取代环戊二烯基稀土有机氯化物的合成及其反应

本文通过无水LnCl_3(Ln = Pr.Nd.Gd)与两倍摩尔的叔丁基环戊二烯基碱金属盐在THF中60－80℃反应，分离到一类新的二（叔丁基环戊二烯基）稀土氯化物（T-DuCp）_2 2net.nTHF (Ln = Pr,Nd,n = 2 Ln = Gd,n = 1)，对它们进行了元素分析。红外光谱及水鲜色质谱的表征。对于配合物（t-BuCp）_2PrCl·2THF的单晶，测定了它的晶体结构，晶体层单斜晶系P21/C空间群，晶胞参数为：a = 15.080 b = 8.855 c = 21.196A, β = 110.34°V = 2653.9A~3 δ = 4，结构分析表明此配合物是一中性的单分子配合物。最后的R = Rw = 0.058平均Pr-C.2.81 Pr-Cent 2.53A, Pr-Cl及Rr-O键长分别为2.72与2.62A。本文通过Lnel_3(Ln = Nd.Pr.Ga)与等摩尔的叔丁基环戊二烯基碱金属盐在THF中60－80℃反应，分离到一类中性的单(叔丁基环戊二烯基)稀土二氯化物，并对它们进行了元素分析，红外光谱及水鲜色质谱的表征。本文通过轻稀土元素La,Pr的三氯化物与带基钠以1:2摩尔比在THF中70－80℃反应，分离到了二带基轻稀土氯化物（CaH_7）_2LaCl.2THF及[(CqH_7)_2PrCl.THF]_2。并且对此二配合物进行了元素分析。红外光谱及水鲜色质谱的表征。对于[(CuH_7)_2PrCl.TH]_2配合物，测定了它的晶体结构，这是第一个得到结构表征的茚基稀土氯化物，晶体层于单斜晶系，P_(21)/C空间群，晶胞参数为a = 7.808 b = 17.796 c = 14.070A β = 93.97°v = 1950.31A. E = 2最后的R = 0.045. Rw = 0.039结构分析表明此配合物以中性的二聚体形式存在。平均的Pr-C.2.81 Pr-Cent 2.53. Pr-Cl.2.84H Pr-O钻长2.54A。为了进一步研究不同配体对配合物结构的影响，我们还研究了Gael_3与Nae_5Mes以1:1摩尔比在THF中的反应，分离到了两种配合物[(NaTHF)(C_5MesGd.THF)_2Cl_5]_2.6THF(I)及L_5Me_5GdCl2.3THF(II)并且对配合物（I），测定了它的晶体结构，晶体层于三斜晶系。Pi空间群。晶胞参数a = 12.183 b = 13.638 c = 17.883A, α = 110.38 β = 94.04 γ = 99.44°, V = 2721.20A, E = 1。结构分析表明，此配合物是一种以两个Na原子通过THF中的O原子而桥联的金层有机配合物，在结构上有十分新颖的特点。在此配合物分子中含有四个Gd原子及二个Na原子，Na及Gd间以Cl桥键相联结，Gd-Gd_2 = 4.033 Gdll-Na = 2.818A。最后的R = 0.04M Rw = 0.042。本文还对（t-BuCp）_2P_2Cl.2THF与NaH及LiAlH4的反应进行了初步的研究，分离到（t-Bucp）_2PrH.2THF及(t-Bucp)_2P_2RIH_4.3THF两种新的氢化物，并且对它们进行了元素分析，红外光谱的表征，对于它们水鲜产物的气相分中的H_2，用气相色谱法进行了定性表征。

环戊二烯基轻稀土烷基配合物的合成、表征和反应性能的研究

本文通过LnCl_3·2LiCl (Ln=La, Nd)和等摩尔的CH_3C_5H_4Na在四氢呋喃中于室温反应，得到了一种新的阴离子型配合物[Li(THF)_2]_2 (M-Cl)_4[(η~5-CH_3C_5H_4)Ln·THF] (Ln=La, Nd)，对其进行了元素分析，红外光谱和核磁谱的鉴定，并测得了[Li(THF)_2]_2 (M-Cl)_4[(η~5-CH_3C_5H_4)Nd·THF]的X-光晶体结构。晶体属单斜晶系，空间群为P_(21/n)，晶脆参数为a=12.130(5)，b=17.343(5)，c=17.016(5)A，β=108.54(3)°，V=3393.87A~3，E=4，R=0.0505，中心钕原子分别与CH_3Cp~-。THF和四个桥氯配位，形成稳定的八配位的八面体结构。通过[Li(THF)_2]_2(M-Cl)_4[(η~5-CH_3C_5H_4)Nd·THF]与2摩尔的t-BuLi在四氢呋喃和戊烷的混和溶液中反应，分离得到一种新的阴离子型配合物晶体，经元素分析，红外光谱，核磁和水解色质谱的鉴定，证明为[Li(DME)_3][(η~5-CH_3C_5H_4)Nd(t-Bu)_3]，此配合物不仅对空气和水汽极为敏感，而且对温度也很敏感，即使在-5 ℃下放置也会逐渐分解，发生β-H消除。我们进一步研究了LnCl_3·2LiCl与2摩尔的C_5H_5Na的四氢呋喃反应液在低温下与等摩尔的CH_3Li乙醚溶液反应，从中分离得到一种新的阴离子型烷基配合物晶体[Li(DME)_3][(η~5-C_5H_5)_3LnCH_3] (Ln=La, Nd)对其进行了元素分析，红外光谱，核磁和水解色质谱的鉴定。此外，从这一反应中还得到另一种副产物，经X-光结构鉴定为[Li(DME)_3]~+{[(η~5-C_5H_5)Nd(M-Cl)_2Nd(η~5-C_5H_5)](M-Cl)_4(M_4-D)[(η~5-C_5H_5)Nd(M-CH_3)_2Nd(η~5-C_5H_5)]}~(2-)[Li(DME)_3]~+。本文还研究了NdCl_3·2LiCl与2倍摩尔的CH_3C_5H_4Na的四氢呋喃反应液和等摩CH_3Li乙醚溶液于-78 ℃下反应，从中分离得到另一种新的阴离子型配合物[Li(DME)_3][(η~5-CH_3C_5H_4)_3NdCH_3]并对其进行了元素分析，红外光谱的鉴定。我们还研究了配合物[Li(DME)_3][(η~5-CH_3C_5H_4)Nd(t-Bu)_3]对苯乙烯的催化聚合活性，发现它可以单独引发苯乙烯聚合，得无规聚苯乙烯。

