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新世纪的100个交叉科学难题继1998年提出21世纪100个科学难题之后,中国科学家们如今又提出"大脑压缩态与纠缠态"、"宇宙中正反物质不对称和暗能量"、"夸克物质与奇异星"等100个21世纪交叉科学难题。新年伊始,由133位中国科学家提出的21世纪100个交叉科学难题结集出版。中国科学院为此专门举行座谈会,研讨如何发展交叉科学,促进原始创新。     

旱地土壤铵态氮和硝态氮累积特征及其与小麦产量的关系

在陕西永寿和河南洛阳分别进行了11处和7处小麦大田试验,设对照(不施氮)和施氮(150 kg N·hm^-2)2个处理,测定了小麦生物量、籽粒产量及不同土层(0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm)土壤铵态氮、硝态氮浓度.结果表明: 两地土壤铵态氮浓度均很低,而硝态氮浓度较高,其中硝态氮数量占铵态氮、硝态氮总量的91%,在反映土壤供氮特性方面与两者之和有完全一致趋势.不施氮情况下,永寿0～40、0～60、0～80和0～100 cm土层累积的硝态氮与小麦生物量和产量显著相关;而洛阳无显著相关关系.施氮后,永寿不同深度土层累积的硝态氮与小麦生物量和产量的相关关系显著下降,而洛阳出现负相关;两地小麦产量增量与0～80 和0～100 cm土层累积的硝态氮显著或极显著相关.小麦苗期主要依赖0～20 cm土层硝态氮;返青期、拔节期分别利用0～40 cm和0～60 cm土层硝态氮,成熟期则能利用0～100 cm土层累积硝态氮.小麦收获后对照土壤的铵态氮浓度与播前起始值无明显差异,而硝态氮大幅下降.     

华北二月兰-春玉米轮作体系中土壤硝态氮的时空变化特征

二月兰-春玉米轮作生产体系是近年来为解决华北地区出现的大面积冬闲田而提出的冬绿肥-春玉米生产新模式.本文依托定位试验,研究了该体系从二月兰翻压到玉米收获期间的土壤硝态氮时空变化特征.结果表明：土壤硝态氮含量呈玉米生育前期高后期低的时间变化特征和硝态氮含量峰值随着生育期的推移逐渐下移的空间变化特征,且土壤硝态氮含量随施肥量的增加而显著增加.翻压二月兰对土壤硝态氮含量的时空变化有一定影响,冬春季种植二月兰可降低0～180 cm土壤硝态氮累积量;二月兰翻压后,春玉米苗期与喇叭口期土壤硝态氮规律基本一致,主要集中在0～20 cm土层,0～100 cm土壤剖面为有二月兰处理高于无二月兰处理,100～180 cm土壤剖面则为有二月兰处理低于无二月兰处理;抽雄期以后,土壤硝态氮含量普遍较低,100～180 cm土层土壤硝态氮含量为有二月兰处理略高于无二月兰处理.总体上,翻压二月兰可以增加0～180 cm土层土壤硝态氮保蓄量.     

菜园土壤无机氮解吸特性对硝态氮流失潜能的影响

根据土壤氮素解吸模型,通过盆栽试验研究解吸特征参数对土壤渗漏水硝态氮浓度的影响.结果表明：土壤氮素可解吸量Q、土壤溶液氮初始浓度Cli和C₁/比值与土壤渗漏水硝态氮浓度呈非线性关系,在较低氮解吸特征值时则呈线性关系,由此提出“双速率转折点”概念评价土壤硝态氮流失潜能.当耕层土壤氮素解吸特征值超过“双速率转折点”X₀时,硝态氮浓度的增加速率将以非线性形式迅速提高,反之将稳定在较低水平.     

第一届国际生物节水的理论与实践会议

干旱成为21世纪和未来的世界性难题，如何提高有限水资源的高效利用，特别是通过生物节水和工程节水及农艺措施相配合，发展可持续农业和国民经济，成为当前和未来的研究热点问题。诺贝尔和平奖获得者NE．Borlaug(2000)讲到：“人类在21世纪需要开展‘蓝色革命-让每一滴水生产出更多的粮食，(Blue Revolution-more crop for every drop)，     

上流式厌氧污泥床处理废液及其有关剖析

国内用上流式厌氧污泥床（ＵＡＳＢ）常温处理酵母废液的试验为数不多,本工作旨在启动ＵＡＳＢ装置中培育颗粒污泥,从而提高水处理程度。文中阐述了实验过程,且通过电镜考察污泥的微生物相,发现其间出现的“准颗粒污泥态”,同时还分析了工艺中产生的一种物质的“抑制临界状况”,推测对”完全的颗粒污泥态”的形成造成了阻遏。文中同时分析了发现的其它现象,对探索酵母废液ＵＡＳＢ常温处理深度的进一步提高有所裨益。     

