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生物质的用途范文1
生物炭是由有机垃圾，如动物粪便，植物根茎，木屑和秸秆等经过高温热解加工而成的一种高度碳化的多孔物质。最先被发现的生物炭是生活在巴西亚马逊河流域的人们长期使用的一种特殊肥料。这种肥料来源于当地，具有极强的恢复贫瘠土壤肥力的能力。当地人把它称为“印第安人的黑土壤”。它多产、肥沃，与当地稀疏、贫瘠的土壤形成鲜明的对比［1］。生物炭在土壤中有极强的抗微生物和化学分解的能力，这使得它可以在土壤中存储较长的时间［2］，同时缓慢释放营养供植物吸收［3］。生物炭在土壤中的平均停留时间可达到1000年［4］。因此，生物炭的利用将是减缓全球气候变化的一个有效措施。其次，生物炭具有多孔性、较大的表面积和电荷密度，这使其比土壤中的其它有机物质更能够吸持水分［5］和营养元素［6］。当今世界总人口不断增加，而全球粮食产量因气候变化、土地退化及流失、水资源匮乏等因素影响出现下降趋势［7］。生物炭的出现为我们粮食增产带来了曙光，它不仅可以改善土壤的理化性质［8，9］，而且可以持续给土壤和农作物提供肥力［4］。同时随着我们经济的飞速发展，带来了一系列的环境问题。在中国，重金属污染和农业面源污染已经成为国家和科学家们重点关注的环境问题，并且我国的重金属治理形势极其严峻［10］。同时由于70年代以来，农民过量使用化肥和杀虫剂等造成了N、P等营养元素以及有机污染物通过土壤进入水体造成了严重的有机污染以及水体富营养化，鉴于生物炭的多孔性以及较大的表面积，为改善中国的面源污染提供了可靠的途径。近期，生物炭作为改良剂改善土壤性质并增加农业产量［9，11－16］、作为碳汇以减缓全球气候变化［17－20］和作为吸附剂消除农业污染［21－27］引起了科学家们极大的兴趣。作者在结合国内外近几年对生物炭的研究基础上，总结生物炭在农业方面的应用并提出一些未来研究的展望。
1生物炭的基本特征
生物炭是由各种动植物残体，包括动物粪便和植物残体（树叶、木屑等），在缺氧的条件下高温热解所产生的。热解是把低能量密度生物质转化为高能量密度生物质的一种热化学过程，此过程会产生包括高能量密度的生物油、高能量密度的生物炭和相对低能量密度的生物合成气［28］。传统工艺生产的碳大多为块状黑炭或颗粒黑炭［29］。与其不同的是生物炭通常是粉状颗粒，其含碳量一般为40％～75％［30］。由于含大量的有机官能团（—COO—、—COOH、—O—、—OH等）和碳酸盐，生物炭一般呈碱性［31］。生物炭很稳定，不易被微生物分解［32］，且是一种多孔体，通气性和透水性较好，容重小，表面积大，吸水和吸气能力强，有利于保水保肥；除含有大量的高分子碳水化合物之外，还含有多种矿物质营养，可提供作物所需的营养元素，提高土壤肥力；它可以调节土壤的pH值和水、肥、气、热状况并改善微生物生存环境，为许多重要微生物的生长和繁殖提供了有利的条件［33］。一般情况下，低温生产的的生物炭比高温生产的生物炭在改善土壤性状和增加产量方面有较好的效果［12，30，31，34－36］。
2生物炭对土壤的改良作用
2．1土壤有机质
有机质对土壤肥力有重要的意义。首先它能够提供植物生长需要的养分，为土壤微生物、土壤动物活动提供养分和能量。其次还可以增强土壤的保水保肥能力和缓冲性，另外还可以改善土壤的物理性质。生物炭的结构和有机质不同，但是却能提高土壤肥力并增加土壤有机质稳定性和含量［37－39］。也有人指出生物炭的应用会促进土壤腐殖质的分解，其原因是促进了土壤微生物的活性［40］。但是其方法遭到了质疑［41］。生物炭对土壤有机质的影响程度依赖于生物炭本身的种类和性质以及作用土壤的性质［42］。对肯利亚西部某处土壤研究表明，加入生物炭之后该地的土壤的有机碳矿化量减少了，因此其含量增加了且先前存在的有机碳稳定性上升了，它们更多的吸附在稳定性更好的土壤颗粒上面［43］。与其它增肥措施相比，生物炭其具有稳定性强的优点，它在土壤里面存留时间长，而其它措施诸如秸秆、绿肥、堆肥及厩肥在施入土壤以后存留时间与生物炭的几百上千年相比较短［44］。
2．2土壤物理性质
土壤的物理性质包括：土壤质地、土壤结构、土壤比重、土壤容重、土壤孔隙度、空气和土壤水分等。生物炭的应用主要是改善土壤的表面积、持水性和土壤容重。由于生物炭有较大的表面积和较小的容重，它可以增大土壤的比表面积、降低土壤容重并增加土壤的持水量［45］从而促进植物更充分的吸收水分，减少水的损失。YanChen［46］等用甘蔗渣为原料生产的生物炭研究了日本岛尻土壤，发现生物炭能降低土壤的容重和增加土壤的有效水分量，从而增加甘蔗产量并提高甘蔗的含糖量。DavidA．Laird［9］等对美国爱荷华州农场的土壤研究发现，生物炭的应用能明显增加土壤的持水量（大于15％）和土壤的比表面积（大于18％）。这对于改善持水性较差的砂质土的性状尤其有效［15］。
2．3土壤化学性质
土壤的化学性质包括：土壤pH、Eh、土壤阳离子交换量（CEC）、土壤盐基饱和度（BSP）等。生物炭在改善土壤化学性质方面有巨大的潜力。
2．3．1土壤pH
