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生物質的用途范文1
生物炭是由有機垃圾,如動物糞便,植物根莖,木屑和秸稈等經過高溫熱解加工而成的一種高度碳化的多孔物質。最先被發現的生物炭是生活在巴西亞馬遜河流域的人們長期使用的一種特殊肥料。這種肥料來源于當地,具有極強的恢復貧瘠土壤肥力的能力。當地人把它稱為“印第安人的黑土壤”。它多產、肥沃,與當地稀疏、貧瘠的土壤形成鮮明的對比[1]。生物炭在土壤中有極強的抗微生物和化學分解的能力,這使得它可以在土壤中存儲較長的時間[2],同時緩慢釋放營養供植物吸收[3]。生物炭在土壤中的平均停留時間可達到1000年[4]。因此,生物炭的利用將是減緩全球氣候變化的一個有效措施。其次,生物炭具有多孔性、較大的表面積和電荷密度,這使其比土壤中的其它有機物質更能夠吸持水分[5]和營養元素[6]。當今世界總人口不斷增加,而全球糧食產量因氣候變化、土地退化及流失、水資源匱乏等因素影響出現下降趨勢[7]。生物炭的出現為我們糧食增產帶來了曙光,它不僅可以改善土壤的理化性質[8,9],而且可以持續給土壤和農作物提供肥力[4]。同時隨著我們經濟的飛速發展,帶來了一系列的環境問題。在中國,重金屬污染和農業面源污染已經成為國家和科學家們重點關注的環境問題,并且我國的重金屬治理形勢極其嚴峻[10]。同時由于70年代以來,農民過量使用化肥和殺蟲劑等造成了N、P等營養元素以及有機污染物通過土壤進入水體造成了嚴重的有機污染以及水體富營養化,鑒于生物炭的多孔性以及較大的表面積,為改善中國的面源污染提供了可靠的途徑。近期,生物炭作為改良劑改善土壤性質并增加農業產量[9,11-16]、作為碳匯以減緩全球氣候變化[17-20]和作為吸附劑消除農業污染[21-27]引起了科學家們極大的興趣。作者在結合國內外近幾年對生物炭的研究基礎上,總結生物炭在農業方面的應用并提出一些未來研究的展望。
1生物炭的基本特征
生物炭是由各種動植物殘體,包括動物糞便和植物殘體(樹葉、木屑等),在缺氧的條件下高溫熱解所產生的。熱解是把低能量密度生物質轉化為高能量密度生物質的一種熱化學過程,此過程會產生包括高能量密度的生物油、高能量密度的生物炭和相對低能量密度的生物合成氣[28]。傳統工藝生產的碳大多為塊狀黑炭或顆粒黑炭[29]。與其不同的是生物炭通常是粉狀顆粒,其含碳量一般為40%~75%[30]。由于含大量的有機官能團(—COO—、—COOH、—O—、—OH等)和碳酸鹽,生物炭一般呈堿性[31]。生物炭很穩定,不易被微生物分解[32],且是一種多孔體,通氣性和透水性較好,容重小,表面積大,吸水和吸氣能力強,有利于保水保肥;除含有大量的高分子碳水化合物之外,還含有多種礦物質營養,可提供作物所需的營養元素,提高土壤肥力;它可以調節土壤的pH值和水、肥、氣、熱狀況并改善微生物生存環境,為許多重要微生物的生長和繁殖提供了有利的條件[33]。一般情況下,低溫生產的的生物炭比高溫生產的生物炭在改善土壤性狀和增加產量方面有較好的效果[12,30,31,34-36]。
2生物炭對土壤的改良作用
2.1土壤有機質
有機質對土壤肥力有重要的意義。首先它能夠提供植物生長需要的養分,為土壤微生物、土壤動物活動提供養分和能量。其次還可以增強土壤的保水保肥能力和緩沖性,另外還可以改善土壤的物理性質。生物炭的結構和有機質不同,但是卻能提高土壤肥力并增加土壤有機質穩定性和含量[37-39]。也有人指出生物炭的應用會促進土壤腐殖質的分解,其原因是促進了土壤微生物的活性[40]。但是其方法遭到了質疑[41]。生物炭對土壤有機質的影響程度依賴于生物炭本身的種類和性質以及作用土壤的性質[42]。對肯利亞西部某處土壤研究表明,加入生物炭之后該地的土壤的有機碳礦化量減少了,因此其含量增加了且先前存在的有機碳穩定性上升了,它們更多的吸附在穩定性更好的土壤顆粒上面[43]。與其它增肥措施相比,生物炭其具有穩定性強的優點,它在土壤里面存留時間長,而其它措施諸如秸稈、綠肥、堆肥及廄肥在施入土壤以后存留時間與生物炭的幾百上千年相比較短[44]。
2.2土壤物理性質
土壤的物理性質包括:土壤質地、土壤結構、土壤比重、土壤容重、土壤孔隙度、空氣和土壤水分等。生物炭的應用主要是改善土壤的表面積、持水性和土壤容重。由于生物炭有較大的表面積和較小的容重,它可以增大土壤的比表面積、降低土壤容重并增加土壤的持水量[45]從而促進植物更充分的吸收水分,減少水的損失。YanChen[46]等用甘蔗渣為原料生產的生物炭研究了日本島尻土壤,發現生物炭能降低土壤的容重和增加土壤的有效水分量,從而增加甘蔗產量并提高甘蔗的含糖量。DavidA.Laird[9]等對美國愛荷華州農場的土壤研究發現,生物炭的應用能明顯增加土壤的持水量(大于15%)和土壤的比表面積(大于18%)。這對于改善持水性較差的砂質土的性狀尤其有效[15]。
2.3土壤化學性質
土壤的化學性質包括:土壤pH、Eh、土壤陽離子交換量(CEC)、土壤鹽基飽和度(BSP)等。生物炭在改善土壤化學性質方面有巨大的潛力。
2.3.1土壤pH
