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2現狀及問題
2.1重當前輕長遠,林業科技意識不強
一些鄉鎮領導和農戶認為林業生產周期長、見效慢、效益不高,對林業生產不夠重視,加上受傳統林業粗放經營思想的影響,缺乏林業科技意識,認為林業就是栽樹,栽在不能種莊稼的地方,不用培育,自生自長。重造、輕管、輕投入,林木培育很少使用除草、松土、施肥、修枝整形、病蟲害防治等技術措施,林木成活率及保存率低,低產低效林多,甚至年年造林不見林;中幼齡林撫育間伐以生產木材,獲取近期收益為目的,采“優樹”、拔“大毛”,不按科學經營森林。
2.2缺技術少投入,林業科技應用率低
桂興鎮桂花村優質核桃林,被天牛、白蟻為害,樹干千瘡百孔、大量落果。農戶和鄉鎮林技人員沒有對策,有人認為核桃蟲多不愿發展。
退耕還林成片營造花椒2130hm2,產量低,效益差;新橋、棗山等鄉鎮栽的500hm2梨、桃、李和近年大力發展的2000hm2龍安柚、白市柚等,多數已到盛果期,有的只開花不結果或果小、口感差。特別是龍安柚,一方面仍在大面積發展栽植,另一方面因現有的品種混雜,培育管理技術措施缺乏等原因,導致質差、果小無人要。因此,形成政府熱心發展,農戶無心經營的局面。
上世紀80年代初期,在河東華鎣山區桂興等6個鄉鎮營造的5200多hm2馬尾松速豐林;桂興鎮范圍內國有和農戶的白夾竹林;分布全區的慈竹以及1989年以來長防林、退耕還林、天保工程營造的1.7萬hm2柏木林等,大部分生長過密急需撫育間伐,有的已形成低產低效林需要改造,因資金和勞力投入大,而農戶無力為之。
2.3林業技術力量弱,人員配置不合理
全區林業技術推廣站,實有編制及在崗僅3人,全為林業大專及以上學歷、林業工程師。鄉鎮林業技術推廣站在崗的89人中,林業及相關專業大專及以上學歷23人(全日制5人、在職函授18人),占25.8%;林業高級工程師1人、工程師28人,占32.6%,助理工程師4人,占4.5%。
鄉鎮林技人員配置不合理。全區只配備1名林技推廣員的鄉鎮(街道辦事處)占61%。悅來、石筍、觀塘3個片區站,轄14個鄉鎮,林地6600多hm2,林技推廣人員22人(林業大專學歷1人,林業工程師2人),其中20人是2009年陸續從計生辦、國土所、村建所、文化站等部門調入,未經專業技術培訓且無林業工作經驗;深丘重點林區蒲蓮、鄭山鄉未配置人員;廣福辦事處,配本科學歷、林業高級工程師1名,服務38hm2普通林地;在林地面積2128hm2的丘陵區觀塘鎮、2508hm2的山區光輝鄉,分別配備了3名和2名林技人員,且只在位1名、且缺乏專業知識(表1)。
2.4人員在崗不在位,有的在位非全職
區林業技術推廣站有2人被長期借調區林業局其它股室從事非林技推廣工作,鄉鎮林技推廣人員在崗不在位35人,占總人數的39.3%,他們有的長年專職擔任鄉鎮駐礦、水陸交通安全管理員、協警等工作;有的多年借調到所在鄉鎮以外,從事其它工作。如:森林覆蓋率占37%的前鋒鎮,7名林業技術推廣員,只有2人(表1)從事林業工作,其余分別在鎮黨政、安全、城管、綜治、調解中心辦公室等工作。
全區林技推廣員中70%的人都兼任了駐村干部,有的同時還兼任了鄉上的協警、安全等工作;另外,因工作量少、待遇低、人員管理漏洞等諸因素,使部分在位林技推廣人員的主要時間和精力用在本職工作以外,自己的“第二職業”上。不能集中時間和精力從事林業及技術推廣工作。
2.5硬件不足、手段落后,科技項目無經費支撐
缺乏調查用測高器、生長錐、土壤分析儀等設備。科普宣傳仍處在紙質宣傳資料階段,急需完善林業科技推廣手段和配備相關設備。鄉鎮林業技術推廣站大部分工作人員無專門辦公室、文柜、桌、椅,甚至筆墨紙張等辦公用品都無法保障。推廣和開展科技實驗工作無經費支撐。為帶動農戶科學種植,區林業技術推廣站擬在栽植有1333.3hm2花椒樹的觀塘鎮搞花椒豐產示范基地,因沒有可支配的科技項目金費,無法按技術方案開展工作,科技促進林業增產的作用沒有得到發揮。
3對策和建議
3.1落實領導責任,保障推廣實施
一是制定和實施《林業科技工作目標責任考核辦法》,將林業科技工作納入各級政府及相關部門的績效考核;二是各級政府及相關部門每年都要召林業科技專題工作會議,加強領導、及時進行業務和技術指導;三是對縣、鄉林業科技及技術推廣機構從人、財、物等方面予以切實有效支持。
3.2加強技術培訓,合理配備人員
人才培養是林業科技發展的首要問題。通過專業培訓、技術交流、外出學習、參加自學考試、函授教育等方式,讓全體從業人員每年都有學習、交流,提高業務水平和科技推廣能力的機會。
在人員配備上,一是增加區林業技術推廣站林業專業技術力量,努力建成一個集技術培訓、科普宣傳、科技示范、引進推廣、科技實驗、技術服務于一體,功能完奮的縣級林業技術推廣機構;二是根據幅員大小、林地面積、資源狀況及工作量等因素合理調配鄉鎮林技推廣人員;三是優化鄉鎮林業技術推廣站工作人員,按照“學有所用”,“用有所長”的原則,逐步將非林業專業或不愿從事林業工作的人員調離林技推廣崗位;四是整合鄉鎮技術力量,將理論與實踐經驗豐富的專業技術人員集中在片區站駐地所在鄉鎮,實行“人員片站統一使用,鄉鎮承擔的部分補貼,由各鄉鎮按林地面積分攤”,解決目前鄉鎮之間力量不均、片區站“名存實亡”的問題;五是解決在編人員不從事本職工作、兼職工作與林技推廣無關等問題;六是面向社會考試招聘林業專業技術人員,補充和培養林業新生技術力量。
3.3加大資金投入,配備科技推廣設備
一是政府要加大財政投入,提高技術人員待遇,解決辦公經費,穩定和吸納高素質專業技術人員從事推廣工作;二是給區及鄉鎮林業技術推廣站配備必備的宣傳、實驗、檢測、調查及交通、通訊設備;三是制定切實有效措施,保障每年有一定比例的財政專項經費用于林業科技工作;四是制定優惠政策,多方吸納社會資金對林業科技的投入。
3.4創新科普宣傳模式,強化科技支撐
積極探索、創新林業科普宣傳模式。一是宣傳對象要“有名有姓”。對本鄉、本地熟知的人或單位,利用林業科技及實用技術并取得良好效果的予以宣傳;二是宣傳要做到“有聲有色”,通過錄制VCD等音像節目進行播發;三是建好各類科技示范基地,用事實向社會展示科技的魅力。
將科技試范區建設作為新建林業工程項目的試驗地和樣板,提前1年以上先行實施,以總結經驗和起到示范及帶動作用,避免工程的盲目性和隨意性。視工程規模,示范總面積不小于該項目工程量的1%-5%;在林業工程建設中將“良種”、“良法”、“良效”作為工程建設成效的綜合評價因子。
由林業主管部門定期組織相關林業科技人員,開展全區林業科技調研、技術咨詢及指導工作。做好林業新技術、新品種的引進、實驗、示范與推廣工作。結合各種營造林工程建設項目,引進適生、高效、安全、多益的林木新品種和栽培技術,通過區域試驗、技術吸收和創新后大力推廣應用。