生物炭的pH值取决于生物质原料［30］和生产工艺［47］。不同的原料或生产工艺所生产的生物炭具有不同的特征。一般情况下，由于含大量的有机官能团（—COO—、—COOH、—O—、—OH等）能够吸收土壤的H＋，所以生物炭一般呈碱性［31］。同时由于生物炭中含有较多的盐基离子，如K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋等［14］，这些离子可以交换土壤中的H＋和Al3＋从而降低其浓度［42］。因此，生物炭将提高土壤的pH值［9，13，15，16，35，42］，这对于酸性土壤的改良极为有效。有研究表明，对我国南方典型的老成土施用以稻草秸秆为原料的生物炭并结合施用N、P、K之后，土壤的pH值提高0．1～0．46［35］。Uzoma，K．C等对日本鸟取大学研究中心贫瘠的砂质土壤研究发现生物炭的应用提高了土壤的pH值［15］。Yuan，J．H等对以九种生物质作为原料（包括油菜秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆和豆科植物秸秆）的生物炭做了研究发现所有生物炭的应用都提高了土壤的pH，但是以施用了豆科植物101第1期杨放等：生物炭在农业增产和污染治理中的应用为生物质原料的生物炭的土壤的pH提高程度最大［16］。
2．3．2土壤的阳离子交换量（CEC）
土壤CEC是指在一定的pH值条件下，每千克土壤所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数，其单位是cmol／kg。它是影响土壤缓冲能力高低、土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依据。影响其大小的因素主要包括：土壤胶体类型、土壤质地、有机质和土壤pH等。鉴于生物炭本身具有极高的CEC，因此生物炭的应用将对土壤的CEC产生影响［9，15，16，30，35，42］。生物炭对CEC的作用主要受土壤类型、生物炭类型和作用时间所制约。一般情况下，生物炭对低CEC和pH的酸性土壤中的CEC改良特别有效，其中土壤CEC的改良与生物炭的原料的碱度［16］、有机N的矿化和铵根（NH＋4）的硝化作用有关。非豆科植物为原料的生物炭比豆科植物为原料的生物炭具有更大的CEC［35］，这可能与豆科植物中蛋白质、N和P含量较高有关。另外，低温生产的生物炭比高温具有较高的CEC［30］。
2．3．3土壤的盐基饱和度（BSP）
土壤的盐基饱和度（BSP）是指土壤胶体上的交换性盐基离子总量占交换性阳离子总量的百分比。盐基离子是植物所需的速效养分，包括K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋和NH＋4等。由于生物炭巨大的表面积和表面的各种有机官能团，它们能够吸附更多的盐基离子。从而提高土壤的BSP。其次生物炭的应用会增加土壤的pH，这也会提高土壤的BSP。有研究表明，在酸性及砂质土壤应用生物炭可以大大增加土壤对K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋和NH＋4的吸持能力［13，35］。
2．3．4土壤养分（N、P）
生物炭产生的电荷以及巨大的比表面积对土壤和植物所需的营养元素有较强的吸附作用，这在土壤养分较为匮乏的土壤中表现尤为明显。不同种类的生物炭对土壤有不同的效果，用家禽粪便在不同温度生产的生物炭对种植了白萝卜的土壤进行处理，发现低温（450℃）生产的生物炭更能增加白萝卜的产量且增加土壤中N和P的有效性［12］。生物炭对N、P的这种吸附作用对于那些酸性土壤和颗粒较大的砂质土壤极其有效，它能够减少N肥和P肥通过水而流失使其保持较长时间的供肥作用［48－50］。其中以动物粪便为原料的生物炭作用尤为明显，因为动物粪便含有较高的N和P。用牛粪生产的生物炭能够明显增加玉米的产量并提高该土壤的N、P含量［15］。对于用各种秸秆或是谷壳生产的生物炭，若单独应用在肥沃的土壤中时，由于其本身较大的C／N值，短期内会限制N的活性从而降低作物产量，对于贫瘠的土壤则会增加其作物产量［51］。因此对以硬木、秸秆等为原料的且C／N比值较大的生物炭的应用最好配以应用一定量的N肥，这样就不会限制N的活性并产生好的改良效果［52－54］。Hos－sain，M．K等用以污泥为原料的生物炭对土壤进行不同的处理发现生物炭配施肥料的处理最能增加圣女果的产量并改善土壤性状［55］。其次，生物炭本身含有丰富的蛋白质、N和P，且其稳定性较强，它可以缓慢释放营养元素供植物吸收［48，51］。
3生物炭对土壤污染治理作用
3．1重金属污染
