生物統計方法
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生物統計方法范文第1篇
田間試驗與生物統計是高等農林職業院校農林類專業的一門基礎課，主要包括田間試驗和統計分析兩部分內容，是進行農業科學研究所不可或缺的。通過本課程的學習，可使學生掌握基本的試驗設計和統計分析方法，培養學生嚴謹的科學態度與分析問題、解決問題的能力，為以后的工作和科學研究打下基礎。但本課程理論性強、內容繁多、計算公式多且難記。而現在由于招生制度的改革，高等農林職業院校文理兼招，文科學生數學基礎較差，因此許多學生認為本課程是較難學習和掌握的一門課程。同時，由于學生缺乏實踐經驗，學習中困難很多，學習積極性和主動性較差，影響了教學效果和教學質量。通過多年教學實踐，筆者發現，要提高本門課程的教學質量，應在充分認識本課程和掌握學生特點的基礎上，對教學方法進行創新，以激發學生的學習興趣，提高學生對該課程重要性的認識，讓他們理解和掌握基本知識及技能，特別是要培養學生的應用能力，以提高該課程的教學質量。
一、課程特點和學生特點分析
1.課程特點分析
“田間試驗與生物統計”課程具有三個明顯的特點。一是理論性強，因為本課程是以數理統計為基礎的應用科學，與數學有非常密切的聯系，許多統計分析的理論來源于數理統計，如概率分布等，因此需要有較好的數學基礎。二是公式多且復雜難記憶，不論是特征數的計算，還是概率分布的計算，或是方差分析，都有很多公式需要加以理解和記憶，如果不能掌握計算公式，則不可能完成統計分析。三是有很強的實踐性，如田間試驗的設計與實施、試驗結果的統計分析等，必須通過實踐才能掌握和運用理論知識，因此必須加強實踐教學，以培養學生能力，實現教學目標。
2.學生特點分析
教學中要充分了解教學對象，因材施教是基本的教學原則。因此，在教學中應充分了解和掌握學生的特點，才能有針對性地進行教學。現在的農林類高職學生，普遍存在學習基礎較差、能力不強、主動性不足等問題。此外，由于招生制度的改革，現在高等農林職業院校農林類專業都是文理兼招，學生數學基礎比較差，缺乏實際生產能力，對學習本課程是十分不利的。
二、培養學生的學習興趣
科學巨匠愛因斯坦曾經說過，“興趣是最好的老師”，即興趣是學生學習的動力，學生對學習有了興趣，就會保持強烈的求知欲，從而積極主動地、心情愉快地進行學習。培養學生學習興趣可從以下幾方面入手：一是上好緒論課，激起學生興趣；二是把握教學過程，培養興趣；三是在教學中突破重點難點，穩定學生學習興趣；四是開辟第二課堂，發展學生興趣。
三、創新教學方法，提高教學質量
1.突出教學重點難點
（1）專業術語、理論分布和基本原理是重點。原理、概念、公式及計算方法是本課程的三個難點。“田間試驗與生物統計”課程中概念、名詞較多，如總體與樣本、回歸與相關、標準差與標準誤等。而二項分布、t 分布、F 分布等則是統計推斷的基礎。小概率原理、方差分析的基本原理又是假設檢驗的重要組成部分，故對這些理論分布和基本原理的闡述應屬重中之重，應在教學中采取恰當的教學方法突出重點難點。在教學中可通過恰當舉例，便于學生理解基本原理。對于計算公式，通過反復強調，增加印象，加強練習，強化記憶等手段和方法進行強化。采用啟發式教學來調動學生的主動性，引導學生注重理解。通過實踐和課外輔導，解決學生學習困難。公式的運用是統計分析的關鍵，對計算公式正確合理的運用是要重點講解的內容，應使學生掌握各個公式的應用條件和適用范圍，以免錯用。
2.靈活運用教學方法
教學是藝術。教學中，筆者盡量改進教學方法，綜合采取啟發式、對比法、討論法、歸納法、演繹法等教學方法，利用圖表、PPT演示等增強直觀性，針對教學內容的特點采取不同的教學方法。如在講解統計假設的步驟、方差分析的步驟等內容時，先通過實例說明每一個步驟，最后推出基本步驟。講授直線回歸和相關時，通過對比說明其各自特征、區別及它們之間的聯系。在講授總體和樣本時，把一個班示作總體，將其中某幾個示作樣本等進行說明，使學生通過事例掌握基本概念和基本理論。
四、強化實踐教學，培養學生實踐能力
高等職業院校的培養目標和教學目標在于培養學生實踐技能。生物統計學是一門理論性強又十分強調實踐教學的學科，在加強理論的同時，應十分重視實踐教學。生物統計學中的各種設計方法、試驗方法和統計方法只有通過學生實踐才能被學生掌握，成為學生的知識和技能。
1.開展田間試驗，提高學生能力
教師要結合教學內容，鼓勵學生自己選擇試驗課題、擬訂試驗計劃、實施試驗、統計分析試驗結果，從而使學生掌握試驗設計、統計分析的理論知識和技能。教師在學生實踐過程中應加強指導，幫助學生解決試驗中的問題，這既增強了學生進一步鉆研田間試驗和生物統計的興趣，又提高了學生的能力，也體現了高等職業院校教學的實踐性和實用性。
2.參與科研，提高學生能力
在教學中，筆者十分注重學生科研能力的培養。在自己承擔的科研課題研究中吸收學生參與，使學生掌握科學研究的理論與方法，既提高了學生能力，又解決了實踐教學的不足。筆者這幾年主持的研究課題，如“彌渡縣燈盞花漂浮育苗病害防控研究”“大理州煙草漂浮育苗病害防治試驗”等都有學生參與，有效地培養了學生的能力。
3.充分利用現代化教學手段，提高實踐教學質量
在生物統計學實踐教學中，現代化教學手段的運用是十分重要的教學手段和方法，如計算機、多媒體教學等。現在的生物統計中各種統計方法在計算機中都有相應的程序可以應用，如Excel、SAS程序等。因此，通過運用計算機中相應程序的實踐教學，既讓學生掌握相關程序的使用方法，又是培養學生實踐能力的需要。借助多媒體教學，既能形象直觀地展現教學內容，又是進行實踐教學的重要途徑。通過多媒體展示，使學生更直觀地學習和掌握了理論知識。
參考文獻：
[1]湯趙云，田朋萍，張霞.《生物統計學》課程改革的實踐[J].黑龍江生態工程職業學院學報，2008，21（2）：82-83.
