導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇碳循環(huán)特點(diǎn)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐；燃燒；效益

循環(huán)流化床鍋爐主要由燃燒系統(tǒng)、氣固分離循環(huán)系統(tǒng)、對(duì)流煙道三部分組成。其中燃燒系統(tǒng)包括風(fēng)室、燃燒室、爐膛、給煤系統(tǒng)等幾部分；氣固分離循環(huán)系統(tǒng)包括物料分離裝置和返料裝置兩部分；對(duì)流煙道包括省煤器、空氣預(yù)熱器等幾部分。循環(huán)流化床的燃燒方式采用了低溫、分級(jí)、循環(huán)燃燒的方式，既控制了NOx的生成，又可在爐內(nèi)添加石灰石進(jìn)行簡(jiǎn)單的爐內(nèi)脫除SO2，具有較好的環(huán)保性能。

1.循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)

1.1燃燒效率高

國(guó)外的循環(huán)流化床鍋爐效率能達(dá)到99%，我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐效率也能達(dá)到95～98%。能有這么高效率，很大一部分原因在于煤粒在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)能充分燃盡。

循環(huán)流化床鍋爐燃燒屬低溫燃燒。燃料由爐前給煤系統(tǒng)送入爐膛，送風(fēng)一般設(shè)有一次風(fēng)和二次風(fēng)，有的生產(chǎn)還設(shè)置三次風(fēng)。一次風(fēng)由布風(fēng)板下部送入燃燒室，主要保證料層流化；二次風(fēng)沿燃燒室高度分級(jí)多點(diǎn)送入，主要是為了保證充足的氧量保證燃料燃盡；三次風(fēng)進(jìn)一步強(qiáng)化燃燒。燃燒室內(nèi)的物料在一定的流化風(fēng)速作用下，發(fā)生劇烈擾動(dòng)，在高速氣流的攜帶下離開(kāi)燃燒室進(jìn)入爐膛，其中較大顆粒因重力作用沿爐膛內(nèi)壁向下流動(dòng)，一些較小顆粒離開(kāi)爐膛進(jìn)入物料分離裝置，爐膛內(nèi)形成氣固兩相流，進(jìn)入分離裝置的煙氣通過(guò)對(duì)流煙道內(nèi)的受熱面吸熱后，離開(kāi)鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐一大特點(diǎn)是采用分離回料裝置。分離回料裝置有慣性分離和旋風(fēng)分離兩種。

1.2煤種適應(yīng)性強(qiáng)

循環(huán)流化床鍋爐對(duì)低熱值無(wú)煙煤、劣質(zhì)煤、頁(yè)炭、爐渣石矸等都有很好的適應(yīng)能力，適應(yīng)性比煤粉爐、層燃爐好。原因一個(gè)是循環(huán)流化床配備分離回料裝置能夠保證煤粒得到充分地燃燒，另外，循環(huán)流化床鍋爐使煤粒在爐內(nèi)產(chǎn)生一定的流化，保證煤粒能夠得到充分燃燒。國(guó)產(chǎn)循環(huán)流化床采用較低流化速度（4.5m/s～5.5m/s）較低循環(huán)倍率約（10～20），能夠減小分離受熱面的磨損。此外，循環(huán)流化床鍋爐不僅可全燒當(dāng)?shù)孛海€可摻燒鄰爐（如鏈條爐）的爐渣。

1.3添加石灰石，有較高脫硫效果

循環(huán)流化床爐內(nèi)燃燒過(guò)程中產(chǎn)生氧化硫與流化床爐燃燒添加劑一氧化鈣發(fā)生反應(yīng)：CaCO3=CaO+CO2；CaO+SO2+（1/2）O2=CaSO4。

石灰石脫硫劑在多次循環(huán)過(guò)程中，延長(zhǎng)了與煙氣中SO2的接觸時(shí)間，Ca/S比顯著降低，即以少量的石灰石達(dá)到較高的脫硫效率，脫硫效果可達(dá)95%，產(chǎn)生硫酸鈣隨渣排出。這種低倍率循環(huán)流化床鍋爐適用于20t/h、35t/h、65t/h容量等級(jí)的發(fā)電鍋爐和工業(yè)鍋爐的舊爐改造，在利用當(dāng)?shù)亓淤|(zhì)煤資源方面尤效顯著。另外，含有硫酸鈣的灰渣是綜合利用的好材料。

1.4添加石灰石，降低了氮氧化物生成量

煤粒和添加的石灰石在爐膛內(nèi)以800～900℃溫度燃燒，可以控制NOX的生成。這是因?yàn)樯傻腘OX被爐子部未燃燒的碳或CaO還原，因此減少的NOX的排放。

1.5系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行操作方便

從原煤到落煤經(jīng)螺旋給煤機(jī)進(jìn)入爐膛；一次風(fēng)經(jīng)布風(fēng)板引入爐膛底部；煤粉（10mm以下）懸空燃燒；二次風(fēng)從前后墻引入，起助燃攪拌作用；隨煙氣向爐膛尾部帶起走的較大顆粒旋風(fēng)分離器后返回到爐膛，循環(huán)燃燒，進(jìn)入尾部煙道只剩下很小的灰粒。經(jīng)過(guò)上述簡(jiǎn)單流程，鍋爐即達(dá)到應(yīng)當(dāng)?shù)恼羝?，滿足汽輪機(jī)蒸汽品質(zhì)要求。經(jīng)初步估算，使用流化床鍋爐廠房，土建費(fèi)用節(jié)約10%左右，與煤粉爐相比，設(shè)備費(fèi)用節(jié)約20-30%，運(yùn)行人員操作的輔機(jī)設(shè)備少，控制簡(jiǎn)單。

1.6灰渣綜合利用，前途廣泛

渣中有一定的硫酸鈣，可作各種建筑材料的摻合料，水泥行業(yè)、制磚行業(yè)利用灰渣前途最廣泛。該爐型推廣應(yīng)用可減少除灰渣場(chǎng)地，對(duì)無(wú)灰場(chǎng)條件的中小城市而言，不僅可以大大改善環(huán)境條件，而且可以推進(jìn)建材行業(yè)的發(fā)展，變廢為寶，使煤炭發(fā)揮綜合效益。

2.循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)

2.1燃料適應(yīng)性廣

由于大量灰粒子的穩(wěn)定循環(huán)，新加入循環(huán)流化床鍋爐的燃料（煤）將只占床料的很小份額。由于循環(huán)流化床的特殊流體動(dòng)力特性，使其中的質(zhì)量和熱量交換非常充分。這就為新加入燃料的預(yù)熱、著火創(chuàng)造了十分有利的條件。而未燃盡的煤粒子通過(guò)多次循環(huán)既可增加其爐內(nèi)停留時(shí)間又可多次參與床層中劇烈的質(zhì)量和熱量交換，十分有利于其燃盡。這就使循環(huán)流化床鍋爐不僅可高效燃用煙煤、褐煤等易燃煤種，同樣可高效燃用無(wú)煙煤等難燃煤種，還可高效燃用各種低熱值、高灰分或高水分的矸石、固體垃圾等廢棄物。

2.2截面熱強(qiáng)度高

同樣由于流化床中劇烈的質(zhì)量和熱量交換，不僅使燃燒過(guò)程能在較小截面內(nèi)完成，還使?fàn)t膛內(nèi)床層和煙氣流與水冷壁之間的傳熱效率也大大增加。這就使循環(huán)流化床鍋爐的爐膛截面和容積可小于同容量的鏈條爐，沸騰床鍋爐甚至煤粉爐。這一點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有鍋爐的改造尤其具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.3污染物排放少

可利用脫硫劑進(jìn)行爐內(nèi)高效脫硫是循環(huán)流化床鍋的突出優(yōu)點(diǎn)。常用的脫硫劑是石灰石。通常循環(huán)流化床鍋爐的床溫保持在800-1000oC之間，過(guò)高可能因床內(nèi)產(chǎn)生焦、渣塊而破壞正常流化工況，過(guò)低則難以保證必要的燃燒溫度。而這一區(qū)間正是脫硫反應(yīng)效率最高的溫度區(qū)間。因而在適當(dāng)?shù)拟}硫比和石灰石粒度下，可獲得高達(dá)80%-90%的脫硫率。同樣由于較低的燃燒溫度，加以分級(jí)送風(fēng)，使循環(huán)流化床鍋爐燃燒時(shí)產(chǎn)生的氮氧化物也遠(yuǎn)低于煤粉爐。

2.4鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性好

循環(huán)流化床鍋爐中床料絕大部分是高溫循環(huán)灰，這就為新加入燃料的迅速著火和燃燒提供了穩(wěn)定的熱源。因而循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷可以很低，如額定負(fù)荷的30%左右，無(wú)需輔助的液體燃料，也不會(huì)發(fā)生煤粉爐難于保持正常燃燒甚至熄火的情況。 由于同樣原因， 循環(huán)流化床鍋爐能夠適應(yīng)負(fù)荷的快速變化。

2.5燃料制備系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單

循環(huán)流化床鍋爐無(wú)需煤粉爐的復(fù)雜的制粉系統(tǒng)，只需簡(jiǎn)單的干燥及破碎裝置即可滿足燃燒要求。另一方面，與循環(huán)流化床鍋爐相比，鏈條爐雖一般不需燃料制備裝置，但其燃燒效率一般很低。為保證燃料在鏈條爐排上的高效燃燒，燃料顆粒必須很均勻，這樣的燃料制備裝置同樣會(huì)比循環(huán)流化床鍋爐的復(fù)雜。

3.循環(huán)流化床鍋爐的環(huán)保效益

3.1低溫燃燒，低NOx排放

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒溫度在950℃以下，屬于低溫燃燒，在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)氮氧化物不易生成，這一點(diǎn)是與其它燃燒方式的鍋爐重要區(qū)別之一，也就是說(shuō)再不必增加任何設(shè)備及運(yùn)行投入的情況下就可以實(shí)現(xiàn)低NOx排放。

3.2爐內(nèi)脫硫

在燒高硫煤并需要脫硫時(shí)，可利用白云石廢料，破碎到0-4mm的碎末，與煤一同送入爐內(nèi)，流化床特有的燃燒方式可在Ca/S=2時(shí)大量降低煙氣中SO2，脫硫效率可>80%，每噸煤只增加數(shù)元費(fèi)用。

篇2

“生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)”是蘇教版八年級(jí)《生物》下冊(cè)第25章第二節(jié),本節(jié)內(nèi)容綜合性較強(qiáng),既涉及光合作用、呼吸作用、生態(tài)系統(tǒng)、食物鏈、食物網(wǎng)等方面的知識(shí),又涉及能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán);不僅與生活和生產(chǎn)密切相關(guān),又與全球的環(huán)境、資源密不可分。能量流動(dòng)是一個(gè)比較抽象的過(guò)程,各營(yíng)養(yǎng)級(jí)中能量的來(lái)源和去路比較復(fù)雜,學(xué)生理解難度相對(duì)較大。但八年級(jí)學(xué)生已具有一定的分析問(wèn)題能力,又學(xué)過(guò)水(氧)循環(huán)以及生態(tài)系統(tǒng)組成等基礎(chǔ)知識(shí)。另外,生活經(jīng)驗(yàn)也提供給他們大量相關(guān)的信息,學(xué)生對(duì)生物學(xué)主題中與實(shí)際應(yīng)用和社會(huì)問(wèn)題相關(guān)的內(nèi)容興趣較濃,這是學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的有利條件。為此,本節(jié)教學(xué)以生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)及特點(diǎn)和碳循環(huán)過(guò)程作為重點(diǎn),將生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的特點(diǎn)分析及能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系作為難點(diǎn),應(yīng)用問(wèn)題情境、閱讀、小組討論、比較和師生談話等多種教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),建構(gòu)自己的認(rèn)知體系。在教學(xué)過(guò)程中學(xué)習(xí)分析、總結(jié),學(xué)會(huì)思考。教學(xué)設(shè)計(jì)如下。

2教學(xué)目標(biāo)

2.1知識(shí)目標(biāo)

描述生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán);描述生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn);說(shuō)出生態(tài)系統(tǒng)中能量的最初來(lái)源。

2.2能力目標(biāo)

通過(guò)分析總結(jié),培養(yǎng)運(yùn)用科學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力;通過(guò)圖片的觀察,培養(yǎng)識(shí)圖、觀察和分析能力;通過(guò)討論、交流,培養(yǎng)語(yǔ)言表達(dá)能力、小組合作能力。

2.3情感態(tài)度和價(jià)值觀

正確認(rèn)識(shí)人類作為生態(tài)系統(tǒng)中的一員在物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中的作用,增強(qiáng)環(huán)境、資源意識(shí),更加熱愛(ài)大自然和保護(hù)大自然。

