高中生物生態(tài)工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用素材1浙教版選修3

1、第二節(jié) 生態(tài)工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用備課資料：生態(tài)工程在山區(qū)生態(tài)村建設(shè)規(guī)劃中的應(yīng)用以安吉縣高塢嶺村為例引言生態(tài)村的概念最早是在1991 年由丹麥學(xué)者robert gilman在他的報(bào)告“生態(tài)村及可持續(xù)的社會(huì)”中提出的。robert gilman認(rèn)為：“生態(tài)村是以人類為尺度，把人類的活動(dòng)結(jié)合到不損壞自然環(huán)境為特色的居住地中，支持健康的開(kāi)發(fā)利用資源及能持續(xù)發(fā)展到未知的未來(lái)”。隨后丹麥成立了生態(tài)村組織，并給出了如下定義：“生態(tài)村是在城市及農(nóng)村環(huán)境中可持續(xù)的居住地，重視及恢復(fù)在自然與人類生活中4 種組成物質(zhì)的循環(huán)系統(tǒng)土壤、水、火和空氣的保護(hù)，它們組成了人類生活的各個(gè)方面”。而早在生態(tài)村的概念提出之前，20

2、世紀(jì)60年代，美國(guó)生態(tài)學(xué)家h. t. odum 便提出了“生態(tài)工程（ecological engineering）”的概念，他認(rèn)為“生態(tài)工程是人類用來(lái)控制以自然資源為能量基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)所使用的少量輔助性工程”。20 世紀(jì)80年代，我國(guó)學(xué)者馬世駿教授提出了“生態(tài)工程是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)的促進(jìn)分層多級(jí)利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝。生態(tài)工程的目標(biāo)就是在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防治環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步發(fā)展。它可以是縱向的層次結(jié)構(gòu)，也可以發(fā)展為幾個(gè)縱向工藝鏈索橫向聯(lián)系而成的網(wǎng)狀工程系統(tǒng)?！笨梢?jiàn)，生

3、態(tài)村的建設(shè)和生態(tài)工程的實(shí)施都是對(duì)自然界的一個(gè)人為干預(yù)，其目的是為了既能充分體現(xiàn)自然資源的價(jià)值，又能保證地區(qū)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。1 生態(tài)工程學(xué)基本原理中西方有關(guān)生態(tài)工程的定義具有不同的側(cè)重面。西方生態(tài)工程理論上強(qiáng)調(diào)自然生態(tài)恢復(fù)，強(qiáng)調(diào)環(huán)境效益和自然調(diào)控；中國(guó)生態(tài)工程則強(qiáng)調(diào)人工生態(tài)建設(shè)，追求經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的統(tǒng)一和人的主動(dòng)改造與建設(shè)，被認(rèn)為是發(fā)展中國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的方法論基礎(chǔ)。中國(guó)著名學(xué)者馬世駿根據(jù)中國(guó)大量樸素的生態(tài)工程實(shí)踐，歸納出“整體、協(xié)調(diào)、再生、循環(huán)”的生態(tài)工程原理，并明確其研究對(duì)象為社會(huì)經(jīng)濟(jì)自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。該復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)具有生產(chǎn)、生活、供給、接納、控制和緩沖功能，表現(xiàn)為錯(cuò)綜復(fù)雜的人類生態(tài)關(guān)系。sc

4、ott d. bergen等提出了生態(tài)工程設(shè)計(jì)的5大原則：設(shè)計(jì)要符合生態(tài)學(xué)原則、設(shè)計(jì)要為中心目標(biāo)服務(wù)、保持工程技術(shù)的獨(dú)立性、提高能量流和信息流的利用效率、明確生態(tài)工程設(shè)計(jì)的目的和意義。2 場(chǎng)地分析2.1 概況高塢嶺村是中國(guó)竹鄉(xiāng)，全國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)示范縣安吉縣的東部山區(qū)農(nóng)村， 屬天目山山脈， 海拔為192558m，東西高、中部低。村域總面積為10.3km2，農(nóng)戶575 戶，總?cè)丝?890人，其中勞動(dòng)力1206 人。全村共有5 個(gè)自然村，分別為蔣家村、梅家塘、里蛟河、白石塢和苦竹灣，成條帶狀鑲嵌在山林之間。2.2 場(chǎng)地優(yōu)劣勢(shì)分析2.2.1 優(yōu)勢(shì)分析由于高塢嶺村離縣城有一定距離，且是海拔較高的山區(qū)農(nóng)村，因

