Two-Dimensional Hillslope Scale Soil Erosion Model

On a hillslope, overland flow first generates sheet erosion and then, with increasing flux, it causes rill erosion. Sheet erosion (interrill erosion) and rill erosion are commonly observed to coexist on hillslopes. Great differences exist between both the intensities and incidences of rill and interrill erosion. In this paper, a two-dimensional rill and interrill erosion model is developed to simulate the details of the soil erosion process on hillslopes. The hillslope is treated as a combination of a two-dimensional interrill area and a one-dimensional rill. The rill process, the interrill process, and the joint occurrence of rill and interrill areas are modeled, respectively. Thus, the process of sheet flow replenishing rill flow with water and sediment can be simulated in detail, which may possibly render more truthful results for rill erosion. The model was verified with two sets of data and the results seem good. Using this model, the characteristics of soil erosion on hillslopes are investigated. Study results indicate that (1) the proposed model is capable of describing the complex process of interrill and rill erosion on hillslopes; (2) the spatial distribution of erosion is simulated on a simplified two-dimensional hillslope, which shows that the distribution of interrill erosion may contribute to rill development; and (3) the quantity of soil eroded increases rapidly with the slope gradient, then declines, and a critical slope gradient exists, which is about 15-20 degrees for the accumulated erosion amount.

Measurements Of In Situ Stress And Mining-Induced Stress In Beiminghe Iron Mine Of China

In order to obtain the distribution rules of in situ stress and mining-induced stress of Beiminghe Iron Mine, the stress relief method by overcoring was used to measure the in situ stress, and the MC type bore-hole stress gauge was adopted to measure the mining-induced stress. In the in situ stress measuring, the technique of improved hollow inclusion cells was adopted, which can realize complete temperature compensation. Based on the measuring results, the distribution model of in situ stress was established and analyzed. The in situ stress measuring result shows that the maximum horizontal stress is 1.75-2.45 times of vertical stress and almost 1.83 times of the minimum horizontal stress in this mineral field. And the mining-induced stress measuring result shows that, according to the magnitude of front abutment pressure the stress region can be separated into stress-relaxed area, stress-concentrated area and initial stress area. At the -50 m mining level of this mine, the range of stress-relaxed area is 0-3 m before mining face; the range of stress-concentrated area is 3-55 m before mining face, and the maximum mining-induced stress is 16.5-17.5 MPa, which is 15-20 m from the mining face. The coefficient of stress concentration is 1.85.

Polaronic correction to the first excited electronic energy level in an anisotropic semiconductor quantum dot

Within the framework of second-order Rayleigh-Schrodinger perturbation theory, the polaronic correction to the first excited state energy of an electron in an quantum dot with anisotropic parabolic confinements is presented. Compared with isotropic confinements, anisotropic confinements will make the degeneracy of the excited states to be totally or partly lifted. On the basis of a three-dimensional Frohlich's Hamiltonian with anisotropic confinements, the first excited state properties in two-dimensional quantum dots as well as quantum wells and wires can also be easily obtained by taking special limits. Calculations show that the first excited polaronic effect can be considerable in small quantum dots.

Selective metallization on insulator surfaces with femtosecond laser pulses

We report selective metallization on surfaces of insulators ( glass slides and lithium niobate crystal) based on femtosecond laser modification combined with electroless plating. The process is mainly composed of four steps: (1) formation of silver nitrate thin films on the surfaces of glass or crystal substrates; (2) generation of silver particles in the irradiated area by femtosecond laser direct writing; (3) removal of unirradiated silver nitrate films; and (4) selective electroless plating in the modified area. We discuss the mechanism of selective metallization on the insulators. Moreover, we investigate the electrical and adhesive properties of the copper microstructures patterned on the insulator surfaces, showing great potential of integrating electrical functions into lab-on-a-chip devices. (C) 2007 Optical Society of America.