3教學(xué)過(guò)程

課前教師準(zhǔn)備多媒體課件,學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)課本內(nèi)容,并搜索相關(guān)資料。

3.1引入

播放紀(jì)實(shí)視頻“實(shí)拍灰狼欲捕食羊群,遭到牧民策馬驅(qū)逐”片段,學(xué)生觀察:在草原上,一只野兔遭灰狼的追逐最終被捕食,狼欲捕食羊群,遭到牧民策馬驅(qū)逐。精彩、直觀的視頻展示引入新課,以激發(fā)學(xué)生興趣。創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境:能否說(shuō)出草原上一條食物鏈?學(xué)生很容易回答:“草兔狼;草羊狼”等。進(jìn)一步提問(wèn):兔(羊)的能量從哪里來(lái)?兔(羊)的能量到哪里去了?學(xué)生思考后回答……,那么生態(tài)系統(tǒng)的能量是怎樣輸入的呢?又是怎樣傳遞和散失的呢?讓我們一起來(lái)共同探究。

3.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

提出問(wèn)題:從上述的食物鏈中,大家知道了兔(羊)靠吃草獲得能量,那么草的能量又從哪里來(lái)的?按以下步驟展開(kāi)教學(xué):(1)第一步指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第一自然段文字,設(shè)置問(wèn)題①生態(tài)系統(tǒng)的能量最初來(lái)源是什么?②能量進(jìn)入生產(chǎn)者的途徑是什么?③能量來(lái)源的起點(diǎn)是什么?④流動(dòng)的渠道是什么?設(shè)置問(wèn)題情境導(dǎo)讀,引導(dǎo)學(xué)生思考、分析,可以提高閱讀效率,教師鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)言,激發(fā)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。(2)第二步嘗試分析“草兔狼”食物鏈中的各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)以及所屬的生物組成,學(xué)生分析后作匯報(bào)(如下),明確“營(yíng)養(yǎng)級(jí)”概念。(3)第三步呈現(xiàn)課件“生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的示意圖”并提出問(wèn)題:能量是怎樣流動(dòng)的?有何規(guī)律?指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第二自然段并分組討論,教師可作為參與討論者,與學(xué)生一起討論。師生交流:輸入第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量,一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失了,一部分則用于生產(chǎn)者的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖。在后一部分能量中,一部分被分解者利用,還有一部分被植食性動(dòng)物攝取,這樣能量就從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流人第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),以此類推……教師再問(wèn):能量從一種生物傳到另一種生物,是不是百分之百傳遞?為什么?(不是,因?yàn)橛幸徊糠稚⑹Я?能量從哪種生物又流向哪種生物?(由被取食者流向取食者)在食物鏈中,能量流動(dòng)能不能倒流過(guò)來(lái)?教師引導(dǎo)學(xué)生觀察這條食物鏈中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的排序是否可以變動(dòng)(不能,單一方向)。能否總結(jié)能量流動(dòng)特點(diǎn)?學(xué)生:逐級(jí)遞減,單向傳遞。接下去,可展示“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)”動(dòng)畫(配解說(shuō)),豐富學(xué)生的感覺(jué)視覺(jué),加深學(xué)生對(duì)能量流動(dòng)的理解,有突破教學(xué)難點(diǎn);繼續(xù)展示“能量金字塔”,闡明其含義及特點(diǎn)……通過(guò)層層遞進(jìn),引導(dǎo)和分析,使學(xué)生獲得新知,進(jìn)一步完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

過(guò)渡:生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)伴隨物質(zhì)的循環(huán),能量由太陽(yáng)提供,物質(zhì)由地球提供的,為什么生態(tài)系統(tǒng)中的大量物質(zhì),億萬(wàn)年來(lái)沒(méi)有被耗盡呢?是因?yàn)槲镔|(zhì)可以被循環(huán)利用的。教師引導(dǎo)學(xué)生寫出光合作用和呼吸作用的公式,說(shuō)明二氧化碳在此過(guò)程中的作用,從回顧舊知入手,通過(guò)知識(shí)遷移把新舊知識(shí)融會(huì)貫通。課件呈現(xiàn)“碳循環(huán)示意圖”并指導(dǎo)學(xué)生分組討論,思考每一個(gè)箭頭代表的生理過(guò)程及物質(zhì)名稱,可設(shè)置思考題:①碳在大氣中以什么形式存在的?②碳在生物體內(nèi)以什么形式存在的?③大氣中二氧化碳的主要來(lái)源?④地球上無(wú)數(shù)的生物每天都要消耗大量氧氣并產(chǎn)生大量的二氧化碳,為什么我們沒(méi)有缺氧?⑤嘗試描述碳循環(huán)的過(guò)程。通過(guò)圖片觀察提高學(xué)生的識(shí)圖能力,培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力,在討論和交流中,也鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)和小組合作能力。接著,播放“生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)”動(dòng)畫,然后師生共同歸納碳循環(huán)的含義:碳(元素)循環(huán)是指生物(群落)與無(wú)機(jī)(非生物)環(huán)境之間進(jìn)行的循環(huán);碳循環(huán)的范圍是全球性的,特點(diǎn)是全球性往復(fù)循環(huán)。引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)探討:物質(zhì)是可以循環(huán)利用的,那么地球上的資源是不是用之不竭?亂砍濫伐和大量燃燒化石燃料對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有沒(méi)有影響?你有什么建議?談?wù)勛约旱目捶āＭ瑢W(xué)們各杼己見(jiàn)。課堂延伸引導(dǎo)學(xué)生利用新知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題,學(xué)以致用,同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)境、資源意識(shí)。

篇3

所謂“問(wèn)題引導(dǎo)”是指教師根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，在對(duì)教學(xué)要求進(jìn)行準(zhǔn)確把握，即對(duì)材料的價(jià)值、目的、重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)及整體結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確把握，將課本知識(shí)分門別類、按層次由低到高歸納成有系統(tǒng)的“問(wèn)題”（教學(xué)任務(wù)），明確學(xué)生原認(rèn)知結(jié)構(gòu)中不利于領(lǐng)悟新知識(shí)，形成新認(rèn)知結(jié)構(gòu)的“前概念”，使“問(wèn)題”具有合理的高度和梯度。教師的“問(wèn)題引導(dǎo)”十分必要，它是學(xué)生自主探究與合作探究的基礎(chǔ)，也是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、產(chǎn)生“問(wèn)題意識(shí)”的前提。

通過(guò)預(yù)設(shè)教學(xué)目標(biāo)，加強(qiáng)問(wèn)題教學(xué)，實(shí)施主動(dòng)查漏等手段，對(duì)提高學(xué)生主動(dòng)性學(xué)習(xí)能力略有成效。比如在生物學(xué)學(xué)習(xí)中對(duì)概念的學(xué)習(xí)就可以很好的“放手”讓學(xué)生學(xué)習(xí)。生物學(xué)很注重基礎(chǔ)概念的教學(xué)，正確理解基礎(chǔ)概念是學(xué)好生物的前提。那怎么才能體現(xiàn)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性呢？比如在進(jìn)行內(nèi)環(huán)境的概念教學(xué)時(shí)，為了更好的體現(xiàn)學(xué)生主動(dòng)性的提高，內(nèi)環(huán)境概念的內(nèi)涵就由學(xué)生自己進(jìn)行分析討論，教師只是給予一點(diǎn)提示即“由內(nèi)環(huán)境是體內(nèi)細(xì)胞生活環(huán)境出發(fā)”。再如，進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)概念教學(xué)時(shí)，由學(xué)生對(duì)個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行比較，確定它們之間的內(nèi)在關(guān)系和區(qū)別，更好的學(xué)習(xí)好幾個(gè)概念，這樣學(xué)習(xí)會(huì)在學(xué)生的內(nèi)心深處留下深深的印記，達(dá)到概念教學(xué)目的的同時(shí)，讓學(xué)生很好的參與到教學(xué)過(guò)程中，使課堂不再枯燥，使學(xué)習(xí)不再是“接受填灌”。在進(jìn)行個(gè)別活動(dòng)的同時(shí)也有集體活動(dòng)。

在提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性方面，具體從一下幾個(gè)方面進(jìn)行操作：

一、目標(biāo)明確，以問(wèn)題貫穿全課堂，旨在提高課堂學(xué)習(xí)效率。

教學(xué)目標(biāo)是師生通過(guò)教學(xué)活動(dòng)預(yù)期達(dá)到的結(jié)果或者標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)學(xué)習(xí)者通過(guò)教學(xué)以后將能做什么的一種明確的具體的表達(dá)，主要描述學(xué)習(xí)者通過(guò)學(xué)習(xí)后預(yù)期產(chǎn)生的行為變化。設(shè)計(jì)明確的教學(xué)目標(biāo)，有利于提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，在明確教學(xué)目標(biāo)后，要制定相關(guān)有價(jià)值的問(wèn)題，以問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)，會(huì)把學(xué)生都拉入到整個(gè)課堂學(xué)習(xí)中。比如，在“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”一節(jié)的教學(xué)中，要明確的設(shè)定“以碳循環(huán)為例，分析生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”這個(gè)目標(biāo)。學(xué)習(xí)的本節(jié)的目的是“可以對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)進(jìn)行分析”，既然是以“碳循環(huán)為例”，那提示學(xué)生：首先要解決的問(wèn)題就是“碳循環(huán)是怎么回事”。所以，再針對(duì)碳循環(huán)進(jìn)行問(wèn)題設(shè)計(jì)，比如“碳通過(guò)什么生理過(guò)程以什么形式由無(wú)機(jī)環(huán)境進(jìn)入到生物群落？”“在生物群落內(nèi)部又是通過(guò)什么形式進(jìn)行流動(dòng)的？”等等。有了這樣的教學(xué)目標(biāo)，有了這樣的問(wèn)題設(shè)計(jì)，學(xué)生會(huì)很自覺(jué)的根據(jù)提供的問(wèn)題，采用討論、交流，有時(shí)候甚至是爭(zhēng)論的方式進(jìn)入到碳循環(huán)的學(xué)習(xí)中。這樣，教學(xué)也就有導(dǎo)向，教學(xué)也才會(huì)有的放矢。實(shí)際上，簡(jiǎn)單地說(shuō)，這是給學(xué)生明確了學(xué)習(xí)任務(wù)，避免他們無(wú)事可干，目的在于提高時(shí)間的利用率，提高學(xué)生課堂效率。

二、問(wèn)題引領(lǐng)，以解決問(wèn)題為課堂教學(xué)的核心。

實(shí)際上，可以把這一點(diǎn)歸入到第一點(diǎn)中。問(wèn)題是思維的起點(diǎn)。通過(guò)、強(qiáng)調(diào)利用問(wèn)題來(lái)進(jìn)行教學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)，把問(wèn)題貫穿于課堂始終。這就是把問(wèn)題看為學(xué)習(xí)的動(dòng)力、起點(diǎn)和主線。要使學(xué)生不至于喪失學(xué)習(xí)興趣，最好的方法莫過(guò)于讓他們親自體驗(yàn)和感受學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。這種樂(lè)趣的獲得最簡(jiǎn)單也是最直接的方法就是問(wèn)題的解決。例如，在上述教學(xué)實(shí)例中，碳在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間流動(dòng)的形式是什么？如何在碳循環(huán)實(shí)例中區(qū)分生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者？這些問(wèn)題都是進(jìn)行問(wèn)題教學(xué)的實(shí)例。學(xué)生通過(guò)這些問(wèn)題的解決，既可以獲取新的認(rèn)知，又可以體驗(yàn)感受到收獲的喜悅，同時(shí)這樣的學(xué)習(xí)更會(huì)提高他們的表達(dá)交流能力。通過(guò)解決問(wèn)題，可以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，刺激促進(jìn)他們產(chǎn)生求職的欲望，在學(xué)習(xí)中獲得快樂(lè)，在快樂(lè)中學(xué)習(xí)，形成良性循環(huán)，使教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)入到良性軌道。

教師對(duì)問(wèn)題的設(shè)置要具有開(kāi)放性的特點(diǎn)，“題干”留有可供學(xué)生思考的余地，以利于學(xué)生大膽想象，提出具有個(gè)性色彩的、與眾不同的思維方法或答案。問(wèn)題設(shè)置的開(kāi)放性還要求教師在設(shè)置問(wèn)題的過(guò)程中，要充分吸收學(xué)生的意見(jiàn)，讓學(xué)生參與問(wèn)題形成、探究和解決的全過(guò)程，調(diào)動(dòng)教學(xué)主體主動(dòng)參與，以激發(fā)學(xué)生思維的主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)由“教師帶著教材走向?qū)W生”向“教師帶著學(xué)生走向教材”和“學(xué)生帶著教材走向教師”的轉(zhuǎn)變。

