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關鍵詞 生物技術 創(chuàng)新型 創(chuàng)業(yè)型 人才培養(yǎng)
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
21世紀是生物的世紀,我國目前無論是生物技術的研究及產(chǎn)品開發(fā)人才,存在嚴重不足。在用人單位求賢若渴的同時,大量生物技術畢業(yè)生卻不能找到合適的崗位,校園里以傳統(tǒng)教學方法培養(yǎng)出來的應試人才不能滿足企業(yè)對人才的要求。隨著國家高等教育改革的不斷深化和當今社會發(fā)展對人才的需求,高等院校培養(yǎng)人才的目標和模式也面臨挑戰(zhàn)。生物技術是應用型學科,與日常生活及生產(chǎn)實踐聯(lián)系密切,因此,如何培養(yǎng)學生的動手能力及創(chuàng)新意識,要在本科培養(yǎng)計劃中扮演重要角色,同時要提供良好的條件和各種實踐平臺,讓學生多接觸社會,了解社會,為日后的創(chuàng)業(yè)撒下種子。近年來,我們結(jié)合湖北省“戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計劃”,對生物技術創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)模式進行了探索與實踐,并取得一定的經(jīng)驗,現(xiàn)總結(jié)如下,供相關同行參考。
1 明確的目標定位
江漢大學生命科學院生物技術自成立以來就以服務武漢,立足湖北,面向全國為己任,并圍繞“武漢國家生物產(chǎn)業(yè)基地”的建立和發(fā)展需求,培養(yǎng)符合武漢及周邊地區(qū)生物技術企業(yè)要求的應用型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。近年,我院生物技術專業(yè)成功申報了“湖北省戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計劃”,更明確了“創(chuàng)新型”,“創(chuàng)業(yè)型”作為我院生物技術人才的培養(yǎng)目標。
2 彈性的學分制教學
科學合理的課程體系是實現(xiàn)培養(yǎng)目標,構建學生知識結(jié)構和綜合素質(zhì)的前提和保障。根據(jù)國家高等教育發(fā)展的趨勢和要求,經(jīng)湖北省教育廳批準,學校于2011年開始實行學分制改革,我們同步參考國家對生物技術專業(yè)的培養(yǎng)方針,結(jié)合本學院學科發(fā)展的特點,采用彈性學分制原則,學生按要求修滿學分即可申請畢業(yè),學習年限在3~5年彈性變動。同時,對以往教學計劃中的理論課程進行了優(yōu)化和整合,注重引導學生根據(jù)自身情況和特點,主動設計和選擇主攻方向,給學生更大的自主選擇空間。在專業(yè)課中,主干課程作為專業(yè)必修課程學分占全部學分的26%;專業(yè)選修課學分占總學分的22%,并根據(jù)學院師資隊伍及科研特色,將設置的專業(yè)選修課分為生物農(nóng)業(yè)技術、生物技術制品兩個方向的模塊課程供學生自主選擇,同時保證每個模塊中供學生選擇的課程科目學分兩倍于學分要求,每門課程選課人數(shù)超過專業(yè)人數(shù)1/3即開課。
3 過硬的教學質(zhì)量
教學質(zhì)量是人才培養(yǎng)的核心環(huán)節(jié),我們每年都會結(jié)合學科發(fā)展趨勢和學院特色,全面修訂教學大綱,更新和調(diào)整教學內(nèi)容。其別注意課程內(nèi)容整合,明確每門課程的講授內(nèi)容和范圍;同時注意相關課程之間內(nèi)容的銜接,授課教師間的定期備課交流,避免出現(xiàn)一些學科交叉知識點的重復學習;每年要求教師修改講授內(nèi)容,努力做到當年學科新知識及前沿動態(tài)在課堂教學內(nèi)容上有所體現(xiàn)。在課堂教學方法改革中,鼓勵教師進行各種形式的探索,如“研討式”“PBL式”等各種不同形式的教學方法被廣泛用于課堂教學中,改變了過去傳統(tǒng)的“填鴨式”“滿堂灌”的教學方法。在很多專業(yè)課程的學習中,改變了期末考定成績的傳統(tǒng)方式,小組討論,辯論賽,口試,專業(yè)綜述寫作,外文翻譯等不同環(huán)節(jié)被引入最后成績評定中,并占有一定比重;同時在期末考試中嘗試開卷考試,注重考查學生根據(jù)已經(jīng)掌握的知識及使用參考資料,發(fā)現(xiàn),分析,并解決一些專業(yè)問題,同時提出自己的想法和設計相關實驗,而不是簡單地考幾個需要死記硬背的知識點。通過近幾年的實踐,學生學習熱情和興趣被充分調(diào)動,課堂氣氛活躍,對所學知識的把握能力也更強,在學習過程中發(fā)現(xiàn)問題,分析問題,想辦法解決問題也成為一種學習習慣。
4 加強實驗教學
所有實驗項目進行整合和更新,制打破傳統(tǒng)割裂式教學,起用模塊式實驗教學,構建新的實驗教學體系,把教學實驗分為基礎性實驗、綜合性實驗和研究性實驗。注重各門相關學科專業(yè)知識之間的交叉滲透、而且有利于學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng),促進了實驗教學方法的改進、實驗設備的綜合利用,進而推動實驗室管理體制的進一步完善。其中基礎性實驗160多學時,包括微生物學,生物化學,遺傳學等傳統(tǒng)生物學實驗。綜合性實驗包括2個,共140學時:一個為80學時的生物技術大實驗,涵蓋了生物信息學,基因工程,分子生物學,免疫學,等理學科目的知識,內(nèi)容豐富,集眾多學科知識交叉融合;一個為生物工程類大實驗,共60學時,集合發(fā)酵工程,微生物遺傳與育種,生物技術中下游技術,化工原理,生物制品工藝學等工科類學科知識。通過這2個綜合性實驗,使學生學會通過利用不同學科知識和實驗的融合來完成某個具體實驗任務,培養(yǎng)其對所學知識和實驗操作能力的融會貫通能力;同時,學生可以通過第一個生物技術大實驗體會類似企業(yè)和科研院校進行研發(fā)工作的過程,通過工程類實驗,初步了解生產(chǎn)和研發(fā)部門工作的區(qū)別。研究性實驗是以學院教師科研方向為依托,學生根據(jù)自己研究興趣,選擇相關實驗項目,在教師指導下,完成相關實驗。通過基礎實驗,綜合實驗和研究性實驗三種不同層次和培養(yǎng)目的實驗項目的開設,使實驗教學實現(xiàn)既對學生進行實驗技能的全面培養(yǎng),又尊重其個性特點發(fā)展的目標。
5 增加實踐環(huán)節(jié)比重
開展實踐教學不僅有助于學生加深對本專業(yè)知識的理解,更重要的是可以讓學生理論聯(lián)系實際,在實踐中應用和進一步把握專業(yè)技能,同時,開闊視野,了解在校園里學到的知識如何運用于生產(chǎn)中,為將來勝任本職工作打下基礎。我們整個實踐部分環(huán)節(jié)占總學分的30%。實踐環(huán)節(jié)分為必修和選修兩種,必修為集中性訓練,包括以下幾個實習環(huán)節(jié):(1)野外實習,學生到野外實習基地兩周,學習辨認各種植物和動物及制作標本,熟練使用植物檢索表和動物圖鑒,初步學會撰寫調(diào)查報告;(2)科研訓練,以教師科研團隊為依托,學生自主選擇實驗室和導師,課余時間分組進入實驗室,以小組為單位申報科學研究項目,完成開題,實驗及答辯。旨在開闊科研視野,提高科研興趣;同時培養(yǎng)學生動手能力,創(chuàng)新性意識、分析和解決問題的能力;(3)專業(yè)實習:分校內(nèi)基地和校外基地分別進行,校內(nèi)實習基地安排學生進行啤酒發(fā)酵、食用菌栽培、肥肝鵝養(yǎng)殖、試管苗的繁育等。校外實習基地安排學生進行生產(chǎn)勞動、頂崗實習、崗位技能訓練等。培養(yǎng)學生認真負責的工作作風、良好的職業(yè)道德和素質(zhì)。(4)生產(chǎn)實習:在校外實習基地進行。生物制藥方向?qū)嵙曇髮W生進入相關企業(yè),熟悉部分生物制品的典型工藝流程和主要設備、參與主要工序的操作過程;生物農(nóng)業(yè)方向要求學生能通過實習期間的學習和實踐,熟悉動植物種苗的繁育技術、參與現(xiàn)代化、集約化、標準化的都市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。(5)畢業(yè)實習:畢業(yè)實習與畢業(yè)論文相結(jié)合,在校外、內(nèi)實習基地進行。培養(yǎng)學生綜合應用所學知識和技能獨立解決實際問題的工作能力、同時也是對本科四年所學習的知識和培養(yǎng)能力的一種綜合檢驗。此外對于有余力的學生還設置了課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目實踐,學生通過參加開放性實驗,學生科研創(chuàng)新項目,學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目,教師科研項目等方式也可以獲得一定選修學分。通過這一系列實踐活動,使學生逐步了解自己所學知識和技能在社會上該如何找切入點,同時也培養(yǎng)了他們良好的溝通協(xié)調(diào)能力和團隊精神。
6 加強院企合作辦學
鑒于畢業(yè)生就業(yè)基本選擇武漢地區(qū)相關企業(yè),學院教師科研項目也與相關企業(yè)保持密切的合作關系,學院與多家企業(yè)建立戰(zhàn)略合作關系。邀請企業(yè)中的工程師和專家共同開發(fā)和承擔與企業(yè)生產(chǎn)實際密切相關的新課程,如GMP質(zhì)量管理、食品衛(wèi)生檢驗、農(nóng)作物新品種選育與種子生產(chǎn)等,供學生選擇學習;經(jīng)常邀請企業(yè)家到學院進行相關講座和交流,從企業(yè)的角度給予學生專業(yè)導引;院企雙方積極共建實習實踐基地,讓學生有機會到企業(yè)進行生產(chǎn)實踐、企業(yè)科研和崗位技能訓練;通過與企業(yè)的深度合作,使學生能深入了解企業(yè)文化及對人才的需求,更加明確自己的發(fā)展方向,在學校和企業(yè)提供各種學習,實踐機會中快速成長,將自己培養(yǎng)成符合企業(yè)要求的專業(yè)技術人才。
綜上所述,地方本科院校培養(yǎng)的生物技術人才,應該在自己辦學背景的條件下,充分發(fā)揮自己的特色,在本科四年的各個教學環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)意識,使培養(yǎng)出來的學生不僅擁有扎實的學科知識,很強的動手能力和綜合素質(zhì),同時還具備一定創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)熱情。
本文受湖北省教育廳教學研究項目《生物技術專業(yè)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)體系的探索與實踐》(2011248)項目資助
參考文獻
[1] 韓新才.高校生物技術專業(yè)應用型人才培養(yǎng)機制創(chuàng)新.武漢工程大學學報,2010.32(10).
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[3] 段德君.創(chuàng)建國家生命科學與技術人才培養(yǎng)試驗區(qū)的探索與實踐.高等農(nóng)業(yè)教育,2010.3.
