Calculation of energy levels in InGaAs/GaAs quantum dot array

The subbands of the ground state E-c1, the first excited state E-c2 and heavy hole state E-HH1 are calculated by solving the eigenvalues of effective-mass Hamiltonian H-0 which is derived from eight-band k . p theory and the calculations are performed at k(x) = k, = k = 0 for the three-dimensional array of InGaAs/GaAs quantum dots (QDs). With indium content in InGaAs QDs gradually increasing from 30% to 100%,the intersubband transition wavelength of E-c2 to E-c1, blue-shifts from 18.50 to 11.87 mu m,while the transition wavelength of E-c1, to E-HH1, red-shifts from 1. 04 to 1. 73 mu m. With the sizes of Ir-0.5 Ga-0.5 As and InAs QDs increasing from 1.0 to 5.0 nm, the intersubband transition from E-c1, to E-C2 transforms from bound-state-to-continuum-state to bound-state-to-bound-state, and the corresponding intersubband transition wavelengths red-shift from 8.12 pm (5.90 pm) to 53.47 mu m (31.87 pm), respectively, and the transition wavelengths of E-C1 to E-HH1 red-shift from 1. 13 mu m (1.60 mu m) to 1.27 mu m (2.01 mu m), respectively.

旱地土壤硝态氮与氮素平衡、氮肥利用的关系

利用长期肥料试验资料研究了土壤氮素平衡、氮肥利用率和土壤硝态氮之间的相互关系。结果表明,小麦不同施肥处理的氮肥利用率(NUE)为30.9%～65.8%,平均53.6%;土壤硝态氮累积率为2.3%～44.1%,平均13.2%;氮素表观损失率25.0%～42.7%,平均33.2%。一般情况下,氮素盈余值与氮肥用量呈正相关,与磷肥用量呈负相关;土壤中硝态氮的数量与氮素盈余值呈正比,与氮肥利用率呈反比。黄土旱塬地区,小麦在经济合理施氮条件下,氮素盈余值为13.79 kg/hm~2,硝态氮累积量为23.00 kg/hm~2,说明过量施用一定数量的氮肥对保持作物生产力和土壤氮素营养是必要的。

黄土丘陵区不同立地达乌里胡枝子群落水分特征及生物量研究

对黄土高原丘陵沟壑区不同立地条件下的达乌里胡枝子群落水分特征及生物量进行了研究.结果表明:(1)不同立地下的达乌里胡枝子蒸腾日变化均呈单峰型,上午呈上升趋势,于13:00达到峰值,之后均呈不同程度下降趋势.(2)不同立地达乌里胡枝子群落0~200 cm土层平均含水量为阴坡12.34%,半阳坡11.29%,半阴坡11.15%,阳坡8.96%.不同立地达乌里胡枝子叶片相对含水量和饱和亏与各立地土壤含水量关系密切.(3)不同立地下各个时期的达乌里胡枝子群落的地上生物量表现为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡,地下生物量则表现为阳坡(447.39 g/m2)>半阳坡(409.12 g/m2)>半阴坡(344.92 g/m2)>阴坡(217.01 g/m2).可见,达乌里胡枝子群落的水分生理特性及生物量的积累与立地条件密切相关.

施肥水平对冬小麦田土壤水分影响的模拟

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原长武旱塬地1957～2001年期间不同肥力水平下连作冬小麦田的土壤干燥化效应。结果表明:4种肥力处理下连作冬小麦逐月土壤有效含水量均呈现波动性降低趋势,平均每年分别减少8.6、8.6、11.1和13.7mm,无肥和低肥与中肥和高肥处理间土壤有效含水量差异十分显著,但无肥和低肥处理间无明显差异;在模拟初期出现了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程,在连作第5～8年以后均出现了稳定的土壤干层,无肥和低肥处理土壤干层均分布于2～3m土层,中肥和高肥肥处理分别分布于2～4m和2～5m土层,随肥力和作物产量水平的提高,土壤干层厚度增厚;4种肥力处理麦田生产年度耗水量接近且呈现波动性缓慢降低趋势,但前1～4年中肥和高肥处理麦田共计较无肥处理麦田多耗水91和203mm,长武旱塬地麦田土壤水分承载力为1.422～2.405t/hm2,相应的肥力水平为N45～90kg/hm2和P15～30kg/hm2。

顺丁橡胶的流变行为和炭黑混炼胶结构

顺丁橡胶在一般条件下素炼很难降解。本工作发现使用在低温下多次薄通的方法，可以制备分子量大的级分明显减少而分子量小的级分却基本不变，分布往分子量小的级分为向变窄（图1-1和表1-2）的顺丁橡胶的降解样品，包括橡胶和稀土胶两个品种。利用这些样品可以研究减少长链分子对改善流变行为的效应。研究方法采用多速锥板粘度计和毛细管流变仪从从流动曲线、挤出物外观和挤出物的弹性回复性三个方面去表征样品的流变性能，包括生胶和炭里混炼胶两种。生胶经消除一部分分子量大的分子之后，挤出物出现破裂的临界切速r_c推迟出现（图1-2），弹性回复性变小，表现在挤出物膨大比B和Bayley入口校正系数m都变小（图1-7和图1-5，1-6）。两个门尼值都是36.5的生胶样品具有不同的流变性质（表1-5），说明门尼粘度未必能够有效地反映出橡胶的加工性能。在炭黑混炼胶的结构的研究方面，测定了炭黑凝胶含量和可溶胶的分子量分布；发现炭黑优先吸附分子量大的级分，而支化分子又都是分子量大的，因而可溶胶不仅分子量变小，分布往分子量小的方向变窄（图1-9），而且支化分子也基本上消除，表现在GPC的测试的[η]_算 = [η]_测，而含有支化分子的原生胶则[η]_算 > [η]_测（比较表1-6和表1-2）。长链分子附着于面料黑上，不仅使真正参与形变的可溶胶（碳黑子会形变）的体积分数减小，而且使可溶胶的分子量变小，共弹性效应必然减弱。因此，炭黑混炼胶和生胶比较，共流变性能得到明显改善：挤出物外观光滑、γ_c推迟到10~3秒~（-1）以上才出现（比较图1-17、1-18和图1-3，1-4）；B值和m值都明显减小（表1-8和图1-13）。炭黑在混炼胶中起增粘作用，但增粘作用随着切变速率的增大而减弱（图1-10，1-11）。对于这个现象，本文用部分分子链从炭黑表面上脱附去解释。从文中各图表的数据，可以看到少量长链分子就足以不利于橡胶的流动；长链分子容易和其他分子链缠结，少量就足以增加弹性效应，因而影响流动，这是可以理解的。消除长链分子是改善顺丁橡胶加工性能的一个重要途径。第二部分分子量对炭黑-橡胶吸附作用的影响 本工作以GPC分离出的各级分顺丁橡胶作为单分散试样，由生胶和黑胶中的可溶胶在同一级分的重量分数的变化，通过公式（2-1）计算出炭黑吸附的胶量即炭量凝胶值。这样，在较宽范围内，定量地研究了分子量对炭黑-橡胶吸附作用的影响，提出了炭黑凝胶值A和分子量M的关系式：A=Ke~(-b/M)(2-2)（图2-3）。实验表明，Ni和稀土两种顺丁橡胶有相同的b值，但K则取决于炭黑的结构和用量（表2-3）。如果橡胶在配炼中不发生降解，可以从公式（2-2）出发，导出对于一般多分散炭里混炼胶样品中可溶胶的分子量及分子量分布的计算公式[式（2-5）、（2-6）、（2-7）]。公式计算值和GPC实测值的一致性较好（图2-5，2-6和表2-4）。

InGaAs/GaAs量子点阵列中的能级计算

根据八带k·p理论,在三维InGaAs/GaAs量子点阵列中求解kx=ky=kz=0 处的有效质量哈密顿H0的本征值,得到InGaAs量子点中导带中电子基态EC1,第一激发态EC2和重空穴态EHH1的能级.随着In组分从30%增加100%,InGaAs量子点中EC2到EC1的带内跃迁波长从18.50 μm 蓝移到11.87 μm,而EC1到EHH1的跃迁波长则从1.04 μm红移到1.73 μm;随着量子点高度从1.0 nm增加到 5.0 nm,In0.5Ga0.5As和InAs量子点中EC1到EC2的带内跃迁都从束缚态-连续态型转换到束缚态-束缚态型,对应于两种量子点的带内跃迁波长分别从8.12 μm (5.90 μm)红移到 53.47 μm(31.87 μm),两种量子点中EC1到EHH1的跃迁波长分别从1.13 μm(1.60 μm)红移到1.27 μm(2.01 μm).

