西藏红拉雪山自然保护区黑白仰鼻猴 Rhinopithecus bieti 的生态与行为研究，中国及其邻近地区兽类动物地理区划数量分析

从 2002 年11 月至2005 年4 月，在西藏红拉雪山自然保护区（98°20' ~ 98°59'E，28°48' ~ 29°40'N）对小昌都黑白仰鼻猴（Rhinopithecus bieti）群（98°35'00" ~ 98°40'00"E，29°14'24" ~ 29°16'42"N）（210 只左右）的生境及其利用形式、食 性、活动时间分配、过夜树及过夜地选择、雄－婴照料和繁殖季节作了重点研究， 并对保护区内的猴群分布、种群数量、保护状态以及潜在的威胁因素等作了一般 性的考查研究。 红拉雪山自然保护区存在3 个黑白仰鼻猴群，数量至少有300 只。从北到南 分别是执娜群、小昌都群和米拉卡群，其中执娜群（29°22'，98°28'），是黑白仰 鼻猴最北分布群。猴群栖息范围中，人类的经济活动频繁。由于活动范围位于或 接近藏传佛教的神山，小昌都和执娜猴群保护最好，这两群之间存在生境走廊。 米拉卡猴群保护状态较差，主要是偷猎现象还没有杜绝。对过去20 年的农牧业 统计资料及藏族风俗习惯和民族传统综合分析发现：在红拉雪山自然保护区，尽 管人类经济活动频繁，但猴群与人类和谐共存是可能的。 小昌都猴群全年白天用49％的时间取食，20％的时间移动，18％的时间休 息，13％的时间作其他的活动。在6-8 月，猴群日间表现出明显的三个取食高峰， 两个休息高峰。在11-1 月，猴群有两个取食高峰，一个休息高峰，或者休息高 峰根本不明显（12 月）。尽管环境温度和食物组成等也会影响时间预算，但造成 这种现象的主要原因可能是白天长度的季节性变化。 小昌都猴群年家域为21.25 km2，且主要在3800 – 4250 米的针叶林中活动。 食物好的季节，猴群日移动距离长，日活动范围大；食物差的季节，则相反。秋 －冬季（10-12 月）由于取食川滇高山栎（Quercus aquifolioides），活动的海拔高 度高于其它季节；冬季（1-4 月）活动范围最低。猴群并不避免在人类间伐过的 次生针叶林中活动。小生境的使用强度与在此生境中过夜的次数有关。 小昌都猴群的食物以松萝为主。全年的食物组成：用单筒望远镜观察，松萝 82.1％，芽和叶12.1%，花、果实或种子占1.1%，无脊椎动物占0.6%，树皮、 树根、树胶，草等占4.2%；接近猴群用肉眼或双筒望远镜观察，松萝50.8％， 芽和叶28.5%，花、果实或种子占7.1%，无脊椎动物占6.5%，树皮、树根、树胶，草等占7.1%。根据动物在不同林层分布百分比整合后得到接近真实的食物 构成：松萝75.4％，芽和叶15.7%，花、果实或种子占2.9%，无脊椎动物占2.4%， 树皮、树根、树胶，草等占3.9%。猴群在夏季（6-8 月）会下地翻开小石块，取 食无脊椎动物。冬季（1-4 月）会取食至少6 种树皮和2-3 种干草。 基于避免捕食、安全、舒适、体温调节的考虑，小昌都猴群选择高大、底枝 高、底枝长以及层数多的树过夜，并在背风、阳坡和海拔低的过夜地过夜。在过 夜地的选择中，存在着阳坡和海拔高度的权衡决策。 小昌都猴群个体不同林层的分布：77.5％在树上，6.0％在灌丛，16.5％在地 上。成年雄猴和青年猴倾向于在地上活动。在地上活动时又倾向于移动，休息和 其他活动少。获得高质量的食物和避免被捕食是出现这种格局的原因。 在小昌都猴群中，婴猴受到雄猴照料时间百分比（percent time of infant care, PTIC）为17.2±3.3，其中身体接触（BC）、接近（IP）和监护（G）照料的时 间百分比分别为0.6±0.5、5.8±1.2 和10.8±3.8。G 照料的最低值和最高值分别 在8 月和3 月。雌猴总PTIC 为69.3±6.9，其中BC、IP 和G 的时间分别为42.0 ±8.6、21.6±5.3 和5.7±3.8。最低BC 和最高G 照料同时出现在3 月。对雄猴， （1）总PTIC 在能量压力高的季节明显高于能量压力低的季节；（2）G 照料PTIC 在能量压力高的季节也要比能量压力低的季节高；（3）BC 和IP 照料在两个季节 之间没有区别。对于雌猴，（1）总PTIC 在高能量压力季节要比低能量压力季节 低；（2）G 照料在高能量压力季节要比低能量压力季节高，而BC 照料在高能量 压力季节要比低能量压力季节低；（3）IP 照料在两个季节之间没有区别。这种 高强度的雄婴照料，特别是托儿所的照料方式，是由这种环境下过高的能量压力 所引起的。 小昌都群为严格季节性出生且出生季节在2 月初到3 月中旬之间，时间跨度 45 天，属脉冲型。这种格局是光周期、温度、食物等环境因子综合调控的结果。 综合以上结果我们认为小昌都群的行为和生态特点，除具备疣猴一般特点 外，还具有地点特殊性，是自然环境如光照、温度、食物供给季节变化和生物环 境如捕食压和人类活动相互作用的结果，或者可以看成是能量摄入和损耗之间以 及它们和安全之间的权衡结果，体现了猴群对极端环境的适应。

InGaAs/GaAs垂直对准量子点超晶格的正入射红外吸收

利用分子束外延技术,生长了30周期的InGaAs/GaAs量子点超晶格。透射电镜表明各层量子点沿生长方向呈现很好的垂直对准。红外吸收测试观察到明显的垂直入射红外吸收,吸收范围在8.5 μm～10.4 μm之间,峰值波长为9.9 μm,第一次实现了响应8 μm～12 μm大气窗口的量子点的垂直入射红外吸收,这一结果预示了量子点超晶格结构在红外探测领域的潜在应用。