生物炭的pH值取決于生物質原料[30]和生產工藝[47]。不同的原料或生產工藝所生產的生物炭具有不同的特征。一般情況下,由于含大量的有機官能團(—COO—、—COOH、—O—、—OH等)能夠吸收土壤的H+,所以生物炭一般呈堿性[31]。同時由于生物炭中含有較多的鹽基離子,如K+、Na+、Ca2+、Mg2+等[14],這些離子可以交換土壤中的H+和Al3+從而降低其濃度[42]。因此,生物炭將提高土壤的pH值[9,13,15,16,35,42],這對于酸性土壤的改良極為有效。有研究表明,對我國南方典型的老成土施用以稻草秸稈為原料的生物炭并結合施用N、P、K之后,土壤的pH值提高0.1~0.46[35]。Uzoma,K.C等對日本鳥取大學研究中心貧瘠的砂質土壤研究發現生物炭的應用提高了土壤的pH值[15]。Yuan,J.H等對以九種生物質作為原料(包括油菜秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈和豆科植物秸稈)的生物炭做了研究發現所有生物炭的應用都提高了土壤的pH,但是以施用了豆科植物101第1期楊放等:生物炭在農業增產和污染治理中的應用為生物質原料的生物炭的土壤的pH提高程度最大[16]。
2.3.2土壤的陽離子交換量(CEC)
土壤CEC是指在一定的pH值條件下,每千克土壤所能吸附的全部交換性陽離子的厘摩爾數,其單位是cmol/kg。它是影響土壤緩沖能力高低、土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依據。影響其大小的因素主要包括:土壤膠體類型、土壤質地、有機質和土壤pH等。鑒于生物炭本身具有極高的CEC,因此生物炭的應用將對土壤的CEC產生影響[9,15,16,30,35,42]。生物炭對CEC的作用主要受土壤類型、生物炭類型和作用時間所制約。一般情況下,生物炭對低CEC和pH的酸性土壤中的CEC改良特別有效,其中土壤CEC的改良與生物炭的原料的堿度[16]、有機N的礦化和銨根(NH+4)的硝化作用有關。非豆科植物為原料的生物炭比豆科植物為原料的生物炭具有更大的CEC[35],這可能與豆科植物中蛋白質、N和P含量較高有關。另外,低溫生產的生物炭比高溫具有較高的CEC[30]。
2.3.3土壤的鹽基飽和度(BSP)
土壤的鹽基飽和度(BSP)是指土壤膠體上的交換性鹽基離子總量占交換性陽離子總量的百分比。鹽基離子是植物所需的速效養分,包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+和NH+4等。由于生物炭巨大的表面積和表面的各種有機官能團,它們能夠吸附更多的鹽基離子。從而提高土壤的BSP。其次生物炭的應用會增加土壤的pH,這也會提高土壤的BSP。有研究表明,在酸性及砂質土壤應用生物炭可以大大增加土壤對K+、Na+、Ca2+、Mg2+和NH+4的吸持能力[13,35]。
2.3.4土壤養分(N、P)
生物炭產生的電荷以及巨大的比表面積對土壤和植物所需的營養元素有較強的吸附作用,這在土壤養分較為匱乏的土壤中表現尤為明顯。不同種類的生物炭對土壤有不同的效果,用家禽糞便在不同溫度生產的生物炭對種植了白蘿卜的土壤進行處理,發現低溫(450℃)生產的生物炭更能增加白蘿卜的產量且增加土壤中N和P的有效性[12]。生物炭對N、P的這種吸附作用對于那些酸性土壤和顆粒較大的砂質土壤極其有效,它能夠減少N肥和P肥通過水而流失使其保持較長時間的供肥作用[48-50]。其中以動物糞便為原料的生物炭作用尤為明顯,因為動物糞便含有較高的N和P。用牛糞生產的生物炭能夠明顯增加玉米的產量并提高該土壤的N、P含量[15]。對于用各種秸稈或是谷殼生產的生物炭,若單獨應用在肥沃的土壤中時,由于其本身較大的C/N值,短期內會限制N的活性從而降低作物產量,對于貧瘠的土壤則會增加其作物產量[51]。因此對以硬木、秸稈等為原料的且C/N比值較大的生物炭的應用最好配以應用一定量的N肥,這樣就不會限制N的活性并產生好的改良效果[52-54]。Hos-sain,M.K等用以污泥為原料的生物炭對土壤進行不同的處理發現生物炭配施肥料的處理最能增加圣女果的產量并改善土壤性狀[55]。其次,生物炭本身含有豐富的蛋白質、N和P,且其穩定性較強,它可以緩慢釋放營養元素供植物吸收[48,51]。
3生物炭對土壤污染治理作用
3.1重金屬污染
重金屬污染是指由重金屬或其化合物造成的環境污染。主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。隨著中國經濟的飛速發展,重金屬污染變得相當普遍,特別是中國的南方地區。生物炭主要針對土壤的重金屬污染,其中包括鉛、鎘、銅等。其主要原理還是利用生物炭巨大的比表面積、表面各種基團較強的吸附能力和表面的的離子交換反應。Uchimiya,M等用不同溫度生產的生物炭對水中和土壤中的Cd2+、Cu2+、Ni2+和Pb2+作了研究,發現高溫熱解能夠使表面的脂肪族等基團消失并形成吸附能力強的表面官能團;同時隨著生物炭的pH升高,其對重金屬離子的吸附和固定加強,說明了生物炭對重金屬的吸附與生物炭的表面官能團和pH值有關[27,56]。Cao,X等用牛糞生產的生物炭對土壤進行重金屬Pb2+和除草劑(阿特拉津)的研究,發現與普通活性炭相比,生物炭具有六倍吸附Pb2+的能力,且在熱解溫度為200℃時,生物炭的吸附量是最大的;對于存在兩種或多種污染物的介質,用活性炭處理,污染物之間是競爭關系,而用生物炭處理時這種競爭關系很微弱[57]。有研究表明低溫生產的生物炭能夠加強Cd2+、Cu2+和Ni2+等重金屬離子的固定和吸附[58]。Liu,Z.G用松樹和米糠生產的生物炭來研究生物炭對水中Pb2+吸附,結果顯示,生物炭表面有大量的含氧基團,這些基團對Pb2+有較強的吸附效應,同時這種吸附為吸熱過程[22]。