重金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。随着中国经济的飞速发展，重金属污染变得相当普遍，特别是中国的南方地区。生物炭主要针对土壤的重金属污染，其中包括铅、镉、铜等。其主要原理还是利用生物炭巨大的比表面积、表面各种基团较强的吸附能力和表面的的离子交换反应。Uchimiya，M等用不同温度生产的生物炭对水中和土壤中的Cd2＋、Cu2＋、Ni2＋和Pb2＋作了研究，发现高温热解能够使表面的脂肪族等基团消失并形成吸附能力强的表面官能团；同时随着生物炭的pH升高，其对重金属离子的吸附和固定加强，说明了生物炭对重金属的吸附与生物炭的表面官能团和pH值有关［27，56］。Cao，X等用牛粪生产的生物炭对土壤进行重金属Pb2＋和除草剂（阿特拉津）的研究，发现与普通活性炭相比，生物炭具有六倍吸附Pb2＋的能力，且在热解温度为200℃时，生物炭的吸附量是最大的；对于存在两种或多种污染物的介质，用活性炭处理，污染物之间是竞争关系，而用生物炭处理时这种竞争关系很微弱［57］。有研究表明低温生产的生物炭能够加强Cd2＋、Cu2＋和Ni2＋等重金属离子的固定和吸附［58］。Liu，Z．G用松树和米糠生产的生物炭来研究生物炭对水中Pb2＋吸附，结果显示，生物炭表面有大量的含氧基团，这些基团对Pb2＋有较强的吸附效应，同时这种吸附为吸热过程［22］。
3．2有机污染
鉴于生物炭本身的多孔性结构、比较大的表面积以及其它的物理化学性质，它能够吸附有机污染物，降低其活性。生物炭吸附有机污染的效果与生物炭种类、反应温度和应用土壤等因素有关。一般情况下，颗粒较小的生物炭对有机污染物的吸附更加有效。Jones，D．L等用生物炭研究其对土壤中杀虫剂西玛津行为的影响，研究表明典型的生物炭的应用明显改变土壤水中的西玛津浓度、活性和移动性；生物炭能够抑制西玛津的生物降解速率并使其很难随水迁移，其原因是生物炭降低了微生物的活性；且西玛津矿化速率、吸附量和流失量与生物炭的颗粒大小成反比，并且生物炭在土壤中的作用持续时间长［2，4］；因此生物炭可以减少杀虫剂污染环境和通过食物链危害人类的危险，但是可能会影响其杀虫的功能［59］。Kasozi，G．N等用橡树、松树和牧草为原料在不同温度生产的生物炭来研究其对邻苯二酚的吸附，结果显示对邻苯二酚的吸附量随着温度的升高而上升，且牧草为原料的生物炭吸附量最大，小颗粒的生物炭比大颗粒的吸附量大；在邻苯二酚浓度低的土壤中，吸附量与微孔比表面积有直接联系，说明了专性吸附的主导作用［23］。生物炭能降低作物生长过程中污染物进入其中的浓度。Xiang－YangYu等用桉树在450℃和850℃下生产的生物炭来研究其降低杀虫剂在种植有洋葱的土壤中的生物活性，结果表明生物炭能明显减少土壤中的杀虫剂数量和洋葱吸收的杀虫剂量，其中850℃的生物炭效果最佳［60］。Lou，L．P等用稻草秸秆制成的生物炭研究其吸附性和除草剂五氯苯酚对种子萌发期间的生态毒性的影响，发现生物炭的应用降低了浸出液的五氯苯酚浓度（从4．53mg•L－1至0．17mg•L－1）并明显增加了发芽率和根系长度，因此生物炭可作为一种潜在的有机污染物的原位吸附剂［61］。BaoliangChen和MiaoxinYuan用松针生产的生物炭对水稻土中多环芳烃（萘、菲和芘）的吸附进行研究，结果发现生物炭能够加强土壤对多环芳烃的吸附，且应用了低温的（100℃）生产的生物炭土壤的吸附量与生物炭的应用量呈线性关系，其它温度的生物炭也是呈正相关关系［25］。对不同的生物炭种类和不同的作用土壤来说，不同热解温度的生物炭有不同的效果，有些土壤对高温的生物炭更加有效［60］，有些则对于低温的生物炭更有效［25］。与昂贵的普通活性炭相比生物炭不仅价格较低，且比活性炭具有更好的吸附效果和更加持久的作用时间。YupingQiu等对比了生物炭和活性炭在吸附污水中的活性蓝和罗丹明B的作用效果，发现生物炭比活性炭更有效果［62］。同时，与传统的应用堆肥治理有机污染物相比，生物炭更加有效。LukeBeesley等对比了生物炭和堆肥在减少有机污染物（多环芳烃）的效果，研究发现生物炭比堆肥更能降低土壤中多环芳烃的浓度，特别是对于那些分子量大且毒性大的多环芳烃［63］。但是对于某些特殊的土壤来说，生物炭对有机污染物的吸附效果可能被土壤中的有机物和无机物之间的相互作用所掩盖［64］。最后，由于生物炭对土壤中N和P有较大的吸附能力，能减少其随水迁移，且自身能够缓慢释放营养元素供作物吸收，因此生物炭能够减少农村N肥和P肥的使用，并从源头就阻止的农业面源污染的可能，也为治理农业面源污染提供了一个可靠的途径。
4讨论
生物质的用途范文2
所谓“图像直观”是指在教学中老师借助图像这种直观的形式来诠释教材内容，解析教材的难点、要点，而学生则通过直观观察，在课堂上认真学习，探索知识，进而培养自身良好的学习习惯。生物学是一门科学性较强的基础学科，教材编写简单，但涵盖的知识量大，仅通过老师的口头讲述很难引领学生走进多姿多彩的生物世界，吸引学生听课，虽然教材中也有少量的图片，但不足以吸引学生的眼球。因为很多生物学知识，学生只是听说过，而没有亲眼见过，切身感受过。
目前，我国的教育正处于一个从应试教育向素质教育转变的时期。这种转变，对学生提出了更高的要求。要求学生不仅仅记住生物学中的知识，更要理解生物学中所提到的现象，能用知识解释现象。素质教育需要学生全面直观地解析生物知识，真正提高学生的生物科学素养。因此图像直观在生物教学中有不可低估的作用。以生物学中生物多样性的教学为例，生物多样性包括物种多样性、遗传多样性、生态多样性。在传统的教学中，主要靠老师不厌其烦地讲解，看是简单的内容，学生却很难理解，在考试中频频出错。尤其是生态多样性，大多数学生无法理解，究其原因是老师很难为学生呈现多次多彩的生态系统，学生理解有困难是在所难免的。相反，用直观的图像引领学生，为学生呈现生物的多样性，学生很快了解了世界上不同类型的生态系统，进一步认识它们的现状，生态系统的知识深深印入学生的脑海里。“图像直观”在教学中的选用可见一斑。
