新型混桥配位聚合物的合成、晶体结构及表征

本论文对文献所报道的α,ω-二梭酸根的配位方式及其构象进行了概括，提出表示其配位方式的方法（暂定为琳L法）．随后报道20个新型配位聚合物的合成、晶体结构，并对部分配合物做了红外、差热热重、磁性质和元素分析等表征．配合物Zn（bpy）（CSH6O4）1和Cu（bpy）（CSH6o4）2为异质同晶结构，五配位的金属原子通过戊二酸根的桥联作用形成一条带状链，相邻链间通过4，4七联毗睫形成二维层．配合物Mll（bpy）（CSH12O4）·HZO3具有与配合物1和2类似的却由辛二酸根桥联的二维层，层间存在结晶水分子．在配合物zn（bpy）（C6HSO4）4中，4，4，一联毗睫和己二酸根桥联锌原子形成具有纳米孔洞的三维框架结构，它们两度相互穿插构筑整个晶体结构．热分析表明配合物3在82一140oC区间失去结晶水分子．配合物4在180-320℃区间内失去4，4’-联毗陡．配合物3在5-30OK区间内的磁性遵循Curie-Weiss定律Xm-l＝4.265／（T+6.3），两个异质同晶结构配合物MZ（hmt）（HZO）2（C3HZO4）2（M＝Mn（II）5，Cu（II）6）中的金属原子通过丙二酸根的桥联和鳌合作用形成二维层。继而通过六次甲基四胺桥联作用形成三维框架结构．配合物5在5一30OK区间内的磁性遵循Curie一Weiss定律Xm-1＝8.99／（T+4.5）．配合物［Mn（HZO）4（bpy）］（C4H4O4）4H207、［Mn（H2O）4（bpy）］（c4HZO4）·4H208和［Zn（H2O）4（bpy）］（C4H4O4）·4H209为异质同晶结构，属于三斜晶系，均由∞1［M（H2O）4（ bpy）2/2］2+阳离子链、结晶水分子和二狡酸根（丁二酸根或反丁烯二酸根）组成．未配位的二梭酸根和结晶水分子通过氢键作用形成带状阴离子链，阴、阳离子链间存在广泛的氢键作用．属于单斜晶系的配合物［Cu（H2O）4（bpy）］（C4H2O4）4H2O 10和｛Ni（H2O）4（bpy）〕（C4H2O4）4HZO 11，具有和配合物7－－9类似的阳离子链二〔M（H2O）4（bpy）2／2］2＋，然而结晶水分子和反丁烯二酸根在氢键作用下形成二维负电荷层．配合物Cu（imid）2（H2O）L（L＝丁二酸根12，反丁烯二酸根13）为异质同晶型化合物，双端单齿的二梭酸根桥联［Cu（工mid）；（H2O）〕2+形成的一维多聚链通过氢键作用组装成三维结构．而配合物Cu（imid）2（C6H8O4）14中五配位的cu原子通过己二酸根的桥联作用形成的一维多聚链止｛［Cu（C3C3H4］2（ C6H8O4）3／3｝．配合物Cu（imid）2（C6H9O4）2巧中双端单齿的己二酸氢根桥联Cu原子形成的带状多聚链止［Cu（C3N2H4）2(C6H9O4)4/2〕，通过氢键作用组装成两度穿插的三维框架结构．配合物12的热分析表明在25一6000c区间内先脱水形成“Cu（imid）2（C4H4O4）”中间体，继而失去咪哩，残留物为CuO．配合物13和14有相似的TG曲线，加热时失去咪哇和“已二酸醉”．配合物14和15的磁性在5300K温度范围内遵循curie－w七155定律，关系式分别为m-＝0.371／（T-4.6）和Xm-l:0.4095／（T-1.2）．在配合物N处Cu（mal）2·ZHZO 16、KZCu（mal）2·3HZO 17、RbZCu（mal）2H2O 18和C82Cu（mal）2' 4H2O19中，丙二酸根桥联铜原子分别形成二维负电荷层（16，17）、一维阴离子链和一络阴离子．在16-19在合成过程中得到的副产物为配合物［Cu（imid）4Cl］Cl 21，它由CI一和［Cu（imid为CI］＋络阳离子组成，通过氢键和芳环堆积构筑整个晶体结构，热分析表明。配合物1企19在25一500℃的温度区间内可能具有以下的热分解过程：（I）脱水，（2）脱去丙二酸醉和甲烷，（3）草酸盐分解生成碳酸盐和CO气体．酉己合物16一19的磁性在5一300K测试温度范围内遵循Curie-Wesiss定律Xm-l＝C／（T-θ） 其中的韦斯常数夕分别为4．3（5）、4．2（6）、3 ．0（6）和4．3（9）K，相应的居里常数C分别为0.434（1）、0.417（2）、0.423（2）和0.411（3）cm3·K.mol-1．

