Robust reliability and electrical performances by the bulk-contact modulation in 60-V p-channel LDMOS power components

To increase reliability and electrical performance, shallow-trench isolation (STI) (or called field-oxide (FOX)) structures were inserted in the bulk-contact region of 60-V high-voltage p-channel lateral-diffused MOSFET (pLDMOS) devices in this study. As the FOX ratio increased with the addition of FOX segments, the value of the secondary breakdown current (I_t2) was enhanced. Therefore, the anti-electrostatic discharge ability of a pLDMOS device can be efficiently improved using this novel method. In addition, when the weighting ratio of FOX structures increased, variation values in the trigger voltage (V_t1) and holding voltage (V_h) of the corresponding samples remained within the range of approximately 1–4 V. The R_on value decreased because of more uniform conduction. The experimental data for the FOX structures added to the bulk revealed that the I_t2 value was improved by approximately 13.98%, V_h values were greater than 60 V (which is favorable for latch-up immunity), and the R_on value was decreased by approximately 12.62% compared with a reference device under test (without FOX segments in the bulk-contact region).     

Arsenite toxicity and uptake rate of rice (Oryza sativa L.) in vivo

Toxicity threshold of arsenite on intact rice seedlings was determined and arsenite uptake characteristics were investigated using non-toxic concentrations of arsenite.The arsenite toxicity threshold was 2.4 μM arsenite which reduced growth by 10% (EC₁₀). The two highest arsenite levels induced wilting of seedlings and reduced both, transpiration rate and net photosynthetic rate. Arsenic content in plant tissue increased up to 10.7 μM arsenite and then declined with increasing arsenite concentration in the treatment solution. The contents of Si, P, K, and of micronutrients Cu, Fe, Mn and Zn in shoot d.m. were reduced by arsenite levels ≥ 5.3 μM. In the non-toxic range, arsenite uptake rate was linearly related to arsenite concentration.High arsenite levels reduced growth without being taken up which might be due to increasing binding of arsenite to proteins at the outer side of the plasmalemma.     

GIS-gestützte Analysen zur m?glichen Gef?hrdung von Naturschutzgebieten durch den Anbau gentechnisch ver?nderter Kulturpflanzen

