植物种群分布格局研究综述
典型湿地植物群落分布格局及驱动力
湿地植物群落退化格局是湿地生态系统退化的主要指标之一，标志着湿地生 态系统结构的改变、功能的丧失。针对湿地植物群落退化格局形成的生态学过程 以及主要驱动力特征，实现滇西北高原退化湿地生态恢复的关键在于加强对湿地 资源利用的科学、有效管理，恢复湿地水文，实现湿地资源的可持续开发利用。
关键词：滇西北高原；典型湿地，植物群落；分布格局；驱动机制
中国●昆明 2007 年 5 月
摘要
云南西北高原湿地位于长江、湄公河等国内、国际重要河流的中上游，属我 国独特的高原湿地类型，对下游水量均衡、生物多样性保护有着重要的作用；同 时，湿地地处我国少数民族集聚的农牧交错地带和著名的旅游风景区，是维护当 地经济发展、社会稳定的战略资源。
生态学中的植物种群分析
生态学中的植物种群分析植物是生态系统中最重要的组成部分之一。
它们在生态系统中担任着重要的生态功能，如固碳、释氧、水分循环等。
因此，对于植物的种群结构分析，对于我们了解整个生态系统健康状况具有重要的意义。
生态学中的植物种群分析正是研究这些植物种群的结构与演化。
本文将从植物种群与物种的关系、植物群落的生态意义、植物的染色体组、DNA标记与遗传多样性等方面，探讨生态学中植物种群分析的概念、方法与应用。
一、植物种群与物种的关系一个植物物种，通常会在一定范围内分布着许多种群。
植物种群指的是同一物种的个体在一定时间和空间范围内的集合，即由相同物种的个体组成的种群。
而物种则是指生物种群中可以自由繁殖并且后代之间互为姊妹群体的生物总称。
植物种群与物种的关系密不可分。
在植物种群中，个体之间存在着多种关系，如竞争关系、合作关系等。
而这些种群中的个体数量和密度，以及分布情况，又会直接影响到整个物种的生存状况，进而影响到整个生态系统的稳定性。
二、植物群落的生态意义植物群落是指在一个特定的生境中，由许多个体之间通过相互依存而形成的一定数量、分布和组成的植物群体。
植物群落的生态意义非常重要。
它们对生态系统的稳定性、物种多样性和气候平衡起到了重要作用。
植物群落作用于生态系统的方式，是通过它们对环境、土壤和气候的影响来实现的。
例如，在土壤中，植物群落可以影响微生物的生长、土壤保水性和养分循环。
在环境中，植物群落在生态系统中扮演着生产者的角色，促进了能量的传递和生态系统的现代化。
三、植物的染色体组植物染色体组是指该物种个体所拥有的染色体总数和性状基因所在的染色体位置。
植物的染色体组对于植物物种的研究提供了更加客观的基础。
它们的变异和演化，可揭示着生态系统内不同植物物种之间的相似性和差异。
植物染色体组的测定方法较为多样，其中常用的方法为凝胶电泳和单分子长读序列方法。
四、DNA标记与遗传多样性DNA标记是指分子生物学研究中对DNA多样性进行标记的一种技术方法。
植物种群空间分布格局
点格 局分 析法
式中: n 为总点数; uij为点i、 j 之间的距离。uij ≤ t时, It ( uij ) = 1; uij > t 时, I t ( uij ) = 0。Wi j为以点I 为圆心, uij为半径的圆周长在面 积A 中的比例, 其为一个点(植株)可被观察到的概率, 这里为权重, 是为了消除边界效应。H ^( t )> 0, 为 集群分布; H ^( t ) < 0, 为均匀分布; H ^( t ) = 0, 为随机分布。
研究方法.
点格局分析的统计学理论是Riply ( 1977) 首先提出 来的，后来经Diggle等人的发展逐步形成的一种种群 格局分析的新方法。它是以植物种的个体在空间的坐 标为基本的数据, 每个个体都可以看作是二维空间的 一个点。这样所有个体组成了空间分布的点图。张金 屯利用此方法在研究植物种群的分布格局和联结关系 时取得了很好的效果。公式为：
研究方法.
