农林生物质（共9篇）
农林生物质 篇1
农林生物是我国经济社会赖以生存发展的宝贵原料, 随着我国经济社会的快速发展, 对农林生物质进行综合开发利用具有重要意义。为突出“农林生物质综合开发利用”支撑现代农业可持续发展的保障作用, 2006年国家出台《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006—2020年) 》 (以下简称《纲要》) , 提出了“农林生物质综合开发利用”优先领域主题, 推动了科技部、国家发改委、财政部、农业部、林业局等国家部委, 各级地方政府相关部门以及相关企业等制定农林生物质发展规划、部署重点科技计划项目、推进农林生物质的产业化发展。有关部门颁布了多项促进农林生物质技术及产业化发展的导向性和激励性政策, 通过科技支撑和财税政策扶持, 形成了一批农林生物质产业的高新装置和示范工程, 建成了数十个国家级重点实验室和工程中心等研发平台, 也带动了部门、省、市、地区、企业、研究院所、高校等相关平台、基地及重点实验室的建设。国家相关部委、地方科技主管部门立项近500项, 突破了农林生物质气体、液体、固体能源, 以及生物基材料与化学品等多项产业关键瓶颈技术, 建成了10余类标志性示范工程, 培养出了大量优秀专业人才和核心团队, 产生了良好的生态、环境效益, 整体推进了该优先领域科技快速发展, 缩小了与国际先进水平的差距。
整体来说, 《纲要》中部署的农林生物质综合开发利用的各个方向均有相关任务部署, 并得到了全面贯彻落实。今后, 根据社会经济发展需要、特别是生态环境改善的需要, 应在农林生物质资源的系统培育和生产, 生物质航空燃油、车用燃料及纤维素乙醇等农林生物质综合炼制产品上进一步加大支持力度。
一、《纲要》颁布后, 农林生物质综合开发利用优先主题技术方向的任务落实
《纲要》颁布以来, 得到了各级政府、各部门的积极响应, 纷纷出台相关规划与部署, 在实践中积累了丰富的经验。
1. 各部门地方的政策响应情况
国家有关部委、各级地方政府制定中长期科技发展规划、部署科技计划项目、出台财税补贴政策等响应并落实《纲要》的实施, 同时也引导了部分国有大型企业、民营企业的产业战略规划、项目部署、工程建设与发展模式探索。
(1) 在发展规划方面, 国家科技部、发改委、农业部、能源局、林业局等部门及各省市地方政府在中长期发展规划、“十一五”及“十二五”科技规划中均对农林生物质技术进行部署, 如国家《可再生能源中长期发展规划》、科技部《生物质能源科技发展“十二五”重点专项规划》、国家能源局《生物质能“十二五”规划》、农业部《农业生物质能产业发展规划 (2007—2015年) 》、中科院《创新2050:科技革命与中国的未来》等, 中石油、中石化、中粮集团、国能集团等也制定了农林生物质发展规划, 并进行战略性研发任务和产业示范工程部署, 《纲要》中规划的任务, 得到了全面适度的落实。
(2) 在扶持政策方面, 国家财税部门、农林生物质产业主管部门对农林生物质发电上网、燃料乙醇、成型燃料等给予价格补助, 对生物质发电、生物质成型燃料及生物柴油等进行财政税收减免, 并制定生物质发电厂布局规范原则等。
2. 任务部署和落实情况
科技部、农业部、中科院、地方省市等设立了该领域的重大、重点、国际合作及科技成果转化项目, 并积极推动重点实验室和研发平台建设, 引导企业积极参与, 配套项目示范资金等。
据不完全统计, 从2006年至今, 在农林生物质综合利用领域, 重点部署了生物质发电、生物质成型燃料、生物质燃料乙醇、沼气产业化、生物质气化发电等方项的科技计划项目, 共资助项目近500项。其中, 科技部各司共资助项目百余项, 农业部资助项目326项, 中科院资助项目34项。中石油在生物燃料领域的科技孵化上投资3亿、其他国资企业也进行了项目部署投资等。各地方政府也部署资助了相关科技计划项目, 例如, 广东、江苏、内蒙古等7省 (区) 在农林生物质综合利用领域立项。农林生物质综合利用优先主题确定的所有技术方向都部署了科技计划任务。今后, 将根据社会经济发展的需要, 以及技术进步升级的实际情况, 继续深入部署和进一步落实《纲要》中的任务, 并适度加强向农林生物质资源、新兴生物质能源产品和生物基化学品方向的倾斜。
在人才和平台建设方面, 科技部组建了近10个国家重点实验室和中程中心, 教育部、中科院设置了多个重点实验室和工程研究中心, 农业部成立生物质工程中心, 各高校及科研单位纷纷加大该领域的研究力度, 设立相应的学科并逐步完善建设。经过近10年的工作, 在落实农林生物质综合利用领域的各个技术任务上, 培养出了各专业技术方向的领军人才和优秀青年骨干, 并组建了产业技术创新战略联盟, 凝聚了产学研团队, 具备了深入落实《纲要》中该优先主题的人才和条件。
3. 任务部署和落实中的经验
在落实农林生物质综合开发利用优先领域主题过程中, 通过宏观引导、全产业链系统部署项目, 借鉴市场拉动和科技推动的双重合力, 突破产业瓶颈, 快速推进了农林生物质产业的发展, 积累了丰富的经验。
(1) 科技创新驱动了生物质战略性新兴产业的快速发展。以科技部为首的科技主管部门, 依据《纲要》精神, 结合社会经济发展需求, 以科技创新驱动为抓手, 系统部署科技项目, 带动企业积极参与, 迅速突破产业发展的技术瓶颈, 建设农林生物质开发和综合利用的标志性示范工程, 推进农林生物质产业快速发展, 使得农林生物质工程从小试、中试, 逐步进入到产业化和商业化阶段, 成为能源战略性新兴产业的重要组成部分;生物质发电和成型燃料产业已经初步形成, 具备盈利的商业模式, 生物燃气和非粮液体燃料产业化工程已建成, 正在形成商业模式, 社会效应作用越来越明显。
(2) 产学研紧密结合机制推进了《纲要》任务的有效落实。以生物质能源产业技术战略联盟等产学研创新机制为抓手, 紧密围绕社会经济发展中需求、凝聚科研院所、大学、企业的科技创新力量, 搭建公共平台, 推进生物质产业的整体科技创新, 打通了产业链发展技术瓶颈, 逐步完善产业链的技术、设备、工程、模式等, 优化整合了原始创新、引进消化吸收再创新和集成创新的综合体系, 有效落实了规划中任务, 形成系列自主知识产权, 带动产业科技发展, 在国际上具有相当影响力。
二、《纲要》实施后, 农林生物质综合开发利用任务的实施进展与成效
《纲要》实施以来, 我国农林生物质综合开发利用技术得到了快速发展, 相关技术取得突破性的进展, 一系列标志性成果产生在此过程中产生, 并取得了一定的社会效应。
1. 总体进展及科技进步比较分析
以2006年为基准, 本优先主题科技进展良好, 取得大量成果, 我国的一批农林生物质综合开发利用技术已进入商业化早期发展阶段, 具有一定的经济竞争力, 如生物质发电、固体成型燃料、生物燃气技术等。但是国内农林生物质综合开发利用整体水平偏低, 各种技术的成熟度和商业化水平很不平衡, 许多新兴生物质能源技术仍处于研发示范阶段, 可望在未来20年内逐步实现工业化、商业化应用:主要是以纤维素生物质为原料的生物液体燃料技术、能源藻类、微生物制氢等, 如纤维素液体燃料、生物质合成燃料和裂解油、微藻生物柴油等。农林生物质整体技术仍需要进一步通过补贴等经济激励政策, 将公益性效益转化为经济效益, 促进农林生物质的商业化发展, 如生物液体燃料、固体成型燃料、生物燃气、生物基材料等。
调研组初步分析判断, 与2006年相比, 我国农林生物质综合利用优先领域科技水平明显提高 (见图1) , 与国外的差距进一步缩小。其中, 在生物基化学品、催化合成等方向上, 目前已达到国际先进水平。
以2006年—2012年的世界授权专利为例, 2006年, 中国与美国、欧盟的生物质技术国内外授权专利数量持平, 2012年我国生物质技术专利接近美国与欧盟的2倍, (见表1、图2) 。
2006年以来, 国内在生物柴油领域专利数量始终比欧美多20%左右, 生物乙醇知识产权在2006年—2012年间, 欧美专利数量是国内的3倍多, 但2012年国内专利数量约为欧美专利的3倍, 在2006年—2012年间生物质液态烷烃领域国内专利是欧美的2倍多, 国内外技术水平的差距逐步在缩小, 甚至部分技术我国已超过欧美处于国际领先水平。但是生物质能源整体技术仍然与德国、瑞典、美国、巴西等国家有较大差距, 我国农林生物质综合开发利用的不同主导产品发展不平衡 (见图3) 。
