冷发射电子束掺杂磷

国家自然科学基金

铬硅化物的形成及其界面反应

于2010-11-23批量导入

长白山阔叶红松林种子雨组成与时空格局

种子雨是森林植物种群更新的主要方式之一，是森林生态系统自我繁衍和恢复的主要手段。为了解长白山阔叶红松林种子雨的组成及其时空变化，参照BCI 50ha 样地技术规范，在长白山阔叶红松林25ha长期监测样地内设置了150个种子收集器，从2006年5月15日到2007年11月8日，每15天收集掉落于收集器中的果实、种子及其相关附属物等。所收到的样品分别鉴定其种类并分为成熟种实、未成熟种实、花絮、果实或种子碎片及其附属物4类，记录各类别的数量，然后分别烘干称重。 研究期间，共收集到11科12属22种木本植物的种子及其它生殖器官残体，包括成熟种实16种，未成熟种实17种，花序12种，翅2种，果实或种子碎片及其附属物10种。累计收集到种实136664粒，其中成熟种实32358粒，占所有种实总数的23.80%。种实数最多的树种是紫椴(Tilia amurensis)，其次为水曲柳(Fraxinus mandshuica)，两个树种种实数占总数的89.54%。种实总重量为3320.93g，其中成熟种实总重量为1242.85g，占37.4%。成熟种实中水曲柳和紫椴的重量最大，其次是色木槭(Acer mono)，假色槭(A. pseudo-sieboldianum)、糠椴(T. mandshuric)和红松(Pinus koraiensis)。 种子雨数量年际变化明显，2006年种子雨密度为1370.25粒/m2，2007年为249.47粒/m2，差异极显著(P<0.001)。但不同年份种子雨的季节动态趋势一致，均有两个明显的大高峰期和一个小高峰期。不同物种种子雨扩散的时间格局大致可以分为“单峰”和“双峰”两种类型，在时间上体现了不同物种的更新策略。 150个收集器均收到了成熟种实，各收集器中的种实数呈偏态分布，种实数在150-250之间的收集器数量最多，共68个，种实数小于50的收集器有5个，种实数大于250的收集器共37个。样地内成熟种实数量及其空间分布差异明显，收集器中种实数在1000个以上的有3个，最多达1511个，聚集分布于样地的西北角；收集器中种实数最少的只有22个种实。种实重量的空间分布与种实数分布一样存在较明显的空间差异，只是差异性相对偏弱一些，且与种实数量的空间分布不一致。

