DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. u，v，c的特征方程 在这一部分，我们将得出变量 α ， β ， c 的特征方程。首先，分别对方程(5)进行求导 ∂ ¯ ± u = cos ( σ + ω ) + cos σ sin ω ∂ ¯ ± c + c cos α ∂ ¯ ± β − c cos β ∂ ¯ ± α 2 sin 2 ω ， (6) ∂ ¯ ± v = sin ( σ + ω ) + sin σ sin ω ∂ ¯ ± c + c sin α ∂ ¯ ± β − c sin β ∂ ¯ ± α 2 sin 2 ω . (7) 将(6)式和(7)式分别代入(4)式，可以得到 ∂ ¯ + c = − cos 2 ω cot ω + c sin 2 ω ( ∂ ¯ + α − cos 2 ω ∂ ¯ + β ) ， (8) ∂ ¯ − c = − cos 2 ω cot ω + c sin 2 ω ( cos 2 ω ∂ ¯ − α − ∂ ¯ − β ) . (9) 将伯努利定律求导并将(6)式和(7)式代入，计算可得 ( 1 sin 2 ω + k ( ρ ) ) ∂ ¯ ± c = c cos ω 2 sin 3 ω ( ∂ ¯ ± α − ∂ ¯ ± β ) − cot ω . (10) 将上式分别代入(8)式和(9)式，可以获得 c ∂ ¯ − β = Ω cos 2 ω ( c ∂ ¯ − α − 2 sin 2 ω ) ， (11) c ∂ ¯ + α = Ω cos 2 ω ( c ∂ ¯ + β + 2 sin 2 ω ) . (12) 其中 Ω = k ( ρ ) cos 2 ω − 1 ( 1 + k ( ρ ) ) cos 2 ω = m ( ρ ) − tan 2 ω . (13) 结合方程(9)方程和(11)有 ∂ ¯ − c = ( cot ω 1 + k ( ρ ) ) ( c ∂ ¯ − α − 2 sin 2 ω ) ， (14) c ∂ ¯ − β = ( 1 + k ( ρ ) 2 ) Ω sin 2 ω ∂ ¯ − c . (15) 同理，由方程(8)和方程(12)，我们有 ∂ ¯ + c = − ( cot ω 1 + k ( ρ ) ) ( c ∂ ¯ + β + 2 sin 2 ω ) ， (16) c ∂ ¯ + α = − ( 1 + k ( ρ ) 2 ) Ω sin 2 ω ∂ ¯ + c . (17) 将方程(14)~(17)代入(6)式和(7)式，可以得到 ∂ ¯ ± u = ± k ( ρ ) sin ( σ ∓ ω ) ∂ ¯ ± c ， (18) ∂ ¯ ± v = ∓ k ( ρ ) cos ( σ ∓ ω ) ∂ ¯ ± c . (19)
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user: 3. 特征分解 这一部分，我们介绍 α ， β 和 α + β 的特征分解。首先，引用 [ 12 ] 中的交换子关系式。 性质1 对任意的变量 I ( ξ ， η ) ，有下式成立 ∂ − ∂ + I − ∂ + ∂ − I = ∂ − Λ + − ∂ + Λ − Λ − − Λ + ( ∂ − I − ∂ + I ) . 直接证明可得。 性质2 对任意的变量 I ( ξ ， η ) ，有下式成立 ∂ ¯ − ∂ ¯ + I − ∂ ¯ + ∂ ¯ − I = 1 sin 2 ω [ ( cos ( 2 ω ) ∂ ¯ + β − ∂ ¯ − α ) ∂ ¯ − I − ( ∂ ¯ + β − cos ( 2 ω ) ∂ ¯ − α ) ∂ ¯ + I ] 由性质1可以验证。 性质3 对变量c，我们有以下特征分解 { c ∂ ¯ − ∂ ¯ + c = ∂ ¯ + c { sin 2 ω + 1 + k ( ρ ) 2 cos 2 ω ∂ ¯ + c + [ ( 1 + k ( ρ ) 2 ) Ω cos 2 ω + 1 − k ′ ( ρ ) ρ ] ∂ ¯ − c } ， c ∂ ¯ + ∂ ¯ − c = ∂ ¯ + c { sin 2 ω + 1 + k ( ρ ) 2 cos 2 ω ∂ ¯ − c + [ ( 1 + k ( ρ ) 2 ) Ω cos 2 ω + 1 − k ′ ( ρ ) ρ ] ∂ ¯ + c } . 证明：对u运用性质2的关系式并将(18)代入其中可得 ​ ​ ∂ ¯ + [ k ( ρ ) sin α ∂ ¯ − c ] + ∂ ¯ − [ k ( ρ ) sin β ∂ ¯ + c ] = − k ( ρ ) sin 2 ω [ sin β ∂ ¯ + c ( ∂ ¯ + β − cos 2 ω ∂ ¯ − α ) − sin α ∂ ¯ − c ( ∂ ¯ − α − cos 2 ω ∂ ¯ + β ) ] . 对上式求导化简整理可得 ( sin α + sin β ) c ρ k ′ ( ρ ) p ′ ( ρ ) ∂ ¯ + c ∂ ¯ − c + sin α ∂ ¯ + ∂ ¯ − c + sin β ∂ ¯ − ∂ ¯ + c = − 1 sin 2 ω [ ( sin β ∂ ¯ + β − sin β cos 2 ω ∂ ¯ − α + cos β sin 2 ω ∂ ¯ − β ) ∂ ¯ + c         − ( sin α ∂ ¯ − α − sin α cos 2 ω ∂ ¯ + β − cos α sin 2 ω ∂ ¯ + α ) ∂ ¯ − c ] . (20) 因为 d ρ / d c = 2 c / p ″ ( ρ ) ，对c运用性质2的关系式，我们有 ∂ ¯ − ∂ ¯ + c − ∂ ¯ + ∂ ¯ − c = 1 sin 2 ω [ ( cos ( 2 ω ) ∂ ¯ + β − ∂ ¯ − α ) ∂ ¯ − c − ( ∂ ¯ + β − cos ( 2 ω ) ∂ ¯ − α ) ∂ ¯ + c ] 将上式代入(20)式，我们可以得到 ( sin α + sin β ) c ρ k ′ ( ρ ) p ′ ( ρ ) ∂ ¯ + c ∂ ¯ − c + ( sin α + sin β ) ∂ ¯ − ∂ ¯ + c = 1 sin 2 ω [ − ( sin α + sin β ) ∂ ¯ + β ∂ ¯ + c + ( sin α + sin β ) cos 2 ω ∂ ¯ − α ∂ ¯ + c         − cos β sin 2 ω ∂ ¯ − β ∂ ¯ + c + cos α sin 2 ω ∂ ¯ + α ∂ ¯ − c ] . 将方程(14)~(17)代入上式即可获得性质3的第一式，另一个式子的证明与其相似。 