OTFTs中M-S接触效应的研究

有机薄膜晶体管(OTFTs)中金属(M)－有机(S)间的高接触电阻严重影响器件性能，如何改善OTFTs的M-S接触性质成为有机电子学领域的重要挑战。本论文的主要内容如下： 首先，成功制备了高精度的OTFTs器件，利用TLM法提取了接触电阻，对器件的迁移率进行了接触电阻的修正，发现了线性区迁移率低于饱和区迁移率的原因。 其次，我们发现有机异质结界面的高电导特性是比较普遍的现象，可以利用有机异质结作电接触材料改善M-S间的接触性质。 最后，利用有机异质结电接触材料作缓冲层改善了OTFTs的接触性质。通过研究不同结构的器件对器件性质的优化提出了建设性的意见。 综上所述，本论文对金属电极－有机层间的接触性质进行了深入的研究, 并利用有机异质结作电接触材料改进有机晶体管的M-S接触性质。当前的研究为提高有机电子器件的M-S接触性质提供了新思路，促进了有机电子学的发展。

聚烯烃官能化及其反应共混的Monte Carlo

针对马来酸酐(MAH)接枝聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)、不相容共混物的反应增容、聚丙烯共混物在剪切流动过程中形态结构演化等聚烯烃反应加工中典型的化学和物理问题开展了计算机模拟和实验研究。 首先，我们建立和完成了适用于Monte Carlo计算机模拟的MAH接枝PP和PE的反应动力学模型及模拟程序的编写与运行。对于MAH接枝PP，模拟结果表明接枝产物所占比例与MAH初始浓度有关。当MAH浓度较低时(小于2.5 wt%)，MAH主要接枝在由β裂解所产生PP链末端上；而在MAH浓度较大时(大于2.5 wt%)，大部分MAH接枝在PP链上的三级碳上。这一结论很好地解决了多年来存在的关于MAH接枝PP位置的争议。为了进一步验证模拟结果，在实验上我们制备了不同MAH(13C标记)初始浓度下接枝PP的系列样品。核磁共振(NMR)研究结果表明MAH的初始浓度明显影响不同接枝产物所占比例，具体表现为MAH接枝到PP三级碳的MAH的NMR共振峰（δ= 32.0 ppm）随MAH的初始浓度的增加而明显增强，而接枝到由β裂解所产生PP链末端的MAH的NMR共振峰（δ=30.3 ppm）随MAH的初始浓度的增加而明显减弱。这与模拟结果一致。对于MAH接枝线性PE，模拟结果表明MAH接在PE主链上形成枝状结构所占比例随MAH初始浓度的增加而增加，而接在两PE主链中间形成桥状结构所占比例随MAH初始浓度的增加而下降。当MAH浓度非常低的时候，两种结构所占比例相当接近。这一结果改变了人们对这一问题的传统认识，即在任何条件下桥状结构所占比例都远远低于枝状结构。以上结果为MAH接枝聚乙烯、聚丙烯分子结构的调控提供了科学依据。 其次，我们开展了伴有化学反应的不相容共混聚合物的增容，即反应增容的Monte Carlo模拟研究。模拟结果表明官能化聚合物A的加入有效改善了聚合物A与极性聚合物B的相容性。当聚合物A为分散相时，A-B和A-B-A嵌段共聚物的增容效果比B-A-B嵌段共聚物好。我们发现原位生成的A-B、A-B-A和B-A-B三种嵌段共聚物在共混体系中微观结构各不相同。所生成的A-B两嵌段共聚物分布在A/B两相界面上，其A、B嵌段分别嵌入A、B相区里；所生成的A-B-A三嵌段共聚物则通过“桥状结构”连接两个被分散的A相区；所生成的B-A-B三嵌段共聚物则以“折叠结构”存在于A/B两相界面。此外，我们还研究了接枝共聚物在A/B/接枝共聚物三元共混体系中的增容效果及其微观结构。模拟结果表明，接枝共聚物的结构和支链长度对其在共混物中的微观结构和分散相粒径影响很大。当添加A-g-B接枝共聚物作为增容剂时，如果其支链较短，部分接枝共聚物将会在连续相中形成胶束；当其支链较长时，它们会通过“桥状结构”连接分散相形成网络结构。当选择B-g-A接枝共聚物作为增容剂，如果其支链长度较短，部分共聚物会在分散相里形成胶束；如果其支链较长，大部分共聚物将存在于A/B两相界面上连接A、B两相。 最后，我们在线跟踪研究了聚丙烯共混物在剪切流动过程中形态结构演化过程，观察到了剪切流动下尼龙6(PA6)液滴在PP连续相中的破裂过程。结果表明PA6液滴同时存在fracture 和tip streaming 两种破裂模式。在该共混体中添加少量的SEBS或SEBS-g-MAH，发现在适当的剪切条件下PA6液滴可通过SEBS粘结形成非常有序的规则结构，即平行排列的线条结构。有趣的是这种平行排列的线条结构垂直于剪切流动方向。进一步研究结果表明该结构是一亚稳态，其最终要聚集成球状结构。有意义的是该亚稳态结构可以保持数十分钟以上，这使得人们有足够的时间降温将该结构“冻结”住。这一结果为通用高分子共混物有序结构的外场调控提供了成功范例。