分形 理论
植物种群个体在空间水平配置的关系构成的种群空 间分布格局图可以反映该种群占据空间生态位的能 力。种群占有生态空间的能力的计算依据是某一种 在样方内每个个体的基面积与样方总面积的比例。 分形的一个重要特征是分形维数,分形维数有豪斯 道夫维数、 信息维数和计盒维数。在研究植物种 群分布中应用的是计盒维数,它的定义为:
式中: Db 为计盒维数; E为划分尺度; N 为对应 划分 尺度所占有的格子数。 种群水平分布的格局的计盒维数可以定量的反映出 种群占据空间生态的能力。而这种研究方法与标度 是没有关，并将其分为不同的 亚样方，应用摄影技术将这些亚样方内所有的物体按一 定的顺序拍摄下来，借助地理信息系统技术准确地确定 每株 （丛） 植物的着生点位置，实现种群格局的定， 并通过威尔柯克森符号秩检验。在使用此方法进行种群 格局测定时，工作效率大幅度提高，且在典型草原群落 种群格局测定中得到很好的效果。应用该测定方法对种 群格局进行动态监测，不仅可以测定每个种群的格局动 态变化过程，而且可以监测每株植物的生死过程以及种 间的相互关系，进而从种群格局角度去认识演替过程， 从而把演替的群落、种群尺度监测细化到个体水平。
植物的种群与群落
数学模型的建立和验证
数学模型在预测植物种群与群 落动态中的应用
数学模型在植物种群与群落管 理中的应用
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Part Two
植物种群的特征
种群的概念
种群：在一定区域内，同一物种的 所有个体
种群动态：种群数量和时间的关系， 包括增长、稳定和下降等阶段
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种群特征：包括种群密度、年龄结 构、性别比例、出生率和死亡率等
种群分布：种群在不同空间位置上 的分布情况，包括均匀分布、聚集 分布和随机分布等类型
生产者：植物、藻类和微生物等 消费者：动物、昆虫和微生物等 分解者：细菌、真菌和微生物等 非生物环境：气候、土壤和水分等
Part Four
植物种群与群落的关系
种群与群落的相互影响
植物群落：不同物种的集合， 具有相似的环境条件和生态
功能
竞争：不同种群之间争夺资 源，如阳光、水分、养分等
捕食：一种种群捕食另一种 种群，如食虫植物、食肉动
群落的环境条 件会影响种群 的分布和数量
群落的物种组 成和结构会影 响种群的生存
和繁殖
种群与群落的空间关系
植物种群在空间上的分布 和排列方式
植物群落在空间上的组合 和排列方式
植物种群与群落之间的相 互影响和相互作用
植物种群与群落之间的竞 争和共生关系
种群与群落的时间关系
植物种群随时间的变化而变化
添加标题
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添加标题
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时间变化：植物种群与群落的数量 和种类会随着时间的变化而发生变 化，如季节性变化、年际变化等。
竞争与共生：植物种群与群落之间 存在竞争与共生的关系，如竞争资 源、互利共生等。
植物种群分布格局的调查ppt课件
一、实验目的
通过检验方法的实际训练，认识群 落中不同种群个体空间分布表现出的 不同类型（随机分布型、集聚分布型、 均匀分布型），并掌握检验植物空间 分布类型的方法。
二、实验原理
通过野外取样调查，采用方差均值 比率法，判断种群分布格局的类型。
种群空间分布格局的基本知识
调查地点：
调查时间：
调查人：
群落类型：
群落及环境特征：
调查方法：相邻格子样方法 格子样方大小：
样 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 方 编 号