3.2有機污染
鑒于生物炭本身的多孔性結構、比較大的表面積以及其它的物理化學性質,它能夠吸附有機污染物,降低其活性。生物炭吸附有機污染的效果與生物炭種類、反應溫度和應用土壤等因素有關。一般情況下,顆粒較小的生物炭對有機污染物的吸附更加有效。Jones,D.L等用生物炭研究其對土壤中殺蟲劑西瑪津行為的影響,研究表明典型的生物炭的應用明顯改變土壤水中的西瑪津濃度、活性和移動性;生物炭能夠抑制西瑪津的生物降解速率并使其很難隨水遷移,其原因是生物炭降低了微生物的活性;且西瑪津礦化速率、吸附量和流失量與生物炭的顆粒大小成反比,并且生物炭在土壤中的作用持續時間長[2,4];因此生物炭可以減少殺蟲劑污染環境和通過食物鏈危害人類的危險,但是可能會影響其殺蟲的功能[59]。Kasozi,G.N等用橡樹、松樹和牧草為原料在不同溫度生產的生物炭來研究其對鄰苯二酚的吸附,結果顯示對鄰苯二酚的吸附量隨著溫度的升高而上升,且牧草為原料的生物炭吸附量最大,小顆粒的生物炭比大顆粒的吸附量大;在鄰苯二酚濃度低的土壤中,吸附量與微孔比表面積有直接聯系,說明了專性吸附的主導作用[23]。生物炭能降低作物生長過程中污染物進入其中的濃度。Xiang-YangYu等用桉樹在450℃和850℃下生產的生物炭來研究其降低殺蟲劑在種植有洋蔥的土壤中的生物活性,結果表明生物炭能明顯減少土壤中的殺蟲劑數量和洋蔥吸收的殺蟲劑量,其中850℃的生物炭效果最佳[60]。Lou,L.P等用稻草秸稈制成的生物炭研究其吸附性和除草劑五氯苯酚對種子萌發期間的生態毒性的影響,發現生物炭的應用降低了浸出液的五氯苯酚濃度(從4.53mg•L-1至0.17mg•L-1)并明顯增加了發芽率和根系長度,因此生物炭可作為一種潛在的有機污染物的原位吸附劑[61]。BaoliangChen和MiaoxinYuan用松針生產的生物炭對水稻土中多環芳烴(萘、菲和芘)的吸附進行研究,結果發現生物炭能夠加強土壤對多環芳烴的吸附,且應用了低溫的(100℃)生產的生物炭土壤的吸附量與生物炭的應用量呈線性關系,其它溫度的生物炭也是呈正相關關系[25]。對不同的生物炭種類和不同的作用土壤來說,不同熱解溫度的生物炭有不同的效果,有些土壤對高溫的生物炭更加有效[60],有些則對于低溫的生物炭更有效[25]。與昂貴的普通活性炭相比生物炭不僅價格較低,且比活性炭具有更好的吸附效果和更加持久的作用時間。YupingQiu等對比了生物炭和活性炭在吸附污水中的活性藍和羅丹明B的作用效果,發現生物炭比活性炭更有效果[62]。同時,與傳統的應用堆肥治理有機污染物相比,生物炭更加有效。LukeBeesley等對比了生物炭和堆肥在減少有機污染物(多環芳烴)的效果,研究發現生物炭比堆肥更能降低土壤中多環芳烴的濃度,特別是對于那些分子量大且毒性大的多環芳烴[63]。但是對于某些特殊的土壤來說,生物炭對有機污染物的吸附效果可能被土壤中的有機物和無機物之間的相互作用所掩蓋[64]。最后,由于生物炭對土壤中N和P有較大的吸附能力,能減少其隨水遷移,且自身能夠緩慢釋放營養元素供作物吸收,因此生物炭能夠減少農村N肥和P肥的使用,并從源頭就阻止的農業面源污染的可能,也為治理農業面源污染提供了一個可靠的途徑。
4討論
生物質的用途范文2
所謂“圖像直觀”是指在教學中老師借助圖像這種直觀的形式來詮釋教材內容,解析教材的難點、要點,而學生則通過直觀觀察,在課堂上認真學習,探索知識,進而培養自身良好的學習習慣。生物學是一門科學性較強的基礎學科,教材編寫簡單,但涵蓋的知識量大,僅通過老師的口頭講述很難引領學生走進多姿多彩的生物世界,吸引學生聽課,雖然教材中也有少量的圖片,但不足以吸引學生的眼球。因為很多生物學知識,學生只是聽說過,而沒有親眼見過,切身感受過。
目前,我國的教育正處于一個從應試教育向素質教育轉變的時期。這種轉變,對學生提出了更高的要求。要求學生不僅僅記住生物學中的知識,更要理解生物學中所提到的現象,能用知識解釋現象。素質教育需要學生全面直觀地解析生物知識,真正提高學生的生物科學素養。因此圖像直觀在生物教學中有不可低估的作用。以生物學中生物多樣性的教學為例,生物多樣性包括物種多樣性、遺傳多樣性、生態多樣性。在傳統的教學中,主要靠老師不厭其煩地講解,看是簡單的內容,學生卻很難理解,在考試中頻頻出錯。尤其是生態多樣性,大多數學生無法理解,究其原因是老師很難為學生呈現多次多彩的生態系統,學生理解有困難是在所難免的。相反,用直觀的圖像引領學生,為學生呈現生物的多樣性,學生很快了解了世界上不同類型的生態系統,進一步認識它們的現狀,生態系統的知識深深印入學生的腦海里?!皥D像直觀”在教學中的選用可見一斑。