长白山阔叶红松林树种的空间分布格局：机会还是竞争？

森林群落中物种是怎样分布的？各物种是如何共存于同一群落中的？物种的分布格局是如何随尺度变化的？哪些过程影响了物种的空间分布格局？森林群落中是否存在着强烈的种内或者种间竞争？是机会还是竞争在构建森林群落中起着更为重要的作用？这些问题的回答，对于我们了解森林群落的结构特征及其内在的生态学过程、揭示物种多样性维持和共存机制具有极其重要的意义。本论文以长白山阔叶红松林25 ha大型固定样地为研究平台，基于第一次样地调查数据，采用不同的空间格局分析方法，从不同的研究角度，对阔叶红松林的群落组成与结构特征、空间格局、种间关系、密度制约机制、物种共有度格局等进行了较详尽的研究。主要研究结论如下： 1) 样地内胸径≥1cm的木本植物共18科32属52种。总的独立个体数为38902，包括分枝的总个体数为59121。个体数最多的前3个种的个体数占总个体数的60%，前14个种占95%，而其余38个种仅占5%。从物种多度、胸高断面积、平均胸径和重要值来看，群落成层现象显著，具有明显的优势种。 2) 对树种空间分布格局的分析发现：树种的空间分布格局随树种、径级、垂直高度、空间尺度的变化表现出不同的分布格局；大多数树种在较小的空间尺度上是聚集的，聚集程度随林层的增高而降低，而在较大的空间尺度则主要表现为规则或者随机分布；小树在小尺度上表现出不同程度的聚集；一些树种的分布格局表现出一定的空间异质性。 3) 对树种的种间相关性分析发现：树种的种间相关性随树种、径级、垂直高度、空间尺度而变化；红松与紫椴在整体上表现为正相关，但并不是在各林层间都表现为正相关；红松和紫椴的幼树和小树大多聚集在母树的周围，蒙古栎和水曲柳的幼树和小树在母树周围分布较少；对不同树种在不同径级和垂直层的空间相关性的分析发现，蒙古栎和水曲柳多分布在光环境比较好的地方，而红松和紫椴这两个耐阴树种则分布在郁闭的冠层下，表明不同的物种具有不同的生境要求以满足其存活和建成的需求；通过比较6个个体数差异极大的槭属树种的种群结构、空间格局和空间相关性等发现，15个物种对中的7个物种对不存在明显的相关性，不同径级的物种对之间的比较也没有发现明显的相关性，即它们之间并不存在明显的种间竞争。 4) 分析密度制约机制对树木存活的影响，可以发现：死亡前树种的格局大多是比死亡后更加聚集的；对于死亡后存活树木的格局，5个主林层树种中的3个和8个次林层和林下层树种中的3个树种的死亡都是随机的，8个次林层和林下层树种中的5个表现出正的密度制约存活；13个树种中的9个树种的存活与其自身的胸高断面积负相关，表明在大树之间存在着强烈的种内或种间竞争；主林层树种存活与近邻距离内同种的个体数没有明显相关性，而次林层和林下层树种的存活与近邻距离内同种的个体数大多呈正相关；大多数树种的存活与同种的胸高断面积表现出负相关，表明了强烈的种内竞争的存在，树木个体的大小对种内竞争的贡献要远远大于该树种种群的密度。 5) 对物种共有度格局的分析发现：阔叶红松林群落在小的空间尺度上出现了较少的物种共有度格局，表明也许存在强烈的种间竞争；而在较大尺度上，基于群落等级、个体数较多的物种组和径级较大的物种组的分析，都出现了随机的物种共有度格局，表明在较大的尺度上并不存在明显地影响物种分布的生态学过程；基于系统发生的物种组的物种共有度格局明显地不同于群落等级的物种共有度格局，在系统发生的物种组内，没有发现种间竞争的证据，而在小尺度上却存在正的种间相关性。 6) 从不同角度对物种分布格局的分析可以看出，森林群落结构与空间尺度是密切相关的。树种的空间分布格局随尺度而变化，在一个尺度上表现为一种格局，而在另一个尺度上则可能表现为另一种不同的格局。种内和种间相关性的分析也在不同的空间尺度上表现出不同的空间相关性。

长白山阔叶红松林与大气间CO2及H2O交换的过程与模拟

在全球变化背景下，森林生态系统CO2和H2O交换过程已经成为国际研究的前沿问题。本研究以长白山阔叶红松林为研究对象，利用基于生理生态学过程的多层模型，考虑了混交林中不同树种的生物量、冠层高度和厚度，对冠层及生态系统尺度的碳水通量进行了详细模拟及分析，同时用涡动相关实测数据对模拟结果进行检验，并模拟和预测了阔叶红松林生态系统碳水收支对气候变化的响应，以期为我国研究区域甚至更大尺度碳水平衡的时间和空间格局特征提供模型储备。本文的主要结论如下： 1）长白山阔叶红松林主要优势树种红松、紫椴、水曲柳、色木槭和蒙古栎的生理生态学参数（初始量子效率α、光饱和时的最大净光合作用速率Pmax、最大Rubisco催化反应速率Vcmax、CO2饱和时的最大净光合作用速率Jmax）有着明显且不同的季节变化。6、8月的α值较大，Pmax、Vcmax和Jmax的最大值也出现在6—8月，而5、9月的各项参数值均较小。 2）对阔叶红松林冠层结构的观测，发现各树种在冠层中所处位置有明显差异。假设各树种水平分布均匀，以各树种的冠高、冠厚和叶片生物量为依据，将冠层垂直分为20层，模拟出各层各树种的CO2和H2O通量。这与传统的假设各树种垂直均匀分布相比，更加符合阔叶红松林的实际群落结构。 3）长白山阔叶红松林的能量平衡比EBR为0.800，居于国际同类观测的中上水平，涡相关观测数据较为可靠。CO2和H2O通量有明显日变化，夜间值较小且变化平缓，白天值呈单峰形的日变化。对2003—2007年生长季的模拟结果分析表明，CO2和H2O通量模拟值与涡相关实测值的回归线斜率分别为0.935和0.875，截距为-0.0136 mg•m-2•s-1和13.7 W•m-2，相关系数为0.655和0.622（n=30107）；CO2通量模拟和实测的平均值分别为-0.138和-0.134 mg•m-2•s-1，模型高估了2.99%；H2O通量模拟和实测的平均值分别为88.5和85.4 W•m-2，模型高估了3.63%，模拟效果较好。从季节变化来看，生长季初、末期（5月和9月）CO2和H2O通量较小，生长旺盛期（6—8月）通量值较高。CO2和H2O通量受环境因子的综合影响，其中，辐射和气温是主要限制因子。 4）对模型的主要参数和环境因子的敏感性分析表明，CO2通量对a1 (气孔导度的参数)、Vcmax、Ca (大气CO2浓度)变化的响应较强，而H2O通量对a1、LAI (叶面积指数)、Ta (气温)变化的响应较强。CO2通量对Ca的变化最为敏感，而H2O通量对其它环境因子的响应程度均高于CO2通量。与将冠层分为20层的方法相比，5层方法（Gaussion五点积分法）得到的碳吸收量和蒸发散量分别低估了25.3%和11.1%。这两种分层方法产生的差异，主要来自于不同层的辐射吸收和权重分配。