如何在生物课堂中实施“图像直观”呢?可从以下环节人手：上课伊始，向学生呈现老师课前精心准备的图像，利用动态的图像引入课堂主题，用生动、形象、直观的画面把学生的注意力带人到新课内容中；紧随着，以图提问，启发学生思维，图像是教材的再现和补充，利用以图提问能培养学生的观察能力、思维能力；随后，以图释文，相辅相成，图片可以诠释所学的课程内容，结合教材内容选择适合的图片，呈现给学生，让知识变得更为形象、直观，易于激发学生的兴趣，加深对新知识的印象，帮助学生理解新知识。“科像直观”在课堂中贯穿始终，能牢牢抓住学生的眼球。
“图像直观”可以让学生获得强烈的视觉刺激，理解并记住所学的内容；能够让学生在教学中独立思考，锻炼自己的语言表达能力、分析能力，归纳能力等等。它在运用过程中要取得最佳的效果需注意以下几点：第一，图像过于美观，导致学生分散注意力。老师在运用“图像直观”时，应紧紧围绕教学内容选择有关联的图像，不要一味追求图片的美观。如果图片过于美观，不但不能吸引学生的注意力，而且学生可能把注意力从所学内容转移到图生本身，分散了他们的注意力。老师对选择的图像应力求准确，力求能表达教学意图。第二，图像过多，喧宾夺主。运用“图像直观”时，切忌展示过多的图像，过多的图像内容，不但不会加深学生的理解，还会造成喧宾夺主的负面作用，致使学生无法理解，无法抓住老师讲解的要点、难点，进而降低学生的听课效率。第三，图像过少，难以达到预期效果。图像过少，就无法诠释教材内容，自然达不到预期的结果。
“图像直观”绝对不是仅靠花花绿绿的图像就能吸引学生的眼球：它是靠图像及其蕴涵的知识共同激发学生兴趣，让他们爱上课堂，爱上学习。老师只要围绕教学内容灵活运用，就一定会取得事半功倍的效果。
生物质的用途范文3
一、研究区概况
神农架位于湖北省西部，东经109°56′～110°58′，北纬31°15′～31°75′，总面积3253平方公里。神农架是一块保存完好的原始森林，拥有各类植物3700多种，其中列为国家一、二级保护的树种有39种。有各类动物1000余种，不乏金丝猴、华南虎等国家保护动物。神农架自然资源丰富，其中，森林覆盖率达到了91.1%;矿产资源丰富，已探明的矿种有磷矿、铁矿、镁矿等15种，其中磷矿储量为21731万吨;神农架是长江与汉水的分水岭，境内大小河流317条，水能资源十分丰富，水资源总量为31.6亿立方米;神农架林属于北亚热带季风气候区。春夏之间会发生冰霜，夏季空气湿润多雨，冬季气候温和少雨。年降雨量在800-1200mm之间。
二、研究方法
（一）数据来源及处理
本次研究的数据主要来自于2015年神农架林区统计年鉴，2015年土地利用数据，姜哲等人对神农架的研究并通过相关资料的查阅以及实地考察和相关文献查阅，采用土地利用一级分类系统，将土地利用类型划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6类。并进行相关数据的提取与系数的修正。
（二）研究方法
基于单位面积价值当量因子的方法设定神农架单位生态系统提供生态服务的价值标准，在此基础上通过横向与纵向的分析从而进行生态系统服务价值效益评估。
（三）研究区分区与生态服务价值系数
在对生态服务价值进行评估时，由于涉及面较广，不同的系统的生态服务价值各不相同。所以本次研究采用土地一级分类系统将神农架的生态系统分为森林、草地、农田、湿地、水体和荒漠六大部分分别计算生态服务价值。同时，该生态系统的六大组成部分所提供的生态服务细分为气体调节、气候调节、水文调节、保持土壤、废水处理、维持生物多样性、食物生产、原材料生产和提供美学景观共9类。
谢高地等人在参考了前人对生态系统服务价值的研究，并结合对我国200位生态学者的问卷调查，制定出了我国生态系统服务价值当量因子表。生态系统服务价值当量因子定义为1hm2全国平均产量的农田每年自然粮食产量的经济价值。而一个生态系统服务价值当量因子的经济价值量等于当年全国平均粮食单产市场价值的1/7。同时可以制定出一个全国平均状态下的生态系统服务价值的单价。
（四）神农架生态服务价值修正系数
由于不同地区的土地利用类型所占比例各不相同，故不同地区的生态系统服务价值有所不同。因此在计算神农架的生态系统服务价值时需要对全国的生态服务价值进行相关修正。谢高地等在Costanza等提出的评价模型的基础上，结合中国实际情况，确定了我国不同区域的生态服务价值的修正系数，湖北省为1.27。
（五）神农架生态服务价值计算.结合神农架的土地利用类型面积及修正系数，可以制定2015年神农架不同土地利用类型的生态服务价值表。
（六）土地利用动态度.土地利用动态度表达模型：Ri=（UB-UA）/UA・1/T・100%
其中，Ri为某一段时间内被研究土地类型的动态度，UA和UB分别为研究初期与研究末期某一土地利用类型的数量，T是该种土地利用类型的研究时长。R越大，土地利用发展越快。
三、结果及分析
（一）土地利用变化分析.
