Damping of Vertically Excited Surface Wave in Weakly Viscous Fluid

In a vertically oscillating circular cylindrical container, singular perturbation theory of two-time scale expansions is developed in weakly viscous fluids to investigate the motion of single free surface standing wave by linearizing the Navier-Stokes equation. The fluid field is divided into an outer potential flow region and an inner boundary layer region. The solutions of both two regions are obtained and a linear amplitude equation incorporating damping term and external excitation is derived. The condition to appear stable surface wave is obtained and the critical curve is determined. In addition, an analytical expression of damping coefficient is determined. Finally, the dispersion relation, which has been derived from the inviscid fluid approximation, is modified by adding linear damping. It is found that the modified results are reasonably closer to experimental results than former theory. Result shows that when forcing frequency is low, the viscosity of the fluid is prominent for the mode selection. However, when forcing frequency is high, the surface tension of the fluid is prominent.

载波包络相位稳定的6fs超快强激光脉冲及其在高次谐波产生中的应用

脉冲宽度40fs，功率1．1W的载波包络相位（CEP）稳定的飞秒激光脉冲在充氩气的空芯光纤内由于自相位调制频谱展宽，通过啁啾镜和斜劈补偿色散，最终可获得脉冲宽度为6fs的载波包络相位稳定的强激光脉冲。将之应用到高次谐波实验中得到了脉冲宽度为500as的单个阿秒脉冲。

柯林斯公式的逆运算及其在波面重构中的应用

给出描述光波通过傍轴光学系统衍射的柯林斯公式及其逆运算表达式，然后将数字全息检测研究中的物平面及CCD探测平面视为ABCD系统的输入平面及输出平面，提出通过柯林斯公式的逆运算进行波面重构的一种计算方法。为便于该方法的实际应用，研究了参考光是球面波时全息图的频谱结构，并从理论上证明，全息图的频率空问中存在可以通过滤波器分离的物光及共轭物光的频谱。最后．通过理论模拟及实验研究证明了使用柯林斯公式的逆运算重构波面的可能性。

梯形介质膜光栅衍射特性分析

基于严格耦合波理论建立了梯形介质膜光栅的衍射机理模型,利用该模型讨论了底角为70°的梯形介质膜光栅-1级的衍射行为。通过对梯形介质膜光栅的占空比、槽深和剩余厚度的优化,设计了应用于1053 nm和51.2°角度入射的梯形介质膜光栅。对于顶层为HfO2的介质膜光栅,当槽深为200 nm,剩余厚度为100 nm,占空比为0.35时,其衍射效率优于99.5%,而对于顶层为SiO2的梯形光栅,为获得99.5%的衍射效率,其槽深为800 nm,剩余厚度为320 nm。而且,获得同样的衍射效率,顶层为HfO2的梯形光栅具有更宽的光谱特性。数值计算表明,严格耦合波理论模型对梯形介质膜光栅衍射效率的计算具有很好的收敛性和稳定性。

