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稻田是大气温室气体甲烷的重要排放源，对全球气候变化产生了重要影响。稻田甲烷排放是土壤中甲烷产生、氧化和传输三个过程共同作用的结果。长期以来，由于测定技术和研究方法的限制，有关稻田甲烷排放机理方面的研究，特别是甲烷产生途径和氧化百分率方面的研究相当欠缺。稳定性碳同位素自然丰度法是近十几年发展起来的一种灵敏度较高的研究方法，它根据测定甲烷排放各过程稳定性碳同位素组成的变化来定量评估甲烷产生途径和氧化百分率，已在本领域研究中发挥了重要作用。
 
 

近几年，南京土壤所徐华研究员课题组通过大田及培养实验，采用稳定性碳同位素自然丰度法，较为系统地阐明了稻季和非稻季（冬季）水分管理对稻田甲烷排放过程的影响（Soil Biology & Biochemistry, 2012, 52:108-116; Plos One, 2013, 8, e73982. doi:73910.71371/journal.pone.0073982）、持续淹水稻田甲烷产生途径和氧化百分率的季节变化规律（Journal of Geophysical Research, 2011, 116, G04025, doi:10.1029/2011JG001696）和稻季秸秆还田对甲烷排放过程的影响，并在国际上首次报道了稻田土壤甲烷氧化分馏系数以及秸秆还田对它的影响（Biogeosciences, 2013, 10: 3375-3389）。

最近，该团队进一步研究发现，以往稻田甲烷传输分馏的观测方法尚存在一些不足，为此设计了一种新的观测方法，即分隔箱+切割植株法。本方法在理论上更科学、操作也更简便，容易推广。该成果已发表在SCIENCE CHINA: Earth Sciences (2014, 57: 1664-1670)上。由于已有关于稻田甲烷氧化百分率的报道在选用哪种δ13CH4作为δ13CH4(氧化后)（已被甲烷氧化菌氧化但尚未传输释放的δ13CH4）上存在较大不确定性，于是根据选用不同的δ13CH4(氧化后)获得的研究结果之间难以相互比较。该团队总结了现有研究中各种选用方案，深入讨论了它们的优缺点及其使用条件，明确了最佳δ13CH4(氧化后)选择方案，即：稻季推荐选用根际的δ13CH4作为δ13CH4(氧化后)，冬季则主张以土壤表层水的δ13CH4为δ13CH4(氧化后)。该成果发表在Plant and Soil (2014, DOI 10.1007/s11104-014-2365-5)上。

水稻收割后稻田自然排水落干，此时冬季秸秆还田对后续稻季甲烷排放过程的影响可能较小。但是，由于农村大量劳动力外出务工，水稻收割后有相当一部分稻田在冬季被闲置从而导致大量杂草生长，其对后续稻季甲烷产生排放的影响不容小觑。研究证实：冬季秸秆还田对后续稻季的甲烷产生潜力、产生途径、氧化潜力、氧化百分率和甲烷排放通量无明显影响，但水稻移栽前大量杂草还田显著促进了甲烷的产生和排放。据统计，2008年和2009年江苏省冬季休闲稻田均高达15.5万公顷，这可导致后续稻季甲烷排放增加0.14~0.37Tg。该成果发表在Atmospheric Environment (2015, doi: 10.1016/j. atmosenv. 2015.01.018)上。

如果水稻收割后稻田继续保持有水层，那么冬季秸秆还田将显著增加当季和后续稻季的甲烷排放，但其对冬季甲烷产生途径和氧化百分率的影响如何尚缺乏相关报道。两年实验结果表明，冬季秸秆还田显著增加甲烷产生潜力，而其对甲烷产生途径的影响受温度调控：温度较低时促进乙酸产甲烷，温度升高反而降低乙酸产甲烷，这与稻季秸秆还田对甲烷产生途径的影响有所不同。冬季秸秆还田对甲烷氧化潜力影响较小，却明显降低甲烷氧化百分率。其原因可能是：秸秆还田显著增加甲烷产生但对甲烷氧化无明显影响，于是减小了甲烷氧化百分率。该成果发表在Soil Biology & Biochemistry (2015, 84: 75-82)上。

上述研究得到国家基金委面上项目（40971154和41071169）的资助。

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开发烯烃高活性、高选择性配位聚合催化剂在基础研究和工业应用领域都具有非常重要的意义，通过催化剂的设计实现聚烯烃在立构规整性上的精确控制，是高分子科学最重要的研究领域之一。 
 