可以看出神农架在1987年至2015年间的土地利用变化明显。首先我们可以得出，从1987年至2015年总体来看减少的是林地面积、草地面积、农田面积和湿地面积，增加的是水体面积。其中，1987年到2015年，水体面积逐渐增加，由70公顷变化成1919公顷;湿地面积和草地面积都是逐渐减少;林地面积先又1987年259816公顷到2013年增加到282035公顷，再到2015年减少到225796公顷，所以林地面积总体来说减少;1987年至2005年农田面积先增大后减小再增大，呈现波动趋势。
由于动态度R越大，土地利用发展越快，所以，从1987年至2000年土地利用发展最快的为农田，发展最慢的是湿地;2000年至2013年土地利用发展最快的是水体，发展最慢的是农田;2013年至2015年土地利用发展最快的是水体，发展最慢的是草地。1987年至2015年总体来看，水体面积持续稳定发展，而湿地面积和草地面积则是持续的负增长，湿地和草地的土地类型破坏严重。
（二）神农架国家公园生态系统服务价值变化分析
1987年至2015年神农架总体生态服务价值分别为76.15亿元、74.347亿元、73.522亿元、58.174亿元，逐年递减。草地的生态服务价值和湿地的生态服务价值的总体趋势都是逐年下降的;而1987年至2015年水体的生态服务价值由0.035亿元逐年增加到0.991亿元;而1987年至2015年林地的生态服务价值先由1987年的63.803亿元增长到2013年的67.634亿元，随后又减少到2015年的55.479亿元，呈现波动，但波动幅度不大，随着神农架林区的生态保护，使得林地的生态服务价值保持相对稳定;农田的生态服务价值由1987年的0.635亿元到2000年增加到0.885亿元，到2013年减少到0.32亿元，到2015年又增加到0.574亿元，总体来说也是在一定的范围内波动，但波动幅度相对较大，农田系统的稳定性相对林地来说较差。
（三）生态系统单项服务功能价值变化
1987年至2015年，气候调节生态服务价值下降32.26%，水文调节生态服务价值下降27.65%，废物处理的生态服务价值下降40.25%，这些生态服务价值下降主要是由于湿地面积的大幅度减小，由此可见，湿地对于生态服务价值的提高具有重要的作用。而气体调节生态服务功能由1987年的10.783亿元增加到2013年的11.388亿元再减少到2015年的8.961亿元，保持土壤生态服务功能由1987年的12.403亿元增长到2013年的12.914再减少到2015年的10.067亿元，这两个生态服务功能价值的下降主要与神农架的林区面e增减同步，说明林区的土地利用类型在气体调节和保持土壤两项上起到了决定性作用。
四、结论与讨论
1.通过对神农架土地利用类型变化分析，得出神农架林区的主要土地类型是林区，森林覆盖率始终达到89%以上，与其中国国家森林公园的气质相符，同时由于退耕还林工作的进行，使得神农架的林区土地类型在1987年至2015年间始终保持稳定。同时由于神农架的发展需要导致了水域面积的扩大满足于各项需求。但通过实地考察与数据分析可知，除了林区和水域之外，其他的土地利用类型面积都有所减少，特别是湿地面积减少幅度较大，动态度太低，不利于神农架国家湿地公园的建设。
2.1987年至2015年神农架水体的增加量最多，草地的减少量最多，湿地面积减少88%，面临着一定的危机，而林地面积由于基数较大减少了13%，农田基本保持稳定。根据统计图表可以看出，不同的时期，面对不同的政策和法律，各土地利用类型的发展也各不相同。如1985年提出了“加强保护，立体开发，综合利用，全面开发”的方针，1987年至2000年林地的利用和发展向着正方向，随着2000年“天保工程”和退耕还林工程的全面实施，神农架开始全面禁止砍伐天然林，结果是林地的动态度达到了0.61%，而2013至2015年，投资环境开放和基础设施建设的增加，从而抑制了林地的发展，动态度为-9.97%。
3.对比发现，生态系统服务价值的变化与土地利用类型的变化呈正相关。不同的土地利用类型也与生态系统单项服务价值的相关程度也不一样。通过对比1987年至2013年的数据，发现林地和水域两种类型对气体调节、保持土壤、维持生物多样性和提供原材料这四项的生态服务价值的正相关程度较大;草地和湿地这两种类型对气候调节、水文调节、废物处理、维持生物多样性和提供美学景观这五项的生态服务价值的正相关程度较大;农田则主要与食物生产的生态服务价值关联程度较大。
4.本文在计算生态系统服务价值时，采用了Costanza生态系统服务价值计算公式，并参照了谢高地等的中国陆地生态系统服务单位面积价值，研究结果可信。
生物质的用途范文4
【关键词】认知冲突 高中 生物教学 应用
认知冲突是一种主体对新的知识和观念采取质疑甚至不接受的态度，在教学上，认知冲突虽然在表面上看来并不是一个好的现象，但是认知冲突对于学生的学习却起着极大的促进作用，学生在这种意识冲突下才能更加激活自己的大脑和思维，对知识产生质疑以致加强对知识的探究。在高中生物这类理科性质的教学活动中，认知冲突更是一种有效的刺激手段帮助学生树立良好的学习态度。
一、增强认识力，提高学习主动性