5、此較好地保留了原來(lái)的自然系統(tǒng)風(fēng)貌，山清水秀、氣候涼爽、歷史文化旅游資源豐富。它是安吉縣的東大門(mén)，緊鄰德清縣，從地域角度上分析，具有一定的邊界效應(yīng)，且村內(nèi)的安德公路又是安吉遞鋪通往德清的唯一路徑，過(guò)往車輛頻繁，人口流動(dòng)性很大。2.2.2 劣勢(shì)分析高塢嶺村為典型的山區(qū)農(nóng)村，山林占土地總面積的90.59%，山地多、平地少，土地后備資源嚴(yán)重不足，不宜發(fā)展工業(yè)，也無(wú)法開(kāi)展純農(nóng)業(yè)的大面積種植?，F(xiàn)有家庭作坊式的竹加工廠呈無(wú)序發(fā)展?fàn)顟B(tài)，且多是沿道路兩側(cè)零散分布，產(chǎn)生的廢渣、廢水等影響了局部的環(huán)境質(zhì)量。3 生態(tài)工程的應(yīng)用3.1 生態(tài)經(jīng)濟(jì)鏈的構(gòu)建根據(jù)場(chǎng)地的優(yōu)勢(shì)因素和制約因素分析，高塢嶺將建起以農(nóng)家樂(lè)生態(tài)休閑游為核

6、心，精品農(nóng)業(yè)為輔助，工業(yè)限制發(fā)展的生態(tài)經(jīng)濟(jì)鏈。3.1.1 農(nóng)家樂(lè)生態(tài)休閑游農(nóng)家樂(lè)生態(tài)休閑游是一種鄉(xiāng)村休閑產(chǎn)業(yè)，它是一個(gè)蘊(yùn)含著鄉(xiāng)村的、農(nóng)業(yè)社會(huì)以及與經(jīng)驗(yàn)的、人的日常生活環(huán)境。因此，它具有鄉(xiāng)村性、地方性、生態(tài)性和體驗(yàn)性。高塢嶺村農(nóng)家樂(lè)生態(tài)休閑游的中心是“吃農(nóng)家飯、住農(nóng)家屋、干農(nóng)家活、懂農(nóng)家事、賞農(nóng)家景”。主要是給城市居民提供有別于主題公園的、具有鄉(xiāng)村顯著特色的休閑度假的去處，給學(xué)生提供體驗(yàn)參與、實(shí)習(xí)科教的場(chǎng)所。它在保持資源原始價(jià)值的基礎(chǔ)上產(chǎn)出更多生態(tài)型的附加值，并將此轉(zhuǎn)換成貨幣形式作為農(nóng)民的增收來(lái)源。3.1.2 農(nóng)業(yè)生態(tài)化規(guī)劃高塢嶺村農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向?yàn)樵谵r(nóng)家樂(lè)生態(tài)休閑旅游的基礎(chǔ)上，帶動(dòng)有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品為主

7、的精品農(nóng)業(yè)和生態(tài)果蔬園等為主體的觀光農(nóng)業(yè)的發(fā)展，積極地推廣立體農(nóng)業(yè)種植模式。高塢嶺現(xiàn)有的黃浦江源高升綠茶基地和黃浦江源高升竹筍基地向有機(jī)食品基地發(fā)展，將高山白茶建成具有品牌的有機(jī)白茶基地，打響“來(lái)的時(shí)候帶心情，去的時(shí)候帶精品”的品牌經(jīng)營(yíng)模式。以四季蔬果為變化基調(diào)，以農(nóng)事勞作為與自然親近的捷徑，發(fā)展“春季掘筍采茶，夏季摘桃賞竹，秋季果蔬爭(zhēng)熟，冬季雪地探尖”的集觀光、體驗(yàn)、科研、教育于一體的農(nóng)家樂(lè)觀光農(nóng)業(yè)。3.1.3 工業(yè)生態(tài)化工業(yè)生態(tài)化即要求工業(yè)發(fā)展能實(shí)現(xiàn)資源保值、甚至增值。竹制品加工業(yè)屬于資源保值的產(chǎn)業(yè)，而且原材料的運(yùn)輸成本很高，因此需要就地加工。在梅家塘的西南面建設(shè)竹加工廠集中點(diǎn)，規(guī)劃用1

8、年時(shí)間完成本村竹加工廠的搬遷。進(jìn)入工業(yè)集中點(diǎn)的加工廠要進(jìn)行技術(shù)革新，提高原材料的利用效率，減少?gòu)U棄物的排放。取締用煤做燃料，排出的污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排入河道，廢棄物統(tǒng)一收集、統(tǒng)一處理，竹屑、竹條等廢棄物可作為燃料回收利用。嚴(yán)格控制本村工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，引導(dǎo)規(guī)模逐步擴(kuò)大的加工型企業(yè)逐步向外轉(zhuǎn)移。3.2 具體生態(tài)工程項(xiàng)目構(gòu)建以農(nóng)家樂(lè)生態(tài)休閑游為主體的生態(tài)經(jīng)濟(jì)鏈?zhǔn)歉邏]嶺生態(tài)村建設(shè)的總體框架，也是一項(xiàng)綜合性生態(tài)工程。為使整個(gè)系統(tǒng)完整有序，需要分步實(shí)施多項(xiàng)單一的生態(tài)工程項(xiàng)目，如圖1 所示。1) 農(nóng)村非點(diǎn)源污染控制生態(tài)工程：高塢嶺村的非點(diǎn)源污染主要是生活污水和農(nóng)業(yè)污染，或直接排入水體，或通過(guò)大雨徑流進(jìn)入水體