辽东山区长白落叶松人工林天然更新及间伐对其影响

长白落叶松（Larix olgensis）在东北地区广泛栽培，然而，其林下天然更新不良，究其原因却鲜见相关报道。本文在野外调查的基础上，结合不同间伐强度和地面处理的播种实验，分析影响长白落叶松天然更新不良的主要因素；同时，探讨了不同间伐强度对长白落叶松林内生境和天然更新的影响。旨在为更好地经营管理长白落叶松人工林提供依据。研究结果表明： （1）落叶松种子雨在林缘1次扩散距离一般不超过1.5倍树高，其强度与林分结构和结实年份有关。种子雨中有活力的种子仅占总体的30%。土壤种子库的种子主要分布在枯枝落叶层，翌年8月，土壤种子库的种子几乎全部丧失了活力，这表明落叶松种子不能在地面形成连续的种子库； （2）结实的落叶松人工林内有1年生落叶松幼苗出土，一般其高生长不超过6 cm，地径生长少于0.1 cm，叶片数量不超过25片。幼苗4月份就开始出土，6月份幼苗数量最多，9月份多数幼苗消失。落叶松林下很难见到自身更新的幼树，只有在光照充足、地被物少与土壤较湿润的林地能见到； （3）落叶松幼苗出土株数与间伐强度无关，但却受到地面处理的影响，保护的裸地有最高的出土率，而没有保护的裸地出土率最少，这表明裸地及保护有利于落叶松种子出土； （4）长白落叶松幼苗存活率、存活时间和生长随间伐强度增大而增加，而较多的地被物不利于幼苗存活和生长，这些表明光照强度和地被物限制长白落叶松幼苗存活和生长。另外，霜冻、降雨集中和连续的高温天气也影响幼苗存活； （5）间伐后，幼苗幼树总数增加，并使更多的幼苗进入幼树层，且增加的百分率与间伐强度呈正相关（p<0.05）；落叶松林内天然更新的阳性树种比阴性树种对间伐响应更明显，其中，对间伐响应最明显的树种是黄波罗。

沙地樟子松水分生理生态特征及其适应性——以科尔沁沙地东南缘为例

沙地樟子松天然分布于大兴安岭以西的呼伦贝尔草原红花尔基一带，分布范围虽然相对狭窄，但其具有重要的防风、固沙等生态功能，而且，该区沙地樟子松林的分布范围正呈现不断扩大的趋势。然而，在引种区（科尔沁沙地东南缘），20世纪70~80年代曾经引起国际关注的沙地樟子松人工林，自从90年代初以来，逐渐出现了以枯梢、生长下降，甚至死亡等为特征的衰退现象。与此同时，沙地樟子松人工造林仍在北方干旱、半干旱沙区大面积推广。面对如此具有重要防风固沙作用并在大范围推广的沙地樟子松人工林，解释其为何衰退，其机理如何，回答现存沙地樟子松人工林发展方向及培育等理论和实践问题，成为目前面临的巨大挑战。 本论文在对沙地樟子松天然分布区与引种区野外调查、气候差异性对比分析的基础上，结合对引种区沙地樟子松幼苗、幼树及中龄林的水分生理生态过程实验，研究了沙地樟子松在引种区自然条件和干旱胁迫下的光合生理和水分生理生态特征；重点分析了水势、气孔导度等生理因素和土壤含水量、光合有效辐射、气温、空气相对湿度等生态因素对净光合速率、蒸腾速率的影响。结果表明： 1）较低、较长的低温和降雪覆盖有利于沙地樟子松更好的生长；运用De Martonne干燥度指数对气候类型进行划分，沙地樟子松引种区（科尔沁沙地东南缘）生态系统应为草地或疏林草地生态系统。 2）引种区近50 a来年平均温度存在着明显的线性上升，平均每10 a增温0.185 ℃；该区年平均降水量没有显著的变化趋势，但是，在过去的50 a里，该区平均每15 a 左右出现1次大旱。 3）在引种区多年年平均降水量条件下，沙地樟子松幼苗80%以上的时间处于受胁迫的状态，17%的时间处于不受水分胁迫的状态，而仅有1%左右的时间处于不能利用土壤水分的状态；在不同密度、不同年龄的沙地樟子松人工林中，土壤可溶性盐总量都很低，对沙地樟子松林木生长不会造成盐分胁迫；由于地下水位的急速下降，目前，引种区大部分地方地下水不能被沙地樟子松所利用。 4）随着模拟年降水量的减少，沙地樟子松幼苗的生长明显受到抑制，针叶水势、蒸腾速率、光合速率均有下降，各部分生物量积累明显降低；当模拟年降水量低于350 mm时就已经对沙地樟子松的生长产生了较大的限制。 5）在科尔沁沙地东南缘，影响沙地樟子松生理生态特征的主要因素为水分条件，特别是在树高生长旺季以及生长末期，而在生长中期，主要是光照和水分共同影响沙地樟子松的生长；在沙地樟子松天然分布区（红花尔基），影响沙地樟子松生长季节中期生理生态特征的主要因素也是水分和光照条件，这与在科尔沁沙地东南缘樟子松生长中期观测到的结论一致。然而，与天然沙地樟子松相比，引种区沙地樟子松每天干物质的积累增加为天然分布区的3~13倍，每天蒸腾耗水量为天然分布区的7~19倍。 综合以上对引种区的生态气候、水分条件以及沙地樟子松本身生理生态特征的分析结果得出，引种区与天然分布区水、热差异导致引种区沙地樟子松在年内的生长期延长（与天然沙地樟子松相比），以及在生长季节每天蒸腾耗水量的剧增及耗水时间的延长；同时，在引种区由于年内降水分布极不均衡，冬季降雪覆盖少，导致4、5、9三个月份的水分极度亏缺，该季节引种区水分亏缺严重限制了沙地樟子松的生长。大面积营造纯林、地下水位急剧下降（目前，引种区大部分林地的沙地樟子松已不能利用地下水）以及引种区每15 a左右一次的特殊干旱是导致沙地樟子松死亡的最直接原因。从个体水平上来说，近50 a的引种驯化，沙地樟子松并没有完全表现出适应引种区生长环境的迹象。最后，基于以上对沙地樟子松人工林衰退分析的基础上，提出了对现存沙地樟子松人工林总体经营的方向及具体经营对策。