碱性染料杂多酸多元配合物显色反应及其应用的研究

本论文由六部分组成第一部分文献综述，对近年来碱性染料-元素杂多酸显色反应的研究及其应用的进展情况作了介绍。第二部分研究了乙基罗丹明B与硅钼杂多酸 PVA存在下的显色条件，缔合物的最大吸收波长为584nm，在测量波长586nm处，ε_(586) = 3.4 * 10~5lmol·cm~(-1), 缔合物至少可稳定1小时，0～1.3μg Si(IV)/25ml Beer定律，只有P(V)、A(s)、Ge(IV)等离子干扰严重，可采用酒石酸掩蔽之。从而提出了测定硅的高灵敏光度法。本法可不经分离直接用于水样及NaOH、NH_4G、NH_4NO_3等试剂分析，检测下限分别为10ppb(水样,5ml) 1 * 10~(-5)%（试剂，1g）。第三部分研究了乙基罗丹明B-磷钼杂多酸-PVA新的显色体系的光度测定条件，缔合物的最大吸收波长为584nm，在工作波长586nm下，ε_(586) = 3.2 * 10~5l·mol~(-1)·cm~(-1)，配合物至少可稳定1小时，0～1.5μgP(V)/25ml服从Beer定律。藉提高酸度和还原剂以消除Si(IV)、As(V)等离子的干扰。本法可不经分离直接用于钢样及硫酸钠、硫酸镁试剂中痕量磷的测定，检测下限达1 * 10~(-5)%(试剂1g)。第四部分研究了乙基罗丹明B-锗钼杂多酸在PVA存在下的显色条件，缔合物最大吸收波长为584nm，在测量波长588nm下，缔合物的表观摩尔吸光系数ε_(588) = 3.8 * 10~5l·mol~(-1)·cm~(-1)，0～1.5μg Ge(IV)/25ml服从Beer定律，缔合物至少可稳定2小时，仅P(V)、As(V)、 Si(IV)等离子严重干扰。第五部分研究了缔合物的形成机理。我们用摩尔比法，等摩尔连续变化法及摩尔吸光系数对比法分别研究呈溶液或结晶状的缔合物组成比，所得结果一致，即Si(或 P、Ge):ERB=1:4。由红外光谱的研究证明，染料ERB~+的结构未受缔合物形成的影响。ERB~+阳离子与杂多酸阴离子是藉离子链力结合成离子对缔合物，并讨论了本类显色反应的历程。第六部分是罗丹明类碱性染料中取代基对缔合的稳定性及萃取率的影响的研究。对用苯萃取罗丹明类碱性染料-高氯酸缔合物体系，进行了吸收光谱、酸度影响、表现摩尔吸光系数、萃取率和萃取平衡常数的测定实验，各种缔合物的最大吸收波长分别为：BRB, 567nm; ERB, 567nm; R6G, 536nm; RB, 563nm。表观摩尔吸光系数分别为(l·mol~(-1)·cm~(-1):BRB, 9.86 * 10~4; ERB, 8.82*10~4;R6G, 4·0.3 * 10~4。萃取率分别为：BRB, 91.9%, ERB, 79.2%; R6G, 45.7%。萃取平衡常数分别为：BRB, 1.32 * 10~4; ERB, 1.14 * 10~3; R6G, 6.06 * 10~2。并用平衡移动法测定缔合物组成均为1：1。根据上述实验结果，从离子体积、憎水和亲水基、取代基的酸碱性及染料阳离子的正电性等四个方面对染料分子上不同取代基对缔合物稳定性、可萃性和溶解度影响进行了讨论，得到了一些规律性的认识：随着取代基体积增大、憎水基的引入和加重、碱性减弱、染料阳离子正电性的增加，均能使形成缔合物的稳定性和可萃性增加，其增加顺序为BRB > ERB > R6G > RB。