目前, 我国的生物燃气、生物液体燃料、生物基化学品等, 尽管包含预处理技术、转化和提质技术的单元过程均可实现, 但能耗高、成本高、效率低下、品质不高、技术工艺的稳定性不足或者设备连续运行能力与国际水平相距较大, 如沼气利用方式仍以农村户用为主, 缺乏推进现代化高质化利用沼气工程的配套体系。生物柴油原料供应限制了国内的商业化示范生产, 农林生物质综合利用在目前的技术水平下, 仍然需要在核心关键技术上有突破性进展。
2. 技术提升或突破的进展
(1) 生物质气化发电、直燃发电技术发展迅速, 形成了一定的产业规模。我国自主研发和改进了中小型生物质气化发电, 研发了6MW以上大型气化发电系统及关键技术, 混燃及直燃发电在引进技术的前提下, 逐步吸收和模仿创新。但由于受原材料等因素制约, 国家支持开发出适合国情的中小型生物质气化发电系统, 技术指标达到国际先进水平 (2006年度、2008年度国家科学技术进步奖二等奖各一项, 2007年度国家技术发明二等奖一项) 。
(2) 生物质成型燃料形成一定的产业规模。开发了适合我国国情的、具有国际先进水平的农作物秸秆成型燃料技术, 建成了多个万吨级示范基地, 年产量已达300万吨。
(3) 生物质液体燃料方面取得明显进展, 一些技术达到世界先进水平。该技术以燃料乙醇、合成燃料、生物质裂解油与生物汽油/柴油/航空燃油为代表。燃料乙醇技术已由最初以陈化粮玉米为原料的生产工艺转向木薯、甜高粱茎秆、纤维素等不同原料的生物柴油技术, 并已取得了一定的突破。以生物质气化为原料的费托合成甲醇、二甲醚等液体燃料技术以趋完善, 并已建成千吨级二甲醚示范工程。生物质快速热解制备生物油技术在生物油产率、高含水量方面有大幅度改进, 对生物油产品的性能有较大提升。以木质纤维素为原料的生物汽油/柴油/航空燃油制备技术作为亮点, 在创新性与技术性均有较大突破, 技术指标为国际领先水平, 预计将会在“十三五”取得重大突破。以小桐子为原料制备航空生物燃料在首都机场成功完成中国首次航空生物燃料的“试飞”试验。非粮乙醇、纤维素乙醇、生物柴油等生物质液体燃料均建成了千吨级以上的示范基地 (2008年度国家科技术发明二等奖一项, 2011年度国家科学技术进步二等奖一项) 。
(4) 生物质燃气技术稳步发展, 产业雏形已经呈现。沼气技术实现了高效规模化生产及利用, 用户达4000万以上。生物燃气技术已从支撑产业化发展阶段进入到支撑商业化推广应用阶段, 特别是特大型生物燃气热电联产工程技术已与欧洲的技术趋同, 投资更低, 更适应在中国的产业化推广应用, 已获得温室气体减排交易, 年收入约700万元, 并且部分以技术已开始在国外进行商业化的合作交流与应用 (2012年度国家科学技术进步二等奖一项) 。
(5) 生物质资源培育技术、生物基材料及化学品技术弥补国内空白。筛选并培育出多种可适合特殊地区的如黄河三角洲地区边界性土地种植的速生种植的培育, 包括农作物、草本和木本植物、淡水藻类、海藻、浮萍、小桐子种质, 并建立多个培育基地。已开发出性能优异的可生物降解地膜、热塑性淀粉和生物降解聚酯共混材料、无醛生物胶粘剂等多种化学品, 为替代我国目前大量使用的石化塑料增塑剂开辟了一条新途径 (2006年度国家技术发明二等奖两项, 2011年度国家技术发明二等奖一项) 。
3. 应用成效与影响分析 (支撑经济社会发展、保障国家食物及生态安全方面的成效)
农林生物质综合利用在沼气气化技术、生物质发电技术、成型燃料技术、液体燃料技术、生物基材料与化学品及生物质种质培育技术等均有突破, 并在沼气、发电、成型燃料等方向形成一定的产业规模, 在液体燃料方向、生物基材料及化学品与种质培育方向, 完成示范基地建设。实现二氧化碳减排2300多万吨, 产生一定的社会效益。
4. 标志性成果
《纲要》实施以来, 本领域在各方面的技术任务上均取得了一定的成果, 其最具标志性成果在沼气及生物基材料方面。
(1) 生物燃气热电肥联供及废弃物综合利用技术:
针对我国沼气工程发酵效率低、冬季产气少、沼气净化成本高等难题, 通过科技计划项目课题支撑, 开发了规模化沼气发酵贮存一体化成套装置, 高浓度厌氧发酵工艺生产生物燃气技术, 突破了高氨氮原料的高效厌氧发酵技术、厌氧罐低能耗搅拌与增温保温技术、沼气高效生物脱硫技术、净化沼气热电联产关键技术、发酵残余物综合循环利用技术等, 将原料氨氮耐受度从常规的3, 000 mg/L提升至6, 000 mg/L, 新型搅拌系统比传统的机械搅拌节省能耗50%, 生物脱硫比传统化学脱硫成本降低70%, 生物燃气制备、净化、热电联产、发电上网等整体工程造价比目前分体式装置降低15%, 占地面积节省30%, 建设周期缩短50%, 有效解决了我国农业废弃物污染, 并生产出高品质能源, 预示了良好的经济前景, 且社会和环境效益巨大。
以山东民和示范工程为例, 形成了国内最大的农业领域生物燃气发电工程, 日产沼气32000 m3, 日发电量65, 000 k W·h, 并入电网, 每年可获得卖电收益1400万元。发酵液用于周边著名的烟台苹果和张裕葡萄的种植基地, 既减少了化肥的使用量, 又实现了资源的循环利用和污染物的零排放, 沼肥收入700万元/年。本项目实现温室气体减排70, 000吨二氧化碳当量/年, CDM碳交易收入近700万元/年。
在知识产权方面与获奖方面, 获得发明专利授权60项, 发表SCI/EI收录论文130篇, 获国家科技进步二等奖2项。
(2) 生物基材料制造关键技术与产品技术:
突破了生物基PVC热稳定剂、增塑剂产品的工程化制备技术, 研制出油脂/松香基液体钙锌复合热稳定剂, 热稳定性高于国外同类产品40%以上, 售价仅为国外同类产品的1/2~1/3, 完成5000吨/年生物基热稳定剂产业化示范装置设备安装, 通过该装置的建立, 将传统的皂化反应和复分解反应工艺一步完成, 使生产时间从4~6小时缩短为2~3小时, 降低能耗, 节约生产成本。环氧脂肪酸甲酯增塑剂的环境友好工程化制备技术, 形成年产2万吨生物增塑剂生产线及配套设施, 应用单塔复合分离切割技术, 结合清洁臭氧氧化工艺, 替代传统双氧水氧化法, 解决了传统方法闪点偏低 (170℃左右) 、碘值不可控等问题, 提高产品性能, 减少了三废排放。
以江苏卡特新能源示范工程为例, 形成了国内最大的脂肪酸甲酯增塑剂示范工程, 该示范基地与100多家废油脂回收企业建立了合作关系, 不仅保证了原料供应, 而且利用废弃油脂制备高科技产品, 变废为宝, 是国家产业政策鼓励的环保型循环经济。基地年产生物增塑剂约1.5万吨, 实现产值1.5亿元, 利润1500万元。在社会效益方面, 示范基地参与2010年4月《国家清洁发展机制项目审核理事会第七十四次会议》, 正式参与国际碳排放交易 (年减排量约176044吨二氧化碳当量) 。
在知识产权方面与获奖方面, 获得发明专利授权50余项, 发表SCI/EI收录论文约160篇, 获国家科技进步二等奖1项。
(3) 生物质发电关键技术与装备:
针对生物质发电规模效应与原料分散特性的矛盾, 在生物质直燃发电、混燃发电、气化发电技术及装备方面进行了系统研发, 生物质锅炉和小型蒸汽轮发电机初步具备独立建设生物质直燃发电项目的能力, 锅炉负荷在20~50MW, 系统发电效率在20%~30%, 开发了许多种类的木柴 (木屑) 锅炉、甘蔗渣锅炉、稻壳锅炉等应用于生物质直燃发电及供热的系统。同时, 开发了生物质-煤混合燃烧和生物质燃料-煤混合燃烧等技术与装置, 固定床、流化床气化炉和内燃机/燃气轮机等, 气化发电规模从几k W到10MW, 完成了5MW规模的生物质气化发电示范工程, 系统效率已提高到28%, 进入产业化阶段, 在国内外推广应用30多套, 在示范应用中逐步完善了生物质发电技术设备的成套性和稳定性, 提高了经济性, 形成适合我国资源特点的生物质发电及综合利用成套工艺技术设备。目前, 在科技支撑下, 我国生物质发电装机容量已达550万k W, 有效解决了秸秆焚烧、丢弃带来的污染, 产生了良好的社会和环境效益巨大。
以江苏兴化示范工程为例, 形成了国内最大的生物质气化联合循环发电工程, 采用循环流化床气化炉+内燃发电机和余热锅炉+汽轮发电机联合发电, 以稻壳、稻草和棉秆等生物质为燃料, 日处理量150吨, 发电装机容量5.5MW, 气化效率78%, 发电效率28%, 年发电量可达3600万k W·h, 并入电网可获收益约2000万元。每年可分别减少5万吨CO2和1000吨SO2的排放量。
在知识产权方面与获奖方面, 获得发明专利授权60余项, 发表SCI/EI收录论文约130篇, 获国家科技进步二等奖1项。
三、我国农林生物质综合开发利用面临的问题与挑战
