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。

天山不同海拔高度下长鳞红景天种群遗传多样性分析

长鳞红景天（Rhodiola gelida）属景天科红景天属，多年生草本。主要分布在我国新疆中部天山。在天山一号冰川观测试验站附近的高寒草甸上，从海拔3850m~4010m均有长鳞红景天分布。长鳞红景天是一种重要的药用植物，但目前尚未见到有关其遗传多样性方面的研究报道。本文利用相关序列扩增多态性（sequence-related amplified polymorphism，SRAP）分子标记技术，对新疆天山不同海拔高度3个长鳞红景天种群的遗传多样性，种群内及种群间的遗传变异进行研究，为有效保护和合理利用长鳞红景天物种资源提供理论依据。主要结果如下： （1）基于CTAB法，建立了适合长鳞红景天的DNA提取方法，获得的DNA经琼脂糖电泳和紫外分析仪检测，浓度和质量均较高。该法有利于去除长鳞红景天植物材料中多糖、多酚类等物质，获得的高质量基因组DNA能够满足后续的PCR实验要求。 （2）采用正交实验对影响长鳞红景天SRAP-PCR反应的4个主要因素（Taq酶用量、Mg2+浓度、dNTP浓度、引物浓度）进行优化试验，选出这4个因素的最佳水平组合，建立了长鳞红景天SRAP-PCR最佳反应体系。同时，根据最佳体系筛选出扩增稳定、多态性丰富的SRAP引物。通过梯度PCR确定引物的最佳退火温度，得到了适合长鳞红景天SRAP-PCR反应的最佳扩增程序。 （3）对20对SRAP引物的扩增结果进行统计分析显示：长鳞红景天物种水平的多态位点百分率(P)为96.00 %，Shannon信息指数(I)为0.4484、基因多样性指数(H)为0.2922，表现出较高的遗传多样性水平；在海拔梯度上，长鳞红景天各种群间的遗传多样性水平有一定差异，但没有呈现规律性的变化；AMOVA分子变异分析显示，在总遗传变异中24.76 % 的变异存在于种群间，75.24 % 的变异存在于种群内，种群间的基因分化系数(Gst)为0.1749，表明3个长鳞红景天种群的变异主要存在于种群内，但种群间也出现了一定程度的遗传分化；长鳞红景天3个种群间的基因流为2.3595，遗传距离平均值为0.0981（变化范围：0.0768 ～0.1196），遗传距离较近，说明海拔高度对长鳞红景天的地理隔离较小；相关性分析表明长鳞红景天种群的遗传多样性与各生态因子的相关性均不显著。

Observation of quantum-confined Stark shifts in SiGe/Si type-I multiple quantum wells

Quantum-confined Stark shifts in SiGe/Si type-I multiple quantum wells are suggested by the bias dependence of the photocurrent spectra of p-i-n photodiodes. Both Stark redshift and blueshift have been observed for the same sample in the different ranges of electric fields applied to the quantum wells. The turnaround point corresponds to a certain electric field (named "critical" field). This phenomenon was generally predicted by Austin in 1985 [Phys. Rev. B 31, 5569 (1985)] and calculated in detail for SiGe quantum structure by Kim recently [Thin Solid Films 321, 215 (1998)]. The critical electric field obtained from the photocurrent spectra is in reasonable agreement with the theoretical prediction. (C) 2000 American Institute of Physics. [S0021-8979(00)03711-7].

Optical properties of InAs self-organized quantum dots in n-i-p-i GaAs superlattices

The optical properties of InAs quantum dots in n-i-p-i GaAs superlattices are investigated by photoluminescence (PL) characterization. We have observed an anomalously large blueshift of the PL peak and increase of the PL linewidth with increasing excitation intensity, much smaller PL intensity decrease, and faster PL peak redshift with increasing temperature as compared to conventional InAs quantum dots embedded in intrinsic GaAs barriers. The observed phenomena can all be attributed to the filling effects of the spatially separated photogenerated carriers. (C) 2000 American Institute of Physics. [S0003-6951(00)03515-4].

p-GaN层厚度对GaN基p-i-n结构紫外探测器性能的影响

研究了p-GaN层厚度对GaN基pin结构紫外探测器性能的影响.模拟计算表明:较厚的p-GaN层会减小器件的量子效率,然而同时也会减小器件的暗电流,较薄的p-GaN层会增加器件的量子效率,但是同时也增加了器件的暗电流.进一步的分析表明,金属和p-GaN之间的结电场是出现这种现象的根本原因.在实际的器件设计中,应该根据实际需要选择p型层的厚度.

纳米非晶硅(na-Si:H)P-i-n太阳电池

该文报道了通过适当氢稀释(RH=15)和合适的衬底温度(Ts=170℃)下,用PECVD制备得到的宽带隙氢化纳米非晶硅(na-Si:H)薄膜,并将其用作pin太阳电池的本征层.经过电池结构和工艺条件的优化设计,在p/i,i/n界面插入渐变带隙缓冲层,制备出了glass/ITO/p-a-SiC:H/i-na-Si:H/n-nc-Si:H/Al结构的pin太阳电池.电池初始开路电压(Voc)高达0.94V,同时还能保证0.72的填充因子(FF).光电转换效率(Eff)达到8.35%(AM1.5,100mW/cm2).

Mass transfer kinetics of yttriium(III) using a constant interfacial cell with laminar flow. Part I. Extraction with Cyanex 302

The interfacial tension is measured for Cyanex 302 in heptane and adsorption parameters are calculated according to Gibbs equation and Szyskowski isotherm. The results indicate that Cyanex 302 has a high interfacial activity, allowing easy extraction reaction to take place at the liquid-liquid interface. The extraction kinetics of yttrium(III) with Cyanex 302 in heptane are investigated by a constant interfacial cell with laminar flow. The effects of stirring rate, temperature and specific interfacial area on the extraction rate are discussed. The results suggest that the extraction kinetics is a mixed regime with film diffusion and an aqueous one-step chemical reaction proposed to be the rate-controlling step. Assuming the mass transfer process can be formally treated as a pseudo-first-order reversible reaction with respect to the metal cation, the rate equation for the extraction reaction of yttrium(III) with Cyanex 302 at pH <5 is obtained as follows:R-f = 10(-7.85)[Y(OH)(2)(+)]((a))[H(2)A(2)]((o))(1.00)[H+]((a))(-1.00)Diffusion parameters and rate constants are calculated through approximate solutions of the flux equation.