Ⅰ、新生期触觉刺激和短时间母婴分离经历对大鼠成年后学习记忆的影响 Ⅱ、银杏叶提取物对育亨宾所致大鼠空间工作记忆障碍的改善作用

本研究探讨了新生期的触觉刺激（tactile stimulation，TS）和母婴分离（maternal separation，MS）经历对大鼠成年后空间工作记忆和空间参考记忆的影响，以及对海马-前额叶神经通路的突触可塑性产生的效应。Wistar品系的母鼠分娩后，以split-litter方法对仔鼠进行分组：NTS组的仔鼠不接受触觉刺激和母婴分离；TS组的仔鼠在出生后第2-9天（postnatal day 2-9，PND2-9），或者PND10-17内，每天接受短暂（约30s）的人为抓握，并进行体表标记；TS/MS组的仔鼠在PND2-9，或者PND10-17内，接受TS组相同方式的抓握并在不同体表部位进行标记后，被单独地放入一个杯子中，杯中有取自鼠巢的垫料，每天与母鼠分离1h后返回鼠巢。按照常规方法饲养这些在新生期有不同经历的大鼠，待其成年后（3月龄），采用交互延缓作业（纠正错误法和不纠正错误法）、空间分辨作业及反转学习作业测试雄性大鼠的学习记忆功能，并观察多巴胺D1受体激动剂A77636对不同组成年雄鼠的工作记忆是否产生影响。采用活体电生理方法，高频刺激海马腹侧部在前额叶记录突触效能长时程增强（long-term potentiation，LTP），对PND2-9有不同经历的成年大鼠（雌雄兼用）的海马-前额叶LTP进行比较。 结果：（1）各组仔鼠间在PND30、PND60和PND90的体重都没有显著性差异，表明本研究中的新生期TS处理和MS处理不影响仔鼠的体重发育。 （2）在交互延缓作业-纠正错误法中，各组成年雄鼠在0s延缓期的达标天数没有显著性差异；0s延缓期达标后，再经过30天的训练，PND2-9TS组和PND10-17TS组的成年雄鼠达到的最长延缓期明显高于NTS组，而且在30s—50s延缓期内达标（正确率≥86.7%）的大鼠数量明显较多（与NTS组相比）。采用交互延缓作业-不纠正错误法，各组成年雄鼠在0s延缓期的训练成绩没有显著性差异，但是，PND2-9TS组和PND10-17TS组的成年雄鼠在40s延缓期的训练正确率明显高于NTS组，表明新生期的TS处理明显改善成年雄性大鼠成年后的空间工作记忆。 （3）各组成年雄鼠在空间分辨作业及反转学习作业中的成绩没有明显差异，表明新生期TS经历对雄鼠成年后空间学习记忆的影响是任务依赖性的：与前额叶有关的空间工作记忆功能比较容易受到新生期TS经历的影响，而空间参考记忆相对不容易受到新生期TS经历的影响。 （4）多巴胺D1受体激动剂A77636只有1个剂量（0.1mg/kg）对NTS组成年雄鼠的交互延缓作业成绩具有明显的改善效应。对PND2-9TS组成年雄鼠的交互延缓作业成绩，A77636的0.1mg/kg和1mg/kg剂量都具有明显改善效应。对PND10-17TS组成年雄鼠的交互延缓作业成绩，A77636的0.01mg/kg、0.1mg/kg和1mg/kg剂量都具有明显改善效应。与NTS组相比，A77636对这2个TS组成年雄性大鼠的有效改善剂量范围较宽，提示新生期TS处理经历对雄性大鼠成年后空间工作记忆的改善效应与其前额叶的多巴胺D1受体功能上调有关。 （5）与NTS组相比，PND2-9TS组雄性和雌性成年大鼠的海马-前额叶神经通路的LTP幅度都明显增加。由于海马-前额叶神经通路在空间工作记忆功能中起重要作用，新生期TS经历增强大鼠成年后的海马-前额叶神经通路的突触可塑性，为新生期TS经历增强大鼠成年后的空间工作记忆提供了电生理学的证据。TS成年大鼠海马-前额叶LTP增强可能与其前额叶的D1受体功能上调有关。 （6）本研究中，TS/MS组的新生期仔鼠在PND2-9或者PND10-17内，除了接受与TS组相同方式的抓握并在不同部位标记外，每天与母鼠分离1h，因此通过不同日龄段的TS/MS组与TS组的比较，拟对新生期MS处理的效应进行评估。结果发现，无论是对成年雄性大鼠的各项行为测试（空间分辨作业、交互延缓作业、A77636影响交互延缓作业的量效曲线），还是对成年雌性大鼠的行为测试（明/暗箱作业、一次性被动回避反应，论文Ⅱ），或者对海马-前额叶神经通路的LTP，新生期的MS处理对本研究中的所有测试指标在统计上都没有显著性的差异，说明新生期每天1h的母婴分离经历对大鼠成年后的学习记忆等行为及前额叶突触可塑性没有产生明显的影响，对前额叶D1受体功能也没有明显影响。 （7）对所有测试指标，本研究采用的2个仔鼠日龄段PND2-9和PND10-17之间的统计比较没有明显差异，提示PND2-9和PND10-17甚至整个泌乳期都是仔鼠神经系统对外界环境刺激比较敏感的发育关键期。 结论：新生期的触觉刺激经历改善雄性大鼠成年后的空间工作记忆，增强海马-前额叶神经通路的突触可塑性和前额叶D1受体功能；新生期短时间的母婴分离经历对大鼠成年后的空间工作记忆和前额叶突触可塑性等没有产生明显的影响，可能具有一定的生物学适应意义。

