磁化等离子体交替隐式时域有限差分法

针对传统显式时域有限差分法仿真各向异性磁化等离子体时,时间步长会受到柯朗-费里德里希斯-列维(Courant-Friedrich-Levy,CFL)条件限制的问题,采用拓展的无条件稳定交替隐式时域有限差分方法(alternating-direction-implicit finite-difference time-domain,ADI-FDTD)对无限大磁化等离子体进行数值仿真。该方法在传统两步法基础上增加2个子时间步,同时仍保持无条件稳定的特性。实验结果表明:反射和透射系数与理论值吻合较好。与普通时域有限差分方法相比,该方法能够高效仿真等离子体光子晶体,并且具有较高的精度和无条件稳定的特性。

水肥调控对西北地区马铃薯产量和水肥利用效率影响的Meta分析

【目的】评估水肥调控对马铃薯产量、水分利用效率(WUE)和肥料偏生产率(PFP)的影响。【方法】采用数据整合(Meta)分析,以马铃薯产量和水肥利用效率为决策因子,筛选获得目标文献29篇,建立水-肥-产量(440组)、水-肥-WUE(318组)、水-肥-PFP(428组)共计1186组观测值的数据库。分析水肥调控对西北地区马铃薯产量和水肥利用效率的影响,优选西北地区马铃薯最优水肥调控区间。【结果】对宁夏马铃薯生产而言,适量增加灌水量和施肥量至最佳水肥调控区间可增产14.12 t/hm^(2),增加2.96 kg/m^(3)的WUE和32.83 kg/kg的PFP;对甘肃马铃薯生产而言,降低施肥量至最佳施肥区间可增加27.58 kg/kg的PFP;对内蒙古马铃薯生产而言,降低灌水量并增加施肥量至最佳水肥调控区间,可增产17.92 t/hm^(2),同时增加3.33 kg/m^(3)的WUE和30.91 kg/kg的PFP。【结论】西北四省(自治区)马铃薯最优水肥调控区间分别为:宁夏(灌水量900~2100m^(3)/hm^(2),施肥量345~531.6kg/hm^(2))、甘肃(灌水量2895~3550m^(3)/hm^(2),施肥量420~630 kg/hm^(2))、陕西(灌水量1650~2940m^(3)/hm^(2),施肥量415~630 kg/hm^(2))、内蒙古(灌水量1350~2070 m^(3)/hm^(2),施肥量435~675 kg/hm^(2))。本研究结果可为制定西北地区马铃薯高产高效的水肥管理策略提供参考。

味精尾液对菌糠-凹凸棒土盐碱地调理剂特性的影响

为了解味精尾液对菌糠-凹凸棒土盐碱地调理剂特性的改良效果,将不同浓度味精尾液分别拌入菌糠-凹凸棒土盐碱地调理剂原料中,研究不同浓度的味精尾液(0%、5%、10%、15%、20%、25%)对菌糠-凹凸棒土盐碱地调理剂pH、成粒率及有效磷、铵态氮、碱解氮、有机质含量的影响。结果表明,增施味精尾液后,菌糠-凹凸棒土盐碱地调理剂pH有不同程度降低,其中味精尾液混合液体积浓度25%处理的pH最低,较对照不添加味精尾液低1.1;成粒率、有效磷、铵态氮、碱解氮、有机质含量均有所上升。其中以味精尾液混合液25%处理最好,与对照相比,成粒率增加11.97个百分点,有效磷增加263.33 mg/kg,铵态氮增加104.87 mg/kg,碱解氮增加1279.68 mg/kg,有机质增加14.02 g/kg。对速效钾和钠的影响不大。说明味精尾液改良菌糠-凹凸棒土盐碱地调理剂的效果明显,且以25%的味精尾液浓度最好。