關鍵詞 亳菊;生物學特性;栽培技術;安徽利辛
中圖分類號 S681.9.04+.7 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739(2014)09-0118-01
亳菊和徽菊、杭菊、滁菊并稱中國四大名菊。亳菊藥用具有散熱、清肝、明目的功能,對流感風熱、頭暈、頭痛等癥狀有較好的冶療作用[1-2]。為了擴大亳菊種植面積、提高產(chǎn)量,利辛縣對種植戶不斷加大培訓力度,提高亳菊栽培技術水平,一般產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菊在1 500~1 800 kg/hm2。
1 亳菊生物學特性
屬多年生宿根性單本短日照植物,每天小于10 h的光照,有利于植株現(xiàn)蕾、開花。其莖直立。冬季地上部老莖枯死,翌年春季從地下根莖處再萌新芽,高可達60~100 cm,且分枝多;幼莖綠色,后木質(zhì)化為灰褐色。葉綠色,有細絨毛、互生,其形狀因品種不同略有區(qū)別。秋季莖頂或葉腋著生頭狀花絮,周緣舌狀,花白色,中央管狀花黃色,也有全為舌狀花或管狀花。花期9―11月。亳菊是喜溫、喜光、喜肥中藥材作物。肥沃的土壤、充足的光照是高產(chǎn)栽培所必需的條件,其耐寒性較強,但怕水澇、水漬,苗期和開花期干旱可導致生長受阻而造成減產(chǎn)。
2 栽培技術
2.1 品種選擇與選地施肥
亳菊栽植要選用綜合性狀優(yōu)良的京農(nóng)生系列品種為佳。選擇土壤較肥沃和有機質(zhì)含量高、腐殖質(zhì)、微生物豐富的疏松土壤作為亳菊種植地塊。適時中耕除草,破除土壤板結(jié)。土壤質(zhì)地黏性較強地塊和低洼地塊、鹽堿地都不適宜種植亳菊,選地時忌重茬連作。施足基肥:施優(yōu)質(zhì)土雜肥45 t/hm2、餅肥1 500 kg/hm2、復合肥(15-15-15)450~600 kg/hm2。
2.2 水分管理
土壤適宜濕度:苗期以土壤見干見濕為主,植株長大后可適當控制澆水量,土壤相對含水量控制在70%~80%為宜,花芽分化期盡量控制水分,植株葉片不萎蔫不澆水。植株有側(cè)芽或幼蕾期,應適當增加澆水量,防止缺水。澆水次數(shù)與澆水量視天氣而定。澆水時不能漫灌,以防濕度過大導致植株萎蔫或死亡。
2.3 繁殖方法
常用繁殖方法有分株繁殖法和扦插繁殖法2種。采用分株繁殖法可在11月收摘后,選擇生長健壯、無病蟲危害植株帶根挖出,去除其地上莖枝,重新選一塊較肥沃的地塊栽植,栽后施1層土雜肥或細碎作物秸稈以利保暖越冬。翌年3月下旬至4月初去掉秸稈和扒開糞土、澆水,促使幼苗生長,當幼苗長至約15 cm高時,全株挖出,細分成數(shù)株,栽植于大田,移栽行株距均為40 cm,每穴栽苗1~2株,并封土壓實澆定根水再封土,一般1 hm2苗圃可產(chǎn)出15 hm2的生產(chǎn)田用苗。
采用扦插繁殖法:在4―5月或6―8月,選擇莖桿粗壯、無病蟲危害的新技中段作插條。剪成10~12 cm的小段,并用植物激素處理后將插條插入苗床封土澆水再封土壓實,行株距控制在行距20 cm,株距6~7 cm為宜,扦插20 d發(fā)根,苗高18~20 cm時即可移栽大田。
2.4 大田移栽
分株繁殖苗于4―5月、扦插繁殖苗于5―6月移栽。選晴天的傍晚或陰天全天進行大田移栽,大田移栽行株距各40 cm挖穴,穴深5~6 cm,每穴栽1~2株,栽后封土壓緊澆定根水后再封土壓實[3]。
2.5 田間管理
2.5.1 中耕除草。緩苗后,不宜澆水,進行中耕松土為主。第1、2次中耕要稍深,表土干,地下濕,易使根下扎,結(jié)合控制水肥,使地上部生長緩慢,實現(xiàn)“蹲苗”培育壯苗,否則因生長過于茂盛伏天通風透光差而易發(fā)生病蟲害,造成假旺苗不利高產(chǎn)栽培。第3次中鋤要封根培土,防止植株倒伏,造成減產(chǎn),在每次中鋤時,應注意勿傷莖皮,防止病蟲發(fā)生或螞蟻加重危害,影響產(chǎn)量。中鋤次數(shù)應視氣候而定,每次大雨之后土地板結(jié)時,均要淺鋤1次,保持土壤內(nèi)空氣暢通,生長良好,并能減輕病蟲發(fā)生及危害和防止倒伏。
2.5.2 追肥。亳菊是喜肥作物,除施足基肥外,生長期內(nèi)還要追肥3~4次。第1次追肥在移栽返青后,追施尿素150~225 kg/hm2促苗。第2次追肥在植株分枝時,可施尿素75 kg/hm2。第3次施肥在現(xiàn)蕾期,追施尿素75~90 kg/hm2。栽后每次摘心要及時澆施0.5%尿素水溶液1 500 kg/hm2。8―9月孕蕾時及早追施尿素300 kg/hm2和優(yōu)質(zhì)施土雜肥15 t/hm2。10月現(xiàn)蕾后葉面噴施0.3%磷酸二氫鉀溶液,每15 d噴施1次。
2.5.3 去除頂心。當苗高25 cm時,進行第1次摘心,選晴天摘去頂心1~2 cm。以后每隔15 d摘心1次,在大暑節(jié)氣后要停止,防止分枝過多,造成莖桿細弱營養(yǎng)不良,花頭變小影響產(chǎn)量和質(zhì)量。
2.6 主要病蟲害防治
常見的病害有根腐病、霜霉病、褐斑病等,蟲害有地下害蟲、蚜蟲、雜食性害蟲。如果植株發(fā)生根腐病、霜霉病、褐斑病時,要在發(fā)病初期及時用90%杜邦克露可濕性粉劑800倍液或80%多菌靈粉劑1 500 g/hm2或80%多菌靈超微粉1 500 g/hm2防治[4]。地下害蟲防冶方法是移栽前用5%毒死蜱顆粒或5%辛硫磷顆粒30 kg/hm2拌細土防治蚜蟲,在蚜蟲發(fā)生期用10%吡蟲啉可濕性粉劑300~450 g/hm2,或25%吡蚜酮可濕性粉劑300 g/hm2對水450 kg/hm2噴霧。防治斜紋夜蛾等雜食性害蟲可選用48%樂斯本或48%毒死蜱450~600 mL/hm2對水450 kg/hm2噴霧,也可選用2.5%高效氯氟氰菊酯375 mL/hm2或杜邦康寬300 g/hm2對水450 kg/hm2噴霧防治。
2.7 采收加工
一般在霜降至立冬采收,以花心散開2/3時為采收適期。采收早產(chǎn)量低,采收遲質(zhì)量差,經(jīng)濟價值低。采收要在晴天進行,以利采收后及時加工,防止陰雨天造成加工困難,花朵腐爛、變色、變質(zhì)。亳菊傳統(tǒng)的加工方法如下:在盛花期,花瓣潔白時連莖桿一起收下,扎成小捆,倒掛于加工室內(nèi)通風干燥處晾干,不能在陽光下曝曬,否則質(zhì)差價低。到8成干時即可將花摘下,置加工房內(nèi)用硫黃熏白,然后攤曬1 d至干燥裝箱。亳州貢菊的加工方法也可采用以下方法:采后花朵在直烘房內(nèi)烘干,以亳州優(yōu)質(zhì)桐樹木材作燃料,烘房溫度控制在40~50 ℃,將攤于蘆葦席或竹席上,烘至花色潔白時從烘房內(nèi)取出,置于干燥通風處涼干。
3 參考文獻
[1] 顧瑤華,秦民堅.亳菊的化學成分研究[J].中草藥,2007,37(12):1784-1786.
[2] 王杰,胡惠露.安徽藥菊高產(chǎn)無公害栽培技術研究[J].中國中藥雜志,2001,26(5):299-302.
關鍵詞: 新型綠地城市; 生活污水; 處理技術
中圖分類號:F291.1 文獻標識碼:A 文章編號:
前言
水是人類賴以生存的寶貴資源, 沒有水生命就不存在。隨著世界人口不斷的增加和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展, 用水量的逐年增加。地球上水的總量不少, 但能供人類利用的水量卻不多, 僅占總水量的0.009 2%。對于我國來說是屬于世界上13個最貧水的國家之一, 人均占有水量僅為世界人均量的1 /4, 因此珍惜水資源, 節(jié)約用水, 充分利用各種水就顯得更加重要。
城市生活污水主要指受到有機物或含磷物質(zhì)污染的水體,它的水質(zhì)污染指標主要是氨氮和有機物濃度。生活污水的一般處理工藝主要是基于水中的濁度和細菌的去除而提出的,有混凝、沉淀、過濾和消毒等,該處理工藝僅能有效地去除水中的懸浮物、膠體雜質(zhì)和細菌,而對多數(shù)有機物的去除能力較低。所以常規(guī)處理工藝已經(jīng)不能達到現(xiàn)有再生水指標,為此國內(nèi)外對微污染水綜合處理進行了深入的研究,許多新興工藝應運而生。本文,筆者主要論述分層填料土壤毛管滲系統(tǒng)在城市污水處理中的應用。
一、城市生活污水的來源和主要特點
生活污水主要來自家庭、商業(yè)、機關學校、旅游服務業(yè)及其他城市公用設施。城市生活污水污染物含量主要是有機物, 如淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素、糖類、礦物油等, 其中CODCr (化學需氧量) 、BODs (生物需氧量) 、TKN (凱氏氮) 、TN (總氮) 、TP (總磷) 也較高。生活污水經(jīng)一級物理處理、二級生化處理后CODCr、BODs、TKN、NH3 - N等大幅度降低, 但TN、TP仍較高, 排入水體后易造成水體的富營養(yǎng)化, 使藻類大量生長繁殖, 造成赤潮和水華。藻類生物原生質(zhì)的組成是C106 H263O110N16 P, 可知水中含少量的氮、磷就能促使藻類大量生長, 而當藻類代謝大量死亡時, 就使水域水體腐敗發(fā)臭水質(zhì)惡化。
二、污水處理的過程和方法
城市生活污水經(jīng)過管道收集到污水池,然后進行過濾去除大顆粒污染物,通過曝氣裝置增加預處理后污水中溶解氧的含量,提高生物降解能力。
城市污水預處理。
城市污水中會含有一些大顆粒的有機物,特別是廚房污水會含有一些殘羹剩飯。如果不處理直接進行土壤毛管滲濾,一方面增大了生物處理的負荷,污水的循環(huán)周期較長;另一方面在輸送過程中可能會堵塞管道,造成系統(tǒng)的崩潰。通過過濾池將水中的大顆粒有機物過濾出來,并將其投放到發(fā)酵罐中,收集經(jīng)過厭氧分解產(chǎn)生的清潔能源沼氣,可用于發(fā)電或生活燃氣。
分層填料土壤毛管滲濾系統(tǒng)。
土壤毛管滲濾系統(tǒng)(SCWISs)是一種利用土壤及其毛管的滲濾作用處理污水的系統(tǒng),并通過土壤中所含的各類微生物和地表植物的根系等構成的生態(tài)系統(tǒng)降解水中有機污染物。該系統(tǒng)在國外已經(jīng)大量應用,美國約有36%的農(nóng)村及零星分布的家庭住宅采用了SCWISs處理生活污水;在瑞典、芬蘭和挪威等國家,約有100多萬散居住戶采用了SCWISs處理生活污水。
生物膜脫氮除磷。
污水通過布水管進入土壤滲濾層,經(jīng)過預處理后污水中剩余的污染物(有機物)濃度相對較低,減輕生物降解的負荷。污染物進入滲濾層以后,通過物理、化學作用由上而下逐級吸附到土壤顆粒或表層土壤草坪植物發(fā)達上的根系表面的生物膜上。最終在好氧條件下被分解成CO2和H2O;在厭氧條件下污染物被分解成CH4、N2、有機酸等。CO2和N2通過土壤的顆粒間空隙釋放到空氣中,由于污水中有機物含量比較小,整個過程中厭氧呼吸就比較微弱,產(chǎn)生的甲烷氣體就被厭氧微生物自身所消耗了。對于一般的污水,經(jīng)過滲濾層的處理和植物的吸收,污水中的硝態(tài)氮幾乎可被全部去除,90%磷能夠被土壤處理系統(tǒng)去除。