《纲要》实施以来, 我国农林生物质综合开发利用技术取得了重要成绩, 但在实施过程中依然面临一些问题与挑战。
1. 实施中的问题
该领域虽然在技术与产业方面取得了一定的突破和进展, 但是在实施与执行过程中, 存在以下问题:
一是对国家能源需求增长和环境恶化加速估计不足。中国社会经济的持续快速发展, 进一步加剧中国的能源需求, 能源形势对外依存度也进一步加大, 生物质有效补充传统化石能源需求的市场容量增长迅速。同时, 农林业废弃物随意丢弃带来的污染在加剧, 车辆快速发展带来的空气污染影响越来越严重, 对生物质产业发展应发挥的公益效应和影响期望值大大提升。
二是对生物质综合利用的全产业链复杂性估计不足。生物质能源产业涉及到第一、第二、第三产业, 与农业生产、工业利用、社会服务、人民生活紧密结合。生物质综合利用的全产业链包括原料培育、收集、加工转化、产品应用及后续服务等, 直接衔接土地利用、水土保持、农民增收、城镇化发展、生态环境保护等, 每一个环节都影响到产业规模和商业盈利模式。在执行《纲要》推进生物质产业逐步形成的过程中, 对全产业链复杂性的认识需更加全面和系统。正是由于生物质能源产业链涉及多部门的工作, 任何一个部委工作的缺失或者不足, 都将导致产业链的瓶颈或者断裂, 导致生物质产业链的不完善或者工作推进滞后, 以生物质发电与生物质燃气为例, 就存在生物质发电难以入网、生物燃气难以进入天然气管网等问题。
三是生物质能源财税补贴政策的条款需要细化和调整。国内外生物质产业的发展都离不开财税补贴政策的支持, 我国在支持生物质能源发展方面, 各相关部门制订了较完善的政策, 希望将公益性的效益转变成企业的经济效益。但是具体、可操作的条款不足, 在执行过程中, 其贯彻力度与实施力度存在一定的脱节, 存在补贴不到位的现实问题, 仍然需要进一步细化和完善。
四是科技创新和支撑能力建设需要进一步加强。生物质能源产业健康发展, 仍然需要科技创新的持续支持, 也只有科技的支撑才能使我国生物质能源产业赶上国家先进水平, 并逐步领先世界。近年来, 我国生物质能源产业的快速发展, 也主要是在科技支撑的引领下取得的成果, 今后应继续发挥生物质能源产业技术创新战略的作用, 加强生物质能源重点实验室和工程中心的建设, 推进产学研的进一步合作, 推进生物质能源产业健康发展。
2. 面临的挑战
生物质能源产业是可再生清洁能源的重要组成部分, 是当前世界上主要大国发展低碳技术的重点, 生物质能源在推进城镇化进程、建设生态文明、改善化石能源结构、消除环境污染、促进社会经济可持续发展上的作用明显。虽然, 农林生物质产业发展进程公益效益明显, 但未能从经济效益中体现出来, 导致农林生物质产业发展过程中的商业模式难以盈利, 阻碍生物质产业发展, 也是生物能源快速、健康发展面临的挑战。
我国农林生物质资源丰富、潜力大, 今后的发展方向是在现有传统生物质原料的基础上, 按照“不与粮争地、不与人争粮”的原则, 拓展边际土地资源, 实现产业与生态的共赢, 既有效增加农民收入, 又减少温室气体排放。充分利用生物资源, 并加强科技创新, 逐步将生物质能源的公益效益有效转化为经济效益, 将有助于吸引资本, 发展生物质能源产业, 改善生态环境、发展生产力。
四、新形势下农林生物质综合开发利用调整与实施建议
农林生物质综合开发利用是我国经济社会健康发展的重要保证, 为保证《纲要》实施过程中取得更大的收益, 结合实践经验和未来发展方向, 许多领域专家建议如下:
1. 推进本优先主题任务实施的措施及政策建议
一是推动可再生能源产业与已有能源产业间的衔接。解决生物质发电可上网, 生物质气可进管网、液体燃料如生物柴油与石化柴油之间的衔接等问题, 同时, 更需可以加强即将完善的生物质能源产业与已成熟的传统产业之间的链接和并轨问题。
二是加大资金投入, 探索合适的财税补贴和科技后补助方式。对生物燃气制备与利用、秸秆发电、非粮燃料乙醇制备技术以及秸秆收集储运等关键技术和设备研发、生物柴油技术和应用给予适当补助。将农林生物质开发的相关设备纳入农机购置补贴范围, 并给予信贷支持, 鼓励和引导社会资本投入。
三是继续加大科技支撑支持。继续加大对于农林生物质产业的支持力度, 继续支持开发高效、低成本、大规模农林生物质的培育、收集与转化关键技术的研发, 重点支持生物燃气、固体成型燃料、生物质航空燃料、非粮燃料乙醇、生物柴油等生物质能以及生物基新材料和化工产品等生产关键技术的研发, 支持农村垃圾、污水资源、生活垃圾等的利用技术, 开发相关的成套装备等。
2. 优先主题及其重点技术方向的补充和调整建议
在近10年的《纲要》实施中, 在生物质成型燃料、生物质发电、户用沼气等方面已投入大量项目与资金的支持, 建议在《纲要》实施的后几年, 对优先主题的其他技术任务加大支持力度, 加快其产业化进程, 特别是在缺乏系统性支持的农林生物质培育方向、航空燃油、纤维素乙醇及车用燃气、生物基材料和化学品等方向应加大支持力度。构建完善的生物质能源利用及资源综合利用技术体系, 建设生物质能源科技创新平台, 培养生物质能源研发人才队伍, 实现能源替代、保护环境、促进农村经济社会健康快速发展。
注释
1资料来源《:国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006—2020年) 》实施情况调研组系列调研报告《:农业领域农林生物质综合开发利用优先主题调研报告》。
农林生物质 篇2
摘 要：黑龙江省是农林业大省，具有相当丰富的可利用的农林生物质能资源，主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、薪柴林木等。
论文采用特定的模型综合评价黑龙江省农林生物质能资源的总量及分布，评价结果是黑龙江省各地市(区)农作物秸秆资源蕴藏总量为16279。8万吨，主要集中分布于绥化、哈尔滨、齐齐哈尔与农垦总局，四个地区或单位总量占全省的67%以上;畜禽粪便资源蕴藏总量为20508。1万吨，主要集中分布于绥化、哈尔滨、齐齐哈尔与农垦总局，四个地区或单位总量占全省的65%以上;薪柴林木资源蕴藏总量为1654。1万吨。
农林生物质 篇3
关键词：低碳经济；生物质能；发展
一、生物质能是发展低碳经济的重要新能源
发展低碳经济，其重要理念在于：一是减少C02排放，降低气象灾害发生；二是调整能源结构，降低能源的供应风险。树立低碳经济理念，探讨低碳经济的发展模式正在成为世界各国重大议题。我国近30年来，GDP持续高速增长，但这是以高消耗的代价换取而来。在能源消耗上我国使用以煤为主要的能源结构，随着煤、石油等不可再生能源的大量耗尽，不可再生能源约束日益增大。调整能源结构，使用新能源既是解决我国能源紧缺问题的必然之路，也是发展低碳经济的根本要求。生物质能具有环保性特点，从其产生转换的过程考察看，燃烧时释放的硫化物和氮化物极少，C02排放量接近于零，属清洁能源。目前，生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气而居世界消费总量第四位的能源。据预测，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质能将占全球总能耗的40%以上。生物质能产业作为一种可再生能源，占据可再生资源比重的80%。2000－2020年将是世界各国大力发展生物质能的关键时期。
二、农林资源禀赋地区发展生物质能产业具有明显的优势
生物质是通过自然界光合作用而产生的各种有机体。生物质能产业则是利用生物质原料如树木、木材加工废弃物、草、农作物、农产废弃物和废弃动物等，进而生产出燃料酒精、生物柴油、沼气、生物制氢等能源的产品。燃料酒精是目前应用最广泛的生物燃料，是较为理想的汽油替代品；生物柴油是脂肪酸与低碳醇在催化剂的存在下，发生酯化反应，形成脂肪酸甲酯或乙酯，可代替柴油燃烧；沼气发酵可以综合利用有机废物和农作物秸秆，对水资源和土壤等再生和资源化有促进作用；生物制氢是利用某些微生物代谢过程来生产氢气的一项生物工程技术，所用原料是阳光和水，也可以是有机废水、秸秆等，来源丰富，价格低廉，生产过程清洁、节能。
