生物统计方法
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生物统计方法范文第1篇
田间试验与生物统计是高等农林职业院校农林类专业的一门基础课，主要包括田间试验和统计分析两部分内容，是进行农业科学研究所不可或缺的。通过本课程的学习，可使学生掌握基本的试验设计和统计分析方法，培养学生严谨的科学态度与分析问题、解决问题的能力，为以后的工作和科学研究打下基础。但本课程理论性强、内容繁多、计算公式多且难记。而现在由于招生制度的改革，高等农林职业院校文理兼招，文科学生数学基础较差，因此许多学生认为本课程是较难学习和掌握的一门课程。同时，由于学生缺乏实践经验，学习中困难很多，学习积极性和主动性较差，影响了教学效果和教学质量。通过多年教学实践，笔者发现，要提高本门课程的教学质量，应在充分认识本课程和掌握学生特点的基础上，对教学方法进行创新，以激发学生的学习兴趣，提高学生对该课程重要性的认识，让他们理解和掌握基本知识及技能，特别是要培养学生的应用能力，以提高该课程的教学质量。
一、课程特点和学生特点分析
1.课程特点分析
“田间试验与生物统计”课程具有三个明显的特点。一是理论性强，因为本课程是以数理统计为基础的应用科学，与数学有非常密切的联系，许多统计分析的理论来源于数理统计，如概率分布等，因此需要有较好的数学基础。二是公式多且复杂难记忆，不论是特征数的计算，还是概率分布的计算，或是方差分析，都有很多公式需要加以理解和记忆，如果不能掌握计算公式，则不可能完成统计分析。三是有很强的实践性，如田间试验的设计与实施、试验结果的统计分析等，必须通过实践才能掌握和运用理论知识，因此必须加强实践教学，以培养学生能力，实现教学目标。
2.学生特点分析
教学中要充分了解教学对象，因材施教是基本的教学原则。因此，在教学中应充分了解和掌握学生的特点，才能有针对性地进行教学。现在的农林类高职学生，普遍存在学习基础较差、能力不强、主动性不足等问题。此外，由于招生制度的改革，现在高等农林职业院校农林类专业都是文理兼招，学生数学基础比较差，缺乏实际生产能力，对学习本课程是十分不利的。
二、培养学生的学习兴趣
科学巨匠爱因斯坦曾经说过，“兴趣是最好的老师”，即兴趣是学生学习的动力，学生对学习有了兴趣，就会保持强烈的求知欲，从而积极主动地、心情愉快地进行学习。培养学生学习兴趣可从以下几方面入手：一是上好绪论课，激起学生兴趣；二是把握教学过程，培养兴趣；三是在教学中突破重点难点，稳定学生学习兴趣；四是开辟第二课堂，发展学生兴趣。
三、创新教学方法，提高教学质量
1.突出教学重点难点
（1）专业术语、理论分布和基本原理是重点。原理、概念、公式及计算方法是本课程的三个难点。“田间试验与生物统计”课程中概念、名词较多，如总体与样本、回归与相关、标准差与标准误等。而二项分布、t 分布、F 分布等则是统计推断的基础。小概率原理、方差分析的基本原理又是假设检验的重要组成部分，故对这些理论分布和基本原理的阐述应属重中之重，应在教学中采取恰当的教学方法突出重点难点。在教学中可通过恰当举例，便于学生理解基本原理。对于计算公式，通过反复强调，增加印象，加强练习，强化记忆等手段和方法进行强化。采用启发式教学来调动学生的主动性，引导学生注重理解。通过实践和课外辅导，解决学生学习困难。公式的运用是统计分析的关键，对计算公式正确合理的运用是要重点讲解的内容，应使学生掌握各个公式的应用条件和适用范围，以免错用。
2.灵活运用教学方法
教学是艺术。教学中，笔者尽量改进教学方法，综合采取启发式、对比法、讨论法、归纳法、演绎法等教学方法，利用图表、PPT演示等增强直观性，针对教学内容的特点采取不同的教学方法。如在讲解统计假设的步骤、方差分析的步骤等内容时，先通过实例说明每一个步骤，最后推出基本步骤。讲授直线回归和相关时，通过对比说明其各自特征、区别及它们之间的联系。在讲授总体和样本时，把一个班示作总体，将其中某几个示作样本等进行说明，使学生通过事例掌握基本概念和基本理论。
四、强化实践教学，培养学生实践能力
高等职业院校的培养目标和教学目标在于培养学生实践技能。生物统计学是一门理论性强又十分强调实践教学的学科，在加强理论的同时，应十分重视实践教学。生物统计学中的各种设计方法、试验方法和统计方法只有通过学生实践才能被学生掌握，成为学生的知识和技能。
1.开展田间试验，提高学生能力
教师要结合教学内容，鼓励学生自己选择试验课题、拟订试验计划、实施试验、统计分析试验结果，从而使学生掌握试验设计、统计分析的理论知识和技能。教师在学生实践过程中应加强指导，帮助学生解决试验中的问题，这既增强了学生进一步钻研田间试验和生物统计的兴趣，又提高了学生的能力，也体现了高等职业院校教学的实践性和实用性。
2.参与科研，提高学生能力
在教学中，笔者十分注重学生科研能力的培养。在自己承担的科研课题研究中吸收学生参与，使学生掌握科学研究的理论与方法，既提高了学生能力，又解决了实践教学的不足。笔者这几年主持的研究课题，如“弥渡县灯盏花漂浮育苗病害防控研究”“大理州烟草漂浮育苗病害防治试验”等都有学生参与，有效地培养了学生的能力。
3.充分利用现代化教学手段，提高实践教学质量
在生物统计学实践教学中，现代化教学手段的运用是十分重要的教学手段和方法，如计算机、多媒体教学等。现在的生物统计中各种统计方法在计算机中都有相应的程序可以应用，如Excel、SAS程序等。因此，通过运用计算机中相应程序的实践教学，既让学生掌握相关程序的使用方法，又是培养学生实践能力的需要。借助多媒体教学，既能形象直观地展现教学内容，又是进行实践教学的重要途径。通过多媒体展示，使学生更直观地学习和掌握了理论知识。
参考文献：
[1]汤赵云，田朋萍，张霞.《生物统计学》课程改革的实践[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2008，21（2）：82-83.
