发布时间:2023-09-18 16:37:25
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇生态农业的基本原理,期待它们能激发您的灵感。
[关键词]生态工程 基本原理 教学过程 教学反思
[中图分类号] G633.91[文献标识码] A[文章编号] 16746058(2016)140114
一、 教学过程
1. 巧用道歉视频,创设情境导入
播放冯小刚导演,葛优、李小璐、郑恺、白百何主演的2014年贺岁片《私人订制》最后一段“向大自然道歉”视频。学生观看视频,教师依次提出下列问题,引发学生思考分析:(1)四位主角为什么要向大自然道歉?(学生:雾霾天气频发、森林乱砍滥伐、煤炭过度开采、生态环境污染等问题都与人类的不当活动有关)(2)这些问题的背后又折射出怎样的问题?(学生:人口快速增长的压力、生产生活及经济发展所需等导致人类对资源的不合理开发与利用,由此引起的生态恶化和环境污染,充分暴露出传统经济发展模式的弊端,难以可持续发展。)(3)解决上述问题的有效途径是什么?(教师:建设生态工程,就是指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法,通过系统设计、调控和技术组装,对已破坏的生态环境进行修复、重建,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力,达到经济效益和生态效益的同步发展,从而促进人类社会和自然环境的和谐发展,进而实现可持续发展。与一般的传统工程相比,生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。)
2.运用模型构建,引导学生自主探究
[案例1]出示“石油农业”模式图。教师:“石油农业”模式是以美国为代表的西方经济发达国家的高投入、高产出的农业现代化模式,由于需要大量使用石油作为原料或动力而得名。该农业模式对解决粮食需求和提高粮食产量起到重要作用,但同时由于其高能耗、高污染,使粮食品质和安全不断下降,难以可持续发展。解决这一问题的有效途径之一就是要发展生态农业。
介绍“传统生态农业”模式。教师:“无废弃物农业”模式是我国古代最早、最生动的一种生态工程模式。请同学们利用所给的项目绘制“无废弃物农业”的物质和能量流动图,可分组讨论、交流与合作。在学生讨论出现疑惑的地方时,教师应协助学生解答,以完成概念图的模型构建。
根据上述模型构建活动,教师提出以下思考问题:上述“无废弃物农业”模式的突出优势是什么?(回答:充分利用废弃物中的能量,通过物质的循环利用和能量的多级利用,实现废弃物的资源化,达到无废弃物生产,减少环境污染。)进而引导学生归纳总结出“物质循环再生原理”。
引出“现代生态农业”模式。教师:上述“无废弃物农业”模式是我国传统农业的辉煌成就之一,但已无法满足人们对现代农业发展的需要。在上述传统农业的基础上,可增设沼气池、蘑菇等环节更好地利用物质能量。请同学们自主构建,完成下列“现代生态农业”的物质和能量流动图。
[案例2]出示“纯樟子松林、珊瑚礁区”图片。教师:我国“三北防护林”取得了巨大的生态效益和经济效益,但最初进行林带建设时,单一种植的樟子松林遇松毛虫害大量毁坏死亡;而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中,保持着很高的生物多样性?这是为什么呢?
学生:纯樟子松林的生物多样性低,食物链短而简单,缺少松毛虫的天敌,而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源,因而导致树林的大量毁坏死亡。珊瑚礁区的生物多样性高,食物链复杂,不同的生物占据不同的生态位,通过食物链关系互相依存,充分利用了珊瑚礁生态系统的环境,实现了很好的物质循环和能量流动。
教师:从上述正面和反面的实例,你能得出怎样的结论?
学生:进行植树造林等生态工程建设时,必须要考虑生物的多样性,只有保持生态系统较高的生物多样性,才能维持生态系统结构和功能的稳定和平衡。(归纳总结出“物种多样性原理”)
[案例3]出示“灰色长城、水葫芦疯长、草原过度放牧”图片。教师:“三北防护林”的西北防护林早期栽种不适应当地环境的杨树林,导致“绿色”长城变成“灰色”长城。江苏、上海和浙江三省市交界孕育吴越的美丽太湖。近年来,由于富营养化促使太湖水体中水葫芦和藻类疯长,并导致鱼虾等水生生物大量死亡,给水生生态系统造成极大危害。如果在西北草原地区发展畜牧养殖业,你认为应该注意什么问题?