山楂叶螨滞育的初步研究

本文采用海绵水盘法研究了山楂叶螨Tetranychus viennensis Zacher的滞育与温度、光照和寄主营养等环境因子的关系。结果表明21℃下,临界光周期为12 h 32 min,光敏感螨态为幼螨至第二若螨之间的连续两个螨态,单独一个发育阶段对短光照不敏感或仅有微弱的感应。在相同寄主（梨树）叶片上,病叶和老叶诱导的滞育率比嫩叶高,分别为69.7%、55.3%和20%。相同叶片,短光照(12.5 h/d)条件下随螨密度的增大滞育率升高。相同短光照下,低温促进滞育,在15℃、18℃和21℃下滞育率分别为100%、93.1%和66.7%;高温（24℃）抑制滞育,滞育率仅为13.3%;温度为27℃时不滞育。     

菠菜叶片中硝态氮还原与叶柄中硝态氮累积的关系

测定了不同生长期在不同施氮水平下3个菠菜品种各器官的硝态氮含量、叶片的硝酸还原酶活性、叶片细胞硝态氮的贮存库和代谢库大小.结果表明:叶柄中硝态氮含量远高于其它器官,其含量与叶片内源/外源硝酸还原酶活性的比值呈负相关;叶片细胞中硝态氮代谢库的大小与叶柄中硝态氮含量之间没有确定的关系.     

外源酚酸对欧美杨‘I-107’水培幼苗硝态氮吸收利用的影响

连作杨树人工林地力衰退可能与土壤中累积的酚酸存在密切的关系。土壤氮素供应是决定杨树生长发育的重要因素, 而硝态氮是土壤无机氮化合物的主要形式之一。研究酚酸作用下杨树对硝态氮的吸收利用对于揭示酚酸化感机理、明确林地改良的途径和方法具有重要意义。以欧美杨‘I-107’ (Populus × euramericana ‘Neva’)水培苗为试验材料, 采用改良Hoagland营养液培养, 以二代杨树连作人工林土壤酚酸的实际含量为参照浓度(X), 设置5个酚酸浓度水平(0, 0.5X, 1.0X, 1.5X, 2.0X), 分析不同浓度酚酸混合物对杨树硝态氮吸收利用的影响。分别在酚酸处理后第1、5、10、20、30和40天测定分析与硝态氮吸收利用密切相关的生理特性。试验结果表明: 酚酸处理导致根系伤害度明显提高, 根系活力受到酚酸物质的明显抑制, 处理后第40天各处理间表现出显著差异(p < 0.05); 48 h动态测定发现酚酸物质对硝态氮的吸收存在显著的抑制作用(p < 0.05); 处理后第40天, 低浓度酚酸(0.5X, 1.0X)导致硝态氮在植株体内发生积累, 而高浓度酚酸(1.5X, 2.0X)导致植株硝态氮含量下降; 酚酸物质明显抑制植株硝酸还原酶活性, 处理后第40天各处理间表现出显著差异(p < 0.05), 酚酸物质处理后期则引起亚硝态氮含量的升高。酚酸浓度与处理时间对杨树水培苗硝态氮的生理效应关系可以用多元线性模型描述。     

保护性耕作措施对旱地春玉米土壤水分和硝态氮淋溶累积的影响

通过渭北旱塬春玉米15年定位试验,研究6种保护性耕作方式,即传统翻耕(CT)、免耕(NT)、免耕配施生物炭(NB)、免耕秸秆覆盖(NS)、免耕地膜覆盖(NF)和免耕秸秆地膜覆盖(NSF)对土壤水分与硝态氮淋溶的影响,探索适宜于该区可持续发展的农田管理措施.结果表明: 与NT相比,第一次水分补给时期0～100 cm土层,CT处理水分补给量无显著差异,NS、NB、NSF和NF处理显著降低;在100～300 cm土层,NS、NB、NF和NSF处理显著增加了水分补给量,CT显著低于NT处理.第二次水分补给时期,水分补给主要集中在0～100 cm土层,且各处理与NT水分补给量无显著差异.水分消耗时期,各处理与NT处理在0～100 cm土层消耗量无显著差异,NF和NSF在100～300 cm土层水分消耗量显著增加,分别增加了33.9%和59.9%.在0～200 cm土层,与NT相比,CT处理显著增加了硝态氮累积量,是NT的2.2倍,NS、NB、NF和NSF处理显著减少了硝态氮累积量,分别减少了44.6%、61.5%、69.2%和69.8%;而在200～300 cm土层,NS处理显著增加了硝态氮累积量,CT与NT处理无显著差异,NB、NF和NSF处理显著减少.土壤水分运动能显著影响硝态氮在土壤剖面的分布,NB、NF和NSF处理硝态氮主要分布在0～40 cm土层,NS主要分布在0～100 cm和200～300 cm土层,而NT和CT处理硝态氮在整个剖面大量分布,其中NS、NT和CT处理出现两个硝态氮累积峰.不同农田管理措施通过对水分的调控减少硝态氮淋溶,进而提高氮素利用效率,其中免耕基础上秸秆地膜覆盖能有效调控土壤水分运动和减少硝态氮淋溶累积,是旱塬区改善农田水肥状况,增加作物产量的可行措施.     