[2]杜瑞卿，杨建伟.生物统计学教学方法改革探讨[J].现代农业科技，2011，（2）：26-28.
生物统计方法范文第2篇
关键词：双模技术；反渗透膜；生物污染；群体感应机制；群体感应猝灭法
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）2-0087-03
1 引言
膜处理技术具有设备规模小、能够处理大多数污染物、出水水质优越以及自动化程度高等优点，膜技术现在正被越来越多地应用于采出水的处理过程。双模过程，即包括微滤/超滤加纳滤/反渗透或者生物膜反应器加纳滤/反渗透，是目前最前沿的采出水、石油化工废水处理技术。然而细菌附着在反渗透膜表面生成的生物膜导致的生物污染是目前限制反渗透膜技术应用的主要因素。
2 膜污染的种类
膜污染通常包括的种类有无机污染、有机污染、生物污染和胶体污染。其中，生物污染是指微生物在膜表面附着并形成生物膜，且生物膜的形成速率和范围的增长速度非常快，这将导致膜性能的损坏，所以生物污染是最严重的一种污染[1]。
3 生物污染的危害及抑制方法
生物污染带来的危害包括降低膜通量、增加盐透过率、增加能耗、导致出水水质恶化、膜寿命缩短甚至膜系统故障（膜表面发生生物降解）[2]。
目前对于膜系统中的生物污染的控制方法主要包括利用大量前处理去除入水中的细菌、对膜系统的频繁清洗以及添加杀菌剂。然而，这些方法由于以下几个原因被证明效果不佳。①在实际中无法保持大型膜系统无菌，系统中残余的任何细菌最终都会导致生物膜（微生物倾向形成的生命形式）的形成。并且，大部分商品化微滤和反渗透膜所采用的高分子材料为聚酰胺，容易被氧化，这就排除了使用常用杀菌剂氯和臭氧的可能性。②生物膜一旦形成，就对杀菌剂以及水力清洗和化学清洗具有极高的抗性。③由于入水水量大，需要添加杀菌剂剂量相应的很大，导致成本偏高[3]。生物法抑制生物污染具有对膜材料友好、成本低、效果好等特点。因此，用生物法抑制生物污染的方法得到了广泛的关注。
4 生物膜形成机理
4.1 生物膜形成的阶段
生物膜的形成分为三个阶段：第一阶段是诱导期。即微生物慢慢熟悉进入的新环境，微生物在这个阶段生长比较缓慢。第二个阶段是对数生长期。在这个阶段，微生物已经适应他们的生长环境，并且保证微生物生长的食物是充足的，所以微生物以指数的速度增长。第三个阶段是平台期。在这个生长阶段，周围食物和生长环境都不再适合微生物快速增长，所以微生物选择缓慢增长甚至停止生长。通常在这个阶段，微生物的粘附和细胞增殖与微生物细胞分离及细胞衰老是达到平衡的状态[4]。
4.2 生物膜形成的过程
生物膜的形成是一个微生物细胞在溶液中的分离阶段转移到在反渗透膜表面强力附着的状态的过程中[5]。在第一阶段，单个微生物细胞在膜表面上自由地附着。大量的微生物在膜表面上移动。这个阶段速度很快，通常发生在几秒钟内。第二阶段是不可逆的附着阶段，在此阶段，微生物胞分泌出胞外聚合物粘在膜表面。这种不可逆的附着发生在几秒钟或几分钟内。在第三阶段，微生物在特定区域增殖并形成微菌落，最终将微菌落生长为一个成熟的生物膜。这个阶段发生在微生物不可逆附着的几个小时或几天之后。最后一阶段被称为生物膜的溶解，这意味着微生物细胞或细胞群从微菌落的中心离开或分散。这会持续几天甚至几个月[6]。
5 群体感性机制
以下几种生物法已经被用来抑制生物污染，这包括NO诱导生物膜的分解、蛋白质的干扰法、DNA和胞外多糖的特异性酶法、抑制微生物附着能量解偶联法以及群体感应抑制法[7]。笔者将讨论微生物的群体感应系统的抑制控制策略。
5.1 群体感应机制的原理及过程
群体感应（quorum sensing）机制是微生物之间像语言一样的一种细胞间的沟通机制。微生物可以通过群体感应进行沟通，这不仅可以发生在同一个单一的细菌物种之间，而且也可以发生在不同的物种之间。微生物通常通过群体感应来执行一些生物学行为，如生物发光、运动、形成孢子、产生胞外多糖以及生物膜的形成。群体感应的过程分为生产、发射和检测群体感应信号分子三个阶段，群体感应信号分子称为自身诱导物（AIS）。科学家已经发现了三种类型的群体感应信号分子：N-酰基高丝氨酸内酯（AHL）、自身诱导物-2（AI-2）合成的LuxS以及寡肽。寡肽作用于革兰氏阳性菌，而N-酰基高丝氨酸内酯（AHL）作用于革兰阴性菌，这只涉及在微生物细胞间交流。自身诱导物-2（AI-2）能够有效作用于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间的群体感应[8]。