阔叶红松林碳循环及细根与凋落物生产、分解研究

森林凋落物、细根及红松阔叶林碳循环 摘要: 由于全球变化进程的加快使生态系统碳循环在科学研究中的重要性日益突出。森林生态系统作为陆地生态系统的一个重要组成部分，其碳循环过程和源、汇功能一直是人们研究的热点。本文以森林生态系统物质循环的两个关键过程－凋落物和细根的生产和分解过程为主要研究目标，探讨了两者的时空动态格局和主驱动因子；同时采用传统的森林调查与通量观测相结合的方法，系统的刻画了红松阔叶林生态系统的碳循环过程。 主要结论如下：（1）区域平均温度是决定东北地区不同气候区域森林凋落量发生变化的主要因素，优势树种生物学特性不同导致同一气候区域内森林类型之间凋落量呈现显著差异。（2）红松阔叶林不同凋落组分凋落量对气候因子的年际波动和林分生长的反应不同，红松生长使其落叶量和在凋落总量中所占的比重显著增加，这将导致林地的凋落物组成和物理化学性质发生根本改变。（3）6个不同气候区域内地带性树种凋落物分解率和养分元素释放率随纬度增加而降低，并且与区域年平均温度和降水量呈显著正相关关系，随着分解的进行凋落物分解率与温度和降水的相关性降低。凋落物初始化学指标与其分解率呈显著相关关系。回归模型的预测结果显示温度和降水的增加均可促进凋落物分解，并且其对分解的影响强度大于CO2浓度升高对凋落物分解间接影响。（4）3种原始群落——红松阔叶林，云冷杉林和岳桦林的细根生产量、周转率和养分元素归还量随着海拔的升高而降低，对于同一海拔带上的3种林型而言，红松阔叶林生长量最高而周转率和养分元素释放率最低，白桦纯林细根周转率和养分元素释放率最高，山杨林细根生长量最小，细根周转率和养分元素释放率介于前两者之间。（5）红松阔叶林生态系统碳储量为25962.17±2002.1 C g m-2，其中植物（乔、灌木和草本）、土壤和林地（凋落物和倒木）内的碳储量占总体的79%, 15% 和6%。生态系统碳的净交换(NEE)为366.8±110.6 C g m-2year-1, 林地和土壤的碳输入量为504.9±28.9 C g m-2year-1，输出量为405.9±28.7 C g m-2year-1。植物净固碳量为287±34.5 C g m-2year-1，乔木和灌木净固碳量分别占植物净固碳总量的98.6％和1.4％。 关键词：森林凋落物，凋落物分解，细根，碳储量，碳循环

豆磺隆－重金属生态毒理联合效应及分子诊断

豆磺隆在土壤中残效期较长,易对后茬敏感作物以及周围敏感植物物种产生药害，造成农业生态环境污染，危害区域性陆地生态系统完整性。化肥和其它农药的使用，带入了重金属如：铜、镉、铅和锌等，导致豆磺隆和重金属的复合污染的发生。本研究所得参数不仅为豆磺隆－重金属复合污染的生态风险评价提供了一定的理论依据，还为诊断豆磺隆－重金属复合污染提供了快捷有效的生物标记物。 低浓度豆磺隆、Cu、Cd复合时，豆磺隆与重金属对根长抑制率具有拮抗作用；当Cu、Cd浓度较高时，豆磺隆与重金属对小麦幼苗芽长、根长的抑制率具有显著的协同作用（P<0.05）；同时，复合污染的联合毒性更多的倾向于重金属的毒性。 作为可见症状之一，叶绿素下降只在豆磺隆、Cd单一处理时表现出来，复合处理时由于有机物与重金属的相互作用抵消了两者对叶片叶绿素含量的影响。 酶活变化与可溶性蛋白质含量的变化有一定的相关性，但是可溶性蛋白质的变化主要还是由于污染物抑制植物体生长，抑制蛋白质生物合成的性质有关。污染物的化学性质决定其对生物体的毒性机制以及在复合污染时的联合效应；有机物、重金属单一处理之间以及两者与有机物－重金属复合处理之间的毒性机理有明显的不同。但是正如不同重金属之间的毒性机理有一定共性一样，不同重金属和有机物的联合毒性机理也有一定的共性。豆磺隆－重金属对小麦幼苗生化水平上的联合效应随着不同的浓度组合以及不同的植物部位而不同。小麦幼苗根系POD、SOD酶活以及SP含量的下降可以被用来作为指示除草剂以及重金属胁迫的生物指示物。 Cd比豆磺隆单因子以及豆磺隆－Cd复合处理更容易对DNA分子产生伤害。一定浓度组合的豆磺隆－Cd复合处理下，豆磺隆能够减轻Cd对DNA分子的毒性。引物序列的不同对污染物的敏感性也不同。豆磺隆、Cd引起的损伤可能发生在DNA序列上的特定位置。单因子和复合处理对新条带出现有不同的敏感性，这可能是因为豆磺隆和Cd的交互作用降低了引物S1156位点上的DNA变化概率。

