科技雜志要覽

封面故事: 蜘蛛絲的非線性應(yīng)力反應(yīng)

蜘蛛絲是自然界的“超級(jí)材料”之一，其引人注目的機(jī)械性能包括高延展性和可以與鋼相比的高強(qiáng)度。但Markus Buehler及其同事發(fā)現(xiàn)，使得蜘蛛絲適于構(gòu)建蜘蛛網(wǎng)的并不僅僅是這些優(yōu)點(diǎn)。蜘蛛絲的非線性應(yīng)力反應(yīng)（在低應(yīng)力時(shí)是線性的，在應(yīng)力增加時(shí)會(huì)突然變軟，然后在斷裂前又變硬）也是關(guān)鍵的。這種行為使得蜘蛛網(wǎng)在受到較小的、分散的負(fù)荷（如風(fēng)所施加的負(fù)荷）時(shí)能夠保持其形狀。但在強(qiáng)局部變形過(guò)程中（如下落的碎片所造成的變形），蜘蛛絲的幾何重排和非線性應(yīng)力反應(yīng)會(huì)綜合發(fā)揮作用，來(lái)限制撞擊點(diǎn)附近區(qū)域所受到的損壞，從而使蜘蛛網(wǎng)仍能發(fā)揮功能。

封面故事: 人類(lèi)癌細(xì)胞系的定性研究

癌細(xì)胞系被普遍用作潛伏期（臨床前期）模型，來(lái)獲得有關(guān)患病機(jī)制和治療方法的信息。本期Nature上兩篇文論介紹了對(duì)人類(lèi)癌細(xì)胞系所做的大規(guī)?；蚝退幚矶ㄐ怨ぷ鳌蓚€(gè)研究小組中的每個(gè)小組利用不同平臺(tái)和分析方法定性了數(shù)百個(gè)細(xì)胞系。他們的結(jié)果是互補(bǔ)性的，證實(shí)了很多人類(lèi)細(xì)胞系能夠捕捉到它們各自癌癥的基因組多樣性。他們最初獲得的發(fā)現(xiàn)包括，識(shí)別出了有關(guān)藥物敏感性和抗藥性的幾個(gè)潛在標(biāo)記。例如，Garnett等人報(bào)告了在EWS!F LI1基因轉(zhuǎn)位（常見(jiàn)于Ewing’s肉瘤）和對(duì)PARP抑制因子（它們是目前用于其他癌癥類(lèi)型的臨床試驗(yàn)的一類(lèi)藥物）的敏感性之間所存在的一種聯(lián)系。Barretina等人報(bào)告了在SLFN11表達(dá)與對(duì)局部異構(gòu)酶抑制因子的敏感性之間所存在的一種聯(lián)系。本期封面所示為正在分裂的纖維肉瘤細(xì)胞。

封面故事: “狄拉克點(diǎn)”的奧秘

某些固體的電子結(jié)構(gòu)使它們表現(xiàn)出“狄拉克點(diǎn)”，這些點(diǎn)處在凝聚態(tài)物理學(xué)中很多有趣現(xiàn)象的核心。例如，在石墨烯中，它們使電子的行為就像“狄拉克費(fèi)米子”一樣，能夠以光速運(yùn)動(dòng)。本期Nature雜志介紹了控制“狄拉克費(fèi)米子”性質(zhì)的兩種非常不同的方法。在傳統(tǒng)固體中，材料的電子結(jié)構(gòu)是無(wú)法改變的，所以難以看到“狄拉克費(fèi)米子”的性質(zhì)是怎樣被控制的。為了避免這種局限性，Tarruell等人在一個(gè)可調(diào)節(jié)的蜂巢式光晶格中創(chuàng)建了一個(gè)由超冷量子氣體組成的可調(diào)系統(tǒng)。這個(gè)模型所模擬的是凝聚態(tài)物理學(xué)，其中原子扮演電子的角色?！暗依它c(diǎn)”可被移動(dòng)和合并，以研究拓?fù)浣^緣體和石墨烯等奇異材料的物理學(xué)問(wèn)題。本期封面所示為人造石墨烯的帶狀結(jié)構(gòu)，其中的交叉點(diǎn)在兩個(gè)“狄拉克點(diǎn)”上。

戚仕碩 馬海霞

二階及2n階周期邊值問(wèn)題的多個(gè)正解

Multiple positive solutions of second-order and 2nth-order periodic boundary value problems