三峡大坝的修建对库区动物的影响

世界上最大的大坝—三峡大坝―于2003年6月正式建成并蓄水，三峡水库的水位由蓄水前的84m上升至蓄水后的139m。三峡大坝的修建与蓄水，已经显著地改变了三峡库区陆地生态系统和水域生态系统的生态环境。三峡大坝的修建将如何影响生活在这一区域（包括陆地和水域）的野生动植物资源，是个亟待解决的问题。 对于陆地生态系统，三峡大坝的修建，使三峡库区的生态环境进一步破碎化（Fragmentation）和岛屿化（Island）。为了了解三峡大坝的修建对三峡库区野生动物所产生的影响，我们选择适应性强且对环境变化敏感的啮齿动物为研究对象，在三峡库区选取两个岛屿（洛碛岛和皇华岛）及其对岸为研究点，在野外调查了啮齿动物的群落组成、种群密度与分布，并用胃容物分析和稳定性同位素分析方法研究了两个研究点优势种啮齿动物的食物来源与组成。结果表明，两个研究点间啮齿动物群落组成有很大差异，这主要是由于啮齿动物分布的地域性差异引起的。在同一个研究点，岛屿上的啮齿动物群落组成与对岸的没有差异，但在岛屿上的啮齿动物种群密度却明显高于其对岸的，这说明随着库区水位的大幅度提升，岛屿的面积急剧减小，使原本栖息在水边的啮齿动物不得不向岛屿的中上部迁移，致使岛屿上的啮齿动物的种群密度迅速增加。啮齿动物的食物来源有四种：C3非豆科植物，C3豆科植物，C4植物及水生生物。不同种啮齿动物的食物种类组成也不同，四川短尾鼩（Anourosorex squamipes）的食物中有水生生物的组成成分，但其它啮齿动物食物中不含水生生物。不同食物来源在啮齿动物的整体食物中所占比例也不同，并呈明显的季节性变化，这种变化与田间的农作物种类密切相关。动物组织的稳定性同位素组成不仅可以示踪动物的食物来源，也反映了动物的生存状况。我们的结果显示：对岸啮齿动物的稳定性同位素组成相对集中，并且不同种啮齿动物间没有重叠。这一方面说明对岸啮齿动物的食物来源相对丰富，啮齿动物可以选择各自喜食食物，在此环境下的啮齿动物种间竞争相对较弱，至少是种间食物竞争较弱。岛屿上啮齿动物的稳定性同位素值分布范围远大于在对岸的，并且种间稳定性同位素组成有明显的重叠部分。稳定性同位素组成的重叠意味着有相似的食物来源，也即栖息生境相似。这说明岛上的啮齿动物种间存在较剧烈的食物竞争关系。在资源限制情况下，多种啮齿动物不得不利用共同的食物来源。换句话说，岛屿化过程将加剧岛屿上啮齿动物的种间竞争。 洛碛岛上的四川短尾鼩因为可以利用水生食物来源，这使得它在岛屿化过程中处于有利地位。随着岛屿化进程的加剧，四川短尾鼩在岛屿上的优势将更加明显。而皇华岛屿上的褐家鼠的食物来源单一，会因岛屿面积的进一步减小，食物来源更加缺乏，它们将不得不改其食物组成或面临消失。而白腹巨鼠的栖息环境靠近江边，将因水位的上升进一步上移，它们的栖息环境与普通田鼠的发生重叠，使得白腹巨鼠与普通田鼠发生栖息地的竞争与食物竞争，并面临更多的人为因素干扰。 对于水域生态系统，长江是我国最大的河流，也是我国淡水鱼类最丰富的区域。三峡大坝的修建已经显著改变了三峡库区的水文特征。为了了解三峡大坝的修建是否会改变三峡库区的有机物组成，并进而影响到三峡库区水生生物的食物来源和组成，我们选择了三个水文特征不同的研究点（洛碛江段、皇华城江段和茅坪江段）调查了三峡库区的常见鱼种类组成，并用稳定性同位素方法研究了三峡库区洪水前后的有机物组成变化与鱼类的食物网模型，用稳定性同位素划分了鱼类食物网结构及鱼类体长与其肌肉δ15N值间的关系。结果表明，三峡大坝的修建，已经显著改变了皇华城和茅坪江段的水文特征，同时也“干扰”了生活在这一区域的鱼类。适应于流水环境的鱼类在库区回水处和大坝附近几乎消失，而喜欢静态环境的其它鱼类却得到极大的发展，例如鲢鱼（H. molitrix）和草鱼（ C. idellus）。 洪水前后，三峡库区的有机物组成成分有明显改变。洪水前，水中有机物主要以河流自身生产力产生的有机物为主（浮游植物、藻类等）;洪水后，水中有机物主要以外来有机物为主（陆地植物、土壤有机物和从上游带来的有机物）。对于三个食物网模型：河流连续体模型（RCC）、脉冲模型（FPC）和河流生产力模型（RPM），河流生产力模型能更好的解释三峡库区的水生生物的食物来源，即三峡库区的水生生物的食物主要来源于河流自身生产力产生的有机物。但外来有机物作为水生生物的一种辅助食物来源，在洪水期间起到不可忽视的作用。 在本研究中，鱼类体长与其δ15N值间的关系与选取鱼的种类有关，比如南方大口鲇（Silurus asotus）的体长与其肌肉的δ15N值呈明显负相关关系（R2≈0.5），而鱖鱼（Siniperca）、铜鱼（Coreius guichenoti）和草鱼（Ctenopharyngodon idellus）的体长与其肌肉的δ15N值却呈正相关关系。 三峡库区常见鱼类主要以杂食性和广普性鱼类为主，食物网结构十分复杂。通过胃容物分析和稳定性同位素分析，三峡库区水生生物营养级间的判别值约为3.1‰。依据鱼类肌肉的δ15N值，三峡库区的常见鱼类可以划分为四个营养级：草食性鱼类（herbivorous fish）、初级杂食性鱼类（1ºomnivorous fish）、次级杂食性鱼类（2ºomnivorous fish）和食鱼性鱼类（piscivorous fish）。营养级间没有明确的分界限，鱼类的营养级从2到4.8，是连续分布的营养级结构，从而更真实的反映了自然界中动物的捕食关系和在食物网中的位置。 自然丰度变化的稳定性同位素(Stable isotope)作为一种天然的示踪物，在动物生态学上已经得到广泛应用。动物的稳定性同位素可以清楚的示踪动物的食物来源、食物组成、栖息地情况和生存状况等多种信息，结合传统的胃容物分析，或其它的粪便分析、储藏物分析等，稳定性同位素技术在动物生态学研究方面必将得到更广泛的应用。