[2]杜瑞卿，楊建偉.生物統計學教學方法改革探討[J].現代農業科技，2011，（2）：26-28.
生物統計方法范文第2篇
關鍵詞：雙模技術；反滲透膜；生物污染；群體感應機制；群體感應猝滅法
中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）2-0087-03
1 引言
膜處理技術具有設備規模小、能夠處理大多數污染物、出水水質優越以及自動化程度高等優點，膜技術現在正被越來越多地應用于采出水的處理過程。雙模過程，即包括微濾/超濾加納濾/反滲透或者生物膜反應器加納濾/反滲透，是目前最前沿的采出水、石油化工廢水處理技術。然而細菌附著在反滲透膜表面生成的生物膜導致的生物污染是目前限制反滲透膜技術應用的主要因素。
2 膜污染的種類
膜污染通常包括的種類有無機污染、有機污染、生物污染和膠體污染。其中，生物污染是指微生物在膜表面附著并形成生物膜，且生物膜的形成速率和范圍的增長速度非常快，這將導致膜性能的損壞，所以生物污染是最嚴重的一種污染[1]。
3 生物污染的危害及抑制方法
生物污染帶來的危害包括降低膜通量、增加鹽透過率、增加能耗、導致出水水質惡化、膜壽命縮短甚至膜系統故障（膜表面發生生物降解）[2]。
目前對于膜系統中的生物污染的控制方法主要包括利用大量前處理去除入水中的細菌、對膜系統的頻繁清洗以及添加殺菌劑。然而，這些方法由于以下幾個原因被證明效果不佳。①在實際中無法保持大型膜系統無菌，系統中殘余的任何細菌最終都會導致生物膜（微生物傾向形成的生命形式）的形成。并且，大部分商品化微濾和反滲透膜所采用的高分子材料為聚酰胺，容易被氧化，這就排除了使用常用殺菌劑氯和臭氧的可能性。②生物膜一旦形成，就對殺菌劑以及水力清洗和化學清洗具有極高的抗性。③由于入水水量大，需要添加殺菌劑劑量相應的很大，導致成本偏高[3]。生物法抑制生物污染具有對膜材料友好、成本低、效果好等特點。因此，用生物法抑制生物污染的方法得到了廣泛的關注。
4 生物膜形成機理
4.1 生物膜形成的階段
生物膜的形成分為三個階段：第一階段是誘導期。即微生物慢慢熟悉進入的新環境，微生物在這個階段生長比較緩慢。第二個階段是對數生長期。在這個階段，微生物已經適應他們的生長環境，并且保證微生物生長的食物是充足的，所以微生物以指數的速度增長。第三個階段是平臺期。在這個生長階段，周圍食物和生長環境都不再適合微生物快速增長，所以微生物選擇緩慢增長甚至停止生長。通常在這個階段，微生物的粘附和細胞增殖與微生物細胞分離及細胞衰老是達到平衡的狀態[4]。
4.2 生物膜形成的過程
生物膜的形成是一個微生物細胞在溶液中的分離階段轉移到在反滲透膜表面強力附著的狀態的過程中[5]。在第一階段，單個微生物細胞在膜表面上自由地附著。大量的微生物在膜表面上移動。這個階段速度很快，通常發生在幾秒鐘內。第二階段是不可逆的附著階段，在此階段，微生物胞分泌出胞外聚合物粘在膜表面。這種不可逆的附著發生在幾秒鐘或幾分鐘內。在第三階段，微生物在特定區域增殖并形成微菌落，最終將微菌落生長為一個成熟的生物膜。這個階段發生在微生物不可逆附著的幾個小時或幾天之后。最后一階段被稱為生物膜的溶解，這意味著微生物細胞或細胞群從微菌落的中心離開或分散。這會持續幾天甚至幾個月[6]。
5 群體感性機制
以下幾種生物法已經被用來抑制生物污染，這包括NO誘導生物膜的分解、蛋白質的干擾法、DNA和胞外多糖的特異性酶法、抑制微生物附著能量解偶聯法以及群體感應抑制法[7]。筆者將討論微生物的群體感應系統的抑制控制策略。
5.1 群體感應機制的原理及過程
群體感應（quorum sensing）機制是微生物之間像語言一樣的一種細胞間的溝通機制。微生物可以通過群體感應進行溝通，這不僅可以發生在同一個單一的細菌物種之間，而且也可以發生在不同的物種之間。微生物通常通過群體感應來執行一些生物學行為，如生物發光、運動、形成孢子、產生胞外多糖以及生物膜的形成。群體感應的過程分為生產、發射和檢測群體感應信號分子三個階段，群體感應信號分子稱為自身誘導物（AIS）。科學家已經發現了三種類型的群體感應信號分子：N-酰基高絲氨酸內酯（AHL）、自身誘導物-2（AI-2）合成的LuxS以及寡肽。寡肽作用于革蘭氏陽性菌，而N-酰基高絲氨酸內酯（AHL）作用于革蘭陰性菌，這只涉及在微生物細胞間交流。自身誘導物-2（AI-2）能夠有效作用于革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌之間的群體感應[8]。