5.2 群体感性信号分子的作用机理
自身诱导物-2指导和协调微生物群落行为的机制为：当作为信号分子的自身诱导物-2浓度逐渐增加到阈值浓度时，自身诱导物结合蛋白，因此调节蛋白被激发从而激活靶DNA，这进一步使群体感应行为控制基因发生转录作用。这一系列过程最终都会导致微生物社会生物学行为的发生[9]。微生物的群体感应行为在微生物交流和微生物生物学行为调控中起着主导作用，因此干扰或抑制微生物之间的群体感应系统在控制膜生物污染方面是一种很有潜力的方法。此外，一些实验结果已经证实，抑制群体感应信号分子（AI）或群体感应调节基因可以控制膜生物污染。
5.3 控制群体感应机制的方法
目前有4种方式用来控制群体感应机制：
①抑制信号分子的产生；
②灭活或降解信号分子；
③产生群体感应信号分子类似物，让他们与真正的信号分子受体结合，从而阻止群体感应行为的发生；
④破坏信号分子接受体[10]。
方法②是控制群w感应系统中最受欢迎的方法，例如N-酰基高丝氨酸内酯（AHL）降解酶能降解信号分子从而阻止群体感应行为。人们已经发现AHL降解酶一共有两种：AHL内酯酶和AHL酰基转移酶。基于单一种类细菌和混合种类细菌的膜生物污染均可以通过添加AHL降解酶来有效预防[11]。
6 群体感应猝灭法
6.1 群体感应猝灭法的定义
群体感应猝灭法（Quorum quenching method）是控制群体感应行为的第二种方法。人们选择了氨基酰化酶I（猪肾脏）作为抑制生物膜的群体感应淬灭剂，并且这已经被证明是一种有效的方法。
6.2 群体感应猝灭法的实验效果
氨基酰化酶I（猪肾脏）能够通过使酰胺键断裂来降解N-酰基高丝氨酸内酯（AHL）。Kyung-min Y 等[12]利用从Si-Hwa污水处理厂的活性污泥（韩国）和膜生物反应器（MBR）来验证群体感应猝灭法。图1是实验系统，其中（a）是持续的MBR和（b）是批式MBR。
在这个实验中，自体诱导物存在于MBR系统，以及群体感应行为和膜生物污染之间存在相关性。笔者重点展现基于生物群体感应系统的抑制生物污染的方法―群体感应猝灭法。在实验过程中，超过10种不同的微生物存在于生物滤饼中（沉积污泥和生物膜的组合），并且微生物在膜生物反应器（MBR）的中空纤维膜组件上形成了AHL信号分子。如图2所示，当跨膜压力达到30 kPa，AHL信号分子开始出现在生物滤饼中（蓝色代表AHL信号分子的存在），生物滤饼中AHL信号分子在连续式膜生物反应器（MBR）系统运行过程中产生的时间：（a）为22 h，（b）为46 h，（c）为58 h，（d）为72 h。
为了证明群体感应行为与膜生物反应器中膜生物污染的相关性，作者做了另一个试验来证明他们之间是有关联性的。图3是沉积污泥和生物膜中AHL的浓度水平的比较：（a）为A.tumefaceins A136生物测定；（b）为AHL水平每生物量。
图3（a）表明，沉积的污泥无论其质量多少都不能分泌AHL，然而，在生物滤饼中微生物可以产生和分泌AHL，并且AHL的浓度随生物滤饼的质量及反应时间的增加而增加。图3（b）表明，在膜过滤过程的一定时间内，群体感应行为在膜表面上的生物污染中发生。为证明群体感应猝灭机制，作者选择了猪肾酰化酶I作为使AHL分子失活的酶剂，并将其添加到反应器中使浓度达到10 mg/L。图4为对比实验，图4（a）是加入了猪肾酰化酶I的土壤杆菌，而图4（b）则是没有加入猪肾酰化酶I的对比试验。
这一结果表明猪氨基酰化酶I能破坏AHL信号分子，因此群体感应行为可以通过群体感应猝灭策略来抑制。
7 结语
膜生物污染仍然是废水处理过程中亟待解决的最大的问题。人们已经尝试了很多化学方法或生物方法来控制生物污染。群体感应淬灭法是新型的处理技术，并且已被证明能够有效的控制膜生物污染。其特点是对膜材料绿色友好、不会损坏膜材料，并且成本低、效率高、操作简便。群体感应淬灭法未来在工业应用具有很大的前景。
参考文献：
[1]Khan M M T， Stewart P S， Moll D J， et al. Assessing biofouling on polyamide reverse osmosis （RO） membrane surfaces in a laboratory system[J].Journal of Membrane Science，2010，349 （1-2）：429～437.