空间直观森林景观模型不确定性分析

过去的十年出现了大量的空间直观森林景观模型。空间直观森林景观模型模拟大尺度上的空间生态过程(演替、火、采伐和病虫害等)，它需要大尺度空间数据的输入和大量模型参数的估计。由于空间数据的缺乏，在参数化过程中会有很多的人为误差从而导致模型模拟结果的不确定性(主观不确定性)。此外，为了表现自然系统的随机性，大部分空间直观景观模型采用了随机模拟的方式。随机模拟也会使模型在相同参数下具有不同的模拟结果(随机不确定性)。 本文采用蒙特卡罗模拟、拉丁超几何体采样、地统计学随机模拟及方差分析的方法，系统研究了主观不确定性和随机不确定性在模型中传递和影响。结果表明， 1) 用小班尺度上的物种年龄组信息初始化象元尺度上的物种年龄组信息对LANDIS模型景观尺度上的模拟结果没有显著的影响，但是对象元尺度上的模拟结果有显著的影响； 2) 用克吕格空间插值所获取的物种年龄信息可用于LANDIS模型对景观组分和格局的长期模拟； 3) 随机不确定性的存在使LANDIS模型不适用于小尺度上的景观格局变化的模拟，但是随机不确定性不影响LANDIS模型在大尺度上的景观组分和格局的长期模拟； 4) 随机不确定性要明显低于主观不确定性，随机不确定性和主观不确定性存在显著的相互作用。

小兴安岭地区主要树种对气候变暖的响应

小兴安岭是温带和寒温带的过渡地带，属于针阔混交林（阔叶红松林）与北方针叶林（兴安落叶松林）的过渡区域，树种种类众多，是气候变暖的预警区。在CGCM2气候预案下，研究区内，年平均温度增加5.97±0.14℃，年平均降水量减少16.2±6.2mm。本文联合静态模型Logistic和动态模型LANDIS，模拟气候变暖、火干扰、采伐和种植对树种分布的影响。 Logistic回归模型结果显示，在区域尺度上，气候因子（年平均温度和降水量）是影响大部分树种潜在分布的最重要的环境因子，如枫桦、黑桦、红松、冷杉、蒙古栎、山杨和云杉。少数树种对地形因子最为敏感，如落叶松，色木槭、紫椴和白桦。当空间尺度从区域尺度降低到局域尺度时，树种与环境因子之间的关系发生变化，对树种分布最具影响的环境因子发生转移。由气候因子逐渐转移为地形因子，如对红松分布最具影响的年降水量转移为坡向。但有些地区气候因子仍然是树种分布的最重要的环境因子。气候变暖与尺度效应相同，也会改变树种与环境因子间的关系，并且最具影响的环境因子也发生转移。 静态和动态模型的联合模拟结果显示，气候变暖后，红松、蒙古栎、色木槭、枫桦和紫锻北界向北迁移；落叶松、黑桦南界向北迁移；云杉分布基本没有变化，冷杉向高海拔地区迁移。虽然研究区内树种分布发生显著变化，但树种组成没有变化。气候变暖对消退型树种分布的影响最快（30年），对扩展型树种的影响较慢，其中阔叶扩展型树种对气候变暖的反应较快（40~70年），针叶树种对气候变暖的反应较慢（100~150年）。气候变暖和火干扰的作用下，扩展型树种一直增加，只有增长阶段没有消退阶段，而消退型树种，只有消退阶段没有增长阶段。树种分布变化率与树种耐火性之间没有显著相关关系，而与树种萌发力、最小萌发年龄和结实年龄之间存在显著相关关系。最后，火干扰促进耐火性强、萌发力强、最小萌发年龄小、结实年龄小的树种扩展，延缓通过种子传播、耐火性弱、结实年龄大的树种扩展。在树种年龄结构上，幼龄组比例大量增加，最终，所有龄组分布趋向稳定。而采伐使树种年龄结构趋于简单，在商品林区内年龄大于采伐年龄的树木几乎不存在。不过，火干扰和采伐都减少针叶树种的分布，增加阔叶树树种的分布。在气候变暖和采伐的作用下，消退型树种提前消退，扩展型树种扩展阶段提前。火干扰在时间上没有提前或延缓气候变暖对树种分布的影响，而采伐将提前气候变暖对树种分布的影响190年，森林提前70年从演替初期进入演替中期。种植消退型树种（如落叶松）不仅消除因采伐而提前的190年，还能保持一定量的分布，进而阻碍气候变暖对树种分布的影响。 比较两个模型结果发现气候变暖后，火干扰减少红松的迁移速度22m/Yr.，减少枫桦的8m/Yr.，而采伐不影响红松和枫桦迁移速度。种植增加红松迁移速度4~7m/Yr.，减少枫桦迁移速度5~7m/Yr.。干扰对树种迁移速度的影响与树种可通过的廊道有关。 气候变暖、火干扰和采伐的共同作用下，火烧轮回期显著减少4年，而平均火烧面积显著增加13.0hm2。种植显著影响火烧轮回期和平均火烧面积，种植红松和多个树种使火烧轮回期有所增加，在种植落叶松预案下，有所减少；种植红松、云杉和多个树种使平均火烧面积显著减少。火干扰减少采伐面积，而气候变暖增加采伐面积。但因过去超量采伐，如今树木年龄小，无法满足采伐条件，从而削弱气候变暖对采伐的影响。今后60年之内气候变暖对采伐面积没有任何影响，相反因火干扰而采伐面积减少。从2080年开始，气候变暖而扩展的阔叶树种达到采伐年龄，采伐面积开始增加；从2110年开始，在采伐迹地上种植的落叶松达到采伐年龄，采伐面积再次增加；从2130年开始，种植的云杉和红松达到采伐年龄，采伐面积再度增加。 最后，对两个模型结果进行了详细分析，讨论了干扰之间的相互关系，干扰与作用区域，树种分布变化与树种生物学特性之间的关系。提出了些有关干扰调控，生物多样性保护，森林管理方面的设想。