5.2 群體感性信號分子的作用機理
自身誘導物-2指導和協調微生物群落行為的機制為：當作為信號分子的自身誘導物-2濃度逐漸增加到閾值濃度時，自身誘導物結合蛋白，因此調節蛋白被激發從而激活靶DNA，這進一步使群體感應行為控制基因發生轉錄作用。這一系列過程最終都會導致微生物社會生物學行為的發生[9]。微生物的群體感應行為在微生物交流和微生物生物學行為調控中起著主導作用，因此干擾或抑制微生物之間的群體感應系統在控制膜生物污染方面是一種很有潛力的方法。此外，一些實驗結果已經證實，抑制群體感應信號分子（AI）或群體感應調節基因可以控制膜生物污染。
5.3 控制群體感應機制的方法
目前有4種方式用來控制群體感應機制：
①抑制信號分子的產生；
②滅活或降解信號分子；
③產生群體感應信號分子類似物，讓他們與真正的信號分子受體結合，從而阻止群體感應行為的發生；
④破壞信號分子接受體[10]。
方法②是控制群w感應系統中最受歡迎的方法，例如N-酰基高絲氨酸內酯（AHL）降解酶能降解信號分子從而阻止群體感應行為。人們已經發現AHL降解酶一共有兩種：AHL內酯酶和AHL酰基轉移酶。基于單一種類細菌和混合種類細菌的膜生物污染均可以通過添加AHL降解酶來有效預防[11]。
6 群體感應猝滅法
6.1 群體感應猝滅法的定義
群體感應猝滅法（Quorum quenching method）是控制群體感應行為的第二種方法。人們選擇了氨基酰化酶I（豬腎臟）作為抑制生物膜的群體感應淬滅劑，并且這已經被證明是一種有效的方法。
6.2 群體感應猝滅法的實驗效果
氨基酰化酶I（豬腎臟）能夠通過使酰胺鍵斷裂來降解N-酰基高絲氨酸內酯（AHL）。Kyung-min Y 等[12]利用從Si-Hwa污水處理廠的活性污泥（韓國）和膜生物反應器（MBR）來驗證群體感應猝滅法。圖1是實驗系統，其中（a）是持續的MBR和（b）是批式MBR。
在這個實驗中，自體誘導物存在于MBR系統，以及群體感應行為和膜生物污染之間存在相關性。筆者重點展現基于生物群體感應系統的抑制生物污染的方法―群體感應猝滅法。在實驗過程中，超過10種不同的微生物存在于生物濾餅中（沉積污泥和生物膜的組合），并且微生物在膜生物反應器（MBR）的中空纖維膜組件上形成了AHL信號分子。如圖2所示，當跨膜壓力達到30 kPa，AHL信號分子開始出現在生物濾餅中（藍色代表AHL信號分子的存在），生物濾餅中AHL信號分子在連續式膜生物反應器（MBR）系統運行過程中產生的時間：（a）為22 h，（b）為46 h，（c）為58 h，（d）為72 h。
為了證明群體感應行為與膜生物反應器中膜生物污染的相關性，作者做了另一個試驗來證明他們之間是有關聯性的。圖3是沉積污泥和生物膜中AHL的濃度水平的比較：（a）為A.tumefaceins A136生物測定；（b）為AHL水平每生物量。
圖3（a）表明，沉積的污泥無論其質量多少都不能分泌AHL，然而，在生物濾餅中微生物可以產生和分泌AHL，并且AHL的濃度隨生物濾餅的質量及反應時間的增加而增加。圖3（b）表明，在膜過濾過程的一定時間內，群體感應行為在膜表面上的生物污染中發生。為證明群體感應猝滅機制，作者選擇了豬腎酰化酶I作為使AHL分子失活的酶劑，并將其添加到反應器中使濃度達到10 mg/L。圖4為對比實驗，圖4（a）是加入了豬腎酰化酶I的土壤桿菌，而圖4（b）則是沒有加入豬腎酰化酶I的對比試驗。
這一結果表明豬氨基酰化酶I能破壞AHL信號分子，因此群體感應行為可以通過群體感應猝滅策略來抑制。
7 結語
膜生物污染仍然是廢水處理過程中亟待解決的最大的問題。人們已經嘗試了很多化學方法或生物方法來控制生物污染。群體感應淬滅法是新型的處理技術，并且已被證明能夠有效的控制膜生物污染。其特點是對膜材料綠色友好、不會損壞膜材料，并且成本低、效率高、操作簡便。群體感應淬滅法未來在工業應用具有很大的前景。
參考文獻：
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[2]A1-Ahmad M， Aleem F A A， Mutiri A， et al. Biofuoling in RO membrane systems Part 1 Fundamentals and control [J]. Desalination，2000（132）：173～179.