间隙分析方法在滇西北及其邻近地区的应用

1993 年以来，在生物局的协调和推动下，美国各州相继开展间隙分析项目。随 后，间隙分析项目在加拿大、意大利、埃及等多个国家广泛开展。经过多年的发展， 其经验和方法可为我国所借鉴。植被与动物分布制图，以及保护优先地区评估，是 间隙分析项目的几项主要任务。本研究将探讨在高山峡谷地区完成这些任务的方法。 山区植被制图一直是遥感制图领域的难点。在发展中国家，由于缺乏高质量的 数字地形图，问题显得尤为突出。为提高山区林地制图效率与准确度，我们提出一 种基于Landsat 卫星影像的准自动化分类方法。按WRS-2 (the World Reference System-2)分幅系统和地形，将大面积的项目区划分为若干子区域。通过对Landsat 影像进行光谱增强处理，使用ISODATA 分类方法，依次将各个子区域划分为林地 和非林地。接着，集成粗分辨率地形数据和Landsat ETM+ 影像，使用基于原型的 最大似然分类方法，将林地划分为不同的林型。在云南西北部地区应用这种分类方 法，滇西北四县的林地覆盖图总体准确率高达96.8％，两个实验子区域的林地分类 图的总体制图准确度也分别达80.0％和82.9％。结果证明，我们提出的分层分类方 法，能提高山区林地制图的效率与准确度，可向整个横断山地区推广。 动物生境研究在生物多样性保护研究和实践中具有重要作用和意义。2007 年5 月，我们在西藏芒康小昌都村进行雉类生境研究考察。其间，我们初步分析了白马 鸡觅食生境特征。按不同坡向和地貌，分别调查了15 条沟谷和3 条山脊的白马鸡刨 食痕迹。结果显示，白马鸡春季偏好于东坡、西坡3800－4000 m 海拔范围的冷杉 林沟谷觅食，但回避北坡。结果暗示，水热条件是影响白马鸡觅食地选择的重要因 子。 为了使有限的保护资源发挥最大的作用，我们使用层次分析法建立了一个保护 优先地区评估模型。此模型综合不同评价标准，既考虑了珍稀濒危物种，也关注了 普通物种，可定量评估各地理单元的保护优先度。通过输入鸟、兽分布历史资料（标 本和文献），使用本模型评价了滇西北15 县的动物保护优先度，结果显示，贡山、 丽江、泸水、香格里拉、福贡、德钦和维西等县市具有较高的动物保护优先度。

云南龙马山黑白仰鼻猴（Rhinopithecus bieti）的食性、生境利用及保护

从 2003 年12 月至2005 年1 月，我在黑白仰鼻猴（Rhinopithecus bieti）分 布区的南端（26.23o N, 99.25o E，海拔2700-3600 m）运用直接观察法与食物遗迹 法收集了龙马山群（大约80 只）的生境利用和食性数据。通过种内及种间比较， 评估该种的食性与栖息地特化程度。 龙马山群春季偏好落叶阔叶树的嫩芽与花；春末夏初偏好竹笋；秋季偏好果 实；冬季偏好壳斗科的种子。全年的食用植物共计27 科52 属97 种，多于中部 和北部猴群利用的种数。与疣猴亚科其他成员的食谱相比，这个数目仍然偏大。 龙马山群的生境利用方式可归纳如下：(1)家域被山脊分割为5 个相对独立 的斑块，斑块之间走廊状况差；(2)进入地图方格（250 m x 250 m）数与观察天 数的关联曲线呈台阶状上升，在120 个观察日前后达到渐近线；(3)年家域面积 约为9.56 km2，个体密度约8.5 只 / km2；(4)冬季与春季生境利用模式相似；(5) 夏季仅充分利用1 个斑块；(6)平均利用海拔高度为3023.75m。 考虑到（1）北端（西藏小昌都）猴群的食用植物种数为20，而中部（云南 维西塔城）是59 种；（2）地衣类的取食时间（树冠或以树冠为主的扫描观察） 在北端是82.1％，而中部是60％；（3）龙马山群具高度生境选择性，全部家域 在针阔混交林范围内。由此可以得出结论，黑白仰鼻猴的食性，以及相应的生境 需求并没有特化。北方猴群当前的食物与生境的‘不寻常’状态，或多或少是无 可奈何的生态适应。 与位于西藏芒康县的米拉卡群比较，龙马山群所受到的人类干扰主要是生境 的破坏与丧失，而米拉卡群面临的主要为偷猎。尽快建立保护区，禁止烧山毁林， 实施巡护制度，杜绝偷猎是龙马山群避免灭绝的唯一出路。

间接免疫荧光法鉴别小鼠(Mus musculus)早期胚胎的性别

本工作采用间接免疫荧光法检测昆明品系小鼠早期胚胎雄性特异的H-Y抗原。结果表明：54％的胚胎为H-Y阳性（雄性）；46％为H-Y阴性（雌性）。与昆明品系小鼠的自然性比率（♂：52％；♀：48％）比较无显著性差异。经细胞遗传学方法确定，以免疫荥光法鉴别的胚胎性别，雄性准确率为75.5％；雌性为82.9％。本文还就影响鉴别准确率的若干因素以及本方法在生产中的应用前景等问题进行了分析讨论。

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。

Deep electron states in n-type Al-doped ZnS1-xTex grown by molecular beam epitaxy