Yb：铅锌镧碲酸盐玻璃的热学、光谱和激光性质

研究了摩尔组分为70TeO2-(20-x)ZnO-xPbO-5La2O3-2.5K2O-2．5Na2O(x=0，5，10，15，20)的新型多元铅锌镧碲酸盐激光玻璃，外掺Yb2O3为玻璃摩尔组分的1％，测试了试样的物理性质及吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命，计算了Yb^3+的吸收截面、受激发射截面、荧光有效线宽等光谱参数，结果表明：该系列玻璃都具有良好的热学稳定性((Tx-Tg)>195℃，高于TZN玻璃(118℃))；当X=15时，样品具有较好的光谱性质：高的受激发射截面(1．25pm^2)、长的荧光寿命(

掺铒碲酸盐玻璃的热力学稳定性和光谱性质的研究

分析了掺Er^3+碲酸盐玻璃的热力学稳定性能，研究了掺Er^3+碲酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质；应用Judd-Ofelt理论计算了碲酸盐玻璃中Er^3+离子的强度参数Ω(Ω2=4．79×10^-20cm^2,Ω4=1．52×10^-20cm^2，Ω6=0．66×10^-20cm^2)，计算了离子的自发跃迁几率，荧光分支比；应用McCumber理论计算了Er^3+的受激发射截面(σe=10．40×10^-21cm^2)、Er^3+离子^4I13／2→^4I15／2发射谱的荧光半高宽(FWHM=65．5nm)

977nm抽运下掺铒碲酸盐基氧卤玻璃的光谱特性

研究了掺铒TeO2-ZnO-PbCl2碲酸盐基氧卤玻璃在977nm激光二极管抽运下的发光和上转换发光特性，结果发现除红外1．53μm^4I13.2→^4I15/2发光外(荧光半高宽高达69nm)，该玻璃还存在很强的^2H11/2→^4I15/2(527nm)，^4S3/2→^4I15/2(549nm)和^4R9/2→^4I15/2(666nm)可见上转换发光．应用Judd-Ofelt理论计算得到玻璃强度参数Ω1(t=2，4，6)分别为Ω2=5．87×10^20cm^2,Ω4=2．08×10^2-cm^2，

Analysis on fluorescence intensity reverse photonic phenomenon between red and green fluorescence of oxyfluoride nanophase vitroceramics

An interesting fluorescence intensity reverse photonic phenomenon between red and green fluorescence is investigated. The dynamic range. of intensity reverse between red and green fluorescence of Er( 0.5) Yb( 3): FOV oxyfluoride nanophase vitroceramics, when excited by 378.5nm and 522.5nm light respectively, is about 4.32 x 10(2). It is calculated that the phonon- assistant energy transfer rate of the electric multi- dipole interaction of {(4)G(11/2)( Er3+) -> F-4(9/2)( Er3+), F-2(7/2)( Yb3+). F-2(5/2)( Yb3+)} energy transfer of Er( 0.5) Yb( 3): FOV is around 1.380 x 10(8) s(-1), which is much larger than the relative multiphonon nonradiative relaxation rates 3.20 x 10(5) s(-1). That energy transfer rate for general material with same rare earth ion's concentration is about 1.194 x 10(5) s(-1). These are the reason to emerge the unusual intensity reverse phenomenon in Er( 0.5) Yb( 3): FOV. (C) 2007 Optical Society of America.

Yb∶Y3Al5O12晶体晶格振动光谱的研究

采用提拉法生长Y3Al5O12(YAG)晶体和Yb3+掺杂原子数分数分别为5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 50%和100%的Yb∶Y3Al5O12(Yb∶YAG)晶体。系统表征和分析了Yb3+掺杂浓度对拉曼光谱的影响。随着Yb3+掺杂浓度的增加,晶体的振动模式没有明显的变化,晶体结构没有改变;在370 cm-1和785 cm-1附近,振动吸收峰的半峰全宽逐渐增大。分析得出,Yb3+掺杂浓度对晶体的晶格、对称性、荧光寿命均有影响,从而可能影响到晶体的光谱和激光性能。