个 体 数
（二）野外取样方法
样地面积：
（1）草本群落可用 1m×1m（格子样方大小 0.25m×0.25m ）；
③ 成群分布
成群分布：种群内个体在空间分布极不均匀，呈块状或呈簇、成 群分布。
成群分布形成的原因是：①微地形的差异：植物适于某一区域生 长，而不适于另外区域生长；②繁殖特性所致：种子不易移动而 使幼树在母树周围或无性繁殖；③动物和人为活动的影响。 动物成群分布的原因：局部生境差异；气候节律性变化；动物的 社会行为。
又如当一批植物（种子繁殖）首次入侵裸地上，常形成随机 分布，但要求裸地的环境较为均一。
②均匀分布：
种群内的各个体在空间的分布呈等距离的分布格局。 如人工林。引起均匀分布主要原因：是由于种群内个 体间的竞争。例如，森林中植物为竞争阳光（树冠） 和土壤中营养物（根际），沙漠中植物为竞争水分； 优势种呈均匀分布而使其伴生植物也呈均匀分布；地 形或土壤物理形状的均匀分布使植物呈均匀分布。
（2）灌木群落可用 5m×5m样地（格子样方 大小1.25m×1.25m ）；
滇西北高原典型湿地植物群落分布格局及驱动力的开题报告
滇西北高原典型湿地植物群落分布格局及驱动力的开题报告一、研究背景与意义湿地作为自然生态系统中的重要组成部分，为许多生物提供了生存与繁衍的场所，在维护全球生态平衡和生态安全方面具有重要的功能。
然而，随着人类活动的增加和环境恶化，湿地生态系统受到了严重的破坏和损失，湿地植物种群分布格局和驱动机制的研究对于湿地生态保护和可持续利用具有重要的意义。
滇西北高原位于云南省西北部，是一个典型的高山湿地生态系统，具有丰富的湿地资源和物种群落，是世界自然遗产保护区和国际重要湿地保护区。
研究滇西北高原典型湿地植物群落分布格局及驱动力对于解析湿地生态系统及其维护具有重要的理论和实践意义。
二、研究内容湿地植物种群分布格局和驱动机制的研究涉及到多个学科领域，需要多层次、多尺度的研究方法和手段。
本研究拟采用群落生态学和生态模型等研究方法和技术手段，结合地形、土壤、气候等环境因素，探究滇西北高原典型湿地植物群落分布格局及其驱动力。
具体研究内容包括以下几个方面：1、调查和采集滇西北高原典型湿地区域内常见植物种类和群落组成的数据，并对其进行分类和统计分析；2、对已采集的数据进行生态学分析，如Shannon多样性指数、物种丰富度、优势度、相对重要值等指标计算和分析等；3、探究地形、土壤、气候等环境因素与湿地植物种群分布格局和演化的关系，通过生态模型建立驱动机制和植物群落分布格局之间的关系；4、综合分析各类数据，揭示滇西北高原典型湿地植物群落分布格局及驱动力的内在机理，提出科学的湿地保护和可持续利用对策。
三、研究方法和技术路线本研究采取多学科交叉、理论探究与现地调查相结合的方法，具体技术路线如下：1、调查和采集滇西北高原典型湿地区域内常见植物种类和群落组成的数据，使用草图、照片、GPS等工具对植被调查和采样作标记，并对其进行分类和统计分析。
2、对已采集的数据进行生态学分析，包括物种多样性和群落特征的计算，如Shannon多样性指数、物种丰富度、优势度、相对重要值等指标计算和分析。
植物种群空间分布格局研究方法概述
3 检验方法
群落中种群空间分布类型的检验方法研究的比 较深入 。从 1922 年提出群落中种群分布的非随机 性以及给出检验植物非随机性分布的标准以来 [ 17 ] , 已经有 10 多种非随机分布检验的估计量 。用聚集 强度来测定分布格局是 20 世纪 60 年代兴起的方 法 ,在测度种群分布方面有其特殊的优点 ,既可判断 分布格局的类型 ,又可为研究种群个体行为 、 种群扩 [3 ] 散型提供一定的信息 。特别是近年来受到了众 多生态学家和种群生态学家的重视 。 3. 1 负二项参数 ( K)
x!