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[5]Hans-Curt Flemming. Reverse Osmosis Membrane Biofouling[J]. Experimental Thermal and fluid Science， 1997（14）：382～391.
生物統計方法范文第3篇
關鍵詞：特色經濟林；有害生物；發生現狀；防治對措施
桐梓縣特色經濟林主要包括方竹林、板栗和核桃，通過特色經濟林的調查，進一步摸清我縣方竹林和板栗、核桃林有害生物種類的發生及危害情況，為制定國家級工程治理和預防項目，確定森林植物檢疫對象，補充檢疫對象及危險性病蟲，雜草疫情數據，增加林業有害生物測報主測對象奠定基礎，為制定切實有效的控制、封鎖和撲滅措施提供可靠的科學依據。
1 特色經濟林有害生物發生現狀
通過對桐梓縣特色經濟林林業有害生物調查，桐梓縣特色經濟林寄主面積，方竹430000畝，板栗9194畝，核桃35162畝，發生林業有害生物有11種，其中方竹有害生物4種，板栗有害生物4種，核桃有害生物3種，調查24個鄉鎮，一個自然保護區，一個國有林場。
1.1 方竹林有害生物 （1）方竹蚜蟲（綿蚜Eriosoma sp.）：中度危害，發生在獅溪鎮箐壩村。（2）竹稈銹病（Stereostratum corticioides（Betk. et. Br.） Mang ）：輕度危害，發生在夜郎鎮中山村。（3）叢枝病（Balansia take（Miyake） Hara）：輕度危害，發生在柏箐自然保護箐壩工區和大河鎮向陽村。（4）方竹煤污病（Capnodium sp.）：重度危害，發生在夜郎鎮中山村和黃蓮下螺蟹村。
1.2 板栗林有害生物 （1）栗大蚜（Lachnus tr0picalis Van der G00t）：中度危害，發生在坡渡鎮田埡村喻家坪。（2）栗癭蜂（Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu）：輕度危害發生在九壩鎮山堡村的坪上；中度危害，發生在坡渡鎮林紫村崗上、堯龍山鎮大面村的生期灣、羊磴鎮棉地村的楊家埡口、馬鬃鄉梅子村的新房子灣；重度危害發生在婁山關鎮東山村的麻柳灣（3）板栗天牛（Cerambycidae sp.）：輕度危害，發生木瓜西山村洞口，官倉人民村金竹窩和仰天窩。（4）板栗葉甲（Chrysomelidae；leaf beetles sp.）：中度危害發生在官倉鎮人民村的羅家灣。
1.3 核桃林有害生物 （1）核桃綴葉螟（Locastra muscosalis Walker）：輕度危害，發生在茅石鎮的茅石村后灣組。（2）核桃尺蠖（ Zamacra excavata）：輕度危害，發生在馬鬃鄉梅子村團田。（3）綠刺蛾（Latoia lepida （Cramer）：輕度危害，發生在茅石鎮的茅石村后灣組。
2 方竹、板栗、核桃林有害生物產生原因
2.1 直接原因 由于桐梓近年來氣候異常，冬季氣溫偏高，春季干旱少雨，夏季干熱風多的異常天氣，極利于有害生物的繁殖。
2.2 間接原因 經濟林種植良種化低，科技推廣體系不建全，監測預警體系不夠完善，御災體系不建全。果農管理粗放，對經濟林有害生物危害認識不夠，有害生物防控資金投入不足。
3 防治措施
（1）加大宣傳力度，落實防治責任。認真貫徹 “預防為主，科學治理、依法監管、強化責任” 林業有害生物防治的十六字方針，加強《森林病蟲害防治條例》、《植物檢疫條例》等有關法規的宣傳，提高廣大群眾的安全防范意識，實行誰經營、誰受益、誰防治的責任制度。（2）做好有害生物的監測預報。開展越冬代有害生物調查工作，做好固定樣地和臨時樣地的監測，根據各（鄉）鎮上報的林業有害生物調查資料，掌握全縣主要有害生物的發生規律，定期趨勢預報，為有效防控有害生物提供科學依據。（3）加強森林植物檢疫工作。嚴把種苗質量關，對原產地和引進的種苗（繁殖材料）進行嚴格檢疫，加大產地檢疫和調運檢疫力度，對引進優良品種嚴格申報和復檢制度。（4）加強撫育管理，調整樹種結構，改善林區衛生條件，提高林分抵抗力。結合間伐，清除枯死木、將死木、風倒木、蟲害木，減少傳染源。對經濟林要加強撫育和土、肥、水的管理，以增強樹木的生長勢和抗病蟲能力。（5）落實綜合防治，實現科學防控。堅持化學防治、生物防治、物理防治相結合。一是大力保護、繁殖和利用天敵，實行以蟲治蟲、以鳥治蟲的生物防治措施。二是根據昆蟲的趨光性等生物習性進行物理防治，采取懸掛黑光燈引誘捕殺，及時清理方竹林、核桃林、板栗林中的枯枝落葉及病殘果，移出并集中燒毀，結合冬季修剪清除有栗癭蜂蟲癭的枝條，降低蟲口基數。三是適當進行化學防治，對爆發性林業有害生物成災的區域高效低毒農藥開展防治。
