高中生物第五章生态工程第二节生态工程在农业中的应用学案

第五章生态工程第二节生态工程在农业中的应用我国古老而朴素的间种、套种、轮种等技术在农业生产中产生了一定的经济效益，以生态学原理为依据的农业生态工程的兴起，促进了物质循环、能量流动、信息流动的畅通，实现了人与自然和谐相处，经济、生态和社会效益同步发展，是保证农业可持续发展的一种生产方式。

一、庭院生态工程

1．模式：是从微观角度以户为单位经营生态农业的最佳生产型式。

庭院生态工程是在人工干预下建立的小型循环系统。蔬菜除供人食用外，可以饲养家禽家畜，家禽家畜可为人提供优质的肉、蛋、奶等动物食品，蔬菜废弃的根和叶、家禽家畜的粪便、人的粪便等都可以作为沼气发酵的原料，沼气可以作为人类的能源物质，沼水和沼渣又可以作为肥料供给蔬菜利用。

2．理论基础：充分利用植物的光合作用，不断提高太阳能转化为生物能的效率，在转变过程中充分发挥微生物的作用，以加速能流和物流在生态系统中大的循环过程，不断提高系统的生产能力。

3．特点：这种模式结构造价低廉，简便易行，可操作性强，易在农户中推广，具有较大的效益。利用该项成果可向社会提供大量蔬菜、食用菌、水果及猪肉等；同时产出的沼气渣肥可直接施用于大田，沼气节电，使大量废弃的秸秆得到再利用。

(教材P74)

1．李某家庭的庭院生态系统人类活动所需要的能源主要来源是太阳能和沼气。这些能源与燃煤、薪柴相比，最大的优点是可减少燃煤产生的污染，减少对森林的砍伐，从而有利于保护环境。

2．建立蔬菜—鸡—猪—沼气的小循环，从物质利用的角度看促进了物质的多级利用。

3．该庭院生态系统具有一定的经济效益和良好的生态效益。

4．至于李某的庭院生态系统是否适合你们地区的情况，答案因不同地区而异。但是，这种庭院生态的基本原理具有普遍性。学生的答案不仅要有一个明确的想法，还要有合理的证据来证明他们的想法。

二、农业生态工程

人类食物生产系统的两大支柱产业是种植业和畜牧业。

1．种植业

(1)种植业是通过人工栽培农作物而取得农产品的生产部门。主要包括粮食作物、经济作物、饲料作物、绿肥作物，以及蔬菜、花卉等园艺作物。在中国通常指粮、棉、油、糖、麻、丝、烟、茶、果、药、杂等作物的生产。它是农业的主要组成部分。

(2)特点：以土地为基本生产资料，利用农作物的生物机能将太阳能转化为化学潜能和农产品。种植业是大农业的重要基础，不仅是人类赖以生存的食物与生活资料的主要来源，还为轻纺工业、食品工业提供原料，为畜牧业和渔业提供饲料。

2．畜牧业

畜牧业是利用畜禽等已经被人类驯化的动物，或者鹿、麝、狐、貂、水獭、鹌鹑等野生动物的生理机能，通过人工饲养、繁殖，使其将牧草和饲料等植物能转变为动物能，以取得肉、蛋、奶、羊毛、山羊绒、皮张、蚕丝和药材等畜产品的生产部门。是人类与自然界进行物质交换的极重要环节。畜牧业是农业的主要组成部分之一。

3．种植业和畜牧业的关系

畜牧业依赖和受制于种植业，是种植业的发展和延续。

种养结合就是对资源进行综合优化，使系统从总体上获得最佳经济效益、生态效益和社会效益。

(教材P77)

1．作为农业生态专家在具体调查的基础上，提出种植业、养殖业优化建议时还必须要考虑种植面积、劳动力、畜力以及各种农产品在当地的社会需求和市场需要等因素，例如本案例中的棉花尽管每公顷面积的纯收入最高，但是综合考虑对劳动力的需求以及市场需求等因素后，种植面积依然很少。对于养殖业来说，还要受到是否能够提供足够高质量的饲料因素的制约。

2．生态农业专家建议夏季作物要多种小麦、少种油菜；秋季作物以花生和玉米为主，从生态系统内部物质循环利用的角度来看，小麦不仅经济效益高，而且可提供较多饲料，这一优化结构符合当地实际情况；对秋季作物来说，花生和玉米不仅产量高、经济效益好，而且可以提供较多的畜禽饲料，尤其花生能提供较多的蛋白质饲料，有利于种植业和畜禽业的

协调发展。

3．畜禽养殖业要大力发展生猪、肉牛的养殖，是因为生猪和肉牛对饲料的选择性较小，可以充分利用农作物秸秆，另外生猪和肉牛的市场需求大。

4．该乡经过重新规划种植业和养殖业后，通过产业结构的调整有效地提高了农民的经济效益和生态效益。

5．对该乡的发展所提的建议，个人会有所不同。

三、我国农业生态工程的主要技术

1．物质的良性循环技术

(1)桑基鱼塘生态工程

“桑基鱼塘”是把低洼的土地挖深为塘养鱼，堆土筑基，填高地势。鱼塘里养鱼，塘基上种桑树，“桑基鱼塘”的生产方式是：蚕沙(蚕粪)喂鱼，塘泥肥桑，栽桑、养蚕、养鱼三者有机结合，形成桑、蚕、鱼、泥互相依存、互相帮促进的良性循环，避免了洼地水涝之弊，营造了十分理想的生态环境，收到了理想的经济效益，同时减少了环境污染。

①种桑与养蚕、鱼、猪相结合，生产上有紧密的联系。

②植物与动物互养，形成良性的生态循环。

③塘与基合理分布，水陆资源相结合。

2．洁净可再生的新能源开发技术

清洁能源是不排放污染物的能源，包括核电站和“可再生能源”，可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能(沼气)、海潮能等，可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。

3.种植业和畜牧业合理优化技术

(1)“退耕还林”“退耕还草”

枣园间作棉花

优化产业结构，优化组合种植业和畜牧业的关系，以求最大化的经济效益和生态效益。

(2)设计高效可行的耕作方式与种植制度，如间作、套种、轮种等。

(3)利用动物的不同习性，设计多种立体养殖技术。

(4)利用生物种间关系，发展生物防治技术。

4．我国农村生态环境退化现状

(1)水土流失日趋严重：我国的特点是流失面积大、涉及范围广、发展速度快、泥沙流失量大，危害严重。

(2)环境污染不断加深：主要特点一是污染源不断增多，化肥、农药、农膜、粪便及秸秆引起的污染种类和数量也在不断增加。二是环境破坏造成的经济损失呈逐年增长的趋势。

(3)土地荒漠化加速：生态后果越来越严重。更为严重的是使得生物多样性减少，因此，发展生态农业，农民问题、农村问题、农业问题才能得以比较彻底地解决。