三、新型綠地的構造
土壤滲濾系統(tǒng)構建中常用的是英國的PPL G lobe滲濾溝技術,其滲濾溝設計比較簡單,但它存在運行水力負荷過低,占地較大等問題。為此國內(nèi)外開展了采用分層填料進行土地毛管滲濾系統(tǒng)處理污水的研究,其可增大土壤的滲透系數(shù)和運行的水力負荷,占地面積也較小。據(jù)統(tǒng)計PPL G lobe滲濾溝技術的水力負荷一般不超過6.60 cm/d,而強化滲濾系統(tǒng)可以達到10 cm/d。分層土壤毛管滲濾裝置結(jié)構見圖1,尺寸為長×寬×高=2 m×1 m×l m。煤渣經(jīng)人工破碎篩分后,選取粒徑在2~30 mm的煤渣,作為特殊土壤的填料。布水管和集水管由多組均勻排列的PVC管組成,PVC管上按照一定比例和方式打很多孔,周圍用卵石包圍防止堵塞管孔。在布水管的下方有一定厚度的粗砂,粗砂下面為不透水的混凝土結(jié)構,對布水系統(tǒng)起支撐作用。新型綠地由5部分構成。“表層”由較肥沃的耕作土壤組成,是草坪植物的生長層,其上種植綠色期長的草坪植物“馬尼拉”、“翦股穎”或“早熟禾”等,實現(xiàn)污水綠地利用。“滲濾層”是污水凈化的主要作用層,微生物在這一層上附著在填料或土壤顆粒上形成生物膜,對污水中的有害物質(zhì)進行生物降解。“防護層”在不同層分界線處設置可透水的無紡布,防止上層土壤下落填入礫石層,破壞它的布水或集水功能。“防滲層”位于滲濾床周圍,采用特定防滲材料像素混凝土或有機聚合材料,其作用是防止污水直接下滲,污染地下水。“集水層”位于滲濾系統(tǒng)的最底部,是由10 cm厚度的卵石和集水管構成,起到支撐上部體系和構建飽水層的作用
四、回收水利用
回收水,主要是指經(jīng)過處理或部分處理,能夠再次使用的廢水,也被稱為再生水。通過集水管將經(jīng)過土壤毛管滲濾處理后的合格水體收集起來,用于正常的農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)的冷卻水等,使生活污水循環(huán)利用。
隨著城市化腳步的不斷加快,綠地的覆蓋面積也是與日俱增。在保持城市綠化面積的同時,該污水處理系統(tǒng)綜合利用了城市綠化的土地資源,解決了土壤毛管滲濾系統(tǒng)的占地問題,并且其改良后的滲濾系統(tǒng)運行的水力負荷得到提高。對于水資源供需矛盾日益緊張、生活污水污染日趨嚴重的城市地區(qū),新型綠地具有很強的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢。
結(jié)語
生活污水治理是一項長期而艱巨的工作, 對于緩解我國用水壓力, 水體保護, 社會經(jīng)濟發(fā)展都有著巨大的現(xiàn)實意義。多年以來, 我國的環(huán)境工作者已經(jīng)在此做出了很多卓有成效的工作, 從治污理論、原理的探索到實際技術的應用與操作, 以及各地檢測系統(tǒng)的建立都取得了巨大的成就。但同時, 我們也應看到, 我國新型綠地城市生活污水的處理和回用水平在世界上和發(fā)達國家還有著不小的差距。全地區(qū)的回用水系統(tǒng), 中水利用系統(tǒng)的建立還處于探索階段, 一些新的治理技術實際利用率還偏低, 更好更優(yōu)的治理方法還期待突破,生活污水的經(jīng)濟利用價值也很低。這一切都只能讓我們以更大的熱情投入到新技術的研究與應用之中, 更有效率的治理生活污水, 為國家的經(jīng)濟的發(fā)展和社會進步作出貢獻。
參考文獻
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關鍵詞 果桑 ;大十;生物學特性;栽培技術
中圖分類號 S663.9 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739(2012)22-0085-01
果桑為第3代水果資源之一,桑果可以加工成桑椹干、桑椹酒、桑椹果汁等各種營養(yǎng)保健食品,風味天然,滋補效果較好,深受大眾的喜愛。果桑新品種大十呈紅紫色至紫黑色,誘人喜愛,質(zhì)地爽脆,既有荔枝的清香,又有楊梅的酸甜味,清甜可口,特別開胃,是上佳的天然果品。由于麗水市為中亞熱帶季風氣候,氣候溫暖濕潤,雨量較多,具有明顯的山地立體氣候。年平均氣溫、年均降水量分別為11.5~18.3 ℃、1 400~2 275 mm,平均年日照時數(shù)、無霜期分別為1 712~1 825 h、180~280 d。海拔400 m以下地帶,秋季雨水期短,常有秋旱。初夏進入梅雨期,降雨集中,常出現(xiàn)洪澇災害,盛夏日照強,氣溫高,少雨,常出現(xiàn)伏旱。冬季寒冷干燥,北方寒潮南下,多霜凍和冰雪天氣。當?shù)?008年從嘉興引進果桑新品種大十,通過引種觀察、試種,取得了成功,現(xiàn)將引種試種情況總結(jié)如下。
1 生物學特性
果桑新品種大十為桑科桑屬落葉灌木,小枝較細,樹皮常呈鱗片狀剝落;葉互生,呈卵形,雌雄異株;花果則呈長圓柱形、球形;熟時紅紫色至紫黑色,花期、果期分別為3—4、 6月。該品種產(chǎn)果期早,產(chǎn)量高,桑椹一般在4月初開花,成熟期比其他品種早7~10 d,桑椹采摘期約1個月[1-2]。栽種第2年能產(chǎn)桑椹4 500~7 500 kg/hm2,第3年產(chǎn)量可達15.0~18.0 t/hm2。該品種不但產(chǎn)量高,而且品質(zhì)好,果型大,,無籽,一般1 kg含有桑椹280粒左右。
2 栽培技術
2.1 施肥
施肥前開深50 cm、寬60 cm的定植溝,回填20 cm的表土,最后在表土上施雞糞30 t/hm2、復合肥2 250 kg/hm2,或施復合肥750 kg/hm2、腐熟農(nóng)家肥45 t/hm2。進入結(jié)果期的大十果桑樹冬肥是基礎肥,在桑樹休眠時期開溝施下,主要作用是改良土壤,提高地力,冬肥以腐熟的家欄肥和土雜肥為主[3-4]。春天桑樹發(fā)芽,枝葉生長,需要大量的養(yǎng)分。因此,在新梢長出5~10 cm時,及時重施速效肥,施復合肥1 500 kg/hm2+尿素750 kg/hm2+麩肥375 kg/hm2。
2.2 定植
果桑新品種大十的栽植密度以4 995株/hm2為佳,株行距為1 m×2 m。定植前填平定植溝,然后理順根系將大十的苗木放于溝內(nèi),并保持根系能夠向四周伸展。為防止跑墑,在定植溝上覆蓋一層土,并踏實澆透水。
2.3 短截定干
果桑新品種大十苗木整形后,為及早進行定干,在距離地面20~25 cm的地方進行短截。當植株發(fā)芽后,將萌發(fā)新梢5~6個/株。
2.4 抹芽摘心
為抹除結(jié)果母枝基部的弱小芽、主干上萌發(fā)的定芽,在4月上中旬一般要進行抹芽,以免浪費樹體營養(yǎng),影響結(jié)果母枝的成長。為促進果桑新品種大十多發(fā)側(cè)枝,增大樹冠,摘心要在新梢長為15~20 cm時進行,根據(jù)苗木的生長情況,可分3~4次摘心,長勢強、弱的樹一般要分別摘去3~5、6~10 cm,以達到抑制頂端優(yōu)勢、增加花芽分化的目的。大十果桑樹夏伐后,定芽、潛伏芽大量萌發(fā)[5-7],其去芽的原則是:去弱留強,去里留外,密集處多疏少留,空隙處少疏多留。一般分2次進行:在桑條高7~10 cm時進行第1次疏芽,留芽量為每株目的留芽量的2倍。以栽4 500株/hm2大十果桑樹的桑園為例,若平均每株桑樹目的留條為8根,第1次疏芽則每株桑樹平均留芽16個。采果后新枝條長至100 cm,以摘去鵲口狀嫩頭為度。大十果桑樹單株發(fā)條數(shù)多,枝條開展,可適當少留。
2.5 肥水管理
春季果桑新品種大十摘心后,萌芽期要及時進行澆水,以補充樹體生長需要的養(yǎng)分。冬季為增加土壤的營養(yǎng)成分含量,滿足第2年樹體生長的需要,在定植行中間開溝施肥。夏剪后,施尿素300 kg/hm2或碳酸銨750 kg/hm2 [8-11]。幼果期、始花期為增加果實含糖量,提高產(chǎn)質(zhì)量,用0.25%磷酸二氫鉀與天然蕓苔素混合液進行葉面噴施。同時,還要防積水。桑園積水后,土壤缺乏空氣,根系呼吸困難,影響桑根吸收養(yǎng)分,光合產(chǎn)物減少,出現(xiàn)桑葉萎蔫黃落,同時產(chǎn)生有毒物質(zhì),桑根腐爛。
2.6 病蟲害防治
果桑新品種大十在生長過程中,主要有炭疽病、褐斑病、白粉病、桑毛蟲、桑尺蠖、桑葉蟬、桑天牛等病蟲害。要采取綜合防治的方法,具體措施如下:一是果桑萌芽前對枝條、全園用3 °Bé石硫合劑進行消毒;二是為減少越冬病蟲源,冬季對病蟲枝進行修剪,并結(jié)合施肥將枯枝落葉焚燒后深埋[12-13];三是7—9月褐斑病、桑毛蟲危害較重,為達到有效防治,每隔10~15 d用40%氧化樂果1 200倍液與75%甲基托布津1 200倍液混合噴灑;四是防治枝干桑天牛,一方面可以人工捕捉,另一方面打孔注藥或塞入藥簽殺滅幼蟲。
3 參考文獻
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關鍵詞 普洱大葉茶;無性系;良種;栽培新技術;云南省
中圖分類號 S571.1 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739(2013)05-0059-03
普洱大葉種茶樹是制作傳統(tǒng)名茶普洱茶和滇紅茶的優(yōu)質(zhì)茶樹品種,茶樹栽培技術會直接影響茶葉鮮葉的產(chǎn)量和品質(zhì),進而影響成品茶的質(zhì)量,導致茶農(nóng)和茶企經(jīng)濟效益的下降。近年來普洱、西雙版納茶區(qū)廣大茶葉科技工作者在茶樹扦插育苗、品種搭配栽培組合、樹冠結(jié)構造型、成年茶園修剪管理等方面進行了栽培技術創(chuàng)新,并在幼齡茶園建立于茶苗培育實踐中,檢驗了“彎枝”對幼齡茶園樹冠造型的作用效果。從不同茶園、不同樹齡的茶地采集的標本,分析了根系狀態(tài)與樹冠生長長勢的關系,提出了相應的栽培方法。
1 普洱大葉茶的生物學特征特性
1.1 根的特征特性
普洱大葉茶樹屬云南大葉種,其根分直根系(種子育苗)、須根系(扦插育苗)2類。直根系由主根、側(cè)根、須根、吸收根組成;須根系苗期至幼年期的茶樹沒有主根。目前普洱市發(fā)展茶園主要是推廣無性系良種,采用扦插育苗。扦插苗木無主根,但定植若干年后,隨著定植入土方式不同、土壤狀況不同、耕鋤管理差異,須根逐漸轉(zhuǎn)化、退化,形成1~3根直根,直根的長度可伸長到250 cm以上,這些根在土壤中的分布影響了茶樹的生長發(fā)育,從而影響了茶葉的質(zhì)量和產(chǎn)量。從采集到的同一茶園的茶樹標本根系可以看出,根系生長良好的,其枝葉生長茂盛,真實體現(xiàn)出“根深葉茂,本固枝榮”。茶樹根系生長要求土壤深厚,有效土層應達100 cm以上,地下水位在100 cm以下,通氣性好,有機質(zhì)含量達1.5%以上,pH值4.5~6.5,深耕改土,深施有機肥料是保證茶樹根系良好生長的重要保證[1]。