鄭州大學(xué)數(shù)學(xué)系,河南鄭州,450100

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adxbna@ahu.edu.cn

陳桂葵 駱世明杜寧寧 賀鴻志陳 健 黃秀飛黎華壽

高氯酸鹽對(duì)水稻生理生態(tài)的影響及其在稻田系統(tǒng)中的分布規(guī)律

Effect of Perchlorate on Rice Eco-physiological Characteristics and It's Distribution in the Paddy Field System

摘 要

本文通過(guò)盆栽試驗(yàn)在水稻整個(gè)生育期每周兩次定量灌溉含有高氯酸鹽的水,研究了3種濃度的高氯酸鹽對(duì)水稻生長(zhǎng)、生理指標(biāo)的影響以及高氯酸鹽在水稻-土壤系統(tǒng)中的分布規(guī)律.結(jié)果表明,持續(xù)分次加入0.1 mg·L-1和50 mg·L-1濃度的高氯酸鹽對(duì)水稻的株高和分蘗數(shù)沒(méi)有不利的影響.0.1 mg·L-1濃度處理組的SOD、POD酶活性與對(duì)照組相比無(wú)顯著性差異,而50 mg·L-1濃度處理組的SOD、POD酶活性明顯高于對(duì)照組和0.1 mg ·L-1濃度處理組；0.1 mg·L-1濃度處理組的CAT酶活性與對(duì)照組相比也無(wú)顯著差異,而50 mg·L-1濃度處理組的CAT酶活性明顯低于對(duì)照組和0.1 mg·L-1濃度處理組；MDA含量隨著污染物處理濃度的增加先上升后下降,兩種濃度的高氯酸鹽處理組與對(duì)照組相比都有顯著性差異；高氯酸鹽對(duì)水稻合成蛋白質(zhì)有顯著的促進(jìn)作用,對(duì)水稻葉綠素含量的影響不顯著.水稻葉片是高氯酸鹽積累的主要器官,其C lO4-含量明顯高于根、莖和谷,而且隨著環(huán)境中高氯酸鹽濃度的增加,水稻吸收并進(jìn)入各部位的量也增加.水稻的根、莖、葉和谷中都不同程度地檢測(cè)出ClO4-及其中間代謝產(chǎn)物ClO3-的存在,但土壤中則未檢測(cè)出ClO4-和ClO3-,說(shuō)明加入的ClO4-很少被土壤吸附并能很快被植物吸收或微生物降解.本實(shí)驗(yàn)中水稻各部位所含的氯酸鹽都很少甚至未檢出,說(shuō)明中間代謝產(chǎn)物氯酸鹽在水稻中相對(duì)容易被分解代謝.水稻品種不同,吸收積累高氯酸鹽的量也存在差異,其中桂農(nóng)占的籽粒積累高氯酸鹽的量比其他品種多.

作者單位

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,廣州,510642

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caep@vip.163.com

喬殿新[1]朱 喬[2]

淺析新水土保持法中的政府職責(zé)

摘 要

新水土保持法對(duì)政府職責(zé)進(jìn)一步予以了強(qiáng)化,明確了各級(jí)政府的職能.從中央人民政府、地方各級(jí)人民政府、省級(jí)人民政府、縣級(jí)以上地方人民政府、縣級(jí)人民政府等7個(gè)層面,對(duì)不同層次政府的水土保持職責(zé)進(jìn)行了匯總和分析.

作者單位

1. 水利部水土保持司,北京,100053

2. 青島科技大學(xué)傳播與動(dòng)漫學(xué)院,山東青島,266061

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swcc2000@sina.com

陳 磊[1]王盛鋒[1]劉自飛[2]劉榮樂(lè)[3]汪 洪[1]

低磷條件下植物根系形態(tài)反應(yīng)及其調(diào)控機(jī)制

Morphological and physiological responses of plant root growth to low phosphorus stress