海南长臂猿(Nomascus hainanus)生境变化与潜在适宜生境研究

海南长臂猿(Nomascus hainanus)是世界上最濒危的灵长类之一，曾经广泛分 布于海南岛的低海拔地区，但现已濒临灭绝；生境变化被认为是它的主要致危因 素之一。为了探讨过去十多年中它们的生境变化原因和变化趋势，并在整个海南 岛内寻找它们的潜在生境，为制订保护计划提供帮助，我们利用遥感和地理信息 系统技术对海南长臂猿的生境状况进行了分析。海南长臂猿的高质量生境是成熟 的山地雨林和沟谷雨林，根据卫星遥感影像的识别能力，我们把成熟林定义为海 南长臂猿的适宜生境，通过对1991 年和2001 年拍摄的Landsat 卫星影像的解译， 我们分析比较了海南岛林地在这十年内的变化情况；通过这两个时期成熟林不同 大小斑块数量与面积的比较，以及成熟林平均斑块面积、斑块密度、斑块之间的 最近距离平均值、最大斑块所占面积等四个破碎化参数的计算，分析了海南长臂 猿高质量生境十年来的生境破碎化趋势；还对不同海拔带的人工林、天然林以及 成熟林的变化情况进行了比较；进而通过海南岛林地变化与社会和经济因素相关 性分析对海南长臂猿生境变化的原因进行了探讨。 结果显示，海南岛的成熟林面积由1991 年的157,927 hm2 减少到2001 年的 107,597 hm2，降低了32％；大小分别为10 hm2、25 hm2、50 hm2、100 hm2、200 hm2 的成熟林斑块的面积和数量都有所下降，并且自然保护区外的下降程度比自 然保护区内严重，省级自然保护区的下降程度比国家级自然保护区的严重。海南 岛现存最大的成熟林斑块位于鹦哥岭省级自然保护区。在这十年中，成熟林破碎 化程度加重，具体表现为平均斑块面积减少、斑块密度增加、斑块之间最近距离 平均值减小、最大斑块所占面积减少。在0-800 m 海拔带上，成熟林的下降比率 达到了36％，在这个海拔带上的人工林面积已远远大于天然林，在800-1400 m 海拔带上，成熟林的下降比率为23％，天然林的面积大于人工林。统计分析显 示当地的农业人口和农业总产值与成熟林的面积呈显著负相关(R =-0.534 P＜ 0.01；R =-0.512 P＜0.01)，同时农业人口与人工林和耕地面积呈显著正相关(R =0.611 P＜0.05；R =0.759, P＜0.05)，这说明成熟林下降与人口增长带来的耕地 扩张以及为了追求经济增长而大量种植人工林密切相关。而海南长臂猿曾经广泛分布在低海拔地区，这一带上大面积的生境丧失使它们的种群在短期内濒临灭 绝。 为了对未来海南长臂猿的生境保护和种群恢复提供帮助，我们利用地理信息 系统Arcgis 软件分析了海南长臂猿2001 年的生境空间分布格局，以成熟林的面 积和距离为指标预测了海南长臂猿的潜在适宜生境。结果显示，至2001 年，海 南岛除了白马岭、南高岭、抱龙、俄贤岭四个地方外，长臂猿的适宜生境多半分 布于自然保护区内；海南长臂猿目前唯一的分布地位于昌江县和白沙县交界的坝 王岭自然保护区，并且只活动于核心区内的一小块地区，此处有两段公路在使用 中，对海南长臂猿的保护不利。 根据上述研究结果，我们建议政府采取措施严格控制海南长臂猿潜在适宜生 境分布地的人口增长，切实执行天然林保护法，并设法恢复低海拔地带的天然植 被。建议在白马岭、南高岭、抱龙、俄贤岭建立四个新的自然保护区，把鹦哥岭 自然保护区从省级提升到国家级。在坝王岭自然保护区的低海拔地带种植本土速 生树种，将海南长臂猿活动区周围的小斑块与大斑块连接到一起，并设法消除该 保护区内两段公路对海南长臂猿的较大负面影响，提高海南长臂猿的生境质量并 扩大其活动范围。同时在自然保护区周边社区大力开展环境保护教育，努力使当 地人可以从生态系统保护中受益。