對林業生產各個環節進行跟蹤技術指導,充分發揮林業科技對林業發展的引領和支撐作用。特別是一些投資大、見效快、效益高的林業產業項目,如巨桉工業原料林,花椒、龍安柚、核桃等經果林。香椿、香樟等珍貴用材林的培育,林下種植中藥材、培殖食用菌等。
3.5鼓勵科技下鄉,促進科技應用
從政策上完善和鼓勵林業科技人員深入基層,參與科技示范、重大工程、產業開發基地建設、從事科技服務工作,鼓勵和允許科技人員領辦或兼職林業企業的技術顧問并從中獲取報酬,對有突出貢獻的科技人員實行重獎。
建立以鄉鎮林技人員為核心,農村林業專業戶、業主為骨干的林業技術協會,采取與職稱掛鉤、與利益捆綁,包技術、包產量、包賠償的新型“掛包幫”合作形式,將“掛包幫”作為林技人員業績考核的重要內容。讓林農與林技人員形成利益共同體,促進科技與應用、科技人員與林農的有機結合,提高科技的應用率。
在發展林業產業中,大力引進業主、扶持林業專業戶,鼓勵和引導應用林業實用技術,用林業產業帶動林業科技發展,用林業科技進步促進全區林業產業提檔升級。
現階段,提高科技應用率要重點從三方面入手:一是抓“短平快”項目,以速生豐產、生產木質原料為目的的巨桉組培、營養袋苗培育及巨桉、香椿豐產培育技術推廣;二是做“價值高”文章,以質優價高、生產食用原料為目的的龍安柚、梨子、桃子、核桃、花椒的低改嫁接、疏花疏果、無公害培育技術應用;三是保“效益長”產業,以生產食用和材用原料并永續利用的慈竹、麻竹、白夾竹的施肥、提純扶壯等技術措施的應用。
中圖分類號:S718.5 文獻標識碼:A
0 引言
氣候變化的趨勢為全球氣溫的升高,降水分配格局的變化,以及災害性天氣的增加,在20世紀,全球平均氣溫升高約0.74℃,21世紀末全球平均氣溫預計將升高1.1~6.4℃ (IPCC,2007)。大興安嶺地區氣溫也有明顯上升的趨勢(唐國利等,2005),大興安嶺是我國地帶性多年凍土的主要分布區,且位于歐亞大陸地帶性多年凍土的南緣,多年凍土對氣候變化的響應也十分敏感,已出現退化現象(金會軍等,2006),這些變化必將對大興安嶺北部森林生態系統帶來影響。
森林生態系統作為陸地生態系統的主要組成部分,其對氣候變化的響應對于維持生態系統的平衡有十分重要的作用。氣候變化與森林生態系統之間關系密切,氣候變化將不可避免的對森林生態系統產生一定的影響(劉國華和傅伯杰,2001)。大興安嶺地區是我國典型的寒溫帶針葉林區,樹種組成以興安落葉松(Larix gmelini)和樟子松(pinus sylvestris var.mongolica)為主,闊葉樹種有白樺(betula platyphlla)和山楊(populus davidiana),其山地地貌和植被共同影響大興安嶺的氣候特征。
1 大興安嶺北部林區氣候變化特征
大興安嶺地區氣候變化特征與全球和我國的趨勢一致,具有變暖的特征,氣溫增加幅度是我國最大的地區(唐國利等,2005)。近30a來,大興安嶺冬季增溫更明顯,降水總體變化不大,而多年凍土融深具有增加的趨勢(呂淼等,2005)。對于大興安嶺北部漠河地區,近30a來氣溫增加了大約3℃,而年降水變化趨勢不明顯,但冬季降水具有增加的趨勢(趙玉柱等,2012)。總之,大興安嶺北部氣候趨于變暖,冬季降水有所增加。但由于大興安嶺為山區,氣候具有垂直地帶性特點,氣候變化也具有山地氣候的特征。
2 氣候變化對大興安嶺北部森林生態系統帶來的影響
2.1 溫度和降水對大興安嶺北部森林生態系統的影響
氣溫升高可直接影響森林的生理過程(Prenticeet等,1992),在冬季和早春溫度升高下,一些植被物種會提早開花或放葉,這會改變森林生態系統的結構和物種組成。當溫度增加1℃,大興安嶺北部落葉松及針葉松林面積將縮小,當溫度繼續升高約3℃,闊葉林可完全代替落葉針葉林(鐘秀麗和林而達,2000),有的研究也認為氣候變暖會使北方森林帶北移,大興安嶺會出現蒙古櫟和椴樹等闊葉樹種(程肖俠和延曉冬,2007)。另外,溫度增加也會影響森林生態系統的物質循環,使土壤有機碳的礦化能力增加,從而對氣候變化產生反饋效應(Pastor和 Post,1988)。由于降水的年季變化較大,降水變化對森林生態系統的研究還相對有限,如果降水增加,則大興安嶺北部的森林中將出現紅松樹種(程肖俠和延曉冬,2007)。當平均氣溫增加4℃和降水量增10%時,大興安嶺的針葉林甚至可能會完全北移出我國,取而代之的是針闊混交林或中溫性的草原(譚俊和李秀華,1995)。
2.2 多年凍土退化對大興安嶺北部森林生態系統的影響
在氣候變化下,大興安嶺多年凍土退化顯著(金會軍等,2006),這也會對森林生態系統帶來影響。在大興安嶺根河地區,多年凍土退化導致落葉松林傾倒,并且造成大面積的興安落葉松死亡,傾倒林木蓄積量約為6 000 m3。而在漠河的育英林場,氣候變暖下緩坡多年凍土濕地退化出現白樺入侵現象,白樺可作為入侵的先鋒樹種,隨著白樺林的增長發育,興安落葉松也會相繼入侵,逐漸代替白樺。
2.3 氣候變化對大興安嶺北部森林火災的影響
林火是森林生態系統演替的一個重要環境因子,而大興安嶺地區森林火災比較頻繁。氣候變化對森林生態系統帶來的變化也會影響森林火災的發生。大興安嶺北部是我國增溫幅度最大的地區之一,氣候變化可加快可燃物的失水,加強其燃燒性。另外,遭受過火災及其它強烈干擾的森林對干早更加敏感,進而會導致林火有增加的趨勢。
3 結語
大興安嶺北部已出現氣候變暖和多年凍土退化的現象,這些變化會對森林生態系統產生多方面的影響,其可以改變森林生態系統的物種組成,群落結構、影響森林演替方向及對森林的物質循環帶來影響,森林生態系統的這些變化也會對氣候變化產生反饋效應。
參考文獻
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中圖分類號:S688 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2011)-07-0227-1
1 園林植物廢棄物循環利用的現狀
1.1 國外園林植物廢棄物循環利用的發展現狀
很多發達國家在循環利用園林植物廢棄物方面已經取得了一些進展,廢棄物的利用率也越來越高。其中,美國經過多年研究,表明循環利用園林植物廢棄物比焚燒和填埋的效益更高、更加環保。因此,美國很多地區都已經將循環利用園林植物廢棄物納入到法律條例中,并給予一定的資金保障來推廣此項工作。由于政策上的支持和資金上的保障,美國園林植物廢棄物的利用率呈逐年上升趨勢,據統計從05年到09年增加了5倍之多。
1.2 國內園林植物廢棄物循環利用的發展現狀
在我國很多大城市已經開始啟動此項工作。例如:早在2007年,北京市朝陽區首先引進了有機廢棄物微生物發酵處理技術,成立了我國第一座園林植物廢棄物處理場,并已經投入生產;上海市靜安區于2007年在松江建立了園林廢棄物循環利用的中試基地,主要加工利用修剪行道樹產生的園林廢棄物;廣州市園林植物廢棄物的利用率已經達到30%,并于2010年7月率先出臺了《城市綠色廢棄物循環利用技術通用規范》;深圳市早在1998年時就已經開展了此項工作,目前深圳市園林植物廢棄物的利用率已經達到30%。
