毛乌素沙地土地利用/土地覆被变化研究

毛乌素沙地是我国十二大沙漠之一，地处北方干旱半干旱区向亚湿润区过渡地带，长期以来，不合理的人类土地利用，结合当地脆弱的环境生态特征，引起了严重的现代荒漠化过程，是我国北方荒漠化研究的重点地区。本文着重从自然和人文学科密切合作的角度，对毛乌素沙地土地利用／土地覆被变化的内在作用机制进行了研究，得到以下主要结论： 1. 利用多年实地观测数据资料，考察了毛乌素沙地四种主要草地类型代表性植物群落地上生物量响应气候因子波动的变化规律，建立了植物地上生物量对气候因子的逐月回归模型，揭示出如下规律：①各种气候因子对不同类型草地以及同一类型不同生长阶段草地都产生不同的影响作用;②同一气候因子在植物不同生长阶段上，对生物量形成的重要性程度存在差异：③在植物生长期内，每个生长阶段的生物量都对后一时期的生物量产生显著影响，说明植物生长的连续性对于生物量的形成和积累是重要的;④在植物的凋枯期，各种气候因子基本上都不对生物量产生显著影响;⑤水分因子对毛乌素沙地几乎各种类型草地的生物量，都是重要的影响因子，毛乌素沙地降水状况在不同年份的显著波动对草地植物地上生物量的影响，不仅直接构成了土地覆被变化的重要组成部分，而且还影响到土地利用的方式、方法和后果。 2. 在考察毛乌素沙地草地地上生物量对气候因子变化的响应规律中，利用逐月动态回归建模方法改进了传统的累积气候因子回归建模方法。逐月回归模型与累积回归模型的比较显示，逐月动态回归模型的优势表现在三个方面：①可以提供累积回归模型无法揭示的作用规律;②模拟更加精确;③可以预测不同气候条件下群落地上生物量的变化范围。 3. 利用风速、降水和潜在蒸发等气象记录资料，建立了毛乌素沙地气候因子影响沙尘暴频率的作用模型，定量地考察了沙地各处气候因子对沙尘暴频率的影响作用。研究表明，气候因素是导致毛乌素沙地沙尘暴发生的主导原因，在沙地各处，气候因子可以解释沙尘暴频率分布格局总信息的比率分别为：乌审召83.6%，乌审旗77.5%，河南82.4%，鄂托克旗79.8%，新街73.1%，伊金霍洛旗82%。 4. 在定量考察气候因素对沙尘暴频率影响作用的基础上，对影响沙尘暴频率格局的自然和人为因素进行了定量分离，研究表明：人为影响因素对对沙尘暴发生起次要作用，解释沙尘暴频率分布格局信息的比率分别为：乌审召16.4%，乌审旗22.5%，河南17.6%，鄂托克旗20.2%，新街26.9%，伊金霍洛旗18%。 自然和人为因素影响作用的定量分离研究表明，毛乌素沙地人为因素的影响作用表现出空间上的差异性：①从方位上说，呈现自东向中、西部递减的梯度：②从地点上说，城镇附近人为影响作用远高于农村地区;③从土地利用方式上说，农垦种植业区域高于畜牧业区域。 5. 在实地观测基础上，建立了裸露沙面和植被覆盖沙面风蚀输沙率模型，定量考察了植被覆盖率与风蚀输沙率之间的关系。研究表明：当植被覆盖率达到60%以上，可以保护地表土壤使风蚀在大多数条件下不致发生;当覆盖率达到40%，可以使风蚀输沙大为减少;而当植被覆盖率低于10%，植被覆盖基本不能对地表土壤起到有效的防护作用。 6. 应用植被覆盖地表风蚀输沙率模型，考察了沙地不同风速条件下植被有效覆盖率。根据当地气象台站的多年气象记录，沙地最大风速在20m/s左右，这样的风速条件下，保证风蚀不致发生的植被有效覆盖率为65%左右;在沙地常见的大风风速14-16m/s下，植被有效覆盖率大致为50-55%;对于沙地一般的中等风速l0-12m/s．植被有效覆盖率为40%。植被覆盖对风蚀的影响作用也可以理解为，植被覆盖使沙粒起动风速发生了增大效应，研究表明：与裸露沙面沙粒起动风速4.5m/s对照，70%植被覆盖率使起动风速改变为15.4m/s;60%植被覆盖率使起动风速改变为12.1m/s;40%植被覆盖率使起动风速改变为8.Om/s;而在10%植被覆盖条件下，起动风速为5.Om/s，改变量很小，说明植被覆盖的保护作用极其有限。 7. 基于野外实地观测，比较了沙地五种常见植物种和二种人工防护材料防风效应上的差异。研究表明，防风效应由高到低的次序是，沙蒿>芨芨草>杨柴和牛心朴子>沙障>栅栏>旱柳;就乔、灌、草和人工材料而言，防风效应的次序是，灌木植被>草本植被>人工材料>乔木植被。植物和人工防护材料降低风速的比率与风速呈现二次函数关系，不同植物种或人工材料，降低风速比率都表现出不同的规律，在一般情况下，降低风速效应随着风速的增大而降低。 