中国辽宁海洋放线菌资源、生物学特性及一株新种的鉴定命名

本论文在国内外首次报导了中国辽宁海洋放线菌资源考察研究结果。结果表明中国辽宁海洋放线菌资源丰富；在分离出的海洋放线菌中以链霉菌属居绝对优势，占所分离菌株总数的90%以上，此外尚有少量的海洋小单孢菌和海洋诺卡氏菌；所获提的海洋链霉菌可分为7个类群，已鉴定出11个种和1个新种。选择生长较快的链霉菌属13株菌株，对其形态特征、培养特征、生理生化特征、抗菌谱、细胞化学组分、DNA中的G+C mol%等内容进行系统研究。结果，全部13株菌株均能忍耐6%NaCl和pH13的碱性，5株菌株能耐受10%NaCl；G+C mol%均在69.5%-72.5%之间；均为细胞壁I型；但在形态特征、培养特征、生理生长特性、抗菌谱等方面各菌株之间又有差异。根据链霉菌鉴定手册，将13株菌株中的12株逐一定名：（1）将菌株H72-9定名为威德摩尔链德菌（S. wedmorensis, H72-9），（2）将菌株H73定名为细黄链霉菌（S. microflavus, H73）（3）将菌株H74-2定名为天蓝色链霉菌生天蓝亚种（S. coelicolor，subsp. coelicoferus, H74-2），（4）将菌株Hai-75定名为娄彻氏链霉菌（S. rochei, Hai-75），（5）将菌株H75-2定名为鲜黄链霉菌（S. galbus, H75-2），（6）将菌株H76定名为束丛链霉菌（S. fasciculus, H76），（7）将菌株H77定名为灰红链霉菌（S. griseoruber, H77），（8）将菌株H78-1定名为栗褐链霉菌（S. badius, H78-1），（9）将菌株J5定名为吡啶霉素链霉菌（S. pyridomyceticus, J5），（10）将菌株J7定名为锈亦链霉菌（S. rubiginosus, J7），（11）将菌株J10和J11定名为栗色浑圆链霉菌（S. castaneoglobosus）。将13株中的另一株海洋放线菌Hai-74确定为放线菌新种，它除了在形态特征、培养特征、生理生化特性等与已知近似种有明显的不同外，最主要的是在其独特的“索状”孢子丝结构，为国内外首次发现，故将此新种命名为索孢天蓝链霉菌（Strepomyces multisticho-cateniformis n. sp. Xie and Ding）。在研究中国辽宁海洋放线菌的抗菌性能中，我们还首次发现并报道了海洋细黄链霉菌H73的抗菌物质，它能显著减轻大豆连作障碍（重茬大豆根际土壤紫青霉菌及其毒素对大豆的危害），因此在今后它很有可能被用来研制一种能够减轻大豆连作障碍的新型农用抗生系。为此，我们对海洋细黄链霉菌H73的基因组DNA文库进行了构建，这将为今后研究有关抗菌基因方面的工作奠定基础。

五枫藤、小驳骨和川西茶藨的化学成分研究

八月瓜属植物五枫藤(Holboellia latifolia Wall.)和驳骨草属植物小驳骨(Gendarussa vulgaris Nees)均为药用植物, 前者化学成分研究不深入, 后者的化学成分未见报道。川西茶藨(Ribes takare D. Don)为茶藨子属植物, 没有化学成分的报道。本论文对三个植物的化学成分和活性成分进行了研究, 主要通过色谱方法分离得到了48 个化合物, 采用波谱分析或与已知标准品对照等手段鉴定了它们的结构, 其中有1 个新的原小檗碱类化合物和3 个新的联苯类化合物,发现了具有细胞毒活性和α-葡萄糖苷酶抑制活性的化合物。1、从五枫藤地上部分的95%乙醇提取物中分离得到了12 个化合物: 五加苷K (1)、hederagenin 3-O- α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)- α-L-arabinopyranoside (2)、β-萘乙酸(3) 、3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-[β-D-glucopyranosyl-(1→3)]-α-L-arabinopyranosyl oleanolic acid 28-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→4)-β-D-glucopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranosyl ester (4) 、3-O- α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-O- β- D-glucopyranosyl-(1→2)- α-L-arabinopyranosyl oleanolic acid (5) 、3-O-( β-D-glucopyranosiduronic acid)-oleanolic acid 28-O- β-D-glucopyranoside (6)、lup-20(29)-en-3-one (7)、lupeol (8)、β-谷甾醇(9)、齐墩果酸(10)、乌苏酸(11)、β-胡萝卜苷(12)。化合物1 对Lu-06、N-04 和Bre-04 癌细胞株的GI50 分别是0.77µg/mL、1.26 µg/mL 和1.55 µg/mL, 化合物2 对N-04 癌细胞株的GI50 为2.44 µg/mL。2、从小驳骨地上部分的95%乙醇提取物中分离得到了1 个原小檗碱类新化合物13-hydroxyl gusanlung A (25), β-谷甾醇(9)、齐敦果酸(10)、β-胡萝卜苷(12)、棕榈酸(1-)甘油酯(13)、棕榈酸(14)、阿苯哒唑(15)、阿苯哒唑砜(16)、阿苯哒唑亚砜(17)、aurantiamide acetate (18)、华良姜素(19)、芫花素(20)、(-)-丁香树酯醇(21)、gusanlung B (22) 、eupteleasaponinsⅤ acetate (23)、gusanlungA (24)、刺五加苷E (26)、岩白菜素(27)、咖啡酸(28)。化合物25 对肝癌细胞株(HepG2) 的GI50 为2.08 µg/mL。3、从川西茶藨地上部分的95%乙醇提取物中分离鉴定了22 个化合物: β-谷甾醇(9) 、β- 胡萝卜苷(12) 、O-acetyloleanolic aldehyde (29),4,7,8-trimethoxy-2,3-methylenedioxydibenzofuran (30) 、3', 5-dimethoxy-3, 4-methylenedioxybiphenyl (31) 、桦木醇(32) 、6,7-dimethoxy-1-methyl-3,4-dihydroquinolin-2-one (33)、3'-hydroxy-5-methoxy-3,4-methylenedioxybiphenyl (34) 、7-hydroxy-4,8-dimethoxy-2,3-methylenedioxydibenzofuran (35)、桦木醛(36)、没食子酸(37) 、6β- 羟基-4- 烯-3- 酮- 豆甾醇(38) 、5α, 8α-epidioxy-(22E,24R)-ergosta-6, 22-dien-3β-ol (39)、verrucofortine (40)、6-methoxycalpogoniumisoflavone A (41)、2-羟基二苯甲酮(42)、桦木酸(43), 3, 5-二甲氧基苯甲酸-4-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(44)、洋芹素(45)、刺槐素(46)、水杨酸(47)、洋芹素-5-O- β-D-葡萄糖苷(48), 化合物30、31 和35 为新的联苯化合物。化合物30的α-葡萄糖苷酶抑制率为10.2% (1.00 mg/mL); 化合物35 的抑制率为17.2% (1.00mg/mL)。4、综述了1960 年以来原小檗碱类化合物药理活性研究进展。 Plants Holboellia latifolia Wall and Gendarussa vulgaris Nees, are used as folkmedicine. Ribes takare D. Don belongs to the genus Ribes. The three plants have notbeen chemically studied in detail. Chemical and bioactive study of three plants led tothe isolation of 48 compounds by chromatography. Their structures were elucidatedon the basis of spectroscopic evidence or comparison with authentic samples. Amongthe 48 componds isolated one protoberberine alkaloid and three biphenyls are newones. Cytotoxic and α-glucosidase inhibitory compounds had been found.1. Twelve compounds were isolated from the 95% ethanol extract of the aerial partof H. latifolia Wall. They were characterized as fellow: eleutheroside K (1),hederagenin-3-O- α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)- α-L-arabinopyranoside (2),2-naphthyl acetic acid (3),3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-[β-D-glucopyranosyl-(1→3)]-α-L-arabinopyranosyl oleanolic acid 28-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→4)-β-D-glucopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranosyl ester (4), 3-O- α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-O- β- D-glucopyranosyl-(1→2)- α-L-arabinopyranosyl oleanolic acid (5),3-O-( β-D-glucopyranosiduronic acid)-oleanolic acid-28-O- β-D-glucopyranoside (6),lup-20(29)-en-3-one (7), lupeol (8), β-sitosterol (9), oleanolic acid (10), ursolicacid (11), and β-daucosterol (12). Compound 1 showed moderate cytotoxicity againstLu-06 (GI50, 0.77 µg/mL), N-04 (GI50, 1.26 µg/mL) and Bre0-4 (GI50=1.55 µg/mL)and compound 2 showed moderate cytotoxicity against N-04 (GI50=2.44 µg/mL).2. A new protoberberine alkaloid, 13-hydroxyl gusanlung A (25), was isolated fromthe aerial part of Gendarussa vulgaris Nees, together with β-sitosterol (9), oleanolicacid (10), β-daucosterol (12), glycerol monopalmitate (13), palmific acid (14),albendazole (15), albendazole sulphone (16), albendazole sufloxide (17), aurantiamideacetate (18), kumatakenin (19), genkwanin (20), (-)-syringaresinol (21), gusanlung B(22), eupteleasaponinsⅤ acetate (23), gusanlung A (24), eleutheroside E (26),bergenin (27) and caffeic acid (28). Compound 25 showed cytotoxicity against HepG2 cells (GI50, 2.08 µg/mL).3. Phytochemical study of the Ribes takare D. Don led to the isolation of three newbiphenyls, 4,7,8-trimethoxy-2,3-methylenedioxydibenzofuran (30), 3', 5-dimethoxy-3,4-methylenedioxybiphenyl (31) and 7-hydroxy-4,8-dimethoxy-2,3-methylenedioxydibenzofuran (35), along with nineteenknown compounds, β-sitosterol (9), β-daucosterol (12), O-acetyloleanolic aldehyde(29), betulin (32), 6,7-dimethoxy-1-methyl-3,4-dihydroquinolin-2-one (33),3'-hydroxy-5-methoxy-3, 4-methylenedioxybiphenyl (34), betulinic aldehyde (36),gallic acid (37), stigmast-4-en-6β-ol-3-one (38), 5α, 8α-epidioxy-(22E, 24R)-ergosta-6,22-dien-3β-ol (39), verrucofortine (40), 6-methoxycalpogonium isoflavone A (41),2-hydroxybenzophenone (42), betulinic acid (43), 3,5-dimethoxygallic acid-4-O- β-D-glucopryranoside (44), apigenin (45), acacetin (46), salicylic acid (47) andapigenin-5-O- β-D-glucopryranoside (48). α-Glucosidase inhibitory rates ofcompound 30 and 35 were respectively 10.2% and 17.2% at a concentration of 1.00 mg/mL).4. Pharmacological activities of protoberberines were summarized.