古油松年轮记录的沈阳地区300年来的气候变化

本研究通过对沈阳清•昭陵、清•福陵和千山风景区树木年轮气候学考察和取样，共采集了103株古油松样本的树芯和轮盘。依据树木年轮气候学研究的规范做法建立了3地区的STD, RES, ARS三种类型的树轮宽度年表9个。并分析了不同采样点树木年轮所反映的气候信息，在此基础上重建了该区域近300年来的气候变化，开展了区域以及全球气候变化对比研究，以探讨沈阳地区近300年来气候变化的特点、规律和机制： （1）古油松年表与冬季和初春低温的关系较明显，1月的低温最显著，3种年表与冬季、春季和秋季的降水量的相关性均较显著。水汽压、相对湿度在入冬前、生长后期和易发生春旱的5-6月份对年轮宽度的影响表现突出。蒸发是上年全年、当年全年和当年绝大部分月份对油松生长起负效应的因素，其中5月最明显，但1、2月的蒸发量与油松当年的年轮宽度表现出正相关。油松年表的窄轮和窄化突变佐证了1650年以来的35次主要的旱灾年历史记录和59次干旱记录。 （2）本研究成功地检验了沈阳地区古油松年轮宽度年表对太阳活动，地磁活动，太平洋十年震荡和全球气温变化的响应。年轮宽度与这些影响因子均存在共同的周期变化和显著的线性关系。其中，年轮宽度对过去太阳活动和地磁的活动呈明显负相关关系，而且是多种抑、促效应的复合。所有结果表明沈阳城市古油松适于监测极度的诸如El Niño (La Niña)事件的全球环境变化和区域环境异常。 （3）本研究重建了沈阳地区1710-2004年12-1月的极端最低温，并指出其主要低温波动期，高温波动期；重建了沈阳地区1780-2004年1-6月的降水量，并统计了降水量反映的偏湿年份,，偏干年份；同时，分别重建了沈阳地区1780-2004年的年均水汽压、年蒸发量和年均相对湿度，并指出各重建结果所表征的旱涝年份。

森林与大气间物质和能量交换的模拟研究

植被冠层标量源汇分布和垂直通量的估算一直是生物圈－大气圈交换过程研究中的一个重要问题；植被－大气间物质和能量交换的数值模拟对区域气候和全球变化研究具有重要的科学意义和应用价值。本文以长白山阔叶红松林为研究对象，应用自动观测系统获得的大量气象数据和标量梯度数据，对林冠结构和林冠内/上的湍流统计量特征进行了详细模拟分析，为构建标量源汇反演模型提供了基础。探讨了大气热层结条件下林冠内上的显热与大气之间的交换特征；并提出在欧拉模型中增加浮力项的影响，结果表明浮力项对显热通量收支的作用明显，而且提高了欧拉模型对长时间序列数据模拟的能力。以Raupach提出的局地近场理论为依据，耦合垂直速度标准差和拉格朗日时间尺度，建立林冠内标量源汇强度和平均浓度廓线之间的关系；利用拉格朗日反演模型提出了通过林冠标量浓度梯度直接计算林冠内的标量源汇强度进而推算标量通量的方法；并对林冠内/上的水汽、显热和CO2的源汇和通量分布特征进行了模拟；结果显示拉格朗日模型能够很好地反映水汽和显热的源/汇强度及其通量随高度的变化过程，模拟值与实测值的相关性都在80%以上，模型对长时间数据序列的模拟具有较强的稳定性。拉格朗日模型能准确稳定地模拟出林冠与大气间CO2交换特征，与实测值的相关性为89%；比较拉格朗日模型与欧拉模型，结果显示欧拉模型能够有效地反映出林内叶片和树干的呼吸作用，而拉格朗日模型则更有利于模拟地表土壤呼吸和林下低矮植被的光合作用。