三、典型例題重點(diǎn)訓(xùn)練，事半功倍。

典型例題是培養(yǎng)學(xué)生各種解題方法，思維能力的良好載體。在學(xué)生學(xué)習(xí)完某些知識(shí)后，要精選一些典型例題進(jìn)行精練精講。這樣既可以強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容，又可以避免學(xué)生陷入題海之苦。同時(shí)，學(xué)生練習(xí)反饋回來(lái)的信息又有助于調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，調(diào)整教學(xué)方式，便于在下一課，或者下一屆中進(jìn)行有效的具有針對(duì)性的改善，收到事半功倍之效。

當(dāng)然，要改變學(xué)生現(xiàn)有的學(xué)習(xí)方式學(xué)習(xí)習(xí)慣，畢竟不是朝夕之事。同時(shí)，由于時(shí)間比較緊迫，教學(xué)任務(wù)繁重，老師要承擔(dān)“三苦”，即備課難度大——艱苦；精神壓力大——痛苦；體力消耗大——辛苦。在提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的過(guò)程中，教師要對(duì)學(xué)生有足夠信心。尤其是基礎(chǔ)較薄弱點(diǎn)學(xué)生，學(xué)習(xí)能力不高，教師不敢輕易放手，以致于見(jiàn)效不快不夠。另外，對(duì)于學(xué)習(xí)能力低的學(xué)生還存在一個(gè)共同點(diǎn)，就是他們都不喜歡與同學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)交流，因此實(shí)施主動(dòng)性學(xué)習(xí)方案有一定難度。另外，教師更要鉆研教材，鉆研課標(biāo)，使教學(xué)不偏不離；加強(qiáng)學(xué)法指導(dǎo)。俗話說(shuō)，給學(xué)生一滴水，老師要準(zhǔn)備一桶水。作為學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者和引導(dǎo)者，教師要有從簡(jiǎn)單現(xiàn)象中提煉出事物本質(zhì)的能力，能從一般中看到特殊，能從特殊中看到一般的能力。這是一個(gè)長(zhǎng)期磨練的過(guò)程。如對(duì)“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”的教學(xué)中，要?dú)w納概括出如何區(qū)別生產(chǎn)者和大氣環(huán)境的CO2，以及分解者。

篇4

關(guān)鍵詞：森林生產(chǎn)力；高分辨率DEM；立地條件；估算模型;馬尾松;桉樹(shù)

中圖分類號(hào)：S718.556;S711文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671 - 3168(2012)01 - 0018 - 05

Application of High Resolution DEM on Forest Productivity Estimation

WEI Jinli1,3, LING Ziyan1,3, CEN Juyan2, WANG Guobo1

(1。Geomatics Center of Guangxi, Nanning 530023, China;

2。Guangxi Forest Inventory and Planning Institute, Nanning 530011, China;

3。Geospatial Information Application Joint Laboratory of Guangxi, Nanning 530023, China)

Abstract: Taking Masson pine and Eucalypt as study examples, comparative analysis of Terrain factor surveyed or calculated by 1:10000 DEM was conducted, combined with tree age and soil factor, high resolution DEM was applied to build estimation model of different forest species' productivity, and the function of high resolution DEM in forest productivity estimation was discussed in this paper。 The results showed that: ①Terrain factor surveyed can be replaced by high resolution DEM calculated to establish model, which will reduce labor cost and support for forest ecosystem and carbon cycle research。 ② It's reasonable and feasible to establish Eucalypt productivity model with landform condition factors, but can't only take these factors to build Masson pine productivity model, and both of the species' models established by tree age and landform condition are better。

Key words: forest productivity, high resolution DEM, landform condition, estimation model; Masson pine; Eucalypt

收稿日期：2012 - 01 - 30.

篇5

一、合理運(yùn)用插圖，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，學(xué)生有興趣學(xué)習(xí)，才能變被動(dòng)為主動(dòng)，積極探索學(xué)習(xí)。在進(jìn)行蘇教版七年級(jí)下冊(cè)《人體的消化與吸收》教學(xué)時(shí)，將插圖“消化系統(tǒng)組成模式圖”復(fù)制下來(lái)，以小組為單位，分發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生邊剪邊記住圖中器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)和名稱，再讓學(xué)生自己進(jìn)行拼接，經(jīng)過(guò)練習(xí)后，讓學(xué)生進(jìn)行比賽，在黑板上貼出各器官的正確位置，看哪組學(xué)生貼得又快又準(zhǔn)確，將插圖和游戲結(jié)合，讓學(xué)生在娛樂(lè)中學(xué)到知識(shí)，不覺(jué)得枯燥乏味，寓教于樂(lè)。

二、合理運(yùn)用插圖，提高學(xué)生觀察能力

在學(xué)習(xí)《植物光合作用場(chǎng)所》時(shí)需要觀察葉片橫切面，學(xué)生在教師提供正確的觀察方法和必要的指導(dǎo)下，先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后觀察課本插圖“葉片結(jié)構(gòu)示意圖”，進(jìn)行對(duì)照、比較，并討論各結(jié)構(gòu)的功能，從而使學(xué)生對(duì)葉片的結(jié)構(gòu)和功能有更深刻的記憶和理解，培養(yǎng)學(xué)生觀察力的敏銳性和深刻性，對(duì)“結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)”這一觀點(diǎn)形成更為深刻的理解。

三、合理運(yùn)用插圖，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶

在學(xué)習(xí)七年級(jí)上冊(cè)《植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能》、《人和動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能》時(shí)，學(xué)生對(duì)于生物體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)既感到好奇又不能完全理解，實(shí)驗(yàn)又不能觀察到所有的結(jié)構(gòu)（如線粒體等），細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖則能實(shí)際、直觀、科學(xué)、形象地展示生物細(xì)胞的微觀結(jié)構(gòu)，讀圖后對(duì)結(jié)構(gòu)一目了然，在學(xué)生腦海中形成了形象記憶，通過(guò)讀圖，學(xué)生清楚認(rèn)識(shí)了植物細(xì)胞中有哪些結(jié)構(gòu)，動(dòng)物細(xì)胞中有哪些結(jié)構(gòu)，各結(jié)構(gòu)的形態(tài)一目了然，學(xué)生容易記憶。并通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生比較這兩幅圖，使學(xué)生明白動(dòng)物細(xì)胞結(jié)構(gòu)與植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。相同點(diǎn)有：細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)都有線粒體。不同點(diǎn)：植物細(xì)胞有細(xì)胞壁、液泡、葉綠體，動(dòng)物細(xì)胞則沒(méi)有。這樣學(xué)生也就理解了動(dòng)物體與植物體不同的原因。如果教師再結(jié)合課文內(nèi)容說(shuō)明各結(jié)構(gòu)的作用，就會(huì)使學(xué)生樹(shù)立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點(diǎn)。

四、合理運(yùn)用插圖，訓(xùn)練學(xué)生的想象力

生物是一門自然科學(xué)，有許多看不見(jiàn)、摸不著的內(nèi)容，學(xué)生對(duì)抽象的概念缺少感性認(rèn)識(shí)，例如七、八年級(jí)生物教學(xué)中，都提到了生物主要的遺傳物質(zhì)――DNA，對(duì)于DNA的結(jié)構(gòu)只有八年級(jí)具體介紹，但是對(duì)于具有空間結(jié)構(gòu)的DNA來(lái)說(shuō)，插圖缺乏空間感和實(shí)物感，學(xué)生很難理解雙螺旋的真正意思。因此，教師要展示插圖，激發(fā)學(xué)生想象力，培養(yǎng)空間思維能力，讓學(xué)生動(dòng)手做出模型，再出示DNA分子模型進(jìn)行直觀觀察，比較學(xué)生作品和模型的差別，使學(xué)生在頭腦中形成準(zhǔn)確的空間概念。

五、合理運(yùn)用插圖，啟發(fā)聯(lián)想

七年級(jí)下冊(cè)《血液循環(huán)》中重難點(diǎn)較多，在學(xué)習(xí)動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管這部分內(nèi)容時(shí)，首先通過(guò)比較插圖中三種血管的形態(tài)結(jié)構(gòu)，啟發(fā)學(xué)生對(duì)其生理功能、位置、特點(diǎn)的聯(lián)想等，然后通過(guò)設(shè)計(jì)表格，進(jìn)行比較學(xué)習(xí)。

六、合理運(yùn)用插圖，化繁為簡(jiǎn)

八年級(jí)下冊(cè)《生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)》中，插圖“生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)”比較復(fù)雜，箭頭較多，學(xué)生不易弄懂碳元素是如何完成循環(huán)的。因此觀察時(shí)，教師可以合理設(shè)計(jì)一些問(wèn)題讓學(xué)生思考：如碳從大氣中通過(guò)什么途徑到達(dá)生物？生物中的碳通過(guò)什么途徑又回到大氣中？綠色植物在碳循環(huán)中具體有什么重要作用。讓學(xué)生自己完成教師布置的相關(guān)問(wèn)題，完成方框內(nèi)的填空，引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)，即可變得簡(jiǎn)單，容易掌握。

七、合理運(yùn)用插圖，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、勇于探索的情感

七年級(jí)下冊(cè)《血液和血型》一課之后的課外閱讀材料《輸血技術(shù)的探索》，教師在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生充分感受科學(xué)家的思維方法、科學(xué)態(tài)度，讓學(xué)生充分意識(shí)到科學(xué)創(chuàng)造與發(fā)明并不那么簡(jiǎn)單，要經(jīng)過(guò)艱辛而漫長(zhǎng)的過(guò)程，讓學(xué)生理解科學(xué)發(fā)展離不開(kāi)不斷探索，在探索過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷很多失敗，但只要堅(jiān)持下去不斷探索，一定能攀上高峰。

八、合理運(yùn)用插圖，培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力

篇6

關(guān)鍵詞 濃度目標(biāo); 溫室氣體; 排放路徑; MAGICC模型; 累計(jì)排放量

中圖分類號(hào) X21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1002-2104(2011)08-0095-05doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.08.015

長(zhǎng)期以來(lái)，如何制定氣候變化控制目標(biāo)以及根據(jù)目標(biāo)在國(guó)家間分?jǐn)倻厥覛怏w(GHG)減排義務(wù)一直是國(guó)際政府間氣候變化談判的焦點(diǎn)問(wèn)題。圍繞這一問(wèn)題，IPCC第四次評(píng)估報(bào)告［1］進(jìn)行了相關(guān)研究，提出了6種穩(wěn)定情景，但每種穩(wěn)定情景中GHG排放及相應(yīng)溫升變化情況的不確定范圍仍然很大。作為氣候變化談判的兩大陣營(yíng)，發(fā)展中國(guó)家和發(fā)達(dá)國(guó)家正處在不同的發(fā)展階段，對(duì)氣候變化控制目標(biāo)的科學(xué)性以及穩(wěn)定濃度目標(biāo)下GHG排放路徑的不確定性也存在著很大爭(zhēng)議。事關(guān)國(guó)家利益，我國(guó)很多學(xué)者［2-7］對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)研究，但在穩(wěn)定濃度目標(biāo)下GHG排放路徑的不確定性仍一直是一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。

本文應(yīng)用溫室氣體導(dǎo)致氣候變化評(píng)估模型(Model for the Assessment of Greenhouse Gas Induced Climate Change, MAGICC模型)和WRE(Wigley, Richels and Edmonds)排放情景對(duì)此進(jìn)行了初步的研究和探討?？紤]到國(guó)際社會(huì)對(duì)于各種氣候控制目標(biāo)的認(rèn)可程度，本文選擇將2100年GHG濃度穩(wěn)定在450和550 ppmv CO2e的濃度穩(wěn)定目標(biāo)，對(duì)比了能夠滿足上述目標(biāo)的IPCC穩(wěn)定情景I、III和WRE350、450排放路徑，應(yīng)用MAGICC模型對(duì)WRE排放路徑進(jìn)行了調(diào)整和運(yùn)算，以探討和分析穩(wěn)定濃度目標(biāo)下GHG排放路徑的不確定性以及濃度的變化情況。

1 MAGICC模型描述

MAGICC模型是一個(gè)連接了大氣循環(huán)、氣候模塊和冰融模塊的氣候變化評(píng)估模型，是最早被IPCC用來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化的模型之一［8］。MAGICC模型可與大氣循環(huán)模型連接以預(yù)測(cè)未來(lái)的GHG濃度，并通過(guò)一個(gè)上翻-擴(kuò)散氣候模型連接了5個(gè)箱式模型，結(jié)合熱擴(kuò)散結(jié)果即可模擬未來(lái)全球平均溫度的變化情況。