1.2 莖的特征特性
普洱大葉茶樹是典型的喬木型,植株高大,分枝部位高。茶樹幼年期頂端優(yōu)勢十分明顯,但此時可塑性較強,可通過人為干預改變其生長的頂端優(yōu)勢,促進合軸分枝。筆者通過多地茶園調(diào)查認為,經(jīng)3~5年人為修剪后進入投產(chǎn)期的茶園,茶樹生長已經(jīng)逐漸失去了明顯的頂端優(yōu)勢。因而,在樹冠造型與培養(yǎng)上要盡量擴大樹冠采摘面,形成立體造型,就可能實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)。
1.3 樹冠的特征特性
良好的茶樹樹冠結(jié)構是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的基礎。一般優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)樹冠應具有分枝結(jié)構合理、莖枝粗壯、高度適中、樹冠寬廣、茂密,樹冠面上有一定的載葉量。大葉種茶樹第1分枝離地面較高,云南茶區(qū)多數(shù)是開墾梯臺種植,普遍將樹冠高度提高到80~100 cm,幅面寬度達到130~180 cm,考慮到大葉種生長的頂端優(yōu)勢問題,樹冠采摘面均采用平剪,這樣的樹冠形成后,樹冠面上的葉層集中,厚度不夠,冬季修剪后葉片更少,看上去光禿禿的,嚴重影響茶樹的生長和翌年的產(chǎn)量,而且樹冠下部枝桿,光照過多,苔蘚、地衣生長危害嚴重。另外,臺地茶園采茶只能站在臺地的內(nèi)側(cè)一邊,當采摘面達到160~180 cm時,因采不到外側(cè)的茶葉,只能在茶行樹冠面上每隔250~300 cm剪開1個半圓形缺口以便采摘外側(cè)邊緣的鮮葉。這樣一來,樹冠實際采摘面積自然減少很多,導致茶葉產(chǎn)量的下降。
原云南普洱茶樹良種場研究員肖時英教授,退休后創(chuàng)立“普洱市時木茶廠”進行“立體生態(tài)茶園”建設研究,茶樹種植方式由原來雙行、小行距40 cm,擴大到80~120 cm;樹冠修剪由平面修剪改成1個平面和1個斜面組合的立體采摘面,使茶樹采摘面擴大到200 cm以上,可站在梯地內(nèi)外兩側(cè)采茶,采摘面積比對照擴大1倍以上,茶葉產(chǎn)量也增加了1倍。經(jīng)過比較,平面樹形產(chǎn)量為2 766 kg/hm2,而立體樹形產(chǎn)量則達到了5 611.5 kg/hm2。筆者對該茶園調(diào)查后發(fā)現(xiàn),茶園內(nèi)茶行整齊,無缺株斷行現(xiàn)象,茶樹長勢良好,枝葉繁茂,苔蘚地衣極少,病蟲危害輕微。該種植方式是目前普洱大葉茶最先進的栽培方式。
2 茶樹無性系良種栽培新技術
2.1 茶樹扦插育苗技術的創(chuàng)新
原來的扦插育苗,是在要求施入基肥的“熟土”上面鋪1層3~5 cm的無菌“心土”保障插穗正常生根,而后的生長從下面吸收養(yǎng)分成長育苗。現(xiàn)在的方法多數(shù)采用鋪墊“完全心土”育苗。選擇水稻田或其他平整的旱地(選擇旱地時在地面上鋪1層農(nóng)用薄膜,兩端完善排水系統(tǒng)),用木板、竹笆或磚圍邊做苗畦,上鋪20~25 cm的“心土”,提供苗期全程生長,保障不受土壤病菌感染[2]。
2.2 茶樹品種搭配與組合種植技術的創(chuàng)新
建設新茶園,選擇早、中、晚生品種搭配。普洱市時木茶廠肖時英教授創(chuàng)新的一帶茶行種植2個茶樹品種,經(jīng)過10多年的生產(chǎn)試驗證明,其生產(chǎn)效果十分明顯,結(jié)合錯時修剪,較好地緩解了春茶“洪峰期”的問題。
2.3 茶苗種植時,根系入土方式對茶樹生長的影響
筆者從不同地方、不同樹齡的茶園采集到幾十株茶樹標本,觀察分析發(fā)現(xiàn),茶樹的生長發(fā)育與種植時根系在土壤中的分布關系密切,以根系分布均勻、斜向土壤深層的長勢最好。
2.4 茶樹幼年期樹冠培養(yǎng)方式的創(chuàng)新
一般茶樹幼年期樹冠培養(yǎng)采用3次定型修剪,耗時3年。筆者帶領學生在云南熱帶作物職業(yè)學院新茶園進行茶樹樹冠培育試驗,將第1次定型修剪改為“彎枝”,有效地降低了大葉種茶樹的分支高度,10 cm以下分枝達到3~5枝。普洱市原生茶葉公司在倚象鄉(xiāng)茶葉基地進行生產(chǎn)試驗,第2年用“雙杠”將茶枝壓向臺地兩側(cè)(代替第2次定型修剪),使樹冠寬度迅速擴大,臺面生產(chǎn)小枝迅速增多,2年完成樹冠培養(yǎng)標準,實現(xiàn)投產(chǎn)。
2.5 大葉種茶樹樹冠形態(tài)結(jié)構的創(chuàng)新
一直以來,人們認為云南大葉種茶樹頂端生長優(yōu)勢強,只能平修剪或凹形修剪。茶學專家肖時英教授在自己種植的茶園進行樹冠造型研究,將樹冠修剪成1個平面和1個斜面的立體造型(類似“廠”字形),使樹冠采摘面擴大了1倍以上,而且可以方便地站在臺地兩邊采茶和耕鋤管理,有效地改變了茶樹的頂端優(yōu)勢,產(chǎn)量倍增。
2.6 生產(chǎn)茶園修剪時間錯開的創(chuàng)新
茶園內(nèi)種植不同萌發(fā)期的品種,可以錯開春茶洪峰。普洱市時木茶廠肖時英教授將立體樹冠的兩邊分別在當年秋冬季和翌年春茶后修剪,更加有效地實現(xiàn)了對茶樹萌芽的調(diào)節(jié)和控制。同時,通過修剪深度的掌握,解決了春茶集中猛發(fā)和茶芽細小難采的問題。
3 普洱大葉茶栽培新技術的實施
3.1 茶樹扦插育苗技術
茶樹是異花授粉作物,后代變異大,茶樹良種都采用扦插育苗。云南大葉種茶樹扦插育苗有關部門正在組織制定省級地方標準。有關常規(guī)育苗方法程序的資料介紹較多,這里不再多說。筆者調(diào)查認為,培育壯苗重點在3個環(huán)節(jié):一是插穗枝條的培養(yǎng);二是扦插的土壤選擇;三是扦插后的管理。影響插穗發(fā)根的主要因素有:茶樹品種、插穗的老嫩程度、枝條的粗細與長短、插穗留葉量、腋芽動態(tài)等內(nèi)因和溫度、濕度、光照、土壤等外界環(huán)境因素。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)上常出現(xiàn)的問題是插穗扦插后開花多的現(xiàn)象。筆者認為:其主要原因是枝條生長中的“階段發(fā)育”問題,其次是母樹的C/N營養(yǎng)平衡關系。階段發(fā)育問題可通過對母樹的深修剪,降低階段發(fā)育年齡,同時增施氮肥,抑制花芽分化,減少開花,從而降低插穗養(yǎng)分損失,培育壯苗[3]。
為避免茶樹根結(jié)線蟲病的危害,目前育苗多采用鋪“完全心土”育苗。一般選擇交通方便的水稻田作育苗基地,用其他旱地育苗時可用無毒、無害的農(nóng)用薄膜隔開。鋪全部衛(wèi)生土地做法是,先視園地地勢、地形情況,開挖排灌水溝,按苗床寬度110~120 cm,畦溝寬度35~40 cm標準,用木板、竹笆或磚塊砌邊圍成苗床基礎框架,平整壓實地面,如為旱地再鋪上農(nóng)用薄膜,在苗床地面上撒施鈣鎂磷1 500 kg/hm2、硫酸鉀150 kg/hm2,上鋪20~22 cm厚的酸性紅、黃壤心土,提供保障苗期根系生長的全部需要。
在普洱市的自然環(huán)境條件下,扦插育苗的全程按排:第1年冬季對母樹不修剪,施適量的有機肥,第2年采摘春茶后5月進行深修剪,程度視母樹情況確定,10月做好扦插準備工作,11月完成扦插,進行精心管理,以苗高25~30 cm時打頂,促進分枝,培育壯苗,6月上旬至7月中旬完成移栽,8月下旬補苗1次。第2年雨季來臨時再用同齡、同品種茶苗進行第2次補苗。
3.2 茶樹品種的選擇與搭配組合
云南省獨特的地理、氣候條件造就了世界茶樹原產(chǎn)地的位置,茶樹異花授粉產(chǎn)生了豐富的茶樹種質(zhì)資源,但傳統(tǒng)的種植方式形成相對種植品種單一,同一茶園,茶樹發(fā)芽相對集中,春茶期間最易形成“洪峰期”,給采茶、加工帶來困難,同時,品種單一也不利于抵抗自然災害及病蟲危害。選擇多品種組合搭配,各品種優(yōu)勢互補,形成了良好的生態(tài)環(huán)境,可最大限度地趨利避害,錯開洪峰期,調(diào)劑采茶勞力和加工設備,增產(chǎn)增收。茶樹品種應優(yōu)先選擇已適應當?shù)胤N植的良種茶樹,注意發(fā)芽期的早、中、晚熟品種搭配,一般早生品種占50%~60%,中生品種占30%~40%,晚生品種占10%左右。普洱市時木茶廠在7.33 hm2茶園里種植27個茶樹品種,在一臺茶地上種植2個品種組合(雙行單株,每小行1個品種,一般臺地寬度為2 m),并且利用立體修剪,在不同的季節(jié)分2次修剪,錯開了發(fā)芽期,取得了很好的增產(chǎn)效應。
3.3 茶樹種植方式
在普洱茶區(qū)普通生產(chǎn)茶園,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)靠天吃飯,茶苗移栽成活率的高低與移栽季節(jié)關系最密切,移栽以雨季6月上旬至7月中旬最好。種植方式與成活率有一定關系,但種植方式對后期茶樹影響很大。筆者分析8~10年樹齡的同一茶園中采集的茶樹標本根系發(fā)現(xiàn),茶工種植時,茶樹根系在土壤中的分布可歸為3種類型:一是根系自然分開向土層深處生長,四周根系分布平衡;二是根系偏向一邊,斜向土層深處生長;三是根系與莖桿折成近90°角呈“L”狀排列種植,根系在土壤中幾乎是水平方向生長。其中第1種類型的茶樹長勢最好,根深葉茂,莖桿直徑在10 cm以上,第2種居中,第3種最差,莖桿直徑在3~4 cm。因此,種植茶苗一定要使根系自然舒展分開向下,才有利于茶苗的成活和后期的茁壯成長。
3.4 優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)樹冠培育方式
茶樹理想的優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)樹形前面已經(jīng)介紹。筆者經(jīng)過多年的觀察以及在校園試驗地的茶樹栽培實踐研究認為:云南大葉種茶樹理想的樹冠造型培育應抓緊在幼年期,關鍵是降低茶樹一級骨干枝的分支部位。大葉種茶樹頂端優(yōu)勢明顯、生長旺盛,在苗期多數(shù)植株已經(jīng)長高到30 cm以上,莖桿下端葉片脫落,常規(guī)的3次定型修剪很難達到理想的效果,普遍形成傘狀的“高腳茶樹”,因此云南省茶園平均產(chǎn)量不高。筆者培育樹冠的方法是:改第1次定型修剪為“自由彎枝”,第2次定型修剪為用“雙杠壓枝”往茶行兩邊壓條,第3次定型修剪用籬剪按設定的“理想造型”修剪出雛型,一般在種植后2足年即可初步定型,達到試投產(chǎn)要求。“自由彎枝”就是不挑方向,哪方空間大就彎向那方,“雙杠壓枝”就是用2根木棍像雙杠一樣固定后將茶樹枝條分別壓向臺地兩邊。“彎枝”的作用是抑制了主干生長的頂端優(yōu)勢,促進了側(cè)芽萌發(fā)。“彎枝”的好處是不傷害剛成活的幼年茶樹,不減少已經(jīng)形成的生物產(chǎn)量,被彎曲的枝葉仍然可以繼續(xù)進行光合作用,為生長提供養(yǎng)料,側(cè)芽萌發(fā)生長快、成活率高。彎枝后分支部位可降低到10 cm以下,當新枝成長起來后,及時解除主枝的綁縛,主枝與新枝共同形成一級骨干枝,改變了樹形結(jié)構,加快了樹冠培養(yǎng)進度[4-5]。