性质4 对变量 α ， β ，我们有以下特征分解 { c ∂ ¯ + ∂ ¯ − α + M 1 ∂ ¯ − α = [ sin ( 2 ω ) 2 ( 1 − 3 tan 2 ω ) − 2 k ′ ρ tan ω ( 1 + k ) 2 Ω ] ∂ ¯ + α ， c ∂ ¯ − ∂ ¯ + β + M 2 ∂ ¯ + β = [ sin ( 2 ω ) 2 ( 1 − 3 tan 2 ω ) − 2 k ′ ρ tan ω ( 1 + k ) 2 Ω ] ∂ ¯ − β ， 其中 M 1 = 1 sin ( 2 ω ) [ 4 sin 4 ω ( 1 − Ω cos 2 ω ) − k ′ ρ sin 2 ( 2 ω ) ( 1 + k ) 2 − c ∂ ¯ − α       + ( 1 − 1 2 Ω sin 2 ( 2 ω ) − 2 k ′ ρ cos 2 ω ( 1 + k ) 2 ) c ∂ ¯ + β ] ， M 2 = 1 sin ( 2 ω ) [ 4 sin 4 ω ( 1 − Ω cos 2 ω ) − k ′ ρ sin 2 ( 2 ω ) ( 1 + k ) 2 + c ∂ ¯ + β       − ( 1 − 1 2 Ω sin 2 ( 2 ω ) − 2 k ′ ρ cos 2 ω ( 1 + k ) 2 ) c ∂ ¯ − α ] . 证明：我们使用方程(14)~(17)，用 α ， β 代替c然后代入性质3的第一式，得到 c ∂ ¯ + [ cot ω 1 + k ( ρ ) c ∂ ¯ − α − sin ( 2 ω ) 1 + k ( ρ ) ] = ( cot ω 1 + k ( ρ ) c ∂ ¯ − α − sin ( 2 ω ) 1 + k ( ρ ) ) { sin 2 ω + 1 + k ( ρ ) 2 cos 2 ω [ cot ω 1 + k ( ρ ) c ∂ ¯ − α − sin ( 2 ω ) 1 + k ( ρ ) ]       + [ − 2 1 + k ( ρ ) 1 Ω sin ( 2 ω ) c ∂ ¯ + α ] [ 1 + k ( ρ ) 2 Ω cos 2 ω + 1 − k ′ ( ρ ) ρ ] } ， 推导整理之后，可以得到性质4的第一式，同理可证明第二式。 下面我们用同样的方法可以得出 σ 的特征分解。 性质5 对变量 σ ，我们有以下特征分解 { c ∂ ¯ + ∂ ¯ − σ + N 1 ∂ ¯ − σ = k ( ρ ) + 1 2 k ( ρ ) tan ω ( Ω cos ( 2 ω ) − 2 tan 2 ω ) ∂ ¯ + σ ， c ∂ ¯ − ∂ ¯ + σ + N 2 ∂ ¯ + σ = k ( ρ ) + 1 2 k ( ρ ) tan ω ( Ω cos ( 2 ω ) − 2 tan 2 ω ) ∂ ¯ − σ ， 其中 N 1 = k ( ρ ) + 1 2 k ( ρ ) cos 2 ω [ tan ω ( 1 + 2 cos 2 ω ) − 2 c sin ( 2 ω ) ( ∂ ¯ − σ − cos 2 ω ∂ ¯ + σ ) ] + tan ω ( 1 − 4 cos 2 ω ) N 2 = k ( ρ ) + 1 2 k ( ρ ) cos 2 ω [ tan ω ( 1 + 2 cos 2 ω ) + 2 c sin ( 2 ω ) ( ∂ ¯ + σ − cos 2 ω ∂ ¯ − σ ) ] + tan ω ( 1 − 4 cos 2 ω )
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user: 4. 结论 对于气体动力学中的二维可压缩欧拉方程，压强p的特征分解为 ∂ ∓ ∂ ± p = m ± ∂ ± p ，特征值 Λ ± 的特征分解为 ∂ ∓ ∂ ± Λ ± = n ± ∂ ± Λ ± 。 定理：对于气体动力学中的二维可压缩欧拉方程，与常状态相邻的是简单波，且沿着正(负)特征线，物理变量 ( u ， v ， c ) 是恒定的。
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user: 摘要 本文我们给出了Gorenstein AC投射模的类与投射余可解的Gorenstein平坦模的类等价的条件，证明了在凝聚环R上，Gorenstein AC投射模的类，投射余可解的Gorenstein平坦模的类与Ding投射模的类等价。同时也给出了Gorenstein AC投射模的类与Gorenstein投射模的类等价的充分必要条件，证明了在任意环R上，Gorenstein AC投射模的类与Gorenstein投射模的类等价当且仅当Level模的类包含在Gorenstein投射模的类的右正交中。最后我们给出了Gorenstein AC投射模的类与Gorenstein投射模的类在凝聚环上等价的一些充分必要条件。
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user: 1. 引言 近年来，相对同调代数，特别是其中的Gorenstein同调理论受到代数学界专家们的广泛关注。1995年，Jenda和Enochs在 [ 1 ] 中，作为G-维数为0的模的推广，引入了Gorenstein投射模和Gorenstein内射模的概念；为了与平坦模对应，1993年，Enochs，Jenda和Torrecillas在 [ 2 ] 中定义了Gorenstein平坦模。Ding，Li和Mao在 [ 3 ] 中考虑了Gorenstein投射模的一种特殊情况，即强Gorenstein投射模。因为Ding，Li和Mao在这方面的杰出工作，Gillespie在 [ 4 ] [ 5 ] 中称强Gorenstein投射模为Ding投射模。 最近，Saroch和Stovicek在 [ 6 ] 中引入了一个新的模，即投射余可解的Gorenstein平坦模。Iacob在 [ 7 ] 中对这些模的类进行了细致的研究，证明了投射余可解的Gorenstein平坦模的类与Ding投射模的类等价当且仅当每一个Ding投射模是Gorenstein平坦模，最后证明了在凝聚环的条件下投射余可解的Gorenstein平坦模的类与Ding投射模的类等价。同时也给出了投射余可解的Gorenstein平坦模的类与Gorenstein投射模的类等价的一些充分必要条件。为了进一步刻画Gorenstein同调代数在一般环上的性质，Bravo，Gillespie和Hovey在 [ 8 ] 中引入了Level模的概念，这是对平坦模的自然推广，继而引入了Gorenstein AC投射模。在Noetherian环上，Gorenstein AC投射模就是Gorenstein投射模。在凝聚环上，Gorenstein AC投射模就是Ding投射模。 受上述研究的启发，本文研究了Gorenstein AC投射模的类与投射余可解的Gorenstein平坦模的类等价以及Gorenstein AC投射模的类与Gorenstein投射模的类等价的一些充分必要条件。