2 園林植物廢棄物循環利用的必要性
2.1 建設節約型社會的必然要求
目前,建設節約型社會是社會發展的必然要求,循環利用園林植物廢棄物正順應了建設節約型社會的要求。首先,循環利用園林植物廢棄物,減輕了處理城市園林綠化垃圾的壓力,能夠使城市自身進行良性生態循環;其次,利用園林植物廢棄物加工成肥料或者再生土壤,可以減少外加肥料的使用,同時又可以改善土壤結構;再次,利用園林植物廢棄物,減少了污染,維護了城市環境;最后,園林植物廢棄物在園林綠化中代替了山泥,從而保護了山泥原產地的生態環境和表土。
2.2 改良土壤的要求
園林建設用地,受自然因素和人文因素的影響,經過長期的種植,土壤有機質含量低、粘結度高、營養缺乏。循環利用園林植物廢棄物有效地解決了這個問題。
3 循環利用園林植物廢棄物的做法
3.1 設立園林植物廢棄物收集點
根據園林綠化面積,科學合理設置廢棄物收集點,以方便收集園林植物廢棄物。如果沒有辦法設立新的收集點,可以通過改建公園或綠地的垃圾房等辦法,建立起封閉的、具有粉碎功能的臨時存放園林廢棄物的收集點。然后,定期將收集點儲存的廢棄物統一運到園林植物廢棄物的處理廠。為了方便收集廢棄物,可以多設立幾個植物廢棄物收集點。
3.2 設立園林植物廢棄物處理廠
一般選擇在城市的郊區建立園林植物廢棄物處理場,要有足夠的場地,以滿足規模化處理的要求。在處理場中一般需要配置翻倒機、發酵槽、粉碎機等機器設備,園林植物廢棄物的處理一般需要經過粉碎、發酵、生物技術提煉的三個主要過程,最終生產出營養土,完成植物廢棄物的轉化。
4 循環利用園林植物廢棄物的效益分析
4.1 生態效益
生物的生長發育需要不斷從它的周圍環境中吸取它所必須的物質,并且不停地影響著環境,而受生物影響的環境,特別是土地環境,又反過來作用于生物,所以,要使生物的生活環境經常滿足生物的生活要求,必須適時補充環境所失去的物質,維持整個系統的活力。園林植物廢棄物循環利用后產生的土壤介質可以改善城市土壤存在的板結、有機質含量低、通氣性差、透水性不強的缺陷,提高城市土壤的理化性狀、促進植物生長,增加雨水滲透、減少地面積水,提高城市生態系統自我良性循環的能力,同時,土壤介質的應用可大大減少綠化建設中購買的農田土和肥料,對保護耕地和有限的土壤資源具有重要的意義。
4.2 經濟效益
隨著城市綠化的快速發展,園林植物廢棄物的產生量也逐年增大,以上海為例,全市行道樹超過80萬棵,每年僅行道樹修剪至少產生6萬噸左右的樹枝,加上全市公園、綠地、居住區和單位綠地,每年產生大量的園林植物廢棄物,傳統的廢棄物處置方式主要是填埋和焚燒,這不僅造成了環境的污染,也帶來了資源的浪費,綠化養護單位還必須為運輸和焚燒投入大量資金。利用微生物發酵技術使這些廢棄物轉化為可以利用的土壤介質,不但可以減少填埋場的面積,減少病原菌的繁殖場所,同時解決了上海園林植物廢棄物的處置問題,降低城市綠化維護成本。
5 小結
循環利用園林植物廢棄物是目前園林綠化工作的發展方向,是處理園林垃圾的有效手段,同時也是實現可持續發展的必要途徑。因此,只有堅持科學發展觀,利用先進科學技術,解決循環利用園林廢棄物工作中存在的問題,加快推進園林廢棄物的循環利用,促進循環經濟的發展。
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低碳經濟是我國經濟發展的主導模式,以低污染、低能耗、低排放為主要特征。建設項目的全生命周期的能源消耗,對低碳經濟的影響非常大。從20世紀80年代開始,在我國興起了建筑節能,目前已成為在全國強制性執行的建筑行業的基本政策。住建部在《關于發展節能省地型住宅建筑和公共建筑的指導意見》中指出:到2020年,北方和沿海經濟發達地區和特大城市新建建筑實現節能50%的目標,絕大部分既有建筑完成節能改造。為了實現這個目標,正確的進行能耗統計,找出節能要點,更能有的放矢的完善建筑的節能減排。先從住宅建筑的建造過程和使用過程進行能耗的統計研究。
綠色住宅建筑在城市經濟中扮演著重要的角色,其主要中心內容是節能減排,這也是發展城市低碳經濟的核心。因為在城市經濟中,住宅建筑所占的比例非常大,它是能源的主要消耗平臺。如在綠色理論的倡導下,住宅建筑可以采用綠色的建筑圍護結構,這個措施會大大減少采暖和制冷的能源消耗;可以在設計中注重風向,合理排設住宅建筑朝向,進行自然通風,設置風冷系統,能高效率的利用主導風向,這些都能夠有效的節約能源,大大降低碳排放。通過先進的信息和技術力量,充分利用太陽能、風能等,配合合理的技術手段,使住宅建筑自身產能,不僅能達到節約能源的目的,更能在很大的程度上降低碳排放。還可以推動清潔能源產業的發展。
1住宅建筑建造過程中的能耗統計方法
住宅建筑的建造過程,其能耗的統計,涉及到建造材料生產的能耗、運輸需要的能耗、以及施工環節中的能耗。其全過程的能耗主要涉及到電力、燃料、冷熱能源、以及其他能源。
在電力方面,通過統計總電量,可以把電折算為煤耗來計算能耗。可以按照:1kwh為0.4以kg標煤計算。而煤的熱值是22990kJ/kg。通過換算就可以求出其煤耗。
2住宅建筑使用過程中的能耗內容
住宅建筑使用過程的能耗統計是一個復雜的過程,因為,住宅建筑的分布狀況、所在的區域、使用習慣、以及其能耗結構都會大大影響其統計結果。如,根據我國的建筑氣候分區,可以分為嚴寒、寒冷、溫和、夏熱冬冷、夏熱冬暖等五個分區,這些地區的氣候、居民的生活習慣、建筑階段的相關技術水平以及經濟發展水平等,都會對當地的建筑能源消耗結構和使用有著非常巨大的影響。因此,不同的地段,其統計的內容和方法不同,導致最終的結果也不一樣。
2.1住宅建筑能源消耗主要影響因素
根據住宅建筑的形成過程以及使用情況,其能耗涉及到建筑物外部圍護材料和結構設計,以及建筑動力系統,如空調、照明等。同時,市場的能源價格、建筑物所在的氣候特點、業主的使用習慣和特點等多個方面,是一個復雜的系統。為了更好的統計住宅建筑的能耗狀況,單從某個個體影響進行分析是不能全面體現其整體特征的,應該運用系統集成思路,在充分考慮了影響住宅建筑能源消耗的各個影響因素的基礎上,特別是這些因素之間的聯系和特點,以及內部環境與外部環境,市場、氣候等關系后,才能更全面的進行統計分析。住宅建筑能耗集成系統主要包括:
l)住宅建筑自身的系統,如使用的建筑材料、圍護結構、動力設施等。
2)業主自身特性,如收人狀況、家庭人口數量、能耗開支等。
3)動力設施使用,如空調設備、采暖設備等設施各項能耗指標。
4)住宅建筑外部系統,如市場能源價格、城市能耗普及率、城市發展水平以及住宅建筑所處區域的氣候特征等。
3住宅建筑能耗統計方法的研究
一般情況下,根據目標對象統計分析的目的,需要采取適合的調查方法,常用的調查方法主要有:定期統計報表、普查、重點調查、典型調查、抽樣調查等方式。
