Characterization of GaSb substrate wafers for MOCVD III-V antimonides

The qualities of GaSb substrates commonly used for the preparation of III-V antimonide epilayers were studied before and after growing GaInAsSb multi-layers by MOCVD using PL, FTIR and DCXD together with the electrical properties and EPD value. The correlation between the substrate qualities and epilayer properties was briefly discussed. The good property epilayers of GaInAsSb and, then, the high preformance of 2.3 um photodetectors were achieved only using the good quality GaSb wafers as the substrates.

黄河三角洲丹顶鹤生境变化与评价

黄河三角洲丹顶鹤生境变化与评价 摘 要 从水禽角度出发，把影响其生境选择的因素划分为水、食物、隐蔽物和干扰四类。用遥感和地理信息系统软件对黄河三角洲地区3期TM数据进行处理，根据生境要素特征，对生境进行分类，获取该地区1986年、1996年和2001年3个时期各生境要素图。把生境要素图进行叠加，最终得到3个时期的黄河三角洲的水禽生境类型图。 通过对各生境要素图的面积、斑块数变化及转移矩阵的分析，可以看出各生境要素的结构发生了明显的变化，对水禽生境而言，总的结果是干扰加重、积水地区面积增多、植物性食物和适宜隐蔽物范围减小，通过对这种变化进行分析得出：人类有意识的活动（干扰）是引起各生境要素发生变化的主要驱动力。生境要素的变化造成黄河三角洲地区水禽生境质量的下降。 再以黄河三角洲生境分布图为基础，运用遥感和地理信息系统软件得出三个时期丹顶鹤（Grus japonensis）生境分布图。选取一系列的景观指数，通过APACK软件进行计算，结合土地利用动态度的概念对黄河三角洲地区从1986—2001年丹顶鹤生境的动态变化进行量化分析。结果表明：适宜丹顶鹤栖息的总生境面积不断减小，该地区的生境破碎化程度也不断升高；相应的适应丹顶鹤栖息的各生境类型的面积除了轻干扰深积水鱼类苇田（人类活动造成）的面积增加外，其余大多呈减少趋势，总的来说丹顶鹤栖息生境质量呈下降趋势。人类活动是黄河三角洲丹顶鹤生境的变化的主要驱动力。 在利用景观连接度模型进行丹顶鹤生境评价的研究中发现：在黄河三角洲内尚有1062.63 km2适宜丹顶鹤生存的生境，占总面积6021.05 km2的17.65%。其中最适生境面积为205.84km2，占总面积的3.42%；适宜生境面积为142.47 km2，占总面积的2.37%；中等适宜面积为420.27 km2，占总面积的6.98%；勉强适宜面积为294.05 km2，占总面积的4.88%；不太适宜面积为2532.07 km2，占总面积的42.05%；不适宜面积为2426.36 km2，占总面积的40.30%。虽然适宜生境面积还很大，但在空间分布上十分零散，除了几个较大的斑块外，尚有许多较小斑块处于孤立状态，这些斑块将无法为丹顶鹤所利用。 黄河三角洲是我国最大的新生湿地生态系统，优越的生境条件使得该区物种丰富，成为许多水禽迁徙的重要中转站、越冬栖息地和繁殖地。本研究对区域生态保护和物种的生境评价研究有重要的理论和实践意义，为确保东亚鸟类迁飞网络的安全提供了科学的依据，这对黄河三角洲湿地生态系统、湿地鸟类及物种多样性的保护都意义重大。