1.1 排放情景

為比較未來(lái)GHG濃度和全球平均溫度的變化情況，可在MAGICC模型的排放庫(kù)中調(diào)用不同的排放情景。MAGICC模型包括了所有主要GHG的影響,表1給出了三種最為主要的GHG(CO2、CH4和N2O)在不同歷史階段的濃度和自工業(yè)革命以來(lái)產(chǎn)生的輻射強(qiáng)迫估計(jì)值。

1.2 運(yùn)行機(jī)理

模型首先將從排放庫(kù)中選擇和編輯排放情景，之后對(duì)模型運(yùn)行需要的參數(shù)，如碳循環(huán)水平和氣候敏感度等進(jìn)行設(shè)定，最后確定模型運(yùn)行的時(shí)間和周期，其運(yùn)行機(jī)理如圖1所示。其中，碳循環(huán)部分分別基于1個(gè)海洋碳循環(huán)模型和4個(gè)箱式模型，其碳排放計(jì)算如式(1) ［9］所示：

2.123 dC/dt=Efossil+Dn-Socean-Sfert

① IPCC每種排放情景考慮最上限和最下限，WRE排放情景中NFB為不考慮氣候反饋的情況。

劉嘉等：對(duì)穩(wěn)定濃度目標(biāo)下溫室氣體排放路徑的探討

中國(guó)人口•資源與環(huán)境 2011年 第8期其中：dC/dt是t年GHG的排放變化量，Efossil表示使用化石燃料造成的CO2排放量，Dn是排放計(jì)算的不確定量，Socean和 Sfert分別表示森林和海洋吸收的CO2排放量。這與IMAGEAOS模型和BERN碳循環(huán)模型是類似的，它們的碳排放計(jì)算式以及濃度與排放的關(guān)系式如表2所示。

由表2可見(jiàn)，這兩個(gè)模型雖然碳排放計(jì)算有所不同，但其濃度變化都是將碳凈排放或累計(jì)排放乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)得出。同樣地，在MAGICC模型中，當(dāng)大氣循環(huán)和氣候模型等參數(shù)設(shè)定之后，模型將調(diào)用排放情景并將大氣循環(huán)、氣候模塊和冰融模塊綜合到模型軟件包內(nèi)，得到未來(lái)GHG濃度、全球平均地表溫升和海平面上升的變化結(jié)果。

2 排放路徑調(diào)整及結(jié)果分析

為將GHG濃度穩(wěn)定到550 ppmv CO2e，IPCC報(bào)告指出全球CO2排放須在2010-2030年間達(dá)到峰值，而WRE排放情景則為2005-2015年，兩者存在一定差距。圖2是IPCC排放情景和WRE排放情景的比較情況。

由圖可見(jiàn)，要想將GHG濃度穩(wěn)定到更低的水平，CO2排放量需更早達(dá)到峰值并開(kāi)始回落，且穩(wěn)定水平愈低，出現(xiàn)峰值和回落的速率也更快，兩個(gè)情景在總體趨勢(shì)上均體現(xiàn)出這一特點(diǎn)。但在同樣的穩(wěn)定濃度目標(biāo)下，如450和550 ppmv CO2e的GHG濃度穩(wěn)定目標(biāo)下，IPCC排放情景I和WRE 350排放路徑以及IPCC排放情景III和WRE450排放路徑出現(xiàn)峰值的年份范圍均有一定差距。下面，本文

將應(yīng)用MAGICC模型對(duì)WRE350和WRE450排放路徑進(jìn)行調(diào)整和運(yùn)算，并對(duì)結(jié)果予以比較和分析。

2.1 排放情景說(shuō)明

如前所述，各氣候模型雖碳排放計(jì)算有所不同，但其濃度變化都是將凈排放或累計(jì)排放乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)得出。因此，本文嘗試在累計(jì)排放量不變的前提下，將WRE350和WRE450排放路徑的峰值考慮到CO2是最主要的溫室氣體，為簡(jiǎn)化模型運(yùn)算，本文對(duì)排放路徑進(jìn)行調(diào)整的峰值均指CO2排放峰值。年份分別予以調(diào)整。受篇幅所限，僅給出WRE450排放路徑的調(diào)整過(guò)程：首先，將WRE450峰值出現(xiàn)的年份由原路徑的2010年調(diào)換至2015年和2020年，而其他年值不變；其次，考慮到上述調(diào)整僅針對(duì)峰值時(shí)點(diǎn)，為進(jìn)一步研究排放路徑與濃度的關(guān)系，在累計(jì)排放量不變的前提下，將WRE450的峰值按照其原斜率水平外推至2015-2040年(記為WRE450’排放情景，以峰值年份區(qū)分，如圖3所示)。WRE350也同樣將其峰值進(jìn)行外推，記為WRE350’排放情景。

由圖3可見(jiàn)，為保證WRE450’累計(jì)排放量不變，新排放路徑在到達(dá)峰值后需迅速回到原排放路徑，并進(jìn)行更大力度的減排，且出現(xiàn)峰值年份越晚，減排力度需更大。

2.2 模型運(yùn)算結(jié)果

由模型結(jié)果可得，在第一步對(duì)WRE350和WRE450排放路徑進(jìn)行微調(diào)的情況下，目標(biāo)年的濃度與原排放路徑相比幾乎不變。以WRE450為例，峰值為2020年與2010年相比，CO2濃度的最大差為0.1 ppmv，而2100年的濃度差僅為0.01 ppmv。下面，將主要分析WRE450’排放情景的運(yùn)算結(jié)果，其CO2濃度變化情況如圖4所示。

由圖4可見(jiàn)，其濃度變化可分為三個(gè)階段：首先，隨著峰值調(diào)整逐漸滯后，其濃度變化將逐漸加??；當(dāng)排放路徑到達(dá)峰值并迅速回落時(shí)，

其濃度變化也在達(dá)到最大值后逐

漸變緩并回到原濃度水平；最后，當(dāng)調(diào)整后的排放路徑在后期進(jìn)行更大力度的減排時(shí)，濃度將低于原排放路徑水平，且目標(biāo)年的變化值要遠(yuǎn)小于濃度變化最大值。WRE350’排放情景的濃度變化情況也體現(xiàn)出同樣的階段性特點(diǎn)。

2.3 結(jié)果比較與分析

如上顯示，將WRE350、450排放路徑峰值推遲后，濃度在預(yù)測(cè)期內(nèi)均有所增加，增幅取決于排放路徑的調(diào)整力度，但目標(biāo)年改變值較小。下面，對(duì)濃度變化的最大值與目標(biāo)年改變值進(jìn)行對(duì)比，如圖5所示。

圖5中所標(biāo)數(shù)值分別為將WRE450排放路徑峰值年份調(diào)整至2020-2040年時(shí)，與原排放路徑濃度相比濃度變化的最大值和目標(biāo)年的改變值（取其絕對(duì)值）。由圖5可見(jiàn)，隨著峰值調(diào)整時(shí)間逐漸滯后，濃度變化最大值逐漸加劇；目標(biāo)年的改變值也體現(xiàn)出同樣趨勢(shì)，但僅為最大值的1/3左右。當(dāng)峰值年份調(diào)整至2035年時(shí)，濃度改變的最大值為22-8 ppmv，而目標(biāo)年的改變值僅為7-5 ppmv。WRE350’排放情景的CO2濃度變化情況也體現(xiàn)出同樣特點(diǎn)，當(dāng)峰值年份調(diào)整至2020年時(shí)，濃度改變的最大值為6.4 ppmv，而目標(biāo)年的改變值僅為1.9 ppmv。

以上說(shuō)明在累計(jì)排放量不變的前提下，對(duì)排放路徑的調(diào)整對(duì)預(yù)測(cè)期內(nèi)的濃度有一定影響，但對(duì)目標(biāo)年的影響較小。這就可以解釋為何IPCC和WRE排放情景雖然排放路徑不同，但卻能滿足同樣的濃度穩(wěn)定目標(biāo)。圖6是IPCC和WRE排放情景累計(jì)排放量的比較情況。

由圖可見(jiàn)，IPCC和WRE排放情景中相應(yīng)排放路徑的

累計(jì)排放量均在一定水平浮動(dòng)。以550 ppmv CO2e的濃度穩(wěn)定目標(biāo)為例，它們?cè)?000-2100年期間的累計(jì)排放量均在600 GtC左右。其中，WRE450排放路徑在考慮和不考慮氣候反饋情況下的CO2累計(jì)排放量分別為540 GtC和650 GtC， 均值為595 GtC， 在不考慮氣候反饋的情況下所允許的碳排放空間可增加大約20%；而在IPCC情景III中，最下限和最上限對(duì)應(yīng)的CO2累計(jì)排放量分別為450 GtC和720 GtC，均值為585 GtC。WRE350排放路徑和IPCC情景I的對(duì)比也體現(xiàn)出如上特點(diǎn)，如圖6所示。

綜合以上，通過(guò)對(duì)穩(wěn)定濃度目標(biāo)下排放路徑變化情況的探討和排放路徑調(diào)整后濃度變化結(jié)果的分析可知，目標(biāo)年濃度的變化將取決于起始年至目標(biāo)年的累計(jì)排放量和排放路徑。當(dāng)排放路徑峰值逐漸調(diào)整滯后時(shí)，在后期進(jìn)行更大力度的減排可使累計(jì)排放量在預(yù)測(cè)期內(nèi)保持不變；而濃度在預(yù)測(cè)期內(nèi)雖然將有所增加，但目標(biāo)年的變化較小?？紤]到我國(guó)正處于快速的工業(yè)化和城市化進(jìn)程，盡管我國(guó)已明確制定了2020年單位GDP的二氧化碳排放量相比2005年水平降低40% -45%的減排自主行動(dòng)目標(biāo)，但由于特殊的發(fā)展階段和能源結(jié)構(gòu)，我國(guó)的碳排放絕對(duì)量在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)還將持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)各方面研究［11-12］，即使在低碳發(fā)展情景下，我國(guó)整體碳排放也需在2030-2035年才能達(dá)到峰值。如果我國(guó)能結(jié)合自身發(fā)展階段特點(diǎn)爭(zhēng)取延緩碳排放空間，使碳排放水平仍可以先繼續(xù)緩慢增長(zhǎng)，而在工業(yè)化進(jìn)程完成之后再承擔(dān)GHG減排義務(wù)，屆時(shí)許多減排技術(shù)(如可再生能源發(fā)電和碳捕獲與封存技術(shù)等)也將有望通過(guò)商業(yè)化進(jìn)程降低成本并日臻成熟，這對(duì)我國(guó)未來(lái)能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展是較為有利的。

3 結(jié) 論

如何制定氣候變化控制目標(biāo)以及根據(jù)目標(biāo)進(jìn)行碳排放權(quán)分配一直是國(guó)際政府間氣候變化談判的焦點(diǎn)問(wèn)題。由于國(guó)際社會(huì)對(duì)氣候變化控制目標(biāo)的科學(xué)性以及確定目標(biāo)下GHG排放路徑的不確定性一直存在爭(zhēng)議，使穩(wěn)定濃度目標(biāo)下排放路徑的不確定性成為了一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)研究問(wèn)題。本文應(yīng)用MAGICC模型對(duì)WRE排放路徑進(jìn)行了調(diào)整和運(yùn)算，對(duì)2100年GHG濃度控制在450和550 ppmv CO2e穩(wěn)定目標(biāo)下排放路徑的變化及影響進(jìn)行了初步的研究和探討。結(jié)果顯示，目標(biāo)年濃度的變化取決于累計(jì)排放量和排放路徑。將排放路徑峰值逐漸調(diào)整滯后時(shí)，為保證累計(jì)排放量不變，需在后期比原排放路徑進(jìn)行更大力度的減排。濃度在預(yù)測(cè)期內(nèi)將逐漸增加，但目標(biāo)年的結(jié)果變化較小，約為濃度變化最大值的1/3左右。

考慮到氣候變化科學(xué)中相關(guān)資料和數(shù)據(jù)的可得性，本文對(duì)此進(jìn)行的研究和探討是很初步的。進(jìn)一步地對(duì)濃度改變將導(dǎo)致溫升變化的探討則更需考慮到輻射強(qiáng)迫、氣溶膠以及氣候模型中對(duì)氣候反饋和氣候敏感度等重要參數(shù)的設(shè)定，這個(gè)過(guò)程的不確定性將進(jìn)一步變大。未來(lái)隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)氣候變化研究中的不確定性等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行更深入的科學(xué)研究并達(dá)成廣泛共識(shí)，可為此提供更堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)和更新穎的研究思路。我國(guó)應(yīng)緊密追蹤氣候變化科學(xué)中不確定性和最新進(jìn)展并開(kāi)展相關(guān)研究，力求在此基礎(chǔ)上提出基于公平原則和自有研究成果的GHG排放路徑。這將為發(fā)展中國(guó)家爭(zhēng)取合理權(quán)益，使國(guó)家在氣候談判中把握主動(dòng)，為我國(guó)在快速工業(yè)化和城市化進(jìn)程中轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，邁上低碳發(fā)展之路贏得充分的準(zhǔn)備時(shí)間。