8. 通过不同植物种防风效应的比较研究，对毛乌素沙地植被生态建设的实践有一定的指导意义。毛乌素沙地的植被建设中对植被类型和植物种类的选择，应该遵循如下原则：①选取防风固沙效应好的植物种类;②应该考虑植物水分供给与需求的平衡状况，实行适地适树;③植物防护效应应该与当地风蚀气候在时间上较好地匹配，在春季等风蚀严重季节，植被覆盖应该具有较好的防风效应。 9. 在现实中，各种影响风蚀的因素是同时发挥作用的。将风蚀影响因素分解为风速、湿润度和植被覆盖率（以及植被类型）三个方面，在此基础上，建立了风蚀影响因素的综合作用的概念模型和沙丘活动性指数定量模型。湿润程度低、风速高、植被覆盖率低的地区，是风蚀最为严重的地区;在湿润程度高、风速低、植被覆盖率高的地区，是风蚀最弱的地区;在其他地区，风蚀状况根据三个方面因素的综合状况来决定。 10. 利用风蚀影响因子综合作用的沙丘活动性指数模型，从空间、时间、植被类型变化角度，考察了毛乌素沙地的风蚀变化状况。得到如下结论：①随着空间变化，风速、降水等气候因素也随之存在差异，导致沙丘活动性指数的变化规律是，西北部鄂托克旗沙丘活动性最高，乌审旗次之，其他几个站差别不太显著，这是由各地降水、气温、沙粒粒径等因素共同决定;②随着时间的变化，气候、植被生长等方面的状况随之发生改变，导致沙丘活动性发生变化，春季最高，冬季次之，夏秋季最低：③随着沙丘植被覆盖类型的变化，沙丘活动性也发生显著变化，在一般情况下，乔木覆盖沙丘活动性>草本植物覆盖沙丘>灌木覆盖沙丘。 11. 在实地调查土地利用现实状况及其社会、经济和政策影响因素的基础上，建立了我国北方干旱半干旱区土地利用决策机制的概念模型，分析了与土地利用密切相关的农牧民一政府一环境科学家这三个社会群体对土地利用的立场和影响作用力上的差异，分析了毛乌素沙地土地利用的现状及其影响因素，探讨了现实中不可持续土地利用行为发生的社会、经济和政策原因。 12. 在实地调查基础上，分别利用产出一费用分析法和过程影响因素分析法，建立了毛乌素沙地土地利用经济收益的定量模型。产出一分析研究表明，无论是农垦种植业，还是草地畜牧业，农牧民从这两种土地利用方式都只能获得较低下的经济收益。造成这种状况的原因，主要在于两个方面：一是低下且不断处于波动之中的农牧业产品物价，二是沉重的农牧业税收。 13. 将影响农牧业产出的因素，划分为四个方面：土地面积（牲畜头数）、环境状况、管理水平和利用强度，在此基础上建立了定量的影响作用模型。研究表明：环境状况指数每增加0.1，农牧业经济收益增加26%;管理水平因子每提高0.1，农牧业经济收益增加12.7%;农牧业经济收益最优的土地利用强度在0.4左右，在此之前，随着利用强度的增加，经济收益随之增大，而在此之后，随着利用强度的增大，经济收益逐渐降低，当土地利用强度达到0.9左右时，呈现负的经济收益。 14. 毛乌素沙地实施土地资源可持续利用，必须从技术的革新和社会经济政策等因素的调整两条途径同时入手，二者缺一不可。通过改进和应用节水灌溉、风能光能利用、生物增产技术，尽可能地提高各种资源的利用效率;通过应用免耕或浅耕技术，尽量减轻土地利用对资源和环境的破坏;通过栽培、速生技术，提高植被建设的成效和速度。而通过税收、物价政策的调整，尽可能地提高农牧民经济收益增长的速度，减轻土地利用压力;通过政府与人民之间对话和合作机制的建立，让广大农牧民参与到土地利用的决策和管理的过程中去;通过土地利用管理政策、措施的调整和完善，调动农牧民保护资源的积极性和自觉性;通过激励机制的建立，引导农牧民土地利用向着可持续的方向发展。 15. 实现毛乌素沙地土地资源可持续利用的有效途径，在于这样几个方面：①建立和完善政府及其管理部门与人民之间有效的对话和合作机制，让广大农牧民参与到土地利用决策和管理的过程中去：②实行产业结构调整，转变片面追求经济增长的做法，制订适应当地自然条件和生态特征的发展模式;③降低农牧业税收、稳定并提高农牧业产品的物价，增加农牧民经济收入，减轻土地利用压力;④进一步改进和完善土地利用管理政策和法规;⑤建立有效激励机制，引导农牧民土地利用向着可持续的方向发展：⑥努力改进节水灌溉技术、生物增产技术，提高土地利用的科技水平：⑦改进环境保护和植被建设决策的科学性，提高植被建设的成效。