柑桔果实料薄膜单果包装贮藏保鲜技术的研究与应用

在1966年－1985年二十年间作不同柑桔种类品种，薄膜种类、厚度、包装方式、贮藏条件、采收期、包装期、配合防腐保鲜药剂试验处理和重复数千个，观测贮藏效果，果实采后生理生化特性变化数据数十万个。在该基础上，研究形成科学依据清楚，技术简单，效果优异的塑料薄膜单果摺包或袋装贮藏保鲜技术。采用该技术，甜橙贮藏半年失重率由15－20％下降 到2.5－5％，腐烂率由15-30％降到5-10％，干疤率降低为对照的0.5至1/10，果实含醇量由250MG/100ML压低到100MG／100ML以下，果实新鲜饱满 ，风味正常，贮藏期延长三个月以上。该技术也适用于柠檬、柚、蕉柑、温州蜜柑、芦柑。该技术1966年开始试验，1969年进行一千公斤中试。1972年作50万公斤生产试验。1973年组织全国柑桔主要产销八省二市作库、窖、山洞、民房通风贮藏约万吨推广示范，由于 简易、节能，效果优于冷藏，受到全国产销地区果农和农商外贸部门热烈欢迎。迅速推广应用，迄今1986年粗计全国累计应用量达150万吨，以减损30％以及提高品质，延长贮藏期计 ，增值达10亿元，尚未计入节约冷库建设费。该项目1975年的试验证明柑桔范膜单果包装获得优异效果，果实风味正常、干疤、腐烂大幅度下降，同时对照果失重大，萎缩重，果皮气孔关闭，气体交换受阻，产生无氧呼吸，乙醇积累显著增高，果实产生异味，干疤、腐烂重大。据此提出乙醇含量可为作判贮藏柑桔果实生理状况和贮藏场所及措施保鲜效应的指标。品种果皮紧实度与薄膜包装适性呈正相关。柑桔果实带薄膜包装销售显示该技术具有商品保鲜包装效益。该技术社会经济效益显著。应用前景广阔。该技术的研究 和应用以及机理探讨均为国际首创。

向日葵幼胚培养及胚胎发生的研究

对向日葵幼胚进行了培养试验，不同品种表现出了明显的差异，其中三道眉和白葵杂一号反应较为良好。所用培养基MS(Murashige和SKoog)、White(1963)、B5(1968)和Nitsoh(1969)中，B5培养基最为适宜幼胚培养。对各种植物激素进行了单项和综合作用的实验。在单项实验中，激素奈乙酸和脱落酸主要促进幼胚胚性生长。在激动素和乙烯利中培养20天，赤霉素培养30天，胚均产生了愈伤组织。激动素和赤霉素在低浓度(0.5ppm，1.0ppm)时，并可促进叶绿素的产生。培养40天后激动素还可促进愈伤组织分化芽。脱落酸在浓度为0.5-10.0ppm时使向日葵心形胚进行胚性生长，但长到2毫米长度后，即停止，这时用椰乳处理能打破这种抑制状况，重新使胚继续发育形成实生苗。高浓度乙烯利(5.0-10.0ppm)不仅使幼胚产生愈伤组织，而且使其产生根，高浓度乙烯利似乎表现出了类似于生长素对向日葵幼胚的生理作用。在综合实验中，吲哚乙酸IAA与激动素Kt的配合使用对幼胚的分化起到明显的调节作用，当Kt/IAA比例低时，幼胚只有根伸长;当Kt/IAA比例高时，幼胚只有芽伸长。天然提取物同样对幼胚有较明显的促进作用。利用胚胎培养技术培养杂种胚可以避免杂种胚的败育。向日葵属的野生种与向日葵栽培种的杂种幼胚培养在B5培养基成份再加上氨基酸、蔗糖和激素配制成的胚胎生长培养基上，获得充分发育的杂种胚，把杂种胚转入只含无机盐和蔗糖的萌发培养基，发育成实生苗，最后移入土壤直至开花。 在Nitsch培养基补加玉米素(0.5-15.0ppm)或2.4-D(0.5-4.0ppm)能诱导向日葵幼胚进行胚胎发生，在高浓度玉米素(15.0ppm)的作用下，出现了较高的发生频率;市浓度蔗糖(20％)加玉米素(1.0ppm)相对于低浓度的蔗糖(15％)，胚胎发生的频率较高。围绕着这一工作进行了光镜与电镜的观察。胚状体大量产生可以解决杂种胚在育种中的数量问题，为向日葵杂种胚的应用可能提供一种有用的方法。