学生:西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量(环境容纳量);针对公共草地的过度放牧问题,应该实行草地承包,调动个人的管理积极性,减少过度放牧现象。另外,可以在有条件的地方,人工种植牧草,增加牧草产量。
教师:从上述3个实例,你能得出怎样的结论?
学生:进行生态工程建设时,要处理好生物与环境的协调与平衡问题,要栽种适宜树种,要考虑生物数量不能超出环境承载量。(归纳总结出“协调与平衡原理”)
教师:进行生态工程建设时,不但要考虑到自然生态系统的规律,更要整体考虑经济和社会等的影响力。例如,进行林业生态工程建设时,一方面要号召农民种树,另一方面要考虑 [本文由WWw.DYLw.NET提供,第 一论 文网进行和服务,欢迎光DYlw.NeT 联系方式QQ 712086966]贫困地区农民的粮食、烧柴以及收入等生活问题。如果农民的生计得不到保证,随时会发生“前面造林,后面砍林”的现象。这体现了什么原理?
学生:整体性原理。
[案例4]出示“四位一体”农业生态工程模式图。教师:“四位一体”生态农业是我国北方典型的生态农业模式,它以沼气为纽带,将沼气池、猪禽舍、厕所、蔬菜栽培与日光温室有机组合在一起,将农业生产、农村经济发展、生态环境保护、资源高效利用融为一体。图3为“四位一体”农业生态工程模式及物质和能量流动图。
关键词:循环农业;原理;应用;
前景循环农业是相对于传统农业发展提出的一种新的环境友好型农作模式,是运用可持续发展思想和循环经济理论与生态工程学的方法,在保护农业生态环境和充分利用高新技术的基础上,调整和优化农业生态系统内部结构及产业结构,提高农业系统物质能量的多级循环利用,严格控制外部有害物质的投入和农业废弃物的产生,最大限度地减轻环境污染和提高资源利用效率,使农业经济活动真正纳入到农业生态系统循环中,实现生态的良性循环与农业的可持续发展。
1循环农业的基本原理
发展农业循环经济就是把循环经济的基本原理应用于农业生产系统,是构建可持续农业发展战略的根本途径、实现形式、技术措施。基于这种认识,笔者认为建立循环农业体系主要依据的基本原理包括以下几点。(1)能量耗散低熵原理。农业是开放系统,其功能由热力学第二定律决定,只有通过外界能量的投入,才能降低系统熵值,提高系统的功能。因此,合理投入是人类对农业系统加强控制的关键途径,不能将循环农业理解为低投入甚至不投入的农业。认为只要依靠循环就可以实现耗散系统平衡的认识是不科学的。(2)资源循环再生原理。农业系统是一种在自然生态系统基础上的人工生态系统,其资源类型:一是光热水等自然资源,需要周年高效循环利用;二是化肥、农药、机械等系统外购买性资源,需要尽量减少不合理投入并提高效率;三是秸秆、粪便等农业生产中间废弃资源,需要再生利用;四是农业系统排放到大气和地下的有害物质和温室气体等,需要实现可预见、可控制,减少无效排放。通过农业系统内循环和系统外反馈循环相结合,提高能量转化率和物质循环利用率。(3)物质组链加环原理。在农业系统中,物质沿着不同环节上的食物链营养级传递和转移,利用不同营养级的动物和微生物,分级、分次反复循环和利用,使上一级循环转移到下一级的物质,再次转化为能够为人们直接利用的生物产品和生物质能。因此,通过食物链加环、组链,减少非生产循环,增强生产循环,提高物质循环周转率,生产出更多的产品,减少废弃物排放。(4)生态经济协调原理。农业是生态经济系统,其产业目标既要获得生产力和经济效率,又要维护生态协调。在特定条件下,农业的经济功能往往和生态功能处于矛盾之中,因此,需要按照生态经济协调的原则设计循环农业产业体系,既要获得合理的生产力,又要将其建立在资源环境可承受范围之内,形成一种“经济高效、技术可行、生态安全、环境友好、社会认可”的可持续农业模式。