不同价态铁元素对厌氧微生物降解2,4,6-三氯酚的影响

【目的】考察初始pH值为5.0?10.0时, 不同价态铁元素(Fe0、Fe2+和Fe3+)对厌氧微生物降解2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)的影响。【方法】采用间歇试验, 接种驯化3个月的厌氧污泥, 向其中分别投加Fe0、Fe2+和Fe3+, 测定体系中2,4,6-TCP浓度、pH值、铁离子浓度和微生物脱氢酶活性。【结果】“Fe0/Fe2+/Fe3+-微生物”体系对2,4,6-TCP的降解效率, 在初始pH值为中性偏酸性时, “Fe2+-微生物”体系>“Fe0-微生物”体系>“Fe3+-微生物”体系; 而当初始pH值为碱性时, “Fe0-微生物”体系>“Fe2+-微生物”体系>“Fe3+-微生物”体系; “Fe0/Fe2+/Fe3+-微生物”三种体系均有调节pH值的能力, 其中“Fe0-微生物”体系调节能力最强; 在不同初始pH值条件下不同价态铁元素对厌氧微生物活性的影响结果与其对2,4,6-TCP的影响规律基本相同。【结论】不同价态铁元素对厌氧微生物降解2,4,6-TCP的影响与初始pH值、体系实时pH值和铁元素价态及浓度等因素有关。     

HS-SPME-GC-MS对百合中游离态和键合态挥发性成分分析

目的：研究百合中游离态和键合态挥发性成分。方法：采用水蒸气蒸馏法和煎煮法提取得到游离态挥发样品；通过Amberlite XAD-2大孔吸附树脂键合百合中糖苷类物质，洗脱后用Almonds β-D-葡萄糖苷酶对其进行酶解得到键合态挥发样品。利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术（HS-SPME-GC-MS）测定挥发性成分。通过NIST08谱库检索及对比相关文献定性，内标法定量。结果：水蒸气蒸馏法提取出游离态物质22种，主要为酯类和醛类；键合态物质7种，主要为酯类。煎煮法提取出游离态物质19种，主要为醇类、醛类。结论：本工作可为百合挥发性成分的综合利用提供参考。     

21世纪生物技术展望

美国政府科学技术评议会生物技术研究小委员会1995年11月初发表了“21世纪生物技术展望”。这项报告书中指出现在美国商业化的生物技术是以医药品为主的。指出:“21世纪必须推进农业、环境、海洋生物技术和生物技术制造方法/生物技术方法4个领域的技术开发”。美国打算把生物技术的研究(侧重于     

露西的孩子

本世纪六十年代,在人类进化的研究工作中,遇到一个产科学上的难题:早期人类开始两足行走;另一个是胎儿脑的增长。两者如同水火无法相容。大脑子的胎儿,出生时需要有大盆骨的母亲;而直立行走的母亲,其盆骨则比较狭窄。人类学家要考虑如何解决这个难题。后来终于想出一个解决办法:“婴儿以半胎儿状态出生。”有人把新生儿描述成在某种意义上是“早产儿”。其论据是:与猿类相比较,人类一生的各个阶段都比较迟缓。青春期、衰老和死亡到来的时间都晚;婴儿期、童年期和少年期,比其他任何动物都长。这种迟缓的过程称之为“阻滞”,据说这是我们人类一生在某些方面呈“幼态持续”的原因。据波特曼推算,如果胎儿期也像一生中其他各个阶段那样拖长,现代人的孩子本应在怀胎21个月之后才降生,而不是9个月的孕育期。从这一观点出发,我们的孩子在一岁时充其量还     