生物质能虽具有普存性特点，但农林资源禀赋地区发展生物质能产业更具明显的优势。我国适宜种植甘蔗、玉米、木薯以及森林资源丰富的地区发展生物质能产业潜力巨大。以广西为例，位于亚热带地区，甘蔗产量大，在4900多万常住人口中，有近1800万是蔗农，蔗糖产量占全国总产量60％；广西是我国最大的木薯基地，种植面积和产量连续10年居全国之首。据有关部门统计数据，目前，广西木薯种植面积近500万亩，产量超过700万吨，两项均占全国的70％以上。此外，广西森林覆盖面有近57%，植物资源种类在全国位于第三位。农林资源禀赋地区发展生物质能产业具有重大的现实意义。开发利用生物质能，可以有效处理农业废弃物，减轻环境污染，改善农村卫生状况，这是社会主义新农村发展的根本要求。
三、农林资源禀赋地区发展生物质能产业思考
（一）制定发展生物质能产业规划，预防重复建设现象产生
新能源是我国十二五规划中重点扶持的新兴产业，生物质能作为新能源十分重要形式这一，必定受到各地区的重点关注。农林资源禀赋地区将更为关注重生物质能产业发展。吸取以往产业发展的经验教训，在倡导发展生物质能过程中，为避免产生跟风和消除重复建设现象，需制定生物质能产业发展规划，实现生物质能产业生态效益、经济效益和社会效益的统一。
（二）因地制宜对生物质能产业进行合理布局
鉴于生物质具有很强的地域性和地区资源存在的差异性，认真开展生物质资源的调查和评估，了解资源的分布和总量。以种植业为的地区，一般其农作物秸杆十分丰富；森林覆盖面高的地区，其经济林、薪柴林数量多，林木废弃物资源丰富……。根据资源分布情况，认真分析各区域生物质能利用的重点及发展方向，因地制宜提出生物质能的产业布局，务必做到就地取材，节约成本，合理开发。
（三）加大对生物质能技术研究和开发，增强核心竞争力
生物质能技术涉及多学科，技术交叉明显，而我国生物质能起步晚，技术普遍薄弱，加快生物质能技术发展步伐，注意做好以下工作：一是整合技术资源，形成技术优势；二是加大对现有技术人员培训力度；三是建立示范基地，以点带面，辐射各区域；四是引进紧缺技术人才，采取优厚待遇引进携项目带技术的人才。
（四）采取积极金融措施，引导资金投入生物质能产业
在资本引进方面，制定多元化的投入策略，鼓励当地内资民营企业投入生物质能产业发展；鼓励区外和国外的资本进入生物质能产业领域。引导商业银行向生物技术产业倾斜。将优惠措施引申到企业放贷的银行中去；简化贷款审批环节和手续，加大对经营良好的生物技术企业贷款规模；对生物质能企业开辟直接融资的渠道，鼓励龙头企业发行企业债券或以上市的形式进行融资。
（五）运用财政、市场机制等手段，确保生物质能产业持续发展
我国生物质能产业是新兴产业，在起步阶段，市场规模小，并且生物质能等再生能源产品价格一般高于常规能源产品，产品竞争力不强。鉴于生物质能产业目前尚是一种具有环境效益的弱势产品，极需政府在财税上给予扶持。安排预算专项经费，实行减税、免税、补贴和无息低息货款等优惠政策。另一方面，充分利用市场机制，对生物质能产品通过市场检验，淘汰不合格生物质能产品，使优良的产品得以保存，从而确保生物质能产业良性地持续发展。
（六）注重发展生物质能产业集群
生物质资源丰富地区，一般原料价格低廉。多样性的生物质能产业的产品，燃料酒精、生物柴油、沼气、生物制氢等能源等都是利用可再生资源来生产的产品。这些项目包括其上下游产业链，容易聚集成产业群。因此，组建龙头企业，并以龙头企业所在地为中心，以深加工的项目规模化来加以匹配，聚集上下游企业形成产业群的集中地。发展生物质能产业集群，有利于发展有市场优势的特色生物质能产品，促进生物技术产业更快全面地发展。
参考文献：
农林生物质 篇4
目前,我国的主要能源来自化石燃料煤炭、石油和天然气等。随着社会对能源需求的日益增长,主要能源化石燃料迅速地减少,给我国的能源消费和能源安全带来了重大隐患。我国幅员辽阔,农林生物质资源来源广泛、数量巨大,为生物质能开发利用提供了丰富的原料。农林生物质能有很高的开发潜力,是未来能源利用的重要途径。我国农林生物质资源的分布和农林生物质资源总量及农林生物质资源可利用量的统计与实际利用量有较大的差距,使农林生物质能的科学规划和有效利用缺乏科学的指导。本文通过现有的统计资料,分析探讨了我国农林生物质资源的分布特点和利用潜力,从而为我国生物质能开发利用提供了理论参考。
1 我国农林生物质资源的构成
我国农林生物质资源丰富、数量巨大,较常见的有秸秆、稻壳、薪材、锯末和甘蔗渣等。据统计,我国农作物秸秆可收集量约为4.5亿t/年,折合标准煤1.8亿t;稻壳5 000万t,折合标准煤2 000万t;林业加工过程产生的木质废弃物约2 400万m3,折合标准煤150万t;各种天然薪材的合理提供量为1.4亿t,折合标准煤0.74亿t。2003年,我国农林生物质资源可获得量的当量值为28 400/万tce,占生物质资源总量的95%,如表1所示[1]。
1.1 农业生物质资源
我国是农业生产大国,农业生物质资源丰富。每年的农业生产废弃物的产量约为6.5亿t,到2010年产量可达7.3亿t,可产生12EJ的能量。农业生物质资源主要包括农作物秸秆和农产品加工废弃物。农作物秸秆是我国广大农村地区传统的生活用能,其中水稻、玉米和小麦秸秆占到84.3%;农产品加工废弃物有稻壳、玉米芯、花生壳和甘蔗渣等。1999年,我国各地区主要农业生物质可利用量的合计总量达5.6亿t。列前10位的地区是[2]山东、河南、河北、江苏、黑龙江、吉林、四川、湖北、安徽和内蒙古。其中,秸秆类生物质的主要流向为15%还田,24%饲用,2.3%用于工业,近60%用于薪柴或露地燃烧。因此,我国农业生物质资源具有巨大的应用潜力。
1.2 林业生物质资源
我国现有森林面积为1.75亿hm2,其蓄积量为124.56亿m3。2002年,全国造林面积为777.10 hm2,比上一年增长56.8%。我国陆地林木生物质资源总量在180亿t以上,可用于生产生物质能源的主要是薪炭林、林业废弃物和平茬灌木等。林业生物质能资源在我国农村能源中占有重要地位。2002年,我国农村消耗的林业生物质能资源约1.66亿tce,占农村能源总消费量的21.2 %。在丘陵、山区和林区等区域,农民50%以上的生活用能依靠林业资源。1999年,我国林业生物质产量列前10位的地区是[2]:黑龙江、内蒙古、四川、云南、吉林、江西、湖南、广西、广东和山西。另外,我国有宜林荒山荒地约4 692.71万hm2,可以开发种植高产能源植物。
2 我国农林生物质资源的分布
我国是农业生产大国,主要农业生物质资源农作物秸秆的分布格局与农作物种植的分布相一致。我国作物秸秆主要分布在东部地区,包括华北平原和东北平原的省市是我国农作物秸秆的主要分布区[3]。河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江和江苏等粮食主产区为秸秆产出的主要省区。单位国土面积秸秆资源量高的省份依次为山东、河南、江苏、安徽、河北、上海、吉林等省,见图1所示[4]。
农产品加工业副产品主要包括稻壳、玉米芯、甘蔗渣等,多来源于粮食加工厂、食品加工厂、制糖厂和酿酒厂等,数量巨大、产地相对集中、易于收集处理。其中,稻壳主要产于东北地区、湖南、四川、江苏和湖北等省;玉米芯主要产于东北地区和河北、河南、山东与四川等省;甘蔗渣主要产于广东、广西、福建、云南和四川等省区,见图2所示[4]。
我国林业生物质资源的主要类型有森林中成熟或过熟林的采伐剩余物、死木清理以及近成熟林的抚育修枝和中龄林的抚育间伐等。各种林地中需进行经济林的修剪、竹林的剩余物和四旁、散生、疏林的抚育修枝以及灌木林中的隔年轮平茬。根据第六次全国森林资源清查结果,东北及内蒙古林区、华北和中原地区、南方林区和华南热带地区是林业生物质资源集中分布的地区。
3 我国农林生物质的资源调查
我国每年产生的农林生物质资源数量、利用状况与发展趋势等没有准确的数据和记录。生物质资源量的多少只能根据作物种植面积和林地面积进行估算,没有估算的标准统计数据。量化的数据不准,导致我国农林生物质资源利用的盲目性。为此,必须对农林生物质的资源进行有效的调查。
以秸秆直燃发电为例,由于农林生物质资源具有密度小、体积大和热值低的特点,因此作为能源燃料使用时的消耗量很大。根据调查和研究发现,真正可以被秸秆直燃供热发电所利用的秸秆资源的可供量,比秸秆资源理论总量和地方统计数据少得多,而且秸秆直燃发电项目的秸秆资源总量、秸秆资源可供应量、收储运系统的运营模式、秸秆收储运成本费用、秸秆到厂价格及变化趋势等问题需进行深入的调查研究,才能保证秸秆直燃发电项目顺利、高效地实施。
农林生物质资源的调查方式和调查标准在项目实施过程中进行了总结。生物质资源调查需寻求地方政府的帮助,采用人口普查模式,编织调查网络,进行由下而上的统计,由上而下进行抽查,对各地的统计数据进行抽样检查,以保证统计数据的准确性和权威性。生物质资源调查标准制定应逐步完善,不同地区种植模式和地理条件的差异为制定资源调查标准带来了较多的困难。农林生物质资源调查对促进生物质资源的有效利用与决策提供了理论支持。