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.

九寨沟湖泊湿地植物群落与植物地理研究

九寨沟湖泊湿地在维持九寨沟的生态平衡中起着重要的作用，在旅游产业的发展下，湿地生态系统及生物多样性面临着较大的威胁。尽管九寨沟湿地具有重要的生态价值，但目前对其研究尚比较薄弱。湿地植物群落和植物地理研究可以为湿地资源的可持续利用和监测保护提供科学依据。作者从2004年8月到2007年11月对九寨沟湿地的植物物种组成、地理分布、优势植物群落的结构、生长动态、湿地土壤种子库进行了调查研究。主要结果如下： 1. 九寨沟湿地物种组成、地理分布特点及湿地植物群落特点 九寨沟湿地共有苔藓植物8科13属16种，维管植物为48科107属199种。九寨沟湿地植物的地理成份较为丰富，维管植物在科级水平上有7种地理分布型（变型），在属级水平上有13种地理分布型（变型）， 在种级水平上共有29种地理分布型（变型）。九寨沟湿地植物以温带成份和我国特有成份为主，同时兼有热带、亚热带成份和环极—高山成份。九寨沟湿地植物的分布表现出明显的垂直地带性和水平地带性。湿地植物群落可划分21个群落类型，不同植物群落类型的物种多样性及物种组成存在较大的差异。九寨沟湿地植物的物种多样性和群落多样性以及较高的生产力特征，是维持其湿地生态景观多样性和稳定性的基础。 2. 土壤、水环境、海拔等对湿地植物的分布及生物多样性的影响 九寨沟湿地土壤、水等环境因子存在较大的差异。帕米尔苔草和宽叶香蒲等群落的凋落物较多，土壤有机碳、土壤总磷较高，可能是九寨沟湿地的重要土壤碳库。 九寨沟湿地植物沿水环境梯度的分布规律表现为：沉水植物（轮藻—篦齿眼子菜，水苦荬，杉叶藻）——挺水植物（水木贼，芦苇，宽叶香蒲）——湿生草本（苔草、节节草、披散木贼）——湿生灌木（柳灌丛，小檗灌丛）等。海拔也影响湿地植物的物种组成。 水深对物种多样性有影响，水深与物种丰富度负相关。随着水深的增加，水木贼、芦苇、杉叶藻、宽叶香蒲等群落的物种多样性下降；在长期淹水和季节性淹水的地方，水木贼群落物种多样性存在显著差异。土壤总氮与水木贼群落物种丰富度正相关。 3. 土壤营养元素、水环境对植物生长的影响 水深影响湿地植物生物量的分配。芦苇无性系分株在47 cm水深的环境中单株平均生物量最大；在干滩地中（地面水深0 cm），叶生物量百分比最大，而茎生物量百分比最小，茎的生物量百分比和生长速率随水深的增加而增加；在较干的滩地生境中，开花率、花序的生物量百分比明显大于水较深的生境。 水深与水木贼地上生物量负相关，但水木贼地上生物量在长期淹水和季节性淹水的地方没有显著的差异。在水浅的地方，杉叶藻、水木贼、芦苇等植物群落中，其他伴生物种的生物量占样方总生物量的百分比较大。 土壤有机碳、土壤总氮、土壤总磷等对湿地植物生物量的影响比较大：宽叶香蒲地上生物量与土壤总磷正相关；水木贼地上生物量与土壤总氮正相关；杉叶藻地上生物量与土壤有机碳正相关。 水深、土壤营养成分对湿地植物高度、密度等有影响。水木贼的平均高度在季节性淹水的地方比长期淹水的地方低，平均密度在长期淹水的地方比季节性淹水的地方低；除了5月份，其他观察月份水木贼的密度都与水深负相关，同时与土壤有机碳正相关。另外，芦苇密度与土壤有机碳含量正相关，宽叶香蒲密度与水深负相关，帕米尔苔草高度与土壤有机碳负相关。 4. 优势植物群落的动态变化 在优势植物群落中，优势种的高度、密度、盖度、生物量等在群落中占绝对优势。除五花海，水木贼群落的物种组成、高度、生物量在两年间没有显著的变化。芦苇群落的物种丰富度在近两年有所增加。 湿地植物生长表现为明显的季节动态，生长的峰值大多在7月－8月。优势植物群落的物候与水文周期有关。湿地植物群落的物种组成和密度，可以作为对湿地监测和保护的生物指示。 5. 九寨沟湿地土壤种子库特征及其在湿地生物多样性恢复中的作用 水深和现存植被物种丰富度可以解释湿地土壤种子库的变化。水深可以解释表层物种丰富度45%的变化。现存植被物种丰富度可以分别解释10 cm土层、2－5 cm土层及5－10 cm土层土壤种子库45%、48%和25%的变化。 湿地土壤种子库的密度为0－15945粒m-2, 种子库中共发现23个物种。现存植被优势物种和种子库优势物种不同。各层土壤种子库密度和物种丰富度并不存在显著的差异，但第二层土壤种子库密度最大。海拔、现存植被优势种盖度、土壤总磷、土壤总氮、土壤有机碳对湿地土壤种子库的密度和垂直结构没有影响。土壤种子库物种丰富度小于地上植被物种丰富度。湿地土壤种子库与地上植被的相关性不大。在浅水区域，湿地土壤种子库在湿地植被恢复中有一定作用。但在深水区域，保护现存植被更重要。 The lakeshore wetlands are valuable ecological units of the Jiuzhaigou lakes. Pressure for travel industry development pose a continuing and severe threat to the biodiversity-support function of the wetland system. Despite the ecological importance of wetlands in Jiuzhaigou, they are so far poorly studied. Both general plant communties and biogeographical studies are needed in order to attain basis for sustainable use the wetland resources and adequate protection of these areas. The present study was undertaken to examine aquatic plants distribution and the species compositon, structure and growth dynamics of their communities with variations of environmental factors along altitudes, water depth and soil properities gradients in Jiuzhaigou. Analysis of field survey data collected during August 2004 and November 2007 in lakeshore wetlands in Jiuzhaigou National Nature Reserve, Sichuan, China. The results were as following: (i) Species composition and biogeography in wetland vegetation 8 families, 13 genus, 16 species of moss and 48 families, 107 genus and 199 species of vascular plants in Jiuzhaigou wetlands were found. The floristic compositions were abundunt. Ten geographical distribution types at family level, 13 geographical distributions types at generic level and 29 geographical distribution types at specific level in vascular plants were found. Most species in Jiuzhaigou wetlands are temperate elements and Chinese endemic elements, with a few of tropical and subtropical and some circumarctic elements. And the plant distributions show clear vertical and horizontal patterns. There were 21 major wetland plant community types. Species composition and species richness in different plant communities are different. The species diversity and plant community diversity and their high biomass are the basis for the diversity and stability of wetland landscapes in Jiuzhaigou. (ii) Water depth, soil nutrients and altitudes influence on the species diversity and plant distribution. Total phosphorous and organic cabon in soil were higher in C. pamiernensis and T. latifolia communities, where are important cabon reservoirs in Jiuzhaigou wetlands. Along gradients of water depth, among populations of the dominant plant species present: submerged macrophytes (Chara vulgaris, Potagemonton pectinatus, Veronica anagalis-aquatica，Hippuris vulgaris), emergent macrophytes (Equisetum fluviatile, Phragamites australis, Typha latifolia), helophytes (Carex pamirensis )and shrubs (Salix sp., Berberis sp. ). Altitudes influence on the assemblage of plant communities. Water depth negatively correlated with species richness. Specie richness showed differences between permanently flooded sites and seasonally flooded sites in E. fluvatile communities. And total nitrogen in soil was negatively correlated with species richness in E. fluviatile communities. Altitudes show no significant influence on species richness, but in fact, through our analyses, they do have influence on the assemblage of wetland plants. (iii) Water depth, soil nutrients influence on the plant growth Water depth influences the biomass allocation in Phragmities australis. The average aboveground biomass of a single ramet (4.2 g) was the largest in the habitat with water level 47 cm above the soil surface. At the habitat with water level under soil surface 15 cm (－15 cm), the leaf biomass percentage (of the total ramet biomass) was the largest (46.1%), and the height and percentage of ramose ramets ( with branches on stem )(of the total ramets in a plot) were found obviously different. The deeper in water, the larger the biomass percentage and growth rate of stems were. The flowering rate and biomass of panicles were greater in shallow water than those in deep water. Water depth negatively correlated with aboveground biomass of E. fluviatile. However, above-ground biomass of E. fluviatile showed no significant difference between permanently flooded sites and seasonally flooded sites. But in shallow water, more biomasses of accompanying species were found in dominant plant communities such as H. vulgaris communities, E. fluviatile communities and P. australis communities. Water depth, soil nutrients influence on shoot density and shoot length of wetland plants. The shoot density of E. fluviatile was correlated to water depth in all growth months. Annual average density was significantly lower at permanently flooded sites than at seasonally flooded sites. But the annual average shoot length was significantly lower at seasonally flooded sites than at permanently flooded sites. (iv) Growth dynamics of dominant communities in Jiuzhaigou wetland The shoot length and shoot density, coverage and biomass of domiant species were dominated in plant communities. The species composition increased in P. australis communities in recent two years. The species richness in E. fluviatile communities showed no difference between 2005 and 2007. The above-ground biomass and shoot density in Five－flower Lake from July 2005 to July 2007 were significantly different, while in other sites, the differences were not significant. Shoot height, shoot density and above-ground biomass showed significant seasonal changes in all sites. Growth dynamics correlated with the cycle of water levels in lakes. Most plants growth parameters peaked at July or August. The biomass of T. latifolia peaked in August. But the shoot length of T. latifolia in deeper water peaked in July. The shoot length of E. fluviatile increased significantly from May to August except in seasonally flooded sites in Arrow-bamboo Lake. The species composition of communities and shoot density can be used as bioindicators in Jiuzhaigou wetland. (v) Soil seed bank in Jiuzhaigou wetland and its role in vegetation restoration Seed density in all soil layer samples was negatively correlated to water depth. Water depth can explain 45% variance of species richness in surface layer in sediment. Species richness in extant vegetation can explain 45%, 48%, 25% variance of species richness in total 10 cm and in 2－5 cm and 5－10 cm layer sediment respectively. Mean seed densities in wetlands ranged from 0 to 15945 m–2. A total of 23 species germinated in seed bank. The dominant species in seed bank and extant vegetation showed great difference. The total number of species and seedlings that germinated in different layers was not significantly different. But the second layer had the greatest seed density. In shallow water, seed bank can contribute to vegetation restoration, while in deeper water, protection of extant vegetation may be a better strategy.