參考文獻
[1] 瘳啟平.淺議遵義市林業有害生物的發生現狀及防治對策.《中國西部科技》2009年5月上旬第08卷第13期 總第174期
生物統計方法范文第4篇
（1.Department of Horticulture， University of Georgia，Athens，GA 30602； 2.Agricultural Experiment Station， University of the Virgin Islands，
Kingshill，VI 00850； 3.PhytoSynthetix LLC，Athens， GA 30602； 4.College of Engineering， University of Georgia，Athens， GA 30602）
境可控農業包括利用溫室和室內設施進行農業生產，這種方式在全球農業生產體系中變的越來越重要。完全密閉型植物工廠自20世紀70年代起在日本開始快速發展，目前廣泛分布于大都市的郊區。近年來，垂直農場（大型的室內農業生產設施）也受到越來越多的關注。這類設施不僅可以有效解決人口快速增長帶來的糧食短缺問題，還能減少農業生產對環境的影響。盡管垂直農業的生產效率是傳統農業的200～1000倍，但其建造和運行成本非常高。根據調查，垂直農業的農產品販賣價格必須達到13.75美元/kg（92.61元/kg）時才能與運行成本相平衡。
大型植物工廠的可行性和可持續性飽受質疑。對于植物工廠來說，造成其運行成本過高的部分原因是人工光源的電耗較高。在密閉的植物工廠，植物的光合作用主要靠人工光源產生的光來驅動。LED燈的節能效果非常好，而且光照強度和光譜可以調控。因此，LED就成為植物工廠內一種非常流行的人工光源。但根據對一個概念性垂直農場的分析，LED照明和冷卻的電力成本占垂直農場總電力成本的比例超過了30%。而在植物工廠中，照明成本也占整個運行成本的40%。
根據光合作用原理，植物葉綠素和輔助色素所吸收的光子不能都用于植物光反應。這些多余的光子會對葉綠體結構造成破壞。光系統II（PSII）的反應中心，尤其是D1蛋白質非常容易受到光破壞（即光抑制），并使PSII的光量子產率降低。為了應對多余的光能，高等植物已經進化出了一系列復雜的反應機制來將光轉化為熱量（導致非光化學淬滅，NPQ），從而盡可能地減輕光抑制。被葉綠體吸收的光能中除了用于光合作用和轉化為熱量外，還有一小部分被葉綠體轉化為熒光并發射出去。通過檢測葉綠素熒光可以得到有效PSII的光化學量子效率（ΦPSII）。如ΦPSII減小，則表明植物可能將光能轉化為熱耗散的比率增加（NPQ的上調管理），或者發生光抑制。結合光合有效光量子通量密度（PPFD），ΦPSII還能用來檢測通過PSII的電子傳遞速率（ETR）。因此，可通過檢測葉綠體熒光來獲得詳細的植物生理信息，并用來優化植物生產。本文的目的是開發一種生物反饋系統，該系統不僅能用來檢測ΦPSII和ETR，還可以控制PPFD使ETR保持在一定的水平。在未來，該系統可通過檢測植物實際上對光的利用能力來控制PPFD，并最終減少LED照明的電耗，降低未來大型設施的農業環境的控制成本。
材料與方法
LED及測量方法
本研究所使用的LED槎ㄖ頻400 W LED陣列。該LED陣列包括4個100 W暖白色LED模組，模組上安裝有鋁制散熱片和2個120 W散熱風扇，用來促進模組散熱。每個LED模組下方還裝有玻璃透鏡，可調節LED下方的光照范圍。LED組件的照射面積為0.75 m2，通過定制的控制面板來調節LED的光照強度。
植物葉片的葉綠素熒光參數使用脈沖調制式葉綠素熒光儀測量。將光合光量子傳感器（LI-190）安裝在葉綠體熒光測量點的附近來測量植物葉片上的PPFD。然后計算ETR為ETR=ΦPSII×PPFD×0.5×0.84。
生物反饋控制
本研究中，使用生物反饋系統根據植物測量的ETR控制LED光強。若植物實際的ETR低于試驗設定的電子傳遞速率（ETRT），則通過生物反饋系統將LED的PPFD提高。反之，則減小LED的PPFD。
植物材料
本研究選用喜光植物甘薯，中性植物生菜和喜陰植物石柑進行試驗。所使用的生菜品種為Green Towers和Green Ice。生菜發芽生根之后，在溫室內培育6～8周備用。石柑和甘薯為扦插苗。
試驗方法
試驗在生長箱內進行。生長箱的光源由LED提供，箱內氣溫控制在25℃，CO2濃度控制在大氣水平。每次測試時，將一株植物放入生長箱，然后用熒光葉片夾夾住供試植物最上層完全展開的葉片，然后將光合有效光量子傳感器放置在靠近葉片夾的位置。上述傳感器與LED燈的距離約為55 cm。