4 我国农林生物质资源的能源应用潜力分析
生物质资源的能源化利用经过20多年的研究开发和示范推广已取得很大的进展,技术水平有了较大提高。研究开发的产品主要是固化成型物、生物质液体产品(如乙醇、生物柴油、生物油与二甲醚等)和生物质气体产品(沼气或生物质气化产生的可燃气)。生物质气化和固化成型技术在产业化利用方面已经初具规模[5]。
目前,我国农林生物质资源的能源化利用的方向为[6]:秸秆气化装置和燃气净化技术研究;移动式秸秆干燥粮食工艺及成套设备的研究;秸秆和林木质直接燃烧供热系统技术的研究;纤维素原料生产燃料乙醇技术的研究;生物质热解液化制备燃料油、间接液化生产合成柴油和副产物综合利用技术的研究;高效沼气和发电工程系统的研究;组装式沼气发酵装置及配套设备和工艺技术的研究;有机垃圾混合燃烧发电技术;城市垃圾填埋场沼气发电技术;生物质致密成型燃料压缩技术等。
以生物质发电为例,秸秆直燃发电的关键在于燃料的制备和储存,大规模的秸秆直燃发电需要的原料较多,在原料的收集和运输上存在相当的困难,必须探索中国特色的秸秆直燃发电燃料采集之路。生物质气化发电的应用和推广发展较快。中利院广州能源研究在江苏兴化建成了装机容量为6MW的生物质气化及余热利用联合发电系统,其日处理生物质120t,气化效率最高达78%,燃气机组发电效率为29.8%,系统的发电效率27.8%。垃圾焚烧是当前世界各国采用的城市垃圾处理技术之一,既可以回收热能,又不占用土地。国内建立了焚烧发电的示范工程,深圳、乐山和徐州等城市已建设了垃圾焚烧场,日处理垃圾150～300t,北京、沈阳、广州、晋江、上海和昆明等大型城市也相继兴建了较大规模的垃圾焚烧发电厂,其日处理能力均达1 000t以上。
5 结束语
目前,我国的许多地区开发农林生物质资源具有较强的资源优势,已基本具备了生物质能源产业发展的宏观条件。在我国广大的农村地区,利用当地的资源优势,建设小型分布式生物质能源项目,有利于农民生活水平的提高、生态农业的持续发展以及农业生态环境的保护。
参考文献
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[4]蒋剑春,应浩.中国林业生物质能源转化技术产业化趋势[J].林产化学与工业,2005,25(增刊):10-14.
农林生物质 篇5
【西北农林科技大学专业】西北农林科技大学招生网站-西北农林科技大学分数线
第一章 总则第一条 根据《中华人民共和国教育法》、《中华人民共和国高等教育法》等相关法律和文件精神，结合本校招生工作的具体情况，特制定本章程。第二条 学校名称：西北农林科技大学英文译名：Northwest A&F University第三条 学校地址：陕西·杨凌（国家农业高新技术产业示范区）西农路22号(邮编712100)，域名：nwsuaf.edu.cn。第四条 办学类型：国家公办全日制普通高等学校。教育部直属重点大学，国家“985工程”和“211工程”重点建设大学，设有研究生院。具有学士、硕士、博士学位及专业学位授予权，设有博士后流动站。第二章 招生计划第五条 学校统筹考虑各省考生人数、生源质量、区域协调发展等因素，结合近年来计划编制及执行情况，综合分析，确定分省来源计划。2014年预留本科招生计划总数的1%(54名)，由学校本科招生工作领导小组会议研究，用于录取实行平行志愿省份确定投档比例后超出原招生计划数服从专业志愿调剂的进档考生。具体招生计划以各省级招生机构公布为准。第六条 2014年学校对8个专业分3个类别实行大类招生，分别为农学（含农学、植物科学与技术、种子科学与工程），食品科学与工程类（含食品科学与工程、食品质量与安全），生物科学类（含生物技术、生物工程、生物科学）。第七条 生命科学与技术基地班按生物技术和生物工程方向招生，共120名计划，在部分省份提前批次录取。按照2+X模式培养，学习优秀的学生通过相关考核免试进入研究生阶段学习。第三章 录取规则第八条 学校按照教育部有关文件规定，在教育部统一领导和各省（自治区、直辖市）招生委员会统一组织下开展录取工作。第九条 学校调档比例控制在各省（自治区、直辖市）招生计划的120%以内；执行平行志愿投档的省（自治区、直辖市），调档比例控制在各省（自治区、直辖市）招生计划的110%左右。执行顺序志愿的省份，按志愿优先的原则，优先录取第一志愿考生，在第一志愿生源不足的情况下，可接受非第一志愿考生；其他省份按照省级招生机构相关规定执行。第十条 学校对符合教育部政策性加分或降分的进档考生按投档分数录取和确定专业。第十一条 对除江苏省以外其他省份同批进档考生专业确定：设专业级差确定专业，专业级差总分控制在5分以内。江苏省的考生按高考派—高考志愿填报专家
照“先分数后等级”的原则进行排序，设专业级差确定专业，专业级差总分控制在5分以内，其中文史类专业选测科目为历史，理工类专业选测科目为物理，考生的学业水平测试必须达到AB级（自主选拔录取和文艺特长生学业水平测试等级须达到BB级）。第十二条 对于高考投档成绩相同考生的录取：实行平行志愿省份，投档成绩相同的考生学校按照位次顺序录取；实行顺序志愿省份，学校按照考生的语文、数学、外语单科成绩排序确定录取。第十三条 非西藏生源定向西藏就业生、少数民族预科班、面向贫困地区定向招生专项计划、内地西藏班、新疆高中班等类型的招生计划按教育部有关规定录取。被录取为非西藏生源定向西藏就业的考生，入校报到时必须签订“定向西藏就业协议书”。面向贫困地区定向招生专项计划生可自行决定入学时是否迁转户口，在校学习期间可按照相关规定和程序申请调整专业，与其他学生同等享受奖助学金政策。第十四条 保送生、自主选拔录取、文艺特长生、高水平运动员、面向农村学生单独招生及艺术类专业（环境设计）等特殊类招生录取按照教育部有关规定及我校2014年已公布的相关简章规定执行。第十五条 英语专业限英语语种考生报考，单科成绩不低于该科满分的70%，同时需要参加由省级招办统一组织的外语口试。其他专业外语语种不限。第十六条 各专业录取男女比例不限。第十七条 各专业考生健康状况要求，按照教育部、卫生部、中国残疾人联合会关于印发《普通高等学校招生体检工作指导意见》及《教育部办公厅卫生部办公厅关于普通高等学校招生学生入学身体检查取消乙肝项目检测有关问题的通知》等有关规定执行。第十八条 生物科学类“创新实验班”在本科一批次录取的2014级普通理工类新生中择优选拔60名。按照2+X模式培养，学习优秀的学生通过相关考核免试进入研究生阶段学习。选拔条件：第一志愿报考我校，高考成绩达到本省高考满分的70%且高出本省一批本科录取控制分数线50分以上、外语单科高考成绩达到110分的理工类考生（江苏省考生高出本省一批本科录取控制分数线30分以上，外语单科高考成绩达到该科满分的70%），入校后可自愿申请，经专家组考核后择优进入创新实验班学习。第四章附则第十九条 学校收费标准执行陕西省物价局、教育厅、财政厅的规定，农林类专业3025元/学年，理工、外语类专业4950元/学年，文史类专业3850元/学年，艺术类高考派—高考志愿填报专家
专业9900元/学年，职教师资专业5500元/学年，若有变动以相关文件为准。第二十条 学校具有完善的学生奖励资助体系，包括国家奖助学金、专业奖学金、社会专项奖助学金、学费减免、勤工助学、助学贷款等，保证品学兼优的家庭经济困难学生完成学业。第二十一条 本科专业除动物医学专业学制为5年，其他专业学制为4年。根据《西北农林科技大学本科生学分制学籍管理规定》，学生在学校规定学习年限内，按照培养方案的要求修满学分，达到毕业要求的，由学校颁发毕业证书。第二十二条 学校招生工作遵循“公平竞争、公正选拔、公开透明”和“德智体美全面考核、综合评价、择优录取”的原则，接受教育纪检监察部门、考生、考生家长及社会各界的监督。监督电话：029-87082862。第二十三条 联系部门：
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农林生物质 篇6
为全面落实生物质能源科技发展“十二五”规划要求,满足社会发展对现代农业的战略需求,围绕进一步提升生物质能源利用技术水平,2012年国家863计划现代农业技术领域启动了由中国科学院广州能源研究所牵头的主题项目“纤维素类生物质高效转化利用技术”,该项目已于2016年6月28日在京通过技术验收。