内蒙古草原温度梯度上3个典型群落的能量平衡研究

通量测量点的能量收支总是表现出不平衡，即使在地势平坦、植被分布均一、稀疏植被下垫面的情况下也有约30%的能量失衡状况。能量平衡闭合 (EBC) 问题在验证涡度相关系统质量方面，得到了广泛的关注。实验在内蒙古草原3个地点，通过涡度相关系统附近移动能量平衡系统的测定手段，采用能量平衡余项法和最小二乘 (OLS) 线性回归法，研究了土壤热通量、净辐射及可供能量空间变异对能量平衡闭合的影响。 结果显示，EBC 在三个研究点的平均余项为8~19 W m-2，OLS 斜率为0.83~0.96。EBC 在土壤湿润情况的站点要高于干旱站点。 土壤热通量的空间变异三站点平均为白天48 W m-2 (占同时间 Rn 的13%)，夜间15 W m-2 (34%)，平均29 W m-2 (24%)。通过8个工作站的测量，这个变异会造成9% (从0.93到1.01) 的 OLS 斜率差别。夜间的能量平衡不闭合可以由土壤热通量的空间变异解释。如果在本研究的的三个草原站点上忽略了土壤热通量，则会造成较大的余项 (峰值时110 W m-2) 产生，从而使 OLS 斜率增大23%。特别是通量板埋置在地面以下30 mm处时，上层的土壤热储部分占到全部土壤热通量的50%，这不仅影响到 EBC 的大小，更起到调节土壤热通量与“真实的波形” 相一致的作用。如果该部分热储被忽略掉，EBC 余项会增加60 W m-2，OLS 斜率也会变化 (减少) 9%。用大尺度多点测量与涡度塔附近的小尺度测定相比较，后者表现出稍高的闭合率，即 OLS 斜率增加4%。 相对于土壤热通量，净辐射的空间变异较小，三站点平均为白天17 W m-2 (5%)，夜间7 W m-2 (13%)，平均 12 W m-2 (5%)。可以引起3% (从0.88到0.91) 的 OLS 斜率差异。研究结果还表明，风速校正应该在 Q7.1 净辐射仪中应用，校正后的结果与 CNR1 的结果在白天有吻合较好，但在其它时段仍有较大差异，特别是在夜间，风速校正基本不起作用，使得两种仪器间差异达20 W m-2。比较表明，风速校正可以提高白天 Rn 的6%，仅降低夜间0.3%。因此，无论是用余项法还是用 OLS 线性回归法，在比较使用不同仪器的站点间的闭合状况时 (本研究的结果适用于草地 Q7.1 与 CNR1 间的比较)，可以用9：00-15：00 h 时段的数据进行比较，这样可以避免因使用不同仪器的差异所造成的影响。用该时段的数据进行比较，仪器间的差异余项法小于6 W m-2，OLS 法小于3%。 受可供能量空间变异影响，三个站点平均 EBC 的不确定性为白天66 W m-2 (19%)，夜间23 W m-2 (50%)，平均42 W m-2 (36%);或者改变 OLS 斜率11%。用最大值和最小值来衡量，EBC 最大不确定性，正午时在站点 I、II 和 III 中分别为81，114和91 W m-2。故在探讨能量平衡和能量平衡闭合问题时，必须充分考虑到这种不确定性，否则会产生偏差，或者得出错误结论。 研究还表明，即使考虑到白天所有可供能量的最大不确定性，仍然不能使能量平衡闭合。中午 (12：00 h)，站点 I，II 和 III 仍然有14±15，48±12和47±14 W m-2 的失衡不能够归因于可供能量的空间不确定性。因此，其它影响因素也需进行细致的探讨。 在两站点不同测量深度土壤热通量结果的差异性比较实验中，无论在站点 I 还是 III，均表现出一致的结论，即随通量板布置深度加深，其测量结果会越高，与浅层布置的相比，差别可高达150 W m-2。深层土壤热通量的计算仍是个难题，需进一步研究。 在不同植被结构对净辐射测定影响的实验中发现，随刈割强度增加，一天中大部分时间净辐射均减少。正午依次为413，395和388 W m-2。无论正午还是全天合计，重度刈割地点的净辐射均比不刈割对照处理少6%，而且，在整个生长季也少6%，约合40,000 W m-2。测量高度不同，不同处理间对测定结果影响不同：刈割处理中，由于下垫面较均一，结果相差不显著;而对照则表现出较高的差异，用两配对样本T检验表明差异达到极显著 (P<0.000，9:30-15:00 h data)。当使用不同新旧程度的 domes 时，对净辐射结果会产生明显的影响。新 domes 的测量结果白天明显高，晚上明显低，使用了11个月的旧 domes，峰值时，白天低估25 W m-2，晚上高估10 W m-2。说明该差异在进行能量平衡闭合计算时，不能忽略。而全用新的和全用旧的进行比较，晚上仅有2-3 W m-2差异。 考虑生态系统中非生物因子对干扰条件下生物多样性动态和功能的影响，有助于更精确地阐明生物多样性-稳定性功能的关系。为此，设计了一个单因子刈割实验——内蒙古地区一种广泛存在的土地利用方式。主要目的是研究不同强度刈割影响下，微气候变量特别是能量平衡各分量和群落结构的变化及二者的关系。连续4年刈割，占第一位的优势种明显由低矮半灌木冷蒿 (Artemisia frigida) 取代了高大丛生禾草克氏针茅 (Stipa kylovii)。重度刈割下，针茅的盖度、生物量和丛重，群落叶面积、绿色生物量、凋落物量和群落高度一致低于轻度刈割/不刈割处理。微气候由于群落特征的这些变化也呈规律性变化。与对照相比，重度刈割降低了生长季土壤含水量的47.5%，但中午和日均土壤表面温度分别增加了7.4和1.2 °C，并且增加地表下2 cm土壤温度日较差 (日最高与最低温度之差) 4.2 °C。刈割处理由于凋落物少、反射强而表现出较低的净辐射，但土壤热通量显著提高，表现为土层加热和冷却快。因此，重度刈割处理较对照降低了可供能量8%，约合52,000 W m-2 。不同刈割强度间来看，NPP 或 LAI 与土壤热通量和净辐射的比值 (G/Rn) 以及波文比 (H/LE) 间呈负相关。重度刈割处理感热通量显著提高，但潜热通量在处理间差异不显著，表明未刈割处理虽然冠层伸展大，但是并没有导致更大的水分亏缺。未刈割处理增加了抵抗物种改变的能力，而刈割处理在连续一年一割的第四年显著增加了物种数，可能与因刈割影响而导致的群落结构与微气候的改变有关。本研究表明，未刈割处理可以减轻高温干旱季节的高温和干旱胁迫，表现出对环境变化的高抵抗性。未刈割处理的凋落物层和较高的垂直结构所形成的遮荫，可以形成一个阻挡蒸发的篱笆，这是维持其水分的保证。因此，为了恢复退化草原生态系统功能，需要修复能导致微气候变化的植物群落结构，否则难以成功。 本研究立足于原创性的实验研究，在中国特有的自然草原生态系统上开展，结合不同温度梯度的三地区涡度相关系统进行了能量平衡闭合的移动比较实验，以及结合常用土地利用方式的定点能量平衡实验。在翔实的数据基础上，为涡度相关方法的陆地表面能量平衡失衡问题提供了解释。增加了对两个主要能量流——土壤热通量和净辐射空间变异规律的认识，研究对于能量平衡和湍流通量相关研究是有价值的。在三个代表性地区首次利用多个净辐射仪和土壤热通量板的结果与三个标准的涡度相关系统进行了比较，这类量化失衡原因的相关研究应受到高度重视并进一步拓展，以提高对能量失衡的认识，进而推进水热和碳循环研究向更深层次发展。