如何在生物課堂中實施“圖像直觀”呢?可從以下環節人手:上課伊始,向學生呈現老師課前精心準備的圖像,利用動態的圖像引入課堂主題,用生動、形象、直觀的畫面把學生的注意力帶人到新課內容中;緊隨著,以圖提問,啟發學生思維,圖像是教材的再現和補充,利用以圖提問能培養學生的觀察能力、思維能力;隨后,以圖釋文,相輔相成,圖片可以詮釋所學的課程內容,結合教材內容選擇適合的圖片,呈現給學生,讓知識變得更為形象、直觀,易于激發學生的興趣,加深對新知識的印象,幫助學生理解新知識?!翱葡裰庇^”在課堂中貫穿始終,能牢牢抓住學生的眼球。
“圖像直觀”可以讓學生獲得強烈的視覺刺激,理解并記住所學的內容;能夠讓學生在教學中獨立思考,鍛煉自己的語言表達能力、分析能力,歸納能力等等。它在運用過程中要取得最佳的效果需注意以下幾點:第一,圖像過于美觀,導致學生分散注意力。老師在運用“圖像直觀”時,應緊緊圍繞教學內容選擇有關聯的圖像,不要一味追求圖片的美觀。如果圖片過于美觀,不但不能吸引學生的注意力,而且學生可能把注意力從所學內容轉移到圖生本身,分散了他們的注意力。老師對選擇的圖像應力求準確,力求能表達教學意圖。第二,圖像過多,喧賓奪主。運用“圖像直觀”時,切忌展示過多的圖像,過多的圖像內容,不但不會加深學生的理解,還會造成喧賓奪主的負面作用,致使學生無法理解,無法抓住老師講解的要點、難點,進而降低學生的聽課效率。第三,圖像過少,難以達到預期效果。圖像過少,就無法詮釋教材內容,自然達不到預期的結果。
“圖像直觀”絕對不是僅靠花花綠綠的圖像就能吸引學生的眼球:它是靠圖像及其蘊涵的知識共同激發學生興趣,讓他們愛上課堂,愛上學習。老師只要圍繞教學內容靈活運用,就一定會取得事半功倍的效果。
生物質的用途范文3
關鍵詞:土地;土地利用變化;生態服務價值;敏感性分析;北京市
中圖分類號:F301.24 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)04-0984-05
Impacts of Land Use Changing on Ecosystem Service Value
――Taking Beijing City as an Example
CHENG Lin-lin,WANG Peng-fei,YANG Yao-qi,YU Yang,JIA Ji-tang,REN Jun-tao
(Institute of Land Reclamation and Ecological Reconstruction, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)
Abstract: To investigate the impacts of land use changing on ecosystem service value, a quantitative study of land use changing and ecosystem service value in Beijing city based on the theory of land use and ecosystem service value was made. Methods of the single land use dynamic degree, land use degree and sensitivity analysis were used. The results showed that the total ecosystem service value of land use in Beijing city from 1990 to 2008 was on a declining curve, decreasing from 381.59×104 Yuan in 1990 to 374.15×104 Yuan. Forest land had a big proportion in the land use of Beijing. Cultivated land and construction land changed obviously. Cultivated land reduced the largest amount of land by 1436.15 km2. Construction land increased the largest amount of land by 1339.85 km2. The land use structure changed in Beijing led to the reduction of the ecosystem service value in Beijing. All the coefficients of sensitivity were less than 1. It is indicated that coefficients of sensitivity (CS) of ecosystem service value was inelastic. The results of this study had a high reliability.