东北黑土有机碳、全氮空间分布及其特性研究

土壤有机碳、全氮的空间分布及特性研究一直是土壤学研究的热点，研究东北黑土有机碳、全氮的空间分布和特性可以为东北黑土退化机理及可持续利用提供理论依据。本文以东北黑土区1200个样点为基础，依据尺度分布理论，采用宏观统计分析和微观化学分析相结合，研究了黑土有机碳、全氮空间分布规律；黑土有机碳与其它养分之间的关系；黑土有机碳、全氮在团聚体中的富集以及黑土活性有机碳、氮的区域分布特性。本次研究是继第二次土壤普查以来对黑土有机碳系统研究，首次摸清了东北黑土有机碳库的现状和分布规律，及其与其它养分库的关系，采用经典统计学方法绘制了黑土有机碳空间分布图；对影响有机碳库和养分的驱动因素进行了分析，发现了黑土有机碳库的“经向”和“纬向”分布规律；总结了黑土有机碳库频数分布特征，以及自第二次土壤普查以来几十年间的变化。探讨了土壤有机碳空间分布的驱动因子，绘制了土壤有机碳、全氮的空间分布等值线图，阐明了土壤活性有机碳、氮库的空间分布对土壤有机碳库的贡献： 1、土壤有机碳、全氮水平空间分布在纬向上主要受温度控制，在经向上主要受水分控制，黑土有机碳与纬度的显著相关（r=0.70188, P<0.01），与黏粒显著正相关（r=0.43, P<0.01），与砂粒显著负相关（r=-0.44, P<0.01）。 2、土壤有机碳、全氮垂直空间分布在一定深度内受温度控制，水分状况作用较小，黏粒在深度剖面作用不显著，随着土壤深度的增加，土壤有机C和全N含量降低。 3、土壤团聚体组分中有机碳、全氮含量与纬度呈正相关关系，大团聚体和微团聚体更易受水热条件影响，大团聚体的有机碳富集因子E≥1的趋势明显而微团聚体及粉＋黏组分有机碳的富集因子E≤1的趋势明显，说明大团聚体中有机碳具有累积趋势而微团聚体和粉＋黏组分中有机碳处于消耗状态。 4、黑土其它养分的分布均非正态分布，有机碳与全磷、全钾、碱解氮、速效钾和速效磷之间的相关关系分别为0.795、-0.295、0.801、0.244和0.036，只有有机碳和速效磷之间没有相关性，而与其它养分在P<0.01水平呈显著相关。 5、土壤活性有机碳和活性有机氮随纬度增加活性组分增大，土壤活性有机碳的比例较小，说明黑土有机物料输入较低；黑土活性有机氮含量差别不大，说明微生物活动相似。

黑土侵蚀区景观生态建设的水土保持效应

黑龙江省拜泉县是我国黑土侵蚀与综合治理的典型代表。经历了上世纪垦荒初期环境优美、土地肥沃，70年代后期水土流失严重、生态恶化，80年代以来大规模生态治理、环境明显改观的典型发展过程。是人类征服自然——自然报复人类——人类与自然和谐共处等人与环境关系演进的一个小小缩影。本论文以该典型区为研究案例，以景观格局——景观功能——景观生产力关系分析为研究思路，从遥感、统计资料、调查访问和取样实测等获得原始数据，运用景观指数和地理信息系统（GIS）等空间分析方法，结合通用土壤流失方程、地统计学和能值分析，综合评价了黑土侵蚀区景观尺度水土流失治理的区域土壤侵蚀控制效应、区域土壤性质恢复效应及大规模生态建设的农业效应。旨在为区域水土流失治理综合评价探索研究思路，也为该县或同类地区生态建设、环境保护及景观规划决策提供科学参考。本论文取得如下研究成果： (1). 经过多年来的大规模生态建设，拜泉县的生态环境有了明显的改观。区域景观类型数量和空间配置的变化对发挥其水土保持功能起到了很好的调控作用。从1989年到2002年，县域耕地面积减少24731hm2，林草地面积、水体面积分别增加了13568 hm2和1191 hm2，水库和塘坝增加1402座。全县55%的水土流失面积得到治理，82.2%的农田得到林网的防护，43.7%的景观地表超渗径流得到集蓄，土壤侵蚀模数由9.14 下降到6.50 。进一步的景观结构调整要注意增加林草地等类型斑块的聚集度；调节林网连接度、环度及网眼大小；增加水库塘坝的泻洪与灌溉配套设施等。 (2). 通过拜泉县双阳河流域30个子流域景观指数与土壤侵蚀模数的相关性分析，定量研究了景观结构和土壤侵蚀程度的关系。结果表明：农田面积百分比、景观聚集度与土壤侵蚀模数显著正相关，灌木林地和草地面积百分比、香农多样性指数与土壤侵蚀模数显著负相关。梯田、等高垄农田、顺坡垄农田、乔木林地、灌木林地、草地面积百分比，景观分维数、景观聚集度、景观香农多样性9个结构因子与土壤侵蚀模数的复相关系数（R=0.931）大于任一单因子相关系数，景观结构对土壤侵蚀的影响是多因子综合作用的复杂过程，且达到高度相关，9个结构因子与侵蚀模数之间存在线性回归关系。研究区平均土壤侵蚀模数为6.58 ，侵蚀强度较轻，但大于东北黑土区土壤容许流失量标准（2 ）。该流域是典型的农业景观，农田面积占景观总面积的71.8%，而且分布比较集中，它是未来土壤水蚀的主要景观要素，同时也是水土保持的主战场。增加灌草地斑块、实施农田保护性耕作等将是该流域继续控制土壤侵蚀的有效办法之一。 (3). 通过对拜泉县通双小流域土壤性状的空间变异性和空间相关性研究，得到下列结论：全碳、全氮、砂粒、粉粒、粘粒含量和容重具有中度的变异性，而砾石含量变异强烈，它能够表征该流域黑土的侵蚀强度。除砾石外，所有土壤性状之间具有显著的相关性 (P<0.05)。土壤性状主要与坡位、海拔高程和土地类型有关。全碳、全氮、粉粒和粘粒含量具有强度的空间自相关性，而容重和砂粒含量在空间上是中度自相关的。无论在农田，还是在整个流域，均有2/3左右的土地存在氮缺乏，容重和砂粒偏高的现象。地形、土地利用、侵蚀和侵蚀治理综合地影响了土壤性状的空间分异。但过去的土壤侵蚀是最突出的因子。侵蚀治理和土地类型调整在20-30年的尺度上，并没有显著地改善土壤的性质。目前的侵蚀治理对于土壤的移位和流失起到了很好的控制作用，但短期土壤质量恢复并不令人满意。如何提高土壤质量，将是又一迫在眉睫的任务。为了提高土壤质量，保护林地和草地不被破坏，改变农田的耕作方式等是该流域改善土壤性质的有效管理措施。 (4). 在拜泉县农业系统经济特征和生态建设动态分析的基础上，运用能值理论，研究了县域农业生态经济系统在大规模生态建设前后时间序列上的系统生产效率和可持续发展动态。主要结论如下：拜泉县经济发展与生态建设都取得了较大的成绩，但在县域生产生活大环境明显改善的情况下，农业系统自身的环境压力依然存在；农业系统的生产效率不高；农民生活水平较低；但大规模生态治理的农业效应已初步显现；系统的能值可持续发展有良好的趋向。