px =
m 1 m 2 (1 - e x x2 s - x
2
- m2 )
x- 1
・∑ (
k =0
m2 P k ! x-
k
k - 1)
( 5)
式中 : m 1 =
, m2 =
x m1
2. 2 分布型的检验
分布型的 χ2 检验公式为 :
n
χ2 =
i =1
∑
( O - E) 2 O
( 6)
式中 : x 为植株数 , x = 0 , 1 , 2 , 3 …; m 为总体平均 数 ; p ( x ) 为 N 个抽样中出现 x 个个体的概率 。 2. 1. 2 负二项分布 该分布类型是应用在集群分 布中最普遍的概率分布 , 可以反映种群个体在空间 呈现成群 、 成簇或成斑块的聚集 。在自然界中 ,由于 环境的异质性与生物本身的聚集特性 , 大多数动物 尤其是昆虫 ,空间分布普遍为负二项分布 。对于植 物而言 ,由于植物繁殖特点以及环境中局部条件的 差异 ,也导致植物种群的负二项分布 ,即形成密集程 度极不均匀的大小集团 , 呈嵌纹状图 。其概率密度 函数为 :
植物群落结构调查与分析
植物群落结构调查与分析目的意义：通过对植物群落结构的调查，掌握植物群落内物种之间相互关系分析的方法。
调查内容：北校区绿化及观赏植物一、基本概念1、生态位宽度又称生态位广度或生态位大小。
一个物种所能利用的各种资源总和。
当资源的可利用性减少时，一般使生态位宽度增加，例如在食物供应不足的环境中，消费者也被迫摄食少数次等猎物和被食者，而在食物供应充足得到环境中，消费者近摄食最习惯摄食的少数被食者。
中文名称：生态位英文名称：niche;biotope;ecological niche其他名称：小生境定义1：自然生态系统中，一个种群所占据的时空位置及其与相关种群之间的功能关系。
所属学科：地理学（一级学科）；生物地理学（二级学科）定义2：满足一个种或种群生态要求的最小环境单位。
所属学科：古生物学（一级学科）；古生态学、埋藏学、遗迹学（二级学科）；古生态学（三级学科）定义3：一种生物在生物群落中的生活地位、活动特性以及它与食物、敌害的关系等的综合境况，是一种生物在其栖息环境中所占据的特定部分或最小的单位。
所属学科：海洋科技（一级学科）；海洋科学（二级学科）；海洋生物学（三级学科）定义4：昆虫在生态系统或群落中的功能、地位，特别是它与其他生物之间的营养关系。
所属学科：昆虫学（一级学科）；昆虫生态学（二级学科）定义5：生物在生物群落或生态系统中的作用和地位,以及与栖息、食物、天敌等多环境因子的关系。
所属学科：生态学（一级学科）；种群生态学（二级学科）定义6：生物的生境及其作用。
所属学科：土壤学（一级学科）；土壤生物与土壤生物化学（二级学科）2、生态位重叠：生态位重叠是指两个或两个以上生态位相似的物种生活于同一空间时分享或竞争共同资源的现象。
生态位重叠的两个物种因竞争排斥原理而难以长期共存，除非空间和资源十分丰富。
通常资源总是有限额，因此生态位重叠物种之间竞争总会导致重叠程度降低，如彼此分别占领不同的空间位置和在不同空间部位觅食等。
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植物种群空间分布格局研究综述摘要植物种群空间分布格局主要有三种形式，即随机分布、均匀分布、集群分布。
种群是连接个体和群落的纽带，研究种群空间分布格局可以进一步揭示种群之间的种内和种间关系，对研究植物群落结构和特征有重要意义。
本文主要阐述植物种群空间分布格局的国内外研究现状，研究中存在的问题，以及对今后植物种群空间分布的美好前景的展望。
关键词：植物种群空间分布格局研究现状存在问题AbstractThe spatial distribution pattern of plant population mainly have three forms, include random distribution ,uniform distribution and gathered distribution. plant population is a ties which connected to the individual and community,Research the population spatial distribution pattern can further reveal the intraspecific and interspecific relationship between population,it has important significance to the