陕北黄土区生物结皮条件下土壤养分的积累及流失风险

分析了陕北黄土高原典型流域生物结皮的形成和发育对土壤养分的积累效应,同时对生物结皮条件下土壤养分的流失风险进行评价.结果表明:生物结皮生长发育后能够迅速增加结皮层及2cm土层的养分含量,但对深层土壤影响较小;退耕0～20年间结皮层的养分含量与退耕年限之间的关系可用指数函数(y=a[b-exp(-cx)])拟合,其中有机质、全氮和碱解氮在退耕20年间的增加速度变化不大,而全磷、速效磷和速效钾在退耕初期增加迅速,后期增加缓慢;自然发育生物结皮对土壤养分的年均净贡献量为:有机质50.15g.m-2、全氮1.95g.m-2、全磷0.44g.m-2、碱解氮164.33mg.m-2、速效磷9.64mg.m-2和速效钾126.21mg.m-2,人工培育条件下生物结皮发育更快,对养分尤其是速效养分的贡献速率更高;生物结皮条件下养分含量的提高增加了养分流失风险,尤其是养分随泥沙流失大幅度增加,生物结皮增加的养分中平均有39.06%随泥沙流失,仅有60.94%得以保留.总之,生物结皮可迅速、全面增加表层土壤养分,但同时会加大养分流失风险.尽管如此,土壤养分的净增加量仍相当可观,显示生物结皮具有较好的土壤养分积累效应.

土壤系统中溶质运移研究

为了满足日益增长的人口对粮食的需求 ,农用化学物质被广泛使用 ,这些物质可通过各种渠道进入土壤 ,因此研究土壤中农用化学物质的迁移、转化 ,对于防止环境污染和促进农业持续发展有着重要的意义。本文在对土壤溶质运移理论分析的基础上 ,采用土柱实验、田间实验以及计算机模拟研究土壤系统中溶质的运移过程 ,得到以下主要结论 :1 .通过分析土壤溶质运移与化学色谱间的相似性 ,利用化学色谱理论分析了土壤溶质穿透曲线的形状 ,及塔板理论模拟溶质运移的穿透曲线。发现穿透曲线的形状主要由溶质在固体土粒与溶液中浓度的吸附等温线来决定 ,对凸型分配函数 ,表现为前缘陡峭、后缘“拖尾”的“拖尾”型穿透曲线 ;对凹型分配函数 ,表现为前缘“伸舌”、后缘陡峭的“伸舌”型穿透曲线。对于非反应型溶质理论上应当保持对称的高斯型穿透曲线 ,但在实际土壤中由于不动水体的存在 ,穿透曲线也表现出前缘陡峭、后缘拖尾的“拖尾”型穿透曲线。根据塔板理论认为土柱由理想形态的一系列小塔板所组成 ,忽略弥散作用 ,利用质量守恒定律可得到描述溶质运移的塔板模型C/ C0 =[erfc(M - 1 ) N + exp(2 N ) erfc(M + 1 ) N ]/...

以管道理论为基础的林带小钻杨树体结构分析

以管道理论为基础,运用主轴切割的方法,论述不同年龄小钻杨树体的结构特点。结果表明:树干生物量增加与高度的降低呈线性关系;同一层次内的叶量和枝量间存在显著的线性关系,其关系的确定性不受分层方式的影响;树冠不同层次内的累积叶量与支持的枝干总质量存在显著的线性关系;不同层次的总累积生物量与各层内的树干生物量密度之间的线性关系显著,对不同层次累积树干生物量与各层树干生物量密度进行指数回归,系数介于1.1~1.3,指数介于1~2,表明二者的关系是处于线性和指数关系之间的一种形式;在胸高以上,树干边材断面积与侧枝基部断面积总和呈线性关系,胸高之下线性关系不存在。建立不同年龄小钻杨边材与所支持叶量的树体管道模型,同时测得胸径(D1.3)与心材直径(Dx)间的关系为Dx=0.522 exp(0.169 8D1.3),r=0.984 8。

a fuzzy-based method for evaluating the trustworthiness of software processes

University of Paderborn; Fraunhofer Inst. Exp. Softw. Eng. (IESE); Chinese Academy of Science (ISCAS)

The dewetting dynamics of the polymer thin film by solvent annealing

The slippage effect of the polymer chains is investigated in the dewetting process of the polymer solution film. The solvent-induced dewetting is used in our experiments to study the dynamics of hole growth in the dewetting process of the polymer solution film. Our results show that in the case of the low molecular weight polystyrene (PS) film, the slippage effect of the polymer chains is not displayed and the radius of the holes is R similar to exp(t/tau); in the case of the higher molecular weight PS film, the slippage effect of the polymer chain is not valid in the case of the thin film and that is valid in the case of the thick film, and the dynamic process of hole growth divides into three stages (R similar to t, and then R similar to t(x) (2/3 < x < 1), finally, R similar to t). Besides, the solvent and substrate properties also influence the dewetting dynamics of the polymer solution film.