森林生态系统的养分循环-一个温带落叶阔叶林生态系统的研究

l、有机质和全N在草甸土壤的不同层次之间呈现明显的差异，表现力随着土壤深度的增加，含量逐渐降低。无机N包括NH4+-N和No3--N在土层之闻的差异并没有象全N和有机质那么显著。NH4+-在表面30Cm的土壤中明显高于NO3--N的。全P在各层土壤中的含量差异并不显著，但有效p在三层土壤中表现出明显的差异，表现为随土壤深度的增加而降低。 K、Na、Ca、Mg、Fe和AI等6种金属元素的可交换成分在革甸土壤中的含量除K表现出明显的土层间的差异外，在表层30cm的土壤中并没有明显的随土壤深度变化的趋势。 有机质和全N在东灵山地区主要森林土壤中的含量以0~lOcm土层中的显著高于10~20cm的土层中的。20cm的土层中无机N中也以NH4+-为主，这与草甸土壤中的一致。全p和有效P在两个土层之间的差异并不十分显著，而以0^lOcm土层略高于10～20Cm土层的。 K、Na、Ca、Mg、Fe和AI等6种金属元素的可交换成分在不同土层间的差异以K和Ca较为明显，K和Ca在O—1Ocm的土层中要高于lO-20cm的。 森林土壤中的有机质、全N（包括NH4+-N）、全p（包括有效P)都表现为低于亚高山草甸土壤中的，主要原因是亚高山革甸分布于海拔1800cm至2300m，而主要森林类型则基本分布在海拔120m至1500m，亚高山草甸较为恶劣的气候条件明显不利于有机质的矿化，因而分解速率较低，积聚了较多的有机质．而森林土壤中较低的NH4+-N和有效P则可能是由于森林中旺盛的生命活动，尤其是微生物的活动，而大量被植物和微生物固持，因而，即使在森林土壤中有较高的矿化速率，但仍具有较低的NH4+-N和有效p的含量． 不同类型的森林土壤之间各化学成分并没有发现有明显的变化趋势，即使森林类型差异较大的落叶阔叶林和针叶林之间也并没有发现十分显著的差异，这说明各森林类型土壤之间养分特征的一致性。两种针叶林均为人工林，林龄不超过30，而在这之前推测也是以落叶阔叶林为主，森林土壤在这30年间并没有发生十分明显的变化。 在l100m至I500m之间的各种森林类型的土壤也没有表现出十分明显的与海拔高度的相关性。同一森林土壤在不同时间的采样之间，各化学成分也没有表现出明显的差异。 2、降水引起的树干茎流水分中全N的含量在降水季节的初期的含量略高于大量降水期间的。而在降水季节后期，随着每次降雨量的减少，降水间隔时间的增加，树干茎流中N的含量明显地有很大幅度的升高。NO3-N在树干茎流中的含量也同样受到了降水量的影响，表现在后期也发生显著的升高，但升高的幅度没有全N的大。受到降水量影响的元素还有S。 全p在树干茎流水分中含量随降水时间的变化，在各个树种之间有很大的差异。 其它几种元素的可交换态在茎流水分中的含量以K的含量为最高;其次是S、ca、Mg，AI在所有分析的元素中含量最低。不过，AI在降水初期(6月22日)的取样中，含量在几个树种的茎流水分样品中普遍较高，Ca和Mg也被发现有类似的情形。 穿透雨中全N的含量在降水初期略高于降水中期的，而至降水末期时又略有升高，这种格局与树干茎流水分中的具有一致性。全P、K、Ca、Mg、S．ＡＩ等包括全N及其无视成分与树干茎流中的含量的差异并不显著． 地表径流中的全N含量在去除枯枝落叶层的径流场的变化格局与树干茎流和穿透雨中的较为一致．表明这三者之间存在一定的相关性．但与未去除枯枝落叶层的径流场的径流水分中全N和NO３－Ｎ的含量并不十分一致，全N和NO３－N的含量有时较高． 取自马牙石沟流水堰口的集水区水样中全N和NO３-N的含量均变化在l～3ｍｇ／L之间;而取自南沟流水堰口的集水区水样中的全N和N03-N的含量均在l～2mg／L之间，但在这两者之间并没有十分显著的差异，说明取自两个集水区溪流水分中的全N和N03-N的含量基本一致。 