活化剂对黑土磷有效性及玉米产量影响研究

磷肥低利用率造成了经济损失，给人们赖以生存的环境造成了不良后果，因而提高磷肥利用率意义重大。温度对植物磷营养及土壤磷有效性影响较大，然而探索不同温度下磷活化剂的效应（特别是对磷组成的影响）少有研究。本文以腐植酸（HA）、柠檬酸铵、活化剂H2为供试磷素活化剂，以吉林黑土为供试土壤，研究活化剂对土壤磷有效性及玉米产量的影响。 ①培养试验表明：自然不施磷水平下，在一定温度范围内，高温更有利于Olsen-P含量增加。施入磷肥后，情况相反，特别是培养前期，高温加速磷的固定。活化剂能有效提高土壤Olsen-P量，10℃和20℃时活化效果较好，主要通过增加Ca2-P、Ca8-P和Al-P含量来实现。10℃时三种活化剂活化能力为柠檬酸铵＞HA＞活化剂H2，分别提高土壤Olsen-P量达40.9%、33.1%、23.2%；20℃时活化能力为HA＞柠檬酸铵＞活化剂H2，分别提高32.4%、24.9%、16.7%；30℃时无明显增效。活化剂对无机磷总量无明显增效。通过相关分析、通径分析和回归分析证实，Al-P和Ca2-P是黑土有效磷的主要组分，与Olsen-P有极显著的相关性，其它形态的磷可以通过影响Al-P和Ca2-P的含量间接作用于Olsen-P。 ②大田试验表明：苗期-抽穗期-腊熟期各处理土壤有效磷含量都呈下降趋势，特别是苗期-抽穗期，有效磷含量急剧降低，下降幅度为47.1%~50.2%，活化剂处理都一定程度地减缓了有效磷下降的趋势。活化剂不同幅度的增大了玉米产量，以H2（450kg/hm2）产量为最，比对照增产9.32%，其次为柠檬酸铵（15kg/ hm2）和HA（150kg/ hm2），分别增产5.99%和4.99%。玉米产量与抽穗期土壤有效磷的相关性相对较大。活化剂处理对玉米产量的提高主要是通过增加千粒重来实现的。

长白山生态旅游经济价值评估及其效应研究

自然保护区普遍面临着周边人口密度高、资金短缺等问题。生态旅游被普遍认为是能为保护区筹措资金、促进当地社区经济发展、可以替代消耗性自然资源利用方式的一种发展模式。从1982年开始，生态旅游概念在中国的自然保护区得到广泛接受，目前已有80%以上的自然保护区都在开展生态旅游活动。然而，世界范围内的研究结果表明，生态旅游成功的案例比较少见。因此，在自然保护区开展生态旅游的策略是值得深入探讨的。本研究以长白山为对象，从经济潜力、社会效益及环境影响方面探讨了生态旅游的发展现状和存在的问题，并提出了相应的解决方法。这对于进一步系统地评价生态旅游现状、制定全国性的生态旅游法律法规以及自然保护区的管理策略都具有重要意义。 （1）本文通过TCM方法计算的长白山年旅游经济价值达到8.1亿元/年，比1996年薛达元的计算结果多7亿元/年，为长白山的保护提供了重要依据。但是值得指出的是，这并不意味着长白山每年可以获得8亿的经营收入，因为就其评估价值组成来看，消费者剩余占总资产的32%，其余的才是实际发生部分，是客观存在的。就其组成来看，实际发生的部分主要发生在省外，只有1/5的经济活动发生在长白山区。 （2）当物种保护和当地人的生计没有产生联系的时候，保护是很难成功的。调查发现，60.4 %有土地的农民以及81.9 %没有土地的农民对于长白山的保护是持反对态度的，主要原因是收入减少和野生动物侵害造成损失的影响。因此，50%有农田的家庭和75.2%没有农田的家庭依然继续依靠采集山货维持生活，这是长白山保护最大的威胁。当地人没有融入生态旅游产业主要原因在于：1）当地人有限的经济和教育限制了他们从旅游业获利的可能；2）旅游者停留时间短，表现为一日游的观光形式，使当地人难以获利；3）相关的政策规定没有让当地人直接获得部分的旅游收益。 （3）长白山旅游对环境的影响主要体现在：1）基本建设导致环境破坏；2）对环境质量的负面影响；3）对植被的破坏和负面影响；4）对环境美学视觉影响。可行的管理措施包括：1）认识自然旅游与生态旅游的本质区别，根据现有条件，深度开发生态旅游产品，倡导“在人为改变过的地方开展生态旅游”，减轻资源的旅游压力；2）组合开发旅游资源，尽量缩小保护区内的旅游面积，在保护区内开展线状的旅游；3）考虑更为细致的分区模式4）发展“区内游览、区外服务”格局；5）配备合格的管理人员，进行系统监测。 依据上述结果，本研究认为，在高密度人口压力条件下，我国的生态旅游能力被高估了。因此，为了最大限度发挥生态旅游应有的功能，在国家层面上需要制定关于自然资源利用效益分配机制的法律法规；在自然保护区生态旅游经营管理中需要体现社区参与；需要深度开发生态旅游产品，改变单一的观光模式。 关键词：生态旅游，长白山，TCM，社区发展，自然环境影响