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。

香根草生态学特性及其应用研究

用百喜草(Paspalum notatum)和水花(Alternanthera philoxeroides)等草本植物作对比，通过叶片离体实验、温室盆栽实验、田间小区实验和大田推广实验，并结合室内分析，较系统地研究了香根草(Vetiveria zizanioides)的抗热、抗冻和抗盐特性和对污水的净化效果。此外，还探讨了矮化香根草和促进香根草分蘖的可能性；提出了香根草生态工程的思想，阐述了香根草生态工程推广应用的价值与效果；通过对国内野生香根草资源的调查和标本鉴定,指出了过去对这个种的错误描述，提出了保护野生香根草资源和香根草湿地的紧迫性与重要意义。主要研究结果如下： 1.离体叶片电解质渗漏的测定结果表明，3种植物对高温、冻害、干旱的抵抗力依次为香根草 > 百喜草 > 水花生，特别是在胁迫程度高、幅度大或胁迫时间长时，香根草所表现出的强抗逆性更加明显。香根草有比百喜草和水花生更强的适应能力。2.叶片电导率的实验结果显示，香根草、水花生和百喜草对盐胁迫的反应相差不明显，但盆栽实验则显示出较大差异，抗盐能力明显表现为香根草 > 水花生 > 百喜草。导致3种植物生物量下降10％的EC_(se)值分别为6.4、5.1和4.3 dS m~(-1)；导致生物量下降50％的EC_(se)分别为20.9、16.2和11.5 dS m~(-1)。在抗盐等级划分上，香根草和水花生属抗盐植物种类，百喜草属中度抗盐种类。总的来说，3种植物都表现出了相对较强的抗盐特性。以上结果还表明考察植物的抗盐性时必须用整株做为实验材料，离体叶片或组织培养所得到的结果不能作为植物抗盐能力的标准。3.植物体内Na~+和Cl~-含量随土壤盐度水平升高而升高，而茎叶中的Na~+和Cl~-又直接影响到植物的生物量、叶面积、株高等。这表明盐度对3种植物生长发育的影响相当明显，且植物体的Na~+和Cl~-很可能都是影响植物生长发育的直接因子。然而，叶片光合色素受Na~+或Cl~-的影响不甚明显，而且在Na~+和Cl~-的浓度不高时色素含量还随茎叶中Na~+和Cl~-的浓度升高而显现增加趋势，即使Na~+和Cl~-的浓度较高时，光合色素下降的幅度也远不及生物量的大。这可能由于光合作用是被“反馈抑制”，而不是直接被Na~+或Cl~-抑制。4.3种植物表现出完全不同抗盐机理。香根草表现出拒盐特性，而且将所吸收的盐分的大部分(尤其是Na~+)滞留在根系内：水花生表现为稀盐特性，即当植株体内含盐量增加时，其水分含量亦增加，并趋向肉质化；百喜草有较强的吸盐能力，并可能通过盐腺泌出体内高浓度的盐分且通过加速老叶死亡来排除过多的盐。5.广州市李坑垃圾卫生填埋场的渗滤污水含有高浓度的污染物，经过人工净化后仍未 达到排放标准，对植物产生毒害并带来严重的环境污染，须作进一步净化，并建议开展生物净化来辅助物理和化学净化。6.在被观测的4种植物中，风眼莲(Eichhornia crassipes)在高浓度和低浓度2种污水中均被毒害致死；百喜草在高浓度的渗滤液中不能存活，在低浓度中受严重伤害；水花生在高浓度污水中受较重伤害，但在低浓度形成庞大生物体，这可能是污水的“富营养化”所致；香根草在这2种污水中亦受伤害，但受害程度为4种植物中最轻。总的来说，它们的抗污能力和去污效果表现为香根草 > 水花生 > 百喜草 > 风眼莲。7.在污水中表现相对较好的2种植物中，水花生对低浓度污水的净化效果总体上好于香根草，尤其对总氮和硝态氮的净化效果明显好于香根草，但香根草对高浓度污水中的7种“污物”的净化效果均优于水花生，且对低浓度污水中的磷与COD的净化亦优于水花生。在被观测的7种水质指标中，植物对氨氮的净化效果最好，净化率在77％～91％之间。此外，香根草对磷也表现出了较强的净化能力，净化率高达70％以上。香根草和水花生可分别作为高、低2种浓度垃圾污水的净化植物来辅助净化污水。8.香根草虽不是水生植物，但能在水中生长。用香根草作为污水的净化植物时须用支撑物将其固定；香根草和水花生都生长迅速，生物体高大，因此用它们净化被污染的环境时，还应适时对其地上部分进行剪割以保证新生的植株体能不断地吸收水中“污物”，使它们都能成为“超级生物累积器”。但是，任何单一植物对污水或污物的净化能力都是有限的，要想对垃圾污水产生好的净化效果，最好的办法也许是将香根草、水花生等多种有良好净化效果的植物有机结合起来，同时种植在污水中。9.植物通过吸收来去除“污物”的能力是很有限的。香根草和水花生对污水中N、P、Cl~-的吸收量只占净化量的一部分，和原液中N、P、Cl~-的含量相比，吸收量所占的比例更低。植物净化系统中的去污方式除根系的吸收作用外，还有根系的吸附、元素的沉降、固结和挥发、水体中微小动物和微生物的作用等，即是通过根系微生态系统的综合作用来达到净化目的。10.植物生长延缓剂对香根草的株高生长、分蘖速度和抽穗开花等方面都产生影响，但不同的药剂种类和浓度所产生的影响相差甚远。低浓度的延缓剂不仅不抑制香根草的株高生长，而且还有显著地促进作用，高浓度虽有抑制作用，但这种抑制也只是短期的，一般不超过2个月。延缓剂对分蘖的形成具有较好的促进作用，而且这种促进作用持续3个月左右。3种延缓剂中，以低浓度的B9促进分蘖的效果最显著，比对照高出50％。不同的延缓剂对香根草抽穗扬花的影响表现不同，PP333具有一定的促进效果，而CCC和B9-尤其是B9-表现出明显的抑制作用。总的来说，B9对香根草矮化、促进分蘖和抑制开花方面产生的效果要好于CCC和PP333。11.植物生长延缓剂对香根草的作用效果与对一般作物的作用效果相差较远，这可能是香根草的抗性较强，延缓剂对它的影响不明显所致。总的来说，植物生长延缓剂对香根草株高生长的抑制效果不理想。有关这方面的研究还有待进一步开展。12.公路滑坡不仅带来严重的交通阻塞，而且危及到行车与行人的安全。常规治理公路滑坡的手段是采取砌石墙的工程措施，这不仅费用昂贵，而且缺乏生态效益，也难以达到根治效果。应用香根草生态工程(The Vetiver Eco-engineering)对滑坡路段进行综合治理,能产生良好护坡固土效果，而且所需成本仅为机械工程的12％～18％。香根草生态工程是指以香根草为主要或核心草种，同时与一些适合当地生长的植物—包括乔木、灌木、草本、藤本一进行有机搭配，并在需要时辅以一定的工程措施，用于水土流失治理和退化生态系统的恢复的植物生态工程措施。13.为了使香根草生态工程尽快生效，应采取一定的栽培管理措施。香根草应等高密植，注意施肥，前期不要被遮光；所搭配的植物应该是抗逆性强，乔、灌、草、藤结合起来，并注意在香根草带中间适当种植一些生长迅速、抗瘠能力强、覆盖效果好的草本植物，这不仅能使坡面更稳固，而且能变得更美观。总之，香根草生态工程在公路护坡方面所产生的经济效益、社会效益和生态效益都是相当明显的，在我国南方地区有着广阔的应用前景。14.一般认为，香根草原产印度，然而，中国亦有天然的香根草群落分布。早在70多年前就在海南发现野生的香根草种，1957年又在广东吴川发现一片面积达6000多hm~2的湿生性的天然香根草群落。40年来，这片珍贵的热带湿地遭到严重破坏，香根草的面积和密度都大幅度下降。对此，笔者建议尽快在当地划一块自然保护区，这不仅是为了保护珍贵的野生香根草资源，保护当地的生物多样性和生态环境，而且能为研究热带湿地和草原提供理想基地，并为研究香根草的起源、系统演化和分类提供理想素材。15.过去的文献一直把广东吴川这片湿地中的野生香根草种认为是V. nigritana,但本文的标本鉴定认为它并不是V. nigritana或其它种，而是V. zizanioides。不过，引种栽培观测和RAPD技术研究都表明，这一野生种和普通的栽培种属于同一个种的不同生态型或基因型，而导致形成这种差异的原因是由于野生种生长在长年渍水或干湿交替的环境所致。16.目前对香根草的起源和系统演化知之甚少，香根草属的系统分类还很不完善，有 关香根草对重金属、污染物的抗性机理等诸多方面都还不太清楚或很不清楚。因此，对 香根草这一神奇植物的研究还有待继续深入地开展下去。总之，香根草这一多年生的禾本科植物对盐、碱、酸、瘦、冷、热、早、涝都表现出了较强抗性，在水土流失防治、退化生境恢复、污染环境净化、贫瘠土壤改良、农田小气候改善等方面都表现出了较好效果。香根草无愧是一种神奇之草。然而，要真正将香根草生态工程在我国南方地区大规模推广开来，还需要做较多的工作，这包括更深一步的科学研究、更广泛的宣传、培训与示范、更充分的资源利用与经济创收等。