摘 要

磷是植物必需營(yíng)養(yǎng)元素之一,土壤中磷有效性低,限制作物生長(zhǎng)發(fā)育.磷肥施用量逐年增加,但是磷礦資源面臨耗竭.植物根系形態(tài)變化對(duì)于植物適應(yīng)低磷脅迫,提高植物對(duì)土壤磷的吸收利用具有重要意義.本文從植物根系構(gòu)型、根冠比、初生根、根毛、側(cè)根等方面綜述了植物適應(yīng)低磷脅迫的根系形態(tài)變化特征.低磷條件下,植物根系構(gòu)型發(fā)生改變,普遍抑制主根生長(zhǎng),刺激側(cè)根發(fā)育起始與伸長(zhǎng),誘導(dǎo)根毛形成.同時(shí),分析了轉(zhuǎn)錄因子、植物激素、蔗糖以及關(guān)鍵基因等對(duì)低磷條件下植物根系生長(zhǎng)發(fā)育的生理與分子調(diào)控機(jī)制,低磷脅迫下轉(zhuǎn)錄因子ZAT6和MYB62參與調(diào)控初生根生長(zhǎng),BHLH32和PHR調(diào)控根毛形成發(fā)育,WRKY75對(duì)側(cè)根發(fā)育有抑制作用.研究表明,在低磷條件下,赤霉素、細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素和乙烯對(duì)初生根發(fā)育起著調(diào)控作用,而根毛的生長(zhǎng)發(fā)育與赤霉素、生長(zhǎng)素和乙烯有關(guān),側(cè)根發(fā)育過(guò)程中生長(zhǎng)素作用明顯.一些基因如L PR1、LPR2、LPR3以及PDR2參與調(diào)控低磷脅迫下植物初生根的發(fā)育.低磷脅迫下光合產(chǎn)物蔗糖對(duì)植物根毛和側(cè)根發(fā)育有影響.

作者單位

1. 農(nóng)業(yè)部作物營(yíng)養(yǎng)與施肥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所,北京100081

2. 農(nóng)業(yè)部作物營(yíng)養(yǎng)與施肥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所,北京100081;中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院,北京100081

3. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院,北京,100081

雜志聯(lián)系方式trfl@caas.ac.cn

林文雄[1]李 忠[2]陳 軍[2]張志興[1]陳 婷[1]

水稻籽粒灌漿的發(fā)育遺傳與分子生態(tài)特性研究

Developmental genetic and molecular ecological properties of rice (Oryza sativa L.) grain filling

摘 要

本文從發(fā)育遺傳生理和分子生態(tài)學(xué)角度,綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究水稻籽粒灌漿的現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題.提出了水稻籽粒發(fā)育與物質(zhì)充實(shí)涉及信號(hào)傳遞與多基因調(diào)控及其與環(huán)境互作的分子生態(tài)學(xué)過(guò)程.強(qiáng)、弱勢(shì)粒由于基因時(shí)空表達(dá)模式和功能蛋白作用方式的不同,導(dǎo)致不同粒位胚乳細(xì)胞發(fā)育程序、籽粒灌漿速率和干物質(zhì)重的明顯差異.已有研究結(jié)果表明,強(qiáng)勢(shì)粒發(fā)育灌漿早、充實(shí)快,具有明顯的遺傳穩(wěn)定性;而弱勢(shì)粒發(fā)育灌漿起步晚,充實(shí)度較差,易受環(huán)境調(diào)控.通過(guò)分子遺傳改良和分子生態(tài)調(diào)節(jié)是改善弱勢(shì)粒胚乳細(xì)胞健康順利發(fā)育,實(shí)時(shí)啟動(dòng)灌漿充實(shí),提高結(jié)實(shí)率和千粒重,最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的兩條有效途徑,已成為世界各國(guó)優(yōu)先研究的領(lǐng)域.本文認(rèn)為籽粒灌漿為何存在一個(gè)滯育期( stagnant phase),強(qiáng)弱勢(shì)粒在這一發(fā)育階段基因表達(dá)和功能作用為何存在差異是值得深入研究和回答的科學(xué)問(wèn)題.

作者單位

1. 福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所福州 350002;福建農(nóng)林大學(xué)作物生理與分子生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福州 350002