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user: 2. 预备知识 除非特别说明，本文中所有的环R是结合环，所有的R-模都是左R-模。投射模的类，内射模的类，平坦模的类以及Level模的类分别用 P 、 I 、 F 、 L 表示。 M ( R ) 表示R-模范畴。对于任意R-模的类 X ，我们记： X ⊥ = { Y ∈ M ( R ) | Ext R 1 ( X ， Y ) = 0 ， 任 意 的   X ∈ X } ， X ⊥ = { Y ∈ M ( R ) | Ext R 1 ( Y ， X ) = 0 ， 任 意 的   X ∈ X } 。 定义2.1 1) 称R-模F是超有限表示模，如果R-模F有一个投射分解 ⋯ → P 2 → P 1 → P 0 → F → 0 其中 P i 是有限生成的。 2) 称R-模L是Level模，如果对任意的超有限表示模F，有 Tor 1 R ( F ， L ) = 0 。 3) 称R-模A是绝对clean模，如果对任意的超有限表示模F，有 Ext R 1 ( F ， A ) = 0 。 定义2.2 考虑投射R-模的正合列 ℙ : ⋯ → P 1 → P 0 → P 0 → P 1 → ⋯ 其中 M ≅ Ker ( P 0 → P 1 ) 。 1) 若对任意的投射R-模Q，有 Hom R ( ℙ ， Q ) 正合，则称R-模M是Gorenstein投射模。用 G P 表示Gorenstein投射模的类。 2) 若对任意的平坦R-模F，有 Hom R ( ℙ ， F ) 正合，则称R-模M是Ding投射模。用 D P 表示Ding投射模的类。 3) 若对任意的Level R-模L，有 Hom R ( ℙ ， L ) 正合，则称R-模M是Gorenstein AC投射模。用 G P ac 表示Gorenstein AC投射模的类。 4) 若对任意的内射右R-模I，有 I ⊗ R ℙ 正合，则称R-模M是投射余可解的Gorenstein平坦模。用 P G F 表示投射余可解的Gorenstein平坦模的类。 定义2.3 称 R-模M是Gorenstein平坦模，如果存在平坦R-模的正合列 F : ⋯ → F 1 → F 0 → F 0 → F 1 → ⋯ 其中 M ≅ Ker ( F 0 → F 1 ) ，使得对任意的内射右R-模I，有 I ⊗ R F 正合。用 G F 表示Gorenstein平坦模的类。 定义2.4 称R-模M是强Gorenstein投射模，如果存在投射R-模的正合列 ℙ : ⋯ → P → P → P → P → ⋯ 其中 M ≅ Ker ( P → P ) ，使得对任意的投射R-模Q，有 Hom R ( ℙ ， Q ) 正合。 注记 由定义可知， G P ac ⊆ D P ⊆ G P ， P G F ⊆ G F 。
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user: 摘要 为了解决因引入局部化思想的线性判别分析(Linear Discriminant Analysis， LDA)方法需要人工设置邻居个数而无法以自适应的方式挖掘数据的局部结构问题，提出了一种无参数的局部线性判别分析(Parameter-free Local Linear Discriminant Analysis， Pf-LLDA)方法。该方法首先建立了一个关于权重矩阵和变换矩阵的统一优化模型。然后，通过使用交替方向的方法迭代求解出了与数据局部结构相关的权重矩阵和与判别分析相关的变换矩阵。从而使得Pf-LLDA在无需人为设定邻居个数的情况下，自适应地挖掘出了数据的局部结构并最终实现了局部线性判别分析的能力。在仿真数据集和手写体真实数据集上的实验结果表明，Pf-LLDA挖掘出数据局部结构的同时实现了更优的判别分析结果。
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user: 1. 引言 维度约简在解决维度灾难问题上具有很重要的作用。降维作为维度约简中最为直观的一种方法在模式识别和机器学习领域具有很重要的研究意义 [ 1 ]。 通常来讲，根据是否使用了数据标签信息，降维方法可以被简单的分为有监督的降维方法和无监督的降维方法 [ 2 ]。相对于无监督的降维方法，有监督的降维方法因为利用了已知的数据标签信息而被更广泛的采用。线性判别分析(Linear Discriminant Analysis， LDA) [ 1 ] [ 2 ] 便是一个典例。LDA通过最大化类间距离的同时并最小化类内距离的方式找到了具有判别性的线性变换。但由于LDA用样本均值代表整体样本的方式构造类内散度矩阵和整体散度矩阵，当同类样本不满足高斯分布假设(即多模态现象)时 [ 3 ]，LDA将失去判别能力。为了使LDA能有效地应对多模态现象，国内外众多学者在传统LDA中引入了数据的局部结构。比较典型的有：非参数 1 判别分析(Nonparametric Discriminant Analysis， NDA) [ 4 ]，局部Fisher判别分析(Local Fisher Discriminant Analysis， LFDA) [ 3 ] 和局部敏感判别分析 [ 5 ] (Locality Sensitive Discriminant Analysis， LSDA)等。更为具体地，NDA通过将每个样本替换表示成其近邻样本加权的形式引入了数据的局部结构。LFDA首先将LDA中的类内和整体散度矩阵重新表示成样本间距离平方和的形式，然后再引入局部保留投影的思想使样本在降维前后保持着一致的邻居关系，从而达到局部结构的引入。不同于LFDA，LSDA从谱图理论出发，通过将图表示成拉普拉斯矩阵的形式引入了数据的局部结构。此外，还有许多在LFDA和LSDA模型基础上的变体 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]，这些变体本质上都是通过改变样本间相似关系的权重值或者图节点间边值的大小得到对数据结构更准确的近邻表达。不幸的是，这些方法在引入数据局部结构时都必须人为设定样本的近邻个数。该近邻个数参数决定性地影响着数据降维后的可分性，且其具体值的确定需要科研人员对数据的先验知识具有很全面的认识，这很大程度上限制了局部线性判别分析方法的广泛应用 [ 9 ]。因此，仅根据已有的数据样本，自动对数据进行局部线性判别分析是一个非常值得研究的问题 [ 10 ]，同时在图像检索 [ 4 ] 和人脸识别 [ 11 ] 等方面具有很重要的应用价值。 受自权重自适应局部判别分析(Self-weighted Adaptive Locality Discriminant Analysis， SALDA) [ 9 ] 的启发，本文提出了一种无参数的局部判别分析(Parameter-free Local Linear Discriminant Analysis， Pf-LLDA)方法。Pf-LLDA首先建立一个与LDA类似的模型。但不同于LDA模型只需要求解与降维相关的变换矩阵，Pf-LLDA不仅需要求解与降维相关的变换矩阵还需要求解与数据局部结构相关的权重矩阵。通过运用交替方向的优化求解思路 [ 12 ]，Pf-LLDA模型在无需设置近邻个数的前提下得到了反映数据结构图的权重矩阵和考虑了数据局部结构性质的变换矩阵。最后，根据变换矩阵得到了测试样本的低维表示，并将其输入到k近邻分类器中进行验证。在仿真和真实数据集上的实验结果表明，Pf-LLDA不仅在多模态问题上实现了无参数的局部判别分析性能，而且在手写字体识别问题上相比其他方法得到了更优的结果。