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。

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。

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。

中国柳叶藓科植物某些属的分子系统学研究

柳叶鲜科植物是侧茹蓟类中的一个大科，其系统位置介于羽醉科和青醉科之间，在全世界分布很广。柳叶蓟科植物全世界先后报道有39属，约300余种，中国己记载26属。该科的种类众多，配子体和抱子体形态、生活习性呈多样化，根据不同形状研究其系统发育往往差异较大。目前柳汗卜蓟科科内属间和属内种间的系统位置存有许多争议。本研究对中国柳叶鲜科植物的RJ气PD分析，从DNA水平上对它们的亲缘关系和分类问题加以研究，为它们的分类学研究和亲缘关系提供分子证据。研究的主要结果有：1．苔醉植物中酚类化合物含量高，DNA提取和纯化非常困难，本研究采用改良CTAB法提取基因组DNA。从试验结果看出：改良CTAB法提取的基因组DNA的纯度较大，浓度较高，且稳定性、完整性都比较好。2．采取正交设计方法，建立了柳叶鲜科植物RAPD扩增的优化体系，反应体系主要成分为：模板DNA100ng、dNTPo．lmmol／L·Taq酶0．75U、引物0.20μmol／L、Mg2＋浓度2.00mmol／1：反应体系总体积为25林L。反应程序为：94℃预变性5min，94℃lmin，36.5℃min，72℃90see，进行35个循环，最后一次延伸72℃10min，冷却至4℃保存。3．利用RAPD技术分析柳叶鲜科植物12个属26个种，用14个随机引物进行扩增，共得到171条清晰稳定的多态片段，Nei遗传相似系数分析结果表明：柳仆卜鲜属和薄网蓟属明显聚合在一起，可以合并为柳叶蓟属。传统上定义很广的细湿醉属（包括狭义的细湿蓟属、嗜湿龄属和偏叶鲜属）和水灰鲜属在聚类图中不聚合在一起，说明广义细湿鲜属和水灰鲜属不是一个很自然的分类类群，而应分为更细的属。且三洋蓟属、范氏辞属和湿原蓟属的关系较近。4－采用RAPD技术构建了9份牛角蓟标本的指纹图谱，结果表明：9份牛角鲜标本的形态特征差异虽然非常大，但通过RAPD分析表明其为同一种。通过RAPD分析不同意Ochyra（1989）将牛角鲜属单独成牛角鲜科，仍将牛角鲜属归于柳叶鲜科，包括1种1变种。

长白山北坡针叶林下土壤淋洗液的化学性质及土壤特性

为了研究长白山北坡针叶林下土壤淋洗液的化学性质及土壤特性。我们于1987年6-9月，在红松云冷杉林。岳桦云冷杉林标准地，收集了大气降水，林内降水及土壤淋洗液，进行化学分析。结果表明：在红松云冷杉林标准地大气降水经过林冠后产生酸化作用。在红松云冷杉林和岳桦云冷杉林标准地，通过A_0层淋洗液进入土壤A_1层的养分元素（公斤/公顷）为：K 7.4-11.0, Ca 5.7-5.8, Mg 1.1-1.2，有机碳120.4-156.1，全氮1.9-3.4, SO_4-S 1.8-3.6。 A_0+A_1层养分元素的淋失量（公斤/公顷）为：K 1.2-1.6, Ca 2.2-4.6, Mg 0.5-0.9，有机碳35.4-43.9，全氮0.6-0.7, SO_4-S 1.2-2.7。A_0层淋洗液酸度大（pH5.2-5.6）。有机酸含量高（有机碳46-62mg/1）。Fe、Al、Si均从A_1层淋洗下来，并在其下的淀积层（B）淀积。因此，本区针叶林下土壤具有灰化过程的典型特征。土壤分析结果表明：长白山北坡暗针叶带土壤，具有灰化过程，其中杜香落叶松林下土壤具有明显的灰土淀积层，在分类上属灰土。