中科院长春应化所高分子物理与化学国家重点实验室崔冬梅课题组一直致力于烯烃/共轭双烯烃高选择性聚合稀土催化剂的研究。在高性能橡胶的制备和功能化烯烃的高选择性聚合方面取得系列重要进展：（1）利用限制几何构型的吡啶茂基稀土催化剂实现了丁二烯、异戊二烯和苯乙烯的三元高选择性共聚合制备高性能集成橡胶；（2）利用桥连的吡啶芴基稀土催化剂不但可以催化苯乙烯高活性高间同选择性聚合，而且还可以催化丁二烯顺-1,4选择性和异戊二烯3,4-选择性共聚合，制备了新概念集成橡胶；（3）利用NSN-型配体螯合的稀土催化剂首次实现了来源于天然植物油的β-月桂烯的3,4-高全同聚合以及与异戊二烯3,4-高全同共聚合；（4）利用限制几何构型的稀土催化剂首次实现了不同取代位置的（邻位/间位/对位）甲氧基苯乙烯的高活性高间同选择性配位插入聚合；（5）利用对苯乙烯没有聚合活性的β-双亚胺稀土催化剂实现了邻甲氧基苯乙烯高全同聚合，在该聚合过程中极性基团起到了活化聚合的作用，突破了极性基团毒化烯烃配位聚合催化剂这一传统观念（如图所示）。相关结果发表在Macromolecules 2011, 44, 7675−7681，Macromolecules 2012, 45, 1248−1253，Macromolecules 2014, 47, 4971−4978，Macromolecules 2014, 47, 8524−8530，Chem. Commun., 2015, 51, 1039-1041，Chem. Commun., 2015, 51, 4685-4688，Angew. Chem. Int. Ed., 2015, DOI: 10.1002/anie.201412166等期刊上。 
 

 该研究取得的一系列结果为烯烃单体，尤其是极性烯烃单体的高选择性聚合开辟了新的研究方向，同时也将为高性能橡胶材料和功能化聚烯烃材料走向应用提供技术支撑。该研究得到了国家自然科学基金和科技部“973”计划等项目资助。

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近年来，东北地区已成为我国稻谷生产的重要基地，其产量占全国总量高达16%。据国家统计局公布的数据，2013年东北地区水稻种植面积6827万亩，与1949年相比，增幅高达16倍。同时，为满足作物生长需要，2013年我国化学氮肥用量高达2394万吨，大量的铵态氮肥进入土壤后，必须通过一系列的微生物过程，包括氨氧化细菌、古菌和亚硝化细菌，将氮肥转化为亚硝酸盐和硝酸盐，最终完成氮素循环。但长期以来，由于亚硝酸盐转化速度极快，微生物发生信号极难捕获，几乎所有的硝化研究都忽略了亚硝化细菌的存在，迄今尚未有报道全面描述土壤硝化过程的活性微生物全景图。

最近，针对黑龙江省五常市黑土垦殖而成的典型水稻土，南京土壤研究所贾仲君课题组开发了一种几乎无偏差的特定微生物生理生态分析策略，结合稳定性同位素13C示踪水稻土中微生物核酸DNA，利用新一代高通量测序技术，在整体微生物群落水平全面破译了尿素氮肥转化的活性微生物，勾画出了目前认知水平下的所有硝化微生物全景图。研究结果表明：尿素氮肥转化过程中，亚硝化细菌的作用高达62.3%，而传统的氨氧化细菌和古菌的贡献为37.7%，进一步的系统发育分类表明：5种生理特征具有明显差异的微生物参与了稻田黑土硝化过程，这些微生物的相对贡献大小依次为：亚硝化杆菌（51.0%）、土壤中性古菌1.1b（18.4%）、土壤氨氧化螺菌（18.0%）、亚硝化螺菌（11.3%）、土壤酸性古菌1.1a（1.28%）。这些结果说明：（1）基因型相距甚远的功能微生物群落不同程度地参与土壤硝化作用；（2）pH=5.99的中性水稻土中，发现了与嗜酸古菌高度相似的微生物，尽管其对硝化过程的贡献率仅为1.28%，但说明相同基因型的硝化微生物在不同的环境选择压力下可能发生生理代谢的分异。

该研究具有重要的农业实践和理论意义，以往很少被关注的亚硝化细菌，可能是土壤硝化过程中最重要的微生物调控者，研究成果为发展氮肥高效利用新技术提供了新的微生物靶标；也为进一步在细胞水平深入研究硝化微生物生理多样性的形成与群落演化全景图提供了重要参考。