Key words: land; land use change; ecosystem service value(ESV); sensitivity analysis; Beijing
土地是陸地生態系統的載體,生態系統類型在土地利用中表現為土地利用類型,土地利用的變化可以導致自然景觀格局和物質循環與能量分配的變化,并對區域氣候、土壤、水量和水質等引起的生態功能產生深刻影響[1]。近年來,土地利用/土地覆蓋變化(Land use / land cover change,LUCC)被認為是全球環境變化與可持續發展研究的重要內容[2,3]。生態系統服務是指通過生態系統的結構、過程和功能直接或間接得到的生命支持產品和服務[4]。生態系統服務是國際生態系統研究熱點,研究開始于20世紀70年代[5,6],生態系統為人類生存發展提供的服務可以分為兩大類:一是生態系統對能量的固定和物質的轉化而形成的實物型生態產品;二是非實物型生態服務功能[7]。最早對生態服務價值進行定量研究的是Costanza,其將生態系統服務功能劃分為氣候調節、水分調控、控制水土流失等17種功能,并在此基礎上對全球生物圈生態系統服務價值進行估算[8]。
目前,生態服務價值的研究主要集中于生態系統過程、生態服務功能及其生態經濟價值評價的技術與評估方法等多方面的綜合研究。直到20世紀90年代末,國外有關生態系統服務的涵義、生態效益的價值理論及評估方法才開始引入中國[9]。目前,已有相關研究將土地利用類型和生態系統類型對應起來,通過分析區域土地利用/覆蓋變化來研究區域生態系統服務價值的變化[10-12]。謝高地等[13]在Costanza研究模型的基礎上,結合中國的實際情況,將生態系統服務功能劃分為氣體調節、氣候調節、水源涵養等9項,通過對中國200位生態學者進行問卷調查,得到了“中國生態系統服務價值當量因子表”。
本研究以北京市為例,對北京市生態系統服務價值進行了定量研究,對土地利用變化引起的生態服務價值進行了分析和評價,以期為北京市土地資源的可持續利用、規劃和保護提供一定的理論參考。
1 研究區概況與數據來源
1.1 研究區概況
1.2 數據來源
2.2 土地利用程度
3.1 北京市生態服務價值變化
2)本研究中北京市各生態系統服務價值系數的敏感性均小于1,證明所選取生態系統價值系數較為合理,研究結果的可信度較高。區域土地利用變化不僅改變了其土地利用類型,還導致了其生態系統服務價值量的改變,因此要維持區域土地利用的可持續性,必須科學規劃土地利用結構和布局,又要充分考慮生態系統服務的重要影響意義,爭取實現生態、經濟、社會的協調可持續性發展。
3)本研究通過對北京市1990―2008年土地利用變化的分析,得到北京市各生態服務價值系數,進而對生態服務價值進行了定量研究,但并沒有針對北京市各生態系統服務功能價值量進行深入測算,所得到的生態服務價值系數具有一定的局限性;另外,北京市各土地利用類型的劃分不夠具體,一定程度上阻礙了對該區域的生態服務價值的影響分析,這些方面的問題還需進一步研究。
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生物質的用途范文4
關鍵字:城市生態園林;園林設計;鄉土樹種 生態作用
新時期,我們應該在借鑒傳統經驗的基礎上,本著可持續發展和以人為本的原則,科學地將鄉土植物運用到城市園林的設計工作之中,使園林成為更適于人們休憩,更利于城市生態創建、更有利于園林事業發展的精品。本文立足于城市生態園林設計的基礎性工作,在說明鄉土樹種和城市生態園林概念的前提下,闡述了鄉土植物在城市生態園林設計中的價值,提供了城市生態園林設計中鄉土植物應用的方法和要點,希望能夠在行業內部引起城市生態園林設計工作者對鄉土植物的重視,將城市生態園林設計成為更加健康、和優美的景觀。
城市生態園林設計工作的相關概念
(1)鄉土植物
鄉土植物是對經過長期人工和自然選擇后,對當地環境和生態具有高度適應能力植物的總稱,鄉土植物對于園林各項工作有著比較好的支撐作用,可以在園林建設和設計中被選為觀賞性、生態性、景觀性工作植物物種。
(2)城市生態園林
城市生態園林是當前園林工作發展的主要方向,是指現代園林遵循生態、生物和工程等學科技術和知識,人工建立起來的園林景觀,城市生態園林可以體現人與自然的和諧關系,促進城市生態的改善,實現城市的綜合性發展。
鄉土植物對于城市生態園林設計的重要價值
(1)鄉土植物的生態價值
鄉土植物是經過長期進化、人工和自然選擇所保留下來的植物物種,對當地的自然條件,尤其是氣候、土壤等環境條件有著良好的適應性。鄉土樹種可以適應當地土壤、氣候和物種上的不良條件,并與周圍的動物、植物、微生物建立良好的生態關系,因此,將鄉土植物應用于城市生態園林營造,可以收到較好生態效果,形成顯著的生態和經濟效益。
(2)鄉土植物的觀賞價值