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user: 4. 总结 本文提出了一种无参数的局部判别分析方法。该方法通过利用已知的数据信息，自适应地学习到了数据的低维局部结构。系统的实验结果表明，该方法在无需人为设置近邻个数的情况下，不仅挖掘出了数据的局部结构还有效的提高了分类准确率。未来将在模型中引入非线性或张量的思想，使模型适用于挖掘更复杂数据的数据结构。
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user: 摘要 棉花产业是新疆农业的支柱产业，2018年新疆棉花产量511万吨，占全国棉花产量的比重达83.8%。新疆属于极端干旱的地区，全疆水资源的总量为793亿m 3 ，每1万km 2 占有水量为4.96亿m 3 ，仅为全国平均占有量的18%。农业用水在新疆地区需求量大，占全疆用水总量的90%以上。节水农业具有显著的节水、保质、稳产的特点，因此，发展节水农业可以缓解新疆水资源用量日趋紧张的状况，满足建设现代农业的需求，促进新疆社会稳定和长治久安。
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user: 1. 引言 农业用水在新疆地区需求量大，占全疆用水总量的90%以上 [ 1 ]。节水农业具有显著的节水、保质、稳产的特点，新疆属于极端干旱的地区 [ 2 ]，全疆水资源的总量为793亿m 3 ，每1万km 2 占有水量为4.96亿m 3 ，仅为全国平均占有量的18% [ 3 ]。棉花产业是新疆农业的支柱产业，2018年新疆棉花产量511万吨，占全国棉花产量的比重达83.8% [ 4 ]，特别是阿克苏地区，棉花产量占了新疆的三分之一，长绒棉更是为新疆产量最大的地区，占全国产量的90%以上。棉花产业的发展水平极大地影响着新疆其他相关产业的发展。因此，发展节水农业可以缓解新疆水资源用量日趋紧张的状况，满足建设现代农业的需求，为促进新疆社会稳定和长治久安总目标做出贡献 [ 5 ]。水灌溉是实施节水农业的主体，其关键问题为如何提高水分利用率，即探寻适宜时间、适宜灌水量的节水灌溉指标问题 [ 6 ]。全疆应用膜下滴灌规模已超过5000万亩，占全国比重的60%左右。常规滴灌系统均采用人工控制球阀进行灌溉，受传统长期沟灌思维的影响，种植户往往不能严格按照设计进行灌溉，经常人为延长灌溉时间和轮灌周期，最终造成棉花滴灌系统运行异常，很难达到预期的节水增产目的 [ 7 ] [ 8 ]。所以，灌区农田灌溉和管理必须向集约化、自动化和精量化的方向发展 [ 9 ]。 目前在自动化灌溉决策方面，国际上主要形成3种方法，即基于土壤水分的方法、基于作物水分的方法、基于气象信息的方法 [ 10 ]。气象条件对作物的生长影响很大，能够提供作物生长过程中对干旱的最直接的反应，它决定了作物在本时段内的蒸腾量大小，而且气象信息的获取相对容易和方便。因此，研究出通过适合新疆南疆地区的通过气象信息来判断田间灌水的研究很有意义。此举将推动棉花产业健康发展，实现棉花生产从数量型向质量型转变，巩固提升新疆作为国家优质商品棉基地地位，让棉花真正成为农民的“致富花”。 田间作物灌溉决策指标一般包括土壤水分、气象指标和作物本身生理反应三大类 [ 11 ]。土壤可供给作物需要的大部分水分和养分，是作物正常生长的主要载体；作物本身的生理生态反应可以更加直接地显示水分胁迫的程度；通过田间小气候的变化产生的气象指标，能够提供作物生长过程中对干旱的最直接的反应。
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user: 2. 基于土壤水分判断 在农田墒情管理过程中，由于灌溉的直接对象是土壤，因此，快速、准确地监测和获取土壤水分信息，对于及时、准确地进行灌溉决策具有重要意义。 土壤湿度测量方法有电阻法、中子法、TDR (Time Domain Reflectometry)、FDR (Frequency Domain Reflectometry)、驻波率法、电容法等，电阻法测量易受土壤中金属、电解质含量、土壤质地的影响，测量精度低；中子法捕捉浅层土壤含水量较难，土壤中的有机质含量也会影响土壤湿度的测量结果，且中子法存在辐射问题、造价较高，所以不适宜推广应用；TDR利用电磁波在土壤中传播速率的变化测量土壤湿度，具有精度高、测量范围广、灵敏度高等优点，基于TDR原理的土壤水分测量仪成本较高，适用于科研院所和学校实验室；FDR是通过电磁脉冲，根据土壤中不同介电常数反射回传频率来分解土壤介电常数的实部和虚部进而换算出土壤的含水率，FDR原理传感器量程宽，测量精度高，但价格较高。驻波法相较于TDR技术，在测量精度上稍低，传感器成本也相应有所降低。电容法则可以实时测量，量程宽，成本低，是目前研究较广的土壤湿度测量方法 [ 12 ]。 田强明等 [ 13 ] 通过改进定时器、流量计以及利用模糊控制方法实现的灌溉决策系统，通过利用作物蒸发蒸腾量和土壤下降率输入到模糊逻辑系统，可以输出当前作物需要灌溉的时间。该系统不仅考虑了土壤因素，而且考虑了作物本身生理活动造成的水分流失，可以针对作物各个时期进行按需灌溉。Michael T. Plumblee [ 14 ] 通过对土壤埋设温湿度传感器，进而确定棉花灌溉阈值，以及最大化产量、高于灌溉成本的净回报和灌溉用水效率(IWUE)。通过研究发现在美国中南部地区，当灌溉阈值长时间保持在−90 Kpa时，产量高于灌溉成本的净收益并且IWUE达到最大值。 杨春曦等 [ 15 ] 设计了一种便携式土壤检测装置，同时基于该装置构建了一个精准灌溉决策系统，并把该系统应用于田间的精准灌溉决策。最后通过30 m × 30 m草坪的土壤湿度为检测参数的田间验证，该系统的平均决策准确率大于90%，且可以根据需要增减检测点个数。因此既可以独立应用，也可以作为固定检测方式的有效补充，实现作物区域土壤湿度信息的精确采集，有效提高水资源利用率。陈大春等 [ 16 ] 使用水量平衡方法及消退系数法对土壤进行墒情预报，使用泰森多边形等方法计算土壤的平均含水率和使用模糊综合评判进行灌溉实时决策。通过在田间的试验应用这种方法能能较准确的预测土壤墒情并实时指导田间灌溉。从而实现对作物按需供水减少水量损失，从而达到节水目的。申孝军等 [ 17 ] 和王风姣等 [ 18 ] 通过对膜下滴灌棉花生理生长的试验结果发现，初步认定水分传感器位置在地表下40 cm时能较好地反映土壤水分信息。可为新疆自动化控制灌溉提供理论依据。