2循环农业的实际应用
我国循环农业实践模式以生态农业发展模式为基础,其基本雏形是北方“四位一体”生态农业模式和南方以沼气为纽带的“猪、沼、果”生态农业模式。重庆三峡库区是农业部规划的全国柑橘、蔬菜、生猪和草食牲畜优势农产品区域规划的核心区,是当地最具国际竞争优势的特色农产品,也是农民脱贫致富的支柱产业。但是,近年随着规模种养业的发展和农村劳动力大规模转移,规模养殖业产生的有机粪肥量大、肥效低、使用不便,逐步被化肥取代,往往弃用,加剧了面源污染。为此,从2008年起,重庆在农业部等国家相关部委的支持下,系统开展柑橘、蔬菜沼畜循环农业关键技术的攻关和有机肥替代化肥模式的探索,取得积极进展,建立三峡库区柑橘沼畜循环经济标准化技术体系,建成沼液还田示范基地0.67多万hm2,打造“畜-沼-菜”循环农业生产基地3.13…万hm2。主要做法有以下几点。2.1沼液肥水一体装备,整合诊断施肥,支撑化肥零使用针对传统“畜-沼-果(菜)”循环中沼液管灌易产气爆管,会生成磷酸镁铵(尿垢)结晶堵塞管网问题,研发沼液管道自动调压、固体结晶物收集装置和自冲洗工艺,发明沼液肥水一体灌溉装备,实现沼液管道便捷化利用,促进沼液大规模还田和零排放。针对饲料、冲水、畜禽种类的不同,沼液有效成分变幅大、用肥计量难问题,配套柑橘非充分灌溉和营养诊断配方施肥技术,通过测土测叶,支撑有机肥高效利用和化肥减量或零使用,同时替代灌溉水,节水节肥效果明显,已在长寿、开县、奉节等大规模应用。以长寿区农正农业为例,其万头猪场和166.67…hm2…晚熟杂柑果园,年施用沼肥10…t/667…m2,经营养监测,发现果园氮磷钙镁硫等大多数营养指标适宜,但是钾锌硼等元素缺乏,通过增施10…kg硫酸钾矿质肥补充,叶面喷硫酸锌、硼砂等矿质微量元素调控,近3年均实现全园化肥零施用,产品主要出口北美、东南亚等国,经济效益显著。2.2推动秸秆和粪污有机复合肥制备产业化,支撑化肥减量针对传统秸秆和柑橘皮渣资源化利用成本高、效益低问题,发明一种巨大芽孢杆菌M1,研发橘渣秸秆和猪牛粪便的高温自干燥发酵及其有机复合肥制备工艺,实现橘渣秸秆和猪牛粪便的高温自干燥、低成本腐熟发酵,先后研制出牛粪、橘渣、秸秆等为主料的有机无机缓释复合肥等4类省级高新技术产品,并全部获得肥料登记证,支撑有机无机缓释复合配方肥全面替代无机复合肥。如梁平县丰疆科技发展有限公司,应用柑橘营养诊断最适宜指标,研发氮、磷、钾为10∶4∶8的柑橘专用牛粪有机复合配方肥,替代15∶15∶15无机复合肥,年产能已达12…万t。重庆市重点推广的专用有机复合肥具有缓释性,符合柑橘生长的大量元素配方,富含有机肥,既有无机肥肥效高的特点,又有缓释肥肥效长的效果,还具备有机肥改良土壤、激活微量元素功效,适合撒施,省力省工,推动了柑橘专用肥有机化、配方化和缓释化,结合营养诊断控丰补缺,增产效果优于单纯无机复合肥,在重庆柑橘产区已经全面替代无机复合肥,卖出了无机肥的价格,社会、生态和经济效益示范显著。2.3建立循环农业标准化技术体系,实现可复制、可推广围绕三峡库区柑橘、蔬菜、畜禽生猪、淡水鱼等特色产业发展,我们以循环农业为纽带,相关产业循环链交叉环节关键技术为基础,因地制宜建立8个“猪-沼-果”国家级农业循环经济示范园区,并建成上百个果(菜)沼畜循环农业示范点。在合川区太和镇米市村蔬菜标准园内示范推广的“牛-沼-菜”种养循环模式中,蔬菜基地与邻近一家大型奶牛场达成生产合作,由奶牛场支付基地土地租金,安装直通基地的沼液输送管网,园区以有机肥形式,消化奶牛场产生的全部沼液、沼渣,解决蔬菜生产所需的大量有机肥,降低施肥成本,促进地力的保持。