在住宅建筑能耗調查中,根據能耗的特征,采取抽樣調查的方式進行,由我國氣候區域劃分為五個類型,在每個類型中抽取一個城市作為典型進行,來了解建筑外部系統與能耗的相互關系。在被選中的城市中,選取一個住宅小區,為了讓這個選取的小區具有普遍性和代表性,所選取的小區必須能夠大致反映能耗的基本特征。在選取的住宅小區中再抽取調查住戶進行調查,調查住戶的選取,必須能夠保證全面反映住宅建筑使用過程中能耗的不同水平。
4統計數據處理方法
在上述的抽樣調查表格中,常常會出現由于某種原因導致調查中缺失數據。這種情況會經常出現,在不影響可讀樣本量的前提下,可以進行插值處理,也就是人為的用一個數值去代替缺失的數值。如果變量中的缺失值比例小于5%,可以用該變量的總體平均值來代替缺失值。如果變量中的缺失值比例大于5%,可以將樣本以類似性原則分組,再用組的平均值來代替組內的缺失值。在抽樣調查中,如果出現數據問卷單元無回答的情況,可以將該樣本刪除。
5住宅建筑節能改造
通過統計可知,我國既有住宅建筑絕大多數屬于高能耗建筑,對其進行節能改造可大大提高能源利用率,對既有住宅建筑進行節能改造是非常必要的。《既有居住建筑節能改造技術規程》的,為住宅建筑的節能改造提供了依據。
目前,北方采暖區通過開展改造工作,不僅積累了經驗,更為以后進一步開展節能改造工作奠定了基礎。既達到了節能標準,又起到了正確引導作用。南方炎熱地區很多屬于夏熱冬暖地區,常年溫度和濕度都較高。這就導致了空調制冷能耗量大。這部分地區的改造也應該引起重視。應該制定出具有操作性的實施計劃和方案。首先應進行正確的能耗統計,找到合乎該地區的能耗點,進行合理的經濟激勵政策引導,提高居民和房產商對節能改造的積極性。并能找到正確的資金籌措渠道,設計合理的技術方案,多考慮再生能源的利用,考慮投人收人比及投資回收周期等。
6結束語
住宅建筑在城市經濟中有著不可替代的角色,發展城市低碳經濟,離不開住宅建筑的綠色理念。因此,為了更好的進行住宅建筑的節能減排,應從其建造階段開始積極實施綠色措施。為了更好的進行綠色住宅建筑的實施,應積極探索綠色住宅建筑的能耗統計方法。只有正確的統計方法,才能更好的分析其節能減排的技術方案,能更合理的使用技術手段。同時,不能忽視既有住宅建筑的節能減排,全面提升綠色住宅建筑的工效,積極發展低碳經濟。
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作者簡介:張濤(1981-),男,安徽阜陽人,三峽大學電氣與新能源學院,副教授;武建瑞(1983-),男,陜西蒲城人,三峽大學電氣與新能源學院,助理工程師。(湖北 宜昌 443002)
基金項目:本文系三峽大學教學研究項目重點項目(項目編號:J2011008)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)09-0073-02
能源是人類生存和發展的重要物質基礎,隨著社會發展對能源需求的持續增長,以及能源短缺危機和全球環境的日益惡化,能源對人類經濟與社會發展的制約和對資源環境的影響也越來越顯著。[1]面對能源短缺危機和環境保護的雙重壓力下,必須通過能源利用新技術實現“開源”和“節流”。因此,大規模開發新的能源,大力發展高效、環保的電力工業成為解決能源問題的有效途徑,培養這方面的人才對新能源的開發和利用具有重要意義。
三峽大學具有濃厚的電力行業背景,為了讓三峽大學(以下簡稱“我校”)電氣工程類專業學生了解新能源相關知識,“新能源發電技術”課程應運而生,它是電氣工程及其自動化專業課程體系中一門重要的專業選修課程。該課程的講授,能夠幫助學生較為全面地了解和掌握新能源利用形式及其相關技術的前沿動態,有利于培養學生的創新思維能力。為了提高教學質量,結合電氣工程類專業的特點,探索適合電力系統及其自動化專業課程授課內容和教學方法是十分必要的。本文將根據筆者近年來的教學實踐,談談對該課程的教學改革與實踐方面的幾點體會。
一、課程教學存在的主要問題和矛盾
“新能源發電技術”課程是一門多學科交叉的課程,除了涉及電力和能源領域的知識外,還要求學生具有其他領域相關的知識,如課程中風力發電技術涉及空氣動力學的相關知識,太陽能電池涉及的半導體材料的相關知識,生物質能中涉及的生物化學等相關知識等。[2,4]由于新能源發電技術的研究屬于前沿科學,目前,我國部分高校的相關專業已開設“新能源發電技術”課程,但不同學科對該專業課程的教學需求不同,導致教材內容側重點差異較大。該課程的建設中存在的問題較為突出,集中體現在:不同專業教材內容側重點不同,缺乏適合電力系統及其自動化專業的教材;作為一門選修課程,學生重視程度不夠;專業教學環節矛盾眾多,包括課程與教材之間的矛盾,理論教學與實踐教學之間的矛盾,教學目標與教學方法之間的矛盾等,這些都在很大程度上制約了“新能源發電技術”課程教學質量的提高。
對于電力系統及其自動化專業的學生,該課程需要涉及更多電氣工程學科的相關知識,如電機學、電力電子技術、電力系統分析等專業知識。在新能源并網和儲能技術中需要應用這些專業知識分析該研究領域前沿問題,有利于全面掌握新能源知識體系和培養學生分析問題的能力。由此可見,本課程內容豐富,知識點多,在該課程的建設中,需要根據專業特點,合理組織教學內容,讓學生掌握晦澀難懂的外專業知識的,能利用本專業知識分析實際工程問題,激發學生學習該課程的興趣,提高學生的綜合素質,因此該課程的教學內容和教學模式的改革勢在必行。
二、教學內容的改革
為了適應電力系統及其自動化專業學生的教學,在課程改革過程中,根據新能源發電行業現狀和電氣工程對新能源發電技術課程知識體系的需求,結合電力工程及其自動化專業的特點,精選教學內容,重新構建了新的課程知識體系,加強與電力系統及其自動化專業之間的聯系。
根據新能源發電站接入電網的影響不同,將這些新能源技術分為兩類:穩定性能源發電技術和間歇性能源發電技術。
一些新能源技術(如生物質能、地熱能和常規水電)在接入電力系統方面和常規電力技術一樣容易,除了一次能源的形式不同,轉換成電能環節基本相同,都采用同步發電機進行發電,對電網的安全和穩定不會造成影響。因此,這部分新能源知識重點講解各種新能源發電技術的基本原理,最新的發電技術的現狀和動向,及在利用過程中對改善環境帶來的好處,培養學生新的能源觀念和意識。同時結合電網發展的最近進展,這些發電技術作為分布式電源接入電網時,如何規劃電網,接入電網對電網的影響等方面進行適當的講解,加強與電力系統知識的聯系,提高學生學習的積極性,
由于受到季節、氣象和地域等條件的影響,另一些新能源技術具有隨機性、波動性和間歇性的特點,如風能和太陽能發電等新能源發電技術,在接入電力系統方面需要克服更多的挑戰,其電力大規模并入常規電網會對電網調峰和系統安全運行帶來顯著影響。這部分內容重點講解與電力系統相關的技術,涉及到電機學、電力電子技術和電力系統相關的知識點。在間歇性能源并網過程中,電力儲能技術可以補償負荷波動,解決風能和太陽能等間歇式新能源發電直接并網對電網的沖擊,調節電能質量,使大規模風力發電和太陽能發電能夠方便可靠地并入常規電網。隨著可再生新能源發電技術的快速發展,電力儲能技術也是電力系統及其自動化專業學生必須掌握的知識,所以儲能技術也是該課程知識體系的重要部分。