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user: 3. 基于作物本身生理反应判断 通过作物本身生理反应的决策灌溉方法是基于作物的水分信息，采用的作物水分信息主要包括叶水势、叶片相对含水量、气孔导度、光合速率、细胞液浓度、叶温或冠层温度、植株茎直径变化等 [ 19 ]。 植物叶片水势是定量描述植物体内水分状况的指标，可表示植物从土壤中获取水分的能力，也是指示植物耐旱能力的一个重要生理指标 [ 20 ]。植物水势在物种耐旱性比较中得到了很好的应用 [ 21 ]，并成为评价植物对水分胁迫响应最常用的生理指标之一 [ 22 ]。徐邦发等 [ 23 ] 高产棉花各生育期叶片水势和细胞汁液浓度测定结果表明，从蕾期开始叶片水势逐渐下降，细胞汁液浓度则呈现相反趋势，并初步提出南疆棉花各生育期相应的生理指标。同时研究结果也表明，南疆宽膜覆盖栽培棉花在6月15~20日为头水灌溉适宜期。 作物冠层红外温度可以反映农田作物蒸腾蒸发情况和水分亏缺状况 [ 24 ]，利用冠层–空气温度差这一指标能够直观进行缺水诊断。Miguel Noguera等 [ 25 ] 开发了一个以热红外为基础低成本的设备，用于测量橄榄树树冠温度和监测水分状况。通过对作物水分状况指标的采集，可以减少用水量，并全面改善橄榄园管理。边江等 [ 26 ] 基于无人机热红外的作物水分情况诊断模型研究。使用无人机热红外遥感平台优化了传统手持热红外仪监测作物冠层温度的方式，并可以快速获取作物的表面状冠层温度信息，来诊断作物水分胁迫状况去指导灌溉。蔡甲冰等 [ 27 ] 设计了一个可以在线连续监测田间作物冠层温度、环境信息的实时灌溉决策系统，系统配置了红外温度、气温/湿度等传感器，能够很精细的刻画田间作物实际生长状况，可以用于灌区综合灌溉决策，实现田间精量灌溉管理和控制，为灌溉管理的精量化和智能化提供数据支持。 利用植物茎直径变差法监测作物水分状况，因为具有不破坏植株组织、适合长期自动监测的优点 [ 28 ]。王晓森等 [ 29 ] 研究了充分灌溉和干旱胁迫对棉花茎直径变化的影响，以干旱胁迫和充分灌溉条件下的桶栽棉花的茎变化为检测对象，探讨棉花茎直径在随土壤含水量下降的过程中变化的规律性。但由于试验是在8、9月份棉花吐絮期进行的仅以桶栽棉花为材料，但还缺少其它生育阶段及大田试验数据的验证，同时也缺少其它与蒸腾相关的重要生理指标的测定。 通过上面的研究，国内外不少学者们围绕着土壤水分和植物生理特征来判断灌溉，但灌溉的决策还是主要集中在某一指标来反应作物的的水分状况和受胁迫的程度。这其中的难点有测量个体的差异性，作物水分测量仪器的范围、价格、和数据的代表性及稳定性较差。在实际生产中难以大规模的应用和指导灌溉制度。
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user: 4. 基于气象指标判断 作物生长及农业生产受气候变化的影响很大，它决定了作物在本时段内的蒸腾量的大小，所以必然导致作物耗水过程的变化，再加上降水的波动，会引起灌溉需水量的变化 [ 30 ]。蒸散作为惟一在地表能量平衡和水量平衡中都出现的因素，是连接生态与水文过程的重要纽带，也是制定农田灌溉计划的关键环节 [ 31 ]。 目前60%~70%的地表降水会通过蒸散返回大气，且超过90%的农业用水最终以蒸散的形式消耗 [ 32 ]，因此农田蒸散是表征农田土壤通过农田土壤表面蒸发以及作物植株蒸腾散发到大气系统过程中的重要指标 [ 33 ]。而农田蒸散量的定量化描述通常通过参考作物需水量( E T 0 )来间接估算，Allen等 [ 34 ] 人将参考作物需水量定义为一种理想作物的需水量，即假设作物表面开阔、高度一致(0.12 m)、生长旺盛、完全遮盖地面(叶面阻力为70 sm −1 ，反射率为0.23)，无病虫害且没有水分胁迫。准确估算 E T 0 对于提高灌区灌水效率及灌溉水资源利用效率具有重要的意义。目前，国内外参考作物需水量的估算方法主要有蒸发皿法和基于温度、基于辐射、基于能量平衡等数学方法 [ 35 ]，但这些方法均有一定的适用性。Penman-Monteith公式是被FAO推荐确定 E T 0 的标准方法，经过不断的改进和发展，该方法已能准确计算不同地区和气候条件下的 E T 0 ，并在世界范围内被广泛采用，并作为其他估算模型的标准 [ 36 ] [ 37 ]。 基于气象信息的灌溉决策方法具有通用性强且易于实行的特点，国内外很多人对此进行了研究。戚迎龙等 [ 38 ] 为了解玉米浅埋滴灌典型应用区农业气象要素对参考作物腾发量( E T 0 )的影响，采用拓展傅里叶幅度敏感性检验(Fourier Amplitude Sensitivity Test， FAST)法对农业气象因子进行全局敏感性分析，明确不同 E T 0 的气象成因，为了解获知农业气象变化对作物蒸散发耗水的影响以及合理设计灌溉制度提供参考。陈诚等 [ 39 ] 以柳园口灌区为例研究黄河下游灌区作物需水量变化规律，采用国际上通用的Penman-Monteith公式，分析研究主要参考作物的需水量变化情况，并结合引黄河水流量与含沙量的变化特点，探讨了灌区节水灌溉模式。范文波 [ 40 ] 采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了石河子垦区 E T 0 。发现石河子垦区50年来 E T 0 整体呈现上升趋势。气候生产潜力对棉花单产的作用与 E T 0 对棉花的作用有相似的结果。随着 E T 0 的增加，灌溉水量也有增加的趋势。
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user: 5. 展望 近年来，节水灌溉技术日益受到重视。节水灌溉技术向精准化、信息化、多元化发展。农田水利节水灌溉技术的应用能够有效提高对水资源的利用效率，促进了农业的可持续发展。对于促进当地农业可持续发展，推广先进灌溉技术的应用具有参考价值。
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user: 摘要 本文主要针对现有的各类昆虫诱捕器进行探讨，按照利用昆虫的趋光性、趋色性和趋化性等生物特性设计的昆虫诱捕器进行分类，并按分类总结了各类昆虫诱捕器的应用场所以及在实际应用过程中存在的问题。
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user: 1. 引言 农村种植业管理司司长潘文博介绍，草地贪夜蛾已入侵我国，见虫面积约1600万亩。虫源基数大，北迁时间要提早，预计是重发生态势 [ 1 ]；现在的农作物，尤其是蔬菜、水果和药材，从播种、施肥、生长以及最后的收获环节，经常会受到贪夜蛾、蝗虫等农业害虫的破坏，影响了农作物的产量和质量，从而减少农民很大一部分的经济收入；农村消灭病虫害的手段主要还是喷洒农药，不少农民每年为了防控病虫害需要投入大量的资金用于购买农药；由于农药的滥用，使得生态环境遭受到了严重的破坏，因此国家提倡无污染的害虫防治手段。 农业科技人员利用诱捕器监测田间害虫种群动态，分析害虫种群变动的影响因素，预测害虫发展的趋势，提出综合治理措施，并向生产者发布病虫害趋势预报和提供防治建议 [ 2 ]。诱捕器在防治害虫中起着重要作用，诱捕器的合理使用将进一步推动现代农业的可持续化、绿色化、经济化发展。