第一個試驗為恒定ETR試驗，即通過生物反饋系統將植物的ETR控制在70或100 ?mol/（m2?s）。該試驗所使用的生菜品種為Green Towers。試驗前，供試植物在生長箱內栽培2周以適應生長箱內的環境[16 h光周期，光期和暗期溫度分別為25、20℃，PPFD為240 ?mol/（m2?s）]。Fm①每15 min測量1次，Fs②每5 min測量1次。然后據此計算ΦPSII和ETR，并相應調整光照。在暗光適應期間，葉綠素熒光參數每小時測試1次，連續測試4 h。
第二個試驗為ETR階梯變化試驗，即通過生物反饋系統階段性的將植物ETR從0增加到設定的ETR最大值，然后再階段性降低。每個階段持續時間為1 h。供試植物在試驗開始前的一個晚上從溫室移植到生長箱，以使供試驗植物能充分適應生長箱的環境。在試驗中，以生菜為供試植物使用的PPFD最大為560 ?mol/（m2?s），生菜ETR設定值首先以10 ?mol/（m2?s）的速率漸次從0增加到70 ?mol/（m2?s），然后以同樣的速率漸次減小。甘薯和石柑的最大的PPFD為940 ?mol/（m2?s），甘薯的ETRT以14 ?mol/（m2?s）的速率從0階梯式增加到98 ?mol/（m2?s），然后以同樣的速率梯式減小。對于石柑來說，ETRT以7 ?mol/（m2?s）的速率從0梯式增加到49 ?mol/（m2?s），然后以同樣的速率減小。每個試驗至少重復3次。Fs和（Fm’）③每2 min測量1次，以此獲得足夠的數據來確定是否ETRT在60 min內保持穩定。
結果與討論
恒定ETR試驗
在該試驗中，通過生物反饋系統自動將生菜光期的ETR保持在70或100 ?mol/（m2?s）。關閉LED燈之后，每隔1 h進行1次熒光測量，持續4 h。
當生菜的ETRT為70 ?mol/（m2?s）的時候，在開燈前的暗期中所測得的（Fv/Fm）④為0.82，該數值處于正常范圍。當LED打開之后[PPFD為232 ?mol/（m2?s）]的時候，Fs和Fm’每5 min測試1次。但此時的ΦPSII⑤較低，僅為0.516。這可能是因為在光期開始后，葉綠體電子傳遞鏈中的電子受體較少，PSII反應中心的初級電子受體不能將吸收的電子轉移至下一個受體，致使PSII光反應中心關閉。當卡爾文循環中的酶在光的引導下被激活后反應中心才會再次打開。因此，光期剛開始時期的ΦPSII較低，ETR僅為41.5 ?mol/（m2?s），低于70 ?mol/（m2?s）的設定值。隨后，PPFD在生物反饋系統作用下開始增加。在第二次測量Fm’后，ΦPSII恢復到0.643，相應的ETR為91.6 ?mol/（m2?s）。生物反饋系統向下調節PPFD，使ETR在接下的光期內穩定在70±0.8 ?mol/（m2?s）。ETR穩定之后，不需要啟動生物反饋系統來調整PPFD。該期間內的NPQ穩定在0.383±0.007。在光期結束后，Fv/Fm為0.83，表明熒光測量沒有對PSII反應中心造成損傷。但隨后的觀察表明，在暗期較為頻繁的熒光測量（每5 min或更短時間測量1次）會導致Fv/Fm降低，表面熒光測量對生菜葉片造成了光抑制。這可能是由測量過程中使用的飽和脈沖光造成。
當ETRT為100 ?mol/（m2?s）時，最初的
ΦPSII較低，而NPQ較高。這與ETRT為70 ?mol/
（m2?s）時所觀察到的現象類似。由于在光期時ΦPSII隨著時間逐漸從0.612減少到0.582。伴隨著ΦPSII的下降，NPQ則逐漸升高。這可能是因為葉黃素循環上調加快，使吸收的多余光能轉化為熱能。因此，此時需要通過使用生物反饋系統將增加PPFD，進而使ETR升高到設定值。在明期結束之后的暗期，Fv/Fm為0.815，表明PSII反應中心沒有造成破壞。
ETRT階梯變化試驗
本試驗的目的是測試使用生物反饋系統測試和管理ETR的能力。在試驗中，ETR以小時為單位進行階梯式變化，即在15 h內逐漸從0增加到ETR設定最大值，然后再以同樣的速率逐漸減少。
生菜和甘薯在試驗中的反應較為相似。當ETRT較低的時候，ETR較容易控制。但生菜和甘薯在試驗中能達到的ETR分別為60、
84 ?mol/（m2?s）。對于生菜來說，這可能是因為試驗中所用的PPFD僅為560 ?mol/（m2?s）。石柑的ETR可通過生物反饋系統在設定范圍內進行有效調控。但當ETRT較高的時候，石柑的ETR會出現較大變動，而當ETRT較低的時候，ETR的變化趨勢與生菜和甘薯相同，也與恒定ETRT試驗的結果相似。
如同本文作出的假設一樣，逐漸增加PPFD可以獲得更高的ETR。但在試驗中，榛竦孟嗤的ETR，試驗中ETRT逐漸減小時所需的PPFD要高于ETRT逐漸增加時的PPFD。在甘薯和生菜的試驗中，該現象非常明顯。這可能是由于ETRT逐漸減小時ΦPSII較小造成的。所有供試作物的試驗都觀察到了同樣的現象，也就是說為獲得同樣的ETR，試驗后半段所需的PPFD要高于試驗前半段。例如，在ETRT逐漸增加時，使ETR為30 ?mol/（m2?s）的PPFD為