study of plant community structure and characteristics . This article in purpose of expound the research status at home and abroad of plant population spatial distribution pattern .the problems existing in the research, and the prospect of the spatial distribution of plant species in the future.Keywords: plant population spatial distribution patterncurrent situation of research existence question1.引言：植物种群空间分布格局研究对于确定种群特征、揭示种群间相互作用关系以及种群与环境之间的相互关系具有非常重要的作用，它是植物群落空间结构的基本构成要素，开展植物种群空间分布格局研究对确定种群特征、种群间相互关系及种群与环境之间的关系具有重要作用，因此在测定植物分布格局的基础上进一步揭示群落的特征与本质十分必要[1.2.3]。
研究种群分布格局的方法有很多，其中，格局分析是研究植物种类空间相互关系、种类与环境相互关系的重要手段。
1952年，Greig-Smith首次使用方差分析方法对物种的格局规模进行研究，自此之后，格局分析的理论与方法取得了很大进展，目前已成为植物生态学研究的一大热点。
我国从20世纪80年代以来对植物种群分布格局研究较为活跃[4]。
分布格局是物种与周围环境相互适应的产物，也与物种本身的生物学特性以及种间竞争排斥关系分不开，对群落的外貌、结构、演替方向都有至关重要的影响[5.6]。
通过对种群分布格局的研究, 能够了解到群落内物种的镶嵌情况以及种群在群落中的地位和作用, 从而掌握物种间相互作用规律和群落与环境的相互关系, 同时还可为了解群落内部机制及群落演替研究提供科学依据[6]。
2.国外研究现状国外最早才独立地对群落中种群个体分布的非随机性进行研究的学者是Gleason和Svedburg, Svedburg通过实测的含有若干个体数的样方的出现频率以Poison分布为基础的预期频度作比较，并用x²检验判定其是否与Poison分布相吻合，同时根据Poison序列方差等于均值的性质，将方差／均值作为随机性的估计量，开创了种群分布格局研究的先河。
自此之后，许多研究者多以该法作为检验种群非随机性分布的标准方法之一。
此后，其他研究者先后提出了十多个非随机性检验的统计指标。
这些指标对种群分布格局的类型、强度作出了说明，但由于随机取样均为单一尺度，对集群分布的聚块规模等问题未能定量描述。
Lloyd提出的平均拥挤度和聚块性指标以及M.Morisita提出的分散指标等，对格局的强度作出了更客观的度量，将格局研究推进了一步。
但是由于取样方法没有改进，对集群分布的聚块规模、种群格局的斑块镶嵌等纹理现象未能作出检测。
美国生态学家P.Greig-Smith于1952年设计了邻接格子样方，并在此基础上提出了区组分析方法，该方法克服了传统单一尺度取样及分析方法难以全面客观地反映种群分布格局的不足，向种群格局的精准测定迈出了重要的一步，使分布格局研究进入了新阶段。
Greig-Smith的取样及格局分析方法问世后得到了许多学者的承认和应用。
如Pillips关于窄叶草根茎系统形态的工作、Agnew对灯心草形态的研究等等均不同程度地应用Greig-Smith的邻接格子取样及格局分析方法，并使之得到进一步发展。
其间Kershaw1960年提出种群分布格局的协方差分析，并于1970年提出计算分布格局强度的强度分析方法。
此外Hill于1973年对Greig-Smith区组分析均方计算方法作了修正，同时提出了二项局部方差分析和谱分析，用于邻接格子样方及样条取样数据的处理[7]。
3.国内研究现状我国在种群分布格局研究方面起步较晚，20世纪80年代以来，植物种群分布格局研究才得以进行。
阳含熙《种群格局》（1981）的非正式出版及他在内蒙古草原生态系统定位站指导下对草原群落水平格局的研究工作，引入一系列种群格局的测定及分析方法，推动了该方面的研究。
杨持（1983）应用了Greig-Smith 的邻接格子取样及区组分析方法，对内蒙古草原17中常见植物种群做了研究。