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user: 2. 按昆虫诱捕器的关键技术进行分类 目前昆虫诱捕器的种类非常多，分类方法也是各有所长，本文则根据昆虫诱捕器的关键技术进行分类，分为利用趋光性、趋色性以及趋化性昆虫的诱捕器。 2.1. 趋光性 昆虫求偶、种群分布、觅食、防御、捕食以及对于休息、产卵和越冬地点的位置判断都受视觉的控制，昆虫的趋光行为与其适应光照、昼夜周期、光周期和光毒性有关 [ 3 ]。在有效光波的刺激和作用下，对光产生趋性行为，飞向光源，即昆虫的趋光性 [ 4 ]。如江阴出入境检验检疫局殷玉生等人研制了一种复合型林木害虫诱捕器 [ 5 ] 如图1。该诱捕器将黑光灯诱虫和植物寄主代谢产物或性引诱剂相结合，设计出一种新型的复合型诱捕器，最后发现黑光灯的复合诱捕器捕获的昆虫种类比引诱剂诱捕的种类增加了许多，且增加多为趋光性很强的鳞翅目昆虫 [ 5 ]。 图1. 复合型林木害虫诱捕器 2.2. 趋色性 趋色性主要是利用不同颜色的色板会反射出不同波长的色光的原理，利用色光所反射出的的颜色来引诱昆虫。根据大量相关的试验表明，采用不同颜色的十字板诱捕器可以防治金龟子，其中，黄色十字板诱捕器对明亮的长腿金龟子有明显的诱捕效果 [ 6 ]。中国热带农业科学院环境与植物保护研究所马晓彤 [ 7 ] 等人通过实验装置，研究六斑月瓢虫对不同颜色的行为反应，由大量实验实验数据可得六斑月瓢虫对透明色具有较高的产卵趋性，而对透明色、紫色均表现出较强的行为趋性。所获研究结果对六斑月瓢虫的天敌繁育、收集利用与生物防治提供了理论依据。如图2六斑月瓢虫对8种色卡趋性的实验装置 [ 7 ]。 图2. 测定六斑月瓢虫对8种色卡趋性的实验装置 2.3. 趋化性 昆虫趋化性是一种基于反射的神经活动，是物种长期进化过程中自然选择的结果。昆虫趋化性是指昆虫嗅觉器官对化学物质刺激的反应，对昆虫觅食、求偶、躲避天敌和寻找合适的产卵场所都有重要的积极意义 [ 8 ]。根据对诱捕到的害虫的致死方法，可以将嗅觉诱捕器区分为黏性和非黏性诱捕器。黏性诱捕器根据外形不同可分为粘虫板、三角形诱捕器、船型诱捕器、菱形诱捕器，常见种类见下图3 [ 9 ]。 图3. 常见的嗅觉诱捕器 2.3.1. 植物挥发性信息化合物 某些植物释放的化合物可以使某一类昆虫具有一定的趋向性，很多学者利用这一现象在处理害虫综合防治方面取得了显著的效果。例如，苯甲醛和烟碱醋酸盐混合物可以很好地预测和控制花蓟马的发生和危害期，诱捕和杀死大量成虫 [ 10 ]。马铃薯甲虫利用绿叶的气味作为宿主方位的线索 [ 11 ]。其他的，如华南农业大学的张媛媛 [ 12 ] 在论文《柚木野螟生物学与信息化学物质初步研究》研究设计的如下图4的植物源引诱剂林间诱捕装置 [ 12 ]。 图4. 植物源引诱剂林间诱捕装置 2.3.2. 昆虫源信息化合物 昆虫性信息素是由雌虫体内腺体分泌，具有高效、无毒、不污染环境、不伤天敌等优点 [ 13 ] [ 14 ]。应用昆虫性信息素是一种新型技术，昆虫源信息化合物主要包括聚集信息素、性信息素、植物源挥发物与昆虫信息素的互作等三类。因为昆虫性信息素是昆虫本身分泌的，其优点是具有高效性、无毒且无污染性以及专一性强、不伤益虫等优点，不但能较好的满足环境可持续发展同样更适用农业发展的要求。另外，利用性信息素进行田间害虫种群预测监测工作中，由于诱捕器类型的不同、设置技术及颜色的差异均会影响诱捕效果和监测的准确性 [ 15 ]。常见的昆虫性信息素使用类型具体见图5 [ 16 ]。 图5. 昆虫性信息素使用类型
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user: 3. 昆虫诱捕器的运用 根据上述的分类，我们将以此进行介绍昆虫诱捕器的运用以及场所等，具体如下表1。 Table 1 Application of insect trap 诱捕器分类 使用场所 使用范围 备注 趋光性 林地、田间、建筑物 诱杀大豆、高粱、谷子等作物中的害虫、鳞翅目昆虫、棉铃虫、玉米螟等 趋色性 林地、田间、建筑物 美洲斑潜蝇、桃蚜、温室白粉虱、烟粉虱、小菜蛾等 趋化性 植物性信化物 林地、田间 白蚁、松墨天牛、粉纹夜蛾、半翅目、鞘翅目害虫等 昆虫源信化物 林地、田间 向日葵螟、玉米螟、烟青虫、桔小实蝇、粉纹夜蛾等 表1. 昆虫诱捕器的运用
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user: 4. 昆虫诱捕器的其他分类 4.1. 可获得活体昆虫的诱捕器 在许多方面，比如活体标本的制作、昆虫信息素的分泌情况分析、仿生学技术的研究以及观察某类昆虫对一种特定的植物花粉的传播情况等，都需要获得相关种类，相关数量的活体昆虫。现有的能够获得活体昆虫的诱捕器有韩李伟 [ 17 ] 等人发明的手持式活体昆虫快速捕捉装置如图6，其包括了昆虫收集装置、导气连接件、抽气组件是一款集引诱、收集于一体的活体昆虫诱捕器。(1. 捕虫管、2. 橡胶塞、3. 收集管、4. 型管、5. 防虫网、6. 导气软管、7. 缠绕管、8. 连接管、9. 单孔橡胶塞、10. 风腔、11. 涡扇、12. 排风口、13. 铿电池、14. 手持手柄、15. 开关。) 图6. 韩李伟等人发明的手持式活体昆虫快速捕捉装置 4.2. 不可获得活体昆虫的诱捕器 获得非活体的昆虫诱捕器可以说是非常多，按引诱原理不同，可分为灯光诱捕器、性诱捕器等，常见的灯光诱捕器有紫光灯、高压泵灯、太阳能诱光灯、频振式杀虫灯等，田间常见的性诱捕器有船形诱捕器、美国白蛾桶型诱捕器、天牛诱捕器、三角型诱捕器、小蠹诱捕器等；按照捕虫方式不同可分为捕集式诱捕器和粘胶式诱捕器，其中三角型诱捕器和船型诱捕器为粘胶式诱捕器，而其余几种均为捕集式诱捕器；按形状可分为有平板形、盖水盆式、冰激凌形、船形、双层船形、三角形、水盆式、双层圆盘形、有盖漏斗形等；按照能诱捕的不同害虫进行分类，如表2。 Table 2 Classification according to different pest 诱捕器名称 适用范围 大船型诱捕器 大蛾类 干式诱捕器 甜菜夜蛾 三角形诱捕器 小蛾类 水盆诱捕器 蛾类 桶式诱捕器 美国白娥 小囊虫诱捕器 小囊虫类 小船型诱捕器 小蛾类 表2. 按照不同害虫进行分类
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user: 5. 存在的问题与结语 目前，我国在昆虫的防治与监测方面的研究虽然取得了一些成果，探索了一些方法，研制了一些诱捕器具，但还是有很大的发展空间留给我们去研究发现。如利用不同类型的诱捕原理设计的昆虫诱捕器对于害虫诱捕的专一性与广泛性之间、紧急性与时效性之间以及经济性与实用性之间均存在一定矛盾。例如利用频振式太阳能杀虫灯诱捕害虫的种类可多达上千种，有效时间可达几个月甚至几年，但是该诱捕器不但会捕捉害虫也会杀死很多的益虫，所以该类型的诱捕器的使用存在争议。再如利用信息素的专一性虽然能非常有效的对某一种单一性害虫的进行诱捕与监测，但是一定条件下往往害虫是多种类同时发生，所以单一性的诱捕往往会增加工作量等。根据以上目前大多数昆虫诱捕器存在的主要问题，市场上更加迫切需要一种操作简单、使用方便、经济实用、高效率的智能化昆虫诱捕器。
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user: 6. 展望 目前我国在农业害虫诱捕器的研制方面大多以使用方便、实用、经济型的低成本设备为主，智能化程度低，未来可将环境监测仪、物联网技术、化合物缓释技术以及人工智能技术等有效结合，提高害虫的监测与诱捕技术的智能化水平，促进害虫防控可持续发展。所以，未来我们的农业害虫诱捕器将会从以下三个方面进行研究和改进。 6.1. 诱捕防治 用于诱捕防治的昆虫诱捕器讲究无污染防治，将从化学防治逐渐走向生态防控，朝使用方便、实用、经济型，无污染等方向发展，以增强农业经济，减少农药投入。 6.2. 虫情监测 用于虫情监测方面的诱捕器讲究便捷、精准、高效，应朝着智能化、自动化、专业化等的高端方向发展。 6.3. 新型诱捕器 在新型诱捕器的研究方面，通过将昆虫信息素、植物源挥发物以及颜色结合起来，根据害虫特有的习性进行诱捕，这在一定范围内可以最大限度地提高诱捕效率。 6.4. 新型活体诱捕器 无论是在仿生物学，还是在医疗研究资源等众多方面，都有需要用到许多的活体昆虫，针对我国乃至世界各国对活体昆虫诱捕器的研究较少，所以我们更应该尽快的投入资源力量去研究出更多、更好、更高效率的活体昆虫诱捕器。