本文提出的課程知識體系目前還沒有相關教材,為此,筆者較為系統地構建并編寫適合電力系統及其自動化專業的“新能源發電技術”課程講義,使之更符合電力系統及其自動化專業的教學。從兩學期的試用情況來看,學生認同感增強,明確該課程是本專業不可或缺的重要選修課,重視程度顯著提升,在教學過程中取得了良好的效果。
三、教學模式改革
選擇合適的教學方法,能夠提高課堂效率。教學內容的不同,授課的教學方法也需要相應的改進,為此筆者對教學方法也進行了改革,使之與課程知識體系相適應。
1.采用學術專題講座的教學方式
“新能源發電技術”課程知識體系要求運用新的教學方法。每種新能源發電技術各自成章,自成系統,各部分內容均有很多前沿的技術,僅靠書本知識已經不能適應科技的進步。[5,6]因此需要任課教師補充相關發展的新動向和新技術,以學術講座的形式進行講授與課程相關知識點。講解過程中,以具體的行業問題為背景,采取啟發式的講解方式,層層剖析問題,可以讓學生在有限的學時內,掌握發電技術的發展現狀、發電原理、利用方式、開發存在的問題和研究現狀及動向。如地熱發電、海洋能發電、生物質能發電、太陽能熱發電技術,都可以采用講座的方式進行講解。同時在講座過程中,增加學生提問環節,讓學生可以積極參與,引導學生自主思考。
為了強化實踐,在每一個專題授課結束后,教師通過布置與該專題相關的設計題目,讓學生學以致用。比如讓學生設計太陽能熱電站,利用波浪能發電原理設計相應的波浪能電站,設計新農村綜合利用生物質能的方案,設計垃圾發電站工藝流程等,作為分布式電源接入電網時,結合不同能源開發利用的特點對該地區新能源開發和電網結構做出合理規劃,并給出理由。通過這些綜合性設計作業,可以增強大家的創新意識和實踐能力,激發了學生的學習興趣和主動性,訓練了學生分析問題、解決問題的綜合能力,起到了非常好的效果。
2.基于問題的探究式教學方式
傳統的講授方式,可以系統地講解,課堂容量大。風力發電和光伏發電技術涉及知識點多,知識點零散,因此需要教師合理組織教學內容,使其與所學專業知識相結合。為此筆者精心設計每一個教學環節,精講多練。但傳統的授課方式,學生被動接受,學習積極性不高。
為此,筆者采用基于問題的探究式教學方式,在教學的過程中,教師起引導作用,對課程中的知識點進行分析,提出基于問題的討論題目;并分析學生需要掌握的知識要點,為學生提供必要的參考文獻,讓學生課后自己查閱資料,引導他們學會自己總結知識點,利用所學知識分析實際問題。而學生在課后根據自己的興趣自愿選題,并分小組進行研討,研討后,該小組總結討論結果。在課堂討論中,每個小組推薦一名學生做交流發言,將自己的研究內容做簡要匯報。學生互相提問展開討論,老師進行有針對性的點評,肯定了學生們取得的成績,對錯誤的地方進行了補充和糾正。[2]為了達到分組討論學習預期效果,要求每個小組在上交的文獻報告中,明確每個學生所做的工作和參加小組討論的發言內容,督促每個學生都參與討論學習。通過這種教學方式,充分調動了學生的積極性和主動性,也很好地完成了教學目標,促進了教學質量的提高,達到“授人以漁”的目的。
3.改進多媒體教學方式
由于該課程設計的專業知識具有跨學科的特點,有些知識點學生難以掌握,有些原理較為抽象。如風機的偏航過程、變槳過程、風機的失速原理、斯特林發動機的發電過程等都比較抽象,在沒有實物演示的前提下,學生經常不容易理解。因此在講這些課程內容時,采用多媒體動畫演示的方法,幫助學生理解基本概念和知識,讓學生更快更易地理解和掌握這些內容。
四、考試方法的改革
雖然在教學內容和方法上進行了改革,提高了學生的學習興趣,激發學生的學習熱情,但仍有不少學生選課和學習動機不端正。他們不是為了完善自己的知識結構,提高自己的綜合素質,只是為了湊滿學分,對選修課缺乏足夠的重視。[6]傳統的閉卷考核方式不能全面地反映真實的教學情況。撰寫課程論文,成績只與論文寫得好不好有關,有的同學東拼西湊,也能獲得一個理想的成績。這些方式都難以督促學生平常的學習,因此仍需完善課程的考核方式。根據“新能源發電技術”課程的特點,筆者對該課程的考試方式做了合理的改革,促進學生學習,公正地反映了學生的成績。主要采取了以下一些措施:
1.注重對學生平時的考查
增加課堂隨機考查的次數。通過提問、課堂測驗等方式,讓學生在上課時能集中精力聽講,防止學生上課“開小差”。回答問題和課堂測驗計入平時成績。
2.增加撰寫文獻報告和大作業
基于問題的探究式教學方式中,撰寫文獻報告和小組討論環節能夠有效培養了學生查閱文獻、撰寫論文、發現問題、解決問題、獨立思考的能力,因此能夠較為科學評價學生平時的努力程度。因此,課堂討論和小組討論中,根據學生在該環節中的貢獻不同給學生不同成績,這樣能起到督促學生學習和檢驗學生學習效果的作用。
作業是課堂教學的有效補充和延伸,是教學中必不可少的環節。大作業一般具有綜合性的特點,能夠有效鍛煉學生的綜合能力,鞏固平時所學的知識,是反饋教學效果的有效手段。因此增加大作業和撰寫文獻報告在平時成績中的比重也是考查學生平時學習的有效手段。
3.增加平時成績的權重
平時考核成績權重由原來的30%提高到目前的50%,有效地避免了學生平時不學習,考試時突擊學習也能取得不錯成績的弊端,提高學生學習的積極性和自覺性。
通過上述措施的實施,經調查表明多數學生都認可這種成績考核方法較合理、公正,能夠真實反映學生的成績,受到了多數學生的歡迎。
五、結束語
“新能源發電技術”課程是電氣工程及其自動化專業課程體系中一門重要的專業選修課程。本文針對課程建設中存在的突出問題,構建了適合電氣工程類專業的“新能源發電技術”課程的知識體系,合理組織教學內容,并根據授課內容提出了合適的教學和考核方法。通過課程教學改革,激發學生的學習興趣,引導學生主動學習,培養了學生分析問題、解決問題的能力和創新意識,提高學生的綜合素質,達到提高該課程的教學質量和教學效果的目的。
參考文獻:
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Abstract: according to the engineering practice, the author summarized the asphalt concrete pavement roughness affect several factors, and how to ensure and control in the construction of asphalt concrete pavement roughness of this paper discusses.