145 ?mol/（m2?s），而當ETRT逐漸減小的時候，維持同樣的ETR所需要的PPFD為265 ?mol/（m2?s）。該結果表明ETRT逐漸增加時的ΦPSII高于ETRT逐漸減小時的ΦPSII。
在試驗最初的8 h中，所有試驗的ΦPSII隨著ETRT和PPFD的增加而減小。這個現象在石柑和甘薯的試驗中非常明顯，這是因為該試驗中所使用的PPFD比生菜的更高。另外，ΦPSII也伴隨著NPQ的增加而下降，這是PPFD增加所導致的一個典型反應。但是，由于生菜和石柑的NPQ在ETRT逐漸減小時的下降速率較快，該期間ΦPSII隨NPQ增加而減少的速率要比ETRT逐漸增加時要慢。甘薯ΦPSII隨NPQ的變化模式不同于生菜和石柑，NPQ在試驗最初的11 h內都在持續增加，這是因為對ΦPSII和葉黃素循環的短期和長期管理與植物種類和品種相關。
在試驗的后半階段，伴隨著NPQ的下降，生菜和石柑的ΦPSII出現小幅增加。在同樣的NPQ下，試驗最初的8 h，即ETRT逐漸增加時的ΦPSII要高于ETRT逐漸減小時的ΦPSII。但在甘薯試驗中，ETRT逐漸減小時，ΦPSII與NPQ的關系與ETRT逐漸增加時的關系類似。
在實施光照前的1 h，所有試驗的Fv/Fm逐漸減小。這表明每隔2 min測量一次葉綠素熒光會對被測試葉片的生理狀態產生顯著的不良影響。而當14 h后結束光照的時候，NPQ已經恢復到光照實施前的水平，而Fv/Fm還沒有恢復到正常葉片的水平。該結果表明Fv/Fm的減小與NPQ無關。
在試驗后半階段ETRT和PPFD逐漸減小時，較低的Fv/Fm與較慢的ΦPSII增加速率相一致。ΦPSII長期處于較低的水平可能是由于葉黃素循環色素水平持續增加，長期光抑制促進玉米黃素的積累滯留而造成的。因此，與ETRT逐漸減小期間相比，在ETRT逐漸增大期間維持同樣的ETR需要更高的PPFD。一般當NPQ長期處于較高水平時，葉黃素的積累會比較明顯。但該現象并沒有在生菜和石柑的試驗中觀察到。這表明生菜和石柑試驗中NPQ和ΦPSII的變化關系，在ETRT增加和下降期間所出現的差異并不是由于較高的NPQ造成的，而是由光抑制造成的。PSII反應中心對光非常敏感，其關鍵蛋白D1蛋白質容易在強光下發生降解，導致光反應中心受到破壞。考慮到D1蛋白的修復需要數個小時，發生光抑制葉片的ΦPSII和ETR會長期處于較低水平。
使用曬獠飭靠梢院莧菀妝姹穰PSII的減小是由于NPQ上調引起還是光抑制所造成的。NPQ上調會降低Fm’，但ΦPSII的減少卻可能是由Fm’降低或Fs升高造成的。根據石柑和生菜的試驗結果，即使PPFD下降，植物葉片Fs仍長時間處于較高水平。因此，試驗中ΦPSII的減少是由于光抑制造成的。這是由于在進行熒光測量的時候必須使用高光強的飽和脈沖光。即使飽和光脈沖僅僅持續1 s，但植物頻繁暴露于飽和光脈沖時，就會出現光抑制。根據試驗NPQ在相對穩定的PPFD下變化較為緩慢的結果，Fm’一般不會快速變化。在該情況下可以通過增加Fs測量次數，而減少Fm’測量次數來計算ΦPSII。
優化照明的應用前景
本研究旨在開發一種生物反饋系統，該系統不僅可用來監測植物葉片ΦPSII和ETR，還能利用上述信息調節PPFD來獲得穩定的ETR。在未來的工作將會關注如何使用該系統來提高作物產量。通過開發包含ETR、ΦPSII、NPQ和電價的控制函數，不僅提出合理的控制方法，還能提出經濟上的最優光照水平。該方法不僅可應用于垂直農場，還能用于溫室補光。當溫室內太陽光照不斷的變化時，可利用生物反饋系統不斷調節補光強度，由此獲得較高的補光效率。
結論
生物統計方法范文第5篇
你可曾有過這樣的減肥經歷:無論當初的決心多么堅決,最終還是會屈服于美食的誘惑?據英國媒體報道,牛津大學和英國醫學研究理事會的最新研究證實,一種與肥胖有關的基因能通過促進食欲使我們發胖。換言之,正是因為人體內攜帶這種“貪吃基因”,使得人們的節食努力往往以失敗告終。
這種名為FTO的等位基因最早發現于2007年,它定位在人體第16號染色體上,有分別來自父母的各一個副本。調查顯示,多達14%的英國人兩個FTO基因副本均出現變異。跟沒有變異副本的人相比,他們的肥胖風險增加了70%,罹患糖尿病的風險增加了50%。有49%的英國人攜帶一個FTO基因變異副本,他們患肥胖的可能性跟正常人相比要多30%,而患糖尿病的可能性則多了25%。科研人員認為,FTO是一種與肥胖有關的最普遍的基因。
據英國醫學會研究理事羅杰?考克斯介紹,這一研究使人們重新認識到,僅僅鍛煉或節食來對付肥胖并不奏效。科研人員目前正致力于研究如何通過藥物或者其它方法“關閉”這種基因,從而在根本上解決減肥反彈問題。