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user: 摘要 随着工农业技术的快速发展，土壤Cd等重金属污染问题日趋严重，对重金属污染土壤的修复亦成为全球所关注的热点之一。植物修复因成本低以及无二次污染等优点，成为治理重金属污染的主要手段之一。植物根际促生菌(Plant Growth Promoting Rhizobacteria， PGPR)是一类生长在植物根系影响土壤范围内的微生物，在植物修复重金属污染土壤中发挥着重要的作用。本文简述了我国Cd土壤污染的现状及危害，土壤污染修复方法及各自的优缺点，重点阐述了PGPR影响植物修复重金属Cd污染土壤的机制，并对其研究前景进行了展望。
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user: 1. 引言 土壤是人类赖以生存的重要资源。当土壤中有害物质过多，超过土壤的自净能力，就会引起土壤的结构、组成和功能发生变化，抑制土壤中微生物的生长繁殖等活动，使土壤的营养成分流失，植物难以生长。更重要的是，土壤中的有害物质可能会随着“土壤–植物–人体”或者“土壤–水–人体”关系被人体吸收，危害人体健康，这就是土壤污染。而随着工业的发展，重金属污染成为土壤污染的一大主要部分 [ 1 ]，其中，以Cd污染最为突出，成为解决土壤污染的一大难题。 土壤污染植物修复技术是相对而言优势最高的一种方法。植物修复技术通过吸收、富集、分解土壤中的重金属污染物 [ 2 ]，达到减少土壤污染物的目的，是一种较为廉价、可持续性好、操作较为简便的方法。植物根际促生菌(Plant Growth Promoting Rhizobacteria， PGPR)是一类能促进植物生长、诱导植物产生系统抗性、提高植物产量的有益微生物 [ 3 ] [ 4 ]。PGPR通过控制植物激素与植物细胞形态，促使植物吸收转化土壤中的有害物质。本文分析了PGPR在土壤Cd污染修复中的作用，并探讨了其在治理Cd污染土壤这一研究领域未来的发展方向。
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user: 2. 我国土壤Cd污染概述 2.1. Cd污染现状 据统计，人类每年将释放近3万吨金属Cd进入环境中，几乎87%会进入土壤造成污染 [ 5 ]。有资料显示我国20%的土地受到重金属污染，Cd污染面积最为广泛，污染地区覆盖11个省25个地区 [ 6 ]。根据2014年生态环境部和自然资源部的调查显示，全国土壤污染超标率已超过16.1%。在无机型土壤污染中，Cd污染的点位超标率最高，为7.0% [ 7 ]。Cd污染主要分布于我国南方，如长江三角洲和珠江三角洲等地，北方主要分布于东北老工业基地等地区。 2.2. Cd污染危害 Cd在土壤中很难消除，在土壤中积累到一定程度后，会危害土壤–植物生态系统，产生农产品质量及产量下降，土壤质量变差等问题，而且Cd会随着食物链最终进入人体 [ 8 ]，在肝脏和肾脏组织积累，从而导致人体健康受损。有报道，受Cd污染影响，湖南省市场中稻谷、大米中Cd含量超标率高达36% [ 9 ]。由此可见，通过技术手段修复Cd污染土壤，减少Cd对农作物的危害，保障食品安全已经迫在眉睫。
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user: 3. Cd污染土壤修复方法及优缺点 Cd污染土壤的治理方法主要分为三种，分别是物理修复、化学修复和生物修复。 3.1. 物理修复法 物理修复是指利用一定的技术手段，将土壤中的金属污染物分离去除，这些技术有换土法、热脱附法、土壤蒸汽浸提修复法等，优点是不会二次污染土壤，但是任务量大，耗费人力，效率低。 3.2. 化学修复法 向土壤中加入化学物质，再利用这些物质，与土壤中的Cd发生氧化还原反应、螯合或者沉淀，从而使Cd与土壤分离。方法有土壤淋洗法、氧化还原法等，优点是修复效率高，缺点是化学物质易造成二次污染，且成本高。 3.3. 生物修复法 生物修复是指利用生物对有害物质的分解或者富集能力，使土壤中的有害金属得到有效的清除，该方法主要包括微生物修复、植物修复、动物修复和生物联合修复。生物修复的优点是成本低，经济适用，同时不会破坏土壤原有结构，缺点是修复周期长，同时修复效果不明显。 有研究发现，PGPR在植物修复Cd污染土壤中发挥着重要作用。土壤中的重金属通过植物的富集作用与PGPR及分泌物的促生作用，被转移、转化、容纳到植物体内，使污染物减少或稳定，降低有毒物质浓度，从而达到修复污染土壤的目的 [ 10 ]。
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user: 4. 植物根际促生菌 PGPR是一种对植物生长及对矿质元素吸收有促进作用，自由生活在土壤或附生于植物根系的微生物。同时，PGPR还能抑制有害微生物，并广泛存在于多种植物根围 [ 11 ]。PGPR菌株有许多种类，现已鉴定出的主要种类包括芽孢杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)；其荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)在许多植物的根围都占据绝对优势，可达60%~93%；另外，还包括黄杆菌属(Flavobacteria)、固氮菌属(Azotobacter)、固氮螺菌属(Azospirillum)、肠杆菌属(Enterobacter)、欧文氏菌属(Erwinia)、哈夫尼菌属(Hafnia)、沙雷氏菌属(Serratia)、产碱菌属(Alcaligenes)、节杆菌属(Arthrobacter)、黄单胞菌属(Xanthomonas)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)和慢生型根瘤菌属(Bradyrhizobium)等 [ 12 ]。 大多数PGPR能分泌植物生长所需的营养成分，与植物为互利合作的关系。PGPR能分泌维生素，生长激素吲哚-3-乙酸等，促进植物地上部分生物量的积累和根的伸长，这是从土壤筛选PGPR的必要方式 [ 13 ]。另外，PGPR还可以通过其他途径提供植物生长所需营养元素，如合成铁载体、溶磷、生物固氮等 [ 14 ]。除此之外，一些对重金属有抗性的PGPR还可以通过释放螯合剂、生物表面活性剂、改变氧化还原电位等方式，促进植物对重金属的提取，改善土壤污染状况 [ 15 ]。