不同环境紫茎泽兰幼苗动态和特征

紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng.）入侵我国已有70余年的时间，目前已经对我国西南地区造成了严重危害，却缺少有效的防治方法加以控制。本研究着眼于紫茎泽兰治理效果，在两片大面积综合防治样地的基础上，针对综合防治后样地紫茎泽兰再生长情况展开调查研究，并在野外观测的基础上设计两项置于样地附近的盆栽实验，研究紫茎泽兰在不同环境条件下的存活情况，以及与不同物种混播的种间竞争情况。 对综合治理1年后的样地中4个紫茎泽兰种群调查、分析结果表明，在不同的生境，采取不同的方法治理紫茎泽兰会导致紫茎泽兰采取不同的生长和繁殖对策进行再生长。紫茎泽兰生长速度为：水分充足的环境大于水分不充足的环境，萌生植株大于实生植株。种植替代物种绞股蓝（Gynostmma pentaphyllum）能够抑制紫茎泽兰的高生长，但在绞股蓝的压迫下紫茎泽兰长成L型，反而增加了冠幅、分蘖数目和单位株高的分枝数。在繁殖方式方面：采用拔除方法治理的区域紫茎泽兰以克隆繁殖为主，而采用喷洒化学除草剂治理的区域则以有性繁殖为主。 固定样方调查显示，紫茎泽兰再生长的1年当中，群落随季节变化而变。群落的盖度、密度和物种丰富度均随着旱季的深入而达到最低，第二年雨季到来后上升，紫茎泽兰在群落中处于绝对优势，尤其是在旱季优势更为明显。一年生紫茎泽兰在旱季部分植株死亡（死亡率为53.38±1.55%），少部分（5.66±0.45%）开花，产生种子的密度约为50 000ind∙m-2。与本地优势灌木物种车桑子（Dodonaea viscosa）、台湾相思（Acacia confuse）和马桑（Coriaria nepalensis）相比，紫茎泽兰具有更快的生长速度，更大的高度、密度和盖度。 紫茎泽兰种子的萌发需要充足的水分和遮荫条件。在盆栽实验当中，浇水或遮荫条件下足量紫茎泽兰的种子能够萌发更多的幼苗，而且幼苗的死亡率也比无浇水或无遮荫的处理低。在遮荫或去除其它物种竞争的条件下，紫茎泽兰幼苗生长速度更快。只要水分充足紫茎泽兰幼苗不会因拥挤而死亡，但是个体平均生物量会因拥挤而减小。 紫茎泽兰幼苗与本地3种草本植物比较结果，在未遮荫条件下，紫茎泽兰幼苗数量极少，且个体也非常小，而相同条件下荩草（Arthraxon hispidus）和含羞草决明（Cassia mimosoides）生长良好;在遮荫条件下荩草、含羞草决明和戟叶酸模（Rumex haxtatus ）与紫茎泽兰相比则几乎没有优势。 成株紫茎泽兰生命力强，难以控制，幼苗时期是采用替代控制方法治理紫茎泽兰的最佳时期。在替代控制物种选择方面，可以在根除后播种本地灌木和草本植物，因为草本植物在早期可以抑制紫茎泽兰幼苗的萌发和生长，而同时播种的灌木种类则可以在植被恢复的后期起到控制紫茎泽兰再生长的重要作用。