在接触某一个新的知识时，学生由于不了解从而会产生一定的疑惑意识，这种疑惑也是认知冲突的表现之一。教师要做的是帮助学生拜托疑惑意识，增强学生的认识力，在不断了解和认识中消除这种疑惑，所以教师需要采取一定的教学手段来让学生提高自己的学习主动性，自己先去试着消除对新知识的疑惑，然后再和教师一起进行深入探讨。例如人教版高中生物必修一中的“从生物圈到细胞”这一节内容，从课题中的“生物圈”与“细胞”这两个一大一小的概念中便可以知道生物知识的复杂性，学生在面临这种复杂性的问题时也会不自觉地有着排斥和恐惧的心理，如果不加以引导就会导致厌学的后果。教师不妨要求学生自己先在课下进行自我预习，对“生物圈”和“细胞”的内容形成自己最初的印象和认识，最后加强自己在课堂上的学习。这就是一种缓和认知冲突的做法，在学习自我学习过程中才会提高自身的学习主动性，也才会包容认知冲突，提高学习效率。
还比如在学习“生命活动的主要承担者”这个内容时，同样是关于“细胞”这个内容的学习，学生根据课题会产生疑问：这个承担者到底是什么？根据预习便能知道讲述的是关于细胞的内容，从而又会产生疑问：为什么细胞会是主要的承担者呢？这一系列的疑问也是认知冲突所带来的，并且这些疑问会推动着学生进一步发展，帮组他们在学习中更加自主地区探究和认识，从而产生更多的问题，也带动着学生更进一步地去了解更多的知识。在这样一种认知冲突的积极作用影响下，学生的学习发展才会更加深刻。
二、深化探究型学习模式
认知冲突的产生不仅需要学生自我学习，还需要学生们在合作探究学习中不断建立认知冲突意识。探究型学习是一种对问题的探讨式学习，在学生一起探究问题的过程中，认知冲突就会不断放大，因为每个人有着自己不同的观念，在这种冲突下，学生们才会更加深入地去探索问题。例如人教版高中生物“科学・技术・社会”这一板块内容，有一个关于“DNA指纹技术”的课题。关于这个主题，教师可以先提出一个观点：DNA指纹技术是一个百利无一害的技术。针对这个观点教师可以要求学生去进行讨论和探究，每个学生提出自己关于“DNA指纹技术”的认识。在这样的氛围中，学生有的会表明自己同意教师的说法，有的会指出教师说的太绝对，也有的会根据教师的观点提出自己的观点……不管怎么样，在这种认知冲突的影响下，学生会不自觉地去了解和巩固教材知识，为了驳论也会加强自己对课外知识的了解，所以这样看来认知冲突促进了学生探究型学习的发展，加强了学生学习的热情。
再比如“遗传密码的破译”这个内容，教师同样可以要求学生进行探究式的学习，要求学生根据教材知识点的掌握来提出新的观点，并且用理论依据去证实新观点的正确性。这个过程也是认知冲突策略在教学中的体现，学生在思考过程中去寻找新的观点就是一种对认知产生冲突的行为，在冲突的激励下去寻找支持性的理论依据就是一种自主性的学习模式。所以可以看出在探究型学习过程中，认知冲突不仅推动着学生的认识提升，也激励着学生进行更加深层次地知识探究，提高学习能力。
三、认真思考，包容发展
学习过程中接触到的新知识可能对学生的学习有着一定的抵触性，在这样的情况下，如果不采取合理的方式就会让学生拒绝学习。教师除了进行正确引导外，还应该让学生逐步意识到包容性发展的重要，对新的观点和知识应该采取接纳的态度，然后再去不断探究，把陌生的知识变为自己的知识，通过思考去学习和认识。在人教版高中生物选修二中的“生物科技与可持续发展”这一课题中，生物科技的应用对于人类生活的发展有着极大的帮助和改进。而学生在学习时，可能会因为自身的经历或者一些阅历知识从而对这个观点产生质疑甚至否定，面对这个现象，教师就应该引导学生去用一个包容的眼界看待这个问题，或许生物科技的应用存在一定的弊端性，但是站在可持续发展的角度来看，生物科技只要合理应用并不会造成太大问题。还比如“转基因生物的安全性”这个课题，学生也会根据自己的常识从而对教材中提高的“转基因生物”产生质疑。因此面对这样的问题同样还是得才去包容的态度去思考问题，认真考虑“转基因生物”与“安全性”的关系，在学习的过程中去强化自己的认识。所以认知冲突在激励学生进行学习和思考时，教师同样还要首先告知学生要用包容的心态去接纳问题，认真思考，仔细判断。
【参考文献】
[1] 王天丽. 高中生物教学中探究式教学的实践与探索[D]. 西北师范大学，2005.
生物质的用途范文5
在新课程教材中，有的内容会在必修和选修中同时出现，但是承载的功能不同。处理这部分内容时，要考虑到课程标准的要求，体现课程的阶段性和发展性，体现课程不同模块的层次要求。“乙醇的化学性质”在人教版必修2和选修5中两次出现。表1从课标要求、教材呈现内容方面进行了比较。
鉴于“乙醇的化学性质”在必修和选修阶段的不同要求，必修阶段学习乙醇化学性质时，一般都会与生产生活进行密切联系。选修阶段，课程要求突出有机化合物结构与性质的关系，要建立“结构――性质──用途”的有机物学习模式。学好这一课，可以让学生掌握在烃的衍生物的学习中，抓住官能团的结构和性质这一中心，确认结构决定性质这一普遍性规律。同时乙醇也是联系烃和烃的衍生物性质的桥梁，在有机物的相互转化中处于核心地位，在高考中出现的频率高。它不仅是本章的重点，也是高中有机化学学习的重点。
二、学情分析
通过必修2乙醇的学习，学生已经了解了乙醇的基础知识，同时学生经过高中有机化学的学习，具备了一定的化学知识，初步确立学习有机化学的思维方式――结构决定性质，具备了一定的独立发现问题、分析问题的能力，为实验探究活动的开展奠定了基础。同时本节课的很多内容和生活实际结合紧密，通过解释一些生活现象有利于激发学生的学习兴趣。