4 存在的問題
上述關于扦插育苗用“完全心土”技術比較成熟,得到廣大茶農(nóng)認可并采用。茶樹品種搭配組合栽培技術、茶樹樹冠立體造型修剪方式等技術由普洱市時木茶廠肖時英教授首創(chuàng),實施效果良好,值得推廣。存在的問題,一是對無性系大葉種茶樹的栽培技術還沒有進行過系統(tǒng)的、完整的綜合研究。二是茶樹栽培時,根系入土的分布方式對茶樹生長量、生長勢的影響實效缺乏對比研究數(shù)據(jù)。三是“彎枝”代替第1、2次定型修剪與傳統(tǒng)的定型修剪對樹冠培養(yǎng)的效果差異同樣缺乏對比試驗數(shù)據(jù)。這些都有待于在隨后的研究工作中開展。
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一、課程整合的基本模式
華東師大課程與教學研究所吳剛認為:“基于信息技術的教育改革就是揭示內(nèi)含于信息技術中的新觀念并使其彰顯為課程改革的基本理念。”信息技術與生物課程整合,就是利用多媒體網(wǎng)絡,通過對教與學過程及教學資源的設計、開發(fā)、利用、評價和管理,為生物教學改革提供最佳環(huán)境,滿足學生的個性化發(fā)展。其基本的教學模式為:學生進入情境自主探索協(xié)作學習效果評價教師創(chuàng)設情境啟發(fā)思考指導求新激勵創(chuàng)新。
1.創(chuàng)設情境。教師利用多媒體技術與網(wǎng)絡技術創(chuàng)設與主題相關的、盡可能真實的情境,使學習能在和現(xiàn)實情況基本一致或相類似的情境中發(fā)生。
2.自主探索。建構主義學習理論認為,學生學習是由教師向?qū)W生提供解決該問題的有關線索,即教會學生借助多媒體和網(wǎng)絡進行發(fā)現(xiàn)、探究、認識社會、接受信息,并最終完成意義建構。
3.協(xié)作學習。進行小組協(xié)商、交流、討論。通過不同認識和觀點的交鋒、補充、修正,加深學生對當前問題的理解,從而有利于學生完成新知識的建構。新課程強調(diào)教學是教與學的交往和互動,師生之間的相互討論、補充,在探究中總結(jié)得出結(jié)論。在此過程中,師生分享彼此的想法、經(jīng)驗和知識,讓學生真正參與到教學過程中,求得新的發(fā)現(xiàn),從而達到共識、共享、共進,實現(xiàn)教學相長。
4.效果評價。為使各個層次的學生都獲得成就感,提倡實行評價多元化。讓每個學生都體驗到成功的快樂,使評價成為提高學生生物素養(yǎng)的方法之一。
二、課程整合的目標
1.教學目標多元化。根據(jù)教材、學生的具體情況,設置階梯式、多層次、多形式的教學目標,使學生達到基礎性的均衡發(fā)展和個性化的特長發(fā)展。信息技術與高中生物課程整合這一互動教學模式的實施,有助于教學目標的完成,有助于師生平等參與、真誠合作,體現(xiàn)“動中學”“議中思”“感中悟”的教學本質(zhì)。在這一模式下,學生情緒飽滿、精神愉悅、積極參與、勇于表現(xiàn),課堂充滿智慧的火花和創(chuàng)造的快樂。互動式、人性化的課堂真正體現(xiàn)了新課標的理念:為了每位學生的發(fā)展。
2.教學內(nèi)容問題化。根據(jù)教學內(nèi)容的特點,將教學內(nèi)容轉(zhuǎn)化為各種形式且有價值的問題,并在網(wǎng)絡中呈現(xiàn)出來,為學生在課內(nèi)外的探究性學習設置邏輯起點。
3.教學手段現(xiàn)代化。充分運用多媒體網(wǎng)絡,實現(xiàn)教學過程智能化、現(xiàn)代化,使生物教學跳出文字和教室,使學習成為興趣,讓學生成為主體。
4.教學過程探究化。學生主動地獲取網(wǎng)絡上的相關資料,利用課堂或課外時間,就相關問題進行自我探究或集體討論或網(wǎng)上咨詢,教師以平等的姿態(tài)參與和引導學生的討論,使教學過程由傳統(tǒng)的傳承型轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代的探究型。
5.教學活動網(wǎng)絡化。在教學活動中,改變過去教學內(nèi)容主要來自于教科書的單一狀況,強調(diào)學生從網(wǎng)絡資源中獲取素材,進行自我改造、重組、創(chuàng)造,培養(yǎng)學生從網(wǎng)絡獲取資源的能力和習慣,以開闊其視野,擴充其“內(nèi)存”。
6.教學結(jié)果創(chuàng)新化。信息技術的介入,使生物課程學習的環(huán)境得到優(yōu)化,學生的主體地位得到確立,學生的自主性、能動性、合作性得到發(fā)揮,學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新人格得到培養(yǎng)。
三、要注意的問題
1.要創(chuàng)設新穎的問題情境。問題情境的創(chuàng)設應考慮難易度、適宜性與趣味性。這樣容易激發(fā)學生質(zhì)疑、探究的欲望,幫助學生形成強烈的問題意識和創(chuàng)新思維意識,不斷激發(fā)學生探究學習的興趣,促其逐漸形成自主質(zhì)疑的思維品質(zhì),最終實現(xiàn)學習方式的轉(zhuǎn)變。
2.要營造融洽平等的探究氛圍。教師在教學過程中,應當和學生建立平等和積極互動、共同發(fā)展的新型關系;要放手讓學生開展自我思考、自主探究的活動;要充分尊重學生的人格和自尊心,重視學生的不同見解,鼓勵學生大膽發(fā)言,創(chuàng)新求異,使學生積極主動地參與課堂教學的全過程,通過自身的主體探索和體驗形成勇于探究、敢于實踐的個性品質(zhì)和獨立探究的能力。
3.要開展多彩的課堂討論,引導學生合作解疑。在教學中要把課堂討論作為教學常態(tài),使學生通過相互討論,形成生生互動、生生互導,進行思想碰撞,使小組中的合作伙伴在認知、經(jīng)驗、能力等方面得到互補。這種交流、互動、互補,可以幫助學生激活原有的知識經(jīng)驗,增強個體對小組解決問題的責任感,形成尊重、傾聽、平等、民主等態(tài)度,建立友愛、融洽的人際關系。
4.激勵評價要面向全體,側(cè)重過程。激勵評價對每一個學生都是必要的,尤其對學習比較困難的學生,教師的評語能有效地鼓勵和激發(fā)他們,幫助他們樹立起探究的信心。從探究性學習方面來說,過程的評價比結(jié)果的評價更重要。教師對學生在探究過程中的每一點進步都要盡可能地進行激勵評價。
5.教師要進行適時有效的指導。因為學生的探究過程有時是盲目的,同時,網(wǎng)絡空間具有很大的自由性,而青少年自控能力相對較弱,所以教師要提供適時的引導,不時地給予學生幫助。如有分寸地提供有效的信息資源,組織學生討論交流,提煉概括學生的問題,關注不同水平學生的活動情況,有的放矢地給予輔導,等等。同時,教師也要積極參與探討,與學生成為探究學習的伙伴,進而形成師生互動、師生互導的局面。
關鍵詞:低氧訓練;心肌組織;血管生成;血管重建
中圖分類號:G804.2 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3612(2010)12-0048-04
Using Hypoxia Training Methods to Establish an Animal Model of Angiogenesis of Atrial Tissue of SD Rats
ZOU Zhibing1,ZHENG Lan2,MAO Shuzhang4
(1.Xiangsi lake College, Guangxi University for Nationalities, Nanning 530008, Guangxi China; 2.Department of Physical Education,
Hunan Normal University, Changsha 410081,Hunan China; 3.Guangxi Economic Management Cadre College, Nanning 530007,Guangxi China)
Abstract:Objective: This paper is to study the hypoxic training on angiogenesis of atrial tissue of SD rats, and establish a model of animal training for angiogenesis of atrial tissue of SD rats. Methods: 60 male SD rats were randomly divided into six groups, 10 rats each, which are normoxic control group, hypoxic living group, normoxic training group, normoxic living hypoxic training group, hypoxic living normoxic training group, and hypoxic living hypoxic training group. Progressive treadmill exercise and hypoxia are used to establish hypoxic training animal model. Using the immunity histochemistry and the microimage analysis to count and check the capillary density、opitical density level、expression area of atrial tissue. Results: It turns out that the CD34 can mark microvascular of atrial tissue very well, and hypoxic training has get a satisfactory result in angiogenesis. Conclusions: We conclude that hypoxic training can be established an animal model of angiogenesis of atrial tissue of SD rats, and it can provide new research ways and means for physiological reconstruction of blood vessels.