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Study on the Greenhouse Gas Emission Pathways Aiming at the Stable Concentration Targets

LIU Jia CHEN Wenying LIU Deshun

(Institute of Energy, Environment and Economy, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

篇7

一、學(xué)習(xí)進(jìn)階的內(nèi)涵  

1.學(xué)習(xí)進(jìn)階的定義  

對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的探討雖然在近十年內(nèi)快速發(fā)展成了美國(guó)科學(xué)教育界的研究熱點(diǎn)，但是至今仍未對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階做出一個(gè)精準(zhǔn)的界定。在經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的對(duì)比、研究后，總結(jié)歸納了幾種大家普遍認(rèn)可且具有一定代表性的觀點(diǎn)：  

(1)過(guò)程說(shuō)。美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)(NRC)在2007年的《讓科學(xué)走進(jìn)學(xué)校：K-8年級(jí)科學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)與教》中將學(xué)習(xí)進(jìn)階定義為“隨著時(shí)間的不斷增加，學(xué)生對(duì)某一學(xué)習(xí)主題的思考和認(rèn)識(shí)不斷豐富、精致和深入的一種過(guò)程”；[2]Salinas也將學(xué)習(xí)進(jìn)階界定為“是一種學(xué)生對(duì)科學(xué)核心概念、科學(xué)解釋以及科學(xué)實(shí)踐理解與運(yùn)用的認(rèn)識(shí)不斷完善、發(fā)展、深入的過(guò)程”；[3] Songer等人認(rèn)為“學(xué)習(xí)進(jìn)階是學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)主題思考和探究推理的過(guò)程”。[4]  

(2)本質(zhì)說(shuō)。密歇根州立大學(xué)Anderson教授認(rèn)為“學(xué)習(xí)進(jìn)階的本質(zhì)在于刻畫學(xué)生特定心理結(jié)構(gòu)的階段性發(fā)展”。[5]  

(3)方法說(shuō)。Smith等人在探究了“物質(zhì)與原子-分子理論”的教學(xué)之后，將學(xué)習(xí)進(jìn)階描述為“在學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中，以內(nèi)容領(lǐng)域?yàn)檩d體，聯(lián)結(jié)不斷、更加復(fù)雜、循序漸進(jìn)的一種推理探究的方法”。[6]  

(4)假設(shè)說(shuō)。Duncan認(rèn)為“學(xué)習(xí)進(jìn)階其實(shí)是一種假設(shè)，是一系列以實(shí)證為基礎(chǔ)、可測(cè)試的假設(shè)，假設(shè)學(xué)生在合適的教學(xué)條件下，隨著時(shí)間的推移，對(duì)核心科學(xué)概念、科學(xué)解釋以及相關(guān)的科學(xué)實(shí)踐的理解-應(yīng)用能力逐漸趨于復(fù)雜的一種假設(shè)-驗(yàn)證過(guò)程”。[7]  

通過(guò)研究者對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的定義，我們可以將學(xué)習(xí)進(jìn)階的內(nèi)涵概括為：學(xué)生關(guān)于某一核心知識(shí)及相關(guān)技能、能力、實(shí)踐活動(dòng)在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)步、發(fā)展的歷程，表現(xiàn)為特定知識(shí)、技能和能力的潛在發(fā)展序列。學(xué)習(xí)進(jìn)階的思想認(rèn)為學(xué)習(xí)是一種不斷積累、發(fā)展的過(guò)程，學(xué)生對(duì)核心概念的理解不是一蹴而就的，而是需要經(jīng)過(guò)許多個(gè)不同的中間水平，而在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，依靠恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，學(xué)生對(duì)這一核心概念的理解和運(yùn)用便會(huì)逐漸發(fā)展、不斷成熟，而這種發(fā)展變化也絕非是簡(jiǎn)單的線性、單維度的，而是多種因素相互聯(lián)系、相互作用的結(jié)果。其中，學(xué)習(xí)進(jìn)階的起點(diǎn)是指學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，終點(diǎn)則多為社會(huì)對(duì)學(xué)生的期望，在兩個(gè)端點(diǎn)之間存在的多個(gè)中間水平則是在大量實(shí)證研究基礎(chǔ)上歸納而成的，主要用于描述學(xué)生對(duì)核心概念知識(shí)的理解是如何不斷發(fā)展的。有學(xué)者將學(xué)習(xí)進(jìn)階的模型表示如圖1。  

 

2.學(xué)習(xí)進(jìn)階的特點(diǎn)  

對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的掌握，實(shí)質(zhì)在于把握其獨(dú)有的特征。  

(1)以學(xué)科融合為背景  

學(xué)習(xí)進(jìn)階的設(shè)計(jì)和運(yùn)用絕非是單學(xué)科所能完成的，它往往包含了科學(xué)教育、心理認(rèn)知、人文科學(xué)等多方面的知識(shí)，是各學(xué)科之間相互聯(lián)系、相互融合的結(jié)晶。如在對(duì)“碳循環(huán)”進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)階的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要圍繞著“碳“這一核心概念，展開(kāi)諸如生物(呼吸作用)、化學(xué)(燃燒)、物理(質(zhì)量增減)以及地理(大氣循環(huán))等多門學(xué)科的知識(shí)。多學(xué)科之間的共同作用，能夠全方位、更深刻地揭示學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展的規(guī)律和特點(diǎn)。  

(2)以核心概念為中心  

學(xué)習(xí)進(jìn)階是圍繞著學(xué)科核心概念構(gòu)建而成的，核心概念在學(xué)習(xí)進(jìn)階的設(shè)計(jì)中起到了“中心骨架”的作用。一方面，它能夠統(tǒng)整學(xué)科中的許多知識(shí)、技能和事實(shí)，使知識(shí)形成體系；另一方面，借助于統(tǒng)整后的知識(shí)體系，學(xué)生能夠組織、建構(gòu)和擴(kuò)展他們對(duì)科學(xué)的理解，從而達(dá)到解決問(wèn)題的目的。與此同時(shí)，研究者通過(guò)觀察分析學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系和模型的這一過(guò)程，能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)進(jìn)階中間水平的劃分和各個(gè)水平上學(xué)生發(fā)展特點(diǎn)的描述提供依據(jù)。  

(3)以實(shí)證研究為基礎(chǔ)  

從對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的界定中可以看出，學(xué)習(xí)進(jìn)階是基于實(shí)證的假設(shè)，這就意味著學(xué)習(xí)進(jìn)階的開(kāi)發(fā)是一個(gè)假設(shè)與驗(yàn)證、理論與實(shí)踐不斷交替、逐步完善的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程既包括學(xué)習(xí)進(jìn)階框架本身的完善，也包括相關(guān)測(cè)評(píng)試題的修訂和補(bǔ)充。  

(4)強(qiáng)調(diào)進(jìn)階途徑多樣性  

學(xué)習(xí)進(jìn)階的確定并不意味著學(xué)生發(fā)展軌跡的唯一性。相反，由于學(xué)生教育背景的不同、個(gè)體差異的存在等原因，其學(xué)習(xí)發(fā)展的路徑也不盡相同，即便是同一個(gè)學(xué)習(xí)進(jìn)階，不同學(xué)生到達(dá)各個(gè)水平的時(shí)間，對(duì)每個(gè)水平上概念知識(shí)的掌握程度也不會(huì)完全相同。  

3.學(xué)習(xí)進(jìn)階的核心要素  

美國(guó)科學(xué)教育界普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)進(jìn)階包括進(jìn)階終點(diǎn)、進(jìn)階維度、成就水平、各水平的學(xué)業(yè)表現(xiàn)以及測(cè)評(píng)工具等五個(gè)要素。  

(1)進(jìn)階終點(diǎn)。即學(xué)習(xí)目標(biāo)，是指學(xué)生在畢業(yè)時(shí)所能達(dá)到的終極水平，它的制定主要是基于：①對(duì)學(xué)科概念的分析；②社會(huì)對(duì)公民的基本要求和期望；③更高水平教育的準(zhǔn)入要求。  

(2)進(jìn)階維度。主要是指學(xué)科核心概念或科學(xué)實(shí)踐，研究者通過(guò)跟蹤觀察學(xué)生對(duì)核心概念掌握的情況或科學(xué)實(shí)踐開(kāi)展的程度來(lái)了解其整體的學(xué)習(xí)歷程。  

(3)成就水平。是設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的重要組成部分，它用來(lái)描述學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展過(guò)程中存在的不同階段。在劃分成就水平時(shí)需要注意兩點(diǎn)：①將某一核心概念及其相似概念歸納為同一個(gè)水平；②劃分的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)既滿足課標(biāo)的理論要求，又要參照對(duì)學(xué)生現(xiàn)有學(xué)業(yè)能力進(jìn)行實(shí)證研究的結(jié)果。  

(4)各水平的學(xué)業(yè)表現(xiàn)。是指處于特定理解水平的學(xué)生在完成某類學(xué)業(yè)任務(wù)時(shí)所應(yīng)有的表現(xiàn)，或者是該水平上學(xué)生表現(xiàn)的核心特征。  

(5)測(cè)評(píng)工具。主要用于跟蹤學(xué)生在預(yù)期進(jìn)階路徑上的發(fā)展情況。  

二、學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究框架  

學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，主要體現(xiàn)在研究的時(shí)間跨度、研究數(shù)據(jù)的收集方式、數(shù)據(jù)處理的方法等方面?；趯W(xué)習(xí)進(jìn)階是一種“假設(shè)-驗(yàn)證”的過(guò)程，當(dāng)前美國(guó)學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究框架主要包括理論假設(shè)和實(shí)證研究?jī)刹糠郑乙研纬闪溯^為成熟的框架模型。這類研究框架是以跨年齡層次的學(xué)生為研究對(duì)象的大樣本研究，目的在于描繪不同年齡層次(或不同學(xué)段)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)階。研究框架在概念確定之后，一般就遵循著“理論框架的假設(shè)-測(cè)試工具的開(kāi)發(fā)-測(cè)試數(shù)據(jù)的處理-理論框架的修正”這種循環(huán)式的過(guò)程(見(jiàn)圖2)。  

 

圖2 學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究框架  

目前，相對(duì)成熟的研究框架分別是“四基石模型”(Four-Building Blocks)和“結(jié)構(gòu)中心設(shè)計(jì)模型”(Construct-Centered Design,CCD)。  

1.四基石模型  

四基石模型包括四個(gè)因素：結(jié)構(gòu)圖、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、結(jié)果空間和測(cè)量模型(見(jiàn)圖3)。  

 

圖3 四基石模型  

結(jié)構(gòu)圖就是研究者最初關(guān)于學(xué)生對(duì)具體知識(shí)理解發(fā)展的理論假設(shè)，即預(yù)期的學(xué)習(xí)進(jìn)階；項(xiàng)目設(shè)計(jì)是指測(cè)試工具的設(shè)計(jì)；結(jié)果空間是指面對(duì)測(cè)試工具時(shí)學(xué)生實(shí)際的學(xué)習(xí)表現(xiàn)；測(cè)量模型的任務(wù)就是對(duì)測(cè)量所得的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。四基石模型在過(guò)去十幾年的科學(xué)教育研究中被逐漸用來(lái)開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)進(jìn)階，運(yùn)用它來(lái)研究的較為成熟的學(xué)習(xí)進(jìn)階有Wilson的"LBC"(Living by Chemistry)學(xué)習(xí)進(jìn)階、Anderson的“碳循環(huán)”學(xué)習(xí)進(jìn)階。  

2.結(jié)構(gòu)中心設(shè)計(jì)模型  

2009年5月在哥倫比亞大學(xué)的美國(guó)教育政策研究財(cái)團(tuán)組織的全美科學(xué)教育研討會(huì)上，密歇根州立大學(xué)的Joseph Krajcik教授提出了全新的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究框架——結(jié)構(gòu)中心設(shè)計(jì)模型。該模型的提出是以學(xué)習(xí)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)和基于證據(jù)所開(kāi)展的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)為前提，具體研究步驟見(jiàn)表1。[8]  

結(jié)構(gòu)中心設(shè)計(jì)模型有兩大顯著優(yōu)勢(shì)：第一，對(duì)于結(jié)構(gòu)的拆解、預(yù)期學(xué)習(xí)進(jìn)階的確定等都做了詳細(xì)的說(shuō)明，并且能夠結(jié)合已有的研究成果提供適宜的教學(xué)策略，具有較強(qiáng)的實(shí)用性；第二，將學(xué)生在各個(gè)水平成就上的表現(xiàn)證據(jù)與對(duì)進(jìn)階的陳述匹配起來(lái)，有利于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析與框架修正。  