[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.
[3]Varin K J， Lin N H， Cohen Y. Biofouling and cleaning effectiveness of surface nanostructured reverse osmosis membranes[J].Journal of Membrane Science，2013，446（0）：472～481.
[4]Paul D. Microelectronics water treatment system overview[J]. Ultrapure Water，2009，26（5）：38～40.
[5]Hans-Curt Flemming. Reverse Osmosis Membrane Biofouling[J]. Experimental Thermal and fluid Science， 1997（14）：382～391.
生物统计方法范文第3篇
关键词：特色经济林；有害生物；发生现状；防治对措施
桐梓县特色经济林主要包括方竹林、板栗和核桃，通过特色经济林的调查，进一步摸清我县方竹林和板栗、核桃林有害生物种类的发生及危害情况，为制定国家级工程治理和预防项目，确定森林植物检疫对象，补充检疫对象及危险性病虫，杂草疫情数据，增加林业有害生物测报主测对象奠定基础，为制定切实有效的控制、封锁和扑灭措施提供可靠的科学依据。
1 特色经济林有害生物发生现状
通过对桐梓县特色经济林林业有害生物调查，桐梓县特色经济林寄主面积，方竹430000亩，板栗9194亩，核桃35162亩，发生林业有害生物有11种，其中方竹有害生物4种，板栗有害生物4种，核桃有害生物3种，调查24个乡镇，一个自然保护区，一个国有林场。
1.1 方竹林有害生物 （1）方竹蚜虫（绵蚜Eriosoma sp.）：中度危害，发生在狮溪镇箐坝村。（2）竹秆锈病（Stereostratum corticioides（Betk. et. Br.） Mang ）：轻度危害，发生在夜郎镇中山村。（3）丛枝病（Balansia take（Miyake） Hara）：轻度危害，发生在柏箐自然保护箐坝工区和大河镇向阳村。（4）方竹煤污病（Capnodium sp.）：重度危害，发生在夜郎镇中山村和黄莲下螺蟹村。
1.2 板栗林有害生物 （1）栗大蚜（Lachnus tr0picalis Van der G00t）：中度危害，发生在坡渡镇田垭村喻家坪。（2）栗瘿蜂（Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu）：轻度危害发生在九坝镇山堡村的坪上；中度危害，发生在坡渡镇林紫村岗上、尧龙山镇大面村的生期湾、羊磴镇棉地村的杨家垭口、马鬃乡梅子村的新房子湾；重度危害发生在娄山关镇东山村的麻柳湾（3）板栗天牛（Cerambycidae sp.）：轻度危害，发生木瓜西山村洞口，官仓人民村金竹窝和仰天窝。（4）板栗叶甲（Chrysomelidae；leaf beetles sp.）：中度危害发生在官仓镇人民村的罗家湾。
1.3 核桃林有害生物 （1）核桃缀叶螟（Locastra muscosalis Walker）：轻度危害，发生在茅石镇的茅石村后湾组。（2）核桃尺蠖（ Zamacra excavata）：轻度危害，发生在马鬃乡梅子村团田。（3）绿刺蛾（Latoia lepida （Cramer）：轻度危害，发生在茅石镇的茅石村后湾组。
2 方竹、板栗、核桃林有害生物产生原因
2.1 直接原因 由于桐梓近年来气候异常，冬季气温偏高，春季干旱少雨，夏季干热风多的异常天气，极利于有害生物的繁殖。
2.2 间接原因 经济林种植良种化低，科技推广体系不建全，监测预警体系不够完善，御灾体系不建全。果农管理粗放，对经济林有害生物危害认识不够，有害生物防控资金投入不足。
3 防治措施
（1）加大宣传力度，落实防治责任。认真贯彻 “预防为主，科学治理、依法监管、强化责任” 林业有害生物防治的十六字方针，加强《森林病虫害防治条例》、《植物检疫条例》等有关法规的宣传，提高广大群众的安全防范意识，实行谁经营、谁受益、谁防治的责任制度。（2）做好有害生物的监测预报。开展越冬代有害生物调查工作，做好固定样地和临时样地的监测，根据各（乡）镇上报的林业有害生物调查资料，掌握全县主要有害生物的发生规律，定期趋势预报，为有效防控有害生物提供科学依据。（3）加强森林植物检疫工作。严把种苗质量关，对原产地和引进的种苗（繁殖材料）进行严格检疫，加大产地检疫和调运检疫力度，对引进优良品种严格申报和复检制度。（4）加强抚育管理，调整树种结构，改善林区卫生条件，提高林分抵抗力。结合间伐，清除枯死木、将死木、风倒木、虫害木，减少传染源。对经济林要加强抚育和土、肥、水的管理，以增强树木的生长势和抗病虫能力。（5）落实综合防治，实现科学防控。坚持化学防治、生物防治、物理防治相结合。一是大力保护、繁殖和利用天敌，实行以虫治虫、以鸟治虫的生物防治措施。二是根据昆虫的趋光性等生物习性进行物理防治，采取悬挂黑光灯引诱捕杀，及时清理方竹林、核桃林、板栗林中的枯枝落叶及病残果，移出并集中烧毁，结合冬季修剪清除有栗瘿蜂虫瘿的枝条，降低虫口基数。三是适当进行化学防治，对爆发性林业有害生物成灾的区域高效低毒农药开展防治。