3、通过对三个森林立地乔木层生物量的两次调查（相隔6年），发现尽管以辽东栎为主要优势树种的暖温带落叶阔叶混交林（91- 03）第一次调查的生物量低于辽东栋林（91 - 02）和桦木林（91 - 04)的，但在生长6年后，该立地的乔木层生物量已明显超过桦木林的，其增长速率在三个样地中为最高。 根据两次调查的结果，三个样地中出现的11种乔木树种胸径的增加可以分成两组，第一组包括北京花楸、糠椴、白桦和辽东栎，另一组则由山杨、五角枫、棘皮桦、大叶白蜡、蒙椴、黄花柳和沙涞组成。6年中，第一组树种的胸径增加量在1.O～l.4em之间，而第二组的增量在0.2~O.9cm之间，两者之间具有显著的差异。 常用的生物量预测模型包括两个因子，即胸径(D)和树高(H)。D通常可以实测得到，但H大部分只能估计得到。本研究通过比较6年前后两次树高的实际估测结果，证明用D和H共同建立的模型预测结果可能会产生较大的人为误差，建议改用D的单因子预测模型。 无论是实测结果还是树木年轮分析结果，都表明处于目前径级水平的暖温带地区分布的这几个树种还处在不断生长的过程中，随着年龄的增加，表现为胸径还有很大程度的增加，因为这些树种目前的大径级个体的年平均增加速率大于小径级的． 树木年龄与胸径的相互关系的分析结果表明，树木年龄和胸径可以很好地用饱和模型Y=a-be－ｃｘ来拟合． 4、通过近5年对辽东栎枝条( D<0.5cm)和叶片凋落物分解的观察和分析，发现辽东栎枝条的总失重率达到了43%，分解速率常数k为2.713x10－3／周，而叶的总失重率则可以达到70%，分解速率常数k为6.234xl0-3/周. 枝条分解过程中的有机质含量变化可以分为三种类型，一种是单调上升型的，如蛋白质，其含量从3.5%增加到约6%;-种是单调下降型的，如半纤维素，约从15%降低至7%;另一种则是相对变化不大，如粗纤维（包括纤维素和木质素），粗纤维的含量变化在58％±3%，木质素变化在56%±2.5%，纤维素则变化在1%～3%之间。 用Olson指数方程拟合，结果表明粗纤维、木质素和半纤维素三者的分解以半纤维素为最快，分解速率常数为5.693xl0-3／周，其次是木质素和粗纤维，分别为2.461x10-3/周和2.352xl0-3／周．而蛋白质和纤维素的拟合结果较差或根本无法拟合． 用Olsoｎ指数方程拟合的结果表明，有些元素在凋落物分解过程中可以很好地用该方程拟合，如K，Na、Mn和C，p和N，Mg，Zn，而一些元素如Ca和Cu没有取得很好的拟合效果。 几种元素在叶片凋落物分解过程过程的丢失速率也以K为最快，其它元素的顺序为，e，N，p，Na，Mn，Mg和Ca（Ca的拟合效果较差），而Cu、Zn也不能很好地用Olson指数方程拟合。 5、根据对东灵山地区6年(199l~1997)的气象观测结果，可得到该地区的年平均降水量和总降水量，用1994年分析的降水中养分含量的数据可以近似计算得东灵山地区每年通过降水进入该暖温带落叶阔叶林生态系统的几种养分输入量。同理可以计算降水输入养分在树干茎流和穿透雨中的分配，还可以计算养分从地表径流中的输出。通过对这几个水分循环的主要环节中养分输入或输出量的计算，发现每年通过降水而进入系统的养分，大部分将积累在系统中，而输出份额只占很小的一部分。 K和Mg两种养分元素在降水通过林冠和树干表面时，将产生大量的淋溶，而Ca的淋溶较小．N、P和AI则产生少量的吸附或吸收。对于S来说，淋溶和吸收或吸附作用相当，或两者都很小。 通过生物量的年平均增量和生物量中的养分含量可以计算得到每年积累在生物量中的养分量即存留量，同理可以计算年凋落物中的养分量、归还量及生物系统从土壤中吸收的养分量，每年养分的存留率．通过以上计算，发现该落叶阔叶林对养分的存留率较低，这可能是由于该落叶阔叶林森林生态系统每年具有较高的养分归还量，对于一些元素来说，还具有较高的淋溶量，尤其是K和Mg．