除了上述介紹的兩種較為成熟、極具代表性的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究框架之外，還有諸如ChemQuery評(píng)價(jià)系統(tǒng)等，但由于這些研究框架仍處在研究的起步階段，尚未經(jīng)過(guò)實(shí)踐的反復(fù)檢驗(yàn)，為此我們不再進(jìn)行介紹。  

 

三、學(xué)習(xí)進(jìn)階的應(yīng)用價(jià)值  

學(xué)習(xí)進(jìn)階的應(yīng)用價(jià)值主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：  

1.對(duì)于課程標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)值  

第一，有助于課程標(biāo)準(zhǔn)的有效實(shí)施。課程標(biāo)準(zhǔn)通常是基于國(guó)家要求、專家經(jīng)驗(yàn)、社會(huì)普適價(jià)值觀以及學(xué)科結(jié)構(gòu)邏輯等多重因素而編制的，雖然目標(biāo)明確，但由于敘述宏觀，往往缺乏操作性。而學(xué)習(xí)進(jìn)階則詳細(xì)描述了各個(gè)學(xué)科的核心概念、學(xué)生理解概念的典型步驟，并揭示了不同學(xué)段學(xué)生關(guān)于核心概念學(xué)習(xí)所需的前概念。不僅具有極大的可操作性，更為課程專家、教材編寫者和教師設(shè)計(jì)有針對(duì)性的課程，以及學(xué)生下一學(xué)段的學(xué)習(xí)指明了方向。第二，有助于課程理論與科學(xué)實(shí)踐的溝通融合。課程標(biāo)準(zhǔn)雖然明確指出了在科學(xué)實(shí)踐中學(xué)生參與的重要性，但缺少詳盡、明晰的操作方法，導(dǎo)致了教學(xué)與評(píng)價(jià)的指導(dǎo)意義大打折扣。而學(xué)習(xí)進(jìn)階則描述了學(xué)生理論與實(shí)踐相互聯(lián)系、相互作用的方式。事實(shí)上，學(xué)習(xí)進(jìn)階整合的課程本身就是基于大量的實(shí)證研究并系統(tǒng)綜合分析、抽象概括而成，同時(shí)，整個(gè)課程還不斷在實(shí)踐中檢驗(yàn)、修正和完善，這就為教育理論與教學(xué)實(shí)踐提供了溝通的橋梁。  

2.對(duì)于教師教學(xué)的價(jià)值  

美國(guó)學(xué)者Hess就學(xué)習(xí)進(jìn)階對(duì)教師教學(xué)的意義和影響提出了自己的看法：[9]“第一，學(xué)習(xí)進(jìn)階使得教師關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的發(fā)展變化，并開(kāi)始分解學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)，真正理解教學(xué)內(nèi)容”。學(xué)習(xí)進(jìn)階描述了學(xué)生在對(duì)核心概念理解過(guò)程中所經(jīng)歷的多個(gè)中間水平以及各個(gè)水平上的成就表現(xiàn)，教師能清楚地了解到終極目標(biāo)該如何分解細(xì)化、前后連貫、層層遞進(jìn)地設(shè)置于不同的學(xué)段之中，才能使學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解沿著既定的軌道不斷深化、拓展。“第二，學(xué)習(xí)進(jìn)階研究促進(jìn)教師之間的合作，這種合作使得教師對(duì)教學(xué)的理解更加深刻”。即便是學(xué)習(xí)相同的科學(xué)概念，針對(duì)其設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)進(jìn)階也不盡相同，加之學(xué)習(xí)進(jìn)階的設(shè)計(jì)本就是一個(gè)理論不斷修正和實(shí)踐不斷檢驗(yàn)的過(guò)程，這就需要教師之間要經(jīng)常就學(xué)習(xí)進(jìn)階過(guò)程中所遇到的現(xiàn)象、問(wèn)題進(jìn)行交流探討，在不斷的溝通中，加深對(duì)教學(xué)的理解。“第三，教師認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)進(jìn)階是循序漸進(jìn)的，教學(xué)不能只看到最終目標(biāo)，而是一步一步地去達(dá)成子目標(biāo)”。學(xué)習(xí)進(jìn)階的中間過(guò)程類似于樓梯逐級(jí)上升的臺(tái)階，各個(gè)臺(tái)階象征著學(xué)生在不同的年齡階段能達(dá)到的不同水平，而這種“上升的臺(tái)階”實(shí)質(zhì)上也是學(xué)生心理發(fā)展的過(guò)程，這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)遵循學(xué)生身心發(fā)展的客觀規(guī)律，將終極目標(biāo)“化整為零”，即細(xì)分為各個(gè)年齡段的子目標(biāo)，讓學(xué)生在達(dá)成子目標(biāo)的過(guò)程中穩(wěn)步前進(jìn)。  

3.對(duì)于教學(xué)評(píng)價(jià)的價(jià)值  

學(xué)習(xí)進(jìn)階提供了一種用來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生概念發(fā)展的模型，該模型揭示了學(xué)生概念的發(fā)展是一種由簡(jiǎn)單到復(fù)雜而不是由錯(cuò)到對(duì)的過(guò)程。[10]因此，基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的評(píng)價(jià)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)等均具有全新的意義。第一，學(xué)習(xí)進(jìn)階對(duì)各個(gè)成就水平上的表現(xiàn)進(jìn)行了細(xì)致描述，這種描述不僅將課程標(biāo)準(zhǔn)具體化，而且讓課程標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)項(xiàng)目之間的關(guān)系更加清晰，這就為有效地開(kāi)展課程評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。第二，學(xué)習(xí)進(jìn)階的設(shè)計(jì)和完善過(guò)程實(shí)際上是區(qū)分各個(gè)成就水平的過(guò)程，這就必然需要科學(xué)教育工作者、測(cè)量專家甚至一線教師的共同參與，也就極大地促進(jìn)了課程與評(píng)價(jià)的一致性。第三，學(xué)習(xí)進(jìn)階呈現(xiàn)了學(xué)生概念發(fā)展過(guò)程中的各種限制因素，這就為開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)學(xué)段終結(jié)性評(píng)價(jià)工具(試卷)提供了重要的參考指標(biāo)，即是否達(dá)成學(xué)習(xí)進(jìn)階上相應(yīng)學(xué)段的要求將成為影響更高學(xué)段學(xué)習(xí)效果的重要因素。[11]  

四、學(xué)習(xí)進(jìn)階對(duì)我國(guó)科學(xué)教育研究的啟示  

對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究能夠?yàn)槲覈?guó)科學(xué)教育的理論研究和實(shí)踐探索帶來(lái)許多極具價(jià)值的啟示。  

1.高屋建瓴，開(kāi)啟縱向研究范式  

學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究多屬于縱向研究，其時(shí)間跨度一般都比較大(如“碳循環(huán)”小組的研究時(shí)間已持續(xù)了八年)，縱向研究的目的在于挖掘各種干預(yù)因素對(duì)研究對(duì)象的影響，其優(yōu)勢(shì)在于研究結(jié)果由于經(jīng)過(guò)了實(shí)證檢驗(yàn)，往往能夠真正促進(jìn)日常教學(xué)活動(dòng)的有效開(kāi)展。這就啟發(fā)了我國(guó)的科學(xué)教育研究工作者應(yīng)該高屋建瓴，用更加長(zhǎng)遠(yuǎn)、更賦結(jié)構(gòu)化的眼光系統(tǒng)地進(jìn)行課程、教學(xué)和評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)，開(kāi)啟全新的縱向研究范式。例如可以將研究的焦點(diǎn)從關(guān)注單課時(shí)教學(xué)到關(guān)注單元整體教學(xué)、基于模塊整體的教學(xué)、跨必修和選修、跨年級(jí)以及跨學(xué)段的層級(jí)發(fā)展。  

2.改變視角，引領(lǐng)測(cè)評(píng)探究新方向  

學(xué)習(xí)進(jìn)階更多的是關(guān)注學(xué)生在不同學(xué)段上具體的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，這給了我國(guó)的教學(xué)研究極大的啟發(fā)。教師在日常教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)改變視角，從微觀處著眼，留心學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的一些不易被察覺(jué)到的“小錯(cuò)誤”、“小反常”，認(rèn)真分析其背后的深層原因。分析原因的目的在于：一方面，能夠?yàn)榻處煼e累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)教學(xué)的有效開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；另一方面，能夠讓廣大教育研究工作者意識(shí)到，在學(xué)習(xí)進(jìn)階中測(cè)評(píng)工具對(duì)于分析學(xué)生成就水平、解釋學(xué)生學(xué)習(xí)行為等方面的重要性。這就為日后我國(guó)教學(xué)研究中測(cè)評(píng)工具的開(kāi)發(fā)、測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置、測(cè)評(píng)內(nèi)容的選擇指明了新方向，即測(cè)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)不應(yīng)只局限于對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)結(jié)果的評(píng)價(jià)，更要將其與學(xué)生學(xué)習(xí)中的具體表現(xiàn)結(jié)合起來(lái)，用于解釋不同學(xué)段學(xué)生異常學(xué)習(xí)行為背后所反映出來(lái)的知識(shí)和能力水平。  

3.多維合作，構(gòu)建教育科研共同體  

事實(shí)上，學(xué)習(xí)進(jìn)階的設(shè)計(jì)過(guò)程就是多領(lǐng)域、多學(xué)科、理論與實(shí)踐互相溝通、交流，不同思想、不同智慧碰撞、交鋒，最終融合的過(guò)程，這也是一個(gè)多維合作的過(guò)程。如“碳循環(huán)”學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)的研究團(tuán)隊(duì)就包含了科學(xué)家、大學(xué)教師、中學(xué)教師、小學(xué)教師、學(xué)生、心理學(xué)教授、評(píng)價(jià)專家、課程編制專家、教育理論研究者、歷史學(xué)家等不同領(lǐng)域的人員。遺憾的是，這樣的研究共同體在我國(guó)還不多見(jiàn)，因此應(yīng)該倡導(dǎo)在日后的科研過(guò)程中匯聚各領(lǐng)域人員，集思廣益，構(gòu)建研究共同體，從而提升教育科研成果的質(zhì)量和普適性。  

篇8

關(guān)鍵詞：變頻器；恒壓供水；節(jié)能效果

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）06-0130-02

一、概述

川化股份公司氣體廠二氧化碳車間處在公司優(yōu)化生產(chǎn)的邊緣，生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備開(kāi)停頻繁，負(fù)荷變化波動(dòng)大。而二氧化碳裝置的設(shè)備以水泵、壓縮機(jī)、冰機(jī)等大功率、高能耗設(shè)備為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)我廠二氧化碳產(chǎn)品的電耗成本占總成本的50%左右。如何減少電能消耗，降成本，成為擺在我廠工程技術(shù)人員面前的一大難題。

通過(guò)長(zhǎng)期的觀察與分析，我們發(fā)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)水系統(tǒng)有較大的節(jié)能潛力。循環(huán)水系統(tǒng)有離心水泵3臺(tái)，兩大一小，大泵的電機(jī)額定功率為75kW，小泵的電機(jī)額定功率為22kW，其運(yùn)行方式為：二氧化碳以50%和75%的負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，循環(huán)水開(kāi)一臺(tái)大泵運(yùn)行，兩臺(tái)大泵一用一備；以100%的負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，循環(huán)水開(kāi)一臺(tái)大泵和一臺(tái)小泵運(yùn)行。由于季節(jié)和生產(chǎn)負(fù)荷的不同，系統(tǒng)有較大的負(fù)荷變化，在二氧化以碳兩機(jī)、三機(jī)生產(chǎn)時(shí)，75kW大水泵存在較大的富裕量。

二、節(jié)能措施

變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)是近幾十年迅速發(fā)展起來(lái)的較為優(yōu)越的新技術(shù)，因其節(jié)能效果明顯、調(diào)速曲線平滑、調(diào)速過(guò)程簡(jiǎn)單、安全可靠、保護(hù)功能齊全、起動(dòng)性能優(yōu)越、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)而得到廣泛運(yùn)用。

（一）水泵變頻節(jié)能原理

感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與供電頻率f有以下關(guān)系：

P――電機(jī)極對(duì)數(shù)；

S――轉(zhuǎn)差率。

不改變電機(jī)的極對(duì)數(shù)，只改變供電的頻率，電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比例變動(dòng)。而泵是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q揚(yáng)程為：水泵流量Q與水泵功率N的關(guān)系式如下：

Q1/Q2=n1/n H1/H2=（n1/n2）2 N1/N2=（n1/n2）3

上式表明，泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，泵的揚(yáng)程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。即水泵消耗的功率與供電頻率的三次方成正比。因此，只要對(duì)電機(jī)輸入頻率進(jìn)行微小的調(diào)整，即可使電機(jī)的耗電大降低。例如：將電機(jī)的頻率由50Hz降到45Hz，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低10%，電機(jī)的功率卻降低了27.1%。