三、教学目标
1.知识与技能：第一，了解醇类的分类，能区分芳香醇、酚类。第二，掌握乙醇的化学性质，从乙醇类比迁移到其他醇类的化学性质。
2.过程与方法：本节课突出表现有机化合物结构与性质的关系，建立“结构――性质――用途”的有机物学习模式。从乙醇分子的结构入手，分析其性质。让学生在掌握乙醇的学习中，应用提升，从乙醇类比迁移到其他醇类的学习。
3.情感、态度与价值观：通过探究实验培养学生求实、严谨的优良品质。通过观察实验现象入手，启发学生分析产生实验现象的因果关系和本质的联系。培养学生从多方面认识事物的能力。通过乙醇性质类比迁移到其他醇类的性质的学习，建立“结构――性质――用途”的有机物学习模式，让学生掌握在烃的衍生物的学习中，抓住官能团的结构和性质这一中心，确认结构决定性质这一普遍性规律。
四、教学重点难点及突破
1.教学重点：乙醇的化学性质。
2.教学难点：由乙醇的化学性质类比迁移到其他醇类的性质。
3.难点的突破：抓住官能团的结构和性质，建立“结构――性质――用途”的有机物学习模式，让学生掌握在乙醇的化学性质学习中，由乙醇的化学性质类比迁移到其他醇类的性质。进而掌握其他醇类的化学性质。
五、教法分析
根据课程改革的要求、教育原理和我校学生的实际情况，我采用了如下教学方法：
1.实验探究法：充分发挥学生主体作用，将乙醇消去反应的实验改为探究实验，设计方案进行乙醇消去产物的验证。
2.情境激学法：展示多种醇类应用的图片，通过大量醇类物质，激发学生对这一类物质而不是某种物质的关注。承接了必修教材，体现化学的社会价值。
3.类比迁移法：抓住官能团的结构和性质，建立“结构――性质――用途”的有机物学习模式，让学生在掌握乙醇的化学性质学习中，由乙醇的化学性质类比迁移到其他醇类的性质。
六、教学过程设计与分析（见文后图表）
七、板书设计
八、教学反思
1.本教学设计“瞻前”与“顾后”，尽力体现新课程理念。本节课较好地实现了从必修阶段“关注乙醇的性质和应用”向更加“关注结构与性质的关系”转变，突出化学学科“结构决定性质”的重要特点和学科思想。
生物质的用途范文6
关键词：广乐高速；生态护坡；植物选择；乡土植物
在高速公路的建设过程中形成大量挖方边坡和填方路段，这些的坡地不仅破坏了生态环境，特别是对动植物群落的破坏非常严重，还会造成水土流失，泥石流、坍塌等地质问题，而且危及周边地区的环境和公共设施的安全。公路的建设是在自然景观中嵌入大型的人工廊道，大量水泥地面和路基的植入，改变了原生境的地形地貌，分割原有的自然景观系统，对景观格局产生重要影响[1，2]。随着人们对环境意识的提高，公路边坡的防护也逐渐走出传统的纯工程手段而转向工程与生物方法相结合的生态护坡。我国高速公路建设始于20世纪80年代，而生态护坡更是近几年才开始重视起来。我国常见的岩石边坡护坡方法有厚层基材植生技术、喷混植生技术、三维网植草技术、挂铁丝网客土喷播技术等，但多存在护坡成本高、保水保肥效果较差、不耐冲刷等特点。本文以我国南方重丘陵山地环境公路边坡的防护为例，介绍了一种新型的岩石边坡无网护坡技术，护坡成本大大降低，并通过与乡土植物应用相结合，护坡效果显著，持续特性强，为我国南方山地环境公路边坡的防护提供了可借鉴的意义。
1 试验地概况
广乐高速公路是广东省新10项重点工程，该项目是京港澳高速公路粤境段的复线，北起韶关乐昌市坪石镇，向南经大瑶山、乐昌、曲江、英德，最终到达广州市花都区花山镇，全长约271km。清远市位于北回归线附近，地势自西北向东南倾斜，以山地、丘陵为主，平原分布于北江两岸的南部地区。气候属于东亚亚热带季风气候区，年平均气温20.7℃，最低气温为1月份，最高气温为7月份，年平均日照1662.2小时，年平均降雨量1900mm，全年无霜期平均为314.4天。沿途植物种类丰富，但纯天然森林受到人为的破坏，出现有大面积人工种植的桉树林、马尾松林以及次生林等。试验坡面位于清远段T26标段（k213+040-k213+157），坡面为一级坡，坡面长117m，高12m，面积约1400m2，为花岗岩风化岩石边坡。
2 试验内容及方法
2.1 工艺技术
2.1.1 连续喷丝固土植生法及其原理。本项技术是由深圳如茵生态环境建设有限公司发明，并取得了国家知识产权局颁发的发明专利授权（ZL2008 1 0141846.1）的新技术。连续喷射的纺织长丝与菌土基材在高压空气的作用下相互缠绕，纤维丝在植生层中起到加筋和连接作用，能把基材中的沙粒和其他物质网接起来，拘束了沙粒的位移。纤维网和土层的叠加，增强了植生层的剪切强度和抗变应力，并能够与坡面紧贴，牢固结合，提高了抗侵蚀性，从而有效地防止由于雨水冲刷而造成的护坡失败。喷射的基材中含有有机菌肥，植物生长后，菌土中的微生物激活土壤，根系延伸，盘根错节，并与纤维网和菌土有机地结合在一起，截留降水，涵养水分，防止水土流失。
2.1.2 工艺流程。施工机械设备包括两部分，即菌土基材喷射系统和纺织长丝喷射系统。菌土基材喷射系统主要由湿喷机、搅拌机、发电机组成，喷丝系统主要由喷丝机、空压机组成。基材和纤维同步喷射，基材主要由菌土、粘结剂、有机质、复合肥和保水剂等混合而成，用水搅拌成泥浆状喷射。纤维丝为纺织聚酯长丝，DTY纺织涤纶长丝150D。
工艺流程如下图：
2.2 乡土植物选择