基于RS和GIS的四川省土地利用/覆盖变化及可持续利用研究

LUCC是全球变化研究的核心主题之一，也是社会经济可持续发展的关键问题。改革开放后四川的社会经济发展非常快，在各种因素的驱动下，土地利用/覆盖发生了深刻变化。目前四川省缺乏基于实际调查数据的、全域性的、具有连续时间序列的LUCC和驱动力分析及土地可持续利用研究成果，这对我们从全局上把握全省土地利用现状、发展变化趋势，利用土地政策参与宏观调控，实现长期可持续发展目标，建设资源节约型、环境友好型社会极为不利。本研究针对这一问题，选取全川八大土地利用类型作为研究对象，研究了全省1996年到2006年的土地利用/覆盖格局和变化情况，分析了不同尺度的驱动因素，对全省农用地和建设用地的集约利用状况、潜力进行了分析评价，并提出相应的对策措施。 1．1996年-2006年10年来整个省域的土地利用/覆盖格局变化。 （1）1996年-2006年全省的土地利用/覆盖格局 1996年，全省是一个以农用地为主的土地利用/覆盖格局，林地和牧草地属于优势覆盖类型（合占69.17%），居民点及工矿用地和交通用地合占只有3%左右。 2000年的LUCC格局较为明显的特点是耕地所占比重下降0.4个百分点，水域和未利用土地所占比重有所下降，牧草地保持不变，其余地类所占比重有所上升。 与2000年相比，2004年林草地的优势格局进一步得到强化（合占比重达到70.23%）。耕地面积占幅员面积的比重下降0.83个百分点，略有下降的有未利用土地、水域和牧草地。值得关注的是在“退耕还林还草”的大背景下，牧草地占幅员面积的比重下降0.04个百分点。 到2006年，仍为林草地为主导优势的格局，二者合占上升0.15%。在城市化快速推进的背景下，居民点及工矿用地中的城市用地和建制镇用地占比重超过15%，农村居民点占比重降至76%。交通用地中农村道路占比重降至57.8%,公路用地占比重升至37.5%。五个地貌区的土地利用/覆盖格局与全省的变化基本一致。值得关注的是盆西平原区的交通用地上升幅度和盆地丘陵区的未利用土地的开发利用力度明显大于其它地貌区。 （2）1996-2006年10年间土地利用/覆盖格局的变化 1996-2000年4年间，耕地、水域和未利用地三个地类下降，年均减少0.75、0.19和0.32个百分点。其中耕地年均减少49229.0公顷，约一半流向林地，13.77%流向园地，约20%流向建设用地。另外5个地类面积增长，增长绝对量最大的是林地，年均增长40063.7公顷，交通用地增幅最大，4年年均增长达1.95%。 2001-2004年是西部大开发逐步推进、“退耕还林还草”项目全面展开和土地整理深入实施的关键期，LUCC更为深刻。耕地、未利用地、水域和牧草地四个地类面积下降，其余地类按增长幅度依次是园地、交通用地、居民点及工矿用地和林地。耕地加速下降，年均降幅达到1.59%，其减少去向主要是林地（占66.75%）和园地（占19.84%），其增加来源主要是未利用地、园地和水域。交通用地的增幅最大，为3.96%,其增加主要来源于耕地、未利用土地和林地，分别占49.96%、16.63%和13.09%。居民点及工矿用地增长幅度为3.12%。 从1996年到2006年的10年间，耕地、未利用地、水域和牧草地下降幅度分别为10.36%、3.61%、1.34%和0.26%。园地增幅达23.61%。绝对面积增长最大的则是林地，达630733.3公顷。交通用地和居民点及工矿用地增幅也较大，分别为15.00%和9.31%。 10年间年均总变化量为310326.6公顷，2000年-2004年之间变化最大（为356865.8公顷），高于平均变化量，而1996-2000年间和2004-2006年间都小于平均变化量。 （3）10年间不同地貌区的LUCC变化 盆西平原区的特点是园地大幅上升达77%，居民点及工矿用地和交通用地也大幅上升，耕地、未利用地下降幅度大，该区耕地、水域、未利用地的减少强度和园地、居民点及工矿用地、交通用地的上升强度均居五区第一；盆地丘陵区的特点是牧草地下降幅度大，为-36.89%,交通用地、园地和林地上升幅度较大，该区耕地减少、未利用地减少、林地增加、居民点及工矿用地和交通用地增加的变化强度均居五区相应地类增减的第二位；盆周山地区的特点是耕地减少较多，交通用地和园地增长较大，该区林地变化强度居各区第一位，牧草地和水域变化强度居各区第二位，耕地、居民点及工矿用地和未利用地居各区第三位；川西南山地区的特点是园地、耕地、交通用地和居民点及工矿用地变化幅度大，另外四个地类变化较小。该区减少的牧草地占全省牧草地减少的97.91%，变化强度居各个地貌区的第一位，园地相对变化强度居五区的第二位；川西北高山高原区的特点是耕地大幅下降、园地大幅上升，交通用地升幅也较大，其余地类变化不大。值得注意的是，该区牧草地和水域面积增加，与全省该地类的变化相反。其余地类的相对变化强度均是五个地貌区中最小的。 用变化强度分值考量变化强度，盆西平原区的变化强度最大，盆地丘陵区和盆周山地区的变化强度相当，川西北高山高原区的变化强度则要小得多。 （4）1996年及2006年全省土地利用/覆盖格局的景观生态学分析 全省是以自然景观占优势（占约70%）、农业景观为补充、建设用地景观居于从属地位的土地利用景观格局。景观多样性和均匀度不高。到2006年，全省总的景观格局并无大的改变。总体情况是随着时间的推移和人类活动的加强，区内景观优势度上升、多样性和均匀度变小。但斑块数减少，斑块面积和斑块孔隙度有所增大。斑块的形状指数和分维数均有所下降，表明受人为干扰有加剧的趋势。反映景观格局结构的破碎度指数有轻微下降。景观指数的变化表明全省土地利用有缓慢集中、规模聚集的趋势。 （5）三大生态建设工程对土地利用/覆盖变化的影响 1996-2006年间LUCC与三大生态建设工程实施的耦合分析，发现退耕工程对耕地、林地、牧草地等地类覆盖变化的影响最大，天保工程次之，长防工程最小。 2.四川省LUCC驱动力分析 （1）总体分析： 从整体上分析，人为因素对区域整体LUCC的影响从1996年的63.32%增加到2006年的66.99%，变得日益强烈。同时人为因素影响强度表现出明显的区域差异，地势平缓、经济区位条件好的区域其人为影响强度明显较高。 政策体制转变下的经济高速增长、快速的城市化、工业化过程和生态建设是四川省LUCC宏观尺度的驱动因素。区域的LUCC主要受到了由内向外(从城市到乡村)和由外向内(从山顶向平地)两种作用力的共同推动。局部尺度上，如距离交通线、水利线、中心城市的远近，地形凸起、大型独立项目落址、重污染项目的阻隔等，甚至一些乡规民俗等因素也会成为LUCC的驱动影响因素。在较小的尺度上,人类个体行为选择对LUCC的影响也是存在的。 　　根据驱动因子的特性作者将其划分为驱变、阻变、良性、惰性因子等类型。 （2）分地貌区的驱动因子分析 各地貌区都存在城市化、工业化、生态工程实施、自然灾害等驱动因子，但主次不一。对于盆西平原和盆地丘陵区，城市化、工业化是前两位的因子，而对另外三个地貌区，生态工程实施和产业结构调整则成为第第一、二位的驱动因子。 （3）分地类的驱动因子分析（以坡耕地为例） 分坡度的耕地变化分析发现，耕地减少主要集中在2°以下的平地、15°-25°和25°以上三个坡度级，是其它坡度级耕地减幅的三倍左右。这表明耕地减少受城市化进程和“退耕还林还草”工程驱动影响尤为巨大。 3.土地利用格局优化、集约利用评价和可持续利用及对策研究 （1）土地利用格局优化的战略选择及调整预测 土地利用格局调整的战略是农业生产用地、建设用地和生态及其他用地占幅员的比重分别稳定在13%、7%和80%左右，重点是三大类别内部二级和三级地类的合理调整。 （2）全省土地集约利用评价 全省农用地利用集约度为0.46，总体上集约度不高，处于较适度利用阶段。建设用地利用集约度为0.38，处于较适度利用阶段。集约利用提升空间较大。 农用地的潜力主要在于加强土地保育、完善利用制度、提高单产。城市建设用地的包括存量潜力、强度潜力、结构潜力，空间很大。农村居民点整理潜力可以逐步挖掘。 （3）新增建设用地集约利用的统筹安排 据测算，到2020年，四川省城市建设用地需求量在463850-492360hm2之间，城镇各业新增建设用地规模为361276.79hm2，占用耕地200565.94 hm2。2004-2020年间四川省农村居民点整理潜力33.86万hm2。农村居民点建设用地需求量为70.57万公顷。 （4）土地集约利用措施与坡耕地可持续利用战略 提出了土地集约利用的措施。在对坡耕地生态系统结构与功能分析的基础上，提出坡耕地可持续利用战略与生态恢复战略，并从技术和政策层面提出了坡耕地合理利用和生态退耕的措施和建议。 LUCC is one of the key questions of global change and sustainable development of society. After the opening and reform of China, the society and economy of Sichuan Province developed very fast ,the land-use/cover changed very strong droved by many factors .But nowadays we have no constant spatial-temporal study and driving force analysis about the whole province based on investigation. And it is lack of land sustainable utilization study based on correlative study. So we choose all the land resource in Sichuan, combine RS and GIS and field investigation, and take statistic-mathematic means and system analysis, to study the LUCC patterns and different scale driving force of different physiognomy regions, land cover types and periods; to analyze the current situation and potential of land resource intensive utilization, and gave out corresponding measurements. We found that forest and grassland are the dominant cover types of Sichuan provincial land –use/cover pattern, and becoming more and more stronger from 1996 to 2006,the natural landscape is the metric and occupy 70%,the diversity and evenness index are not high; the totally change quantity from 2000 to 2004 is the biggest; cultivated land especially steep cultivated land ,garden plot, forestry land ,settlement and industry land and traffic land changed relative stronger; among five physiognomy regions ,the changing intensity of PEN XI PING YUAN QU is the biggest, CHUAN XI BEI GAO SHAN GAO QU is smallest; under the background of policy system changing, the fast developing of economy, fast urbanization and industrialization and ecology construction are the macro-scale driving force of Sichuan provincial LUCC; to compare the impacts of “TUI GENG GONG CHENG” on LUCC especially to cultivated land ,forestry land and grassland is strongest, “TIAN BAO GONG CHENG ” is stronger,“ HANG FANG GONG CHENG” is smallest; the intensive utilization level of farmland and construction land of whole province is relative moderation, there is huge potential to excavate and fulfill the increasing demand of construction land；we must take synthetic measurements to accelerate the sustainable utilization of land resource, including administrative, economical ,technological and ecological policies.