绵参和地榆的化学成分研究

本论文由三章组成。第一章为综述，概述了植物中环烯醚萜类化合物的研究进展；第二和第三章为实验论文，分别报道了唇形科药用植物绵参和蔷薇科药用植物地榆的化学成分研究。 第一章概述了植物中环烯醚萜类化合物的研究成果，主要包括结构类型及药理活性等方面。 第二章包括两个部分。第一部分报道了藏药绵参（Eriophyton wallichii Benth）地上部分甲醇提取物的化学成分。采用正、反相硅胶柱层析等各种分离方法，从中共分离出7个化合物，有6个化合物为首次从该植物中分离得到，分别为β-谷甾醇（1），夏至草苦素（marrubiin，2），乌苏酸（3），cimigoside（4），5-deoxyantirrhinoside（5），8-表马钱子酸葡萄糖苷（8-epiloganic acid，6）和apigenin 7-(6''-p-coumaroyl)glucoside（7）。第二部分，采用高效液相色谱－质谱联用技术对绵参地上部分的甲醇提取物进行了分析，通过标准品对照紫、外光谱分析以及多级质谱分析与文献对照鉴定了8个成分，分别是：8-epiloganic acid（Ⅰ），quercitrin 3-glucoside-7-(6''-p-coumaroyl)glucoside（Ⅱ），ajugoside(I) （Ⅲ），chrysoeriol 7-O-E-p-coumaroyl-3-O-b-D-glucoside（Ⅳ），helichrysoside（Ⅴ），生物碱（Ⅵ），apigenin 2,3-dihydrogen-7-(6''-p-coumaroyl) glucoside（Ⅶ），apigenin 7-(6''-p-coumaroyl) glucoside（Ⅷ）。 第三章报道了中药地榆根部乙醇提取物正丁醇相的化学成分，通过正、反相硅胶柱层析等各种分离方法，从中分离得到8个化合物，分别为3,4¢- O-二甲基逆没食子酸（8），3,3¢,4¢-O-三甲基逆没食子酸（9）和3,4¢-O-二甲基逆没食子酸-4-O-b-D-木糖苷（10），19a-羟基-3-O-(a-L-阿拉伯糖)乌苏酸-28-O-b-D-葡萄糖苷（11）， 3b-[(a-L-arabinopyranosyl)oxy]-urs-11,13(18)-dien-28-oic acid b-D- glucopyranosyl ester（13），3-O-a-L-arabinopyranosyl-urs-12,18(19)-dien-28-oic acid b-D-glucopyranosyl ester（14），儿茶素（15），还有一种可能是皂苷11的工作产物（12）。 This dissertation consisted of three chapters. The first chapter elaborated the progress of iridoids occurring in plants. The later two chapters respectively elaborated the chemical constituents of Eriophyton wallichii Benth. and Sanguisorba officinalis L. The first chapter is a review of the research progress of iridoids occurring in plants, which includes their structure and pharmacology. The second chapter consisted of two parts. The first part is about the chemical constituents of methanol extraction from the aerial parts of Eriophyton wallichii Benth. Seven compounds were isolated and identified. Among them, the compounds of marrubiin, ursolic acid, cimigoside, 5-deoxyantirrhinoside, 8-epiloganic acid，apigenin 7-(6''-p-coumaroyl)glucoside were firstly reported in this plant. A HPLC-MSn method was developed for rapid identification of major compounds of Eriophyton wallichii. A total of 8 peaks in the chromatograms were unequivocally determined (peaks 1, 8) or tentatively identified (peaks 2-7) based on the detailed UV and tandem mass spectra analysis. Seven components were identified as 8-epiloganic acid（Ⅰ），Quercitrin 3-glucoside-7-(6''-p-coumaroyl)glucoside（Ⅱ），ajugoside(I)（Ⅲ），Chrysoeriol 7-O-E-p-coumaroyl-3-O-b-D-glucoside（Ⅳ），helichrysoside（Ⅴ），apigenin 2,3-dihydrogen-7-(6''-p-coumaroyl) glucoside（Ⅵ），apigenin 7-(6''-p-coumaroyl) glucoside（Ⅶ）。 The third chapter elaborated the chemical constituents of methanol extraction from Sanguisorba officinalis L, eight compounds were isolated from this plant by repeat column chromatography over silica gel. These compounds were identified as 3,4′-O-dimethylellagic acid, 3,3′,4′-O-trimethylellagic acid, 3,4′-O-dimethylellagic acid-4-O-b-D-xyloside, 3b-O-a-L-arabinopyranosyl-19a- hydroxyl-urs-12-en-28-oic acid 28-b-D-glucopyranoside, 3b-[(a-L-arabinopyranosyl)oxy]-urs-11,13(18)-dien- 28-oic acid b-D-glucopyranosyl ester，3-O-a-L–arabinopyranosyl-urs-12,18(19) -dien-28-oic acid b-D-glucopyranosyl ester, catechin.