首先,鄉土植物具有視覺美,鄉土植物的葉、花、果、枝、干的形、姿、色、質等可以塑造出優美的景致,能夠刺激和感染人的視覺和情感,給人以美的享受。其次,鄉土植物具有季相美,鄉土植物在不同時期呈現出不同的狀態,形成季不同、觀感不同的美感。其實那,鄉土植物具有芳香美,鄉土植物中不乏觀賞性狀突出的香花種類,不但能夠美化環境,而且還能香化環境。最后,鄉土植物具有意趣美,鄉土植物經過歷史的演化和文化的互動已經融入到當地的風俗、文化和習慣之中,文化元素豐富,形成了鄉土植物特殊的形和意,豐富了城市生態園的文化內涵
(3)鄉土植物的景觀價值
鄉土植物可以利用視覺特性和造景手法塑造城市生態園林的景觀空間,將城市生態園林的構建時序景觀可以盡情地展現,打造具有地方景觀風貌的城市生態園林,對于園林工作有著重要的價值。
城市生態園林設計中應用鄉土植物的要點
(1)要保持鄉土植物的物種多樣性
設計城市生態園林中鄉土植物群落景觀時,應遵循園林美學原理和植物群落演替規律,合理利用鄉土植物,營造近自然植物群落景觀,形成具有相宜的季相色彩,合理的空間結構和營養結構的植物群落,以有利于保護生物多樣性和維持當地的生態平衡,形成比較穩定的人工植物群落景觀。
(2)遵循互惠共生的城市生態園林設計原則
城市生態園林設計中配置植物種類時,必須考慮到植物的他感作用,植物之間的相生、相克關系,避免種間直接競爭,以構建和諧穩定的城市生態園林植物群落。
(3)注意鄉土植物的變化和搭配
利用鄉土植物進行城市生態園林設計應綜合考慮不同植物的葉色、花色、果色、樹冠形狀、植物高度、植物生長勢及壽命等方面的特點,同時要突出鄉土植物的季節性,為構建美觀且富有特色的園林植物景觀,可根據鄉土植物的季節變化和觀賞特性進行選擇,如早春開花的迎春、桃花等,夏季開花的石榴、木槿等;秋天觀觀果的海棠、山楂等;冬季翠綠的松樹等都要注意搭配。
結語
總而言之,城市生態園林設計是一項集中生態學、生物學、美學和工程學的綜合性工作,要以綠色、生態、節約為主線,將傳統園林設計和現代精神完美地結構,使城市生態園林表現出地域、環境、人文上的特色,突入城市生態園林的文化特質,形成城市生態園林真正的價值和功能。鄉土植物的應用有利于城市生態園林得到實際的發展和物種上的支撐,應該對鄉土植物對城市生態園林的各項功能加以發揮,形成城市生態園林設計工作中應用鄉土植物的方法和措施,更好地展現城市生態園林蘊含的生態美、藝術美和文化美,在突出環保和生態功能的同時,凸顯城市生態園林的個性,體現城市生態園林深層次的各項功能和價值。
參考文獻:
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生物質的用途范文5
在新課程教材中,有的內容會在必修和選修中同時出現,但是承載的功能不同。處理這部分內容時,要考慮到課程標準的要求,體現課程的階段性和發展性,體現課程不同模塊的層次要求?!耙掖嫉幕瘜W性質”在人教版必修2和選修5中兩次出現。表1從課標要求、教材呈現內容方面進行了比較。
鑒于“乙醇的化學性質”在必修和選修階段的不同要求,必修階段學習乙醇化學性質時,一般都會與生產生活進行密切聯系。選修階段,課程要求突出有機化合物結構與性質的關系,要建立“結構――性質──用途”的有機物學習模式。學好這一課,可以讓學生掌握在烴的衍生物的學習中,抓住官能團的結構和性質這一中心,確認結構決定性質這一普遍性規律。同時乙醇也是聯系烴和烴的衍生物性質的橋梁,在有機物的相互轉化中處于核心地位,在高考中出現的頻率高。它不僅是本章的重點,也是高中有機化學學習的重點。
二、學情分析
通過必修2乙醇的學習,學生已經了解了乙醇的基礎知識,同時學生經過高中有機化學的學習,具備了一定的化學知識,初步確立學習有機化學的思維方式――結構決定性質,具備了一定的獨立發現問題、分析問題的能力,為實驗探究活動的開展奠定了基礎。同時本節課的很多內容和生活實際結合緊密,通過解釋一些生活現象有利于激發學生的學習興趣。
三、教學目標
1.知識與技能:第一,了解醇類的分類,能區分芳香醇、酚類。第二,掌握乙醇的化學性質,從乙醇類比遷移到其他醇類的化學性質。
2.過程與方法:本節課突出表現有機化合物結構與性質的關系,建立“結構――性質――用途”的有機物學習模式。從乙醇分子的結構入手,分析其性質。讓學生在掌握乙醇的學習中,應用提升,從乙醇類比遷移到其他醇類的學習。
3.情感、態度與價值觀:通過探究實驗培養學生求實、嚴謹的優良品質。通過觀察實驗現象入手,啟發學生分析產生實驗現象的因果關系和本質的聯系。培養學生從多方面認識事物的能力。通過乙醇性質類比遷移到其他醇類的性質的學習,建立“結構――性質――用途”的有機物學習模式,讓學生掌握在烴的衍生物的學習中,抓住官能團的結構和性質這一中心,確認結構決定性質這一普遍性規律。
四、教學重點難點及突破
1.教學重點:乙醇的化學性質。