Capacitance-voltage, photoluminescence (PL), and deep level transient spectroscopy techniques were used to investigate deep electron states in n-type Al-doped ZnS1-xTex epilayers grown by molecular beam epitaxy. The integrated intensity of the PL spectra obtained from Al-doped ZnS0.977Te0.023 is lower than that of undoped ZnS0.977Te0.023, indicating that some of the Al atoms form nonradiative deep traps. Deep level transient Fourier spectroscopy (DLTFS) spectra of the Al-doped ZnS1-xTex (x=0, 0.017, 0.04, and 0.046, respectively) epilayers reveal that Al doping leads to the formation of two electron traps 0.21 and 0.39 eV below the conduction band. DLTFS results suggest that in addition to the roles of Te as a component of the alloy as well as isoelectronic centers, Te is also involved in the formation of an electron trap, whose energy level with respect to the conduction band decreases as Te composition increases. Our results show that only a small fraction of Al atoms forms nonradiative deep defects, indicating clearly that Al is indeed a very good donor impurity for ZnS1-xTex epilayers in the range of Te composition being studied in this work. (C) 1997 American Institute of Physics. [S0021-8979(97)08421-1].

Lithography-independent and large scale fabrication of a metal electrode nanogap

A lithography-independent and wafer scale method to fabricate a metal nanogap structure is demon-strated. Polysilicon was first dry etched using photoresist (PR) as the etch mask patterned by photolithography.Then, by depositing conformal SiO_2 on the polysilicon pattern, etching back SiO_2 anisotropically in the perpendic-ular direction and removing the polysilicon with KOH, a sacrificial SiO_2 spacer was obtained. Finally, after metal evaporation and lifting-off of the SiO_2 spacer, an 82 nm metal-gap structure was achieved. The size of the nanogap is not determined by the photolithography, but by the thickness of the SiO_2. The method reported in this paper is compatible with modern semiconductor technology and can be used in mass production.

大兴安岭林火迹地景观恢复的生态效应与影响因子研究

林火，作为森林生态系统不可或缺的生态干扰因子，通过改变森林景观的组成与结构，影响森林生态系统的物质循环与能量流动，进而影响森林景观生态功能的发挥。火后森林景观结构变化及其生态功能的恢复，不仅是森林经营管理所关注的关键内容，也是景观生态学与火生态学研究的重要课题。本文以1987年大兴安岭“5，6”特大森林火灾的过火区为研究区，利用TM数据、森林资源清查图件资料，结合大量的野外调查，以GIS为核心技术，利用空间代时间、空间分析和多种数学统计方法，对研究区1987年火烧前与2000年的景观格局与主要生态功能的恢复状况进行了多尺度的研究，并探讨了影响森林景观恢复的主要因子，旨在为火干扰后的森林恢复提供科学依据。主要结论如下： ① 从较大尺度上看，整个火烧迹地景观已基本恢复，植被生长状况良好。与未火烧区相比，针叶林所占比重降低，混交林比重升高，阔叶林的比重变化不大，沼泽面积明显增加。以上结果显示，森林景观正处于由初期向中期演替的过渡阶段。沼泽面积的增加应引起重视，应采取相应对策以防止森林的逆行演替。NDVI 值的等级分布显示，针叶林在火烧区的生长状况不如未火烧区，而阔叶林的生长状况则好于未火烧区，这主要是由于喜阳的阔叶林更能适应了火后环境所致。 ② 中等尺度上，森林景观总体格局的破碎化程度明显增加；针叶树种仍是森林景观的基质树种。森林景观质量得到了初步恢复，但由于恢复时间尚短，林龄结构以幼龄林为主，无统计蓄积量的林地比重大幅增加，而郁闭度等级也下降了一位。多变量回归分析显示，火烧强度、更新类型、海拔以及地形因子（坡度、坡位、坡向）对森林郁闭度的恢复均产生了显著影响。海拔与火烧强度影响较大，坡位与坡向影响微弱。其中，海拔梯度与郁闭度恢复状况呈正相关，即海拔越高，恢复越好，这可能与火干扰强度随着海拔的升高而降低有关；而火烧强度与郁闭度恢复则呈显著负相关。 ③ 研究区的森林水文调节能力已得到了基本恢复，平均水平略有提高。从调节能力的等级构成来看，由于恢复时间较短，具有较高调节能力的林地比例仍然较低。湿地面积由火烧前的11544 hm2增加到2000年的20498 hm2，增幅达77.56%；湿地的破碎化程度降低，湿地格局由分散趋向于集中连片分布。将森林水文调节能力分布图与湿地分布变化图叠加发现，95 %以上的新增湿地来源于火前水文调节能力较低的地区，火烧后立地条件的恶化，随着水分截流能力的进一步下降，加之缺乏有效的植被蒸腾作用，使这部分地区演变为湿地。 ④ 通过将火前条件相似的火烧区与未火烧区的冻土活动层厚度进行T检验后发现，两者的均值存在着显著性差异，火烧区平均厚度为102.6 cm，而未火烧区仅为61.9 cm。冻土活动层的变化又对生态环境产生了显著影响。如，冻土融化可能导致低洼地区积水形成新生沼泽，从而改变森林植被的演替方向。 ⑤ 野生动物（以紫貂为例）的适宜生境的规模与质量远未恢复到火前水平，其生存条件不容乐观。火烧区适宜生境的面积比重从火前的37%下降为2000年的29%，而未火烧区仅下降6%。火烧区适宜生境和最适宜生境面积变化幅度不大，而未火烧区则明显降低，降幅达68%和82%，1987年火后采伐集中于未火烧区是出现这种状况的主要原因。相反，火烧区的勉强适宜和中等适宜生境面积明显减少，而未火烧区则有较大幅度增加。火烧区与未火烧区适宜生境破碎化程度均明显加剧。可见，林火干扰与人类活动均对动物生境产生了负面影响。