低极性化合物的电喷雾质谱检测方法及几种中藏药材的活性成分研究

本学位论文首先报道了为解决低极性化合物的电喷雾质谱（ESI-MS）分析难题而建立的一种衍生化分析方法；然后从色谱-质谱联用分析、分离纯化和结构鉴定等方面分别报道了几种中藏药材的活性成分研究。论文由下述六章组成： 第一章报道了盐酸羟胺衍生化方法在电喷雾质谱 (ESI-MS) 分析中的应用。该方法利用盐酸羟胺和羰基成肟的快速反应，建立了针对三萜酮等含酮或醛羰基低极性化合物的ESI-MS 信号增强技术。此方法不仅可应用于增强羰基化合物的ESI-MS 质谱信号，还可检测化合物中羰基的个数以及辨别涉及羰基官能团的同分异构体。此外，通过简单的氧化反应，还可将该方法拓展到三萜醇、甾醇等含羟基的低极性化合物，增强它们的ESI-MS 信号。对比已报道的相关ESI-MS 增强质谱信号的衍生化方法，此方法有经济、实用、快速和简便的显著特点。 第二章是关于野生羌活及其栽培品种化学成分的色谱-质谱联用分析。对不同产地野生羌活生长过程中活性成分的动态变化、野生羌活不同形态部位和人工栽培羌活中的活性成分含量进行了HPLC 定量分析。结果表明主要活性成分羌活醇和异欧前胡素都随生长期存在规律性变化，羌活不同形态部位中的活性成分含量也有明显不同。这些实验结果有些较好地印证了传统中医的用药理论，有些也对羌活的传统使用方法提出了新的建议。 第三章介绍了几种传统中藏药材的色谱-质谱联用及串联质谱分析。通过GC-MS 方法，从藏药材长花党参挥发油中共分离鉴定出45 个化合物；利用HPLC方法测定了该藏药材中的主要化学成分——木犀草素的含量（0.7%）；利用串联质谱技术，对西番莲和射干中的主要成分进行了快速鉴定，从西番莲中鉴定了4个黄酮碳苷；从不同产地的射干和川射干中鉴定了8 个主要异黄酮成分，其中包括一个未见报道的化合物。 第四章的内容为藏药材石莲叶点地梅的活性成分研究。从植物石莲叶点地梅(Androsace integra (Maxim.) Hand.-Mazz.) 乙醇提取物的正丁醇萃取部分共分离和鉴定了6 个化合物，利用MS 和NMR 等现代波谱学技术阐明了它们的结构：其中包括4 个三萜类化合物：分别是androsacin (1)、 ardisiacrispin A (2) 、saxifragifolin A (3) 和20(29)-lupen-3-one (4)；一个神经酰胺：4-羟基-Δ8,9(Z)-鞘氨醇-2'-羟基正二十四碳酸酰胺(5)；一个甾体类化合物：胡萝卜苷(6)。化合物1为新的13,28-epoxy-oleanane 型三萜皂苷，在其结构表征的过程中，采用LC-MS 进行糖分析，获得了值得推广的好结果。通过活性筛选发现化合物1~3 对HepG2肝癌细胞表现出不同程度的抑制活性，其中化合物2 活性最好，其IG50 为1.65μg/mL。 第五章是关于一些传统中藏药材的农药活性筛选。利用Syngenta 公司的活性筛选平台对68 种传统中藏药材醇提物进行了抗菌和除草的生物源农药活性筛选。结果表明所筛选的68 种植物提取物中，共有14 种样品表现出明显的除草/杀虫活性，其中水母雪莲花、松萝和茯神木等植物提取物还具有多种生物活性。活性成分还有待进一步追踪分离、纯化和结构鉴定。 第六章为文献综述，概述了羌活药材的研究进展。对羌活属及药用羌活植物从分类学、本草学、品质评价、人工栽培、化学成分及药理作用等方面进行了文献归纳和总结。 In this dissertation, an electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) signal enhancement method, as well as the work of bioactive components study, HPLC-MS/MS application, bioassay screening, chromatograph separation and structure identification of the metabolites in several medicinal herbs have been reported. First chapter expounded a rapid, simple ESI-MS sensitivity enhancement method for detecting carbonyl groups in natural products has been developed by using hydroxylamine hydrochloride (NH2OH·HCl) as a derivatization reagent. We use the oxime formed during the derivatization reactions and its Beckmann rearrangement intermediates as a means of detecting the carbonyl groups originally present in these triterpenoids. In comparison with other derivatization methods in the literature, this method is simple, specific and can be used to detect carbonyl groups in triterpenoids which have low polarity and are poorly or non-ionizable. Moreover, it can also be used to detect hydroxyl groups by using the Dess-Martin periodinane (DMP) to convert primary and secondary hydroxyls into carbonyl groups. Chapter 2 reported an HPLC-MS method for analyzing the main bioactive compounds in both wild and cultured Notopterygium incisum. The results indicated that the main bioactive compounds varied through different seasons regularly, and in different commercial parts of this herb the content of these compounds also differed from each other. The quantitative analysis results showed that in the traditional commercial parts, the content of main chemical constitutes in Silkworm Notopterygium, Bamboo Notopterygium and Irregular-nodal Notopterygium are higher than that in Striped Notopterygium. This result is tally with the traditionally concept that the quality of Notopterygium, Bamboo Notopterygium and Irregular-nodal Notopterygium are better than that of Striped Notopterygium, which means that the quality of rhizomes is better than main roots. The chemical constituents of cultured N. incisum is reported for the first time in this dissertation and the analysis results showed some growth curves of chemical constituents in this plant, but still left some questions unanswered. Chapter 3 discussed the GC/LC-MS analysis of the traditional Chinese medicines Codonopsis thalictrifolis, Passiflora incarnate, Belamcanda chinensis and Passiflora incarnate. The main constituent, luteolin was isolated and identified from the traditional Tibet medicine of C. thalictrifolis. The quantitative analysis by HPLC has revealed that the content of luteolin in this herb is 0.7%. GC-MS was employed to analyzed chemical constituents of the essential oil from the flower of C. thalictrifolis. More than 60 peaks were detected and 45 of them were identified by comparing their spectra with that of the standards in the database and literatures. ESI-MS/MS was used to analyze the n-butanol extract of Passiflora incarnate. Based on the information of pseudo molecular ions and fragment ions of the glycosides, four major flavone-C-glycosides have been detected and identified as 7-methoxyluteolin-6-C-β-D-glucopyranoside, vitexin, swertisin and orientin. The isoflavone compounds in theextracts of three samples of B. chinensis collected in Gansu, Sichuan and Hunan, and the extract of Iris tectorum collected in Sichuan were analyzed by using TOF-HRMS and IT-MS. From the extracts of these herbs, a new isoflavone, identified as 5’,5,6,7-tetrahydroxy-3’4’-dimethoxyl isoflavon, and 7 known ones have been identified by analyzing the fragmentation patterns and their molecular formulas given by HRMS and the tandem mass spectrometry acquired by IT-MS. Chapter 4 elucidated the isolation and identification of a new triterpene saponin, androsacin (1), along with five known compounds (2-6) were isolated from the whole plants of Androsace integra (Maxim.) Hand.-Mazz., an herb used in traditional Chinese and Tibetan medicine. The chemical structure of the new compound was established as 3β-O-{β-D-glucopyranosyl-(1→4)-O-β-D-xylopyranosyl-(1→2)-O-β-D-glucopyranosyl-(1→4)-[O-β-D-glucopyranosyl-(1→2)]-α-L-arabinopyranosyl}-16α-hydroxy-13β,28-epoxy-olean-30-al by analyzing its MS, 1D- and 2D-NMR spectra. Compound 2 was cytotoxic toward HepG2 cancer cell with the GI50 value of 1.65 μg/mL. Chapter 5 described the biogenic pesticide activity screening of 68 traditional Chinese and Tibetan medicine extractions. The intention of this study is to explore bioactive natural compounds from these traditional medicinal herbs for biogenic insecticides use. Based on Syngenta’s bioassay, 14 extractions of these traditional medicines showed pesticide activities, and some of them had multi-activities on antibacterial and insecticidal. Chapter 6 is a review on the chemical and bioactivity research progress of Notopterygium incisum and N. forbesii.