构筑湿地部分亚硝化－厌氧氨氧化自养脱氮研究

废水部分亚硝化—厌氧氨氧化自养脱氮研究是目前废水生物脱氮领域研究的热点。为了开发低浓度小城镇废水构筑湿地可持续自养脱氮新工艺，提高脱氮效率，减少占地面积，论文在对构筑湿地自养脱氮前置部分工作性能进行研究的基础上，在法国东部Evieu构筑湿地污水处理场对传统脱氮工艺及改进用于部分亚硝化—厌氧氨氧化脱氮的工艺进行了对比实验研究。 研究结果表明，采用改进的非饱和层(25cm)与饱和层(55cm)结合的湿地床与60cm深度的水平流构筑湿地床组合工艺，进行着完全不同于传统垂直流构筑湿地硝化与水平流构筑湿地反硝化的脱氮反应。氮平衡分析表明，这一脱氮过程是以厌氧氨氧化反应为主的脱氮反应。经分子生物学荧光免疫原位杂交（Fluorescent in situ hybridization, FISH）技术鉴定，证明了传统的垂直流构筑湿地以好氧氨氧化细菌为主，但厌氧氨氧化细菌与之共存；而在改进的湿地床及后续水平流湿地床低氧环境则是以厌氧氨氧化细菌为主。论文首次为构筑湿地系统在自然条件下通过合理设计实现厌氧氨氧化自养脱氮提供了可行的实验证据。实验研究得出如下主要结论： 1. 构筑湿地可通过合理设计促进自养脱氮反应实现；传统硝化反硝化脱氮工艺VF1-1+HF3-2总氮平均去除率为66.3%，VF1-3+HF3-2总氮平均去除率为59.4%，而改进后的VF1-2+HF3-2总氮平均去除率为71.0%；含有厌氧氨氧化自养脱氮反应的工艺提高了总氮去除率； 2. 构筑湿地自养脱氮反应过程不排斥异养反硝化作用存在，两者协同进行脱氮，脱氮效果稳定；而全程硝化的出水在水平流构筑湿地进行传统反硝化脱氮的同时，会存在异化性硝酸盐还原作用，使出水的氨氮浓度增加； 3. 构筑湿地具有较好的蓄积培养厌氧氨氧化细菌的能力，在19.7℃的进水水温条件下启动反应装置，运行培养100天即观察到所需要的生物体颜色呈棕红色；调整pH至适宜厌氧氨氧化反应的范围6.81-7.18；控制氧化还原电位Eh值在-148.34至120.18mV；反应装置进水的氨饱和，并且稳定进水水力负荷在构筑湿地污染物去除能力范围内以及为避免外环境因素如降雨量过大等对反应装置造成的冲击，设置缓冲装置等，是构筑湿地实现自养脱氮主要控制的工艺参数； 4. 水力停留时间设计为5天的水平流构筑湿地HF3-3更适合传统反硝化脱氮工艺；水力停留时间的延长并不能使厌氧氨氧化工艺进一步提高脱氮效率，采用厌氧氨氧化自养脱氮工艺为减少构筑湿地占地面积提供了可能。

东北黑土重金属污染发生机理及健康动力学研究

东北黑土高有机质含量和巨大而连续的耕作带使它成为中国重要的粮食生产基地。随着人类开发和利用程度的加剧，其直接后果是导致黑土健康质量逐渐下降。土壤重金属污染是导致黑土健康质量下降的重要因素之一。本研究通过对东北黑土重金属污染初步调查，确定黑土分布地区重金属污染的主要类型、来源、污染趋势和分布状况，分析污染黑土中重金属形态、迁移和生物有效性等特点。结果表明：黑土环境中，镉、铅、锌的含量呈明显上升趋势，镉是对土壤健康危害最大的重金属；污染较为严重的区域主要分布在城区和城乡结合部，重金属在这些区域中生物有效性高，工业排放和污水灌溉是其重要来源；而在农区耕作土壤中磷肥的长期施用是造成土壤中镉含量上升的主要原因。 根据调查结果，选择黑土中主要重金属污染类型—镉，对其在土壤中导致污染发生的主要机理进行了深入研究。从形态、生物有效性和吸附-解吸过程等方面阐述了镉在土壤环境中的主要化学行为，以及这些行为对有机农药交互作用的响应。研究表明，外源镉离子进入土壤后能很快被吸附，由于这种吸附作用，使交换态镉容易向结合态和残渣态转化，被土壤吸附的镉离子有一部分被解吸下来，这也使形态转化呈一个互为可逆的过程。由于黑土特殊的土壤理化性质，镉离子在黑土中的吸附和转化趋势明显强于棕壤。乙草胺的加入能加强这种吸附作用和转化趋势，而敌敌畏的作用则增加了吸附态镉离子释放的风险。镉和乙草胺复合污染条件下对生物的毒性呈拮抗作用。 最后，采用化学固定修复的方法，对镉污染黑土进行健康调控研究。通过重金属溶出、形态转化、生物毒性和微观构像等实验评估的结果表明，一种富含H2PO4-、HCO3-和CO32-等配位体的人工合成固定剂对镉污染黑土具有一定的修复潜力。对污染程度较低的重金属面源污染耕作土壤的调控，化学固定化修复在时间和成本等方面显示其修复的优越性。