该项目从草本能源植物的高效培育及原料预处理技术研究出发,以纤维素高效转化、生物燃料高效制备及高值化利用技术为突破口,创新性地将能源植物育种-定向培育-新型生物燃料高效转化-技术集成与示范链接起来,涵盖生物燃料生产利用的各个环节,为生物质能源产业化提供关键技术;在能源草高效制备生物天然气关键技术及生物质水相催化合成生物航空燃料两方面取得了重大突破。第一,能源草高效制备生物天然气关键技术方面,突破了草本能源植物高效培育过程中生物量低、抗逆性差的瓶颈,筛选出杂交狼尾草、柳枝稷、割手密等适宜制备生物燃气的能源草品种,研制出能源草存储及前处理技术工艺与设备,并配套了全机械驱动式进料、旋转喷淋及螺旋出料装置,实现了干发酵的连续运行;开发了高效转化生产天然气工艺技术,缩短了发酵周期,实现了高效制备生物燃气,在广东汝湖建成了日产300m3生物天然气示范工程,形成了规模化示范工程,为构建能源农场、生产清洁能源、建设生态文明提供标志性样板。第二,项目提出了强化生物质水热解聚复杂多相流动与反应协同的动态液膜效应机理,研制了高水热稳定的生物质水热转化高效催化体系,实现玉米秸秆中纤维素和半纤维素一步转化为汽油组分(C5+烃),产率达82%(C-mol)以上;发明了生物质转化为烃燃料的增碳异构和水相芳构化新技术,实现了生物质中半纤维素和纤维素共转化合成生物航空燃油;建成了国际首个秸秆等生物质水相催化合成生物汽油、航油百吨级中试装置,油品品质达到国际ASTM7566标准,并提出了“分散降解为中间体-集中加氢制油”的规模化生产模式。
项目研究取得成果在生物之水相催化转化为生物质航空燃油方面达到国际领先水平,为我国生物燃气工程产业化拓宽了原料来源,提升了工程效率,保护了生态环境。通过科研成果的工程示范,提高了沼气工程综合效益,促进了沼气工程产业的规范化和标准化,支撑和引领我国规模化沼气工程建设的发展。
农林生物质 篇7
我校动物科学学院水产养殖专业是2003年创办的,在人才培养上既注重学生对基础理论知识的掌握,更注重对学生实践能力的培养。实践教学活动是整个教学过程中的一个重要环节,是提高学生操作能力、培养复合型人才的重要途径,是培养学生动手能力、实践能力及创新能力的有效形式。学生通过实验和实习,能获得丰富的实践知识,培养并提高工作能力,进而提高学习成绩,为将来就业储备知识和技能。通过我校水产养殖系多年教学改革实践摸索,根据目前实践教学改革方向,确定本课程“基础、综合、创新、提高”的教学目标。在目前教学大纲要求的教学基础上,明确提出学生必须掌握基本实验技能,提高专业实验技能,建立科学思维方式,整合实践教学内容,建设涵盖基础实验、综合性实验和自选设计型实验的教改内容体系。现结合我校现有实践教学条件及学校水域生态环境,对农林院校水生生物学实践教学改革加以探讨。
实践教学改革的主要措施
独立开设实验课
独立开设实验课是实践教学改革思路之一。实践教学对培养学生能力和素质有着举足轻重的作用。改变实践教学依附于理论教学的陈旧观念,充分发挥实践教学在人才培养中的主动性与创新性,把理论教学与实践教学放在同等重要的地位,与理论教学有机结合建立独立运行的实践教学模式,是很有意义的探索。水生生物学是水产养殖专业实践性较强的基础课程。目前,该课程教学中存在着一些问题,如实践教学课时比较少,水生生物标本采集器材较少;有地域特色的教学标本未能及时补充并系统整理。因此,对其实践教学进行改革,可考虑独立开设实验课,建立独立的考核评价体系,单独设学分,规范实验课的成绩考评制度,提高学生的学习积极性。水生生物学实验课成绩的考核由平时实验考核成绩和期末测试成绩组成,平时单个实验考查占总分的60%,每个实验考查内容包括预习报告(20%)、实验课表现(50%)、实验报告(30%),每次实验均按上述三项比例列出成绩。在实验课程结束后,对学生进行期末考试,期末考试可由笔试和实验操作两部分组成。
基础实验的开设
基础实验主要包括蓝藻、硅藻、甲藻、金藻、黄藻、裸藻门、绿藻门等浮游藻类常见种类鉴定和细胞形态观察;原生动物、轮虫、枝角类、桡足类、其他甲壳生物、浮游幼虫等浮游生物常见种类鉴定和形态观察;水生环节生物、软体生物、水生昆虫等底栖生物和水生维管束植物观察;进行校内维管束植物的采集和鉴定、浮游植物生物的定量等。观察实验在实验室进行,要求学生实验前先预习,完成预习报告、了解实验内容;指导教师讲述观察内容、绘图要求及注意事项,并进行课堂指导。学生自行完成实验内容、写出实验报告并及时上交。
综合性实验的开设
综合性实验开设有校内湿地公园维管束植物的采集和鉴定、校内观音湖浮游植物采集和定量分析、校内观音湖浮游动物采集和定量分析、平潭海域潮间带软体动物的采集和鉴定等。校内湿地公园和平潭海域生态环境包括了湿地、岩岸、沙滩和泥滩,生物多样性丰富,便于学生对各个生态环境的生物进行全面了解。
自选设计型实验的开设
自选设计型实验可以活跃学生思维,提高学生创新意识。自选设计型实验以小组为单位进行。学生可以根据兴趣和基础自由组合形成课题小组,通过查阅资料,自主设计与本课程知识和技能相关的小课题,拓展实验内容;可将任课教师提供的小课题作为备选。学生课题小组须完成从准备实验到写作论文的全过程。这样能提高学生分析和解决问题的能力,提高学生团队意识,还能使学生体会到参与科学研究的艰辛和乐趣。
科学研究与实践教学改革的紧密结合
安排部分学生进入省级、校级大学生创新项目的科研团队。创新项目的科研团队由不同年级学生组成,高年级学生可负责课题设计,把科学研究的思维、研究方法及团队精神有机融合到实践教学中,摸索如何把科研成果转化为实践教学内容。如结合水域生态学、水环境化学,在水生生物学课程实习过程中,在进行水生生物调查的同时,科研团队进行水质测定,了解不同生态环境条件下水生生物的适应和分布情况。
实习课程的开设
实习分校内湿地公园和平潭海域两个区域的实习,包含淡水和海水水域。首先,带领学生进行实习地点的勘察,认识湿地公园或潮间带的划分及不同的生态环境,要求学生不仅要采集标本、制作标本,更重要的是观察生物的形态、生活习性和栖息环境等,同时用检索表检索和鉴定采集的标本。由学生分小组完成湿地公园或潮间带生物生态调查,并结合底质环境的变化,选点定量取样,分析采集生物的生物量、密度和优势种群。通过学生对标本的采集和调查及对数据的分析,自行整理资料写出实习报告,有效提高学生的科研水平,锻炼学生调查能力。任课教师也可结合每年学生调查的资料、拍摄或绘制所观察到的浮游生物图谱,来编写实习指导教材供理论教学参考。通过上述实验教学改革,达到从“基础实验”到实验教学“综合教学”的目标。
实践教学方法的改革
实践教学方法的改革在实践教学中日益重要,应着重改变学生被动学习的传统观念,提高学生自觉能动性,逐渐建立提高型的实践教学模式。
水生生物学课程实习教学改革
开展实验技能培训的教学实践探索,如安排校内水体浮游植物种群数量分布及周年变化的调查,浮游动物不同水域差异值调查,湿地公园不同生态类群维管束植物种群调查及标本制作,学校观音湖水面作业技能实践培训(撑船、水体生物采样等),平潭海域潮间带软体动物的采集和分布调查等。
现代化技术辅助实践教学
引进上海海洋大学水生生物学专业的CAI课件,为提高实验课堂教学效果,我们建立互动显微摄像系统,强化上课时教师和学生的互动。将投影仪、投影显微镜等现代化设备用于课堂教学,拍摄实践操作录像;将水生生物形态结构、实验操作观察要点制成教材;将实践教学资源传上网,进行网上辅助教学,并拍摄制作水生生物学部分实验录像,传上网供学生课后学习。这样,达到了学生自主学习和互动教学结合,有效提高了学生的学习兴趣。
水生生物学标本库建设
发挥学生的能动性,积极鼓励、动员学生参加水生生物学标本库建设。通过外出实习期间采集标本等方式,补充制作部分有地域特色的水生生物学实物标本,完善水生生物学标本库。建设的水生生物学软体动物贝壳标本墙,制作的水生生物标本库图片册,均可开放供全校学生学习使用。水生生物标本库是我校国家级动物科学实践教学示范中心动物标本库的一部分。示范中心项目的进一步建设,对动物标本库进一步完善具有重要意义。
水生生物学标本库对外开放
除供校内相关学科教学使用,水生生物学标本库作为我校国家级动物科学实践教学示范中心动物标本库建设的一部分,还作为福州市青少年素质教育基地对校外开放,这也能增强学生的自豪感。通过水生生物学实践教学方法的改革,达到了实验教学创新和提高的教学目标。
优化实践教学的内容与结构
在教学改革过程中,根据实验内容的难易程度,在“基础、综合、创新、提高”这四个层次上全面培养学生的学习和科研能力。基础实验以观察验证型实验为主,包括常见水生生物的观察和鉴定等内容,可为以后的综合性实验、开放性实验及科研性实验奠定基础。