2. 福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所福州 350002

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editor@sjziam.ac.cn

楊奇勇 楊勁松李曉明

不同閾值下土壤鹽分的空間變異特征研究

SPATIAL VARIABILITY OF SOIL SALINITY RESEARCH UNDER DIFFERENT THRESHOLDS

摘 要

指示克里格法( Indicator Kriging,IK)應(yīng)用的關(guān)鍵是閾值的合理選擇.本文以黃淮海平原鹽漬土改良區(qū)典型縣域禹城市為研究區(qū)域,在1.0 gkg-1、2.0 g·kg-1、3.0 g·kg-1等3個(gè)鹽分閾值下,對(duì)0 ～20 cm 耕地土壤鹽分的變異函數(shù)、預(yù)測(cè)概率、預(yù)測(cè)概率空間分布的變化規(guī)律進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,(1)不同閾值下土壤鹽分含量均具有中等強(qiáng)度的自相關(guān)性,隨著閾值的減小,土壤鹽分的空間結(jié)構(gòu)性增強(qiáng),變異函數(shù)的模型精度增大,因此從指示變異函數(shù)模型精度考慮,1.0 g·kg-1鹽分含量為研究區(qū)域鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的最佳閾值；(2)土壤鹽分的預(yù)測(cè)概率最大值和預(yù)測(cè)概率均值隨鹽分閾值的減小而增大,可為不同土壤鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)目標(biāo)下的閾值選擇提供參考；(3)不同閾值下土壤鹽分的概率預(yù)測(cè)分布存在空間上的規(guī)律性與相似性,高概率區(qū)域主要集中在研究區(qū)域的西部,低概率區(qū)域主要集中在研究區(qū)域的東部.研究區(qū)域土壤鹽分含量的概率分布與地形地貌特征和河流的分布狀況有著密切的關(guān)系.

作者單位

土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所),南京,210008

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actapedo@issas.ac.cn

謝立勇[1]葉丹丹[2]張 賀[2]郭李萍[3]

旱地土壤溫室氣體排放影響因子及減排增匯措施分析

Review of Influence Factors on Greenhouse Gases Emission from Upland Soils and Relevant Adjustment Practices

摘 要

農(nóng)田既是主要的溫室氣體排放源之一,也是潛在的碳匯.本文分析了影響農(nóng)田土壤特別是旱地農(nóng)田土壤中二氧化碳和氧化亞氮排放的主要影響因子,包括土壤溫度、土壤水分、土壤特性以及施肥與耕作等人為因素；提出了施用有機(jī)肥、合理施用氮肥、保護(hù)性耕作、秸稈還田、使用抑制劑等農(nóng)業(yè)土壤減排增匯的主要措施,并對(duì)其操作和實(shí)施的可行性進(jìn)行了剖析.

作者單位

1. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,沈陽(yáng),110866

2. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,沈陽(yáng) 110866;中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境與氣候變化重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,北京 100081

3. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境與氣候變化重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,北京,100081

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Leishl@ieda.org.cn

劉革非[1]于澎濤[1]王彥輝[1]屠新武[2]熊 偉[1]徐麗宏[1]

黃土高原涇河流域1960-2000年的年輸沙量時(shí)空變化

Spatial-temporal variation of annual sediment yield during 1960-2000 in the Jinghe Basin of Loess Plateau in China

摘 要

為制訂合理有效的水土流失治理政策,需定量了解流域的泥沙輸移總量及其時(shí)空變化.以黃土高原多泥沙的典型流域涇河為例,按有連續(xù)水文觀測(cè)數(shù)據(jù)的11個(gè)水文站的控制范圍,把流域劃分為11個(gè)河段,統(tǒng)計(jì)分析1960-2000年間的年均輸沙量和輸沙模數(shù)在不同年代的變化和空間上的差異.結(jié)果表明:1)20世紀(jì)60年代涇河流域年均輸沙量為3.024 9億t/a,年均輸沙模數(shù)為6 672t/(km2!a)；輸沙等級(jí)為強(qiáng)度,但空間分布不均勻,其中輸沙等級(jí)為極強(qiáng)度和強(qiáng)度的河段面積占流域面積的72.6%,其年均輸沙量占流域總量的86.0%；輸沙等級(jí)為中度和輕度的河段面積占流域面積的27.4%,其年均輸沙量占流域的14.0%.2)20世紀(jì)70年代以來(lái),涇河流域年均輸沙量開(kāi)始減少,90年代已減至2.6578 億t/a,較60年代下降了12.1%,減沙主要發(fā)生在輸沙等級(jí)為極強(qiáng)度的河段,其減沙量占流域總減沙量的93.5%,尤其以降水較高、植被較好的西部地區(qū)為主要貢獻(xiàn)區(qū),而其他輸沙等級(jí)河段的年輸沙量基本保持不變.因此,在侵蝕性暴雨增加的氣候變化背景下,植被稀疏、抵抗暴雨侵蝕能力差的半干旱地區(qū)應(yīng)列為水土保持重點(diǎn)地區(qū).