手機影響心理健康
“喂,喂,你說什么?信號不好,聽不見!”類似的場景無論在電視上還是生活中都很常見。研究發現,手機對現代人的影響超過錢包,手機丟了,大多數人不到一小時就會發現,而錢包丟了,可能一兩天才會發現。日前,某雜志撰文指出,手機不僅拿在手里,也可能“長”在心里,對心理健康造成不良影響。不少人老是聽到手機在響,掏出手機看,卻并沒有來電或短信。這是一種“手機幻聽癥”,在高級白領、媒體人員以及銷售業務人員中很常見。長時間的幻聽,會使人過度緊張,產生煩躁、焦慮等情緒。因此,癥狀較輕者,不妨養成睡覺前關機的習慣,用健康的方式使用手機,更好地緩解壓力。情況嚴重者,則應該考慮去尋求心理醫生的幫助。
早睡早起 有助成功戒煙
美國一項最新研究表明,“夜貓子”(喜歡熬夜的人)比“百靈鳥”(喜歡早起的人)更容易吸煙上癮,而且戒煙難度更大。
研究人員對23000多對雙胞胎進行了長達30年的跟蹤調查。結果發現,“夜貓子”成為癮君子的可能性比“百靈鳥”更大,吸煙上癮后戒煙成功率更低,而且更容易產生尼古丁依賴癥。
研究人員表示,一種可能是,由于尼古丁會讓吸煙者在夜晚保持清醒狀態,因此“夜貓子”更可能用吸煙來提神。另一種可能是,“夜貓子”更可能去酒吧和餐館等吸煙環境,這也增加了他們吸煙上癮和戒煙難的可能性。另外,“夜貓子”尋求上癮行為的可能性更大,理由是其大腦中的多巴胺和類鴉片物質發揮著重要作用。因此,“夜貓子”要想徹底戒煙,最好改變“睡眠模式”,嚴格早睡早起,這必然會大大提高戒煙成功率。
電腦族常吃黃花菜可預防電腦臉
心理學專家研究發現,經常與電腦打交道的人,由于長時間面對沒有生命的電腦屏幕,而與人的交流越來越少,會在不知不覺中生出一張表情淡漠、冷峻的“電腦臉”。
國外兒科醫生新近發現,人的笑容與鐵質有關聯。研究資料顯示,凡是面帶微笑、眼球靈活、目光炯炯有神的嬰兒,其體內的鐵貯存多數正常;相反,面孔嚴肅、呆板,或1小時內僅發笑1～2次的寶寶,血中鐵含量可能不足。因此,要把缺少笑容作為體內缺鐵的一個早期警報。
人們都知道菠菜富含鐵,其實,黃花菜中所含的鐵是菠菜的幾十倍。古人曾給黃花菜(金針菜)起名叫忘憂、療愁,這足以說明黃花菜的功效。在我國的徐州,有道傳統名菜“軟炸黃花菜”,用黃花菜做主料,因外以雞蛋糊裹炸,食之軟嫩而得名,最適合“電腦族”們吃。
秋天出生的孩子更易食物過敏
英國《流行病和公共衛生雜志》刊登的一項最新研究顯示,秋天出生的孩子發生食物過敏危險更大。
芬蘭奧盧大學研究人員調查了2001年4月至2006年3月出生于芬蘭東南部的近6000名兒童。研究發現,在母親子宮內11周時正值4~5月份的孩子中,食物過敏幾率為11%。而母親懷孕11周時候正好是12月或1月的孩子中,食物過敏發病率只有6%。
研究人員對研究期間花粉水平進行分析發現,4~5月份正是樺樹和赤楊花粉的高峰期。早期研究已發現,孕期接觸花粉會增加孩子食物過敏危險。研究人員發現, 4~5月份母親妊娠11周的時候接觸花粉最多,孩子發生牛奶和雞蛋過敏的危險,比母親妊娠11周時為12月到1月的孩子高3倍。
減慢呼吸有助緩解疼痛
美國一項最新研究發現,減慢呼吸可以在一定程度上幫助人們緩解疼痛感。研究人員分別選取了兩組年齡在45歲至65歲之間的女性進行研究,其中一組為受到慢性疼痛困擾的纖維肌痛綜合征患者,另一組為健康女性作為對照。
實驗過程中,這些女性在呼吸正常和呼吸速度減半狀態下,其手掌分別受到適度的熱脈沖的沖擊。每一次熱脈沖之后,研究人員都會記錄下她們報告的掌部疼痛感程度以及情緒的變化等參數。結果發現,對于健康女性來說,當減慢呼吸時,她們感覺到的疼痛程度也隨之降低。而對于患病一組的女性來說,整體上的作用不很明顯,但那些情緒相對樂觀的患者,也能借助減慢呼吸緩解其疼痛感。
研究人員說,這一研究結果可以幫助解釋為何瑜珈等一些活動通過調整呼吸來放松身心,提升情緒。
烤肉醬汁能減少致癌物質
肉類在烤、煎、炸等高溫烹調時,會產生一種叫做雜環胺的物質。這種物質在體內蓄積,可能誘發胃癌、腸癌等多種癌癥。
美國堪薩斯州立大學的研究人員將鮮牛肉和用調料腌過的牛肉燒烤后,對比二者的雜環胺含量。發現腌過的肉高溫燒烤后,所含雜環胺比未經腌制的低40%以上。經過對多種調料的測試發現,用孜然、咖喱、迷迭香腌過的肉,高溫烹調后產生的致癌物最少。這是因為,烤肉醬中所含的淀粉、糖分等成分在受熱的時候首先吸收熱量,可以保護中間的肉塊不會驟然受到高溫,從而減少了致癌物質產生的機會。另外,烤肉醬中含有的一些有益成分,也是阻礙致癌物質產生的原因。這些食品配料本身均有一定的抗癌防癌作用,也有益于預防高溫加熱食物對人體的危害。
因此,建議在燒烤、煎炸肉類前,放些調料腌半小時,不僅味道好,還可減少致癌物產生。
“邊吃邊K”有傷胃健康