参考文献
[1] 瘳启平.浅议遵义市林业有害生物的发生现状及防治对策.《中国西部科技》2009年5月上旬第08卷第13期 总第174期
生物统计方法范文第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）
境可控农业包括利用温室和室内设施进行农业生产，这种方式在全球农业生产体系中变的越来越重要。完全密闭型植物工厂自20世纪70年代起在日本开始快速发展，目前广泛分布于大都市的郊区。近年来，垂直农场（大型的室内农业生产设施）也受到越来越多的关注。这类设施不仅可以有效解决人口快速增长带来的粮食短缺问题，还能减少农业生产对环境的影响。尽管垂直农业的生产效率是传统农业的200～1000倍，但其建造和运行成本非常高。根据调查，垂直农业的农产品贩卖价格必须达到13.75美元/kg（92.61元/kg）时才能与运行成本相平衡。
大型植物工厂的可行性和可持续性饱受质疑。对于植物工厂来说，造成其运行成本过高的部分原因是人工光源的电耗较高。在密闭的植物工厂，植物的光合作用主要靠人工光源产生的光来驱动。LED灯的节能效果非常好，而且光照强度和光谱可以调控。因此，LED就成为植物工厂内一种非常流行的人工光源。但根据对一个概念性垂直农场的分析，LED照明和冷却的电力成本占垂直农场总电力成本的比例超过了30%。而在植物工厂中，照明成本也占整个运行成本的40%。
根据光合作用原理，植物叶绿素和辅助色素所吸收的光子不能都用于植物光反应。这些多余的光子会对叶绿体结构造成破坏。光系统II（PSII）的反应中心，尤其是D1蛋白质非常容易受到光破坏（即光抑制），并使PSII的光量子产率降低。为了应对多余的光能，高等植物已经进化出了一系列复杂的反应机制来将光转化为热量（导致非光化学淬灭，NPQ），从而尽可能地减轻光抑制。被叶绿体吸收的光能中除了用于光合作用和转化为热量外，还有一小部分被叶绿体转化为荧光并发射出去。通过检测叶绿素荧光可以得到有效PSII的光化学量子效率（ΦPSII）。如ΦPSII减小，则表明植物可能将光能转化为热耗散的比率增加（NPQ的上调管理），或者发生光抑制。结合光合有效光量子通量密度（PPFD），ΦPSII还能用来检测通过PSII的电子传递速率（ETR）。因此，可通过检测叶绿体荧光来获得详细的植物生理信息，并用来优化植物生产。本文的目的是开发一种生物反馈系统，该系统不仅能用来检测ΦPSII和ETR，还可以控制PPFD使ETR保持在一定的水平。在未来，该系统可通过检测植物实际上对光的利用能力来控制PPFD，并最终减少LED照明的电耗，降低未来大型设施的农业环境的控制成本。
材料与方法
LED及测量方法
本研究所使用的LED槎ㄖ频400 W LED阵列。该LED阵列包括4个100 W暖白色LED模组，模组上安装有铝制散热片和2个120 W散热风扇，用来促进模组散热。每个LED模组下方还装有玻璃透镜，可调节LED下方的光照范围。LED组件的照射面积为0.75 m2，通过定制的控制面板来调节LED的光照强度。
植物叶片的叶绿素荧光参数使用脉冲调制式叶绿素荧光仪测量。将光合光量子传感器（LI-190）安装在叶绿体荧光测量点的附近来测量植物叶片上的PPFD。然后计算ETR为ETR=ΦPSII×PPFD×0.5×0.84。
生物反馈控制
本研究中，使用生物反馈系统根据植物测量的ETR控制LED光强。若植物实际的ETR低于试验设定的电子传递速率（ETRT），则通过生物反馈系统将LED的PPFD提高。反之，则减小LED的PPFD。
植物材料
本研究选用喜光植物甘薯，中性植物生菜和喜阴植物石柑进行试验。所使用的生菜品种为Green Towers和Green Ice。生菜发芽生根之后，在温室内培育6～8周备用。石柑和甘薯为扦插苗。
试验方法
试验在生长箱内进行。生长箱的光源由LED提供，箱内气温控制在25℃，CO2浓度控制在大气水平。每次测试时，将一株植物放入生长箱，然后用荧光叶片夹夹住供试植物最上层完全展开的叶片，然后将光合有效光量子传感器放置在靠近叶片夹的位置。上述传感器与LED灯的距离约为55 cm。