9、。建立人工濕地系統(tǒng)是控制農(nóng)村非點(diǎn)源徑流污染的一種可行的生態(tài)技術(shù)。農(nóng)家樂(lè)出來(lái)的含油廢水先經(jīng)過(guò)隔油池過(guò)濾后，進(jìn)入濕地系統(tǒng)。高塢嶺村的地勢(shì)高低落差較大，因此比較容易利用地勢(shì)差在地勢(shì)平坦處建立人工濕地，并形成階梯型的多級(jí)過(guò)濾凈化系統(tǒng)。要充分考慮濕地系統(tǒng)中植被的分布以及構(gòu)成，以適應(yīng)季節(jié)等外界環(huán)境的變化。人工濕地建立后還可以成為農(nóng)家樂(lè)生態(tài)休閑游的一個(gè)觀光景點(diǎn)。2) 工業(yè)廢水處理生態(tài)工程：根據(jù)工藝條件和產(chǎn)品種類，高塢嶺村的工業(yè)廢水或具有強(qiáng)氧化性，或含有砂石等。因此，不同的工業(yè)廢水采用不同的處理方式，含砂廢水建造沉砂池進(jìn)行物理沉淀處理，氧化性廢水采用化學(xué)中和進(jìn)行處理，等處理達(dá)標(biāo)后再排入河道。3) 生活垃圾處理

10、生態(tài)工程：安吉縣已經(jīng)在規(guī)劃建設(shè)生活垃圾鎮(zhèn)鄉(xiāng)一體化處理系統(tǒng)，各村負(fù)責(zé)活垃圾的收集。因此，非食物性的生活垃圾由鎮(zhèn)負(fù)責(zé)清運(yùn)、縣負(fù)責(zé)統(tǒng)一處理。食物性垃圾和枯枝落葉、農(nóng)作物廢棄物等通過(guò)堆肥處理，制造有機(jī)肥，施于生態(tài)果蔬園、早園竹等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地塊。4) 秸稈處理生態(tài)工程：目前，可行的秸稈處理技術(shù)很多，如堆腐還田，雖然養(yǎng)分高，但是會(huì)在田里殘留病菌，滋生病害；秸稈氣化雖然可以提供能源，但是成本高，且供氣不夠穩(wěn)定。因此，在高 塢嶺實(shí)行秸稈碎化后還田處理工藝。5) 飲用水凈化生態(tài)工程：由于高塢嶺村離城區(qū)距離遠(yuǎn)，從城區(qū)統(tǒng)一引水所需費(fèi)用非常高，而當(dāng)?shù)氐乃从州^為豐富，村民都是打井取水或從河道中取水。因此，需要實(shí)施飲用水

11、凈化生態(tài)工程，建立村級(jí)集中供水系統(tǒng)，對(duì)村莊的集中飲用水取水口進(jìn)行保護(hù)和管理，保證村莊飲用水安全。6) 太陽(yáng)能利用生態(tài)工程： 高塢嶺村雖處在山區(qū)，但448.5kj/m2 的平均輻射量能夠保證太陽(yáng)能的使用效果。要運(yùn)用多種太陽(yáng)能利用生態(tài)工程，除了使用太陽(yáng)能熱水器外，還要結(jié)合住宅建設(shè)，通過(guò)彰顯式或隱藏式將太陽(yáng)能利用和建筑更好地統(tǒng)一，使其像其他建筑部件、構(gòu)件一樣，最終成為建筑的一個(gè)部件。7) 河道綜合整治生態(tài)工程：高塢嶺村的河流穿村而過(guò)，基本維持了原有的生態(tài)系統(tǒng)和自然風(fēng)貌，但是經(jīng)過(guò)住宅區(qū)的河段，有污染現(xiàn)象。因此，圍繞將高塢嶺村建設(shè)成為生態(tài)休閑型生態(tài)村的中心，開(kāi)展河道綜合整治生態(tài)工程。通過(guò)物理打撈等方式清

12、除河道垃圾，再進(jìn)行河道生態(tài)堤岸建設(shè)，不經(jīng)過(guò)住區(qū)的河道維持其原生態(tài)，保持水生生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。8) 綠色有機(jī)食品生態(tài)工程：通過(guò)多施有機(jī)肥，合理地施用化肥，有限利用農(nóng)業(yè)防治、生物防治、物理防治、人工防治和科學(xué)地限量采用化學(xué)防治等手段，控制農(nóng)藥殘留，保證綠色食品地生產(chǎn)過(guò)程不受污染。高塢嶺村現(xiàn)有竹筍和茶葉已經(jīng)通過(guò)綠色食品認(rèn)證，因此通過(guò)幾年的土地建設(shè)，可以積極申請(qǐng)有機(jī)食品認(rèn)證。另有一處高山茶葉，沒(méi)有施用任何化肥農(nóng)藥，可以建成有機(jī)白茶園。9) 立體農(nóng)業(yè)生態(tài)工程：高塢嶺村最為豐富的是山林資源，平地面積很小，因此要積極地推廣立體農(nóng)業(yè)生態(tài)工程，因地制宜推廣竹林雞、稻田蟹、稻田魚(yú)等立體種養(yǎng)模式，豐富生物多樣性，提高土地資源的利用率。4 結(jié)論本