该项研究得到了国家基金委重大项目课题和中国科学院战略性先导科技专项（B类）的资助，已在美国微生物学会旗下刊物Applied and Environmental Microbiology 在线发表。

论文链接：http://aem.asm.org/content/early/2015/02/23/AEM.00426-15.abstract

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近日，中国科学院沈阳自动化研究所研究员、博士生导师王振洲在结构光精确测量、先进制造焊接监控/测量技术领域取得突破。他发明了一种精确测量反射面三维形状的方法（Zhenzhou Wang*, “An one-shot-projection method for measurement of specular surfaces” Optics Express, Vol. 23, Issue 3, pp. 1912-1929, 2015，SCI 二区，IF: 3.525）, 该方法利用两个平面截取反射线，从而能够解析计算出反射线在世界坐标系中的方程。通过计算反射线与入射线的交点解析解, 得到反射面表面一组采样点。最后利用三次样条内插重构整个反射面。

 

随着先进制造业的发展, 全自动智能焊接机器人的研究也变得越来越重要。作为焊接机器人的核心技术之一，机器视觉监控与测量技术决定着机器人的控制精度。为了精确测量与监控焊接熔池，国内外都开展了广泛与深入地研究。但目前国际上的测量技术水平仍然停留在估计测量的层面上，而非精确测量。

 

   　王振洲成功将该反射面测量方法应用于实时测量先进制造业钨极气体保护电弧焊的焊接熔池（Zhenzhou Wang*, “An imaging and measurement system for robust reconstruction of weld pool during arc welding” IEEE T IND ELECTRON, DOI: 10.1109/TIE.2015.2405494, 2015，SCI 一区， IF: 6.5）。测量过程需要克服焊接环境恶劣与弧光影响巨大等不利因素，因此是一项极具挑战性的工程难题。

 

   　结合先前对于监控熔化极气体保护焊的焊接熔池的研究成果（Zhenzhou Wang*, “Monitoring of GMAW weld pool from the reflected laser lines for real time control” IEEE T IND INFORM, Vol. 10, Issue 4, pp. 2073-2083, 2014，SCI 一区，IF: 8.785），王振洲研究员在未来将对熔化极气体保护焊的焊接熔池进行在线精确测量。

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近代物理研究所超导直线加速器团队经过几个昼夜的不懈努力，于2月13日凌晨在ADS先导专项强流质子超导直线加速器前端注入器原型样机上成功实现了高于10mA（最高流强11mA）的连续波质子束1小时稳定加速，引出能量2.55MeV，连续波束流功率28kW，束流流强指标超过了ADS专项对超导直线加速器的束流要求。这是国际上第一个满足ADS要求的前端加速器样机，超过国际最好水平2mA@2MeV（束流功率4kW），标志着我国在强流质子超导直线加速器研究领域进入领先行列。

该前端注入器原型样机集成了ADS超导直线加速器中的质子源、常温RFQ加速器、射频超导加速单元这三大核心技术。在连续波质子束稳定性测试中，强流质子束通过超导HWR腔加速，增能0.4MeV，出口能量达到2.55MeV，最高连续波运行流强11mA；超过设计指标10mA流强的稳定运行时间达到1小时；各系统性能在测试过程中可靠稳定。在国际上率先实现了超过10mA高功率连续波质子束的稳定加速。

该加速器系统中，除RFQ加速器由近代物理研究所与美国LBNL国家实验室联合设计外，其余关键子系统和设备全部由近代物理研究所联合国内相关单位自主研制。团队成员废寝忘食、协力创新，解决了各种技术难题，终于成功实现10mA连续波模式的稳定运行，这是世界上首次实现能够满足ADS系统要求束流流强的超导质子直线加速器，为我国成为第一个全面掌握ADS嬗变系统技术的国家奠定了基础。

该加速器的研制过程，得到了中科院高能物理所、中科院上海应用物理所、哈尔滨工业大学和北京大学等单位的支持和参与。同时，该研究得到中科院先导专项“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”、国家基金委核能重大专项集成项目和科技部“973计划”等的资助。

  1. 微生物所在真菌与昆虫种间关系研究方面取得重要进展
  2. 广州地化所海南新生代玄武岩成因研究获进展
  3. 近代物理所研究S*重子激发态取得新进展
  4. 近代物理所研究高能质子引起的核反应中奇异粒子产生获重要进展