Zusammenfassung   Hintergrund, Ziel und Zweck Der kommerzielle Einsatz von gentechnisch ver?nderten Kulturpflanzen (GVP) wurde bislang fokussiert auf Fragen zur Koexistenz mit der konventionellen und ?kologischen Landwirtschaft sowie auf m?gliche Beeintr?chtigungen der menschlichen Gesundheit. Gro?r?umige Untersuchungen zu m?glichen direkten, indirekten und langfristigen Wirkungen auf natürliche ?kosysteme fehlen dagegen bisher. Besonders der Wahrung der Integrit?t von Naturschutzgebieten kommt hierbei eine besondere Rolle zu. Nach § 23 Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) dienen Naturschutzgebiete dem besonderen Schutz von Natur und Landschaft, indem dort existierende Biotope wild lebender Arten erhalten, entwickelt und wiederhergestellt werden sollen. Der § 34a BNatSchG setzt die Nutzung von gentechnisch ver?nderte Organismen (GVO) mit Projekten gleich, welche im Falle von Gebieten gemeinschaftlicher Bedeutung (Flora-Fauna-Habitate, FFH) oder europ?ischer Vogelschutzgebiete auf ihre Vertr?glichkeit mit dem Schutzzweck zu überprüfen sind. Vor diesem Hintergrund wurde in dem vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) gef?rderten Projekt „Abstandregelungen beim Anbau gentechnisch ver?nderter Pflanzen in der N?he von Schutzgebieten“ untersucht, inwiefern Schutzgebiete von den Auswirkungen des Anbaus gentechnisch ver?nderter Pflanzen betroffen w?ren und welche Ma?nahmen die Auswirkungen eines GVP-Anbaus mindern oder verhindern k?nnten. Im Mittelpunkt der hier vorgestellten Arbeit wird beispielhaft gezeigt, wie sich die Einführung unterschiedlicher Abstandregelungen zum Schutz der Artendiversit?t in Naturschutzgebieten auf den potenziellen Anbau von herbizidresistentem Raps (HR-Raps) und insektizidresistentem Mais (B. t.-Mais) in Nachbarschaft von Schutzgebieten fl?chenhaft auswirken würde. Zum anderen wird eine Methodik vorgestellt, die es erm?glicht, die in Deutschland eingerichteten Naturschutzgebiete in Gruppen unterschiedlicher Gef?hrdung durch einen GVP-Anbau einzuteilen, um daraus repr?sentative Schutzgebiete für eine Modellierung der GVP-Ausbreitung zu bestimmen und so den Aufwand für eine Absch?tzung der ?kologischen Folgen eines GVP-Anbaus zu reduzieren. Material und Methoden In Deutschland gab es nach Angaben des Bundesamtes für Naturschutz (Stand: 2003) etwa 7.400 Naturschutzgebiete (NSG), die einen Anteil von 3 % der Landesfl?che einnahmen. In einem geografischen Informationssystem (GIS) wurden die Schutzgebietsgeometrien mit Landnutzungsdaten aus „CORINE Landcover“ und Regionalstatistiken zur Anbaufl?che von Raps und Mais sowie einer ?kologischen Raumgliederung Deutschlands zusammengeführt. In einem ersten Schritt wurde untersucht, wie viel Agrarnutzungsfl?che bei unterschiedlichen Sicherheitsabst?nden um die NSG bundesweit und je Bundesland für einen Anbau von B. t.-Mais bzw. HR-Raps noch zur Verfügung st?nde. In einem zweiten Schritt wurden die NSG mithilfe komplexer GIS-Analysen zu Schutzgebietstypen aggregiert, die die Variationen in der Anbaudichte von Raps oder Mais in Nachbarschaft zu den Schutzgebieten sowie deren unterschiedliche Geometrie und deren landschafts?kologische Situation widerspiegeln. Dafür wurde zun?chst ein Geometriefaktor (GF) berechnet, der den Umfang eines NSG in Beziehung zu seiner Fl?che als Ma? für die relative Kontaktzone und Eindringtiefe der Wirkungen von GVP, z. B. über den Pollenflug, setzt. Die Intensit?t der GVO-Wirkungen wurde mithilfe eines Anbaudichtefaktors (AF) ausgedrückt, der auf Basis von kreisbezogenen Agrarstatistiken den Anteil der kulturartenspezifischen Nutzung innerhalb einer Zone von 4.000 m (Rapsanbau) bzw. 800 m (Maisanbau) um das NSG beschreibt. Ergebnisse Bereits bei einer Sicherheitszone von 500 m um die NSG verblieben nach den durchgeführten Berechnungen noch über 94 % der Agrarfl?chen in Deutschland für einen Anbau von GVP, bei 1.000 m Sicherheitsabstand noch etwa 88 %, bei 4.000 m dagegen nur noch etwa die H?lfte. Die Kombination von GF und AF ergaben für jede Kulturart nach Aufteilung in jeweils drei Perzentilklassen neun Modellraumklassen (MRK), die die Variation von Gebietsgeometrie und Anbaudichte in der Umgebung des NSG widerspiegeln. Am meisten gef?hrdet waren demnach solche NSG, die eine gro?e Kontaktfl?che (+ GF) und eine hohe Anbaudichte (+ AF) in ihrer Umgebung aufwiesen. NSG mit dieser Konstellation hatten einen Anteil von 7 % und nahmen eine Fl?che von 0,4 % aller NSG ein. Die Verschneidung mit der ?kologischen Raumgliederung ergab, dass mehr als ein Drittel dieser NSG in Raumklasse 62 vorkamen. Alle NSG, in deren Umgebung die h?chsten AF zu finden waren, machten jeweils bei beiden Kulturarten zusammen etwa 60 % aller NSG aus. Diskussion Der technische Ablauf der Klassenbildung erfolgte nach einem Regel basierten hierarchischen System und wurde durch Implementierung eigener GIS-Prozeduren teilautomatisiert, sodass zus?tzliche Auswertungen mit anderen GV-Pflanzen, anderen Schutzgebietstypen oder anderen Abstandsweiten ohne erheblichen Arbeitsaufwand m?glich sind. Die mithilfe von GIS-Operationen und h?ufigkeitsstatistischen Methoden berechneten Schutzgebietskategorien halfen dabei, die Folgen eines GVP-Anbaus hinsichtlich einer m?glichen Gef?hrdung von Schutzgebieten in der Anbaupraxis abzusch?tzen. Schlussfolgerungen Die Festlegung von Sicherheitsabst?nden um Schutzgebiete sollte in Abh?ngigkeit von den Ausbreitungsmechanismen und den spezifischen Wirkungen der jeweiligen Kulturart auf Nicht-Zielorganismen sowie von den jeweils vorkommenden Schutzgütern erfolgen. Besonders GV-Raps birgt aufgrund von Wildpopulationen und aufgrund seiner Kreuzungspartner ein Risiko für ein Einwandern in Schutzgebiete, selbst bei der Einrichtung von Sicherheitszonen, insbesondere wenn dort oder in den Schutzgebieten selbst konventioneller Raps angebaut wird. Dies gilt umso mehr, solange es nicht gelingt, das Saatgut frei von Verunreinigungen mit gentechnisch ver?ndertem Saatgut zu halten. Empfehlungen und Ausblick Zur Konkretisierung und Umsetzung von Ma?nahmen für die Reduzierung von Auswirkungen eines GVP-Anbaus auf Schutzgebiete bedarf es eines politischen und gesellschaftlichen Diskurses zur Abw?gung, welche der Ver?nderungen der Schutzgüter toleriert werden k?nnen, bevor es zu einem kommerziellen Anbau von GVP kommt. Hierfür sind wissenschaftliche Studien notwendig, die auf empirischer und modelltheoretischer Grundlage die Ausbreitungsreichweite von gentechnisch ver?nderten Pollen und die Verbreitung und Wirkung von in die Umwelt eingetragenen Transgenen und freigesetzten Toxinen absch?tzen. Die überwachung der GVP-Anbaufl?chen sollte im Rahmen des nach EU-Richtlinie 2001/18/EC zur Freisetzung von GVO geforderten fallspezifischen und allgemeinen Monitorings erfolgen. Die für die Planung eines Monitorings sowie für die Analyse und Bewertung der Umweltwirkungen notwendigen Informationen sowie die Monitoringdaten selbst sollten in einem webbasierten Geoinformationssystem (WebGIS) integriert und ausgewertet werden. Otto Fr?nzle zum 75. Geburtstag gewidmet     