三种萝藦科植物中C21甾类成分的研究

　　本实验对三种萝藦科植物通光散(Marsdenia tenacissima)、黑水藤（Biondia insignis Tsiang）和徐长卿（Cynanchum Paniculatum）中的C21甾体化合物进行了研究。从通光散藤茎乙酸乙酯提取物的水解产物中，分离得到两类八个C21甾类甙元。经光谱鉴定，它们的结构分别为11α-O-(2-甲基)-丁酰基-12β-O-顺芷酰通光藤甙元乙（1），11α-O-乙酰基-12β-O-乙酰基通光藤甙元乙（2），11α-O-（2-甲基）-丁酰基-12β-O-乙酰基通光藤甙元乙(3), 11α-O-苯甲酰基-12β-O-乙酰基通光藤甙元乙(4)， 11α-O-顺芷酰基-12β-O-乙酰基通光藤甙元乙（5）11α-O-顺芷酰基-12β-O-顺芷酰基通光藤甙元乙（6），12β-O-乙酰基通光藤甙元甲（7）和12β-O-顺芷酰基通光藤甙元甲（8）。其中，化合物2和8为新化合物。从黑水藤乙醇提取物的水解产物中，分离得到了两个C21甾体化合物。经1D、2D NMR技术鉴定，分别为（3β，14β，15β，17β）-3, 14-二羟基-15，16-裂-孕甾-5-烯-15-醛-16-半缩醛-20-酮（1）和白前甙元C（2）。其中1为15，16-裂环的新骨架类型的C21甾体化合物，命名为黑水藤甙元甲。从采购于昆明、浙江、湖南三地药材市场的徐长卿的根及根茎中，分离得到了18个化合物（其中昆明徐长卿6个，浙江徐长卿9个，湖南徐长卿3个）。经光谱数据分析，这些化合物被鉴定为：cynapanoside-C (1), cynapanoside-A (2), 白前甙元B 3-O-β-D-磁嘛吡喃糖甙(3)，白前甙元C 3-O-β-D-葡萄吡喃糖基-(1 → 4)-α-L-2-脱氧洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-夹竹吡喃糖甙（4），白前甙元C3-O-β-D-葡萄吡喃糖基-(1 → 4)-α-D-夹竹桃吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-洋地黄吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-夹竹桃吡喃糖甙（5），白前甙元C 3-O-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-α-D-夹竹桃吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-夹竹桃吡喃糖甙（6），cynatratoside-B (7)，cynatratoside-C (8);glaucoside A(9)，新白薇甙元B 3-O-β-L-磁嘛吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-洋黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-夹竹桃吡喃糖甙（10），白前甙元 A 3-O-α-L-磁嘛吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-磁嘛吡喃糖甙（11），白前甙元 B 3-O-α-L-磁糖基吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-磁嘛吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-磁嘛吡喃糖甙(12)，白前甙元D 3-O-α-L-磁嘛吡喃糖基（1 → 4）-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-磁嘛吡喃糖甙（13），白前甙元 C 3-O-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-α-L-2-脱氧洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-磁嘛吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-夹竹桃吡喃糖甙（14），白前甙元 C 3-O-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-α-L-磁嘛吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-夹竹桃吡喃糖甙（15），白前甙元 B 3-O-α-D-夹竹桃吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-磁嘛吡喃糖甙（16），白前甙元 D 3-O-α-D-夹竹桃吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-洋地黄吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-磁嘛吡喃糖甙(17)，白前甙元月B 3-O-α-L-磁嘛吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-洋地黄吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-磁嘛吡喃糖甙（18）。其中，化合物3-6，10-18为新化合物，10的甙元为一个新甙元，命名为新白薇甙无B。

兔受精卵显微注射外源基因后体外培养的卵裂发育

从超数排卵的14只母兔获得438枚受精卵, 卵龄16-22h。显微操作在带微分干涉和相差的Nikon倒置显微镜下进行。注射针的尖端外径0.5#mu#m, 离尖端40和80#mu#m处的外径分别为4.2和6.5#mu#m。注射用外源基因是绵羊生长激素基因与MT-1启动基因藕连的线状DNA溶液(1ng/#mu#l)。140枚注射的受精卵和未注射的145枚受精卵(对照), 在Ham^sF-10培养液(补充生长因子)中培养(38℃, 5％的CO_(2))。结果培养48h后, 注射组卵裂发育率分别是: 未卵裂7.9％(11/140)、卵裂至2-4细胞期11.0％(16/140)、卵裂至8-16细胞期80.7％(113/140)。对照组相应的卵裂率分别是4.1％(6/145)、12.4％(18/145)和83.4％(121/145)。两组卵裂发育率相近。