Keywords: asphalt concrete; Roughness; Influencing factors; Technical measures
中圖分類號: U416.2文獻標識碼:A文章編號:T2012-02(03)8037
瀝青混凝土路面的平整度關系到行車的安全性和舒適性以及道路的使用壽命,同時也是評定道路工程施工質量的主要指標之一。影響瀝青混凝土路面平整度的因素很多,筆者根據多年的路面工程施工實踐(寧淮高速、揚溧高速、成綿高速),主要從施工測量、原材料、施工機械、施工工藝等方面對平整度的影響作了簡要闡述,并提出了解決措施。
1從測量交接與放樣方面提高平整度
(1)高等級公路的路基和路面均單獨分開招標,在路基單位與路面單位的道路高程交接過程中,也應對平整度做相關交接,避免因特殊路基和橋頭、涵洞兩側土方的不均勻沉降,造成已施工完畢的路基平整度不合格。對不合格路段,可預先攤鋪一層結合料,保證后期攤鋪機行走的平整性。
(2)高速公路路面工程(底基層、基層、面層)均采用攤鋪機鋪筑,攤鋪機除自帶找平裝置外,攤鋪機也按照測量員預先放樣的基準線(設計高程加上虛鋪量來作為基準面)來控制。基準線是一根與路面設計高層平行的張緊鋼絲,施工中均稱為“走鋼絲”。如果測量人員對基準線控制不好,攤鋪成型的基層平整度就差,且一直反應至瀝青混凝土面層,造成路面平整度不合格。所以鋼絲的測量放樣尤為重要,可以從以下幾點保證鋼絲的準確性。
1)測量人員應使用高精密度的水準儀,過程中經常校核,確保鋼釬的標高誤差在±3mm之內。
2)保證鋼釬、鋼絲架設牢固,減小鋼絲張拉過程中的標高誤差,避免人為破壞。直線段鋼釬的間隔10m,曲線段鋼釬間隔5m,鋼絲繩中間嚴禁出現接頭,在兩側采用緊線器拉緊,拉力不少于20kN,測量員復核鋼絲繩標高以確保在鋼絲張緊后不產生過大的繞度,保證鋼絲繩平直順滑。攤鋪過程中,派專人看守,避免機械或行人碰撞鋼釬和鋼絲繩,對擱置在鋼絲繩上的傳感器進行全過程看守,不間斷采用3m直尺量測攤鋪成型面面和鋼絲繩標高,確保兩者一致。
2加強基層攤鋪平整度控制
基層平整度不好會一直影響著瀝青混凝土面層的平整度,基層不平整,瀝青混凝土面層的厚度也不均勻,在松鋪系數和碾壓組合均一直的情況下,碾壓完畢后的厚度也存在差異,造成平整度不合格。
2.1盡量采用進口攤鋪機
如德國產ABG423)攤鋪無機結合料,避免采用國產攤鋪機主要原因是進口攤鋪機各項機械性能均較出色,熨平板初始夯實平整度好。注意螺旋布料器在靠近攤鋪機兩側500mm部位設置反螺旋,減少離析現象發生。
2.2加強基層無機結合料的原材料和配合比質量控制
過程中加強對灰劑量、級配、含水量、壓實度等重要指標進行監控,避免后期表面強度不夠出現松散,影響平整度。
2.3加強基層的養護工作
在終壓完畢2h內可采用土工布覆蓋,并灑水保濕養護7d,正常養護28d,延遲開放交通。
3攤鋪作業中提高平整度
攤鋪機是瀝青混凝土路面的主要生產者,對攤鋪機控制的好壞,直接關系到瀝青混凝土施工質量。如自動找平裝置性能的穩定性、攤鋪的連續性、熨平板拼接質量及工作性能、運料車撞擊攤鋪機、履帶行走路線下存在散落的集料未清理等等,均對瀝青混凝土平整度產生較大影響。
(1)根據路面設計參數、拌合樓產量,選擇性能優良的攤鋪機并配備精確度高的自動找平裝置,同時另備用一套找平裝置;日常中加強對攤鋪機的保養和維護工作,配備專業的機修人員跟蹤攤鋪機作業,避免因攤鋪機性能不穩定造成路面質量缺陷。
(2)保證攤鋪前熨平板的加熱溫度,避免起步過程中出現“拉毛”現象。按照《江蘇省高速公路瀝青路面施工技術規范》DB32/T1087-2008要求,高速公路下面層設計采用70#道路石油瀝青,起步時熨平板加熱溫度應控制在85℃以上,中、上面層采用高性能SBS改性瀝青,起步前熨平板加熱溫度應控制在110℃以上。
(3)攤鋪機就位時,必須根據高程、虛鋪厚度計算墊板厚度,保證平整度滿足要求。起步時攤鋪機速度控制在1m/min,自動找平裝置的開啟和控制派專人看管,過程中緩慢調整。
(4)攤鋪機起步時熨平板的振動頻率應適宜,振動頻率和振幅應同步,確保瀝青混凝土的初始壓實度合格,若不同步,會導致面層局部集料密度不一,碾壓后平整度不合格。
(5)運料車駕駛員應熟練駕駛,避免碰撞攤鋪機,應保持由攤鋪機推著運料車行走。
(6)根據拌合樓產量、運輸距離、運料車數量計算攤鋪作業速度,保證攤鋪作業不間斷連續進行,一般情況攤鋪速度控制在3m/min左右,攤鋪作業中休息和就餐時間應有足夠人員輪換,切勿停機就餐,造成瀝青混合料溫度下降,后期碾壓不密實,影響平整度。
(7)在攤鋪作業時,應保證螺旋布料器均勻連續作業,保證兩側送料不少于2/3布料器高度。
(8)及時清理履帶行走路線部位散落的瀝青混合料和自動找平裝置探頭下方的混合料,保證攤鋪機行走路線的平直和自動找平裝置的精確度。
(9)攤鋪機在過橋和涵洞時,因存在防撞護欄、橋頭搭板和伸縮縫等,施工較為困難,平整度的控制也尤其重要,應注意以下幾點:
1)前期采用瀝青混合料對伸縮縫進行填實并碾壓平整,保證攤鋪機行走的平整性;復測橋頭搭板的高程和平整度,對不合格部位進行處理,高的鑿出,低的采用細瀝青混合料修補平整。
2)根據設計高程,在橋頭搭板兩側10m部位每隔2m將控制的虛鋪厚度標識在基層上,采用浮動基準梁或自動找平裝置攤鋪,現場技術員根據做好的標識調整找平裝置控制平整度,特別是彎道橋頭位置。
3)橋面鋪裝時,攤鋪機保持緩慢、勻速、不間斷攤鋪,速度控制在面層速度的0.8倍以下,且≯2m/min,作業中不得停頓。
4碾壓作業中提高平整度
(1)碾壓機械組合應通過試驗段進行確認,確保瀝青混凝土路面的壓實度和平整度。
(2)碾壓溫度的控制上,應派專人量測并做好記錄,嚴格參照技術規范和施工方案的要求進行。初壓溫度過高,壓路機的輪跡明顯,且會產生瀝青混合料的推移現象,影響平整度;復壓的溫度過高,會造成細集料粘輪,形成細集料“飛濺”,影響瀝青混合料表面外觀,溫度過低,則不易碾壓至設計壓實度。
(3)混合料未壓實前,施工人員不得進入踩踏,一般不得人工修補,確保碾壓的平整度。碾壓速度應均勻,驅動輪在前,從動輪在后,避免熱集料被擠壓隆起。過程中避免急剎車、突然啟動、任意停車的情況,車輛停車加油、加水均應在完成終壓并冷卻的瀝青混凝土路面上進行,在未冷卻的路面上停車會出現輪跡,影響平整度。
(4)注意碾壓路線,保證錯輪碾壓,避免在同一斷面進行折返碾壓,造成過壓,不僅影響平整度,也使得壓實度超100%,影響路面使用壽命。
(5)注意碾壓組合的次數,應有專人看管壓路機,保證碾壓部位和碾壓次數達到試驗段數據要求。碾壓遍數不足,壓實度不合格,后期易出現車轍現象。
(6)專人檢查路面平整度。在復壓完成后,質檢員可采用3m靠尺檢測完成復壓的瀝青混凝土路面平整度,并做好記錄,如橫向平整度不合格,可指揮壓路機橫向振動碾壓2~3遍,反之縱向碾壓2~3遍,直至滿足規范要求。
5接縫處理對平整度的影響
高等級公路嚴禁出現縱向的冷接頭,橫向接頭因兩側混合料的壓實度不同,標高控制不理想,行車時造成跳車現象,大大降低路面的平整度。
(1)縱向熱接縫是兩臺以上攤鋪機梯隊作業時產生的,在其相接處,必須有一部分搭接,才能保證該處與其他部分具有相同的厚度。此時兩條毗鄰攤鋪帶的混合料都還處于壓實前的熱狀態,所以施工時應將已鋪混合料部分留下10~20cm寬,暫不碾壓,作為后攤鋪部分的高程基準面,待后攤鋪部分完成后,一起跨縫碾壓,同時保證了縱向和橫向的平整度。
(2)橫向接縫是前后兩次攤鋪時形成的。控制好橫縫接頭的質量主要在切除前次接頭,在前次施工接頭部位采用3m直尺進行檢測,對平整度不滿足要求的部位,用切縫機進行切除。在新攤鋪接縫處應清理干凈并涂刷上乳化瀝青,確保連接強度。橫向接茬處的粗集料超過壓實厚度部位應清除,并補上細集料,碾壓時,應先用雙輪壓路機先進行橫向(即垂直于路面中心線)碾壓,碾壓時壓路機應主要位于已壓實的混合料層上,伸入新鋪混合料的寬度不超過20cm。接著每碾壓一遍向新鋪混合料移動約20cm,直到壓路機全部在新鋪面層上碾壓為止,然后進行正常的縱向碾壓。碾壓過程中并及時采用3m直尺檢測平整度,對不合格部位及時處理。
(3)當天碾壓完畢后,應將攤鋪機、壓路機均開向未鋪新面層的下承層上過夜,第2天壓路機開回(從路肩部位)新施工面層上,再鏟除橫向接縫處斜坡層瀝青混凝土,繼續攤鋪新瀝青混合料。
(4)上面層橫向施工縫預留位置應遠離橋面伸縮縫20m以外,以確保伸縮縫兩邊路面表面的平順。
6小結
綜上所述,影響瀝青混凝土平整度的因素很多,通過選擇合適的機械組合、合理先進的施工工藝,加強原材料的質量控制和過程中的施工管理,控制施工中各個環節,瀝青混凝土的平整度還是在我們控制的范圍之內。
參考文獻
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中圖分類號:S791.257S718 文獻標識碼:A 文章編號:1671-3168(2011)03-0039-04
Research Advances of Pinus yunnanensis Germplasm Resources and
Genetic Diversity
YU Mao-yuan
(Yunnan Institute of Forestry Inventory and Planning, Kunming 650051, China)
Abstract: Pinus yunnanensis is an important forest tree specie distributed in south-west China. It accounts for 70 percent of the forest area and plays a very important role in the ecological and economical construction of Yunnan Province. It is accepted that understanding the conservation and utilization status of the Pinus yunnanensis germplasm to ascertain the genetic variation and genetic diversity, is an important basis for resource conservation and high quality forest tree breeding. In this paper, recent studies on the germplasm collection, preservation as well as genetic diversity of Pinus yunnanensis were reviewed and analyzed. The results showed that research on morphology, physiology, ecology, genetics and germplasm preservation of Pinus yunnanensis has made many new achievements. It reveals a wealth of genetic resources and diverse geographical provenance of Pinus yunnanensis.