第一个试验为恒定ETR试验，即通过生物反馈系统将植物的ETR控制在70或100 ?mol/（m2・s）。该试验所使用的生菜品种为Green Towers。试验前，供试植物在生长箱内栽培2周以适应生长箱内的环境[16 h光周期，光期和暗期温度分别为25、20℃，PPFD为240 ?mol/（m2・s）]。Fm①每15 min测量1次，Fs②每5 min测量1次。然后据此计算ΦPSII和ETR，并相应调整光照。在暗光适应期间，叶绿素荧光参数每小时测试1次，连续测试4 h。
第二个试验为ETR阶梯变化试验，即通过生物反馈系统阶段性的将植物ETR从0增加到设定的ETR最大值，然后再阶段性降低。每个阶段持续时间为1 h。供试植物在试验开始前的一个晚上从温室移植到生长箱，以使供试验植物能充分适应生长箱的环境。在试验中，以生菜为供试植物使用的PPFD最大为560 ?mol/（m2・s），生菜ETR设定值首先以10 ?mol/（m2・s）的速率渐次从0增加到70 ?mol/（m2・s），然后以同样的速率渐次减小。甘薯和石柑的最大的PPFD为940 ?mol/（m2・s），甘薯的ETRT以14 ?mol/（m2・s）的速率从0阶梯式增加到98 ?mol/（m2・s），然后以同样的速率梯式减小。对于石柑来说，ETRT以7 ?mol/（m2・s）的速率从0梯式增加到49 ?mol/（m2・s），然后以同样的速率减小。每个试验至少重复3次。Fs和（Fm’）③每2 min测量1次，以此获得足够的数据来确定是否ETRT在60 min内保持稳定。
结果与讨论
恒定ETR试验
在该试验中，通过生物反馈系统自动将生菜光期的ETR保持在70或100 ?mol/（m2・s）。关闭LED灯之后，每隔1 h进行1次荧光测量，持续4 h。
当生菜的ETRT为70 ?mol/（m2・s）的时候，在开灯前的暗期中所测得的（Fv/Fm）④为0.82，该数值处于正常范围。当LED打开之后[PPFD为232 ?mol/（m2・s）]的时候，Fs和Fm’每5 min测试1次。但此时的ΦPSII⑤较低，仅为0.516。这可能是因为在光期开始后，叶绿体电子传递链中的电子受体较少，PSII反应中心的初级电子受体不能将吸收的电子转移至下一个受体，致使PSII光反应中心关闭。当卡尔文循环中的酶在光的引导下被激活后反应中心才会再次打开。因此，光期刚开始时期的ΦPSII较低，ETR仅为41.5 ?mol/（m2・s），低于70 ?mol/（m2・s）的设定值。随后，PPFD在生物反馈系统作用下开始增加。在第二次测量Fm’后，ΦPSII恢复到0.643，相应的ETR为91.6 ?mol/（m2・s）。生物反馈系统向下调节PPFD，使ETR在接下的光期内稳定在70±0.8 ?mol/（m2・s）。ETR稳定之后，不需要启动生物反馈系统来调整PPFD。该期间内的NPQ稳定在0.383±0.007。在光期结束后，Fv/Fm为0.83，表明荧光测量没有对PSII反应中心造成损伤。但随后的观察表明，在暗期较为频繁的荧光测量（每5 min或更短时间测量1次）会导致Fv/Fm降低，表面荧光测量对生菜叶片造成了光抑制。这可能是由测量过程中使用的饱和脉冲光造成。
当ETRT为100 ?mol/（m2・s）时，最初的
ΦPSII较低，而NPQ较高。这与ETRT为70 ?mol/
（m2・s）时所观察到的现象类似。由于在光期时ΦPSII随着时间逐渐从0.612减少到0.582。伴随着ΦPSII的下降，NPQ则逐渐升高。这可能是因为叶黄素循环上调加快，使吸收的多余光能转化为热能。因此，此时需要通过使用生物反馈系统将增加PPFD，进而使ETR升高到设定值。在明期结束之后的暗期，Fv/Fm为0.815，表明PSII反应中心没有造成破坏。
ETRT阶梯变化试验
本试验的目的是测试使用生物反馈系统测试和管理ETR的能力。在试验中，ETR以小时为单位进行阶梯式变化，即在15 h内逐渐从0增加到ETR设定最大值，然后再以同样的速率逐渐减少。
生菜和甘薯在试验中的反应较为相似。当ETRT较低的时候，ETR较容易控制。但生菜和甘薯在试验中能达到的ETR分别为60、
84 ?mol/（m2・s）。对于生菜来说，这可能是因为试验中所用的PPFD仅为560 ?mol/（m2・s）。石柑的ETR可通过生物反馈系统在设定范围内进行有效调控。但当ETRT较高的时候，石柑的ETR会出现较大变动，而当ETRT较低的时候，ETR的变化趋势与生菜和甘薯相同，也与恒定ETRT试验的结果相似。
如同本文作出的假设一样，逐渐增加PPFD可以获得更高的ETR。但在试验中，榛竦孟嗤的ETR，试验中ETRT逐渐减小时所需的PPFD要高于ETRT逐渐增加时的PPFD。在甘薯和生菜的试验中，该现象非常明显。这可能是由于ETRT逐渐减小时ΦPSII较小造成的。所有供试作物的试验都观察到了同样的现象，也就是说为获得同样的ETR，试验后半段所需的PPFD要高于试验前半段。例如，在ETRT逐渐增加时，使ETR为30 ?mol/（m2・s）的PPFD为