湖北武湖日本沼虾的生长特性

从1998年9月至1999年9月对人工养殖湖泊——武湖日本沼虾生长特性作了研究. 以月龄来研究日本沼虾的生长,研究结果表明日本沼虾在7-1月份(1-7月龄)呈等速生长,在2-6月份(8-12月龄)呈异速生长.日本沼虾体重(W)与体长(L)呈幂函数相关,但在7-1月份时其b值接近于3,而在2-6月份时其b值明显小于3,其关系式如下: 1-7月龄:W♂=0. 0148L3. 2419(r=0. 9978,n=390),W♀=0. 0206L3. 0117(r=0. 9968,n=372); 8-12月龄:W♂

萼花臂尾轮虫有性生殖、种群增长和休眠卵产量间的关系

利用种群指数增长和Logistic增长模型 ,通过计算机模拟研究了萼花臂尾轮虫有性生殖发生的频率、后代中的混交雌体百分率对种群增长和休眠卵产量的影响 .在所模拟的参数范围内 ,随有性生殖发生频率由 10 0 %减小到 2 0 % ,获得最大休眠卵产量所需的混交雌体百分率由 9%增大到 6 9% ;随密度制约作用的增大 (环境容纳量K值由 10 0 0减小到 10 0 ) ,该混交雌体百分率由 18%增大到 6 9% ,休眠卵产量由10 72 .10降低至 133.6 7.种群的内禀增长率与获得最大休眠卵产

中国材料工程大典—信息功能材料工程

本书是《中国材料工程大典》中的卷目之一。 信息功能材料是信息科学技术和信息产业发展的基础和先导。21世纪将是以信息产业为核心的知识经济时代，对信息技术和信息资源的竞争将更加激烈。我国电子信息行业2004年完成产品销售收入达26500亿元，多年来已居外贸出口首位，并继续以高出工业发展速度10％的速度发展，已成为世界信息产业大国。加快由信息产业大国向信息产业强国迈进的步伐，是我们广大从事信息技术，特别是信息功能材料工作者义不容辞的责任。希望《中国材料工程大典》中《信息功能材料工程》卷的出版，将有力推动我国信息技术和信息产业的健康发展。 《信息功能材料工程》分上、中、下卷，共设20篇，约600万字。它涉及到信息的获取、传输、存储、显示和处理等主要技术用的材料与器件，是目前我国该领域比较完整的专业工具书。参加这部书编写的有中科院、高校和部分企业的专家教授近200名。参加编写的主要单位有中科院半导体研究所、中科院物理研究所、中科院微电子研究所、中科院上海精密光学机械研究所、中科院上海红外技术物理研究所、中科院长春应用化学研究所、中科院合肥固体物理所、南京大学、清华大学、西安理工大学、北京有色金属研究总院、武汉邮电科学研究院等。历时近3年完稿。由王占国、陈立泉、屠海令任主编并统稿。 本卷各篇不仅全面系统地反映了国外信息功能材料研究领域的现状、最新进展和发展趋势，而且也特别注重我国在该领域的研发和产业化方面取得的成果，力图使其具有实用性、先进性和权威性。本书适合于从事信息功能材料的科研工作者和工程技术人员查阅使用，也可供有关师生参考。

Novel biodiesel production technology from soybean soapstock

This paper describes an attractive method to make biodiesel from soybean soapstock (SS). A novel recovery technology of acid oil (AO) from SS has been developed with only sulfuric acid solution under the ambient temperature (25 +/- 2 degrees C). After drying, AO contained 50.0% FFA, 15.5% TAG 6.9% DAG 3.1% MAG 0.8% water and other inert materials. The recovery yield of AO was about 97% (w/w) based on the total fatty acids of the SS. The acid oil could be directly converted into biodiesel at 95 degrees C in a pressurized reactor within 5 hours. Optimal esterification conditions were determined to be a weight ratio of 1 : 1.5 : 0.1 of AO/methanol/sulfuric acid. Higher reaction temperature helps to shorten the reaction time and requires less catalyst and methanol. Ester content of the biodiesel derived from AO through one-step acid catalyzed reaction is around 92%. After distillation, the purity of the biodiesel produced from AO is 97.6% which meets the Biodiesel Specification of Korea. The yield of purified biodiesel was 94% (w/w) based on the total fatty acids of the soapstock.

掺P、B对纳米Zn-O薄膜电学特性的影响

现在普遍采用ITO薄膜(In_2O_3:Sn)作为太阳电池的窗口材料，但由于In资源的稀缺，使太阳能电池的成本增加。Zn-O是一种低成本材料，具有良好的电学、光学特性，因此可代替ITO薄膜作为窗口材料。由于ZnO/n-Si异质结太阳电池的转化效率为6.9%～8.5%，而ITO光电转换效率为12%～15%，采用液态源掺杂方法，取得较好效果，证实了掺P、B对纳米ZnO薄膜提高导电性是有效的。本文利用扫描俄歇探针等手段研究分析了掺P、B随热处理温度的变化对纳米Zn-O薄膜电学特性的影响。在研制过程中，对掺入P、B的纳米Zn薄膜，曾采用X射线衍射议进行分析，其结果未见P、B。