盐渍区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态变化的影响

土壤硝态氮动态变化和残留与农田硝态氮淋溶以及地下水硝态氮污染密切相关。为了促进海河低平原盐渍区农田氮肥合理利用以及农业可持续发展,试验在盐化潮土条件下,通过设计不同施氮量（0,70,140,210kg N hm^-2）处理,重点研究了该区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态、残留以及土壤氮损失的影响。结果表明：（1）0～100cm土壤剖面硝态氮总量随施氮量显著增加,施用氮肥没有改变剖面硝态氮总量随玉米生育进程波状变化趋势,但明显增强了其变化幅度;（2）施氮改变了硝态氮土壤剖面空间分布状态,表现出施氮后上部土层（0～40cm）硝态氮比例显著增加而后迅速降低的趋势;（3）硝态氮残留与氮素损失随施氮量增加而增加,且N210和N140处理下氮素损失量显著高于N70和N0。     

生命科学实验教学与信息技术整合的实践探索

1问题的提出二期课改的生命科学课程标准指出:“21世纪的生命科学是一门面向信息社会的课程,必须重视生命科学课程与现代信息技术的整合。”实验教学是生命科学课程的重要组成部分,加强生命科学实验教学与     

胰腺癌跃居“癌中之王”

不知道你注意到没有，在我们身体上腹部深处，有一个非常小而又不显眼的器官，这就是胰腺。胰腺虽小，但作用非凡，它的生理作用和病理变化与人的生命息息相关。其中，胰腺癌更是让人闻之“色变”，病人存活期极短，发病率极高，近年来取代肝癌而跃居“癌中之王”，被国际外科界列为“21世纪的顽固堡垒”。     

不同作物对旱地农田残留硝态氮的利用差异

在黄土高原南部娄土上,通过2a田间试验研究了小麦和苜蓿对土壤中不同累积量的残留硝态氮的利用差异。研究包括0—3 m土壤残留硝态氮累积量(设N1、N2、N3、N4、N5和N6共6个水平,残留硝态氮量依次增加)和作物种类(冬小麦和苜蓿)2个因素,分别采用冬小麦-夏休闲-冬小麦和苜蓿连作种植方式。结果表明,不施用氮肥条件下,冬小麦-休闲-冬小麦轮作周期与苜蓿连作2a内,土壤残留硝态氮的消长有明显差异。在第1季小麦生长期间,小麦的氮素携出量(63.9—130.3 kg/hm2)、氮素携出量占播前残留硝态氮量的比例(18%—27%)及氮素携出量占该生长季硝态氮减少量的比例(29%—62%)均显著高于同期的苜蓿处理。在第2个生长季内,苜蓿的氮素携出量是小麦当季氮素携出量的近6倍,但由于苜蓿固氮作用强烈,至第2生长季结束后,0—3 m土壤硝态氮量与苜蓿播前相比平均只减少了72.4 kg/hm2,而麦田0—3 m土壤硝态氮量与小麦播前相比减少了158.3 kg/hm2。在短期内如果通过种植作物消耗土壤剖面的残留硝态氮,冬小麦比苜蓿更有优势。第1季小麦氮素携出量与小麦播前0—2 m(r=0.920**)和0—3 m(r=0.857*)土层残留硝态氮量呈显著或极显著正相关,与0—1 m土层残留硝态氮量没有显著相关性;第1生长季苜蓿氮素携出量与播前0—1 m土壤硝态氮累积量呈显著正相关关系(r=0.846*),而与0—2 m和0—3 m土壤硝态氮累积量的相关性并不显著。小麦比苜蓿能利用更深土层中的硝态氮。随着播前0—3 m土壤残留硝态氮的增加,小麦和苜蓿地上部氮素携出量呈增加的趋势,硝态氮表观损失也显著增加。     

发刊词

人类即将跨入21世纪。如果说“21世纪是生命科学的世纪”这句话以前还是一个飘渺的预言,那么今年——1997年,以震撼全社会的克隆羊“多利”的诞生为代表的一系列生命科学上的重大突破,已经使人们真切地感觉到了生命科学世纪匆匆前来的脚步。生命科学研究将是人类下一个世纪的主     

植物黄酮二氢杨梅素的提纯及结晶形态研究

显齿葡萄属植物富含黄酮物质。研究对显齿葡萄黄酮提取物二氢杨梅素的提纯及结晶态进行了初步探讨。结果表明:以水作为结晶溶剂进行多次重结晶,可有效去除植物黄酮提取物的杂质,总黄酮含量由原来的86%提高至96.5%。二氢杨梅素在水相中的结晶态多为针状结晶,水相保温结晶呈放射性棒状结晶。在pH4.5的条件下,其溶解度最低可获得较高的回收率。