岷江上游景观可持续管理决策预案研究

岷江上游地区是我国一个重要的大尺度、复合型生态过渡带，也是一个生态系统脆弱区和敏感区，它不但影响当地和岷江下游的农业生产、生活用水和生态环境，而且影响长江上游地区生态环境改善，在长江上游生态安全格局中占有重要地位。近几十年来，在强烈的自然变化与人类活动干扰下，该区域景观发生了巨大变化，综合研究影响景观变化的自然、社会因子，制定以生态系统可持续为目标的景观管理决策，从而为改善区域生态环境，构建生态安全格局具有重要的科学意义和现实需求。本论文通过对岷江上游农、林、草复合景观诸多因子的研究，通过NetWaver和CDP（Criterium DecisionPlus）平台，分别建立基于模糊逻辑的景观评价知识库和基于多目标决策的景观管理决策模型，实现了岷江上游3种不同目标的景观管理决策预案。本论文取得了如下结论： (1). 景观格局分析表明，岷江上游景观以草地为基质，森林以及其他景观类型作为斑块镶嵌其中，草地类型影响到整个景观格局的生态过程，包括物质的传输与能量的流动。 (2). 通过建立人类活动强度这一可定量化测度的指标，分析了研究区森林、草地、耕地三种主要景观类型的格局变化，结果显示，人类活动视为信息熵输入，其强度大小对景观类型所起的作用不同，正确引导和控制一定范围、一定强度的人类活动可以实现景观的恢复。 (3). 基于NetWeaver系统，设计景观评价模糊知识库，对研究区进行了景观综合评价，整个流域除了四个子流域支持程度为低或者非常低外，其余子流域支持程度较好，景观管理的可行性和有效性水平较高。评价的结果为景观管理预案的设计提供了重要的数据支持。 (4). 综合研究区社会、经济和生态发展三个子系统，通过层次分析法，建立三层指标体系对研究区可持续能力进行评价。结果表明，岷江上游可持续发展能力综合评价值为0.22（理想值为1），反映出景观可持续能力差，实施区域生态系统管理，制订可持续管理预案具有重要性和紧迫性。 (5). 通过CDP（Criterium DecisionPlus）平台，综合所有对景观管理有潜在影响的因素，构建景观管理的决策模型，设计了三个基于不同管理目标的决策预案；并对所设计的管理预案进行了模型不确定性分析、灵敏度分析和因子贡献量分析，验证了预案模型的鲁棒性（robustness）；最后，结合生态系统管理系统EMDS（Ecosystem Management Decision System）和ARC/GIS的环境实现预案空间表达，并对决策结果进行了分析与讨论。论文的研究结果是研究区实施景观管理规划的关键性参考依据。

大兴安岭林火迹地景观恢复的生态效应与影响因子研究

林火，作为森林生态系统不可或缺的生态干扰因子，通过改变森林景观的组成与结构，影响森林生态系统的物质循环与能量流动，进而影响森林景观生态功能的发挥。火后森林景观结构变化及其生态功能的恢复，不仅是森林经营管理所关注的关键内容，也是景观生态学与火生态学研究的重要课题。本文以1987年大兴安岭“5，6”特大森林火灾的过火区为研究区，利用TM数据、森林资源清查图件资料，结合大量的野外调查，以GIS为核心技术，利用空间代时间、空间分析和多种数学统计方法，对研究区1987年火烧前与2000年的景观格局与主要生态功能的恢复状况进行了多尺度的研究，并探讨了影响森林景观恢复的主要因子，旨在为火干扰后的森林恢复提供科学依据。主要结论如下： ① 从较大尺度上看，整个火烧迹地景观已基本恢复，植被生长状况良好。与未火烧区相比，针叶林所占比重降低，混交林比重升高，阔叶林的比重变化不大，沼泽面积明显增加。以上结果显示，森林景观正处于由初期向中期演替的过渡阶段。沼泽面积的增加应引起重视，应采取相应对策以防止森林的逆行演替。NDVI 值的等级分布显示，针叶林在火烧区的生长状况不如未火烧区，而阔叶林的生长状况则好于未火烧区，这主要是由于喜阳的阔叶林更能适应了火后环境所致。 ② 中等尺度上，森林景观总体格局的破碎化程度明显增加；针叶树种仍是森林景观的基质树种。森林景观质量得到了初步恢复，但由于恢复时间尚短，林龄结构以幼龄林为主，无统计蓄积量的林地比重大幅增加，而郁闭度等级也下降了一位。多变量回归分析显示，火烧强度、更新类型、海拔以及地形因子（坡度、坡位、坡向）对森林郁闭度的恢复均产生了显著影响。海拔与火烧强度影响较大，坡位与坡向影响微弱。其中，海拔梯度与郁闭度恢复状况呈正相关，即海拔越高，恢复越好，这可能与火干扰强度随着海拔的升高而降低有关；而火烧强度与郁闭度恢复则呈显著负相关。 ③ 研究区的森林水文调节能力已得到了基本恢复，平均水平略有提高。从调节能力的等级构成来看，由于恢复时间较短，具有较高调节能力的林地比例仍然较低。湿地面积由火烧前的11544 hm2增加到2000年的20498 hm2，增幅达77.56%；湿地的破碎化程度降低，湿地格局由分散趋向于集中连片分布。将森林水文调节能力分布图与湿地分布变化图叠加发现，95 %以上的新增湿地来源于火前水文调节能力较低的地区，火烧后立地条件的恶化，随着水分截流能力的进一步下降，加之缺乏有效的植被蒸腾作用，使这部分地区演变为湿地。 ④ 通过将火前条件相似的火烧区与未火烧区的冻土活动层厚度进行T检验后发现，两者的均值存在着显著性差异，火烧区平均厚度为102.6 cm，而未火烧区仅为61.9 cm。冻土活动层的变化又对生态环境产生了显著影响。如，冻土融化可能导致低洼地区积水形成新生沼泽，从而改变森林植被的演替方向。 ⑤ 野生动物（以紫貂为例）的适宜生境的规模与质量远未恢复到火前水平，其生存条件不容乐观。火烧区适宜生境的面积比重从火前的37%下降为2000年的29%，而未火烧区仅下降6%。火烧区适宜生境和最适宜生境面积变化幅度不大，而未火烧区则明显降低，降幅达68%和82%，1987年火后采伐集中于未火烧区是出现这种状况的主要原因。相反，火烧区的勉强适宜和中等适宜生境面积明显减少，而未火烧区则有较大幅度增加。火烧区与未火烧区适宜生境破碎化程度均明显加剧。可见，林火干扰与人类活动均对动物生境产生了负面影响。