稻田土壤磷迁移的模拟研究

本文对施不同剂量磷稻田土壤有效磷变化进程、淹水培养表面水全磷浓度的动态变化、强淋洗(每天100mm)对土壤中磷垂直迁移、损失的影响及不同土水比和施磷量下土壤中磷向水体释放规律的模拟研究结果表明，土壤Olsen-P浓度在施磷后下降迅速，60天后趋于稳定。随施磷量增加，淹水稻田土壤速效磷递增，土壤速效磷与施磷量呈显著的线性相关关系(y=21.49+0.086x，r=0.999 )。施磷后表面水中全磷迅速上升后又缓慢下降， 120天后，表面水中全磷浓度与施磷量呈的指数曲线关系(y=0.372e0.0022x，r＝0.986)，利用分段回归（split line）模型预测出导致表面水中磷激增的土壤Olsen-P浓度“突变点”是82.7mg kg-1，达到或超过该值，磷则容易进入表面水并导致流失。对水稻土施磷后立即进行高强度淋洗，结果各种形态的磷淋溶到60cm以下的浓度不超过0.1mg kg-1，折合每公倾损失全磷仅为2.5~2.8 kg，对地下水影响很小。当施磷量高于800kg hm-2时，磷从上层向下移动现象明显。与split-line模型预测出上层土壤可能发生磷的移动和淋溶的土壤Olsen-P阈值为74.1mg kg-1的施磷量接近。土壤浸提液磷浓度受土壤施磷量和土水比共同影响；施磷量对土壤释放磷量影响起主要作用，随施磷量增加，溶液中磷浓度增加。总之，增大施磷量使土壤速效磷超过阈值，会使土壤可溶性磷、田面水全磷迅速增加，加速磷的垂直迁移。

脲酶抑制剂NBPT在土壤中的吸附和降解

含脲酶抑制剂的肥料作为缓/控释肥料在提高养分利用率和减少环境污染方面明显优于普通化学肥料，已成为世界肥料研究和应用的热点。大量实验显示，NBPT和PPD提高尿素或硝铵尿素（UAN）的利用率很有潜力。NBPT，N-丁基硫代磷酰三胺，是目前最有效的脲酶抑制剂之一。本论文借助高效液相色谱仪对NBPT在我国不同气候带五种土壤中的降解及在土壤环境中影响其降解因子进行了研究，并摸索了色谱条件：在流动相为甲醇+去离子水50+50(V:V)，流速为0.3 mlmin-1时，紫外检测器，检测波长为195 nm时，回收率达到82.8%~101%。变异系数为1.1%~4.85%。相关系数为r=0.9994，回归方程为y=43266.6x-1124.51。结果表明：NBPT在偏酸的江西红壤和湖北黄壤中降解较快，半衰期为4.8~5.2 d，而在辽宁棕壤和江苏黄棕壤中降解较慢，半衰期为7.2~7.6 d；在吉林黑土中降解半衰期为8.2 d。 在未灭菌的土壤中，NBPT的半衰期为4.8～7.6 d，远远小于在灭菌土壤中22.4 d的半衰期；NBPT在偏酸的江西红壤和江苏黄壤中降解较快，半衰期为4.8~5.2 d，而在棕壤和黄棕壤中降解较慢，半衰期为7.2~7.6 d；随着环境温度增高(2O℃上升至3O℃)，NBPT降解速度略有提升(半衰期由7.6 d缩短至6.5 d)；NBPT在黑暗条件下降解半衰期为4.5 d，而在光照条件下的半衰期为5.9 d。可见，几种试验因子对土壤中NBPT的降解均有不同程度的影响。其中土壤微生物是影响NBPT降解的主要因素，有利于土壤中微生物生长的环境因素，如偏酸的土壤、较高的环境温度，对土壤中NBPT的降解有促进作用,而葡萄糖则可能因为增加了土壤颗粒的团聚性，增加了土壤对NBPT的吸附而抑制了NBPT的降解。

CO2和O3浓度升高对农作物次生代谢和残茬分解的影响

近几年来,近地面CO2、O3浓度快速升高已经对农作物生长发育造成了很大的影响，引起国内外学者的广泛关注。本文以C3作物春小麦辽春17为试材，利用农田开顶式气室（OTCs)研究CO2和O3浓度增加及其交互作用对春小麦不同发育时期生物量、总酚量、黄酮含量及成熟期产量性状的影响，以及对土壤酶活性及土壤中酚酸类物质含量的影响，同时监测了残茬分解过程中C、N的变化，还比较了小麦（C3）和玉米（C4）次生代谢的响应差异，为研究农作物对全球变化的响应与反馈提供了科学依据。结果表明： 1. CO2浓度升高条件下，春小麦生物量和产量性状都显著高于对照； O3浓度升高条件下，显著低于对照；CO2和O3交互作用下各项指标处于二者之间。 2. CO2、O3浓度升高及其交互作用显著增加了春小麦叶片中的总酚含量；其中CO2浓度升高对C3作物的影响比对C4作物大。 在小麦生长前期，各处理总黄酮含量均低于对照；而到成熟期，各处理下黄酮含量都显著高于对照。其中小麦体内PAL酶活性和C/N与酚类化合物含量变化趋势一致。 3. CO2、O3浓度升高对小麦生长初期土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和多酚氧化酶活性影响不明显，到成熟期O3浓度增加，3种酶活性均显著地高于对照；其中土壤中多酚氧化酶活性升高，和土壤中酚类化合物的积累有关，经相关分析（r=0.625，n=23，p=0.015)，二者存在显著相关关系。 4. 在CO2、O3作用下两种残茬混合物（土和根、土和秸秆) C/N在分解初期急剧下降，随后呈现平缓的下降趋势，但各处理间无显著性差异，说明短期的CO2、O3浓度升高，虽然影响了植物的化学成分组成，但对分解速率影响较小。