Relationship between charge transfer energies of Yb3+ and Sm3+ and crystal environmental factor

Relationship between charge transfer energies E-CT of Yb3+ and Sm3+ and environmental factors h(e) in various crystals was investigated using a dielectric chemical bond method. Both results show that they have an exponential relation E-CT = A+B exp(-kh(e)), but the exponential factors are different, which indicates that the interaction between the rare earth ions and environment is connected with the kind of rare earth ion. This result provides a method of determining charge transfer energies of Yb3+ and Sm3+ from a crystal structure.

Thermal conductivity of graded spherical composites with contact resistance

The effective thermal conductivity of graded composites with contact resistance on the inclusion surface is investigated. As an example, we have considered the graded composite media with a spherical particle embedded in a homogeneous matrix, where the thermal conductivity of spherical inclusion is an exponential function k(i) = c exp(betar) (where r is the inside distance of a point in particle from the center of the spherical particle in a spherical coordinate). For both heat contact resistance and perfect contact cases, we have given a reasonable effective medium approximation to calculate the effective conductivity. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

刺参遗传连锁图谱构建及卵母细胞成熟过程研究

第一部分 刺参遗传连锁图谱的构建 利用AFLP和微卫星标记以一个远缘地理杂交家系为作图群体，以拟测交理论为作图策略，构建了刺参Apostichopus japonicus的雌性和雄性遗传连锁图谱。利用62对AFLP引物组合，对亲本和93个个体进行了分离分析，共得到3572个标记，其中具有多态性的标记为点数为1133个，多态性比例为31.5%。平均每个引物对产生18.3个多态片段。1133个多态性位点中，294个标记在父母本中都出现并在后代中分离，839个标记在父本或母本中出现并在子代分离，其中母本443(52.8%)个分离标记，父本396(47.2%)个分离标记。卡方检验显示，556个标记符合孟德尔1:1分离。筛选微卫星标记中30个在家系中具有作图信息，其中19个可用于母本作图，19个可用于父本作图。 利用Mapmaker 3.0/EXP软件对分离标记进行连锁分析。358个分子标记用于雌性遗传连锁分析，其中包括19个微卫星标记，199个AFLP标记和11个微卫星标记定位在雌性框架图谱中。雌性框架图谱共有25个连锁群，总长度为3148.3 cM。标记之间最大间隔为37.5 cM，平均间隔为17.0 cM，连锁群的分子标记数最大为21个最小为4个。用于雄性连锁分析的分子标记共有332个，其中包含19个微卫星标记。207个标记定位于23个连锁群上，其中AFLP标记数为196个，微卫星标记数为11个。23个连锁群总长度为3059.8 cM，标记间最大间隔38.6 cM，平均间隔16.6 cM。每个连锁群的长度范围在40 cM到271.4 cM之间，标记数在18到4个之间，包括二、三连体在内的雄性连锁图谱共覆盖3227 cM。雌雄基因组的预测长度分别为4053.7 cM和3816.3 cM，因此，所构建的雌雄连锁图谱覆盖率分别为84.0%和84.5%。通过共有微卫星标记，有3个连锁群在两个图谱中对应。分子标记在两个图谱中呈均匀分布，没有成簇现象。 分子标记筛选、遗传图谱的构建为刺参分子标记辅助选择育种，经济性状QTL定位和比较基因作图打下基础，并且最终将促进中国刺参遗传改良和新品种的培育工作。 第二部分 卵母细胞成熟过程研究 对刺参卵母细胞的体外诱导成熟方法进行探索，并且通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜结合超薄切片技术及间接免疫荧光染色技术研究卵母细胞成熟的生物学过程。 分别利用在海参中有诱导作用的海星神经提取液和二硫苏糖醇(DTT)对从成熟卵巢解剖出的刺参卵母细胞进行诱导成熟试验，结果显示，刺参的卵母细胞在海水中不会发生自发成熟，海星神经提取液以及神经提取液加滤泡悬浮液对卵母细胞没有诱导成熟的作用，而二硫苏糖醇处理可以诱导卵母细胞生发泡破裂，当DTT溶液的浓度处于10-1 mol/L到10-3 mol/L之间时，对刺参卵母细胞的促熟作用较为明显，在10-2 mol/L左右时，卵母细胞的诱导成熟率可以达到90%以上。未成熟的卵母细胞处于第一次减数分裂前期，不具备受精能力。经DTT诱导后，生发泡发生移动并破裂，染色体排列到赤道板上，然后第一、二极体先后排出，诱导成熟的卵母细胞排出极体的时间与自然受精的卵子一致。在卵母细胞成熟过程中有受精膜举起的现象，说明精子入卵不是受精膜举起的必要条件。卵母细胞只有在生发泡破裂之后才具有受精能力，从生发泡破裂到第二极体排出前的整个减数分裂过程中，卵母细胞都可以受精，但是只有在第一极体排出前受精的卵母细胞才能发生卵裂。人工促熟的卵母细胞受精后，形成的胚胎似乎并不能正常发育，试验过程中最多只得到了8细胞期的胚胎，之后细胞便产生畸形并停止分裂，最终裂解消失。 利用DTT诱导刺参卵母细胞成熟，综合运用光镜、电子显微镜及激光共聚焦技术观察卵母细胞成熟过程，分析了卵母细胞表面动物极突起在卵母细胞脱滤泡中的作用，以及卵母细胞动物极突起和微管组织在生发泡移动过程中所起的作用。卵母细胞通过动物极突起连接到滤泡上，在脱滤泡作用开始时，卵母细胞动物极突起刺入并穿过滤泡膜，使得滤泡膜表面形成一个缺口，然后整个卵母细胞开始从缺口处挤出。脱滤泡的作用力来源有两种：胶膜层的水合作用以及滤泡的收缩。通过激光共聚焦显微镜观察，未成熟的卵母细胞中存在5种类型的微管，并且有两个微管组织中心锚定在卵母细胞突起下方。减数分裂重新启动时，生发泡沿微管向动物极移动，至细胞膜下时破裂。微管解聚对照实验证明驱动生发泡移动的细胞结构为微管束。生发泡破裂后，两个微管组织中心组织形成减数分裂纺锤体，然后第一极体以“收缩-排出”的独特方式排出。 本研究填补了刺参繁殖生物学研究中的缺失环节，为刺参人工繁育技术提供理论基础和指导。