Air pollutant emissions from rice straw open field burning in India, Thailand and the Philippines

Rice is a widely grown crop in Asia. China (30%) and India (21%) contribute to about half of the world's total rice production. In this study, three major rice-producing countries in Asia are considered, India, Thailand and the Philippines (the later two contributing 4% and 2% of the world's rice production). Rice straw is one of the main field based residues produced along with this commodity and its applications vary widely in the region. Although rice production practises vary from one country to another, open burning of straw is a common practice in these countries.In this study, an approach was followed aiming at (a) determining the quantity of rice straw being subject to open field burning in those countries, (b) congregating pollutant specific emissions factors for rice straw burning, and (c) quantifying the resulting air pollutant emissions. Uncertainties in the results obtained as compared to a global approach are also discussed.     

Inorganic arsenic and trace elements in Ghanaian grain staples

A total of 549 samples of rice, maize, wheat, sorghum and millet were obtained from markets in Ghana, the EU, US and Asia. Analysis of the samples, originating from 21 countries in 5 continents, helped to establish global mean trace element concentrations in grains; thus placing the Ghanaian data within a global context. Ghanaian rice was generally low in potentially toxic elements, but high in essential nutrient elements. Arsenic concentrations in rice from US (0.22 mg/kg) and Thailand (0.15 mg/kg) were higher than in Ghanaian rice (0.11 mg/kg). Percentage inorganic arsenic content of the latter (83%) was, however, higher than for US (42%) and Thai rice (67%). Total arsenic concentration in Ghanaian maize, sorghum and millet samples (0.01 mg/kg) was an order of magnitude lower than in Ghanaian rice, indicating that a shift from rice-centric to multigrain diets could help reduce health risks posed by dietary exposure to inorganic As.     