Key words: Pinu yunanensis germplasm resource genetic diversity provenance selection
收稿日期:2011-04-06.
作者簡介:余茂源(1975-),男,廣西融安人,助理工程師.從事森林資源調查規劃工作.
云南松(Pinus yunnanensis Franch)是松科常綠針葉喬木,廣泛分布于北緯23°~29°,東經98°~106°的東南部、四川西南部、貴州西部、廣西西部及云南的大部分地區 【sup】[1]【/sup】.云南松以云南高原為其起源和分布中心,在形態水平上分化強烈,生態地理變異突出,形成了生態小種地盤松(P.yunnanensis var.pygmaea (Hsueh) Hsueh) 和地理小種細葉云南松( P.yunnanensis var.tenuifolia Cheng et Law).云南松具有生長較快、材質較好、耐干旱瘠薄、天然更新能力強等優良品性,是西南地區荒山造林先鋒樹種和主要的用材樹種【sup】[2-3 ]【/sup】.林木種質資源是生物多樣性和生態系統多樣性的基礎,是林木育種中必不可少的繁殖材料,是林木遺傳多樣性的載體,是林木良種選育的物質基礎.林木種質資源的保存與評價是林業可持續發展的基礎,對區域性林業經濟的發展與生態環境改善具有積極意義.近年來,我國在云南松林木種質資源保存、評價及利用現狀方面進行了大量的工作,筆者在此旨在通過對云南松種質資源的收集保存及遺傳多樣性研究進展進行綜合分析,為進一步開展云南松的保護與利用提供參考. 1種質資源保存與評價
林木種質資源的保存是生態環境與林業經濟發展的重要內容,是實現生物多樣性的重要舉措,也是林木良種繁育充分必要的物質基礎【sup】[4]【/sup】.如何長期保護和不斷完善林木樹種資源,以保護其遺傳多樣性并對其遺傳資源進行有效地保護和利用,是林木種質資源保存與利用中迫切需要解決的問題.云南松的遺傳育種研究始于20世紀80年代,主要開展了遺傳基礎及遺傳變異、種源、遺傳增益與良種選擇、良種繁育技術等方面的研究工作.
在云南松地理種源選擇和種源區劃方面,舒筱武等率先在國內進行了研究.在云南松自然分布區內收集各地理生態區域的代表種源41個,在云南省5個生態區進行田間試驗,發現種源間的生長差異顯著,并為各試區篩選出2~3個較佳種源,單位面積蓄積量比對照提高47.9%~76.7%.根據研究結果把云南松自然分布區劃分為4個種源區,并提出云南松種子調撥意見【sup】[5-6]【/sup】.劉世俊等對四川省12個縣、云南省11個縣的云南松天然優良林分的選擇進行了研究,以樹高年均生長量、徑高比和木材紋理平均扭轉度等指標作為林分選擇主要性狀,應用多元回歸分析、徑表型相關和通徑分析,按照綜合選擇指數的大小評定林分優劣等級,將云南松天然林劃分為4類,其中選擇指數大于或等于平均綜合選擇指數加半個標準差的林分即為中選的優良林分,這為云南松母樹林和采種林的選擇提供了科學依據【sup】[7]【/sup】.
尹擎等【sup】[8]【/sup】通過對采自云南、貴州、四川、廣西、等地64個不同經緯度、海拔的云南松代表性天然林分的種源進行栽培試驗.6年的試驗結果發現,云南松各種源間生長差異顯著,優劣種源間高生長相差達1.98倍,優良種源高生長超過對照10.1%~34.6%.云南松高生長隨種源地經度、海拔升高呈降低趨勢;徑生長隨經度升高而增加,隨緯度、海拔升高而減小.研究還篩選出騰沖托盤山、騰沖火山、騰沖古永、麗江石鼓、大理、尋甸功山、會澤拖茨、下察隅冷冷塘、昌寧岔河等9個地點種源為優良種源.
調查發現,云南松的天然林直干株率為81%~84.4%,直干、直紋率為38.7%~62.2%.而人工林直干株率為11.10%,直干、直紋株率僅為3.7%.對云南松木紋理進行后代遺傳測定發現,天然林中直干直紋的云南松優樹木紋理的遺傳品質最高.因此,可以通過選擇優良的直紋單株(優樹)建立無性系種子園作為良種生產的基地.何富強【sup】[9]【/sup】等開展了優樹選擇、優樹半同胞后代測定和早期預測、嫁接繁殖技術、無性系種子園營建技術和種子園植株的生長和結實規律的研究工作,并在一平浪林場、彌渡縣建成54.9 hm【sup】2【/sup】的云南松無性系種子園,所生產出的良種已應用于生產性造林,營造的云南松林不僅保存率高,直紋株率達83.3%,而且林木生長快、生長量大.