145 ?mol/（m2・s），而当ETRT逐渐减小的时候，维持同样的ETR所需要的PPFD为265 ?mol/（m2・s）。该结果表明ETRT逐渐增加时的ΦPSII高于ETRT逐渐减小时的ΦPSII。
在试验最初的8 h中，所有试验的ΦPSII随着ETRT和PPFD的增加而减小。这个现象在石柑和甘薯的试验中非常明显，这是因为该试验中所使用的PPFD比生菜的更高。另外，ΦPSII也伴随着NPQ的增加而下降，这是PPFD增加所导致的一个典型反应。但是，由于生菜和石柑的NPQ在ETRT逐渐减小时的下降速率较快，该期间ΦPSII随NPQ增加而减少的速率要比ETRT逐渐增加时要慢。甘薯ΦPSII随NPQ的变化模式不同于生菜和石柑，NPQ在试验最初的11 h内都在持续增加，这是因为对ΦPSII和叶黄素循环的短期和长期管理与植物种类和品种相关。
在试验的后半阶段，伴随着NPQ的下降，生菜和石柑的ΦPSII出现小幅增加。在同样的NPQ下，试验最初的8 h，即ETRT逐渐增加时的ΦPSII要高于ETRT逐渐减小时的ΦPSII。但在甘薯试验中，ETRT逐渐减小时，ΦPSII与NPQ的关系与ETRT逐渐增加时的关系类似。
在实施光照前的1 h，所有试验的Fv/Fm逐渐减小。这表明每隔2 min测量一次叶绿素荧光会对被测试叶片的生理状态产生显著的不良影响。而当14 h后结束光照的时候，NPQ已经恢复到光照实施前的水平，而Fv/Fm还没有恢复到正常叶片的水平。该结果表明Fv/Fm的减小与NPQ无关。
在试验后半阶段ETRT和PPFD逐渐减小时，较低的Fv/Fm与较慢的ΦPSII增加速率相一致。ΦPSII长期处于较低的水平可能是由于叶黄素循环色素水平持续增加，长期光抑制促进玉米黄素的积累滞留而造成的。因此，与ETRT逐渐减小期间相比，在ETRT逐渐增大期间维持同样的ETR需要更高的PPFD。一般当NPQ长期处于较高水平时，叶黄素的积累会比较明显。但该现象并没有在生菜和石柑的试验中观察到。这表明生菜和石柑试验中NPQ和ΦPSII的变化关系，在ETRT增加和下降期间所出现的差异并不是由于较高的NPQ造成的，而是由光抑制造成的。PSII反应中心对光非常敏感，其关键蛋白D1蛋白质容易在强光下发生降解，导致光反应中心受到破坏。考虑到D1蛋白的修复需要数个小时，发生光抑制叶片的ΦPSII和ETR会长期处于较低水平。
使用晒獠饬靠梢院苋菀妆姹穰PSII的减小是由于NPQ上调引起还是光抑制所造成的。NPQ上调会降低Fm’，但ΦPSII的减少却可能是由Fm’降低或Fs升高造成的。根据石柑和生菜的试验结果，即使PPFD下降，植物叶片Fs仍长时间处于较高水平。因此，试验中ΦPSII的减少是由于光抑制造成的。这是由于在进行荧光测量的时候必须使用高光强的饱和脉冲光。即使饱和光脉冲仅仅持续1 s，但植物频繁暴露于饱和光脉冲时，就会出现光抑制。根据试验NPQ在相对稳定的PPFD下变化较为缓慢的结果，Fm’一般不会快速变化。在该情况下可以通过增加Fs测量次数，而减少Fm’测量次数来计算ΦPSII。
优化照明的应用前景
本研究旨在开发一种生物反馈系统，该系统不仅可用来监测植物叶片ΦPSII和ETR，还能利用上述信息调节PPFD来获得稳定的ETR。在未来的工作将会关注如何使用该系统来提高作物产量。通过开发包含ETR、ΦPSII、NPQ和电价的控制函数，不仅提出合理的控制方法，还能提出经济上的最优光照水平。该方法不仅可应用于垂直农场，还能用于温室补光。当温室内太阳光照不断的变化时，可利用生物反馈系统不断调节补光强度，由此获得较高的补光效率。
结论
生物统计方法范文第5篇
你可曾有过这样的减肥经历:无论当初的决心多么坚决,最终还是会屈服于美食的诱惑?据英国媒体报道,牛津大学和英国医学研究理事会的最新研究证实,一种与肥胖有关的基因能通过促进食欲使我们发胖。换言之,正是因为人体内携带这种“贪吃基因”,使得人们的节食努力往往以失败告终。
这种名为FTO的等位基因最早发现于2007年,它定位在人体第16号染色体上,有分别来自父母的各一个副本。调查显示,多达14%的英国人两个FTO基因副本均出现变异。跟没有变异副本的人相比,他们的肥胖风险增加了70%,罹患糖尿病的风险增加了50%。有49%的英国人携带一个FTO基因变异副本,他们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则多了25%。科研人员认为,FTO是一种与肥胖有关的最普遍的基因。
据英国医学会研究理事罗杰・考克斯介绍,这一研究使人们重新认识到,仅仅锻炼或节食来对付肥胖并不奏效。科研人员目前正致力于研究如何通过药物或者其它方法“关闭”这种基因,从而在根本上解决减肥反弹问题。