基于TM影像的黑土区表层土壤有机碳空间格局研究

土壤有机碳是陆地生态系统的一个动态组成部分，其储量、分布及其转化在陆地碳循环中起着重要的作用，是土壤肥力的核心指标之一。土壤有机碳含量的多少及其空间分布特性受气候、母质、地形等结构性因子以及施肥、耕作等随机性因子的影响。作为陆地生态系统中的一个区域化随机变量，土壤有机碳在系统内部垂直和水平方向上发生变化的同时，参与大气圈和生物圈这两个碳库之间的循环。为了揭示土壤有机碳的空间分布特性，传统统计学、地统计学、遥感与地理信息系统等方法被相继引入且逐渐走向成熟，其中，利用遥感与地理信息系统相结合的方法来反演土壤有机碳库储量及其空间分布格局为越来越多的专家学者所重视。本文在对不同方法基本理论进行简单阐述的基础上，对利用Landsat TM影像分析表层土壤有机碳格局的可行性进行了分析，并就遥感技术在反演表层土壤有机碳的空间分布格局中的应用前景进行了展望。 以黑龙江省部分黑土地区为研究对象，在不同时空尺度下分析了表层土壤有机碳与Landsat TM影像的TM1－TM5、TM7六个波段以及由其计算出的NDVI、NDTI、NDI5、NDI7、NDSVI、SAVI、RDVI和MSAVI 8个遥感指数之间的相关性。结果表明当Landsat TM影像的成像时间为2002年9月份时：(1)小尺度下表层土壤有机碳与TM1极显著相关(r=0.32, p<0.01)，与TM2、TM3和NDSVI显著相关(p<0.05)，相关系数分别为r=0.27，r=-0.29，r=0.26。(2)大尺度下，表层土壤有机碳与TM1、TM2、TM5和NDI5存在极显著的正相关(p<0.01)，相关系数分别为r=0.30，r=0.34，r=0.35，r=0.32；而与NDI7之间存在显著相关性(r=0.27, p=0.02)。(3)当空间尺度一定时，在不同的时间尺度下与表层土壤有机碳具有显著相关性的遥感指标不同。(4)在大尺度下利用遥感技术测定法得到的回归模型对表层土壤有机碳空间分布格局具有较好的预测效果(R2=0.7097, p<0.05)；(5)在大尺度下海拔高于200 m的地区表层土壤有机碳浓度显著高于海拔低于200 m的地区(p<0.05)。 通过分别利用地统计方法和遥感技术测定法分析海伦市表层土壤有机碳的空间分布格局，以步长为6170m时球状模型对表层土壤有机碳进行了拟合并利用Kriging插值方法得到了海伦市表层土壤有机碳分布格局；将这一结果与我们利用Landsat TM影像通过遥感技术测定方法得到表层土壤有机碳空间格局进行比较发现：在精度一致的前提下，遥感技术测定法在所需样本数量约为地统计方法的一半，同时在所消耗的人力、物力以及在时间上的循环周期等方面，遥感技术测定方法与地统计方法相比也有着明显的优势。

地带性多年冻土区小流域水文状况对水热季节变化的响应

大兴安岭北部是我国唯一一片地带性连续多年冻土分布区，也是欧亚大陆地带性多年冻土分布区的南缘，因此对气候变化的响应十分敏感。全球变暖必然会影响到冻土土壤水分状态的变化，从而对冻土区的流域水文状况产生影响；小流域是区域研究的主要对象，冻土活动层变化的最直接后果就是引起流域内水文状况发生变化。本研究利用DEM数据划分小流域，在划分出的小流域的基础上，探讨了影响流域流量变化的几个因子，包括降水、蒸散(Evapotranspiration, ET)和土壤持水，初步简化了流域水量平衡方程，可为进一步研究提供基础。主要包括以下方面的内容： a)平均温度的升高必然会影响到冻土土壤水分状态的变化，从而导致区域小流域水文状况随之变化； b)融深与海拔高度存在一定的相关关系，融深随海拔的升高而增加；土壤水分随海拔变化的规律并不明显。年内降水主要集中在每年的5月份到10月份；11月份和12月份降水一般比春季的多，这两个月份气温很低，降水形式主要是雪。不同地点不同海拔下冻土活动层土壤水分含量变化很大，这和当地的环境条件有关，如地表覆被、土壤类型、坡度、坡向等。 c)参考植被蒸散呈明显的周期性波动规律。每年同期蒸散大致维持在同一水平上。从年初到年中，流域内蒸散呈不断增加的趋势。但是变化规律又稍有不同，每年大致从1月份到4月份，蒸散随时间变化很快，几乎呈线性增加。但是从4月中旬开始，到下半年的9月中旬，ET0呈震荡变化趋势。4月中旬开始，蒸散开始震荡增加，到7月份左右达到最大，然后开始震荡降低，大约到9月中旬或10月初开始转为近似线性减少趋势。 d)土壤水分含量的变化ΔW可以表示为下式：ΔW=R-(0.260Rn-0.036N) Kc+c；其中，ΔW为土壤水分含量的变化；R流域出口处流量；Rn为太阳净辐射；N为白昼长度；Kc植被系数；c为常数。 上述研究结果可以为进一步分析年内冻土湿地水分状况对温度变化的响应提供基础，也可为气候变化条件下冻土湿地水文过程的响应研究提供参考。