伍聚奎和周蛟【sup】[10]【/sup】利用林分中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級木的樹高年平均生長量來評價林分的速生豐產,用木材紋理傾斜度來評價林分木材的經濟價值,調查林分的環境因子.數量化以后,通過電子計算機來估算林分的樹高年均生長量和木材紋理傾斜度的表型理論值,進而估算林分的遺傳理論值,以此來建立標準地內Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級的樹高年均生長量及木材紋理傾斜度的理論值的綜合預報公式.伍聚奎和周蛟【sup】[10]【/sup】提出“滇中云南松天然林優良林分的選擇標準和方法”,利用樹高年均生長量和木材紋理傾斜度的綜合選擇指數的大小來評價林分的優劣.周蛟等【sup】[11]【/sup】通過在永仁縣白馬河林場子代林的試驗,利用“滇中云南松天然林優良林分的選擇標準和方法”選擇出優良林分,其速生的樹高生長量的遺傳力為76%,豐產的蓄積生長力為47.48%,遺傳增益為36.44%.通過這一方法及標準選擇出來的云南松優良林分,用其母樹林種子造林,不僅可改變云南松林中樹干彎曲及木材紋理扭曲的不良特性,還可以提高云南松林分的木材產量.曾郁珉和謝紅春【sup】[12]【/sup】對采自白馬河林場、古永林場和保山林場的云南松母樹林的62份種子及1份永仁縣商品種子和1份云南省混合商品種子栽培7年后的樹木進行研究,結果表明,母樹子代林在樹高、地徑上都比一般林分好,其樹高、地徑、材積生長量與商品種子之間均存在顯著差異.其材積遺傳增益為5.63 %,具有極顯著的增產效果.研究表明,利用母樹林種子進行造林可以提高云南松的木材質量和生長量,獲得良好的經濟效益. 2遺傳多樣性研究
遺傳多樣性是生物多樣性的重要組成部分,是生物種內基因的變化,包括同種顯著不同的群體間或同一群體內的遺傳變異.遺傳多樣性的表現是多層次的,可以表現在外部形態、生理代謝及染色體、DNA分子等水平上.植物種質資源內蘊含著極其豐富的遺傳變異和各種性狀的有利基因,它是育種改良作物的物質前提,也是人類用以選育新品種和發展生產的物質基礎.
利用形態性狀來研究遺傳變異是簡便易行且快速的手段【sup】[13]【/sup】.王昌命等【sup】[14-15]【/sup】對云南松針葉進行研究后指出,云南松種群的針葉形態特征和結構特征均表現出多態性,從滇東南―滇中―滇西北,針葉長度逐漸減少,3針1束的比例、短枝上的針葉數目、針葉斷面積均表現出“小型化”趨勢,葉鞘的長度隨海拔的升高有增加的趨勢,針葉的伸長生長通常表現出“優勢針束優勢生長”的原則,針葉內部的基本結構特征較為穩定,但其組成分子的數量特征值變化較大.云南松花粉粒形態、大小、氣囊數目及其大小的變異極其復雜多樣,在松屬植物中少見.云南松居群具有2個氣囊的正常花粉粒,其形態變異有20.2%源于居群間,有79.8%源于居群內個體間和個體(家系)內,其中個體(家系) 內花粉粒形態變異方差分量占88.3%,個體(家系) 內花粉粒形態的變異較大,環境飾變作用明顯【sup】[16]【/sup】.虞泓【sup】[17]【/sup】通過對云南松不同種群的樹皮、韌皮部、針葉、球果、種子及種翅、小孢子葉球及花粉進行系統地研究后發現,云南松種群具有較高的遺傳多樣性,同時各種群間在形態變異上也表現出明顯的多樣性,針葉、球果、種子、種翅和花粉等性狀的變異分化系數為21.3%~49.8%,平均形態分化系數約36.4%.云南松種群間形態變異明顯,是松屬中分化較為突出的種類.同時,通過對各形態性狀的巢式等級方差分析結果表明,隨著種群間分布距離縮小,種群間基因交流頻率變大,種群間形態性狀相似性越高;種群間生態環境差異越大,趨異適應性越明顯.
虞泓和黃瑞復【sup】[18]【/sup】通過研究6個云南松居群間、個體間和細胞間的核型變異式樣及其分化發現,云南松居群核型變異不顯著,與整個松屬植物的核型變異趨勢相同.所研究云南松各居群核型公式均為2n24m(6-10 SAT),核型類型均為1A.各居群僅在相對長度系數、臂比和次縊痕數目等方面有小的變化.巢式方差等級分析表明,云南松染色體結構變異有10 %左右來源于居群間,有90 %左右來源居群內個體間或細胞間.其分化系數略低于基因位點的分化系數(G【sub】ST【/sub】11%),但大大低于形態分化系數(V【sub】ST【/sub】36%).
云南高原生態地理環境的錯綜復雜和生境中生態因子組合的多樣性與復雜性,大大增加了云南松種群變異的多樣性和復雜性.虞泓通過對云南松15個居群33個等位酶位點進行的遺傳多樣性研究發現,云南松15個居群的遺傳多樣性指標較高,其多態位點變異百分率為57.6%~78.8%,每個位點等位基因平均數為1.8~2.3個,觀察雜和度H【sub】o【/sub】為0.109~0.177.通過與近緣的高山松及思茅松比較發現:云南松居群間遺傳分化系數最大(G【sub】ST【/sub】 0.134),約86.6%的遺傳變異分配在居群內,13.4%的遺傳變異存在于居群間;高山松大約有11.2%的遺傳變異存在于居群間( G【sub】ST【/sub】 0.112);思茅松大約有9.3 %的遺傳變異存在于居群間(G【sub】ST【/sub】 0.093).云南松種群間遺傳分化程度在世界松屬植物中居中等水平,但在中國松屬植物中居較高水平【sup】[17]【/sup】.云南松以云南高原為分布中心,東延伸到云南與貴州和廣西交界的南盤江和紅水河流域,北至四川的西南部,西北分布到的東南部.云南松分布區范圍大,生態環境復雜是其居群間遺傳分化系數較大的重要原因【sup】[19]【/sup】 .通過對云南省境內不同地理范圍云南松比較發現,云南松種群遺傳多樣性呈現中部低而南北端高的變異式樣.
云南松是西南地區主要用材樹種之一,也是其分布區內貧瘠地荒山造林的先鋒樹種.近年來的大量調查研究表明,在云南高原不同生態地理背景中云南松居群其形態特征表現出明顯不同的變異式樣【sup】[3,19]【/sup】.但迄今對這些變異的遺傳基礎仍研究不足,一些研究結果也因采樣策略及實驗方法的不同,所反映的結果也出現不一樣的趨勢.劉占林和楊雪【sup】[20]【/sup】利用cpSSR 和AFL P標記比較了巴山松、黃山松、油松、馬尾松以及云南松的遺傳多樣性與遺傳分化結果.發現5種松樹都表現出較高水平的遺傳多樣性與種間分化,而云南松的遺傳多樣性水平在幾種研究松屬植物中最低,不同于以前的一些研究結果.
另外,松屬植物基因組含量大、構成復雜,松樹間廣泛的雜交與基因滲透更導致物種基因組的混淆,因此許多松樹近緣種間關系模糊不清.在一些松屬植物分布的接壤地帶及2個種的居群分布交錯地帶經常形成自然的雜交種群并伴隨著基因滲入【sup】[17]【/sup】.云南松種群在其分布區的北部和南部分別與高山松、思茅松種群形成分布交錯地帶,由于種群間的基因滲入,雜交種群的多態百分率和雜合度明顯高于非雜交種群,這也是云南松種群遺傳多樣性呈現中部低而南北端高的變異式樣的一個重要原因. 3結語
近年來,對云南松的形態、生理、生態、遺傳與種質資源保存等方面的研究已取得許多新的成果,并揭示了云南松豐富的遺傳資源及多樣的地理種源.云南松在我國西南地區被廣泛用于人工造林,是云南省重要的經濟及用材樹種,約占云南省森林面積的70%.隨著國家天然林保護與退耕還林工程的實施,云南松林的分布面積將更加擴大,云南松林保護與培育研究已經成為云貴高原森林資源經營管理及其可持續發展的重要任務之一【sup】[21 ]【/sup】.隨著云南松木材與非木材資源的開發利用,其資源與經濟價值將更加顯現,也必將在國民經濟建設和生態建設中發揮更加重要作用.鑒于云南松在林業生產上的重要性,摸清其種源間變異規律,合理有效地對其進行保存,是更好地利用的重要前提.同時,由于云南松分布地域廣、范圍大、生境條件復雜,要合理有效地保存其種質資源存在一定的難度.因此,在現有研究基礎上,對其種質資源全面保存和遺傳多樣性進行深入研究將有助于更好地進行可持續的開發與利用.
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