水稻同源四倍体三系法杂种优势利用研究

水稻是重要的粮食作物，其产量的增加和品质的改良都是关系国计民生的大事。就我国现阶段的国情而言，水稻产量在现有水平上稳步提升仍是未来十几年甚至几十年农业生产最重要的目标之一。尽管根据“超级杂交水稻育种”的战略设想和水稻育种实践，通过不断地改进育种技术可望在更高的产量水平上进行水稻杂种优势利用，在稻属植物内还具有很大的产量潜力可以挖掘。然而，仅仅从现有的种质基础出发，要更大幅度提高水稻单产，实现“超级杂交稻”的目标也存在一些困难：现有的推广品种是二倍体，尽管种类众多，但是其基因组的来源相对单一；同时，水稻基因组DNA含量也是作物中最少的，基因组内寻求开发潜力有一定困难；水稻作为C3植物，光合利用效率不高也是制约水稻产量提高的因素之一。因此，寻求常规手段以外的技术突破或者方法创新，是实现“超级杂交稻”的目标的迫切需求。本研究利用秋水仙素能抑制细胞分裂中纺锤丝的收缩、使细胞染色体加倍的作用，对水稻幼穗诱导的愈伤组织细胞进行加倍，并分化出再生植株；创制出水稻同源四倍体新的种质材料，在此基础上选育水稻同源四倍体雄性不育三系材料，并实现水稻同源四倍体的三系配套，开展水稻同源四倍体杂种优势利用和四倍体杂交水稻选育研究，建立水稻同源四倍体杂种优势利用的新技术体系。这不仅有助于倍性水平杂种优势的开拓和利用，同时也将为我国新世纪“超级稻”育种研究开辟一条新的技术途径。 水稻幼穗诱导愈伤组织并分化成苗是一项成熟、简单的组织培养技术。本研究以普通二倍体水稻亲本为材料，用秋水仙素进行水稻的多倍体化诱导，创制同源四倍体水稻三系亲本材料并对其进行鉴定。多倍体化以秋水仙素诱导的愈伤组织培养为基础，研究不同秋水仙素浓度梯度和愈伤组织诱导培养基组合对诱导四倍体植株的影响。结果表明在MS+2,4 D 1.0mg/L+ KT0.2mg/L+ IAA0.2mg/L 和500mg/L的秋水仙素处理下，水稻愈伤组织染色体加倍（有最高的效率）效果较好，平均加倍频率可达25.26%，其中，材料CDR22和IR26诱导较易成功，加倍频率分别达到75%和26.5%；相对材料94109 1.3%加倍频率和冈46B 10.8%加倍频率，诱导率差异极显著。 对水稻四倍体材料进行了形态学鉴定结果表明，与二倍体水稻对照相比其株高、穗长、花粉育性等主要农艺性状，确定四倍体材料在穗长和千粒重两方面极显著提高，种子的长度和宽度也显著增长。对花粉育性鉴定，确认水稻四倍体不育系材料仍为不育，保持系材料自交和杂交可育，恢复系材料自交和杂交可育。对四倍体材料进行细胞形态、染色体数目等方面进行细胞学鉴定，经核型分析表明水稻四倍体材料具有48条染色体，是二倍体水稻的两倍。水稻四倍体材料根尖分生组织细胞与二倍体的根尖分生组织细胞相比，细胞体积、细胞核和核仁显著增大。四倍体三系材料在细胞有丝分裂中期均可规则排列在赤道板，并能均等地移向两极；后期观察中没有发现染色体分离滞后现象，分裂末期细胞能够形成大小相对均一的子细胞。水稻同源四倍体三系材料细胞分裂未见异常，植株生长发育正常。 从1996年至2006年，针对结实率、有效分蘖、着粒数和穗长等主要农艺性状，通过系谱选育的方法，对培育的同源四倍体水稻亲本材料进行了连续选择和改良，取得较好成效。表现为结实率的改良效果极佳，所有改良材料的平均结实率均呈上升趋势，如D237（29.70％→72.70％）、DTB（19.55％→53.21％）等。有效分蘖总体呈现上升趋势，但在不同的年份，如1998和2002存在较大的负向波动。部分材料改良效果明显，如D19B（5.87→13.50）、D什香 (7.00→12.00)等；同时一些材料如DTB和D明恢63虽然总体略有提高，但在不同的年份波动很大，因此存在较大改良阻力，原因还有待进一步研究。着粒数的改良上升趋势比较显著，除保持系的DTB之外，其余材料的平均着粒数有显著提高。穗长的改良阻力较大，虽然不同材料总体上有所提高，但效果并不显著，并且不同年份有较大负向波动（2001）。此外还对株高、剑叶长等性状也进行了选择，但效果不显著，原因有待进一步提高。同源四倍体材料产量相关性状遗传改良幅度不一致，保持系和恢复系间的遗传改良效果也存在差异。这为同源四倍体水稻的进一步利用打下了良好的基础。 籼稻和粳稻亚种间杂交及杂种优势利用的主要障碍就是其低的结实率。而同源四倍体杂交水稻的研究为提高杂交水稻的杂种优势利用创造了新的途径。本研究通过随机区组设计方案，挑选性状优良的二倍体水稻材料，包括雄性不育系，保持系和恢复系进行秋水仙素诱导加倍，从而获得同源四倍体水稻对应的三系材料。利用选育的优良水稻同源四倍体三系材料，配制7个杂交组合，杂交F1代与其恢复系亲本进行比较，用于计算超亲优势（HB）；而杂交F1代与生产上大面积推广的二倍体杂交品种汕优63进行比较，用于计算杂种优势。结果显示，同源四倍体杂交水稻的超亲优势表现为：每株有效穗变化幅度为1.4%至105.9%，总粒数为0.5%至74.3%，每穗实粒数为17.6%至255.7%，结实率为9.6%至130.4%。这些农艺性状的改良使得这7个杂种F1的理论产量的超亲优势高达64.8%至672.7%。小区试验中四倍体杂交水稻组合T461A/T4002和T461A/T4193分别比二倍体对照汕优63提高46.3%和38.3%以上，除一个品种以外所有品种产量均接近或高于汕优63的产量。同源四倍体水稻强大的杂种优势表明，亚种间杂交育性低的问题可通过四倍体化及强化选择来解决。此外，同源四倍体杂交水稻器官的巨大性也是其产量提高的有利因素，水稻同源四倍体三系杂种优势利用研究具有一定的理论价值和商业生产潜力。 Rice is one of the major food crops, the improvement of the production and quality of it is an important thing related to the people's livelihood. On China's current national conditions, steadily increase of the rice yield based on the current level is still one of the most important goals in the next decade or even decades of agricultural production. According to the "super hybrid rice breeding" the strategic and rice breeding practice, improvement of the use of hybrid rice heterosis through continuous improvements in breeding technology is expected to get a higher level of rice yield, there are also a great yield potential can be exploited. However, there are also some difficulties to increase rice yield obviously and implement the goal of "super hybrid rice" based on the existing germplasm: Rice varieties in promotion are diploid, although there are many varieties, but their genome are from a comparatively single source; Meanwhile, the rice genome DNA are the least among the crops, it is difficult to exploit the development potential within the genome; Rice as C3 plants, photosynthetic efficiency is not high, it is one of the factors constraint rice yield. Therefore, seeking technological breakthroughs or innovative methods different from conventional means is the urgent needs to reach the target of "super hybrid rice". Using colchicine inhibit spindle contraction during cell division, double the cell chromosome, we induced callus cells from rice panicle to be doubled, and differentiated regeneration; we created a new autotetraploid rice germplasm material, and on that basis we bred male sterility three line autotetraploid rice materials, and the achieved the three line rice autotetraploid matchmaking, researched in autotetraploid rice heterosis usage and tetraploid hybrid rice breeding, constituted a new technology system of autotetraploid hybrid rice heterosis utilization. This not only helps the tetraploid rice heterosis exploration and use, but also inaugurates a new technical means for China in the new century "super rice" breeding research. We chose ordinary diploid rice as materials, using colchicine to induce the polyploidization, created the autotetraploid rice three-line materials and identified them. The polyploidization was based on the colchicine-induced callus tissue culture, and