中国青藏高原青稞抗穗发芽资源评价与α-淀粉酶基因的克隆及表达

穗发芽（PHS，preharvest sprouting）是影响禾本科作物生产的重要的灾害之一。收获时期如遇潮湿天气容易导致穗发芽发生。发生穗发芽的种子内部水解酶（主要是α-淀粉酶）活性急剧升高，胚乳贮藏物质开始降解，造成作物产量和品质严重降低。因此，选育低穗发芽风险的品种是当前作物育种工作中面临的重要任务。 青稞(Hordeum vulgare ssp. vulgare)主要分布于青藏高原，自古以来就是青藏高原人民的主要粮食。近年来，由于青稞丰富的营养成分和特有的保健品质、在燃料工业中的潜力以及在啤酒酿造工业中的利用前景，在发达国家日趋受到重视，掀起综合研究利用的热潮。我国拥有占全世界2/3 以上的青稞资源，具有发展青稞产业的得天独厚的条件。然而，由于青稞收获期间恰逢青藏高原雨季来临，常有穗发芽灾害发生，使青稞生产损失巨大。目前对青稞穗发芽研究很少，适用于育种的穗发芽抗性材料相对缺乏，不能很好的满足青稞穗发芽抗性育种的需要。本研究以青藏高原青稞为材料，对其穗发芽抗性的评价指标和体系进行构建，同时筛选青稞抗穗发芽品种并对其抗性进行评价，还利用分子生物学手段对青稞穗发芽抗性的分子机理进行了初步探讨。主要研究结果如下： 1. 本试验以来自于我国青藏高原地区的青稞为材料，对休眠性测定的温度范围进行探讨，并对各种穗发芽抗性测定方法的对青稞的适用性进行评测。通过探讨温度对13 个不同基因型的青稞籽粒发芽和休眠性表达的影响，对筛选青稞抗穗发芽资源的温度条件进行探索，并初步分析了其休眠性表达的机理。在10，15，20，25，30℃的黑暗条件下，选用新收获的13 个青稞品种为材料进行籽粒发芽实验，以发芽指数（GI）评价其休眠性。结果发现，不同品种对温度敏感性不同，其中温度不敏感品种，在各温度条件下均表现很低的休眠性；而温度敏感品种，其休眠性表达受低温抑制，受高温诱导。15℃至25℃是进行青稞休眠性鉴定的较适宜的温度范围。通过对供试材料发芽后的α-淀粉酶活性，发现温度对青稞种子的休眠性表达的影响至少在一定程度上表现在对α-淀粉酶活性的调控上。随后，对分别在马尔康和成都进行种植的34 份青稞穗发芽指数（SI），穗发芽率（SR），籽粒发芽指数（GI）和α-淀粉酶活性（AA）进行了测定和分析，发现它们均受基因型×栽培地点的极显著影响，且四个参数之间具有一定相关性。GI 参数由于其变异系数较低，在不同栽培地点稳定性好，且操作简便，是较可靠和理想的穗发芽评价参数。SI 参数可作为辅助，区别籽粒休眠性相似的材料（基因型）或全面评价材料（基因型）的穗发芽抗性特征。AA 参数稳定性较差，并且检测方法复杂，因此不建议在育种及大量材料筛选和评价时使用。此外，青稞穗发芽抗性受环境影响较大，评价时应考虑到尽可能多的抗性影响因素及其在不同栽培条件下的变异。 2. 对来自青藏高原的青稞穗发芽抗性特征及其与其它农艺性状间的关系进行研究。通过测定穗发芽指数（SI）、籽粒发芽指数（GI）和α-淀粉酶活性（AA），表明113 份青稞材料的穗发芽抗性具有显著差异。SI、GI 和AA 参数的变幅分别为1.00~8.86、0.01~0.97 和0.00~2.76，其均值分别为4.72、0.63 和1.22。根据SI 参数，六个基因型，包括‘XQ9-5’，‘XQ33-9’，‘XQ37-5’，‘XQ42-9’，‘XQ45-7’和‘JCL’被鉴定为抗性品种。综合SI、GI 和AA 参数，可以发现青稞的穗发芽抗性机制包含颖壳等穗部结构的抗性和种子自身的抗性（即种子休眠性），且供试材料中未发现较强的胚休眠品种，除‘XQ45-7’外，所有品种在发芽第四天均能检测出α-淀粉酶活性。穗部结构和种子休眠的抗性机制因基因型不同而不同，在穗发芽抗性中可单独作用或共同作用。农家品种和西藏群体分别比栽培品种和四川群体的穗发芽抗性强，而在不同籽粒颜色的青稞中未发现明显差异。相关性检验发现，青稞的穗发芽抗性，主要是种子休眠性，与百粒重、开花期、成熟期、穗长、芒长和剑叶长呈显著负相关关系，与株高相关性不显著。农艺性状可以作为穗发芽抗性材料选育中的辅助指标。本试验为青稞穗发芽抗性育种研究提供了必要的理论基础和可供使用的亲本材料。 3. α-淀粉酶是由多基因家族编码的蛋白质，在植物种子萌发时高度表达，与植物种子的萌发能力密切相关。在大麦种子发芽时，高等电点α-淀粉酶的活性远大于低等电点的α-淀粉酶。为了研究不同穗发芽抗性青稞品种中编码高等电点α-淀粉酶Amy1 基因结构与抗性间的关系，我们以筛选得到的抗性品种‘XQ32-5’（TR1）、‘XQ37-5’（TR2）、‘XQ45-7’（TR3），易感品种‘97-15’（TS1）、‘9657’（TS2）以及强休眠大麦品种‘SAMSON’（SAM）为材料，对其Amy1 基因的编码区序列进行克隆和结构分析，并对它们推导的氨基酸序列进行比较。结果显示，青稞Amy1 基因具有三个外显子、两个内含子，编码区中有13 个核苷酸变异位点，均位于2、3 号外显子，2 个变异位点位于2 号外显子。SAM 和TS1 分别在2 号外显子相应位置有5 个相同的碱基(GAACT)的插入片段。相应α-淀粉酶氨基酸序列推导发现，所有核苷酸变异中有8 个导致相应氨基酸残基的改变，其余位点为同义突变。青稞Amy1 基因编码区序列品种间相似度高达99%以上，部分序列变异可能与其穗发芽抗性有关。随后，我们又通过SYBR Green 荧光定量技术对该基因在不同发芽时间（1d~7d）的相对表达水平进行了差异性检测。结果发现，7 天内不能检测到SAM 的Amy1 基因表达，5 个青稞品种间的Amy1 基因的相对表达量均随着发芽时间延长而上升，但上升方式有所不同。弱抗品种该基因表达更早，转录本增加速率更大，且在4~5 天可达到平台期。发芽7 天中，抗性品种总转录水平明显低于易感品种。本研究结果表明，青稞Amy1 基因的转录水平是与其穗发芽抗性高度相关。 我国青藏高原青稞，尤其是农家品种的穗发芽抗性具有丰富的变异，蕴藏着穗发芽抗性育种的宝贵资源。本研究为青稞穗发芽抗性育种建立了合理抗性评价体系，筛选出可供育种使用的特殊材料，阐明了农艺性状可辅助穗发芽抗性育种，同时还对穗发芽抗性与α-淀粉酶基因的结构和表达关系进行分析，为青稞穗发芽抗性资源筛选奠定了基础。 Preharvest sprouting (PHS) is a serious problem in crop production. It often takes place when encountering damp, cold conditions at harvest time and results in the decrease of grain quality and great loss of yield by triggering the synthesis of endosperm degrading enzymes (mostly the α-amylase). Therefore, PHS is regarded as an important criterion for crop breeding. In order to minimize the risk of PHS, resistant genotypes are highly required. Hulless barley (Hordeum vulgare ssp. vulgare) is the staple food crop in Qinghai-Tibetan Plateau from of old, where is one of the origin and genetic diversity centers of hulless barley. Recently, interest in hulless barley has been sparked throughout the world due to the demonstrations of its great potential in health food industry and fuel alcohol production. Indeed, hulless barley can also be utilized to produce good quality malt if the appropriate malting conditions are used. In China, overcast and rainy conditions often occur at maturity of hulless barley and cause an adverse on its production and application. PHS resistant genotypes, therefore, are highly required for the hulless barley breeding programs. However, few investigations have been made so far on this issue. The objectives of this study were: 1) to assessment of methods used in testing preharvest sprouting resistance in hulless barley; 2) to evaluate the variability and characteristics of PHS resistance of hulless barley from Qinghai-Tibet Plateau in China; 3) to select potential parents for PHS resistance breeding; 4) to primarily study on the molecular mechanism of PHS resistance of hulless barley. Our results are as followed: 1. We investigated the temperature effects on seed germination and seed dormancy expression of hulless barley, discussed appropriate temperature range for screening of PHS resistant varieties, and analyzed the mechanism of seed dormancy expression of hulless barley. The dormancy level of 13 hulless barley were evaluated by GI (germination index) values calculating by seed germination tests at temperature of 10，15，20，25，30℃ in darkness. There were great differences in temperature sensitivity among these accessions. The insensitive accessions showed low dormancy at any temperature while the dormancy expression of sensitive accessions could be restrained by low temperature and induced by high temperature. The temperature range of 15℃ to 25℃ was workable for estimating of dormancy level of hulless barley according to our data. Analysis of α-amylase activity showed