雨生红球藻规模化培养工艺的构建及相关生物学特性的研究

虾青素是一种极具开发潜力的类胡萝卜素，在食品、饲料、化妆品、医药等领域有着广阔的应用前景。利用雨生红球藻在特定条件下大量积累虾青素的能力进行生产是最具发展潜力的虾青素开发途径，受到了国内外学者的广泛关注。 随着雨生红球藻实验室研究工作的逐步成熟，人们开始将目光转向该藻的室外规模化培养。受雨生红球藻自身生物学特性和规模培养用光生物反应器设计的限制，在规模化培养过程中存在很多科学和技术问题，集中表现在如防治生物污染困难、培养规模难以扩大等方面。需要构建新型可规模放大的光生物反应器并研究其相关性能，探讨规模化培养过程中出现的某些生物学问题，为雨生红球藻规模化开发进一步提供应用基础。 通过多年的工作，首先构建了用于微藻培养的三种新型的光生物反应器（即柱式、管道、生物幕光生物反应器）。其中，上述柱式反应器结构简单、成本低廉，能够有效提高培养液的混合效果；管道反应器理论上可突破管道长度限制，大大超过传统管道反应器的培养体积；生物幕反应器从原理上解决了生物污染的问题，可以使红球藻细胞累积的虾青素含量大大提高。在此基础上，将上述三种光生物反应器有机搭配在一起，组成了从藻种、扩大培养、虾青素积累、到敌害生物防治和藻体收获等一整套工艺流程。该工艺技术能够较好的控制红球藻培养过程中的温度、光线、溶氧和pH等相关指标在适宜的范围内。并成功实现红球藻的规模化生产，藻粉质量优良。 本研究进一步分析了光线在雨生红球藻藻液中的光衰减特性。通过分析和拟合，研究了光强、光径、藻密度之间的关系，得出光线通过雨生红球藻藻液时的光衰减方程：I=I0exp[-(0.113+0.94OD750)L]。并利用此方程，结合两种规模化培养光生物反应器（柱式和管道）的构造得出了两种反应器的平均光强方程，分别为Iavg＝I0[2αr0+3exp(-αr0)-(1+αr0)exp(-2αr0)-2]/(α2r02)和Iavg＝2I0[αr0+exp(-αr0)-1]/(α2r02)，其中α= 0.113+0.94OD750，R2=0.9893。利用这两个方程可以在规模化培养红球藻过程中，适时根据太阳光强度的变化调整反应器的入射光强，保证红球藻处于适宜的光照条件下。 另外，本研究还探讨了雨生红球藻在不同温度和光照条件下的混合营养生长。结果表明，在较高的温度24℃和较弱的光强24EM-2S-1条件下，红球藻维持较高的生长速率，可获得较高生物量。室外雨生红球藻的规模化混合营养培养实验表明，在较为寒冷的冬季和春季，混合营养培养能够大幅度提高雨生红球藻的生长速率和最终生物量，是一种非常有前途的规模化红球藻培养方式。 在上述工作基础上，比较了本技术与传统的开放池技术在不同季节规模化培养雨生红球藻生产虾青素的效果，前者比后者的年培养天数大约提高了3倍，在每个批次培养中细胞生长所需时间缩短了20%，藻生物量提高了至少1.75倍，虾青素累积所需时间缩短了40%，虾青素含量提高了4倍，全年培养红球藻生产虾青素的效率有很大提高（理论上共提高了35倍），较为成功地构建了一套雨生红球藻规模化培养模式。

