3）從科技方面來看，生態(tài)農(nóng)業(yè)技術的創(chuàng)新力度有待加強，對規(guī)律的總結提煉不夠，國際交流與合作尚不夠廣泛。生態(tài)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化程度、骨干工程的規(guī)范化和標準化程度較低，迫切需要在今后加大研究開發(fā)的力度。 3.西部生態(tài)治理的新思路 思路之一：在我國西部農(nóng)區(qū)和牧區(qū)交錯的地帶，有數(shù)千年漫長的農(nóng)牧區(qū)界線拉鋸式變動和農(nóng)進牧退的過程，這一地帶不適合將種植的糧食作物不斷向半干旱山坡地擴展，因為這會嚴重地破壞自然植被，誘發(fā)一系列破壞生態(tài)環(huán)境的效應，如濫墾兼撂荒，水土嚴重流失及土地肥力減退。但是如果在這一地帶內(nèi)采取斷然措施，全部或大部分退耕還草、還林，勢必同農(nóng)民的生存（糧食安全和收入保障）發(fā)生尖銳的矛盾。為此，生態(tài)學者任繼周、程序等提出了“寓糧于草”、“生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力”的概念和思路，即把耕地集中到十分有限的溝谷地區(qū)上，采用各種技術，如簡易日光溫室（以充分利用北方農(nóng)牧交錯帶豐富的光能資源），推行節(jié)水灌溉；配合種植瓜果、養(yǎng)豬及沼氣池形成的“四位一體”，延長食物鏈，充分利用生物質(zhì)能，增加增值環(huán)節(jié)；其余的山坡地全部退耕，宜林則林，宜草則草，宜灌則灌；或實行草田輪作，生產(chǎn)出的牧草、飼料用來發(fā)展畜牧業(yè)，生產(chǎn)肉、蛋、奶等畜產(chǎn)品，增加動物性食物生產(chǎn)，促進農(nóng)牧系統(tǒng)的耦合，提高這一地區(qū)總的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，改善國民膳食結構，使農(nóng)業(yè)產(chǎn)值成倍增長；此外，能很好地適應惡劣條件的植物往往含有某種對人類具特殊功能（如醫(yī)用）的次生代謝產(chǎn)物或活性物質(zhì)，提取這些以往未知或被看作是毒（廢）物的成分，可形成商品（即經(jīng)濟生產(chǎn)力）。經(jīng)濟生產(chǎn)力同初、次級生產(chǎn)力的耦合將形成可觀的“生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力”，從而為打破惡性循環(huán)提供足夠的“啟動”力。這將是一條解決發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟同改善、保持生態(tài)環(huán)境質(zhì)量之間矛盾的途徑。 思路之二：目前我國每年都投入大量的資金用于西部生態(tài)退化的沙地和草地植樹、飛播等，但是這些經(jīng)費支出的效果相對于大量的投資來說收效很小。為此，中國科學院植物研究所蔣高明提出了建設生態(tài)城鎮(zhèn)，以地養(yǎng)地，依靠自然力恢復草原生態(tài)系統(tǒng)的治理方略。將這部分經(jīng)費用于圍封，建自然保護區(qū)及改善搬遷牧民的生活，騰出土地“休養(yǎng)生息”，將會收到事半功倍的效果；在沙塵暴的治理方面，關鍵要解決自然生態(tài)系統(tǒng)恢復演替中牲畜及人口的壓力，生態(tài)系統(tǒng)的平衡可以借助自然力解決?？梢娀哪卫砀嗟氖枪芾韱栴}。 我國內(nèi)蒙古某旗飛播了三百多公頃沙地，使植被覆蓋率提高了約30%；成本81萬元，每提高10%的覆蓋率合81元/公頃，這還不包括飛播不成功造成的各種浪費。而圍欄實驗證明，在2 600多公頃沙地草地里的實際投入只有16萬元圍欄費，灘地的草本覆蓋率達到100%，流動沙丘的自然恢復率達到30%，平均起來，每提高10%的覆蓋率的費用為2.6元/公頃,而且自然恢復的植被沒有外來種，為優(yōu)質(zhì)的禾本科牧草。因此，無論從經(jīng)濟上，還是從生態(tài)上來看，飛播都是不合算的。況且僅靠樹木并不能阻擋沙塵暴，在沙塵暴發(fā)生最嚴重的早春，現(xiàn)場觀察到的情況是，楊樹林里的沙子照樣在流動，林子外面的能見度在5 m以下；而灌木地和草本層覆蓋較好的地段，能見度則能達到200 m以上。