that the temperature effects on seed germination and the expression of seed dormancy be achieved probable via regulating of α-amylase activity. Furthermore, we evaluated the differences in sprouting index (SI), sprouting rate (SR), germination index (GI) and α-amylase activity (AA) between Maerkang and Chengdu among 34 accessions of hulless barley from Qinghai-Tibetan Plateau in China. These PHS sprouting parameters were significantly affected by accession×location, and they had correlation between each other. GI was the most reliable parameter because of its low CV value, good repeatability and simple operation. SI could assist in differentiating between accessions of similar dormancy or overall evaluation of the resistance. AA was bad in repeatability and had relatively complex testing method, therefore, not appropriate for breeding and evaluation and screening of PHS resistant materials. Besides, since PHS resistance of hulless barley was greatly influenced by its growth environment, possibly much influencing factors and variations between cultivated conditions should be considered. 2. In this study, large variation was found among 113 genotypes of hulless barley (Hordeum vulgare ssp.vulgare) from Qinghai-Tibetan Plateau in China, based on the sprouting index (SI), germination index (GI) and α-amylase activity (AA) which derived from sprouting test of intact spikes, germination test of threshed seeds and determination of α-amylase activity, respectively. The range of SI, GI and AA was 1.00~8.86, 0.01~0.97 and 0.00~2.76，the mean was 4.72, 0.63 and 1.22 espectively. Six resistant genotypes, including ‘XQ9-5’, ‘XQ33-9’, ‘XQ37-5’, ‘XQ42-9’, ‘XQ45-7’ and ‘JCL’, were identified based on SI. Integrating the three parameters, it was clear that both hulls and seeds involved in PHS resistance in intact spikes of hulless barley and there was no long-existent embryo dormancy found among the test genotypes. All the genotypes, except ‘XQ45-7’, had detectable α-amylase activity on the 4th day after germination. There was PHS resistance imposed by the hull and seed per se and the two factors can act together or independent of each other. Besides, landraces or Tibet hulless barley had a wider variation and relatively more PHS resistance when compared with cultivars or Sichuan hulless barley. No significant difference was found among hulless barley of different seed colors. The correlation analysis showed PHS resistance was negatively related to hundred grain weight, days to flowering, days to maturity, spike length, awn length and flag length but not related to plant height. This study provides essential information and several donor parents for breeding of resistance to PHS. 3. Alpha-amylase isozymes are encoded by a family of multigenes. They highly express in germinating seeds and is closely related to seed germination ability. In barley germinating seeds, the activity of high pI α-amylase is much higher than low pI α-amylase. The aim of this study was to determine the relationship between preharvest sprouting resistance of hulless barley and the gene structure of Amy1 gene which encodes high pI α-amylase. The coding region and cDNA of Amy1 gene of three resistant accessions, including ‘XQ32-5’ (TR1), ‘XQ37-5’ (TR2), ‘XQ45-7’ (TR3), two susceptible accessions ‘97-15’ (TS1), ‘9657’ (TS2) and one highly dormant barley accession ‘SAMSON’ (SAM) was cloned. Analysis of their DNA sequences revealed there were three exons and two introns in Amy1 gene. Thirteen variable sites were in exon2 and exon3, 2 variable sites were in intron2. SAM and TS1 had a GAACT insert segment in the same site in intron2. Only 8 variable sites caused the change of amino acid residues. There were 99% of similarity between the tested hulless barley and some of the variable sites might be related with preharvest sprouting resistance. Then, we investigated the expression level of Amy1 gene in the 7-day germination test. Results of quantitative real-time PCR indicated that the relative expression trends of Amy1 gene were the same but had significant differences in the increase fashion between hulless barleys and no detectable expression was found in SAM. Susceptible accessions had earlier expression and faster increase and reached the maximum on day 4 ~ day 5. Besides, total transcripts level was found lower in resistant accessions than susceptible accessions. This study indicated that α-amylase activity was highly related to the transcription level of Amy1 gene which not correlated to missense mutation sites. In conclusion, hulless barley, especially the landraces from Qinghai-Tibetan Plateau in China possesses high degree of variation in PHS performance, which indicates the potential of Tibetan hulless barley as a good source for breeding of resistance to PHS. This study provides several donor parents for breeding of resistance to PHS. Our results also demonstrate that agronomic traits may be used as assistants for PHS resistance selection in hulless barley. Besides, analysis of high pI α-amylase coding gene Amy1 revealed the relative high expression of was Amy1 one of the mainly reason of different PHS resistance level in hulless barley.