气候变暖对高寒草甸气候生产潜力的影响

利用多年定位测定的草地生产力资料及同步气象因素观测数据, 建立现实状况下光、温、水影响草地气候生产潜力模型: 　　Y= F1 (Q ) ·F2 (T ) ·F3 (P) 　　 = K ∑[(-b·exp (a+ b∑t/∑tmax) )/(1+ exp (a+ b∑t/∑tmax) )2 ] 0　　　　　　　　　　　T < 0℃ ·[W 0/∑tmax ]·△∑t· Tö2 0·016658　　　0℃≤T< 20℃ 1　　　　　　　　　　　T ≥20℃ 在分析现实高寒草旬气候生产力分布与环境条件关系的同时, 根据该模型模拟计算未来气温升高2℃和4℃, 降水增加10% 和20% 状况下的气候生产力情景。在上述两种气候情景下, 未来草地生产力分别出现降低(10% ) 和升高(1% ) 的两种可能。气候变暖在一定程度上减少和缓和低温对高寒草甸牧草生长的不利影响, 但地表及植被的蒸散量的加大远比降水增加的快, 水分则成为牧草生长的限制因素。

高寒草甸植物地上生物量生长过程的某些特征

分析了高寒草甸植物地上生物量对积温变化的响应。结果表明, 生物量干物质积累(GW ) 与积温(ΣT ) 成明显的正相关关系, 可用逻辑斯谛(Logistic) 曲线方程: GW = 428.5061/〔1+ exp (2. 6076- 0. 0038ΣT ) 〕来描述。通过模拟方程可知, 在日平均气温稳定通过≥0℃积温达678℃·d 左右时地上生物量增长速率最高; 积温在335～ 1020℃·d 之间为生物量平均增长率积累最快的时段。在降水条件适宜的状况下, 未来牧草生长期内气温升高1℃, 高寒草甸植物年产量将有所提高。

青海海北地区高山嵩草草甸植物群落生物量动态及能量分配

对青海海北地区高山草甸主要植物群落小嵩草(K obresia pygmaea) 草甸、矮嵩草(K. humilis) 草甸、藏嵩草(K. tibetica) 沼泽化草甸地上生物量动态和能量分配的研究结果表明, 不同植物群落年地上净生产量及其年际动态和主要植物类群生物量季节动态具明显的差异, 其生物量季节动态可由如下模型表示: W i = Ki/(1 + exp (A i - B it) ) 　　植物群落地上、地下生物量的垂直分布呈典型的金字塔和倒金字塔模式。小嵩草草甸、矮嵩草草甸和藏嵩草沼泽化草甸的地上净生产量依次为368.4g·m – 2·a- 1、418.5 g·m – 2·a- 1和518.4 g·m – 2·a- 1, 所固定的太阳能值依次为6655.16kJ·m – 2·a- 1、7610.09 kJ·m – 2·a- 1、9488.77 kJ·m – 2·a- 1。光能利用率分别为0.1097%、0.1256%、0.1568%。