文冠果壳苷提取工艺的研究

文冠果为我国独有的油料树种，研究发现，文冠果壳乙醇提取物具有良好的促智作用，文冠果壳苷（Xanthoceracide）为齐墩果烷型五环三萜皂苷，是文冠果壳乙醇提取物中活性最强的物质。大量的药效学实验证明其具有显著改善多种记忆障碍模型小鼠的学习能力，提高大脑的缺氧耐受能力，预防并治疗多发性栓塞引起的记忆保持障碍，降低谷氨酸造成的PC12细胞死亡数量，增强对神经细胞的保护作用；数例临床试验中，一些记忆力严重减退导致生活不能自理的老年人以及智力低下的儿童服用文冠果壳提取物或文冠果壳苷后，也有明显的康复效果或治疗效果；而急性毒性试验进一步证实，这些天然产物毒性低，仅仅1/50的LD50用量就能表现出明显的改善记忆障碍作用，这预示着文冠果壳乙醇提取物将有可能开发成有效的老年痴呆症特效药。 本研究采用薄层层析法（TLC）对文冠果壳提取物中的文冠果壳苷进行定性鉴别。显色剂为10%硫酸乙醇，操作方法简便，斑点清晰，Rf适中，重现性良好。采用分光光度法对文冠果壳总皂苷含量进行测定。用文冠果壳苷作为对照品，测定波长为546 nm，文冠果壳苷含量在0.004 mg·mL-1~0.02 mg·mL-1（r=0.9998）呈现良好的线性关系，方法检验合格。采用高效液相色谱法（HPLC）对文冠果壳苷进行含量测定，文冠果壳苷含量在0.02 mg·mL-1~0.2 mg·mL-1（r=0.9992）范围内线性关系良好，方法检验合格。 采用溶剂提取法，大孔吸附树脂分离，有机溶剂萃取，硅胶柱层析分离，结晶与重结晶等方法相结合，得到纯度达98.5%的文冠果壳苷，可作标准品为开发利用文冠果壳提供依据。 以出膏率和文冠果壳苷含量为考察指标，分别考察提取次数、提取温度、乙醇浓度、料液比以及提取时间等因素对提取效果的影响。采用正交试验优化文冠果壳苷的溶剂提取工艺，最终确定提取工艺为：用70%乙醇提取，料液比为1/7（W／V），提取时间为5 h，提取温度为60 ℃，提取次数为2次。采用中试放大试验验证该工艺条件，结果表明，该提取工艺简单，易操作，提取效果较好，具有较好的应用前景。

华北典型旱地土壤氮素周转与主要微生物过程研究

微生物介导的氮素矿化作用、硝化作用和反硝化作用等，在土壤氮素循环中起着重要作用。微生物群落作为基本功能单位决定着这些微生物过程的进程，因此，土壤微生物多样性研究是土壤氮素循环研究领域中一个至关重要的内容。作为重要的农业管理方式，施肥和灌溉对土壤微生物群落及其功能有着重要影响。本论文以山西运城“中澳粮食主产区水肥优化管理试验区”小麦-玉米轮作农田为试验地点，研究了传统和优化两种水肥管理方式下的土壤总矿化速率、总硝化速率、微生物量碳的变化，以及土壤细菌群落结构变化，并获得以下主要结果： （1）不同水肥管理方式下共计四个处理：传统施氮肥区（A-UN）、传统不施氮肥区（A-NN）、优化施氮肥区（B-UN）和优化不施肥区（B-NN）。传统水肥管理区的灌溉方式为漫灌，冬小麦生长期土壤施氮肥量为85.0kgN/ha，玉米生长期施氮肥量210kgN/ha。优化水肥管理区的灌溉方式为喷灌，冬小麦生长期土壤施氮肥量为120kgN/ha，玉米生长期施氮肥量为120kgN/ha。土壤样品采集时间分别为3月份冬小麦土壤施肥前和施肥后、5月份冬小麦孕穗期、6月份冬小麦收获期、7月份玉米抽雄期和9月份玉米收获期。 （2）在冬小麦生长期，无机氮肥的施入明显改变了优化水肥管理区土壤细菌群落结构，但未发现对传统水肥管理区土壤细菌群落结构的明显影响。在玉米生长期，无机氮肥的施入对两种水肥管理区土壤细菌群落结构影响均较小。在所有处理中，细菌群落结构有着明显的季节变化性，不同季节之间细菌群落结构变化较大。 （3）优化施氮肥处理中（B-UN）存在着丰富的氨氧化细菌，该土壤中的氨氧化细菌属于Nitrosospira，且都归于Nitrosospira cluster3。优化施氮肥处理中（B-UN）也存在着氨氧化古菌，但氨氧化古菌的类群比较单一，存在着一个绝对优势类群，测序结果表明此氨氧化古菌属于泉古菌门。在两个不同时期（3月和5月），氨氧化细菌的群落结构发生了较大变化，而氨氧化古菌的群落结构变化则很小。 （4）7月总矿化速率大于9月。氮肥的施入对矿化速率有激发效应，氮肥施入量越大，土壤氮素的总矿化速率越大。7月份土壤总矿化速率的大小顺序为传统施氮肥处理（A-UN）>优化施氮肥处理（B-UN）>优化不施肥处理（B-NN），速率介于2.59mgN/Kg干土.d-1与12.6 mgN/Kg干土. d-1之间。9月份土壤总矿化速率介于1.84 mgN/Kg干土.d-1 与2.28 mgN/Kg.d-1之间。土壤NH4+-N消耗速率与矿化速率极其显著正相关（R=0.914，p<0.001），与总硝化速率显著正相关（R=0.496，p<0.05），与NH4+-N浓度极其显著负相关（R=-0.803，p<0.001）。 （5）玉米田土壤总硝化速率一直处于非常低的水平，总硝化速率介于0.016 mgN/Kg干土.d-1-0.22 mgN/Kg干土.d-1之间。以7月优化施肥处理（B-UN）最高，为0.22 mgN/Kg干土.d-1。土壤NO3- N消耗速率与土壤NO3- N浓度极其显著正相关（R=0.845，p<0.001）。土壤硝化潜势远大于土壤总硝化速率，土壤硝化潜势介于52.47 mgN/Kg干土.d-1-80.87 mgN/Kg干土.d-1之间。 （6）土壤微生物量碳有着季节变化性，7月份土壤微生物量碳大于9月份土壤微生物量碳。施无机氮肥使传统水肥区土壤微生物量碳迅速降低，降低幅度为28.7%，但对优化水肥区微生物量碳没有影响。无机氮肥的施入使土壤微生物量碳趋向降低，降低幅度为26%左右，至9月份，施肥区土壤微生物量碳（A-UN和B-UN）小于不施肥区(A-UN和B-NN)，且优化水肥管理微生物量碳大于传统水肥管理微生物量碳，这表明传统水肥管理不利于土壤微生物量碳的积累。