Key words: hypoxic training; atrial tissue; angiogenesis; revascularizatio
隨著低氧訓練研究的不斷深入,研究者們發(fā)現(xiàn)低氧訓練除了應用于運動訓練提高運動能力之外,還對健身、疾病的治療也有很大作用。目前,已有關于低氧運動治療心血管疾病、糖尿病、肥胖、貧血等疾病的研究報道[1]。
臨床上促進毛細血管新生的方法主要采用治療性血管新生療法,如使用激光進行心肌內(nèi)血管重建術;給予促血管生長因子;細胞移植;藥物治療等,但這些治療方法存在一些局限和安全隱患。
研究表明CD34能突出地顯示心組織中較小的和不成熟的微血管或單一的內(nèi)皮細胞,是血管新生研究的一種可靠的標記物質(zhì)[2]。本研究采用遞增負荷跑臺運動訓練及低氧作為處理因素,建立大鼠低氧訓練模型。用CD34抗體標記心肌組織微血管,探討低氧訓練對大鼠心肌組織血管新生的影響,為治療性血管新生療法提供新的思路和研究途徑。
1 材料與方法
1.1 實驗對象及分組 健康雄性2.0月齡Sprague-Dawley大鼠60只,體重約220 g(由中南大學湘雅醫(yī)學院動物學部提供)。用國家標準嚙齒類動物飼料喂養(yǎng),生活期間室溫保持20~23℃,相對濕度45%~55%,每天光照12 h。適應性喂養(yǎng)1周后,隨機分為6組:1對照組(正常大氣壓下的氧含量)、2高住組(低氧環(huán)境下居住)、3常練組(常氧條件下訓練)、4低住高練組(常氧條件下居住,低氧條件下訓練)、5高住低練組(低氧條件下居住,常氧條件下訓練)和6高住高練組(低氧條件下居住,低氧、常氧訓練交替進行),每組10只。
1.2 運動訓練安排 采用杭州立泰科技有限公司PT動物實驗跑臺,運動組采用10周遞增負荷跑臺運動訓練,每周
投稿日期:2009-10-13
基金項目:國家自然科學基金項目(30671011)資助。通訊作者:鄭瀾。
作者簡介:鄒志兵,講師,碩士,研究方向低氧訓練的生理機制。訓練6 d,運動量由第1周的速度為15 m/min、持續(xù)時間為25 min遞增至第10周速度為28 m/min、持續(xù)時間為50 min,高住高練低練組與低住高練組每周二、四、六在相當于海拔1 500 m的低氧環(huán)境中訓練,一、三、五在常氧下訓練,訓練方案同常氧訓練組。
表1 常練組大鼠訓練方案(速度×持續(xù)時間)
星期一星期二星期三星期四星期五星期六第1周15×2515×2515×2516×2516×2516×25第2周17×2517×2517×2518×2518×2518×25第3周19×3019×3019×3020×3020×3020×30第4周21×3521×3521×3522×3522×3522×35第5周23×4023×4023×4024×4024×4024×40第6周25×4525×4525×4525×4525×4525×45第7周26×4526×4526×4526×4526×4526×45第8周26×5026×5026×5026×5026×5026×50第9周27×5027×5027×5027×5027×5027×50第10周28×5028×5028×5028×5028×5028×50速度:m/min;持續(xù)時間:min;跑臺坡度:10%。
1.3 低氧處理 采用美國Hypoxico公司的低氧裝置,用美國產(chǎn)TOXIRAEPGM-36型氧氣監(jiān)測儀實時監(jiān)測低氧艙中氧含量的變化,第1周至第7周低氧程度逐周遞增,分別為:1 800 m、2 100 m、2 400 m、2 700 m、3 000 m、3 300 m、3 600 m,第7周后保持3 600 m到第10周,所有高住組大鼠全部在低氧艙中居住。
1.4 實驗取材 訓練方案結(jié)束后,每組隨機取4只大鼠,用0.4%戊巴比妥鈉1 mL/100 g體重麻醉后,將大鼠呈仰臥位固定于手術臺上,暴露胸腔;從主動脈胸部近心端插入細塑料管,扎緊固定,緩慢注入1%肝素2 mL;然后快速滴灌250 mL0.85%的生理鹽水,迅速剪斷后腔靜脈;待生理鹽水滴完后,換滴50 mL4%多聚甲醛緩沖鹽溶液(0.01 M、pH7.4PBS),快速滴完,整個滴灌時間約30 min;取出整心置同一固定液中固定24 h后,將心臟沿房間隔、室間隔所在平面切開,常規(guī)脫水、透明、進蠟、石蠟包埋,用于免疫組織化學標本制作。
1.5 心肌組織CD34免疫組織化學標本制作 石蠟切片脫蠟至蒸餾水;用0.3%H2O2阻斷內(nèi)源性過氧化物酶,用0.3%TritonX-100處理增加標本通透性,用0.01 mol、pH6.0的檸檬酸緩沖液微波修復抗原;羊血清(1∶50)處理標本,減少和消除非特異性染色;分別加一抗(1∶500,兔源CD34單克隆抗體)、二抗(1∶200)、ABC復合物(1∶1∶100),37℃恒溫箱于濕盒內(nèi)孵育;用終濃度為0.05%DAB-0.03%H2O2的TB顯色;鏡下控制顯色時間,顯色時間5~15 min;蘇木精襯染,常規(guī)脫水、透明,中性樹膠封片。用PBS代替一抗作為空白對照。
1.6 微血管密度的計算方法 按照Weinder[3,4]報告的方法進行結(jié)果判斷,用血管數(shù)目的平均數(shù)來表示。先在低倍鏡(×40)下掃描整個視野的區(qū)域,選擇其中高陽性物質(zhì)表達密度區(qū),然后在高倍鏡(×200)下計數(shù)被抗CD34抗體染成棕色的血管數(shù)目,每個染成棕色的血管內(nèi)皮細胞或血管內(nèi)皮細胞簇,只要它們和臨近的微血管、心肌細胞或其它結(jié)締組織分開,就把它們視為一個微血管。結(jié)果用5個200倍視野下的血管數(shù)目的平均數(shù)來表示。
1.7 微血管灰度水平和表達面積的測試 用SimplePCI圖象分析系統(tǒng)對免疫組化陽性產(chǎn)物的灰度和面積進行分析。具體步驟:每張切片在10×40倍鏡下選取不相重疊的3個代表性視野,測量陽性產(chǎn)物的面積和灰度值以及所選區(qū)域的平均灰度值。
1.8 統(tǒng)計分析 所得數(shù)據(jù)用SPSS13.0統(tǒng)計軟件處理。數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標準差表示,各組間顯著性差異采用方差分析,組內(nèi)顯著性差異用t檢驗。顯著性水平為α=0.05,P
2 結(jié) 果
2.1 大鼠心肌組織CD34免疫組織化學觀察結(jié)果 大鼠心肌組織血管經(jīng)CD34免疫組織化學染色呈棕黃色,著色鮮明,血管管腔明顯。CD34 的染色定位于血管內(nèi)皮細胞膜上,呈棕黃色,細胞核呈紫色。微血管的形態(tài)不規(guī)則,有的新生血管已呈管腔結(jié)構(圖1D、E、F),有的只見內(nèi)皮細胞呈條索狀或點狀分布(圖1B、C)。
圖1 大鼠心肌組織CD34免疫組織化學染色(×30)2.2 大鼠心肌組織微血管顯微圖象觀察分析結(jié)果 請參見(表2)。
表2 心肌組織血管新生免疫組織化學圖像分析結(jié)果
組別
(group)光密度值
(optical density)陽性物質(zhì)表達面積
/um2(area)微血管密度個數(shù) /mm2
(capillary density)161.0 543±2.84 8913 657.045±546.71 4537.1 362±1.04 881263.9 778±3.16 1814 181.702±727.66 9468.2 563±2.16 795382.7 932±3.74 15412 364.528±1474.90 078**25.3 422±3.88 158**495.4 952±4.76 10623 855.051±3 319.40 152**#32.0 342±9.54 289**##5102.5 280±3.31 47024 245.952±3 584.27 104**#32.5 342±9.54 289**##6114.6 824±3.93 07429 267.503±4 701.86 546**##35.6 477±4.80 278**## 注:“*”代表與正常對照組比較,“*”P
3 分析與討論
血管新生(angiogenesis)[5]主要是在原有的毛細血管與/或微靜脈基礎上通過血管內(nèi)皮細胞的增殖和遷移,從先前存在的血管處以芽生或非芽生(或稱套迭)的形式生成新的毛細血管的過程。影響血管新生的因素有很多,如鍛煉、缺血、低氧、腫瘤等一些生理或病理過程,這些過程都能誘發(fā)血管的新生。人類生來具有冠狀動脈側(cè)支血管,但沒有充分的側(cè)支循環(huán)。心肌缺血缺氧刺激可以誘導側(cè)支循環(huán)的開放和血管新生,改善心肌缺血狀態(tài),使冠心病患者得到有效的治療,對心肌梗塞后微血管的重建也有積極的意義,但缺氧誘導血管新生的程度與低氧濃度、刺激時間的長短、有無運動介入等因素有關。
3.1 低氧與血管生成 本研究發(fā)現(xiàn),單純低氧組不能顯著促進大鼠心肌組織血管的生成,但是有許多CD34染色不是很深,成絲狀的血管樣結(jié)構,還沒有形成功能性的血管。這與某些學者的研究結(jié)果不相一致,國內(nèi)有學者[6]觀察大鼠在模擬5 000 m高原低氧5 d、15 d和30 d后,心肌毛細血管、血供和心功能變化。發(fā)現(xiàn):急性低氧5 d時,心肌毛細血管未新生,心肌血流量顯著增加;隨低氧時間的推移,15 d以后,毛細血管增生。鄭瀾[7]等在低氧訓練促進心肌組織微血管體視學研究中表明,僅經(jīng)低氧處理不能增加大鼠心肌組織微血管密度,低氧中毛細血管密度的增加是因為肌纖維橫斷面減少,而不是由于血管新生。Olfert[8]等研究發(fā)現(xiàn)長期低氧未能增加毛細血管/肌纖維比,毛細血管數(shù)量也無增加。產(chǎn)生這些矛盾結(jié)果的原因可能與受試對象、低氧程度、低氧時間及低氧時的其它環(huán)境等因素有關。
研究發(fā)現(xiàn)短期的低氧可誘導大鼠心肌VEGF表達升高,從而促進毛細血管的生成反應,如延長低氧時間,VEGF表達將受到抑制,降低血管生成反應的發(fā)生。這是因為機體內(nèi)由缺氧引發(fā)VEGF發(fā)生的這一系統(tǒng)存在負反饋調(diào)節(jié)機制。隨著低氧時間的延長,出現(xiàn)了機體對缺氧的習服,反復的缺氧使VEGF對缺氧不敏感,逐步恢復到基礎水平,毛細血管不再發(fā)生增生。本文研究中低氧試驗的時間長達10周,使機體對缺氧產(chǎn)生了習服,因此本文的研究中毛細血管的增生不是很明顯。
3.2 運動與血管生成 耐力訓練在使心肌代謝能力增長的同時,產(chǎn)生血管生成反應。本研究發(fā)現(xiàn)運動訓練組心肌組織CD34的蛋白表達豐富,較不運動組和低氧組有顯著性差別。對遞增負荷耐力訓練的研究也表明,心肌組織血管床橫斷面積的增加主要在于小動脈數(shù)量和大血管的管徑的增加。進一步研究發(fā)現(xiàn),增加的原因是由于在毛細血管生成的同時,有一部分毛細血管通過“動脈化”途徑轉(zhuǎn)變成動脈,從而掩蓋了毛細血管的新生這一現(xiàn)象[9]。Tagarakis[10]等的研究認為,運動可使心肌毛細血管密度顯著增加。大量文獻也表明,毛細血管在運動中發(fā)生了生理性或病理性重塑:適宜的運動負荷導致心肌組織中毛細血管數(shù)量增多。Leon和Bloor[11]用HE染色用墨汁灌注的方法先后研究了幼年,成年和老年大鼠經(jīng)游泳訓練后心肌毛細血及毛細血管與心肌纖維比值(C:F),得出結(jié)果:C:F各年齡組增多,提示毛細血管增多。
較多的研究報道[12]:正常動物在運動條件下VEGFmRNA顯著升高,這種條件并不產(chǎn)生明顯低氧,說明肌肉收縮時還要其它信號能提高VEGFmRNA。這些信號可由運動中關系血流量的刺激源和/或肌肉運動時負荷導致的機械變化而引起。例如:運動時剪切力的增加可以提高NO水平[13],而適量的NO可激活VEGF的表達,促進血管新生。機械刺激還可擾亂基底膜中與肝素結(jié)合的bFGF,促進VEGF的表達[14]。隨著訓練時間的延長VEGF對運動的反應削弱,運動誘導的VEGF水平升高可對訓練產(chǎn)生適應。
因為本試驗常氧訓練的方案每個星期采用的都是遞增負荷,使運動保持對VEGF的持續(xù)刺激,誘導大量的VEGF表達,促進血管的新生。因此本試驗結(jié)果顯示運動訓練組有血管新生。