黑土侵蚀区景观生态建设的水土保持效应

黑龙江省拜泉县是我国黑土侵蚀与综合治理的典型代表。经历了上世纪垦荒初期环境优美、土地肥沃，70年代后期水土流失严重、生态恶化，80年代以来大规模生态治理、环境明显改观的典型发展过程。是人类征服自然——自然报复人类——人类与自然和谐共处等人与环境关系演进的一个小小缩影。本论文以该典型区为研究案例，以景观格局——景观功能——景观生产力关系分析为研究思路，从遥感、统计资料、调查访问和取样实测等获得原始数据，运用景观指数和地理信息系统（GIS）等空间分析方法，结合通用土壤流失方程、地统计学和能值分析，综合评价了黑土侵蚀区景观尺度水土流失治理的区域土壤侵蚀控制效应、区域土壤性质恢复效应及大规模生态建设的农业效应。旨在为区域水土流失治理综合评价探索研究思路，也为该县或同类地区生态建设、环境保护及景观规划决策提供科学参考。本论文取得如下研究成果： (1). 经过多年来的大规模生态建设，拜泉县的生态环境有了明显的改观。区域景观类型数量和空间配置的变化对发挥其水土保持功能起到了很好的调控作用。从1989年到2002年，县域耕地面积减少24731hm2，林草地面积、水体面积分别增加了13568 hm2和1191 hm2，水库和塘坝增加1402座。全县55%的水土流失面积得到治理，82.2%的农田得到林网的防护，43.7%的景观地表超渗径流得到集蓄，土壤侵蚀模数由9.14 下降到6.50 。进一步的景观结构调整要注意增加林草地等类型斑块的聚集度；调节林网连接度、环度及网眼大小；增加水库塘坝的泻洪与灌溉配套设施等。 (2). 通过拜泉县双阳河流域30个子流域景观指数与土壤侵蚀模数的相关性分析，定量研究了景观结构和土壤侵蚀程度的关系。结果表明：农田面积百分比、景观聚集度与土壤侵蚀模数显著正相关，灌木林地和草地面积百分比、香农多样性指数与土壤侵蚀模数显著负相关。梯田、等高垄农田、顺坡垄农田、乔木林地、灌木林地、草地面积百分比，景观分维数、景观聚集度、景观香农多样性9个结构因子与土壤侵蚀模数的复相关系数（R=0.931）大于任一单因子相关系数，景观结构对土壤侵蚀的影响是多因子综合作用的复杂过程，且达到高度相关，9个结构因子与侵蚀模数之间存在线性回归关系。研究区平均土壤侵蚀模数为6.58 ，侵蚀强度较轻，但大于东北黑土区土壤容许流失量标准（2 ）。该流域是典型的农业景观，农田面积占景观总面积的71.8%，而且分布比较集中，它是未来土壤水蚀的主要景观要素，同时也是水土保持的主战场。增加灌草地斑块、实施农田保护性耕作等将是该流域继续控制土壤侵蚀的有效办法之一。 (3). 通过对拜泉县通双小流域土壤性状的空间变异性和空间相关性研究，得到下列结论：全碳、全氮、砂粒、粉粒、粘粒含量和容重具有中度的变异性，而砾石含量变异强烈，它能够表征该流域黑土的侵蚀强度。除砾石外，所有土壤性状之间具有显著的相关性 (P<0.05)。土壤性状主要与坡位、海拔高程和土地类型有关。全碳、全氮、粉粒和粘粒含量具有强度的空间自相关性，而容重和砂粒含量在空间上是中度自相关的。无论在农田，还是在整个流域，均有2/3左右的土地存在氮缺乏，容重和砂粒偏高的现象。地形、土地利用、侵蚀和侵蚀治理综合地影响了土壤性状的空间分异。但过去的土壤侵蚀是最突出的因子。侵蚀治理和土地类型调整在20-30年的尺度上，并没有显著地改善土壤的性质。目前的侵蚀治理对于土壤的移位和流失起到了很好的控制作用，但短期土壤质量恢复并不令人满意。如何提高土壤质量，将是又一迫在眉睫的任务。为了提高土壤质量，保护林地和草地不被破坏，改变农田的耕作方式等是该流域改善土壤性质的有效管理措施。 (4). 在拜泉县农业系统经济特征和生态建设动态分析的基础上，运用能值理论，研究了县域农业生态经济系统在大规模生态建设前后时间序列上的系统生产效率和可持续发展动态。主要结论如下：拜泉县经济发展与生态建设都取得了较大的成绩，但在县域生产生活大环境明显改善的情况下，农业系统自身的环境压力依然存在；农业系统的生产效率不高；农民生活水平较低；但大规模生态治理的农业效应已初步显现；系统的能值可持续发展有良好的趋向。