玉米田N_2O和CH_4通量及其与相关微生物的关系

旱作农田是重要的N_2O源和CH_4汇,而土壤中这两种温室气体的产生或消耗主要是微生物学过程。而到目前为止,没有看到通量与相关微生物有关的报导。因此,对旱田N_2O和CH_4通量及其与相关微生物关系的研究有着非常重要的理论和现实意义。本文首次对玉米田N_2O和CH_4能量、相关微生物菌群数量及田间环境因子进行了系统的同步观测,重点对根区土壤N_2O和CH_4通量及相关微生物数量进行测定。同时利用长效肥料开展了减排措施研究。其结果阐明了相关微生物菌群和作物根系及环境因子对N_2O和CH_4通量的影响,为深入研究这两种温室气体排放/吸收的微生物学机理及减排措施提供了科学依据。田间原位观测结果表明,玉米田N_2O排放有明显的季节变化规律，且施氮肥能增加其排放。不施肥土壤N_2O平均通量为4.7 ugN_2Om~(-2)h~(-1)；施碳酸氢铵土壤N_2O排放明显增加，其平均通量为27.2 ugN_2Om~(-2)h~(-1)；而施长效碳酸氢铵能减少N_2O排放，其平均通量为9.9 ugN_2Om~(-2)h~(-1)；且增加玉米产量。对玉米田根际土壤N_2O通量的观测也得到类似的结果。因此,玉米田施长效碳酸氢铵有明显的环境效益和一定的经济效益。另外, 对CH_4通量测定结果显示，玉米田土壤主要表现为CH_4的汇,但碳酸氢铵能减少CH_4的吸收。作物根系对N_2O和CH_4通过有显著影响。根系分泌物及脱落物能刺激土壤中微生物的生长繁殖,从而促进N_2O的产生和排放。另外,本研究发现,由于根系和环境因素的影响根区土壤N_2O和CH_4通量之间存在互为消长关系。在对生物源温室气体通量与相关微生物数量之间关系的研究中发现,土壤中硝化细菌和甲烷氧化菌数量有明显的季节变化规律,并与N_2O通量的季节变化趋势一致，表明它们之间有关关系。而甲烷氧化菌数量与CH_4通量之间存在负相关关系。环境因子对N_2O和CH_4通量及微生物数量有很大影响。相关性分析结果表明：土壤温度与N_2O通量呈正相关(r=0.57, n=12, 0.01

大豆根瘤菌种群多样性及结瘤特性研究

环境因子及土著根瘤菌是影响人工接种根瘤菌剂接种效果的两个主要因素。论文分为二部分。第一部分首先考察了外界因素对根瘤菌剂接种效果的影响。应用GUS（葡萄糖苷酶）基因标记技术将标记基因GUS导入受体菌S.fredii 8855，标记菌体形成的根瘤可被GUS染色缓冲液染成兰色，而土著菌形成的根瘤不能着色，由此即可十分简便地确定土著菌的影响程度。盆栽实验表明，S.fredii 8855的结瘤抗酸碱能力高于土著菌，能在土壤中较大范围内迁移。当它的根瘤占有率不小于43％时，接种能显著提高大豆产量。大豆产量与根瘤根瘤占有率呈正相关(r = 0.98)，而与总瘤数关系不大(r = 0.13)。土壤氮素显著抑制其结瘤，补加磷能缓解这种抑制作用。研究发现应用快生型大豆根瘤菌剂为保证接种效果，接种量至少应为土著根瘤菌数量的10~5倍，同时施用磷肥会提高接种效果。只有当接种根瘤菌的占瘤率在40％以上时接种才可能达到增产目的。第二部分较为系统地考察了新疆主要大豆产区耕作土中大豆根瘤菌种群数量、种群结构及种群共生、遗传多样性。新疆大豆地耕作土中含有数量较高的大豆根瘤菌，数量每克土大多在10~5-10~6之间，种群结构大多以快生型根瘤菌为主。对分离的28株根瘤共生及遗传多样性进行了分析，土著大豆根瘤菌菌株间结瘤能力有一定差异，快生型大豆根瘤菌总体结瘤能力高于慢生型，但差异不显著(p <= 0.05)，形成的根瘤大小也有较大差异。根瘤菌种群中菌株间为植物提供的生物固氮量存在明显差别，但仅有20％的菌株能明显促进植物生长，有1/3的菌株具有较高的固氮能力。慢生型大豆根瘤菌固氮能力明显高于快生型，但二者之间差异未达到显著水平(p < 0.05)。根瘤菌结瘤力与固氮活性之间的相关性分析发现许多根瘤菌形成的根瘤为无效根瘤。重复序列（重复基因外回文REP和肠细菌重复基因间共同序列ERIC）结合聚合酶链式反应(ERP和ERIC－PCR)用于大豆根瘤菌染色体指纹分析，分析结果表明新疆土著大豆根瘤菌具有复杂的遗传多样性，遗传相近程度具有一定的地域性，来自同一地区的根瘤菌株具有较高的遗传相似性。新疆土著大豆根瘤菌在相似水平0.5可分为两大类群，一个类群包括所有慢生型根瘤菌，另一类群为所有快生型根瘤菌。在相似水平0.6大豆根瘤菌可分为5个聚群，快生型根瘤菌分为二个主要聚群和一个次要类群，慢生型根瘤菌分为二个次要类群。主要聚群中一个聚群结瘤能力较高但固氮能力较低，另一聚群结瘤能力和固氮量均较低；次要聚群中快生型和一个慢生型聚群固氮能力较高但结瘤力低，另一慢生型聚群固氮能力和结瘤力均较高。以上研究表明，新疆绿洲农业生态系统中大豆根瘤菌具有一定种质特异性，尽管次要类群具有相对较高的因氮活性，但由于多数根瘤菌形成的根瘤为固氮活性很低的无效根瘤，占优势的主要聚群固氮活性较低，因此土著根瘤菌生物固氮量不能满足作物对氮素的需求，在新疆人工施用根瘤菌剂具有现实意义，但接种的根瘤菌剂可能受到对环境适应性强、结瘤能力高的土著根瘤菌优势类群强有力的竞争。