2.教學難點:由乙醇的化學性質類比遷移到其他醇類的性質。
3.難點的突破:抓住官能團的結構和性質,建立“結構――性質――用途”的有機物學習模式,讓學生掌握在乙醇的化學性質學習中,由乙醇的化學性質類比遷移到其他醇類的性質。進而掌握其他醇類的化學性質。
五、教法分析
根據課程改革的要求、教育原理和我校學生的實際情況,我采用了如下教學方法:
1.實驗探究法:充分發揮學生主體作用,將乙醇消去反應的實驗改為探究實驗,設計方案進行乙醇消去產物的驗證。
2.情境激學法:展示多種醇類應用的圖片,通過大量醇類物質,激發學生對這一類物質而不是某種物質的關注。承接了必修教材,體現化學的社會價值。
3.類比遷移法:抓住官能團的結構和性質,建立“結構――性質――用途”的有機物學習模式,讓學生在掌握乙醇的化學性質學習中,由乙醇的化學性質類比遷移到其他醇類的性質。
六、教學過程設計與分析(見文后圖表)
七、板書設計
八、教學反思
1.本教學設計“瞻前”與“顧后”,盡力體現新課程理念。本節課較好地實現了從必修階段“關注乙醇的性質和應用”向更加“關注結構與性質的關系”轉變,突出化學學科“結構決定性質”的重要特點和學科思想。
生物質的用途范文6
關鍵詞:廣樂高速;生態護坡;植物選擇;鄉土植物
在高速公路的建設過程中形成大量挖方邊坡和填方路段,這些的坡地不僅破壞了生態環境,特別是對動植物群落的破壞非常嚴重,還會造成水土流失,泥石流、坍塌等地質問題,而且危及周邊地區的環境和公共設施的安全。公路的建設是在自然景觀中嵌入大型的人工廊道,大量水泥地面和路基的植入,改變了原生境的地形地貌,分割原有的自然景觀系統,對景觀格局產生重要影響[1,2]。隨著人們對環境意識的提高,公路邊坡的防護也逐漸走出傳統的純工程手段而轉向工程與生物方法相結合的生態護坡。我國高速公路建設始于20世紀80年代,而生態護坡更是近幾年才開始重視起來。我國常見的巖石邊坡護坡方法有厚層基材植生技術、噴混植生技術、三維網植草技術、掛鐵絲網客土噴播技術等,但多存在護坡成本高、保水保肥效果較差、不耐沖刷等特點。本文以我國南方重丘陵山地環境公路邊坡的防護為例,介紹了一種新型的巖石邊坡無網護坡技術,護坡成本大大降低,并通過與鄉土植物應用相結合,護坡效果顯著,持續特性強,為我國南方山地環境公路邊坡的防護提供了可借鑒的意義。
1 試驗地概況
廣樂高速公路是廣東省新10項重點工程,該項目是京港澳高速公路粵境段的復線,北起韶關樂昌市坪石鎮,向南經大瑤山、樂昌、曲江、英德,最終到達廣州市花都區花山鎮,全長約271km。清遠市位于北回歸線附近,地勢自西北向東南傾斜,以山地、丘陵為主,平原分布于北江兩岸的南部地區。氣候屬于東亞亞熱帶季風氣候區,年平均氣溫20.7℃,最低氣溫為1月份,最高氣溫為7月份,年平均日照1662.2小時,年平均降雨量1900mm,全年無霜期平均為314.4天。沿途植物種類豐富,但純天然森林受到人為的破壞,出現有大面積人工種植的桉樹林、馬尾松林以及次生林等。試驗坡面位于清遠段T26標段(k213+040-k213+157),坡面為一級坡,坡面長117m,高12m,面積約1400m2,為花崗巖風化巖石邊坡。
2 試驗內容及方法
2.1 工藝技術
2.1.1 連續噴絲固土植生法及其原理。本項技術是由深圳如茵生態環境建設有限公司發明,并取得了國家知識產權局頒發的發明專利授權(ZL2008 1 0141846.1)的新技術。連續噴射的紡織長絲與菌土基材在高壓空氣的作用下相互纏繞,纖維絲在植生層中起到加筋和連接作用,能把基材中的沙粒和其他物質網接起來,拘束了沙粒的位移。纖維網和土層的疊加,增強了植生層的剪切強度和抗變應力,并能夠與坡面緊貼,牢固結合,提高了抗侵蝕性,從而有效地防止由于雨水沖刷而造成的護坡失敗。噴射的基材中含有有機菌肥,植物生長后,菌土中的微生物激活土壤,根系延伸,盤根錯節,并與纖維網和菌土有機地結合在一起,截留降水,涵養水分,防止水土流失。
2.1.2 工藝流程。施工機械設備包括兩部分,即菌土基材噴射系統和紡織長絲噴射系統。菌土基材噴射系統主要由濕噴機、攪拌機、發電機組成,噴絲系統主要由噴絲機、空壓機組成?;暮屠w維同步噴射,基材主要由菌土、粘結劑、有機質、復合肥和保水劑等混合而成,用水攪拌成泥漿狀噴射。纖維絲為紡織聚酯長絲,DTY紡織滌綸長絲150D。
工藝流程如下圖:
2.2 鄉土植物選擇
2.2.1 植物調查。通過野外調查,對路域植被特征、群落結構和植物分布進行全面的考察,拍攝照片、標本采集、完整記錄其生境、結合植物志等資料進行細致鑒定,獲得比較完整的該區域的植物名錄。然后結合多方面的資料,篩選出比較理想的適合本段高速公路綠化的鄉土植物種,并根據恢復生態學的原理設計其應用方法。
2.2.2 調查結果。本地區發育的植被類型主要為南亞熱帶常綠闊葉林,受到一定的人為干擾破壞,天然植被在山地零星保存,人工種植的馬尾松林、桉樹林隨處可見。主要植被類型如下:
(1)常綠闊葉林。主要分布于離居住區較遠的偏遠山地,地勢復雜陡峭,海拔均在300~900m左右,主要喬木群落有黧蒴、豺皮樟群落,木荷、潺槁、黃牛木群落,千年桐、三叉苦、鴨腳木群落等,群落基本上分3層,灌木層成分十分復雜,主要有桃金娘、紅背山麻桿、白背葉、山黃麻、山蒼子、野牡丹、米碎花、菝葜、油麻藤、烏蘞莓等,草本層有芒萁、粽葉蘆、托竹、烏毛蕨、山菅蘭、沿階草等。
(2)桉樹林和馬尾松、杉樹林。主要分布于居住區或交通便利的丘陵地區,海拔較低,100~300m左右,群落也可分3層,但灌木層較為稀薄,植物種類較少,主要有桃金娘和野牡丹等,草本層以芒萁、烏毛蕨、芒草、類蘆、地稔、沿階草等為主。
(3)托竹、粽葉蘆群落。主要分布于低山丘陵,由自然植被遭受破壞后演替出的次生林,以草灌木為主,藤本植物豐富,主要植物種類有托竹、粽葉蘆、華南毛蕨、紅葉藤、羊角坳、紅背山麻桿、錫葉藤、糞雞篤、龍須藤、細枝菝葜、白花油麻藤等。
2.2.3 植物篩選。根據邊坡的立地條件,篩選出適合公路邊坡生長的植物,它們必須具有耐干旱耐貧瘠、根系發達、發芽能力強、抗逆性好、生長快等特點,同時兼顧景觀效益。經過對沿線植物進行細致的調查,總共統計植物247種,隸屬于68科152個屬,其中蕨類植物8科15種,種子植物60科232種。根據邊坡植物的篩選原則,結合植物繁殖特性以及種子苗木市場的供求情況,篩選出32種優良的鄉土植物,以供邊坡防護利用,喬木包括有馬尾松、木荷、山烏桕、鹽膚木、鴨腳木、山黃麻、樸樹、豺皮樟、三叉苦、黃牛木等,灌木類包括胡枝子、黃荊、野牡丹、桃金娘、余甘子、崗松、米碎花、紅背山麻桿、車輪梅、梔子等,草本包括托竹、芒草、粽葉蘆、芒萁、地稔等,藤本包括玉葉金花、野葛、薜荔、鴨跖草、龍須藤、錫葉藤等。
2.2.3 植物群落設計。根據邊坡地形、坡置等的不同,建立合理的植物群落結構,如陰面與陽面,風口與背風面,坡頂與坡腳等。從生態位上,使個植物成分處于不同的生態位,減少植物彼此之間的競爭,并且互利共存,冷季型植物與暖季型植物搭配、固氮植物與非固氮植物相互搭配等;不同植物對光照、溫度、水分等的要求不同,在組合時上部分要根據不同植物形態和生理特點,使之互補互利,直立與匍匐搭配,喜陽與耐陰搭配,高矮搭配等[3]。只有因地制宜、生態位搭配合理、空間結構穩定,才能建設一個具有生物多樣性的穩定、生命力強的立體生態群落。
2.3 邊坡植物群落特征
試驗坡面采用的鄉土植物組合模式為馬尾松、桃金娘、野牡丹群落,群落包括草本層狗牙根及雜草,灌木層為車桑子、桃金娘、野牡丹、鹽膚木和喬木層馬尾松組成。草灌木直接通過種子噴播種植,喬木馬尾松進行小苗木移栽,12個月后對邊坡植物群落特征進行調查分析,試驗時間為2011年3月,調查時間為2012年3月。
2.3.1 樣地調查。從試驗場地隨即選取大小相同的5個樣方,每個樣方面積為10m2,記錄每個樣方中喬灌木的株數、株高、生長狀況和總蓋度,由于草本層基本上為狗牙根,其覆蓋率約為100%,故不在調查結果中顯示。
2.3.2 各樣方群落特征調查情況如下。
2.3.3 調查結果分析。通過對隨即抽取的5個樣方的植物群落調查,得出群落的特征有以下幾點:
植物群落結構豐富,草本層為狗牙根,還有少量菊科類雜草,灌木層為車桑子、桃金娘、野牡丹、鹽膚木等,喬木層有馬尾松。
灌木層的發育較為均衡,其中以車桑子的長勢為最好,其次為野牡丹,然后為桃金娘和鹽膚木。鄉土植物車桑子和野牡丹可作為高速公路邊坡的推廣應用植物,具有良好的應用前景。
3 結果分析與討論
長期以來,巖質邊坡的生態護坡工藝技術多采用鐵絲網作為客土的穩固材料,同時鐵絲網的鋪設還需要大量鋼筋對其進行錨固。相比鐵絲網,以纖維絲代替鐵絲網的新型護坡技術,大大的節約了成本,同時能夠達到良好的護坡效果。對于后期苗木的移栽,連續噴絲法相比于鐵絲網護坡節省了勞動時間,苗木移栽方便。
本次試驗中所采用的野牡丹、桃金娘、鹽膚木、馬尾松等皆為當地鄉土植物,生長情況良好,群落自然地融入當地植被與氣候環境,是優良的鄉土護坡植物。對于鄉土植物的利用提倡已久,鄉土植物的優勢毋庸置疑,但其目前的應用還存在諸多問題,比如其工程應用的可借鑒經驗還不足,受苗木種子市場的供應鏈的極大制約,研發力量還較為薄弱,在實際應用中經濟成本也是邊坡生態防護實施中需要考慮的重要因素。
未來邊坡防護技術的發展將會向逐漸減少人工材料或使用環保安全材料的方向發展,逐漸接近于自然的發展方式。本次研究中采用的纖維絲為可降解環保材料,也大大減少了鋼筋的使用,同時植物的選擇主要為當地鄉土植物,大大地降低了生態風險,具有生態環保性。從工程材料的選擇和植物品種的選擇皆符合環保生態理念,對于巖石邊坡的生態恢復提供了參考意義。
參考文獻
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