同时,基地采收后的玉米秸秆,又作为饲料供销给奶牛场,从而购建一条生态种养循环产业链,不仅节本增效,使基地年产蔬菜超过12…500…t,每667…m2收益超过…4…320元,销售总额达1…250万元以上,同时利于生态环境保护,减少农业面源污染。在此基础上,与全国农业技术推广中心、中国农科院柑橘研究所等合作制定《NY/T…2627-2014…标准果园建设规范-柑橘》、《DB50/T…485-2012…农用沼液无害化处理与利用技术规范》、《DB50/487-2012…柑橘营养诊断配方施肥技术规程》等相关标准29项,建立从良种种苗到采收销售完整的循环农业标准体系和行之有效的标准化工作体系,并通过国家标准委的评估验收,核心技术“三峡库区(农业产业园区)循环经济标准化体系关键技术创新”成果,被国家科技报告服务系统收录。2.4探索畜沼果循环农业推进模式,取得积极进展研究集成4种沼液肥水一体灌溉推进创新模式;探索出以小型种养殖场为主要对象的分散养殖、分散利用模式;利用大型种植场消纳数个小型养殖场粪污的分散养殖、集中处理、集中使用模式;针对大中型养殖场和一家一户种植模式的集中养殖、集中处理、分散使用模式;围绕大中型养殖企业且配套较大规模的作物种植基地的集中养殖、集中处理、集中使用等4种沼液肥水一体管灌推进模式,推动循环农业技术装备化和产业化。核心技术得到农业部应用。总结凝练的“沼液肥水一体非充分灌溉技术”和“柑橘低碳绿色管护集成技术”被农业部定为集中贫困地区和全国生态农业基地主推技术,支撑产业化应用。据国家环保部《三峡公报》,以柑橘屏障带为主的三峡库区,化肥使用量由2007年的每1…hm2…1…000…kg降为2015年的320…kg,…减幅达68.0%,实现三峡库岸屏障区投入品的大规模减源,保护了三峡库区干流水质大部分时间保持在可饮用的国家地表Ⅱ水质标准,出库水质最差也没有低于Ⅲ类,效果显著。
3存在问题与前景分析
通过对重庆三峡库区“猪、沼、果”循环农业模式的探究发现,畜沼果循环农业在具体实践应用中仍有许多问题还需进一步关注和攻克:一是对种植需求重视不够,没有专项投资用于园艺作物沼畜循环利用环节;二是技术利用不够,凭经验和盲目使用有机肥较为普遍,取得的效果参差不齐;三是对养殖污染的处罚力度偏弱,部分甚至根本无监管,随意弃用污染环境。循环农业模式作为实现农业结构调整和产业升级、促进农业可持续发展的重要途径之一,尚需不断创新,使生态效益和经济效益不断提高的同时,也为资金、技术和人力在耕地上的集约利用创造条件。今后,循环农业在最大限度地保障生态环境的同时,还要开发没有被有效利用的生态位,重庆循环农业更要积极推进畜沼果循环农业替代化肥技术模式的落地和大面积应用;及早建立“以果(菜)定沼、以沼定畜、以畜促果(菜)”循环发展模式,支撑养殖粪污零排放;建立柑橘营养诊断配方施肥技术体系,支撑柑橘(蔬菜)沼畜循环替代化肥等举措,推进循环农业健康发展,更好地推进农村资源循环利用和现代农业可持续发展。
参考文献:
[1]周颖,尹昌斌,邱建军.我国循环农业发展模式分类研究[J].中国生态农业学报,2008,16(6):1557-1563.
[2]高旺盛,陈源泉,梁龙.论发展循环农业的基本原理与技术体系[J].农业现代化研究,2007,28(6):731-734.
[3]牟宁.循环农业的发展与应用[J].辽宁农业职业技术学院学报,2011,13(2):28-29.
[4]吕杰,王志刚,郗凤明等.循环农业中畜禽粪便资源化利用现状、潜力及对策——以辽中县为例[J].生态经济,2015,31(4):107-113.