杉木人工林凋落物分解的研究

杉木是我国特有的速生针叶树种，栽培面积广泛（北纬21°41'－33°41'；东经102°-122°）。我国商品材的近1/4出自杉木人工林。杉木连栽地力衰退，生产力降低，是当前困扰杉木人工林发展的重大生产问题。在水热条件优越的亚热带山地，土壤肥力是影响林木持续保持高生产力的重要因素。因此，加速杉木人工林系统内养分循环是维持系统生产力稳定的关键，而凋落物分解又是养分循环的核心，于是对分解过程的调控便成为关键之关键。本研究的目的在于，探索促进杉木凋落物分解的途径，以增强林木自我培肥土壤的能力，为杉木人工林的可持续发展提供理论依据。研究所采用的实验材料全部来源于湖南省会同县广坪林区的中国科学院会同森林生态实验站。室内缩微模拟实验在英国陆地生态所完成，其它试验均在会同森林生态实验站进行。1. 杉木叶凋落物属难分解的凋落物，其原因是凋落物养分含量较低，尤其是N的含量偏低，为6.0mg.g~(-1)，仅为分解较快的桤木叶凋落物的41.6％；C/N比较高，为134.0，相当于桤木叶凋落物的2.38倍。杉木叶凋落物到第420天时的分解速率为43.3％，而桤木叶凋落物为67.2％。2. 根系凋落物也是杉木人工林生态系统凋落物的重要组分。杉木纯林细根年死亡量为497 kg.hm~(-2).a~(-1)，而火力楠人工纯林为595 kg.hm~(-2).a~(-1)。当火力楠与杉木混交后，细根年死亡量大幅度提高，达1149kg.hm~(-2).a~(-1)。杉木林死细根生物量年动态变化与地上部分生长规律基本一致。杉木细根象地上部分凋落物一样养分贫乏，除Ca以外，N、P、K、Mg分别比火力楠细根低53.0％、131％、595.9％、447.5％，而C/N比值高51.9％。杉木细根的年分解为32.78％，而火力楠为57.70％。因此，杉木纯林中通过细根归还的养分量相对较少，N、P、Ca、K、Mg归还量分别为0.32、0.007、0.58、0.52和0.83kg.hm~(-2)，而混交林中依次为2.59、0.046、1.87、6.06、7.86kg.hm~(-2)，大幅度增加。3. 杉木叶凋落物与阔叶树叶凋落物混合分解时表现出不同的相互作用形式。野外网袋法分解试验的结果表明，桤木与杉木叶凋落物混合分解，失重速率明显加快；火力楠与杉木叶凋落物分别以不同比例混合分解时，失重速率或强或弱得到促进；其它阔叶树并没有促进失重速率。除木荷外，其它阔叶树凋落物都不同程度地促进了Ca的释放。对于P，桤木和红栲，对于K，桤木和刺楸，明显促进了其释放，而其它阔叶树没有对这2种元素的释放产生任何作用。除木荷和樟树外，其它树种叶凋落物明显促进Mg的释放。实验中还发现，促进作用的强弱与阔叶树叶凋落物初始N含量高低有关。室内模拟实验中观察到的木荷叶凋落物明显抑制杉木叶凋落物分解的现象并没有在野外实验中发现。如果仅以凋落物分解过程中促进作用的强弱为标准选择杉木的混交林树种的话，选择这6种阔叶树的优先顺序为桤木、刺楸、红栲、火力楠、樟树、木荷。4. 本研究还用微型渗滤器进行模拟实验发现，投加NO_3-N促进了杉木叶凋落物的分解，在15周的时间分解速率提高2.38个百分点，而投加NH_4-N则未产生任何影响。投加NH_3－N和NH_4－N的负面效应是促进土壤养分的淋失。除Na~+以外，投加NH_4-N使NO_3-N、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的淋失明显增多。投加NO_3－N未明显合任何养分元素淋失增多。