Cd－豆磺隆复合污染黑土多介质界面过程及化学动力学

Cd和豆磺隆是黑土区比较典型的两种化学污染物，通过开展水－土界面Cd迁移试验、根－土界面Cd吸附－解吸试验、根－土界面Cd化学形态变化动力学试验及Cd－豆磺隆联合胁迫生物化学反应动力学试验，对Cd在Cd－豆磺隆污染黑土多介质界面过程及化学动力学进行了研究，为黑土区Cd和豆磺隆污染防治提供理论依据。 pH对水－土界面Cd扩散和吸附过程产生明显的影响，一般是在酸性条件下，比较有利于Cd在水－土界面的迁移，在碱性条件下，其迁移能力明显降低。豆磺隆影响水－土界面Cd迁移行为，且对水－土界面和土－水界面Cd迁移行为产生影响的结果不同。 Elovich方程和双常数方程分别是描述根－土界面Cd吸附和解吸的最优动力学方程。根－土界面Cd吸附量大于非根－土界面Cd吸附量，而解吸时的情况与此相反。豆磺隆对Cd的吸附和解吸都表现出抑制作用。 小麦体内Cd积累量随着土壤中Cd浓度的增加而增加，豆磺隆抑制Cd的吸收，Cd－豆磺隆在小麦体吸Cd过程中表现出拮抗效应。根－土界面各层碳酸盐和铁锰结合态Cd可向可交换态Cd转化，且这种转化趋势由根中心区向根外区减弱，而向残留态Cd转化的趋势加强，近根层的可交换态Cd和有机结合态Cd是小麦能直接利用的两种Cd形态。Cd－豆磺隆复合污染对脲酶表现出拮抗效应，而对过氧化氢酶和酸性磷酸酶则有一定的协同效应。

有机酸淋洗修复重金属污染土壤的研究

本文以冶炼厂土壤和张士灌区土壤为研究目标，以污染土壤中镉、铅、锌、铜四种重金属离子为主要的修复目标，有针对性的筛选出柠檬酸和酒石酸作为淋洗剂，通过室内模拟实验，考察了两种有机酸在振荡淋洗条件下和土柱淋洗条件下对重金属污染土壤的修复效果，并通过板栗内皮吸附的方法，成功实现淋洗废液的再生和回用。 振荡淋洗条件下，柠檬酸对冶炼厂土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为Cd89.1%、 Pb26.8%、Zn41.7%、Cu14.2%；对张士灌区土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为52.9%Cd，32.9%Pb，40.7%Cu，13.6%Zn；酒石酸对冶炼厂土壤中四种重金属离子的去除率分别为87.9%Cd，15.7%Pb，40.6%Zn，13.9%Cu；对张士灌区土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为53.5%Cd，43.6%Pb，41.4%Cu，21%Zn。 土柱淋洗条件下，柠檬酸淋洗能去除冶炼厂土壤中91.3%Cd，11.1%Pb，39.2%Zn，11.1%Cu；酒石酸淋洗能去除88.0%Cd，9.5%Pb，35.6%Zn，10.9%Cu。 形态分级的结果表明，在上述两种淋洗条件下，两种有机酸均能有效去除污染土壤中交换态、碳酸盐结合态部分重金属，并能显著降低氧化物结合态部分重金属，而对有机态和残余态部分重金属离子去除效果不明显。 板栗内皮两次连续吸附能去除有机酸淋洗废液中90%以上的重金属离子，实现有机酸溶液的再生。再生后的有机酸溶液对污染土壤中重金属离子的去除能力与原有机酸溶液相似。 柠檬酸和酒石酸淋洗修复重金属污染土壤具有可行性。 关键词：有机酸，淋洗，重金属，形态，再生