下面是笔者对近几年来高考中出现的相关生态农业模式试题进行的归纳、整理和分析,以期望了解其命题的主要形式和考查的主要方向。
例一 (2008年江苏)江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如下图所示,请据图回答下列问题。
(1) 牛棚内产生的可扩散进入蔬菜大棚,提高蔬菜大棚,提高蔬菜的光合效率;蔬菜光合作用产生的可扩散进入牛棚。
(2) 秸杆除了作为牛的饲料外,还可与牛粪混合堆入进行,腐熟的产物肥效提高,这是因为 。这种肥料用物蔬菜栽培可以提高蔬菜产量。
(3) 在牛的品系、饲料品种和用量不变的条件下,采用这种养殖模式,牛的生长速率明显提高,其主要原因是 。
(4) 牛棚保温所需的热能来源于牛身散热、地热、和。
(5) 从生态系统主要功能的角度分析,这种种植养殖模式较好地实现了 。
答案:(1) 二氧化碳 氧气 (2) 发酵 微生物将有机物分解为无机物 (3) 牛棚内温度较高因而牛维持体温消耗的能量较少 (4) 太阳光能 发酵产热 (5) 物质的循环利用和能量的高效利用
试题分析:
从背景材料上分析:本题是以我国北方“四位一体”生态农业模式为原型,通过实物模式图的方式展示其基本构成,该生态模式主要以生态学、经济学和系统工程学为基本原理;以太阳能为动力,将种植业和养殖业相结合。通过生物的质能转换技术,在全封闭的状态下,将猪禽舍和日光温室等组合在一起。
从命题的角度分析:本题第(1)小题考查了光合作用和呼吸作用及其关系;第(2)小题考查了生态系统成分中分解者的作用;第(3)小题考查了关于动物代谢方面的知识;第(4)小题考查了生态系统成分中非生物的能量的来源;第(5)小题考查了生态农业的主要功能。
例二 (2007年广东)近年来在防治稻田虫害方面进行了多种尝试,如①构建稻一萍一鱼生态系统,在该系统中,虽有危害水稻的病菌、害虫和杂草,但鱼的活动可起到除虫、松土和增氧的作用,红萍叶片内的蓝藻固氮可促进红萍和水稻生长;②培育转Bt基因抗虫水稻,减少虫害。此外,一些水稻遭遇虫害时会释放某些物质,引来天敌消灭害虫,科学家称之为稻田三重营养关系。
根据上述材料,请回答下列问题:
(1) 指出在稻一萍一鱼生态系统中存在哪些种间关系。(各举一例) 。
(2) 在稻田三重营养关系中,水稻通过信息引来天敌,防治害虫。
(3) 转Bt基因抗虫水稻不可能一劳永逸地解决虫害问题,因为 。
(4) 画出稻一萍一鱼生态系统的能量流动图(不考虑与人的联系)。。
答案:(1) 捕食:虫吃水稻(或杂草),或鱼吃虫;竞争:水稻(或红萍)与杂草竞争;寄生:病菌寄生在水稻上;互利共生:红萍与蓝藻共生。(2) 化学 (3) 昆虫会进化(或产生抗性)。
(4)
试题分析:
从背景材料上分析:本题是以我国南方等地区的“稻―萍―鱼共生水田农业”模式为背景材料,既在水田中起垄,垄上种稻,垄下水中养萍养鱼,形成立体农渔业的生态结构。充分发挥水稻、红萍等生产者与害虫和鱼等消费者之间的营养关系,以实现水稻和鱼的双丰收。
从命题的角度分析:本题第(1)小题考查了生态系统中的种间关系;第(2)小题考查了生态系统功能中的信息传递功能;第(3)小题考查了变异和进化方面的内容;第(4)小题考查了生态系统能量流动示意图的绘制,提高了试题考查的难度。
例三 (1997年上海)在我国南方某些地区建立了“桑基鱼塘”农业生态系统,获得了鱼、猪、蚕和粮全面丰收。下图是该生态系统的物质循环和能量流动示意图。请据图回答:
(1) 该生态系统所需的能量来自。
(2) 该生态系统的生产者是。
(3) 该生态系统中除了已知的生物种类外,还必须有等生物作为。
(4) 在该生态系统内,物质经多次重复利用,提高了率。
(5) 该生态系统是根据的原理建立的。
答案:(1) 太阳能 (2) 水稻、桑 (3) 腐生的微生物 分解者 (4) 能量的转化和利用
(5) 生态学和工程学
试题分析:
从背景材料上分析:本题是以我国南方典型的“桑基鱼塘”生态农业模式为背景,通过提供文字箭头示意图的形式,展示了这种生态农业模式成分间的相互关系。该模式主要是在低洼易涝区挖地成塘,堆泥成基,塘中养鱼,基上种植桑树、甘蔗、果树和花卉,以塘泥作桑、蔗、果树的肥料,桑叶养蚕,蚕粪、桑叶、蔗叶作鱼饵,塘基互养,形成水陆互养的基塘农业人工生态系统。