3.3 低氧訓練與血管生成 低氧訓練使人體承受環(huán)境缺氧和負荷缺氧的雙重刺激,因此有著比單一訓練刺激更高水平的適應。本研究發(fā)現(xiàn),在低氧訓練狀態(tài)下大鼠心肌組織有大量的新生血管生成。這與很多學者的研究結(jié)果相吻合:鄭瀾的研究結(jié)果表明[7]低氧運動可使心肌組織以芽生的方式或者非芽生的方式形成新的毛細血管,而通過透射電鏡可觀察到是以非芽生的血管生成方式為主。陳福刁[15]等研究經(jīng)過4周的每天12 h的海拔4 000 m慢性間歇低氧訓練的大鼠,其心肌毛細血管產(chǎn)生適應性改變。毛杉杉[16]等觀察到急性低氧力竭運動可引起心肌毛細血管新生,但屬于速發(fā)效應。黃麗英[17]等發(fā)現(xiàn)每天12 h的海拔4 000 m慢性間歇低氧訓練能顯著增加心肌組織的微血管。另外研究表明[18],適度的間歇低氧適應結(jié)合運動訓練可更好地促進心肌VEGFmRNA的表達,促進心肌血管再生。
同常氧訓練一樣,隨著心肌對低氧運動的適應,VEGFmRNA水平對低氧訓練的升高反應減弱。這是因為組織局部缺氧形成的氧梯度,是VEGF表達升高的先決條件。一旦這種氧梯度不存在或消失,VEGF就不會表達或是表達上調(diào)的VEGF開始下降[19],從而使血管生成反應消失。因本試驗低氧訓練的方案每個星期采用的都是遞增負荷,使機體在前一個星期產(chǎn)生的習服,在下一個星期很快就在新的負荷刺激作用下產(chǎn)生不習服,始終使機體的局部缺氧組織產(chǎn)生氧梯度,因此試驗結(jié)果表明低氧訓練組有著豐富的血管新生。
盡管各低氧訓練組能顯著促進心肌組織的血管新生,但是各低氧組對心肌組織血管新生的影響程度還是略有不同。從各低氧訓練組相互比較來看,高住高練低練在血管生成的效果方面優(yōu)于其他的低氧訓練組,而高住低練和低住高練對血管新生的影響差別不大。這可能是高住低練訓練法雖然有利于訓練強度和量的提高,但是,卻分散了低氧與訓練的雙重刺激強度。低住高練訓練法雖然通過缺氧和訓練的雙重負荷對機體造成一定刺激,但由于缺氧暴露時間短,對缺氧刺激時間不足,對機體的刺激強度也不大。而高住高練低練,既讓運動員居住低氧環(huán)境中,又同時在低氧環(huán)境中進行運動訓練,加大了低氧與訓練對機體的刺激強度,使機體各個系統(tǒng)產(chǎn)生更深刻的代償性適應,從而使血管生成的效果更顯著。研究結(jié)果表明高住低練組與低住高練組相比,微血管密度增加不明顯,但微血管染色的程度加深。高住高練低練組與高住低練組、低住高練組相比,微血管增加明顯(P
從以上的分析討論中我們可以得知,低氧訓練能很好地促進心肌組織毛細血管的新生,尤其是高住高練低練訓練法,血管生成很豐富。因此采用遞增負荷跑臺運動訓練及低氧作為處理因素,建立起來的這種低氧加訓練的低氧訓練動物模型,能很好地促進心肌組織的血管新生,能為血管的生理性重建提供一個新的研究方法和途徑。
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關鍵詞:國防生;Zigbee;實戰(zhàn)模擬訓練;無線傳輸
中圖分類號:TN929.5;TP212.9 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 14-0000-01
國防生作為培養(yǎng)軍隊干部的重要方式,是我軍干部培養(yǎng)制度的重大改革。而國防生的在校日常訓練是國防生培養(yǎng)質(zhì)量的關鍵。當前國防生實戰(zhàn)模擬訓練環(huán)節(jié)存在兩軍近距作戰(zhàn)演練過程不清晰、作戰(zhàn)結(jié)果不詳細的弊端,基于此,我們改進了國防生的實戰(zhàn)模擬訓練方式,在原有實戰(zhàn)模擬的基礎上,通過加入各個模塊和對原有射擊模塊的改進來實現(xiàn)對模擬結(jié)果的統(tǒng)計和顯示,以此激發(fā)國防生訓練的熱情、提高訓練質(zhì)量,避免訓練的盲目性。
一、系統(tǒng)概述
Zigbee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息,也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網(wǎng)絡。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。
訓練設備由兩個模塊組成:激光收發(fā)模塊和zigbee無線傳輸后臺模塊。激光收發(fā)來模擬槍彈的擊中與射擊,zigbee無線傳輸后臺對實戰(zhàn)模擬中各人的傷亡情況作一統(tǒng)計并在電腦端實時顯示更新。系統(tǒng)整體構建如圖1所示。
二、模塊射擊
(一)激光收發(fā)模塊
首先需要一個步槍的模型。槍最核心的裝置是激光發(fā)射器,激光發(fā)射通過扳機來控制,按下扳機發(fā)射激光的同時會觸發(fā)音頻裝置,音頻裝置產(chǎn)生模擬的槍聲。發(fā)射的激光暫定使用激光。激光感應器對應于激光發(fā)射器,一個人身上擬做8—10個感應點(頭盔上4—5個,胸前2—3個,后背2—3個),每一個感應點有硬幣大小,將發(fā)射出來的激光適當?shù)陌l(fā)散,每一個感應點還是比較容易感應到發(fā)射來的激光,這樣激光接收面就會擴大。當感應點接受到激光時,產(chǎn)生一個無線信號發(fā)送給后臺[1],以表示中槍了,便于后臺統(tǒng)計中槍數(shù),同時觸發(fā)音頻裝置,產(chǎn)生模擬的中槍聲。考慮到實戰(zhàn)時,每把槍都有一定的子彈數(shù)目,在按下扳機時,會觸發(fā)單片機計數(shù)器計一次數(shù)[2],當計數(shù)器計數(shù)到限定子彈數(shù)數(shù)值時,激光發(fā)射器的電路便會斷開,槍便發(fā)射不了“子彈”。同時考慮到便于國防生訓練的漸進性,可以限定當一個人中槍多少次定義出犧牲狀態(tài),當激光感應裝置接收到激光時會觸發(fā)一個單片機計數(shù)器計數(shù),當其記數(shù)到設定值時,會產(chǎn)生一個無線信號給激光發(fā)射器,發(fā)射器便會斷開激光發(fā)射電路,使發(fā)射槍發(fā)射不了激光。
(二)Zigbee無線控制后臺模塊
該模塊使用時首先建立zigbee分布式網(wǎng)絡,這其中,每個人身上的激光接收裝置就相當于分布網(wǎng)絡的各個節(jié)點。網(wǎng)狀分布的各個zigbee節(jié)點對各人“中彈”信息及“子彈”發(fā)射信息進行數(shù)據(jù)采集處理,然后將數(shù)據(jù)傳送至主節(jié)點,由主節(jié)點再將匯總的數(shù)據(jù)通過串口傳送至電腦后臺數(shù)據(jù)庫中。最后在電腦端用MFC編寫相應的人機界面對數(shù)據(jù)進行實時顯示和分析并在電腦屏幕終端顯示各人、各軍傷亡情況和子彈存余等的統(tǒng)計情況[3]。
三、設備推廣與應用
該設備建議兩軍野外模擬近距對戰(zhàn)使用,使用時一方為,一方為藍軍,每個人身上裝有zigbee無線網(wǎng)絡分布節(jié)點(即激光收發(fā)設備——步槍)。對戰(zhàn)時,在跑動過程中,若1號發(fā)射的激光被藍軍1號接收,則視為藍軍1號被1號擊中,同時該信息被分布節(jié)點采集處理后傳送至串口,軟件處理后在電腦屏幕顯示藍軍1號的中彈情況,若中彈超過一定次數(shù),則顯示該人犧牲。以此類推,兩軍各人的中彈情況和傷亡情況可以實時顯示在電腦屏幕上以供指揮人員參考。
設備很好地實現(xiàn)了國防生野外模擬近距作戰(zhàn)訓練的結(jié)果實時統(tǒng)計和顯示,便于指揮教練了解國防生訓練強度和質(zhì)量,制定出合理科學的后期訓練方案。在一定程度上達到了提高訓練質(zhì)量、激發(fā)國防生訓練熱情、科學指揮作戰(zhàn)等效果。結(jié)合zigbee的使用能較好地提高國防訓練的效果,有很高的實用價值,且設備制作成本不高、攜帶便利、使用程序簡單、電腦顯示端簡潔明了有較強的推廣型。
參考文獻:
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【關鍵詞】 組織;異體異位移植;;卵胞漿內(nèi)單顯微注射;新生小鼠
摘要:目的 采用卵胞漿內(nèi)單顯微注射(ICSI)技術探討新生小鼠組織異體異位移植到裸鼠體內(nèi)后所生成的受精能力。方法 將含有原始生精細胞的新生1-2d小鼠組織異體異位移植到BALB/c-nu/nu免疫缺陷小鼠背部皮下。8周后取出移植物,通過常規(guī)染色和電鏡技術對生精小管中生精細胞組成和形態(tài)進行觀察;以薄層明膠水解法檢測頂體蛋白酶活性;采用ISCI技術檢測移植物中具有成熟形態(tài)的受精能力。結(jié)果 移植物的HE染色發(fā)現(xiàn),新生小鼠組織在裸鼠體內(nèi)已啟動并進行發(fā)生過程,生精小管中含有包括在內(nèi)的所有類型生精細胞;移植物組織經(jīng)處理后,可計數(shù)到具有鐮刀頭狀的長尾約1×103個/mg移植物;透射電鏡標本中觀察到的精原細胞和精母細胞均具有正常超微結(jié)構;薄層明膠水解法檢測可觀察到頂體蛋白酶呈陽性反應的;ICSI結(jié)果顯示,單純ICSI處理組與ICSI+電激活組均有受精和卵裂現(xiàn)象發(fā)生。結(jié)論 僅含有原始生精細胞的新生小鼠組織在異體異位移植到裸鼠體內(nèi)后,可以產(chǎn)生形態(tài)正常并具有受精能力的。
關鍵詞:組織;異體異位移植;;卵胞漿內(nèi)單顯微注射;新生小鼠
Functional study of spermatozoa derived from neonatal mouse testes grafted into immunodeficient mice
ABSTRACT: Objective To investigate the fertilization ability of spermatozoa derived from neonatal mouse testes grafted into immunodeficient mice by intracytoplasmic sperm injection (ICSI). Methods Neonatal Kunming mouse testes containing primitive spermatogenic cells as the only germ cells were grafted under the back skin of castrated BALB/cnu/nu mice. Grafts were taken out after 8 weeks. The initiation and restoration of spermatogenesis in grafts was documented by histological analyses. The ultrastructure of spermatogenic cells in grafts was observed using transmission electron microscopy. The activity of acrosomal enzyme of spermatozoa was analyzed with gelatin substrate test. The fertilization ability of spermatozoa was determined by using intracytoplasmic sperm injection. Results Histological analysis showed complete restoration of spermatogenesis in the grafts after 8 weeks. 1×103 spermatozoa with normal morphological appearance in 1mg suspended graft tissue were counted. Spermatogonia and spermatocytes with normal ultrastructure were observed. Gelatin substrate test positive spermatozoa were found implicating the activity of acrosomal enzyme of the spermatozoa. Cleavages were observed both in the ICSI group and the ICSI plus electric stimulation group. Conclusion Spermatozoa with normal morphology and fertilization ability can be developed by allografting neonatal mouse testes under the back skin of immunodeficient mice.