科尔沁沙地草地生态系统服务价值的动态研究

生态系统服务价值评估已成为生态学研究的一个热点，针对不同区域尺度或生态类型的相关研究案例大量涌现的同时，评估方法和技术也在不断改进。本文即以科尔沁沙地草地生态系统为研究对象，分别采用生物量和生物多样性指数订正草地生态系统服务价值系数，估算了该沙地中西部地区各草地类型的生态服务价值；并以位于科尔沁沙地腹地的翁牛特旗为例，利用STELLA系统模拟出近15年（1985～2000年）草地生态系统服务价值动态变化与其外部驱动因子的关系，根据模型结果分析，提出草地生态系统管理相关建议。 主要结论如下： （1）对以小尺度细划的草地类型，以生物量和生物多样性指数订正的生态系统服务单价均可反映生态服务功能强度的变化。 （2）科尔沁沙地中西部地区的草地生态系统服务价值，经两个指数订正的结果显示，1990~1999年间分别降低了35.85亿元和42.14亿元，降低的原因包括：①草地向耕地等其它土地利用形式转化；②草地系统内部由生态服务高价值流类型向低价值流类型转化。 （3）在STELLA 系统中基于下述逻辑关系构建草地生态系统服务价值的动态模拟过程：人口数量和牲畜数量是草地过度开垦和过度放牧的驱动因素；过度开垦造成草地“农田化”，过度放牧造成草地退化和沙化；前者使草地面积减少，后者使草地生物量锐减；草地生态系统服务价值由草地面积及草地生物量两个因子决定。 （4）2000年翁牛特旗草地生态系统总服务价值为42.91亿元，与1985年相比降低了10.86％，其中，原始草地的总价值为22.10亿元，已退化草地为9.99亿元，已沙化草地为10.82亿元，原始草地对草地生态系统服务价值的贡献最大，对其变化的影响最显著；模型灵敏度分析表明，模型结果对单个不确定参数变化的反映不敏感，而对参数同时变化的反映将随时间推移越来越大。

脲酶抑制剂NBPT在土壤中的吸附和降解

含脲酶抑制剂的肥料作为缓/控释肥料在提高养分利用率和减少环境污染方面明显优于普通化学肥料，已成为世界肥料研究和应用的热点。大量实验显示，NBPT和PPD提高尿素或硝铵尿素（UAN）的利用率很有潜力。NBPT，N-丁基硫代磷酰三胺，是目前最有效的脲酶抑制剂之一。本论文借助高效液相色谱仪对NBPT在我国不同气候带五种土壤中的降解及在土壤环境中影响其降解因子进行了研究，并摸索了色谱条件：在流动相为甲醇+去离子水50+50(V:V)，流速为0.3 mlmin-1时，紫外检测器，检测波长为195 nm时，回收率达到82.8%~101%。变异系数为1.1%~4.85%。相关系数为r=0.9994，回归方程为y=43266.6x-1124.51。结果表明：NBPT在偏酸的江西红壤和湖北黄壤中降解较快，半衰期为4.8~5.2 d，而在辽宁棕壤和江苏黄棕壤中降解较慢，半衰期为7.2~7.6 d；在吉林黑土中降解半衰期为8.2 d。 在未灭菌的土壤中，NBPT的半衰期为4.8～7.6 d，远远小于在灭菌土壤中22.4 d的半衰期；NBPT在偏酸的江西红壤和江苏黄壤中降解较快，半衰期为4.8~5.2 d，而在棕壤和黄棕壤中降解较慢，半衰期为7.2~7.6 d；随着环境温度增高(2O℃上升至3O℃)，NBPT降解速度略有提升(半衰期由7.6 d缩短至6.5 d)；NBPT在黑暗条件下降解半衰期为4.5 d，而在光照条件下的半衰期为5.9 d。可见，几种试验因子对土壤中NBPT的降解均有不同程度的影响。其中土壤微生物是影响NBPT降解的主要因素，有利于土壤中微生物生长的环境因素，如偏酸的土壤、较高的环境温度，对土壤中NBPT的降解有促进作用,而葡萄糖则可能因为增加了土壤颗粒的团聚性，增加了土壤对NBPT的吸附而抑制了NBPT的降解。