自交联材料在肥料养分控释上的应用研究

目前在包膜控释肥料方面的研究热点是采用树脂型包膜材料制备包膜肥料，并且取得了一定的成绩，控释效果比较良好，但由于树脂材料需用大量有机溶剂，给生产成本和工艺都带来了新的问题。本试验针对此问题，选用水性聚氨酯（PU）和水性丙烯酸（PA）作为包膜材料，应用旋转包膜工艺和流化床包膜工艺制备包膜肥料，采用水培法、淋溶法、土培法、电镜观察等方法对其进行释放性能评价，最终确定水性聚氨酯和水性丙烯酸在肥料中应用的效果。结果表明： 以旋转包膜工艺、用水性聚氨酯（PU）为膜材料制备的9种包膜肥料，并做了封闭处理，通过扫描电镜观察都形成了致密连续的控释膜，经评价都具有一定的控释效果，其中CRF-6（水性聚氨酯用量6%，封闭剂用量3%）、CRF-9（水性聚氨酯用量9%，封闭剂用量3%）两种包膜肥料控释性能较优，水培条件下其氮素初期溶出率分别为29.11%和19.48%，钾素初期溶出率分别为33.15%和24.93%。各种评价方法结果表明：同一材料不同包膜量控释效果比较：6%用量优于9%用量，优于3%用量。封闭剂用量在2%时效果相对较好。 以流化床包膜工艺、用水性聚氨酯（PU）和水性丙烯酸（PA）为膜材料制备的15种包膜肥料，经检测FCRF-9（PA:PU=1:2，9%）、FCRF-11（PA:PU=1:1，6%）和FCRF-12（PA:PU=1:1，9%）这3种肥料控释效果最为突出，在水培条件下其氮素初期溶出率分别为12.58%、15.62%和16.02%。材料组合以水性聚氨酯（PU）和水性丙烯酸（PA）以1：2复合包膜最理想。对于同一包膜材料不同用量控释效果顺序：9%用量优于6%用量，优于3%用量。与普通肥料肥料相比，包膜肥料吸湿率大幅下降。 旋转包膜工艺与流化床包膜工艺比较表明：在低用量时，水性包膜材料在流化床包膜工艺与旋转包膜工艺制备肥料控释性能没有差异；在高用量时，流化床包膜工艺比旋转包膜工艺更适合应用于水性高分子材料肥料包膜。

长白山森林资源变化动态与景观格局预测

长白山区是东北地区重要的生态功能区，多年以来由于不合理的森林经营导致了森林质量明显下降，生态功能显著退化。因此，分析森林资源变化动态及其影响因素，明确人类活动对森林资源的影响，并提出合理的经营方案，对该区森林资源保护和恢复具有重要意义。本文以具有典型代表性的露水河林业局为研究对象，以1987，1995和2003三期森林资源二类调查资料为主要数据来源，利用ARCGIS、ARCVIEW和FRAGSTATS等软件为技术手段，分析该局资源变化、景观特征及格局变化及其与人为干扰的关系；同时以2003年森林资源二类调查数据为基础，应用景观空间直观模型LANDIS，设定5种不同的采伐预案：对照（无采伐）、方案I（一般公益林和商品林每十年分别采伐总面积的5%和10%+天然更新）、方案II（一般公益林和商品林每十年分别采伐总面积的10%和15%+天然更新）、方案Ⅲ（采伐同方案I+人工更新）和方案Ⅳ（采伐同方案II+人工更新），模拟未来300年森林景观变化，以揭示在不同的经营方案下森林资源的长期演替动态及空间分布特征，结果表明： 1.森林资源的质量发生了显著变化。过去16年间该区森林覆盖率增加了6.9%，但是森林蓄积量下降了60.58万m3；成、过熟林面积持续增加，中龄林面积急剧减少；1987年到1995年该区森林蓄积减少了110万m3，而1995年到2003年间森林蓄积增加了49.7万m3，这些表明1995年到2003年森林经营措施更有利于森林恢复。但中、幼龄林在16年间面积、蓄积持续减少，近年来采伐的主要是中龄林，说明成、过熟林面积的增加是以牺牲中龄林为代价的。 2.森林景观破碎化程度加剧。过去的16年间景观异质性程度加大，景观斑块内部的连通性增强。而景观类型的斑块数、边界密度、蔓延度逐渐增加，散布并列指数、多样性指数和均匀度等指数在逐渐的降低。1987年到2003年斑块数增加了979块，同时最大斑块占景观面积比例逐渐下降，1987年为28.7%，2003年减少到12.7%；由于经营方式变为采阔保针，大量采伐阔叶树种补植针叶树种，景观基质由1987年的阔叶混交林，转变为1995年后的混合景观基质；在斑块水平上阔叶混交林的平均斑块面积下降最多，边界分割程度最高，这表明天然次生林类型受人类干扰最大；从景观指数变化趋势看景观破碎化在1995年到2003年的变化趋势较1987年到1995年的变化趋势有所减缓。 3.LANDIS模型对5种不同的森林管理预案模拟结果表明：无采伐和低强度择伐+人工造林方案到模拟后期不同程度的增加了成、过熟林面积，更有利于增加森林质量和维护森林景观的完整性。人工造林与不造林相比，造林方案显著增加了造林树种的分布面积；造林方案下造林树种的分布面积、成、过熟林面积较其它预案要高，因此，用原始阔叶红松林中的关键种造林，有利于森林结构的优化及向阔叶混交林景观的转化，促进森林质量的提高和景观的恢复。