气候变化下黄土高原耕作系统演变与适应性管理

耕作系统主要包括土壤系统、作物系统和区域气候系统等几个相对独立、但又紧密关联的组成部分,涉及作物栽培模式、作物类型、杂草和病虫害及农田水土资源管理等方面,在黄土高原生态系统管理和农业可持续发展中占有重要地位。过去50a(1951-2000年),黄土高原的年平均气温升高了1.1℃,且其变率逐渐增加,降雨和热量资源分布呈现复杂的时空异质性。作物种植区域的变迁、熟制制度的演变和农田灾害的加剧促使农田管理模式不断寻求改变,对当地农业耕作系统产生了深远影响。本文总结了黄土高原过去多年的气候变化(气温、降水量、积温)特征和发展趋势,气候变化下耕作系统(种植区、耕作制度、土壤环境)和作物系统(需水量、物候、品种、产量)的演变规律,作物与土壤互作关系,以及气象灾害对黄土高原耕作系统的影响,并提出气候变化下耕作系统适应性管理途径和策略。旨在为黄土高原耕作技术和田间管理提供新的理论,寻求气候变化下区域农业可持续发展应对策略。

不同生育期调亏灌溉对酿酒葡萄耗水及果实品质的影响

不同程度的土壤干旱对酿酒葡萄的果实品质、产量和水分利用效率具有显著影响。明晰不同生育阶段干旱胁迫效应对酿酒葡萄土壤水分精准化管理和节水灌溉方案的制定具有重要的意义。本文于2014年在河西走廊中东部武威市凉州区清源镇威龙葡萄园产区开展了酿酒葡萄不同生育期、不同干旱胁迫程度的试验研究。在保持其他生育期土壤水分为正常灌溉（土壤水分阈值70%~75%）的情况下,在葡萄的萌芽期、抽蔓期、开花期、浆果膨大期和着色成熟期分别进行中度（土壤水分阈值60%~65%）和重度（土壤水分阈值50%~55%）的干旱处理,同时增设浆果膨大期的充分灌溉（土壤水分阈值80%~85%）处理,以全生育期的正常灌溉（土壤水分阈值70%~75%）作为对照,进行葡萄耗水特征和产量品质的测定。试验结果表明：不同处理土壤含水量垂直变化趋势一致,随土壤深度增加土壤含水量呈持续递增趋势;随着土壤深度递增,调亏灌溉对土壤含水量的影响越来越弱;40~60 cm土壤剖面,调亏处理含水量较对照减少幅度最大;浆果膨大期土壤剖面内含水量均低于其他生育期。不同处理酿酒葡萄耗水强度随时间变化趋势一致,萌芽期日耗水强度最小,为0.13~0.33 mm·d-1,而浆果膨大期耗水强度最大,为2.30~4.09 mm·d-1。萌芽期中度胁迫处理酿酒葡萄产量和水分利用效率最高,分别达到15 228 kg·hm-2和3.62 kg·m-3;浆果膨大期充分灌溉处理次之,而浆果膨大期重度胁迫处理最低,仅分别为7 128 kg·hm-2和2.26 kg·m-3。着色成熟期中度胁迫下,酿酒葡萄花青苷、还原糖、单宁、总酚含量比生育期正常供水处理高2.7%、6.56%、17.91%和23.23%,且有效抑制可滴定酸积累（P〈0.05）,而其他处理与对照之间品质指标差异不显著。综合考虑产量、水分生产效率及果实品质等指标,最佳酿酒葡萄水分调控处理为着色成熟期中度胁迫,即着色成熟期土壤相对含水率为60%~65%、其余生育期土壤相对含水率为70%~75%。由此可见,在酿酒葡萄栽培时适时、适度的调亏灌溉既能显著提高水分生产效率,实现节水、高效用水的目的,又能提高果实品质,对河西走廊地区酿酒葡萄种植具有重要的意义。

自组织量子点光致荧光的温度依赖性

自组织量子点光致荧光的温度依赖性研究,对于实现室温下高效的量子点光电器件有着非常重要的意义。而量子点中的载流子动力学过程将决定其光致荧光的温度依赖性。采用稳态速率方程模型模拟了自组织量子点中载流子动力学过程,并且考虑了量子点材料带隙随温度的变化;模拟了不同温度下自组织量子点的光致荧光光谱,并获得了光谱的积分强度、峰值能量及半峰全宽随温度的变化曲线。研究表明:模拟结果与已报道的实验数据符合得很好。由此可知,所采用的模型能够很好地反映自组织量子点中的载流子动力学过程。