稠油污染土壤高级氧化-生物耦合修复研究

稠油中的胶质和沥青质是导致稠油污染土壤难以彻底降解的关键要素，而目前传统的生物修复方法很难满足其处理要求。针对这一难题，本文研究了高级氧化-生物耦合修复方法处理稠油污染土壤，达到了使稠油中胶质和沥青质高效去除的目的。 本文采用蛭石模拟土壤，研究稠油污染土壤的高级氧化（臭氧、芬顿）-生物耦合处理方法。分析了氧化时间、水土比、污染土壤陈化时间和污染浓度对臭氧氧化效率的影响，以及H2O2加入量和H2O2/Fe2+摩尔比对芬顿预处理效率的影响；同时优化了高级氧化与微生物混合菌之间的耦合条件；并根据稠油成分的变化，探讨了稠油降解机制。 实验结果表明，模拟稠油污染土壤的最佳臭氧-生物耦合条件为：臭氧氧化30min，生物段采用混合菌1降解14d，此时，土壤中总石油烃、饱和烃、芳烃、胶质和沥青质的降解率分别为60.78%、65.59%、82.74%、26.61％；芬顿-生物耦合处理的最佳条件为：H2O2 加入量为27ml，H2O2与Fe2+的摩尔比为10：1，此时，模拟土壤中稠油总石油烃、饱和烃、芳烃、胶质和沥青质的降解率分别为35.41%，9.33%，49.82%，45.19%。 高级氧化预处理不仅能够减小生物段负荷，而且能够提高胶质和沥青质的生物可利用性，微生物可将胶质和沥青质降解为饱和烃、芳烃或其他物质，降解效率取决于预处理的程度。高级氧化-生物耦合处理降解效率高于单独采用氧化预处理、生物处理效率，因而高级氧化-生物耦合修复方法是一种可行的稠油污染土壤修复方法。

应用负载型纳米铁去除饮用水中砷的研究

砷是毒性最强的元素之一，水体中砷的污染己经引起人们广泛的关注。我国的新疆、内蒙、山西和台湾等省和地区地下水砷含量严重超标。全球共有5,000多万人遭受高砷饮用水的威胁，其中中国有1,500多万，是饮用水砷污染最严重的国家之一。WHO推荐饮用水砷的最高允许浓度从原来的50 µg•L-1已降至10 µg•L-1。更为严格的砷卫生标准的颁布，对作为饮用水源的地下水中的砷去除工艺提出了更高的要求。吸附法除砷比膜法、混凝法和离子交换法更安全、简便，是砷去除工艺中最有效的方法之一。 首先，本研究通过优化制备条件（包括炭种类的选择、炭的粒径大小、还原剂的浓度及滴定速率、反应温度、铁盐的种类及浓度、分散剂的比例及浓度），制备了负载型纳米铁。考虑到砷的去除效率、工程应用的可行性以及经济性，最优的制备条件如下：选用粒径为20~40目煤质炭，在室温、一定的分散剂比例及浓度，0.2 M KBH4滴速为20 d•min-1时所制备的Fe/炭为82.0 mg•g-1；纳米铁在活性炭孔内呈针状，其直径为30~500 nm，长度为1,000~2,000 nm。绝大多数的铁都负载到活性炭内部，这在处理水时铁不流失很重要。 其次，利用制备的负载型纳米铁作吸附载体，进行了饮用水中As(Ⅴ)的吸附去除实验。研究了该吸附剂对As(Ⅴ)的吸附等温线、动力学以及影响动力学的各种因素（包括As(Ⅴ)的不同初始浓度、吸附剂用量、pH值、共存离子和不同温度）、pH值、共存离子等环境条件对As(Ⅴ)去除的影响；以及吸附剂的再生及再生后的吸附效率等。研究发现在前12 h内吸附较快，72 h时达到了平衡。用Langmuir 吸附等温式估算出As(Ⅴ)的吸附量为12.0 mg•g-1。该吸附剂在pH 6.5， (25±2)℃， As(Ⅴ)初始浓度为2 mg•L-1，吸附剂用量为1.0 g•L-1时，As(Ⅴ)的去除率为75.2%；当把吸附剂的用量增加到1.5 g•L-1时，As(Ⅴ)的去除率可达99.9%以上。吸附剂可以用0.1M的NaOH浸泡12 h后即可再生，再生效率较高。常见的阴离子中PO43-、SiO32-对As(Ⅲ)的去除抑制较大，而SO42-、CO32-、C2O42-等离子对砷的去除影响较小。Fe2+对As(Ⅲ)的吸附抑制作用较大而其它阳离子影响不大。吸附剂可用0.1 M NaOH 有效再生，并且具有良好的机械性能。实验室初步实验数据表明，该吸附剂对饮用水除砷具有较好的应用前景。 第三，利用实验室制备的负载型纳米铁对饮用水中As(Ⅲ)的吸附去除也进行了研究。考察了吸附等温线、动力学以及影响动力学的各种因素、pH值、共存离子等环境条件对As(Ⅲ)去除的影响；以及吸附剂的再生及再生后的吸附效率等。研究发现，该吸附剂在pH 6.5， (25±2)℃， As(Ⅲ)初始浓度为2 mg•L-1，吸附剂用量为1.0 g•L-1时， 对As(Ⅲ)的去除率为99.8%；其吸附容量为1.996mg•g-1。吸附过程中部分As(Ⅲ)被氧化。与As(Ⅴ)的吸附相比，该吸附剂对As(Ⅲ)的效率比较高-而常见的其它除砷吸附剂如载铁纤维棉等，对As(Ⅴ)的效率比As(Ⅲ)高，为有效去除As(Ⅲ)，常常需要专门加上氧化这一过程。 最后，利用负载型纳米铁对饮用水中As(Ⅲ) 的氧化性能进行考察，发现该吸附剂不但能够有效吸附去除饮用水中的砷，而且还能把As(Ⅲ)有效地氧化为As(Ⅴ)。经过对吸附剂的构成组分分析发现，活性炭表面因富含多种官能团而对三价砷的氧化作用最大；其次是纳米铁也能把As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)。