we experimented different colchicine concentrations and culture mediums to induce tetraploid plants, confirmed that the optimal concentration for inducement was 500 mg/L, the average induce rate was 25.26 %. Among all the materials, CDR22 and IR26 had higher induced rate; in contrary, 94109 and GANG46B had lower induced rate, the difference was significant. Autotetraploid materials was identified of both morphological and cytological, compared plant height, length of pollen sterility, and other major agronomic traits with a diploid rice as the control plant, identified that the autotetraploid materials had very significant advantages in ear length and thousand-grain weight, as well as the size of the seeds. Cytology identification included observation of the cell morphology, the number of chromosomes, and karyotype analysis on the autotetraploid materials confirmed that their chromosome number was 48, twice of the diploid rice. Mitoses in the three lines were common: chromosomes arrayed normally in metaphase and separated balanced into the two poles, chromosome moved without lagging in anaphase and daughter cells normally formed in telophase except one. It has been proved that tetraploid rice has normal meiosis as their diploid relatives, which usually including series of sub-phases as interphase, prophase I (five sub-phases), prophase II, metaphase I, II, anaphase I, II and telophase I, II. However, abnormal phenomena, such as formation of tetravalent, trivalent and univalent, chromosome lagging and so on, which would finally block meiosis. Configurations of chromosome in metaphaseⅠwere versatile in structure and form accept the bivalent. That condition varied in different strain, suggesting more complex paring configurations and more versatile genetic characters in tetraploid rice. All these abnormalities in meiosis contributed to low fertility of gamete and might consequently resulted in low seed setting. Successive selection and improvement on seed set, productive tiller per plant, total grains per panicle, panicle length and so on had been carried out from 1996 to 2006. The raise of seed sets was significant in both restorers and maintainers. Seed sets of some strains were improved more significantly than others, for example D237（29.70％→72.70％）、DTB（19.55％→53.21％）and et al.. Productive tiller per plant was improved to some extant. The tendency of improvement was rising on the whole but changed in some years such as 1998 and 2002. Part of the stains increased greatly, such as D19B（5.87→13.50）、Dshixiang (7.00→12.00) and so on, but some strains including DTB and Dminghui63 only increased little and decreased in some years by unknown reason. Total grains per panicle increased significantly and all strains except DTB increased. Improvement of panicle length termed to be hard. Different strains showed different capacities for improvement and floating existed in different years for example 2001. It has been proved that other agronomical traits including plant length, flag leaf length and so on could be improved but not significantly by selection also. In a word, agronomical traits could be raised by successive selection that is prerequisite for further utility of autotetraploid rice. Poor fertility is the main barrier for utilizing heterosis between the two rice (Oryza stiva L.) sub-species, indica and japonica. Recently, the development of autotetraploid hybrids (2n=4x=48) has been suggested as a new method for increasing heterosis in hybrid rice. Using standard experimental protocols, the elite diploid rice male sterile, maintainer, and restorer lines were colchine-doubled and autotetraploid counterparts were obtained. Seven resulting hybrids were analyzed for heterobeltiosis (HB), where the F1 was compared to the male parent, and the degree of heterosis, where the F1 was compared to the diploid commercial hybrid, Shanyou 63. The HB among the autotetraploid hybrids ranged from 1.4 to 105.9% for the productive panicles per plant, 0.5 to 74.3% for total kernels per panicle, 17.6 to 255.7% for filled kernels per panicle, and 9.6 to 130.4% for seed set. Improvements in these yield components resulted in the HB for kernel yield ranging from 64.8 to 672.7% among the seven hybrids. Hybrids T461A/T4002 and T461A/T4193 yielded 46.3 and 38.3% more, respectively than Shanyou 63, and all other hybrids but one yielded the same or more than Shanyou 63. The high heterosis for yield suggests that hybrid sterility between two rice sub-species may be overcome by using tetraploid lines followed by intensive selection. Also, the gigantic features of the autotetraploid hybrids may establish a plant structure able to support the higher yield.