（二）二氧化碳循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能點(diǎn)分析

1．電機(jī)余量至少10%；

2．生產(chǎn)負(fù)荷的變化決定節(jié)能空間，該系統(tǒng)50%和75%負(fù)荷的運(yùn)行方式相同，各占總運(yùn)行時(shí)間的40%，至少在50%的負(fù)荷下水泵存在耗能浪費(fèi)現(xiàn)象；

3．季節(jié)變化、負(fù)荷變化對(duì)水壓需求不同，該系統(tǒng)采用人工調(diào)節(jié)閥門的方式進(jìn)行控制，增加管阻存在耗能現(xiàn)象；

4．負(fù)荷變化在實(shí)際生產(chǎn)中并沒(méi)有要求控制閑暇設(shè)備的進(jìn)水、出水閥門，造成水泵的能耗浪費(fèi)。

（三）變頻節(jié)能的改造方式

本著投資最優(yōu)，見(jiàn)效最好、最高的基本原則，我們選擇一臺(tái)75kW的大水泵進(jìn)行變頻改造。變頻改造的結(jié)構(gòu)圖如下：

本系統(tǒng)采用恒壓供水模式，利用變頻器內(nèi)置的PID對(duì)管網(wǎng)水壓進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用時(shí)注意以下四個(gè)方面：

1．最低水壓的設(shè)置必須保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保證每個(gè)用水負(fù)荷不發(fā)生因水壓低而跳車的現(xiàn)象；

2．負(fù)荷變化、環(huán)境溫度變化應(yīng)結(jié)合工藝摸索最佳水壓控制模式；

3．應(yīng)關(guān)閉未運(yùn)行負(fù)荷的進(jìn)水、出水閥；

4．系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將運(yùn)行水泵后總閥全開(kāi)。

三、變頻調(diào)速、恒壓供水控制系統(tǒng)的壓力控制原理

變頻調(diào)速、恒壓供水控制系統(tǒng)的壓力控制原理圖如下：

恒壓供水的控制原理為：當(dāng)某一時(shí)刻，因系統(tǒng)用水量增大，而導(dǎo)致供水管網(wǎng)壓力降低時(shí)，壓力變送器SP的輸出信號(hào)減小。調(diào)節(jié)器PID的輸出信號(hào)增大，使變頻器頻率上升，電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，水泵流量增大，供水管網(wǎng)壓力增大。當(dāng)某一時(shí)刻，因系統(tǒng)用水量減小，而使供水管網(wǎng)壓力增大時(shí)，壓力變送器SP的輸出信號(hào)就增大，調(diào)節(jié)器PID的輸出信號(hào)減小，使變頻器頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，水泵流量減小，供水管網(wǎng)壓力減小。從而實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使其始終保持恒定。變頻器的控制原理圖如下：

系統(tǒng)采用了工頻、變頻兩套控制模式，在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可手動(dòng)轉(zhuǎn)換為工頻運(yùn)行，保證正常生產(chǎn)，還設(shè)置了本地、遠(yuǎn)程操作模式，使操作方便、可靠。對(duì)工頻、變頻系統(tǒng)還設(shè)置了軟件、更件雙重連鎖，確保設(shè)備安全。系統(tǒng)還采用了專業(yè)高精度PID調(diào)節(jié)表對(duì)水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作便捷，穩(wěn)定。保證水壓恒定和生產(chǎn)需要。

四、節(jié)能效率

改造完成后，我們?cè)诙趸佳b置兩機(jī)生產(chǎn)時(shí)，用多功能電能測(cè)試表分別對(duì)該水泵工頻運(yùn)行和變頻運(yùn)行情況下進(jìn)行了72小時(shí)節(jié)電性能測(cè)試。

1．工頻運(yùn)行72小時(shí)：2010年12月30日1430時(shí)致2011年1月2日1430時(shí)，電表讀數(shù)起數(shù)166，止數(shù)237.3。供耗電71.3×200/5=2852度。

2．變頻運(yùn)行72小時(shí)：2011年1月2日1430時(shí)致2011年1月5日1430時(shí)，電表讀數(shù)起數(shù)237.3，止數(shù)275.8，供耗電38.5×200/5=1540度。

節(jié)電效率計(jì)算如下：

節(jié)電效率=（1-變頻耗電度數(shù)/工頻耗電度數(shù)）×100%

=（1-1540/2852）×100%

=46%

五、結(jié)語(yǔ)

篇9

關(guān)鍵詞：溫室效應(yīng)； 森林碳儲(chǔ)量； 人工林

中圖分類號(hào)：Q945.11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）10013303

1 引言

溫室效應(yīng)是因大氣里溫室氣體增加導(dǎo)致大氣層透過(guò)捕捉輻射使不同部分地區(qū)的氣溫相對(duì)穩(wěn)定的效應(yīng)。對(duì)環(huán)境、人類健康與經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有嚴(yán)重的影響，威脅人類生存[1]。大氣中二氧化碳含量過(guò)多是溫室效應(yīng)的基本特征之一，森林生態(tài)系統(tǒng)可通過(guò)光合作用將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，并固定于植物體中或土壤中，緩解溫室氣體的累積[2]。目前，由于人工林的大力栽培，森林覆蓋率都在不斷增加，其碳循環(huán)是主要研究領(lǐng)域。實(shí)踐證明，人工林也具有極好的固碳能力，其在CO2吸收和固定等方面的作用也越來(lái)越受重視[3] 。

2 森林碳儲(chǔ)量研究意義

隨著CO2濃度增加導(dǎo)致氣溫的上升，森林碳儲(chǔ)量的研究意義越來(lái)越重要，已然成為國(guó)際研究熱點(diǎn)之一。森林是地球之肺，對(duì)氣候調(diào)節(jié)起到至關(guān)重要的作用，是最為經(jīng)濟(jì)的吸碳器，利用森林固碳具有投資小、代價(jià)低及綜合效益大的特點(diǎn)，能同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益的可行性。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)儲(chǔ)存碳量的主體，約儲(chǔ)存10000億t有機(jī)碳，占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的2/3。由此可見(jiàn)，森林固碳作用非常明顯，能有效緩解溫室效應(yīng)的累積。

森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的有機(jī)碳庫(kù)，對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)極為重要，但其發(fā)展過(guò)程具有漫長(zhǎng)性及波折性。由于人類社會(huì)對(duì)木材的需求量正在不斷的增大，天然林的面積大幅度減少，森林總量急劇下降已成為國(guó)際關(guān)注熱點(diǎn)問(wèn)題之一。隨著1994年《氣候變化框架公約》的生效，《京都議定書》的出臺(tái)以及《波恩政治會(huì)議》的誕生，逐步推動(dòng)了森林碳匯的地位。因此，研究森林碳儲(chǔ)量有著重大意義，既能促進(jìn)人類對(duì)森林作用的認(rèn)識(shí)，提高人們對(duì)森林的保護(hù)作用，又能有效緩解溫室效應(yīng)的危害。

3 國(guó)內(nèi)外森林碳儲(chǔ)量研究進(jìn)展

正因碳儲(chǔ)量的研究對(duì)人類社會(huì)具有重大貢獻(xiàn)，長(zhǎng)期以來(lái)，世界各國(guó)對(duì)森林生物量進(jìn)行大量的研究。最早的研究始于德國(guó)對(duì)幾種森林的樹(shù)枝落葉量和木材重量的測(cè)定[4]。20世紀(jì)50年代，日本、英國(guó)和前蘇聯(lián)均對(duì)本國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)生物量進(jìn)行大量的資料收集與實(shí)地調(diào)查[5]。之后的歐洲、美國(guó)、俄羅斯以及巴西等地均分別對(duì)本國(guó)森林碳平衡及其與全球碳循環(huán)之間的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的研究，有關(guān)植被碳儲(chǔ)量的研究有較大突破；美國(guó)、俄羅斯以及加拿大對(duì)森林碳儲(chǔ)量的研究關(guān)注度極高[6]。國(guó)外對(duì)森林碳匯成本的研究也有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。丹麥、英國(guó)、澳大利亞、加拿大和挪威等發(fā)達(dá)國(guó)家成立CO2減排交易體系，促進(jìn)森林碳匯市場(chǎng)的發(fā)展[7]。荷蘭于20世紀(jì)90年代初成立森林碳吸收基金會(huì)，其成功帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。此外，發(fā)展中國(guó)家如馬來(lái)西亞、阿根廷、俄羅斯、巴西、智利和墨西哥順利開(kāi)展CDM森林碳匯項(xiàng)目，為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益帶來(lái)巨大利益。為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，越來(lái)越多的國(guó)家參與到碳匯項(xiàng)目工作，促進(jìn)森林可持續(xù)發(fā)展。

近幾年來(lái)，我國(guó)對(duì)森林碳儲(chǔ)量的研究也日益蓬勃。我國(guó)的研究始于20世紀(jì)70年代，但研究熱忱并不亞于國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家。20世紀(jì)70年代，李文化等[8]建立了一些樹(shù)種的相對(duì)生長(zhǎng)方程，測(cè)定植被生物量和估算森林生物量。然而，此時(shí)森林碳儲(chǔ)量并未受到重視，1958年的大練鋼鐵運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致森林大面積減少，生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，有研究結(jié)果表明，我國(guó)森林碳儲(chǔ)量以及碳密度在20世紀(jì)70年代前呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)[9]。王效科等[10]根據(jù)全國(guó)第3次森林資源的普查資料，計(jì)算了中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的植被碳儲(chǔ)量為占全球的0.6%～0.7%，指出了森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳密度在各森林類型間差異比較大，與我國(guó)人口密度的分配特征剛好相反，從東南往西北方向呈遞增的趨勢(shì)，反映出人類活動(dòng)對(duì)森林碳密度存在極大的干擾。此后，劉國(guó)華等[11]利用森林資源清查數(shù)據(jù)研究我國(guó)17年（1977～1993年）森林碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化時(shí)發(fā)現(xiàn)森林含碳量呈遞增趨勢(shì)變化。因此可知，我國(guó)是一個(gè)森林碳儲(chǔ)量大國(guó)，森林碳匯的潛在能力需大力挖掘。

4 人工林碳儲(chǔ)量的研究進(jìn)展

4.1 純林碳儲(chǔ)量的研究

由于對(duì)木頭的需求，而原生態(tài)森林完全不能滿足對(duì)人類的供給，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境的壓力，于300多年前，人類已開(kāi)始對(duì)森林進(jìn)行培育。18世紀(jì)，德國(guó)已大面積栽培針葉人工純林。然而，大規(guī)模人工森林培育始于20世紀(jì)50年代。且以定向、速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定和高效為特點(diǎn)人工純林為主，以期緩解對(duì)木材的需求?；谀壳艾F(xiàn)狀，對(duì)人工純林碳儲(chǔ)量的研究也是發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)前，已有大量研究證明人工純林也具有較強(qiáng)碳匯能力。劉婷婷等[12]在2009年研究楊樹(shù)人工林生物量及其碳儲(chǔ)量時(shí)則認(rèn)為人工林具有較大的碳匯潛力。馬煒等[13]人在研究不同林齡長(zhǎng)白落葉松人工林碳儲(chǔ)量時(shí)得出同樣結(jié)論，碳匯潛力巨大。陶玉華等2011年在研究馬尾松、杉木以及桉樹(shù)人工林碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化時(shí)認(rèn)為，馬尾松以及杉木人工林均有較好的儲(chǔ)碳功能[14]。此后，其在研究馬尾松和杉木人工純林碳儲(chǔ)量時(shí)得出相似結(jié)論：并且認(rèn)為馬尾松的儲(chǔ)碳能力隨著年限的增長(zhǎng)而增加，杉木則是以中齡林的儲(chǔ)碳量大于成熟林[15]。

由此可見(jiàn)，人工純林也有較好的碳匯能力，選擇合適的樹(shù)種，合理經(jīng)營(yíng)，均會(huì)產(chǎn)生較好的生態(tài)效益。但是，人工純林也存在一定的弊端，栽培人工林多以用材樹(shù)種為主，且輪伐時(shí)間較短，當(dāng)達(dá)到輪伐期后，生態(tài)效益則會(huì)下降，不能同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益雙贏。