载流子热迁移对自组织量子点光致荧光的影响

自组织量子点光致荧光的温度依赖性研究对实现高效的量子点光电器件有着非常重要的意义,而量子点中载流子的动力学过程会对量子点光致荧光产生直接影响。采用稳态速率方程模型,在考虑了自组织量子点中载流子热迁移的情况下,模拟获得了不同温度下自组织量子点的光致荧光光谱,并着重研究了三组具有不同基态能量的量子点的光致荧光强度随温度的变化。研究表明,随着温度升高,基态能量较高的量子点光致荧光强度减弱,而基态能量较低的量子点光致荧光强度则增强,当温度达到一定值时,所有量子点的光致荧光都将发生热猝灭。

非对称双量子阱中载流子耦合的温度依赖性

非对称双量子阱中载流子动力学过程的温度依赖性研究,对于实现室温下高效的量子阱光电器件有着非常重要的意义。随着温度的升高,量子阱中的载流子被热激发到势垒层中后,部分载流子会被量子阱再俘获,即在不同的量子阱之间发生了载流子的耦合。利用耦合多量子阱载流子动力学模型,模拟了非对称双量子阱中载流子耦合的温度依赖性。研究表明,在不同温度下,各量子阱的光致荧光强度比强烈地依赖于量子阱的激活能差。光致荧光强度比的最大值与激活能差成指数关系,而其所对应的温度与激活能差成线性关系。

关于在大学物理教学中引入物理学史的探讨

将物理学史与物理教学相结合是国内外关于物理教学改革的一项重要研究课题。本文分析了目前大学物理教学的困难以及传统教学模式的弊端,引发了关于在大学物理教学中引入物理学史的思考,从四个方面论述了在大学物理教学中引入物理学史的重要意义,指出了在大学物理教学中引入物理学史存在的问题,并提出了解决这些问题的建议。旨在为物理教学改革提供一些参考。

双模自组织量子点光致发光的温度依赖性

采用稳态速率方程模型,对双模自组织量子点光致发光的温度依赖性进行了研究,模拟获得了不同温度下双模自组织量子点的光致发光光谱,并进一步研究了两组量子点分布的光致发光强度比的温度依赖性。研究表明:在低温下(<75K),两组量子点分布的发光强度比基本保持不变;随着温度的升高(75K<T<150K),两组量子点分布的发光强度比将持续增大,且当温度为150K时达到峰值;当温度高于转折温度(150K)后,两组量子点分布的发光强度比显著减小。

田间微集雨技术研究及应用

过去30a,田间微集雨技术逐渐发展成为黄土高原雨养农业区的主要耕作技术。自上世纪八十年代以来,不同田间微集雨及覆盖(地膜、砂石和秸秆)栽培技术在黄土高原不断更新换代,先后经历了垄沟无覆盖技术、平地覆盖技术、垄沟半覆盖技术和垄沟全覆盖技术等发展过程,特别是沟垄地膜全覆盖技术大面积推广和应用,为西北旱区粮食单产大幅度提高提供了强大的支撑作用。本文综述了田间微集雨技术的演变历程及对农田生态系统的影响及机理,归纳了垄沟和覆盖模式及播种方式对作物产量形成、水分利用效率、作物生理生态、土壤质量、土壤微生物、杂草、病虫害、覆盖物残留和作物物候等的影响,并分析了该技术的高产高效和生态风险以及两者的互作关系。文章最后还对该技术的高效性、可持续性和发展潜力进行了讨论,旨在对雨养农业生态系统的可持续管理提供理论指导。