实践教学内容的适时更新。其中,采用直观教学法,能让学生尽快掌握常见水生生物的观察鉴定等实验。综合性实验以湿地公园水生生物调查、维管束植物采集、潮间带海洋生物采集等实验为主,将实践教学大纲中所要求的基本操作融合到每次教学实验中,反复训练学生的基本实验技能。如在校内观音湖水生生物调查、采集实验中,不仅要求学生深入了解池塘淡水浮游生物的组成,掌握用浮游生物网采集制作标本,还要求学生结合水化学内容测定观音湖湖水水质,了解校内湖泊浮游生物的种群分布与水环境之间的关系。这样可以扩大实践教学的知识量,强化基本操作,让学生参与学校现有浮游生物资源的调查,提高学生的参与兴趣,增强实践教学的效果。自选开放性实验可由学生自行设计,而对于科研性实验,教师可提供一些课题供学生挑选。学生自行组队的课题小组可选择感兴趣的实验,各自进行文献查阅、实验设计,并逐步完成实验,教师起辅助指导作用即可。
当然,实践教学改革也对任课教师提出了更高的要求。实践教学改革要求主讲教师在讲解实验课时,不但要简明扼要,抓住重点、难点讲授,而且要形象讲解,让学生自己去探索、发现问题,并加以总结。例如,采用提问、讨论、比较等多种方法对学生加以引导,学生主导完成对实验课内容的理解和掌握。实践教学改革还要求教师不仅要熟悉和讲述实验原理等理论知识,还要熟悉实验过程中可能出现的难点、疑点。教师由灌输知识变成辅助指导,学生则由被动学习变成主动求学。
通过实践教学改革,学生端正了基本科研态度,提高了综合分析问题的科研能力。在课程实习中,学生搜集相关资料、自行采样,定性、定量测定、数据分析,最后按要求写出实习报告。实践教学改革在培养学生发现、分析、解决问题能力等方面取得了良好效果,提高了学生综合分析问题的能力(见表1)。优化和重组水生生物学实践教学的内容与结构,达到了课程的教学目标。
实践教学改革对学生的影响调查
在实践教学改革前后对学生的影响调查结果如表1所示。前后对比发现,本次实践教学改革取得了明显的教学效果。
这一调查结果表明,上述实践教学改革效果良好,对农林院校开设该课程及相关实践教学课程改革有很好的参考价值。
摘要：探讨了水生生物学实践教学改革:在实验课程改革方面,提出了实验课程独立设课、实验组成和设计的具体做法;在实践教学方法的改革方面,对实践教学改革、学生参加水生生物学标本库建设等方面进行探索;还介绍了如何优化和重组实践教学的内容与结构,并对实践教学改革对学生的影响进行了调查。
关键词：农林院校,水生生物学,实践教学
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农林生物质 篇8
生物统计学是一门将统计学原理和方法运用于生物科学研究中的科学,涉及试验方案的设计,以及试验数据收集、整理及分析。生物统计学是现代生物学研究和生产实践的必要工具,是农学、遗传学、植物保护、生物信息学、微生物学、生态学等专业学生从事本专业研究必备的专业课程。由于学习这些专业的外国研究生大多汉语水平低下,主要靠英语交流,而生物统计学较为抽象难懂,为了满足他们学习该课程的迫切需要,我们于2013年开始为外国硕士留学生开设了该课程的全英语教学。经过两年多的实践,对生物统计学全英语教学课程建设的初步探索做一个总结。
一、现状分析与教学内容制定
注重沟通、因材施教是高质量教育的关键,对外国留学生的教育也是如此。留学生大多来自不同国家和地区,汉语水平低,英语口音差异大,教育背景不尽相同,他们从学于农科生物类的不同专业,其即将开展的科研工作对统计学要求的侧重点又各有不同,因此加强相互了解就显得尤为重要。为了让他们在40学时课程的学习后,能有所收获并学以致用,我们在开课前对留学生的情况进行摸底,并让他们提出对这门课程的期望。调查结果显示,留学生的生物统计学基础普遍比较薄弱,且参差不齐,例如,有些具备概率论基础,有些只具备一些高等数学基础。除希望了解和掌握统计学原理及方法外,大多学生还希望学习相关软件进行统计操作,将所学知识真正应用到其开展的科研工作中,特别是目前科研中常用的统计软件SPSS和R语言的使用。综合考虑大部分学生的情况,我们将教学内容分为三大块,一是统计学基础知识及概率论的相关知识介绍,二是科学试验的设计,三是几种主要统计模型和方法的应用,同时在各种案例解决中穿插SPSS和R语言运用的讲解。由于课时的限制及考虑到农科学生的实际需要,简化了一些烦琐公式推导的讲解,教学重点侧重于统计学在生物学科研与实践案例中运用的讲解,让学生掌握如何选择合适的统计模型,及相对应的软件操作。
二、教材的选择
书本是知识的载体,教材及教学参考书是保证高质量教学的重要基础。目前国内比较缺乏适合于农科留学生的英文生物统计学教材,而英文原版教材购买不易且价格昂贵。我们暂选用了清华大学影印版教材《An introduction to Biostatistics》(Thomas Glover,Kevin Mitchell),费用较低,内容难度适中,适合统计学基础薄弱的学生进行统计理论的学习。同时参照《SPSS for Intermediate Statistics,use and interpretation》(Nabcy L.Leech,Karen C.Barrett,George A.Morgan)、《R语言与统计分析》(汤银才)等参考书籍及网上参考资料,综合考虑各留学生不同的专业背景及我国教学的现状,有意从农科学生感兴趣的角度来选择一些案例做分析,糅合统计原理的讲解及统计软件的操作介绍,制作多媒体课件及编写课后习题,在课前发放给学生,作为课堂教学的参考内容及课后复习巩固的资料。另外,我们也拟购买一些英文原版书籍,与国内生物统计教材加以比较研究,结合学生的反馈意见,进一步改进,编制适合农科留学生的教学材料。
三、互动的教学模式
与国内学生相比,留学生的性格与学习习惯等皆有较大差异,特别是来自非东亚地区的学生,他们是一个较为特殊的教育群体,适合他们教学模式与国内学生有显著差别。生物统计学虽然是一门应用性的课程,但其理论性仍然较强,部分概念抽象,逻辑推理较强,因此学生普遍对统计原理的理解和掌握存在困难,这也导致他们不能灵活运用合适的统计方法解决问题。考虑留学生及生物统计学课程的特点,传统的单一讲授式教学很达到预期的教学效果,因此在讲授式教学的基础上结合了案例导入式教学及问题式学习的教学方法。通过以学生为中心而开展的互动性强的启发教学模式,以期达到《学记》“故君子之教,喻也;道而弗牵;强而弗抑;开而弗达”的教学理念,而不仅仅局限于老师单一地去教,更多去引导学生主动地去学,使其不满足于学会,更追求会学。在这种互动教学模式中,一方面,随着一个个经典案例的解析,让学生在无形中学会并掌握各种抽象的统计数学模型,进一步深入理解了各统计原理;同时结合现代生物学科研的实际需要,穿插统计软件操作的指导,让学生有充足上机操作的实践经验,真正做到学以致用;另一方面,随着问题的提出,激发了学生的学习兴趣与主观能动性。由于留学生的性格普遍比较外向,因此他们的课堂表现都十分活跃,发言与提问非常积极,这种互动式教学取得了良好的效果。
除了课堂上的交流,我们也加强了与留学生的课后交流。例如与学生互留联络方式,可为学生对所学内容及时解惑,有些学生在课程结束后仍与老师保持联系,就科研中遇到的实际问题商讨合适的统计方法,通过这样的教学反馈,随时调整教学内容和方式,以达到更好的教学效果。实践表明,课后的交流有利于发现问题,促进教学反思。此外,留学生来自不同国家和地区,其英语口音差异极大,交流略有难度,这就要求教师在熟悉课程教学内容和提高英语授课能力的基础上,在开课初加强与学生的交流沟通,熟悉他们的口音和知识背景,做好课前准备工作。另外,留学生的文化背景相差迥异,在教课与交流中,亦须留意,做到相互尊重。
四、多元化的考核方式