4.2 混交林碳儲(chǔ)量的研究

長(zhǎng)期栽培單一樹(shù)種的純林，生物多樣性單調(diào)，導(dǎo)致立地衰退和森林生產(chǎn)力下降，不利于可持續(xù)發(fā)展。且有實(shí)踐證明，長(zhǎng)期連作多代純林致使其碳儲(chǔ)量下降。因此改變?nèi)斯ち譅I(yíng)造模式成為探討的重點(diǎn)問(wèn)題，混交林生物多樣性復(fù)雜，有效合理利用空間資源，增強(qiáng)林分抗性，減少病蟲害的發(fā)生?，F(xiàn)我國(guó)對(duì)人工復(fù)層林生物量、碳儲(chǔ)量的研究也日益興起。樊后保等[16]人實(shí)驗(yàn)證明，生物量的空間結(jié)構(gòu)在馬尾松純林和馬尾松-闊葉樹(shù)混交林之間存在明顯差異 ，混交林生物量分配比例明顯大于馬尾松純林。趙凱等[17]比較福建柏純林、火力楠純林和福建柏c火力楠混交林的碳儲(chǔ)量時(shí)得出結(jié)論，混交林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量高于純林。劉恩[18]在研究我國(guó)熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心人工林碳儲(chǔ)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，混交林碳儲(chǔ)量大于純林。葉紹明等[19]在研究桉樹(shù)與馬占相思人工復(fù)層林也得出一致結(jié)論，混交林碳儲(chǔ)量大于桉樹(shù)純林。董林水等[20]研究證明荷木與馬尾松比較可大大提高混交林生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

由此可見(jiàn)，混交林能促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，研究混交林的碳儲(chǔ)量，既能對(duì)立地條件起到改善作用，促進(jìn)生物多樣性的發(fā)展，也能有效緩解溫室效應(yīng)的產(chǎn)生，為經(jīng)濟(jì)效益以及生態(tài)效應(yīng)帶來(lái)雙重利益。但當(dāng)前的對(duì)混交林研究存在局限性，加強(qiáng)混交林的碳儲(chǔ)量研究也將成為今后的重點(diǎn)工程。

5 總結(jié)與展望

隨著原生態(tài)林的不斷減少，人工純林大面積栽培，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)致生物多樣性的降低，易發(fā)生病蟲害，林地立地條件不斷下降，阻滯森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)發(fā)展。目前，混交林的研究還尚處在生長(zhǎng)期中。因此，以林學(xué)原則為基礎(chǔ)，改變經(jīng)營(yíng)模式，加強(qiáng)對(duì)碳儲(chǔ)量的研究，才可從根本上解決問(wèn)題。故提出以下幾點(diǎn)展望。

（1）以多元化經(jīng)營(yíng)模式改造人工林，將傳統(tǒng)的人工純林進(jìn)行更新?lián)Q代為以混交林為主，純林為輔的經(jīng)營(yíng)模式。其次，避免連作模式經(jīng)營(yíng)，大力發(fā)展輪作栽培。既能維持生物多樣性，保持立地條件的平衡，滿足社會(huì)對(duì)木材的需求，又可保證碳循環(huán)的正常運(yùn)行。

（2）大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)林。經(jīng)濟(jì)果樹(shù)林的栽培，不但能有較好的儲(chǔ)碳能力，且能增加群眾的經(jīng)濟(jì)收入，保證經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的雙豐收。

（3）利用新技術(shù)，研發(fā)培育新樹(shù)種。選擇速生特性與較強(qiáng)的碳匯樹(shù)種進(jìn)行雜交育種，既能滿足速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定和高效的特點(diǎn)，又有較強(qiáng)的碳匯能力。實(shí)行多國(guó)合作模式，將優(yōu)勢(shì)樹(shù)種互相引進(jìn)栽培，實(shí)行互補(bǔ)原則，既能減緩解溫室效應(yīng)，又能降低對(duì)木材日益供給的緊張。

（4）封山育林，避免非法毀林。森林有極強(qiáng)的碳匯能力，也是極為容易發(fā)生火災(zāi)的因素之一。加大力度保護(hù)生態(tài)公益林，同時(shí)大力宣傳，防止濫砍濫伐，避免火災(zāi)發(fā)生。

可見(jiàn)，研究森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量是對(duì)人類社會(huì)的巨大貢獻(xiàn)，加強(qiáng)保護(hù)森林質(zhì)量，研發(fā)高儲(chǔ)碳、高質(zhì)量木材樹(shù)種， 滿足社會(huì)需要及生態(tài)效益多元化，保證森林可持續(xù)發(fā)展。

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篇10

關(guān)鍵詞：水溶性有機(jī)碳（DOC）；土壤呼吸強(qiáng)度；CO2釋放量

中圖分類號(hào)：S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）15-3528-03

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及變化在全球碳循環(huán)和大氣CO2濃度變化中起著重要作用[1，2]。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤碳儲(chǔ)量可占到植被的4倍，土壤碳庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程包括土壤有機(jī)碳礦化和土壤腐殖化過(guò)程，對(duì)全球碳循環(huán)研究較為重要。土壤中水溶性有機(jī)碳（DOC）僅占土壤碳庫(kù)中很小的一部分，但卻是其中一種重要的、活躍的成分，它影響著土壤有機(jī)質(zhì)的礦化過(guò)程[3]。由于土壤中固態(tài)物質(zhì)較難被微生物降解，而DOC較易被利用，土壤有機(jī)碳在礦化前需要經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程，即通過(guò)解聚和溶解加入DOC，才能被微生物有效利用[4，5]。DOC為土壤有機(jī)碳的礦化提供必要場(chǎng)所，因此在土壤有機(jī)碳礦化過(guò)程中具有重要意義。

DOC主要來(lái)源于枯落物、微生物、腐殖質(zhì)及植物根系分泌物[6]。土壤表層DOC來(lái)源豐富、周轉(zhuǎn)速度快，研究發(fā)現(xiàn)在土壤表層有93%的DOC被礦化，而在土壤深層僅有10%～44%的DOC被礦化[7]。由此可見(jiàn)，DOC在不同深度的更新速率、化學(xué)性質(zhì)存在著差異。目前DOC對(duì)土壤碳的礦化及其造成的土壤CO2釋放量變化的影響研究較少，研究不同深度DOC在土壤呼吸過(guò)程中所起到的貢獻(xiàn)有一定意義。此外，氣候變暖的大趨勢(shì)下全球降水的空間格局正發(fā)生著變化，有研究發(fā)現(xiàn)近年來(lái)中國(guó)西部的降水總量雖然逐年減少，但強(qiáng)降水次數(shù)卻有增加趨勢(shì)[8，9]。高強(qiáng)度降水加大了土壤中DOC的淋溶強(qiáng)度，而DOC淋失后土壤呼吸強(qiáng)度的變化與全球溫室氣體含量有直接關(guān)系。由此可知，DOC對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度的影響評(píng)價(jià)研究十分必要。本研究對(duì)刺槐林下不同深度的土壤進(jìn)行去除DOC預(yù)處理，運(yùn)用堿液吸收法測(cè)定59 d室內(nèi)培養(yǎng)過(guò)程中CO2釋放量，分析DOC在土壤呼吸中的作用，旨在評(píng)價(jià)DOC對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度的影響程度。

1 材料和方法

1.1 材料

土樣采自陜西省安塞縣紙坊溝流域31年生刺槐林，樣地海拔1 296 m左右，刺槐胸徑23.8 cm，高度15～20 m，郁閉度0.75～0.80，間距4 m×4 m，坡度坡向?yàn)?1.4 /SWW。林地下部草本植物主要由鐵桿蒿（Artemisia gmelinii）、茭蒿（Artemisia giraldii）、達(dá)烏里胡枝子（Lespedeza dahuvicus）、長(zhǎng)芒草（Stipa bungeana）等組成。挖掘3個(gè)剖面坑采集（20±2）、（40±2）和（60±2） cm深度土樣，同深度土樣均勻混合后，取1 000 g帶回實(shí)驗(yàn)室在冰箱內(nèi)保存。3深度供試驗(yàn)土樣總有機(jī)碳含量/活性碳含量分別為2.45/0.16、1.98/0.11、1.78/0.06 g/kg。

1.2 方法

稱取6組20、40和60 cm深度土樣50 g分別放入18個(gè)250 mL潔凈錐形瓶中，每組包括3深度土樣各1個(gè)。其中3組在培養(yǎng)前進(jìn)行去除DOC預(yù)處理，稱取1 mm篩風(fēng)干土樣50 g放入預(yù)先稱重的250 mL錐形瓶中，加入去離子水150 mL，在25 ℃下振蕩1 h，靜置5 h后小心抽去上層水分，稱重并調(diào)整瓶?jī)?nèi)水土質(zhì)量比為1∶1。

另3組土樣裝入錐形瓶，加入去離子水，調(diào)整水土質(zhì)量比為1∶1，敞口放置兩天以恢復(fù)微生物活性。將裝有5 mL 0.4 mol/L的NaOH溶液的10 mL離心管小心斜靠在每個(gè)錐形瓶?jī)?nèi)，用橡膠塞密封錐形瓶后在（25±5） ℃的培養(yǎng)箱黑暗狀態(tài)下培養(yǎng)，培養(yǎng)前一周每天通氣一次，每次30 min，通氣過(guò)程中注意關(guān)閉離心管塞。2～3天隨時(shí)收集離心管中的堿液，并重新注入同量堿液。抽出的吸收液加2 mL 2 mol/L的BaCl2，搖勻后以酚酞為指示劑，用0.1 mol/L HCl滴定，中和未耗盡的NaOH，通過(guò)HCl消耗量來(lái)計(jì)算CO2的物質(zhì)的量。培養(yǎng)后期根據(jù)前次堿液殘留量估算堿液提取間隔，設(shè)置一空白錐形瓶做參照。培養(yǎng)時(shí)間為59 d，結(jié)果取同處理下3組的平均值。

2 結(jié)果與分析

試驗(yàn)結(jié)果顯示（圖1），20 cm土樣培養(yǎng)過(guò)程中去除DOC土樣CO2釋放量明顯少于原土樣，59 d后去除DOC土樣CO2累積釋放量下降了30.1%；40 cm土樣培養(yǎng)初期去除DOC土樣CO2釋放遠(yuǎn)小于原土樣，培養(yǎng)5 d時(shí)CO2累積釋放量去除DOC樣品下降了69.5%，但在培養(yǎng)第8～59天，去除DOC土樣CO2釋放量增加并最終高于未去除DOC土樣，第59天去除DOC土樣的CO2累積釋放量上升了48.7%；60 cm土壤在59 d培養(yǎng)過(guò)程的CO2累積釋放量在兩個(gè)處理間無(wú)顯著差異。

3 結(jié)論與討論

土壤中有機(jī)碳在礦化前要進(jìn)行解聚和溶解，即在釋放CO2前必須先進(jìn)入土壤溶液[3]，DOC分解的難易程度決定了CO2釋放量。去除DOC土樣在培養(yǎng)過(guò)程中土壤有機(jī)碳（SOC）逐漸礦化分解，一部分產(chǎn)物補(bǔ)充了DOC的缺失[10]，因此對(duì)比分析的結(jié)果決定于原土樣DOC和處理樣SOC產(chǎn)生DOC的性質(zhì)差異。本研究中DOC的去除減弱了微生物降解能力，進(jìn)而抑制了微生物的繁殖，導(dǎo)致土壤呼吸強(qiáng)度減弱[4]。這種趨勢(shì)在土壤淺層表現(xiàn)得尤為明顯，培養(yǎng)過(guò)程中SOC分解產(chǎn)生的DOC并不能維持原有的CO2釋放水平；隨著土壤深度的增加，土壤樣品微生物量和SOC活性逐漸下降，培養(yǎng)過(guò)程中SOC新分解DOC產(chǎn)物能夠維持甚至超過(guò)原有CO2釋放水平，造成40和60 cm土樣沒(méi)有明顯下降表現(xiàn)[11]。在自然環(huán)境下，淺層土壤枯落物碎屑、腐殖質(zhì)含量較高，微生物活動(dòng)較為活躍，導(dǎo)致DOC來(lái)源豐富且性質(zhì)活躍較易分解，而深層土壤中有限的微生物含量導(dǎo)致DOC以較小的速率變化。

對(duì)陜西黃土高原地區(qū)降水變化進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，從二十世紀(jì)九十年代末期以來(lái)，陜西省日降水量大于25 mm的強(qiáng)降水日數(shù)有增加趨勢(shì)[10]，在強(qiáng)降水過(guò)程中，沖刷作用減弱了表層土壤呼吸強(qiáng)度。由于降水的沖刷作用對(duì)深層土壤的影響有限，深層SOC較難受到高強(qiáng)度的沖刷淋洗，表土層SOC呼吸強(qiáng)度的變化可能造成土壤強(qiáng)降水后呼吸強(qiáng)度的減弱。目前，DOC的移除對(duì)土壤呼吸的影響尚無(wú)一致的結(jié)論，盡管本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在20 cm表土層CO2釋放量變化明顯，但40和60 cm在培養(yǎng)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)一致的變化特點(diǎn)，顯示了降水淋失對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度影響的復(fù)雜性。

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