Au/Bi0.8Ba0.2FeO3/La0.7Sr0.3MnO3异质结的阻变效应研究

采用脉冲激光沉积技术在(001)取向的SrTiO3(STO)单晶衬底上制备Bi0.8Ba0.2FeO3(BBFO)/La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)异质结,并获得Au/BBFO/LSMO器件。I-V测试表明,Au/BBFO/LSMO器件除有整流特性外,还表现出双极性阻变效应且电流的开关比约为30。基于X射线光电子能谱的测试结果,Au/BBFO/LSMO器件所表现出的阻变行为可归因于BBFO薄膜中的氧空位在电场作用下的迁移,氧空位的迁移可以改变Au/BBFO界面势垒的高度和耗尽层的厚度。该结果有利于理解Au/BBFO/LSMO器件的阻变机制,使其在存储器件和多功能异质结中得到应用。

极端干旱条件下燕麦垄沟覆盖系统水生态过程

围绕极端气候条件下沟垄沟覆盖系统水文过程和水生产力变化问题开展两年的大田试验研究。以裸燕麦坝莜3号品种为材料,于2010年和2011年在甘肃定西进行,以充分灌溉为对照组,设置平地无种植、垄沟无覆膜种植、垄沟覆膜种植、裸地4个处理(此4个处理均无灌溉),测定生育期降雨、气温、0—140 cm土壤剖面水分变化、作物生长和产量等指标。结果表明,2010年和2011年分别为阶段性极端干旱和全生育期极端干旱两个类型,均导致所有处理组中土壤剖面60—100 cm的"土壤干层"现象,垄沟覆膜处理对"土壤干层"现象具有显著的缓解效应。与对照组相比,垄沟覆膜处理显著促进了收获期土壤剖面贮水量的回升,其贮水量分别提高了41.2 mm(2010年)和22.4 mm(2011年),全生育期水分利用效率和水生产力分别提高了1.7、0.4 kg·hm-2·mm-1(2010年)和6.5、9.8 kg·hm-2·mm-1(2011年)。另外,垄沟覆膜处理组的地上生物量比对照组降低了30.5%(2010年)和67.42%(2011年),但收获指数较对照分别提高了33.4%(2010年)和55.6%(2011年)。研究表明,垄沟覆膜处理促进了降水向土壤水和作物水的转化效率,显著地缓解了作物水分供需矛盾,是应对极端气候变化的重要生态策略。

近化学计量比掺镁铌酸锂晶体周期极化特性研究

采用汽相输运平衡技术制备出了高质量近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,系统研究了晶体中的 [Li]/ [Nb]比含量对其畴极化电场的影响 .实验结果表明 :随着晶体中 [Li]/ [Nb]比的提高 ,畴极化反转电场呈明显下降趋势 ,使用近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,我们在 3.5± 0 .1kV/mm大小的外加极化电场条件下 ,成功地实现了 1.0mm厚度的周期极化畴反转 .我们用铌酸锂晶体的缺陷模型对实验结果给出了合理的解释 .

周期极化近化学计量掺镁铌酸锂晶体倍频研究

采用气相输运平衡技术 ,对不同掺镁浓度的铌酸锂进行了近化学计量处理 ,并检验了其抗光折变性能。实验结果表明 ,掺摩尔分数为 2 %的镁的近化学计量铌酸锂晶体 ,光折变阈值比同成分晶体提高了 4个量级。通过施加 4 .5kV/mm的脉冲电场 ,在上述 1.0mm厚z切晶体上制备出了周期为 6 .8μm的均匀畴结构。采用声光调QNd∶YAG激光器作抽运光源 ,基频光波波长为 1.0 6 4 μm ,平均输入功率为 2 30mW ,在室温条件下 ,得到波长为0 .5 32 μm,输出功率为 2 .8mW的倍频绿光输出 ,倍频转换效率为 1.2 2 %。

载流子热迁移对多量子阱发光性质的影响

采用多量子阱载流子动力学模型,研究载流子热迁移对多量子阱发光性质的影响。随着温度的升高,多量子阱中的载流子被热激发到势垒层中,一部分载流子会被基态能量更低的量子阱再俘获,即载流子在不同的量子阱之间发生了热迁移。研究表明:在不同温度下,量子阱发光强度比依赖于量子阱的激活能;发光强度比的峰值温度主要由深量子阱的激活能决定;峰值大小则取决于两阱的激活能之差。