考核测评是教学的重要环节,不但可以衡量教学效果和学生学习情况,也从另一方面激励学生积极学习。以往的生物统计学课程多采用笔试闭卷考试为主的方式考核,而生物统计学是一门应用性的课程,修课的留学生大多是已经开展科研工作的研究生,死记硬背统计学的原理及公式并不是我们的教学目的,我们的教学目标在于使他们能将统计的思想及方法正确应用到今后的研究及实践中,可见闭卷笔试这种刚性的评价方式并不能全面反映学生对该课程的掌握情况,也不适合留学研究生这个学习群体,甚至可能造成学生的厌学情绪。综合考虑后,采用了相对柔性的考核方式,主要分为三部分,分别为课堂表现、课后作业及期末论文。课堂表现情况包括提问及考勤等,一方面增加互动,活跃课堂气氛,激发学生学习兴趣,及时了解学生掌握的情况,从而及时调整授课,另一方面也起到维持课程秩序的作用,占总成绩的20%;课后作业为每章结束后留给学生的习题,让学生及时巩固所学内容,也使教师进一步了解学生的学习状态,就学生普遍出现的问题及时加以纠正,以便进一步调整授课内容,占总成绩的30%;期末论文为结合自己的研究课题和所学的统计知识撰写的一篇小论文,着重阐明如何设计实验方案、分析数据和统计推断,占总成绩的50%。课后习题与论文中,都涉及相关软件操作过程的考核。关于期末的论文部分,在课程开始之初就告知学生,让大家有充分的思考和准备时间。通过期末论文的反馈,更加深入了解教学效果和学生的学习需要,进行教学反思,积攒教学素材,以期进一步改进今后的教学。
五、展望
生物统计是农科生物类学生开展科研与实践工作必备的一门专业课程,面对留学生的需要,针对他们的特点,开展了上述的教学实践,取得了一定的积极教学效果,因此本文就在实践中得到的体会加以反思和总结。当然我们关于生物统计学全英语课程建设的探索仍处于起步阶段,面临着许多困难和问题,需要在教材、教学资料、教学大纲、教学方式等多个方面进行进一步探索和完善。
总之,留学生教育是高等教育国际化的重要组成,是当前教学改革的重要内容,推动了教师教学能力的提高和学科建设,因材施教,探索规律,打造有中国特色的农科国际教育精品课程是中国高等教育扩大交流、提升竞争力的组成部分,期望我们的教学体会可以为中国农林院校留学生的生物统计学全英语教学带来积极启示。留学生教育的教学研究也为提升本国学生国际竞争力的双语/全英语教学带来启示,从而推动了生物统计学课程体系的总体建设。
摘要：生物统计学是农林类高等院校生物类学科教学体系中的一门关键课程,对学生开展研究与实践工作具有至关重要的作用。针对留学生的特点,采用全英语教学模式,不断的教学实践与教学反思中,我们对教学内容、教材选择、教学模式及考核方式等方面的探索进行初步总结,为今后进一步提高留学生生物统计课程的教学效果提供参考。
关键词：生物统计学,留学生教育,全英语教学
参考文献
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农林生物质 篇9
一、讲好绪论第一课
绪论对一门课程的教学效果发挥着重要作用。“良好的开端是成功的一半”, 如何有效激发学生的学习兴趣, 克服畏惧心理, 帮助学生树立学好生物化学的信心, 绪论的教学发挥着重要的“先锋”作用。目前, 由于受生物化学教学内容多但教学学时有限等因素的限制, 绪论成了生物化学学习内容中可有可无的章节, 对绪论的重要性认识不足, 由此造成学生对生物化学这门课程的认识不足, 难以激发学生的学习兴趣, 使整个教学效果受到影响。有研究者曾经对详尽与简略讲授绪论对生物化学教学效果的影响进行了研究, 结果显示详尽讲授绪论能够有效激发学生兴趣, 提高学生的学习主动性, 对生物化学整体的教学效果具有积极的影响[3]。生物化学课程一般开设在大学二年级上学期, 因为是专业基础课, 此时学生还没有学习专业课, 他们对专业课的学习有着强烈的求知欲, 所以在讲生化第一课绪论的时候, 首先就要介绍给学生生物化学这门课程是今后学习专业课的基础这一重要性, 以调动学生的学习兴趣。其次在绪论的讲授中应该避免泛泛而谈。在授课前任课教师要充分发挥多媒体教学信息量大、生动直观、表现力强的特点, 通过课件给学生展示生命科学领域丰富的信息资源, 展示生物化学研究的历史及未来发展前景以及生物化学研究中的小的故事, 借此激发学生对生物化学课程内容学习的兴趣[4,5,6]。
二、吃透教材帮助学生快乐学习
前面绪论讲授得很精彩, 但是真正学起生物化学课程的内容来说, 其实是比较枯燥的。如何让枯燥的理论和烦琐的代谢途径变得更容易被学生学习和接受, 这对于一个好的生物化学教师来说是必须要面对和解决的问题。首先任课教师必须在讲授内容上狠下功夫。任课教师要仔细研究教材内容, 钻研教学大纲, 认真备课, 准备讲稿。在讲稿中, 除对讲授的内容可以进行合理的优化安排外, 还要指出本次课的教学内容, 教学的重点、难点和关键。对于重点和难点要采取什么样的方法讲清楚, 在讲稿中都要出现。根据讲稿, 教师可以在上课前反复练习进行试讲, 并根据课时调整每部分的讲授时间, 最后最好能达到脱稿的程度, 这样教师讲起课来游刃有余, 连贯自如, 学生有如在听评书, 学起来也会兴趣大增。吃透教材, 如何帮助学生快速记忆, 使学习变得轻松愉快, 也是提高学生对生物化学学习兴趣的有效方法。记忆法包括谐音记忆法、理解记忆法、对比记忆法、口诀记忆法、图表记忆法以及联想记忆法等, 在讲课中任课教师应注意不同记忆法在生物化学学习内容中的介绍和使用。例如, 嘌呤环中各个原子分别来自哪种前体物质, 常常让学习者感觉很难记住并准确对应, 在此可以采取谐音加联想的记忆方法, 将它们编成, “竹竿” (Gly) 立中央, “谷子” (Gln) 下面长, 二氧化碳“天” (Asp) 上飘, “假仙” (甲酰) 在两旁, 通过这种形式来帮助学生记忆每个原子的位置和前体物的来源。蛋白质和核酸对紫外的最大吸收峰分别是280nm和260nm, 学生常常会对应不起来, 按照蛋白质字数多, 核酸字数少, 所以蛋白质对应着较大的数值280这样的方法来记忆, 简单又不会出错。生物化学教学中各种记忆法的运用对学生学习生物化学起到了积极的作用[1,7,8]。
三、认真上课培养学生的学习兴趣
讲课是整个教学中的核心环节。任课教师除了在讲授内容上要狠下功夫外, 课堂上如何组织进行教学也很重要。首先讲课之前要有导入, 在总结前面讲的内容和知识点后, 再自然地过渡到此次课要讲的内容中来。其次, 在课堂教学中要注意同学生之间的交流。任课教师在讲课过程中要注意学生的目光及情绪的变化, 通过对学生的观察, 了解他们是否能跟上讲课的速度, 是否能够理解讲授的内容, 据此, 任课教师要适当地调整讲授方法及教学进度。再次, 现在多媒体已经普遍应用, 但是在讲课中还应适当利用板书。可以将授课内容的提纲写在黑板上, 一方面方便学生对整体内容的把握, 另一方面也方便课后总结。此外, 任课教师要热爱学生, 关爱每一个学生, 教师在讲课中要充满激情, 充满激情的课堂必定是生动的、学生喜爱的。
四、课堂之外, 激发学生的内部动力
学习新知识本身是一项艰苦的脑力劳动。只有教师的精心准备和生动的课堂, 而没有学生的积极配合和主动学习探索, 很难收到理想的教学效果。教师应采取各种方式和方法以激发学生自身的动力, 使之主动投入到对生物化学课程的学习上来。作为教师应该严格要求, 使学生养成课前预习、课上认真听课, 课下及时复习及整理笔记的良好学习模式。可在课堂上通过提问督促和检验学生的预习情况。课堂笔记的重要性自不必说, 可以采取在学期某一时间点抽查笔记的方式, 以督促学生及时记录和整理笔记。生物化学是一门知识性和实践性都很强的学科, 在生物化学的学习过程中, 除了生物化学课程对应的实验课程之外, 还应该提供更多的机会来培养学生的观察能力、实验能力和运用能力, 通过理论和实践的结合以增强和提高学生对生物化学的学习兴趣。在实践中, 为了获取新知识或是为了解决试验中遇到的难题, 学生会查阅相关的文献, 这样不仅为培养学生的科研思维打下了基础, 同时也丰富了他们在相关领域的知识, 更能培养和提高学生对生物化学理论知识的学习兴趣。当然, 笔者认为实践部分不能占用学生太多的时间和精力。
孔子曾经说过:“知之者不如好知者, 好之者不如乐知者。”生物化学学习起来固然不容易, 所以教师作为学生学习的引导者, 更应在教学工作中努力培养和提高学生对生物化学课程的学习兴趣, 充分激发和调动学生的学习积极性。从课前的认真备课, 到课堂上的细心讲授, 再到课堂外的严格要求, 通过师生的努力和配合, 这样方能更好地培养和激发学生的学习热情, 充分调动学生的学习主动性, 从而为农林院校学生进入专业课的学习和实践打下扎实的理论基础。
摘要：生物化学是农林院校畜牧兽医等专业的主要基础课。从任课教师课前准备、课堂上及课外三个环节入手, 探讨如何激发和培养学生学习生物化学的兴趣, 以及如何进一步调动学生的内在能动性, 提高和保持学生的学习兴趣, 对如何克服学生学习生物化学课程的畏难心理提出了建议。
关键词：生物化学,学习兴趣,教学改革,实践,探索
参考文献
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