作者單位

1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所,100091,北京

2. 水利部黃河水利委員會(huì)三門(mén)峽庫(kù)區(qū)水文水資源局,472000,河南三門(mén)峽

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sbxh035@263.net

鄔亞文 夏小東職桂葉 葛 磊何建妹 鄂志國(guó)李 建 王 磊

基于文獻(xiàn)的國(guó)內(nèi)外水稻研究發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

Status and Trends of Rice Science Based on Bibliometrics

摘 要

[目的]利用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù),客觀地分析國(guó)內(nèi)外水稻的發(fā)展動(dòng)態(tài),為國(guó)內(nèi)外水稻科研工作者和決策者提供參考,促進(jìn)水稻科研工作的可持續(xù)發(fā)展,保障糧食安全.[方法]基于Scopus數(shù)據(jù)庫(kù),采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法,對(duì)全球及中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、日本和印度發(fā)表于1998-2009年的水稻文獻(xiàn)的數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行分析,并分析了此期間水稻文獻(xiàn)發(fā)文量居世界前20名中國(guó)前10名的核心作者、科研機(jī)構(gòu)及文獻(xiàn)累計(jì)引用篇次居前的文獻(xiàn).[結(jié)果]檢索到全球100多個(gè)國(guó)家在1998-2009年間發(fā)表的水稻文獻(xiàn)42 307篇,及每篇文獻(xiàn)的被引頻次,每個(gè)國(guó)家、機(jī)構(gòu)或作者的H指數(shù).[結(jié)論]全球水稻研究論文的產(chǎn)出量呈逐年上升趨勢(shì),水稻論文占全球總發(fā)文量的比例也呈上升趨勢(shì),尤以中國(guó)的水稻發(fā)文量增加最為明顯.水稻文獻(xiàn)的質(zhì)量在統(tǒng)計(jì)的5個(gè)國(guó)家中,以英美最好,日本略高于世界平均水平,中國(guó)和印度低于世界平均水平.日本、中國(guó)和美國(guó)的高產(chǎn)活躍作者最多；國(guó)際水稻研究所、中國(guó)的浙江大學(xué)、日本的農(nóng)業(yè)生物資源研究所和美國(guó)的康奈爾大學(xué)等機(jī)構(gòu)的水稻研究論文影響力較大；水稻研究的熱點(diǎn)是分子生物學(xué).

作者單位

中國(guó)水稻研究所科技信息中心,杭州,310006

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zgnykx@mail.caas.net.cn

張新煥[1]王昌燕[2]

塔里木河流域植棉業(yè)時(shí)空演化及優(yōu)化發(fā)展研究

Spatial-temporal evolution and optimum development of cotton industry in Tarim Basin

摘 要

基于1949-2007年塔里木河流域棉花發(fā)展統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)展度指數(shù),分析了該地棉花發(fā)展歷程及空間格局演化,對(duì)棉田擴(kuò)張產(chǎn)生的問(wèn)題提出了優(yōu)化發(fā)展建議.研究結(jié)果表明:1)塔里木河流域建國(guó)以來(lái)植棉業(yè)歷經(jīng)緩慢發(fā)展期、快速發(fā)展期和控制發(fā)展期3個(gè)階段,植棉歷程與全國(guó)變化趨近但也具有自身的特點(diǎn);2)植棉業(yè)發(fā)展進(jìn)程中,主產(chǎn)棉區(qū)呈現(xiàn)西退、東擴(kuò)、北進(jìn)的趨勢(shì),各植棉縣、市植棉空間擴(kuò)張顯著; 3)針對(duì)植棉業(yè)時(shí)空演化過(guò)程中產(chǎn)生的水資源壓力加大、棉田生態(tài)環(huán)境惡化、市場(chǎng)應(yīng)對(duì)能力較弱等問(wèn)題,提出優(yōu)化布局、適度規(guī)模、節(jié)水灌溉、生態(tài)型耕作和健全服務(wù)體系等優(yōu)化發(fā)展建議.

作者單位

1. 中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所,烏魯木齊,830011

2. 新疆財(cái)經(jīng)大學(xué)旅游學(xué)院,烏魯木齊,830012

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010-62732619

應(yīng)用Leggett-Williams不動(dòng)點(diǎn)定理及其推論研究二階微分方程周邊值問(wèn)題,并在較有關(guān)文獻(xiàn)更弱的條件下分別證明了其至少有三個(gè)或至少有兩個(gè)正解的存在性結(jié)果.使用相同的理論方法討論了一類(lèi)2n階微分方程周期邊值問(wèn)題,同樣獲得了其至少有三個(gè)或至少有兩個(gè)正解的存在性定理.論文所得結(jié)論在一定程度上推廣和改進(jìn)了所引用相關(guān)文獻(xiàn)中的一些結(jié)果.