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user: 5. PGPR在植物修复Cd污染土壤中的作用机制 植物修复Cd污染土壤的主要原理是利用植物的富集作用将土壤中的Cd转移到植物体内，使土壤中的Cd污染物减少。PGPR通过固氮、溶磷，产生1-氨基-1-羧基环丙烷脱氨酶(ACCD)来控制植物体乙烯含量、植物生长素、铁载体等物质促进植物根系生长增加其生物量 [ 16 ]，提高植物对Cd等重金属的吸收量。有资料表明，PGPR可分泌一些生物表面活性剂和有机酸等来活化土壤中Cd等重金属的生物有效性 [ 17 ]，同样也可以达到提高植物提取Cd等重金属的目的。PGPR具有增强重金属抗性系统，以及降低土壤中Cd等金属离子迁移率和毒性的功能，因此间接的增强植物在Cd污染土壤中的金属抗性。 5.1. PGPR促生作用提高Cd吸收量 在Cd等重金属污染土壤中，由于胁迫作用，植物体发生应激过程产生大量的乙烯。过量的乙烯抑制了植物根系生长，从而使植物吸收土壤中Cd等重金属能力下降。1-氨基环丙烷羧酸(ACC)作为植物合成乙烯的前体物质，能够被PGPR产生的ACCD水解，抑制乙烯的合成 [ 18 ]，减轻胁迫作用对植物生长的影响。Dell’Amico等 [ 19 ] 从受重金属胁迫的禾本科牧草分离出能够产生ACC脱氨酶的PGPR，将其接种到受Cd胁迫的欧洲菠菜上，研究结果表明，欧洲菠菜植物量大大提高且植物体内Cd总积累量也有显著提高。 植物生长素，如赤霉素(GA)、吲哚乙酸(IAA)和细胞分裂素(CTK)等，能够促进植物细胞进行分裂、种子萌发及根系生长。在Cd等重金属污染土壤中，大量的植物生长素可以促进植物根系的生长，扩大根系面积，提高Cd等重金属的吸收累积量。如潘风山等 [ 20 ] 从植物根际筛选出的4株产IAA的Cd耐性菌株可以促进植物生长。Agami等 [ 21 ] 以受Cd胁迫的小麦为材料，对其作外源IAA处理，发现小麦的抗氧化酶活性增强，而且Cd胁迫对小麦的不良影响也有所缓解。 PGPR通过固氮作用、溶磷作用、解钾作用、供铁作用四个方面的作用将土壤中被固定的养分提供给植物，提高植株对营养元素的吸收，从而提高生物量促进重金属吸收。一些固氮菌将分布在空气中的氮转换为可以被植物利用的液态氮，溶磷，解钾作用也是如此，不易被植物利用的磷钾被转化为可以被直接吸收利用的磷钾元素 [ 22 ]。有学者研究发现 [ 23 ]，从牧草根际分离出的四株PGPR菌株，具有较强的溶磷作用，能将有机磷和无机磷溶解，提供给植物吸收利用，具有显著的促生作用。PGPR可以产生抗生素，其中含有多酮及一些化合物能够促进植物生长 [ 24 ]，同时，PGPR通过产生抗生素、降低致病因子的毒性、抑制病原菌的生长等使植物抵御病原菌的攻击 [ 25 ]。 5.2. PGPR影响重金属生物有效性改变植物Cd吸收能力 PGPR可以通过分泌多种物质活化土壤重金属，使重金属由不利于植物吸收的固定态转变为植物易于吸收的可吸收态，提高Cd等重金属在土壤中的生物有效性，从而使植物吸收积累重金属的能力得以加强 [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]。 1) PGPR通过分泌铁载体，与土壤中Cd等金属发生螯合形成稳定的复合物，提高土壤中重金属迁移能力，提高植物对Cd的吸收率，与此同时大大减少了一些对植物有害的细菌所必需的铁，降低了有害病菌的繁殖能力 [ 29 ]。因此PGPR分泌的铁载体，在植物吸收摄取重金属污染物时，具有重要的作用。Sheng等 [ 30 ] 的实验表明，土壤中PGPR分泌的铁载体提高溶解态Cd含量后，植物对Cd吸收大大提高，同时植物量也有增加。 2) 分泌生物表面活性剂。黄文 [ 31 ] 从重金属污染矿区分离出来的能够产生表面活性剂的Cd抗性菌株LKS06，该菌株作用于龙葵，龙葵的Cd的富集能力大大加强，由此可见，接种具有能够产生表面活性剂的菌株LKS06能够提高龙葵对Cd的吸收能力，使土壤修复效率大大加强。一般情况下，表面活性剂达到临界胶束浓度以上时，会在溶液中形成胶束，重金属与胶束结合，提高了土壤重金属溶解性和流动性。在植物修复的作用过程中，PGPR通过向土壤中分泌生物表面活性剂，进而与土壤中Cd以及其他一些不溶性重金属形成可以溶解的络合物，植物的修复效率由此得到大大提高。 此外，PGPR能够产生有机酸降低土壤pH值或分泌胞外磷酸酶等方式溶解土壤中难溶性的无机盐。当磷被释放的同时伴随着Cd等重金属的活化，有实验表明 [ 32 ]，接种巨大芽孢杆菌使植物根际土壤可交换态Cd含量显著增加，印度芥菜和苘麻茎干中Cd累积量提高了39%和68%。 5.3. PGPR影响重金属转运改变植物Cd转移能力 根部是植物吸收土壤中重金属的主要器官，因此在长期的Cd污染土壤修复过程中，大部分被吸收的Cd金属离子积累在根部，根部的金属无法快速到达植物上部，植物地上部分重金属含量低于地下根部 [ 33 ]。由此发现存在着一个重金属向上部运输效率的限制，导致植物修复土壤的周期十分缓慢 [ 34 ]。 有研究发现，重金属是以一种有机物复合形态存在于植物体内，并以此形态进行转移 [ 35 ]。研究发现，PGPR会合成分泌一种特殊的有机多配体，这种配位体与植物体内的Cd等重金属发生结合作用，形成细胞区间分布的分布形态，这种改变提高了重金属在植物体内被转移到植物上部的能力 [ 35 ]。Sheng等 [ 36 ] 从金属土壤中筛选分离出一个能够分泌表面活性剂的菌株Bacillussp，J119.，此菌株具有Cd重金属抗性，将其接种到油菜、玉米、苏丹草等植物中后，发现植物转移Cd的能力得到了大大提高，经研究分析，植物地上部分的Cd浓度比对照组增加39%~70%。这虽然也很可能是菌株分泌的生物表面活性剂降低土壤的pH值，使Cd的可利用浓度得到提高而引起的。但是总体而言，PGPR接种到植株上，不仅改变了重金属在土壤中的有效性，也可以提高重金属从植物根部转移到地上部的能力，提高重金属在植物上部的植物器官的积累。
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user: 6. 展望 修复Cd污染土壤的方法有很多，利用植物PGPR进行修复，成本低，且对环境危害小，是目前最寄予期冀的方法之一。尽管其优点有很多，但同时也还存在诸多问题，比如其面对的金属种类单一，修复时间长，生物产量低，植物修复技术还不成熟等，都还待解决。另外，在植物PGPR修复过程中是否会活化其他金属元素，造成二次污染也是应该考虑的问题。 现阶段，植物修复技术在我国仍处于发展阶段，要不断探索可持续发展的植物修复技术，实现Cd污染土壤修复过程中无二次污染、修复效果好、修复周期短等目的。同时，也可以考虑植物PGPR与其他环境修复技术相结合，为Cd污染土壤的修复提供更为理想的技术与理论支持。
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user: 摘要 本文报道了电化学催化条件下，以2-氨基苯酚为原料，在室温和无氧化剂存在的条件下，经氧化环化反应以中等产率得到了酚恶嗪酮类化合物。目标产物经核磁和高分辨质谱进行了表征，并提出了可能的反应机理。该方法具有操作简便、原子经济性高和绿色环保等优点，为此类化合物的构建提供了一种绿色、经济的合成方法。