从命题的角度分析:本题的第(1)、(2)、(3)小题均是考查了生态系统的组成成分,属于基础考查;第(4)小题则是从生态系统的功能上考查生态农业和传统农业相比较的突出优点,即提高了物质和能量的利用效率;第(5)小题则是考查了建立生态农业的基本原理。
例四 (2009年全国卷Ⅰ)某种植玉米的农场,其收获的玉米籽粒既作为鸡的饲料,也作为人的粮食,玉米的秸秆则加工成饲料喂牛,生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源,沼渣,沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素):
(1) 请绘制由鸡,牛,玉米和人组成的食物网:
(2) 牛与鸡之间(有,无)竞争关系,理由是。人与鸡的种间关系是,人与牛的种间关系是。
(3) 流经该农场生态系统的总能量来自所固定的,无机环境中的碳以形式进入该人工群落。
(4) 假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡,2/3供人食用,生产出的鸡供人食用,现调整为2/3的玉米养鸡,1/3供人食用,生产出的鸡供人食用,理论上,该农场供养的人数将会(增多、不变、减少),理由是 。
答案:(1)(2) 无,它们所需食物资源不同(或牛食玉米秸秆、鸡吃玉米籽粒)捕食与竞争,捕食。(3) 玉米(其他合理答案也给分),太阳能,CO2 (4) 减少,改变用途的1/3玉米被鸡食用后,在鸡这一环节散失了一部分能量,导致人获得的能量减少。
试题分析:
从背景材料上分析:该题是用文字描述了某农场的种植及养殖相关情况,并明确提供了生物之间的相互关系。并且沼气池的设计使得农场中各种废弃物的能量能够得到最为充分的利用,所以应该可以把该农场看成是一个生态型农场。
从命题的角度分析:第(1)小题是考查了生态系统的营养结构即食物网的绘制;第(2)小题则考查了生态系统中生物之间的种间关系;第(3)小题考查了流入生态系统的能量及物质循环的问题;第(4)小题则考查了能量流动流动的特点。
关键词:农林生产 循环经济 策略
一、发展农林循环经济构建的基本原理
再生利用以及物质循环是农林循环经济的发展原理,同时也是生态学的基本原理。植物从自然生态系统环境中获得无机物,利用自身的光合作用合成有机物,给其自身以及其他的生物提供了生存的食物,它们是整个生态系统的生产者。由于动物等异养生物不能进行光合作用,因此其只能够直接、间接的以植物为食,从而构成了生态系统中的消费者群体。而生态系统中大量的微生物、细菌、真菌等构成了分解者,它们将各种有机物,包括枯枝落叶、动物尸体、排泄物等进行分解,形成小分子的无机物,然后再为生产者提供养料。
正是基于这个物质循环链,自然生态系统形成了一个相对完整的物质循环体系。在整个生态系统中,它能够完成包括“生产―消费―分解―再生产”等在内的所有物质循环功能,同时伴随着信息、能量的流动。在千百万年的进化过程中,生态系统已经形成了自我调节与控制的功能,能够通过自我调节实现整个地球生物圈的良好发展。而循环经济的发展就是好要求人类基于生态系统的循环理论,对地球资源加以利用的同时,保证地球生态系统生生不息、持续有序的发展。
二、当前农林生态系统建设中存在的问题
随着人类文明的高度发展,人类生存逐渐实现了规模化生产、城乡分工和市场经济发展。这使得产品、资源等能够在更加广阔的空间范围内流动,而人畜的排泄物、尸体等养分难以再完全返回到土壤中。这直接使得人类生存系统与农业生存系统之间存在的物质与能量联系被截断,整个物质与能量循环遭到破坏,造成了人类社会―经济―自然的复合生态环境发生破坏,整体功能出现衰退。
而林业发展过程中同样遇到了和农业生产相类似的情况,滥砍滥伐的现象导致生态系统中大量的能量以木材的形式输出,而又不能得到及时的补充,造成了林地荒芜、土壤贫瘠、植被衰退等问题,这些问题在热带雨林中的体现尤为突出。在我国,由于人口压力大,为了弥补土地养料缺失的问题,在农业生产过程中大量使用化肥,造成了土地板结、肥力下降的问题,使得分解者不能在土壤中生存,物质和能量循环被截断,引发了一系列的生态问题。
三、我国发展农林循环经济的对策
(一)利用“有机肥回流”实现农田生态系统稳定