余甘子、细叶草乌及土荆皮化学成分研究

本论文由三部分共6 章组成。第一部分报道了余甘子、细叶草乌和土荆皮等三种药用植物的化学成分研究成果；第二部分报道了细叶草乌和土荆皮中分离得到的化合物的活性测试，以及这两种植物的质谱分析；第三部分概述了土荆皮的研究现状。第一部分包括1－3 章。在第1 章、第2 章和第3 章中分别报道了余甘子(Phyllanthus emblica L.) 、细叶草乌(Aconitum richardsonianum var.pseudosessiliflorum) 和土荆皮( pseudolarix kaempferi) 的化学成分。采用正、反相硅胶柱层析等各种分离方法，从余甘子中共分离出10 个化合物，其中1 个为新化合物，另外还有2 个为首次从该植物中分离得到。细叶草乌的化学成分研究尚未见报道，我们从该植物中共分离出15 个化合物，其中6 个为二萜生物碱，9个为非生物碱成分。从土荆皮中分离得到16 个化合物，其中8 个二萜、1 个三萜和7 个其它类型化合物，其中有4 个化合物为首次在该植物中分离得到；从土荆皮挥发油中分离鉴定出了22 个化合物，占挥发油总量的90%。第二部分包括4－5 章。第4 章报道了从细叶草乌和土荆皮中分离得到的13个化合物的药理活性研究，结果显示，展花乌头宁和土荆乙酸葡萄糖苷等表现出较高的组织蛋白酶K 抑制活性；土荆乙酸葡萄糖苷表现出较高的组织蛋白酶B抑制活性；8-去乙酰滇乌碱表现出较高的蛋白质酪氨酸磷酸酶抑制活性。第5 章报道了细叶草乌和土荆皮总浸膏的质谱( ESI-MS ) 分析，研究结果表明，ESI-MS 法可以简单快速地检测这两种植物的主要成分；通过ESI-MS2 分析初步探讨了一些化合物的裂解规律，尝试质谱在其结构测定中的具体应用。第三部分为第6 章。从化学成分、药理、构效关系、主要成分的定量分析、及其合成研究等方面概述了土荆皮的研究进展。 This dissertation consists of three parts. The first part elaborate thephytochemical investigation of three medicinal plants, Phyllanthus emblica L.,Aconitum richardsonianum var. pseudosessiliflorum and pseudolarix kaempferi. Thesecond part reported the bioassay of 13 constituents from Aconitum richardsonianumvar. pseudosessiliflorum and pseudolarix kaempferi, and ESI-MS analysis of these twoplant . The third part is a review on the research progress of pseudolarix kaempferi.The first part is composed of three chapters. Chapters 1-3 focus on the isolationand identification of chemical constituents from Phyllanthus emblica L., Aconitumrichardsonianum var. pseudosessiliflorum and pseudolarix kaempferi. 10 compoundsincluding a new tannin were isolated from the fruits of Phyllanthus emblica by repeatcolumn chromatography over normal and reversed phase silica gel, 2 of them werefirstly reported in this plant. The chemical constituents of Aconitum richardsonianumvar. pseudosessiliflorum never reported before, 15 compounds including 6 diterpenealkaloids were isolated and identified from the roots of this plant. 16 compoundsincluding 8 diterpenes , 1 triterpene and 7 other compounds were isolated from the bark of pseudolarix kaempferi, among them, 4 compounds were firstly reported fromthe EtOH extracts of this plant, and 22 compounds were identified from its essentialoil, representing 90% of the total essential oil.The second part includes chapters 4 and 5. Chapter 4 reported thepharmacological activities of 13 compounds isolated from Aconitum richardsonianumvar. pseudosessiliflorum and pseudolarix kaempferi. Results demonstrated that chasmanine and pseudolaric acid B-β-D-glucoside exhibit relatively high anti-Cathepsin K activities; pseudolaric acid B-β-D-glucoside exhibits relatively highanti-Cathepsin B activity; 8-deacetyl-yunaconitine exhibits relatively high anti-PTP1Bactivity. Chapter 5 reported the ESI-MS analysis of extractions from Aconitumrichardsonianum var. pseudosessiliflorum and pseudolarix kaempferi, it was showedthat ESI-MS can be used as an useful tool in analyzing the major constituents of thesetwo plant much quick and easy, in addition, the fragmentation rules of somecompounds were discussed, in order to find some applications of ESI-MS2 method in their structure determination.The third part is a review on the research progress of pseudolarix kaempferi,including the chemical constituents, pharmacology, structure-activity relationship(SAP), quantitative analysis and synthesis of the major constituents.