手机影响心理健康
“喂,喂,你说什么?信号不好,听不见!”类似的场景无论在电视上还是生活中都很常见。研究发现,手机对现代人的影响超过钱包,手机丢了,大多数人不到一小时就会发现,而钱包丢了,可能一两天才会发现。日前,某杂志撰文指出,手机不仅拿在手里,也可能“长”在心里,对心理健康造成不良影响。不少人老是听到手机在响,掏出手机看,却并没有来电或短信。这是一种“手机幻听症”,在高级白领、媒体人员以及销售业务人员中很常见。长时间的幻听,会使人过度紧张,产生烦躁、焦虑等情绪。因此,症状较轻者,不妨养成睡觉前关机的习惯,用健康的方式使用手机,更好地缓解压力。情况严重者,则应该考虑去寻求心理医生的帮助。
早睡早起 有助成功戒烟
美国一项最新研究表明,“夜猫子”(喜欢熬夜的人)比“百灵鸟”(喜欢早起的人)更容易吸烟上瘾,而且戒烟难度更大。
研究人员对23000多对双胞胎进行了长达30年的跟踪调查。结果发现,“夜猫子”成为瘾君子的可能性比“百灵鸟”更大,吸烟上瘾后戒烟成功率更低,而且更容易产生尼古丁依赖症。
研究人员表示,一种可能是,由于尼古丁会让吸烟者在夜晚保持清醒状态,因此“夜猫子”更可能用吸烟来提神。另一种可能是,“夜猫子”更可能去酒吧和餐馆等吸烟环境,这也增加了他们吸烟上瘾和戒烟难的可能性。另外,“夜猫子”寻求上瘾行为的可能性更大,理由是其大脑中的多巴胺和类鸦片物质发挥着重要作用。因此,“夜猫子”要想彻底戒烟,最好改变“睡眠模式”,严格早睡早起,这必然会大大提高戒烟成功率。
电脑族常吃黄花菜可预防电脑脸
心理学专家研究发现,经常与电脑打交道的人,由于长时间面对没有生命的电脑屏幕,而与人的交流越来越少,会在不知不觉中生出一张表情淡漠、冷峻的“电脑脸”。
国外儿科医生新近发现,人的笑容与铁质有关联。研究资料显示,凡是面带微笑、眼球灵活、目光炯炯有神的婴儿,其体内的铁贮存多数正常;相反,面孔严肃、呆板,或1小时内仅发笑1～2次的宝宝,血中铁含量可能不足。因此,要把缺少笑容作为体内缺铁的一个早期警报。
人们都知道菠菜富含铁,其实,黄花菜中所含的铁是菠菜的几十倍。古人曾给黄花菜(金针菜)起名叫忘忧、疗愁,这足以说明黄花菜的功效。在我国的徐州,有道传统名菜“软炸黄花菜”,用黄花菜做主料,因外以鸡蛋糊裹炸,食之软嫩而得名,最适合“电脑族”们吃。
秋天出生的孩子更易食物过敏
英国《流行病和公共卫生杂志》刊登的一项最新研究显示,秋天出生的孩子发生食物过敏危险更大。
芬兰奥卢大学研究人员调查了2001年4月至2006年3月出生于芬兰东南部的近6000名儿童。研究发现,在母亲子宫内11周时正值4~5月份的孩子中,食物过敏几率为11%。而母亲怀孕11周时候正好是12月或1月的孩子中,食物过敏发病率只有6%。
研究人员对研究期间花粉水平进行分析发现,4~5月份正是桦树和赤杨花粉的高峰期。早期研究已发现,孕期接触花粉会增加孩子食物过敏危险。研究人员发现, 4~5月份母亲妊娠11周的时候接触花粉最多,孩子发生牛奶和鸡蛋过敏的危险,比母亲妊娠11周时为12月到1月的孩子高3倍。
减慢呼吸有助缓解疼痛
美国一项最新研究发现,减慢呼吸可以在一定程度上帮助人们缓解疼痛感。研究人员分别选取了两组年龄在45岁至65岁之间的女性进行研究,其中一组为受到慢性疼痛困扰的纤维肌痛综合征患者,另一组为健康女性作为对照。
实验过程中,这些女性在呼吸正常和呼吸速度减半状态下,其手掌分别受到适度的热脉冲的冲击。每一次热脉冲之后,研究人员都会记录下她们报告的掌部疼痛感程度以及情绪的变化等参数。结果发现,对于健康女性来说,当减慢呼吸时,她们感觉到的疼痛程度也随之降低。而对于患病一组的女性来说,整体上的作用不很明显,但那些情绪相对乐观的患者,也能借助减慢呼吸缓解其疼痛感。
研究人员说,这一研究结果可以帮助解释为何瑜珈等一些活动通过调整呼吸来放松身心,提升情绪。
烤肉酱汁能减少致癌物质
肉类在烤、煎、炸等高温烹调时,会产生一种叫做杂环胺的物质。这种物质在体内蓄积,可能诱发胃癌、肠癌等多种癌症。
美国堪萨斯州立大学的研究人员将鲜牛肉和用调料腌过的牛肉烧烤后,对比二者的杂环胺含量。发现腌过的肉高温烧烤后,所含杂环胺比未经腌制的低40%以上。经过对多种调料的测试发现,用孜然、咖喱、迷迭香腌过的肉,高温烹调后产生的致癌物最少。这是因为,烤肉酱中所含的淀粉、糖分等成分在受热的时候首先吸收热量,可以保护中间的肉块不会骤然受到高温,从而减少了致癌物质产生的机会。另外,烤肉酱中含有的一些有益成分,也是阻碍致癌物质产生的原因。这些食品配料本身均有一定的抗癌防癌作用,也有益于预防高温加热食物对人体的危害。
因此,建议在烧烤、煎炸肉类前,放些调料腌半小时,不仅味道好,还可减少致癌物产生。
“边吃边K”有伤胃健康