在农业生产过程中,通过秸秆回田的方式能够很好的补充农业生产活动中的肥力下降问题,提高土地的生产能力。这关系到整个地球复合生态系统中生产者、消费者之间物质与能量的循环问题。所以,在农业生存过程中,应该将当前农业生产以及农村生活污染物处理方式进行改变,例如在城市建设过程中将来自居民区与农业生产区域的废水分开处理,对于不含有农业生产污染物的居民生活废水中含有的高浓度有机物进行加工处理,制成有机肥后回流至农业生产系统中。这中垃圾资源化的处理方式,不但有利于减少农场居民区的垃圾量,减轻垃圾处理的压力,同时为构建农业复合生态系统的物质与能源循环奠定了基础,有利于农田生态系统的持续发展。
(二)做好林地的物质与能量循环管理工作
我国的传统农耕、林作方式是一种初级的生态农业发展模式,但是其对当前农林循环经济的发展有积极的指导作用。例如,在园林以及林地的管理过程中,通过有意识的保留枯枝落叶以及修剪之后的碎叶等,任由其覆盖在林地表层,或者将枝叶腐熟之后当有机肥料使用。这实际上属于将林地物质循环路径耦合起来,帮助其在现代农林生产过程中实现物质与能量的循环,保证林木生长过程中能够获得足够的养分。另外,在水体污染控制过程中应该将水体的自我净化容量作为根本依据,对水体污染物的输入以及水产品的养殖密度等进行严格控制,保证水体的生产力处于稳定状态。同时,要及时的恢复并保护生物物种资源,做好水体污染控制应以水体自净化容量为依据,严格控制污染物的输入和水产种养殖密度,维持水体生产力的稳定。对牧草和水产资源的利用必须限制在其最大可持续产出范围内,并及时恢复和保护生物资源。
(三)建立资源化的生产体系
传统的种植模式当中,农业生存流程通常只注重单一植物的生产方面,而人类只是对其中四分之一的粮食作物加以利用,而将其中75%的植物秸秆/糠秕等直接浪费。据统计,我国每年农林生产可以生产约6亿t农作物秸秆,油料秸秆3000万t,其中具有巨大的生态发展以及经济开发潜力。但是,很多地区对于秸秆的处理都是直接焚烧,导致了资源的严重浪费。因此,在农林循环经济生产过程中,可以采用所谓的“过腹回田”方法,将秸秆作为动物饲料对动物进行喂养,之后将其粪便进行回田。随着农业废弃物处理技术的不断发展,还可以对其中的纤维成分进行处理,例如从水稻或者小麦的秸秆中获得生物纤维,用来替代木材以及其他纤维材料进行加工,有效提高了其利用价值。
四、结语
除了上述生态农业循环经济发展策略之外,在农业生存过程中还应该注重对外来物种的控制,杜绝外来物种对本地生态系统的破坏。
参考文献:
[1]吴亮宇,杨江帆,陈凌文.以循环经济模式发展茶叶产业[J].福建农林大学学报(哲学社会科学版)2007,10(1):71-75
一、教学目标
1、简述生态工程的概念;
2、简述生态工程的基本原理。
3、举例说出生态工程建设的实例。
二、教学重点难点
教学重点
1、简述生态工程的原理,举例说出各原理的内容;
2、尝试运用生态工程原理,分析生态环境问题及解决对策。
教学难点
尝试运用生态工程原理,分析生态环境问题及解决对策。
三、教学过程
1、创设生动情境,激活学生学习动机。
教师:讲新课前给同学展示长江流域的洪水照片资料,随着经济建设的快速发展,环境问题也日渐突出。请大家结合生活实际,简要分析洪水给人们的生活带来哪些灾害。
学生:房屋倒塌,土地被淹,造成巨大的经济损伤问题……
教师:刚才大家发言很踊跃,体会很真切,这些是环境破坏的结果,那除了这些环境问题,同学们还能想到哪些环境问题呢?
学生:雾霾、地震、酸雨、冰雪融化……
教师:环境问题很严峻而且有是全球性的,可见,爱护环境,人人有责,那么,如何保护环境呢?
2、引入生态工程的概念
师:1989年联合国会议提出了“可持续发展”的内涵:经济发展不仅要满足当代人的需求,还要不危害后代人的发展能力。旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科——生态工程应运而生。请同学们阅读课本p105右下角的一段文字,思考“生态工程的操作对象?生态工程的目的?原理?特点?”同学们以小组为单位,进行自主学习和讨论
学生:生态工程的概念:人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法,通系统设计、调控和技术组装,对已被破坏的生态环境进行修复、重建,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力,从而达到自然环境与经济和谐发展的目的。
教师:为什么我们要进行生态工程建设呢?通过下面一个例子我们来了解一下生态工程相比传统经济模式有哪些优点。分析这两幅图的不同点,哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用?