KEY WORDS: testis; allograft; spermatozoa; intracytoplasmic sperm injection; neonatal mouse
有關生精細胞體外成熟的研究目前主要是通過體外培養(yǎng)和生精細胞移植來實現(xiàn)。其中在借助免疫缺陷小鼠作為孵化器進行同種或異種組織移植,以實現(xiàn)生精細胞在異體異位發(fā)育成熟方面國外學者已做了一些工作[13]。本研究組在前期工作中,將新生小鼠組織移植到去勢免疫缺陷小鼠體內(nèi),40d后在移植物中觀察到了的發(fā)生[4],在采用人類未成熟組織所進行的同類實驗中也觀察到了生精細胞的進一步發(fā)育[5]。在前期工作基礎上,本研究采用薄層明膠水解法、透射電鏡和卵胞漿內(nèi)單顯微注射技術,對所獲得的移植物中生精細胞的超微結(jié)構、的頂體酶活性及其受精能力等方面進行了進一步的觀察和研究。
1 材料與方法
1.1 實驗動物 BALB/cnu/nu無胸腺裸小鼠和昆明小鼠均購自南方醫(yī)科大學實驗動物中心,裸鼠置于小鼠單體換氣籠盒系統(tǒng)內(nèi)飼養(yǎng),昆明小鼠按常規(guī)方法飼養(yǎng)及傳代。
1.2 主要試劑 透明質(zhì)酸酶、牛血清白蛋白、乳酸鈉、丙酮酸鈉均為Sigma產(chǎn)品;體外卵培養(yǎng)用石蠟油為SAGE Media 產(chǎn)品;孕馬血清促性腺激素(PMSG)和人絨毛膜促性腺激素(HCG)分別購于天津生物制品研究所和上海生化制藥廠;卵培養(yǎng)用CZB培養(yǎng)液、1.7mmol/L 氯化鍶激活液以及處理液為QUINNS產(chǎn)品。
1.3 方法
1.3.1 組織移植和移植物標本采集 參照文獻[4]進行新生小鼠組織移植。于移植后8周取2只受體動物行脫頸處死,將背部的移植物包塊取出,一部分用于常規(guī)染色和電鏡標本的制備,其余部分在HEPESCZB培養(yǎng)基中切碎,用吸管反復吹打,過100μm濾網(wǎng)去除大塊組織,在1200r/min下離心10min,用培養(yǎng)液制成細胞懸液,在光鏡下進行長尾計數(shù)。
1.3.2 組織學標本制備 將取出的移植物組織分別用4℃預冷的Bouin液和25g/L戊二醛溶液固定,分別用于常規(guī)HE染色和透射電鏡標本制備(電鏡標本由廣州南方醫(yī)科大學分析測試中心制作、分析并照相)。
1.3.3 移植物中頂體蛋白酶活性檢測(薄層明膠水解法) 取40μL細胞懸液,盡量均勻涂布在已預先制備的涂有50g/L明膠的載波片上;干燥后放入濕盒內(nèi),37℃孵育2h;然后用相差顯微鏡觀察頭部呈環(huán)的情況。作為陽性對照,也用正常性成熟小鼠進行同樣實驗。
1.3.4 卵胞漿內(nèi)單顯微注射 ①卵子準備:6周齡雌性昆明小鼠4只,腹腔注射5u/mL的PMSG,48h后腹腔注射5u/mL的HCG行超排卵,并于注射HCG 16-18h后將小鼠脫頸處死,于輸卵管膨大部收集卵丘卵母細胞團;用含1g/L透明質(zhì)酸酶的HEPESCZB處理3-5min去除卵丘細胞;經(jīng)洗滌后置于CZB液中,置37℃、5%(體積分數(shù))CO2培養(yǎng)箱孵育備用。②顯微操作:將從移植物獲得的細胞懸液于1500r/min下離心10min,去上清,沉淀用處理液洗滌2次,用500μL處理液制成ICSI用細胞懸液,置37℃、5%(體積分數(shù))CO2培養(yǎng)箱孵育1-2h;將處理好的細胞懸液在ICSI皿中制成小滴,每滴約10-20μL,從中選取形態(tài)發(fā)育正常的移至100g/L PVP中,洗滌去除膜上雜質(zhì);機械法去除2/3尾部后,將帶有頭部的剩余部分注射入MII期的卵子的胞漿中。將注射后的卵子轉(zhuǎn)入CZB培養(yǎng)液中,置37℃、5%(體積分數(shù))CO2培養(yǎng)箱孵育并將其分為2組,單純ICSI組(顯微注射后未加電激活)和ICSI加電激活組(注射后的卵子行電激活處理1h),定期觀察兩組卵的受精和卵裂情況。
2 結(jié)果
2.1 移植物的組織形態(tài)學及超微結(jié)構觀察 經(jīng)計數(shù),移植物中帶有鐮刀狀頭部的長尾數(shù)量為1×103個/mg移植物組織(圖1A)。常規(guī)HE染色觀察顯示,移植8周后的新生小鼠組織在裸鼠體內(nèi)已啟動了發(fā)生過程,發(fā)育成包含所有生精細胞類型的生精小管上皮(圖1B)。在對移植物標本進行的超微結(jié)構觀察中,雖未直接觀察到已發(fā)育成的,但可見一些結(jié)構正常的生精細胞,包括精原細胞和精母細胞等(圖1C)。
2.2 頂體蛋白酶活性 由于頭部所含頂體蛋白酶對涂布于載玻片上明膠的水解作用,在頭部周圍區(qū)域觀察到一圈較明亮的暈輪區(qū)。實驗中發(fā)現(xiàn),移植物中可見頂體蛋白酶水解反應陽性的(圖2A),但與作為對照的正常小鼠相比(圖2B),移植物頭部周圍的暈輪區(qū)域普遍較小并可見到數(shù)量較多的頂體蛋白酶水解反應陰性的(圖2C)。
轉(zhuǎn)貼于
2.3 卵胞漿內(nèi)單顯微注射 經(jīng)超排卵和處理后獲MII期卵母細胞54枚。單純ICSI組15枚,ICSI加電激活組39枚。實驗發(fā)現(xiàn),ICSI加電激活組的受精率為43.6%,其中觀察到2原核2極體共9枚,隨后觀察到2細胞17枚、4細胞12枚以及8細胞1枚;單純ICSI組受精率為20.0%,出現(xiàn)2原核并排出極體的時間比ICSI加電激活組晚10h左右,隨后觀察可見2細胞3枚;4細胞1枚(圖3)。
圖1 移植物的組織形態(tài)學及超微結(jié)構觀察(略)
Fig.1 Morphological, histological and ultrastructural observation on grafts
A: falciform headed mouse sperm (red) in the grafts (×100);B: photomicrograph of histological section of the grafts used for ICSI showing a complete restoration of spermatogenesis (HE×400);C: electron micrograph showing part of the seminiferous epithelium composed of basement membrane (red), typeB spermatogonia (yellow) and spermatocytes (blue) with normal ultrastructure (×3000)
圖2 頂體酶活性測定(略)
Fig.2 Determination of acrosomal enzyme activity with the gelatin substrate method (×400)
A: a spermatozoon from the graft creating a zone of proteolysis around the head; B: a spermatozoon from normal adult mouse showing a wider zone of proteolysis; C: a spermatozoon without acrosomal enzyme activity
圖3 移植物中進行ICSI后卵裂情況觀察(略)
Fig.3 Observation on cleavage after ICSI with sperm from the grafts
A: 2 pronuclei and 2 polar bodies (×400); B: asynchronous cleavage at the day 2(×100); C: the fourcell and eightcell stage at the day 3 (×100)
3 討論
對于因發(fā)生阻滯而導致生精障礙的患者來說,如何克服體內(nèi)發(fā)育障礙,使本身具有的原始生精細胞在體外特定環(huán)境中進一步發(fā)育成為長形細胞或,是目前男科學工作者致力解決的問題。Honaramooz等[1]2002年首次報道采用免疫缺陷動物作為受體進行組織異體異位移植研究。國內(nèi)在2004年報道了采用該動物模型進行的新生小鼠組織和人胎兒組織的生長發(fā)育觀察[45],并在小鼠的實驗中觀察到了從原始生精細胞到的完整生精過程。本研究是在前期研究工作基礎上,對采用該動物模型所獲得的小鼠進行的一系列功能性研究。
與在體情況不同,組織移植物中產(chǎn)生的無法通過附睪排出;此外,F(xiàn)SH等激素的水平亦與正常動物中有所不同[2]。前期實驗發(fā)現(xiàn),移植后5周的移植物中已出現(xiàn)各級生精細胞,包括一定數(shù)量的長形細胞,第6-8周達到發(fā)育的高峰,之后不僅不再繼續(xù)發(fā)展,生精小管甚至開始出現(xiàn)退化,Sertoli細胞的胞漿明顯萎縮,嵌入其中的生精細胞(包括晚期精母細胞、圓形細胞和長形細胞等)大量脫落,并發(fā)生凋亡。因而移植物中的最佳取出時間也是ICSI成功與否的一個重要因素。據(jù)此,本研究選取8周移植物中的作為受精能力檢測的標本來源,并成功觀察到卵裂的發(fā)生。
形成過程中頂體的發(fā)育是重要的事件之一。朱偉杰等[6]研究證實,已初步發(fā)育出具備活性的頂體蛋白酶,其酶活性陽性率超過50%。對頂體酶活性的檢測不僅可以評價頂體酶發(fā)育情況,還有助于了解的降解程度,這對于我們了解移植物中發(fā)育狀況和確定最佳移植物取出時間尤為重要。薄層明膠水解法能夠觀察極少量標本甚至單個的頂體酶活性情況,其基本原理為頭部所含頂體蛋白酶對其周圍明膠的水解作用,使其周圍形成一圈明亮的暈輪區(qū),通過測量其直徑可以間接了解頂體酶活性情況。本實驗中發(fā)現(xiàn),移植物含有頂體蛋白酶反應陽性的,但數(shù)量相對正常陽性對照少,所形成的暈輪區(qū)域也相對較小。發(fā)生經(jīng)歷增殖、減數(shù)分裂和分化等復雜過程,這些過程均有可能由于急性缺血、輸精管缺如、促性腺激素水平改變等造成生精細胞的凋亡[78]。類似于先天性輸精管缺如,移植于裸鼠背部的缺乏的正常輸出通道,因而導致產(chǎn)生的滯留時間長,誘發(fā)凋亡甚至死亡,這也是造成計數(shù)和頂體蛋白酶活性偏低的原因之一。
通過自然生精過程發(fā)育成熟的可以使成熟的卵母細胞受精,而未成熟組織通過異體異位移植后所產(chǎn)生的是否也具有同樣的功能?為此,本研究將組織移植物中形態(tài)發(fā)育正常的注入到成熟的MII期卵母細胞胞質(zhì)中,并輔以電激活。實驗中觀察到有2原核和4細胞胚胎出現(xiàn)。為排除電激活步驟有可能造成孤雌生殖的可能性,我們設立了單獨ICSI組作為對照。結(jié)果顯示,單獨ICSI也成功形成了2原核以及渡過了2細胞期和4細胞期,但受精時間要比第一組晚約10h。與正常受精有所不同,采用顯微注射的方法使進入卵子,省略了自然受精時需經(jīng)過的許多環(huán)節(jié),因此往往不能獲得理想的精卵融合。研究顯示,將卵母細胞激活,有利于注入的細胞融合及受精卵的發(fā)育。因此,本研究中采用了ICSI輔以電激活的方法,受精率為43.6%。而單純ICSI組受精率為20.0%,并且未觀察到胚胎發(fā)育至8細胞。胚胎的進一步發(fā)育和胚胎的結(jié)局以及未成熟小鼠組織異體異位移植后所產(chǎn)生基因水平的檢測分析還有待進一步研究探討。
致謝:陳大元教授、歐陽迎春博士和蔣滿喜博士等(中科院動物所生殖生物學實驗室,北京 100080)在ISCI操作方面給予了極大幫助,本文作者在此表示衷心的感謝。
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