2.2.1 植物调查。通过野外调查，对路域植被特征、群落结构和植物分布进行全面的考察，拍摄照片、标本采集、完整记录其生境、结合植物志等资料进行细致鉴定，获得比较完整的该区域的植物名录。然后结合多方面的资料，筛选出比较理想的适合本段高速公路绿化的乡土植物种，并根据恢复生态学的原理设计其应用方法。
2.2.2 调查结果。本地区发育的植被类型主要为南亚热带常绿阔叶林，受到一定的人为干扰破坏，天然植被在山地零星保存，人工种植的马尾松林、桉树林随处可见。主要植被类型如下：
（1）常绿阔叶林。主要分布于离居住区较远的偏远山地，地势复杂陡峭，海拔均在300～900m左右，主要乔木群落有黧蒴、豺皮樟群落，木荷、潺槁、黄牛木群落，千年桐、三叉苦、鸭脚木群落等，群落基本上分3层，灌木层成分十分复杂，主要有桃金娘、红背山麻杆、白背叶、山黄麻、山苍子、野牡丹、米碎花、菝葜、油麻藤、乌蔹莓等，草本层有芒萁、粽叶芦、托竹、乌毛蕨、山菅兰、沿阶草等。
（2）桉树林和马尾松、杉树林。主要分布于居住区或交通便利的丘陵地区，海拔较低，100～300m左右，群落也可分3层，但灌木层较为稀薄，植物种类较少，主要有桃金娘和野牡丹等，草本层以芒萁、乌毛蕨、芒草、类芦、地稔、沿阶草等为主。
（3）托竹、粽叶芦群落。主要分布于低山丘陵，由自然植被遭受破坏后演替出的次生林，以草灌木为主，藤本植物丰富，主要植物种类有托竹、粽叶芦、华南毛蕨、红叶藤、羊角坳、红背山麻杆、锡叶藤、粪鸡笃、龙须藤、细枝菝葜、白花油麻藤等。
2.2.3 植物筛选。根据边坡的立地条件，筛选出适合公路边坡生长的植物，它们必须具有耐干旱耐贫瘠、根系发达、发芽能力强、抗逆性好、生长快等特点，同时兼顾景观效益。经过对沿线植物进行细致的调查，总共统计植物247种，隶属于68科152个属，其中蕨类植物8科15种，种子植物60科232种。根据边坡植物的筛选原则，结合植物繁殖特性以及种子苗木市场的供求情况，筛选出32种优良的乡土植物，以供边坡防护利用，乔木包括有马尾松、木荷、山乌桕、盐肤木、鸭脚木、山黄麻、朴树、豺皮樟、三叉苦、黄牛木等，灌木类包括胡枝子、黄荆、野牡丹、桃金娘、余甘子、岗松、米碎花、红背山麻杆、车轮梅、栀子等，草本包括托竹、芒草、粽叶芦、芒萁、地稔等，藤本包括玉叶金花、野葛、薜荔、鸭跖草、龙须藤、锡叶藤等。
2.2.3 植物群落设计。根据边坡地形、坡置等的不同，建立合理的植物群落结构，如阴面与阳面，风口与背风面，坡顶与坡脚等。从生态位上，使个植物成分处于不同的生态位，减少植物彼此之间的竞争，并且互利共存，冷季型植物与暖季型植物搭配、固氮植物与非固氮植物相互搭配等；不同植物对光照、温度、水分等的要求不同，在组合时上部分要根据不同植物形态和生理特点，使之互补互利，直立与匍匐搭配，喜阳与耐阴搭配，高矮搭配等[3]。只有因地制宜、生态位搭配合理、空间结构稳定，才能建设一个具有生物多样性的稳定、生命力强的立体生态群落。
2.3 边坡植物群落特征
试验坡面采用的乡土植物组合模式为马尾松、桃金娘、野牡丹群落，群落包括草本层狗牙根及杂草，灌木层为车桑子、桃金娘、野牡丹、盐肤木和乔木层马尾松组成。草灌木直接通过种子喷播种植，乔木马尾松进行小苗木移栽，12个月后对边坡植物群落特征进行调查分析，试验时间为2011年3月，调查时间为2012年3月。
2.3.1 样地调查。从试验场地随即选取大小相同的5个样方，每个样方面积为10m2，记录每个样方中乔灌木的株数、株高、生长状况和总盖度，由于草本层基本上为狗牙根，其覆盖率约为100%，故不在调查结果中显示。
2.3.2 各样方群落特征调查情况如下。
2.3.3 调查结果分析。通过对随即抽取的5个样方的植物群落调查，得出群落的特征有以下几点：
植物群落结构丰富，草本层为狗牙根，还有少量菊科类杂草，灌木层为车桑子、桃金娘、野牡丹、盐肤木等，乔木层有马尾松。
灌木层的发育较为均衡，其中以车桑子的长势为最好，其次为野牡丹，然后为桃金娘和盐肤木。乡土植物车桑子和野牡丹可作为高速公路边坡的推广应用植物，具有良好的应用前景。
3 结果分析与讨论
长期以来，岩质边坡的生态护坡工艺技术多采用铁丝网作为客土的稳固材料，同时铁丝网的铺设还需要大量钢筋对其进行锚固。相比铁丝网，以纤维丝代替铁丝网的新型护坡技术，大大的节约了成本，同时能够达到良好的护坡效果。对于后期苗木的移栽，连续喷丝法相比于铁丝网护坡节省了劳动时间，苗木移栽方便。
本次试验中所采用的野牡丹、桃金娘、盐肤木、马尾松等皆为当地乡土植物，生长情况良好，群落自然地融入当地植被与气候环境，是优良的乡土护坡植物。对于乡土植物的利用提倡已久，乡土植物的优势毋庸置疑，但其目前的应用还存在诸多问题，比如其工程应用的可借鉴经验还不足，受苗木种子市场的供应链的极大制约，研发力量还较为薄弱，在实际应用中经济成本也是边坡生态防护实施中需要考虑的重要因素。
未来边坡防护技术的发展将会向逐渐减少人工材料或使用环保安全材料的方向发展，逐渐接近于自然的发展方式。本次研究中采用的纤维丝为可降解环保材料，也大大减少了钢筋的使用，同时植物的选择主要为当地乡土植物，大大地降低了生态风险，具有生态环保性。从工程材料的选择和植物品种的选择皆符合环保生态理念，对于岩石边坡的生态恢复提供了参考意义。
参考文献
1 李海芬，卢欣石，江玉林.高速公路边坡生态环境恢复技术进展[J].四川草原，2006（2）
2 江玉林，等.生物工程技术在西南山区高等级公路建设中的应用[C].30届国际水土保持会议论文集，1999（1）