土壤水动力学模型在SPAC系统中应用研究进展

从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题与不足。并对该领域的研究方向和应用前景进行了展望:建立准确的数值模型来解决实际问题是蒸发蒸腾量模型未来研究的趋势;入渗模型从点至区域的动态扩展,并结合土壤侵蚀、污染物运移等因素的农业倾向性研究为潜在的重要分支方向;根系吸水模型应更多被用于监测土壤水分动态、设计合理的灌溉制度及干旱预警等体系;利用计算机、遥感等技术手段建立农业生态系统物能循环的机理性模型将为模型的实用性和精度提供有力支撑。

关于文科物理的教学思考

为了培养文科类学生的科学素养,提高文科学生的综合素质,锻炼学生的理性思维能力、观察能力以及客观认识世界的方法,使文科类学生同时具备科学精神和人文精神,应在文科各专业中开展物理教育。教学内容不同于工科大学物理,教学方法采用专题讲座的形式。本文详尽阐述了文科物理的意义、特征以及实施文科物理教学的方法。

Pb(Zn,Nb)O_3-(Pb(Zn,Ti)O_3)_(1-x)(La_ySr_(1-y)MnO_3)_x固溶体系磁电特性研究

采用常规陶瓷制备工艺制备了xLaySr(1-y)MnO3+(1-x)[0.2PbZn0.5Nb0.5O3-0.8Pb0.33Zr0.67TiO3](x=0.025、0.05、0.075、0.1、0.15、0.2,y=0.7、0.9)三元体系陶瓷,系统研究了不同成分LSMO掺杂对PZN-PZT磁学及电学性能影响。结果表明,掺入不同比例的LSMO均溶解入PZN-PZT晶格,导致PZN-PZT峰位偏移;随着LSMO掺杂量的提高,陶瓷的矫顽场E及剩余极化强度Pr降低;原本分别呈现铁磁性和反铁磁性的LyS(1-y)MO3(y=0.7、0.9)磁性消失;随着LMSO掺杂量的提高,晶粒尺寸变大。

膜下滴灌调亏对绿洲马铃薯生物量分配、产量和水分利用效率的影响

为了确立河西走廊干旱半干旱绿洲农业马铃薯科学种植的最佳灌溉策略,通过大田试验研究了调亏灌溉对绿洲膜下滴灌马铃薯全生育期不同器官生物量分配、产量和水分利用的影响。根据马铃薯不同生育期进行不同程度的水分调亏设5个水分调亏处理和1个对照,分别为块茎形成期轻度（55%-65%田间持水量,FC,Field capacity）水分调亏处理WD1,块茎膨大期轻度（55%-65%FC）水分调亏处理WD2,淀粉积累期轻度（55%-65%FC）调亏处理WD3,块茎形成期中度（45%-55%FC）调亏处理WD4,膨大期中度（45%-55%FC）水分调亏处理WD5及全生育期充分（65%-75%）供水对照CK。研究结果表明：不同生育期水分调亏均可导致马铃薯茎、叶干质量降低,块茎干质量在整个生育期呈逐步上升趋势,块茎形成期调亏处理复水后各器官干质量明显增大,块茎膨大期调亏处理复水后块茎干质量增长缓慢,茎和叶干质量开始下降。块茎形成期轻度水分调亏和中度水分调亏对马铃薯产量影响较小,而块茎膨大期水分调亏对马铃薯薯块产量影响较大,调亏程度越大,减产越严重。马铃薯不同生育期水分调亏对阶段耗水量影响较大,调亏程度越大,耗水量较充分灌溉差异越显著（P〈0.05）。块茎形成期轻度调亏处理（WD1）水分利用效率最高,比全生育期充分供水处理（CK）、淀粉积累期轻度调亏处理（WD3）和块茎膨大期中度调亏处理（WD5）分别提高14.3%,30.00%,38.00%。因此,马铃薯膜下滴灌调亏可影响各器官干物质质量,有利于水分利用效率的提高。且相较于全生育期充分供水处理CK,块茎形成期轻度调亏在产量略有降低（降低5.30%）的情况下能够显著性提高水分利用效率（提高14.3%）和灌溉水分利用效率（提高18.51%）。