旱作农田N_2O通量、产生机理及减排措施研究

农田生态系统是大气N_2O的重要排放源。因此，阐明其N_2O产生及排放机理并正确制定出减排对策是目前温室气体研究领域的主要目标之一。本文利用封闭式箱法技术首次对旱田生态系统（玉米、大豆和春小麦）N_2O通量进行了长期系统的连续观测。阐明了旱田N_2O产生的生物化学机理及植物在植物-土壤系统N_2O排放中的作用并进一步进行了减少旱田N_2O排放的措施研究。为农业和环境的可持续发展提供了科学依据及有效的技术措施。旱田作物的N_2O排放有明显的日变化和季节变化规律，大量的N_2O排放发生在作物的生育期内且不同作物的N_2O排放量也各异。玉米-土壤系统、大豆-土壤系统及春小麦-土壤系统N_2O通量范围分别为-7.5～466.50ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)、-12.90～420.00ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)和-6.00～29.60ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)，平均通量分别为63.75ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)、27.05ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)和9.10ugN_2O-Nm~(-2)h~(-1)。从环境因素与N_2O排放的关系上分析，得出以下重要结果。实验室模拟培养条件下，温度、pH对N_2O排放产生很大影响。而在大田自然环境条件下，由于在作物生育期内土壤pH及温度的变化范围都不是很大，因此对N_2O的排放没有产生显著影响；N_2O排放与土壤含水量关系密切，随含水量的变化而变化。表明土壤含水量是影响N_2O排放的重要因素；利用乙炔抑制技术，研究了大田N_2O产生途径，发现在低土壤含水量情况下，N_2O主要产生于土壤微生物的硝化过程。在高含水量情况下，N_2O主要来自于反硝化过程。而在中等含水量情况下，硝化和反硝化作用都是N_2O产生的主要途径。植物排放N_2O以前一直被忽略，未受到应有的重视。其实植物在N_2O排放中占有比较大的份额。试验中发现，玉米植株在其整个生育期内都能排放N_2O且根系对土壤N_2O产生起促进作用。与肥料（尿素）相比，无肥大田的玉米植株对N_2O排放的贡献占17.3%，而尿素占82.7%。土壤中N转化的生物化学过程都是在酶的参与下进行的。土壤中酶的活性变化反映了土壤中进行的各种生物化学过程的强度和方向。对土壤反硝化酶-硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（NiR）和羟胺还原酶（HyR）的研究结果表明，三种还原酶都有明显的季节变化规律并受土壤水分含量及施肥的影响。研究三种反硝化还原酶活性变化与土壤含水量及N_2O排放之间的关系后指出，通过测定它们在土壤中的活性变化也许可以作为区分旱田土壤N_2O产生途径（硝化、异化反硝化、同化反硝化）的指标之一。基于上述阐明的旱田N_2O产生机理，进一步通过改进肥料配方的方法深入进入了减少旱田N_2O排放的措施研究。结果表明，缓释尿素（尿素+氢醌+双氰胺）和长效碳铵（碳铵+双氰胺）不仅能明显增加作物产量，而且还能明显减少N_2O的排放，有着明显的经济和环境双重效益。