旱作农田N_2O通量、产生机理及减排措施研究

农田生态系统是大气N_2O的重要排放源。因此，阐明其N_2O产生及排放机理并正确制定出减排对策是目前温室气体研究领域的主要目标之一。本文利用封闭式箱法技术首次对旱田生态系统（玉米、大豆和春小麦）N_2O通量进行了长期系统的连续观测。阐明了旱田N_2O产生的生物化学机理及植物在植物-土壤系统N_2O排放中的作用并进一步进行了减少旱田N_2O排放的措施研究。为农业和环境的可持续发展提供了科学依据及有效的技术措施。旱田作物的N_2O排放有明显的日变化和季节变化规律，大量的N_2O排放发生在作物的生育期内且不同作物的N_2O排放量也各异。玉米-土壤系统、大豆-土壤系统及春小麦-土壤系统N_2O通量范围分别为-7.5～466.50ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)、-12.90～420.00ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)和-6.00～29.60ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)，平均通量分别为63.75ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)、27.05ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)和9.10ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)。从环境因素与N_2O排放的关系上分析，得出以下重要结果。实验室模拟培养条件下，温度、pH对N_2O排放产生很大影响。而在大田自然环境条件下，由于在作物生育期内土壤pH及温度的变化范围都不是很大，因此对N_2O的排放没有产生显著影响；N_2O排放与土壤含水量关系密切，随含水量的变化而变化。表明土壤含水量是影响N_2O排放的重要因素；利用乙炔抑制技术，研究了大田N_2O产生途径，发现在低土壤含水量情况下，N_2O主要产生于土壤微生物的硝化过程。在高含水量情况下，N_2O主要来自于反硝化过程。而在中等含水量情况下，硝化和反硝化作用都是N_2O产生的主要途径。植物排放N_2O以前一直被忽略，未受到应有的重视。其实植物在N_2O排放中占有比较大的份额。试验中发现，玉米植株在其整个生育期内都能排放N_2O且根系对土壤N_2O产生起促进作用。与肥料（尿素）相比，无肥大田的玉米植株对N_2O排放的贡献占17.3%，而尿素占82.7%。土壤中N转化的生物化学过程都是在酶的参与下进行的。土壤中酶的活性变化反映了土壤中进行的各种生物化学过程的强度和方向。对土壤反硝化酶-硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（NiR）和羟胺还原酶（HyR）的研究结果表明，三种还原酶都有明显的季节变化规律并受土壤水分含量及施肥的影响。研究三种反硝化还原酶活性变化与土壤含水量及N_2O排放之间的关系后指出，通过测定它们在土壤中的活性变化也许可以作为区分旱田土壤N_2O产生途径（硝化、异化反硝化、同化反硝化）的指标之一。基于上述阐明的旱田N_2O产生机理，进一步通过改进肥料配方的方法深入进入了减少旱田N_2O排放的措施研究。结果表明，缓释尿素（尿素+氢醌+双氰胺）和长效碳铵（碳铵+双氰胺）不仅能明显增加作物产量，而且还能明显减少N_2O的排放，有着明显的经济和环境双重效益。

稠油污染土壤生物修复的微生物筛选及工艺调控

稠油组分非常复杂，胶质沥青质含量较高，使稠油污染土壤的生物修复难度很大。对稠油中胶质沥青质分的降解是彻底修复稠油污染土壤的关键。试验中利用辽河油田污染土壤中筛选并纯化出来的几株细菌、真菌和放线菌，以胶质沥青质作为碳源，考察不同菌株处理的去除率变化。发现0d-14d期间是微生物去除胶质沥青质的活跃期，42d之后土壤中胶质沥青质的减少趋缓，是生物修复的转折点。筛选出优势降解菌株：细菌22B；真菌中F2006、F2008、F9902，放线菌A2013、A2016混合菌F2006+22B、F6＋22B。同时考查了表面活性剂吐温-80对菌株去除胶质沥青质能力的影响，发现吐温-80对不同菌株有促进或抑制作用。利用上述优势菌株处理5ryn稠油污染土壤，并在42d时，通过采取补加菌液、添加N、P营养物质和添加碳源处理来提高微生物对土壤中稠油的去除能力。经过56天的处理，细菌22B对稠油的去除率最高，达27．420＆；混合菌的去除率在23.64％-26.24％。比较三种处理措施对微生物降解稠油能力的影响时，发现不同菌株对这三种措施的反应并不相同。同时土壤中残留石油烃的族分析证实了土壤中的重质成分是可以被微生物降解的；而稠油污染土壤中的烷烃和芳香烃的含量则呈现动态变化。稠油污染土壤的生物修复后的毒性检验表明，不同菌株处理土壤的毒性因选择的菌株及采取的措施不同而异，其中土壤毒性最小的是22B添加碳源处理；毒性最强的是F2008加菌处理。补加菌液、添加营养和碳源措施会使微生物对稠油降解能力有所加强，但是也加速了某些微生物产生毒性较稠油更大的中间产物的生成，使土壤更加不适合植物的生长。本研究从辽河油田污染土壤中筛选出石油烃降解菌株，对稠油中最难降解的胶质沥青质进行处理，从中选择优势的降解菌株对稠油污染土壤进行生物修复，为稠油污染土壤的生物修复打下理论基础。