涡动相关法估算森林生产力及与测树学方法的比较

大气中CO2、CH4和其它温室气体浓度升高导致的全球气候变化引起了人们对全球碳循环和碳收支的关注，植被与大气间CO2通量的长期测定能够加深对陆地生态系统在全球碳循环作用的科学理解。本文以我国北方典型的温带植被类型长白山阔叶红松林为研究对象，利用观测塔上的涡动相关系统对长白山阔仆卜红松林进行长期的CO2通量监测，并分析CO2通量的周年动态，估算森林净生态系统生产力；同时基于测树学方法，进行群落调查，根据已有的经验公式，估算森林净生态系统生产力，综合评价长白山阔汗卜红松林碳收支，为森林碳收支的研究提供基础。主要结论有：（1）FSAM模型的分析结果表明，观测塔上40m高度的涡动相关仪器测量的信息中，76％来自于西北至西南方相对均质的阔叶红松原始林，其中footprint最大的源区在塔西南方100m-400m范围内。因此，森林群落调查选择在此区内进行，使得涡动相关法和测树学方法估算的生产力具有可比性。（2）2003-2004年碳通量季节变化趋势基本一致，从年初到4月上旬该森林生态系统保持较弱的正的碳通量（释放CO2），5月开始表现为净的碳吸收，且吸收量迅速增加，到6月达到最大值，然后又逐渐减小；9月末到10月末随着生长季的结束，净生态系统COZ交换（NEE）开始由负转为正，11-12月NEE为正，生态系统以呼吸为主。净生态系统COZ交换的年累计量表明长白山阔叶红松林为明显的碳汇，2003年和2004年净生态系统生产力NEP分别为-217±75gcm-2a-1和-190±85gcm-2a-1，相当于-2.17±0.75tCha-1a-1和-1.90±0.85tCha-1a-1。（3）根据经验公式和材积法得到阔汗卜红松林的生物量在343．9-362．3tha－l之间，应用两种方法得到2003一2004年群落的净初级生产力在10.22-10.40tCha-1a-1之间，净生态系统生产力在2.50±1.12tCha-1a-1-2.68±1.20tCha-1a-1之间。（4）测树学方法与涡动相关法测得的净生态系统生产力略有差异，但在误差有效范围内基本一致。

Linear and nonlinear optical properties of the PbSe quantum dots doped germane-silica glass optical fiber

We report development of a new fiber doped with PbSe quantum dots for nonlinear optical applications. PbSe quantum dots related absorption peaks were obtained at 1021, 1093 and 1351 nm. The resonant optical nonlinearity and attenuation at 1500 nm were measured to be 9.4 × 10−16 m2/W and 0.01 dB/m, respectively. The emission around 1540 nm was observed upon near resonant pumping at 1064 nm.