为什么?
学生:图b比图a多了生产者的成分,能量得到充分利用。
教师:图b所示生态系统中流向分解者的能量还有一部分以生活能源的形式被人类再度利用,因此,该生态系统实现了能量的多级、充分利用,提高了能量的利用率。可见,生态农业使废物资源化,提高能量转化效率,减少环境污染。与传统的工程相比,生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
3、生态工程的基本原理
教师:为了达到少消耗、多效益、可持续的目的,生态工程建设过程中势需要遵循一定的基本原理
请大家阅读课本p109页,思考我们的祖先如何长时间维持土壤肥力,引出物质循环再生原理。
学生:我们的祖先通过积极种植能够固氮的豆科植物,以及收集一切可能的有机物质,包括人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等,采用堆肥和沤肥等多种方式,把它们转变为有机肥料,施用到农田中,改善了土壤结构;培育了土壤微生物;实现了土壤养分加氮、磷、钾及微量元素的循环使用。
教师:“无废弃物农业“是我国古代传统农业的辉煌成就之一,也是生态工程最早和最生动的一种模式。所以生态工程建设过程中要遵循的第一个原理是物质循环再生原理
教师:我们学了物质循环再生的原理,你知道物质循环的主渠道是什么吗?如果食物链过于单一,很可能会使渠道不畅。请大家看p110的资料4,思考下面的问题。为什么樟子松林的松毛虫会肆虐,几十亿株杨树会毁于一旦?而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中,保持着很高的生物多样性?
师生共同总结:物种越丰富,生态系统的自我调节能力越强,生态系统的抵抗力稳定性越强。因此,我们生态工程建设的第二个原理——物种多样性原理。
教师:同学们说得很对,我们在进行生态工程建设时应该遵循物种多样性原理,但是如何选择物种,是不是随意的增加新物种呢?这时候我们还需要考虑生物与环境的协调与平衡。另外,我们能不能为了保护环境,而不顾及农民的收入呢?那我们如何合理地设计生态系统才能全面解决这些问题呢?展示图片资料,请同学们小组合作分析:西北地区
“灰色长城”例子以及如果在西北地区发展畜牧养殖业,你认为应该注意什么问题?
学生:两个例子说明生态工程建设过程中要因地制宜,考虑环境的承载力。
教师:也就是说生态工程建设过程中要遵循生物与环境的协调与平衡原理。其实,进行生态工程建设时,不但要考虑到自然生态系统的规律,更重要的是,要考虑到经济和社会等系统的影响力。另外,社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响。请同学们阅读课本P112的一段文字,加深理解生态与经济的关系,只有把生态与经济结合起来,才能从根本上达到造林与护林的目的。可见,自然-社会-经济是一个复合系统,所以生态工程建设过程中还要遵循整体性原理,只有应用整体性原理,才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系,保障生态系统平衡和稳定。同学们阅读课本P112最后两段话,思考生态工程建设过程中还需要遵循什么原理,以计算机网络结构示意图为例,还能举出别的例子吗?小组讨论。
学生:系统学和工程学原理中的系统结构决定功能原理,通过改善和优化系统结构,从而达到功能改善的效果,我国南方的桑基鱼塘也运用了这个原理,达到了高效的利用资源的目的。
教师:生态工程建设过程中在遵循系统学和工程学原理时还要考虑系统整体性原理,比如珊瑚礁形成的高效营养体系,得益于系统各组分之间要有适当的比例关系,只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通,并且实现总体功能大于各部分之和的效果,即“1+1>2”。同学们还能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗?
学生:豆科作物和固氮菌的共生,固氮菌为豆科作物提供氮素,而豆科作物为其提供能量和其他营养,当把它们分开时,两者的生长都要受到损害。
教师:所以为了维护环境,生态工程建设过程中要遵循以上五大原理。
4、小结:1.生态工程的概念?
2.生态工程的优点?
3.生态工程遵循的原理
1).物质循环再生原理
2).生物多样性原理
3)整体性原理
4)生物与环境的协调与平衡原理
5)系统学和工程学原理
① 系统结构决定功能原理
②系统整体性原理
5、板书设计
1.生态工程的概念
2.生态工程的优点
3.生态工程遵循的原理