耐酸产甲烷菌的分离及其复合菌剂的研究

本文从成都龙泉垃圾填埋场和宜宾造纸厂分离到耐酸性能优良的高温产甲烷菌RY3和中温产甲烷菌SH4，并将其与实验室现有的利用不同底物的产甲烷菌配伍组合成了复合菌剂。采用活性污泥作为固体附着物，研制出了固体产甲烷菌复合菌剂。 菌株RY3的pH耐受范围为5.5～10.5，最适生长pH 6.0～8.0。菌株RY3为革兰氏阳性，长杆状，多数单生，不运动；菌落浅黄色，形状近圆形；利用H2+CO2或甲酸盐作为唯一碳源生长，不利用乙酸盐，对氯霉素非常敏感。该菌最适生长温度为55℃～65℃，最适NaCl浓度为0～2%。根据形态和生理生化特性及16S rDNA序列分析将其初步定为热自养甲烷热杆菌（Methanothermobacter thermautotrophicus）。添加RY3菌液与仅添加厌氧污泥作为接种物相比一周内可使达到最大产甲烷速率所需时间缩短三分之二，甲烷总产量提高约1.8倍。菌株SH4的生长pH范围5.5～9.5，其对酸碱具有良好的适应性，培养3天后，在初始pH值为6.0～8.0的培养基中甲烷产量相差不大，且基本达到最大产量。SH4革兰氏染色阳性，短杆状，多数单生，不运动；菌落近圆形，微黄；利用H2+CO2或甲酸盐作为唯一碳源生长，不利用乙酸盐，对氯霉素非常敏感。SH4最适生长pH 为7.0，最适生长温度为35℃，最适NaCl浓度为0～1.5%。实验表明，添加SH4菌液与仅添加厌氧污泥作为接种物相比可使产甲烷启动时间缩短三分之一，甲烷总产量亦有大幅提高。从形态和生理生化特征以及16S rDNA序列分析表明SH4为嗜树木甲烷短杆菌（Methanobrevibacter arboriphilus）。 以活性污泥为附着物，与培养基和菌种经搅拌后厌氧发酵可得产甲烷菌固体复合菌剂。固体复合菌剂的pH耐受范围为5.5～9.5，温度耐受范围为15℃～65℃，表明其对环境的适应性较强。以猪粪为底物进行厌氧发酵，接种复合菌剂进行试验，以接种实验室长期富集的产甲烷厌氧污泥作为对照，在20℃时，发酵甲烷浓度与对照基本一致，但每日产气量优于对照，第15天时接种复合菌剂的发酵瓶每日产气量是对照的1.59倍；50℃时达到最大甲烷含量所需时间比对照缩短三分之二，三周内总产气量约为对照的2.7倍，甲烷总产量约为2.8倍。以不加接种物为对照，接种复合菌剂20℃时发酵甲烷含量达到50%约需2周，对照2周内甲烷含量最高仅为4.3%；50℃时接种复合菌剂发酵仅需约1周甲烷含量便可达50%，对照则至少需要2周。 In this paper, high-temperature Methanogen RY3 and middle-temperature SH4 were isolated from Chengdu Longquan refuse landfill and Yibin paper mill. They could be used to make compound inoculum that producing methane with the existing Methanogens utilized different substrate. With using anaerobic activated sludge be solid fixture, the process had been designed to produce solid compound inoculum. Strain RY3 possessed excellent capacity of acid and alkali-tolerant. The pH-tolerant scale of RY3 was 5.5～10.5 and its optimum pH value for growth was 6.0～8.0. RY3 was G+, long-rod shape, monothetic and nonmotile, the colony was pale yellow with suborbicular-shape. Formate or H2+CO2 but not acetate was utilized by RY3 as sole C-source, and it was very sensitive to chloramphenicol. Besides, strain RY3 grew fastest at 55℃～65 and 0℃～2% NaCl. Characteristics of modality and physiology with sequence analysis of the 16s rDNA gene of strain RY3 preliminarily showed that it was Methanothermobacter thermautotrophicus. The experiments indicated that the time which began to produce methane with the highest velocity could be shortened two third by adding RY3 in one week, and the total methane production also was 1.8 times than before. Strain SH4 possessed wide scale of growing pH（5.5～9.5）and excellent ability of acclimatizing itself to acid-alkali. The methane production had no apparent difference among those cultivated in different initial pH（6.0～8.0）after three days and equaled to the maximum production basically. Cells of SH4 were G+, short-rod sharp, monothetic and nonmotile. The colony was pale yellow with suborbicular-shape. Formate or H2+CO2 but not acetate was utilized by SH4 as sole C-source, and it was very sensitive to chloramphenicol. Besides, it grew fastest at pH 7.0，55 ℃～65 and 0℃～2% NaCl concentration. The experiment indicated the time that began to produce methane could be shortening one third by adding SH4. And the total methane production also rose apparently. Characteristic of modality and physiology with sequence analysis of the 16S rDNA gene of strain SH4 demonstrated it was Methanobrevibacter arboriphilus. The activated sludge was utilized as fixture, mixed with culture medium and inocolum, that the solid compound inoculum could be produced by anaerobic fermentation. The compound inoculum could grow between pH 5.5～9.5, 15℃～65. It demonstrated the compound inoculum ha℃ve great ability of adapting to circumstance. In the experiment that making pig manure be substrate and taking the anaerobic sludge producing methane that cultured in long term in laboratory to be comparison, the concentration of methane in fermentation added compound inoculum almost equal to the comparison at 20℃, but the volume of gas production could be a little higher. The gas production everyday inoculated compound inoculum was 1.59 times to comparison. The time that the concentration of methane to maximum could be shortening by two third by adding compound inoculum, and the total gas production was 2.7 times to comprison while the total methane production was 2.8 times. If take the no inoculum be the comprasion, anaerobic fermentation added compound inoculum made the concentration of methane to 50% in 2 weeks but the comparison only to 4.3% at 20℃. The time that the concentration of methane to 50% by adding compound inoculum only need 1 week, but the comparison need 2 weeks at 50℃.

硫代葡萄糖苷对~(12)C~(6+)离子束辐射损伤小鼠的保护作用研究

为研究硫代葡萄糖苷(Glucosinolate,简称硫苷)对辐射损伤小鼠的保护作用,预先给小鼠口服不同剂量的硫苷粗提物,两周后给予2Gy~(12)C~(6+)离子束全身均匀辐照。辐照后8h内用流式细胞仪检测受辐照小鼠脑、肝、肺细胞在各细胞周期的百分率,用彗星电泳技术检测受辐射小鼠脑、肝、肺细胞的拖尾率和拖尾长度。与单纯辐照未给药组相比,口服较低剂量的硫苷粗提物,可以使~(12)C~(6+)离子束全身辐照后小鼠的脑、肝、肺细胞中G_0/G_1期细胞百分比显著降低(p<0.05),G_2/M期和S期的细胞百分比明显上升(p<0.05),受辐照损伤细胞的拖尾率和拖尾长度也显著降低(p<0.05),而在中、高剂量组间差异都不显著,无统计学意义。研究表明,较低剂量的硫苷能够降低~(12)C~(6+)离子束辐照时对小鼠脑、肝、肺细胞的损伤,说明硫苷对小鼠辐射损伤具有一定的保护作用。