发现其中绝大多数为集群分布，有7组在区组面积为0.32m²处形成聚块；后来与杨在中等人设计了二维网函数插值法，并将该方法用于种群分布格局图的模拟计算，在草原群落格局分析中取得较好效果，此后，杨在中还提出了格局研究的三角边界插值法。
陆阳应用不同取样及分析方法，研究了南亚热带森林植物种群分布格局，对各方法在南亚热带森林群落中进行格局测定的适用性做了客观评价[7]。
李素清、杨斌盛、张金屯山西云顶山亚高山草甸优势种群和群落的格局分析研究中，应用双项轨迹方差法对草甸种群格局进行分析，计算结果简单明了，可较好地反映出种群的生态关系，是有效的格局分析方法[4]。
武玉珍、张峰对山西桑干河流域湿地植被优势种群分布格局进行了研究，研究选用了方差/均值比（扩散系数）的t检验、聚集指数、平均拥挤度、聚块性指数、Green指数和负二项分布的聚集强度等方法，分析了山西桑干河流域湿地植被优势种群的分布格局及形成原因，结果表明这些植物种群的分布格局都属于聚集分布，只是它们的聚集强度存在差异，进一步说明方差/均值比率法是一种较好的种群分布格局的分析方法[5]。
吴宁对贡嘎山麦吊杉群落优势种群的分布格局及相互关系进行了研究，选用以样地取样数据为基础的负二项式、方差/ 均值比率、平均拥挤指数, 以及Morisita的格局指数等方法进行测定，结果表明除除麦吊杉和铁杉等大型针叶树种呈随机分布外, 其余优势种群皆呈聚集分布[8]。
党海山、江明喜、田玉强、黄汉东、金霞等在后河自然保护区珍稀植物群落主要种群结构及分布格局研究中将植物分布格局研究与群落结构联系起来，从植物种群格局分析中进一步揭示群落结构[9]。
目前，我国对种群分布格局的研究有很多，研究的方法多种多样，但较多的采用的是方差/均值比率法。
由于方差反映了种群个体分布的不均匀程度，因此方差/均值比率是一个很好的表征种群个体水平空间分布特征的指标。
4.存在的问题当前植物种群空间分布格局研究存在的问题主要是在研究方法上。
在过去的种群分布格局的研究方法中，大都具有较大的尺度依赖性，不同的观测尺度所得的结果可能截然不同，这种尺度依赖性的存在，增加了种群分布类型判断的复杂性和不确定性。
近年来，植物种群格局分析的尺度问题历来受到广大生态学家的关注，探索了许多方法来测定不同的格局，如大尺度格局分析方法——趋势面分析，中尺度格局分析方法——双向轨迹方差法，小尺度格局分析方法——种毗连法[5.10]。
随后又出现一种新的格局分析方法，即点格局分析方法，点格局分析的统计学理论是Riply ( 1977) 首先提出来的, 后来经Diggle 等人的发展逐步形成的一种种群格局分析的新方法，该方法能克服样方尺度大小带来的差异。
点格局分析方法计算出不同尺度的分布格局是一个累积的分布格局，可用来分析群落中物种个体间的分布空间格局，但不能将不同尺度的分布格局分离开来。
在此基础上，Condit等（2000）提出了相对邻里密度的概念，即G-function。
点格局分析方法要求的取样面积相当大，需要将种群的各种分布格局都包括其中，且计算也相当复杂[10.11]。
随着不同尺度格局分析方法的出现, 由于样方尺度的大小所带来的差异也逐渐被克服。
其中, 最为常用的仍然是样方法, 而在进行固定样地的调查时, 点格局分析方法是最佳的[5]。
随着科技的发展，一套完整的数据处理、计算和制图软件系统——R软件已受到越来越多人的关注与应用，R软件的发展为种群分布格局的研究奠定了基础，其具有免费、强大的统计分析及其完美的作图功能。
国外学者多年以前就在种群分布格局分析研究方面开始应用R软件，而国内学者对R软件的了解和应用并不多，在植物种群分布格局研究中的应用并不普遍[10]。
科学研究需要科技的支撑，我们应该将先进的科技成果用于科学研究之中。
5.结论及展望种群是自然界中存在的基本单位，是连接个体与群落的重要纽带，从进化论的观点看，种群是一个演化单位，从生态学的观点看，种群又是生物群落的基本组成单位[13]。
植物种群分布格局的研究是分析植物种群的特征、种内关系和种间关系以及植物种群与周围环境之间相互作用关系的重要方法，因此了解种群的空间分布格局对了解种群的结构和进一步了解群落的特征是十分重要的[11]。
种群分布格局是植物种群生物学特性对环境条件长期适应和选择的结果，研究种群结构和空间分布格局，对阐明种群的生态特性、稳定性和更新策略具有重要意义。
同时通过阐明种群与环境的相互作用与揭示格局的成因。
为保护措施的制定和退化生态系统功能的修复提供一定的科学依据[13.14.15.16]。
随着种群空间格局研究方法的不断深入，通过结合各个领域的研究方法，将对种群空间格局研究的更加透彻，种群格局的研究发展前景势必广阔，相信对种群空间格局的研究将对生态学科研领域作出更多的贡献。