人工湿地塘床系统净化污水的机理研究

人工湿地处理污水实验场经过多年的运行已形成了较稳定的具有多 种生物种类的适合污水处理的生态系统，活水公园人工湿地塘床系统运行时间仅一年，初步显示了湿地生态系统的生物多样性特点。筛选出了菖蒲、芦苇、茭白、香蒲、水竹、马蹄莲、凤眼莲、浮萍、睡莲等适合本地人工湿地塘床系统种植的湿地植物。人工湿地塘床系统是由各种湿地单元与各种各样的高、低等生物和所处的开放式的环境共同构成了较为完整的具有净化污水功能的生态系统，因此，与生物滤池相比，把人工湿地塘床系统称为生态滤池显得更为合适。其出水具有生物安全性。实验结果表明，实验场对生活污水中的COD_(Cr)、BOD_5、TP的去除率在80％以上，对TN的去除率为60.60% ～ 86.4%，细菌总数的去除率为86.9% ～ 99.6%，总大肠菌群的去除率为94.6% ～ 99.7%，其出水水质能够满足二级污水处理的要求。活水公园对枯水期府河水中的COD_(Cr)、BOD_5、TN、TP的去除率在85％以上，总大肠菌群的去除率为99.97%，其净化效果能够满足污水深度处理的需要。湿地植物光合作用向水体供氧能力的试验研究结果表明，在几种光照控制条件静态试验和现场试验中，菖蒲、香蒲、茭白、水竹、凤眼莲等植物植株水面以上的茎、叶在光照条件下进行光合作用时并没有引起根层区水体内溶解氧浓度的升高（氧增），反出现下降（氧亏）。说明这些植物水上部分光合作用对水体DO没有贡献。浮萍光合作时引起氧增的作用较弱，仅维持低水平，试验期间9:00 ～ 15:00的氧增幅度在0.11 ～ 1.13mg/L之间，平均为0.44mg/L。芦苇在9:00 ～ 15:00光合作用时根层区水体氧增幅在-0.20 ～ 1.07mg/L之间，平均为0.30mg/L。上述这些植物植株的水面以下的根、根茎、茎、叶如果暴露在光照条件下时，会进行光合作用，产生的氧直接释放到水体并引起氧增的作用非常明显，试验期间9:00 ～ 15:00的氧增幅度在1.91 ～ 16.1mg/L之间。人工湿地处理污水系统植物床基质内各测点的上、下层COD_(Cr)值虽有一定的差别，但经过成对平均数比较分析发现这种差别并未形成明显的趋势。污水在植物床基质中流动时，随着迁移距离的延长，其中的COD_(Cr)的降解速率呈现先快后慢的趋势，根据动态变化规律，建立了COD_(Cr)在植物床基质层内沿程水平迁移降解动态变化模型：C_L = C_o exp(4.629 * 10~(-5)L~2-0.01567L，0 ≤ L ≤ 100。经验证，模型预测值与实际监测值呈非常显著相关（r ≥ 0.9946 > r_(0.0005(4))，r_(0.0005(4)) = 0.9741)。在人工湿地塘床系统运行监测过程中，发现处于光照下的水体中的pH呈周期性变化，与DO的变化规律相似，在试验期间，9:00 ～ 15:00的pH和DO都呈上升趋势，两者呈协同周期性变化。经相关性回归分析，pH的变化规律与DO呈非常显著相正关，植物床表层渍水区pH与DO的回归关系相关系数r = 0.9129 > r_(0.01(70))(r_(0.01(70)) = 0.302)，植物塘内的pH与DO的相关系数r = 0.8584 > r_(0.01(60))(r_(0.01(60)) = 0.325)，植物床基质层内的pH与DO之间的相关性较差。相关分析结果表明，DO变化幅度大的水体中，pH的变化幅度也就越大，两者之间的相关性也就越显著，这可能与水体中氧化还原电位和水生植物光合作用伴随的代谢活动有关。这种相关性和协同周期性变化具有一定的生态学意义，并会给净化污水的效果产生影响。