Hydroxyiminodisuccinic acid (HIDS): A novel biodegradable chelating ligand for the increase of iron bioavailability and arsenic phytoextraction

The influence of biodegradable chelating ligands on arsenic and iron uptake by hydroponically grown rice seedlings (Oryza sativa L.) was investigated. Even though the growth solution contained sufficient Fe, the growth of rice seedlings gradually decreased up to 76% with the increase of pH of the solution from 7 to 11. Iron forms insoluble ferric hydroxide complexes at neutral or alkaline pH in oxic condition. Chelating ligands produce soluble ‘Fe–ligand complex’ which assist Fe uptake in plants. The biodegradable chelating ligand hydroxyiminodisuccinic acid (HIDS) was more efficient then those of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), ethylenediaminedisuccinic acid (EDDS), and iminodisuccinic acid (IDS) in the increase of Fe uptake and growth of rice seedling. A total of 79 ± 20, 87 ± 6, 116 ± 15, and 63 ± 18 mg dry biomass of rice seedlings were produced with the addition of 0.5 mM of EDDS, EDTA, HIDS, and IDS in the nutrient solution, respectively. The Fe concentrations in rice tissues were 117 ± 15, 82 ± 8, 167 ± 25, and 118 ± 22 μmol g⁻¹ dry weights when 0.25 mM of EDDS, EDTA, HIDS, and IDS were added to the nutrient solution, respectively. Most of the Fe accumulated in rice tissues was stored in roots after the addition of chelating ligands in the solution. The results indicate that the HIDS would be a potential alternative to environmentally persistent EDTA for the increase of Fe uptake and plant growth. The HIDS also increased As uptake in rice root though its translocation from root to shoot was not augmented. This study reports HIDS for the first time as a promising chelating ligand for the enhancement of Fe bioavailability and As phytoextraction.     

Phylogenetic changes in soil microbial and diazotrophic diversity with application of butachlor

We investigated changes in population and taxonomic distribution of cultivable bacteria and diazotrophs with butachlor application in rice paddy soils. Population changes were measured by the traditional plate-count method, and taxonomic distribution was studied by 16S rDNA sequencing, then maximum parsimony phylogenic analysis with bootstrapping (1,000 replications). The bacterial population was higher after 39 than 7 days of rice cultivation, which indicated the augmentation of soil microbes by rice root exudates. The application of butachlor increased the diazotrophic population in both upper (0–3 cm) and lower (3–15 cm) layers of soils. Especially at day 39, the population of diazotrophs was 1.8 and 1.6 times that of the control in upper and lower layer soils, respectively. We found several bacterial strains only with butachlor application; examples are strains closest to Bacillus arsenicus, B. marisflavi, B. luciferensis, B. pumilus, and Pseudomonas alvei. Among diazotrophs, three strains closely related to Streptomyces sp. or Rhrizobium sp. were found only with butachlor application. The population of cultivable bacteria and the species composition were both changed with butachlor application, which explains in part the contribution of butachlor to augmenting soil nitrogen-fixing ability.     

Effects of root anatomy and Fe plaque on arsenic uptake by rice seedlings grown in solution culture

Hydroponic experiments were carried out to investigate the effects of root anatomy, induced by aeration and stagnation, and Fe plaque on arsenic (III&V) uptake and translocation by rice plants. The results showed that As uptake in rice plants (Gui Chao-2) treated by aeration was decreased due to lower root specific surface area. Rice roots with larger specific surface area tended to form more Fe plaque, and Fe plaque affected As uptake kinetics by changing As influx curves from linear to hyperbolic for As(III) and from hyperbolic to S-curve for As(V). Fe plaque increased As(III&V) adsorption and minimized the effects of root anatomy characteristics on As uptake into roots and subsequently translocation to shoots. Fe plaque increased As(III) uptake rate at As(III) concentrations of 0.5∼8 mg L⁻¹, reduced As(V) uptake rate at low As(V) concentrations (<2 mg L⁻¹), but increased As uptake rate at high As(V) concentrations (>6 mg L⁻¹).     

Effects of ozone on growth, yield and leaf gas exchange rates of four Bangladeshi cultivars of rice (Oryza sativa L.)

To assess the effects of tropospheric O₃ on rice cultivated in Bangladesh, four Bangladeshi cultivars (BR11, BR14, BR28 and BR29) of rice (Oryza sativa L.) were exposed daily to charcoal-filtered air or O₃ at 60 and 100 nl l⁻¹ (10:00-17:00) from 1 July to 28 November 2008. The whole-plant dry mass and grain yield per plant of the four cultivars were significantly reduced by the exposure to O₃. The exposure to O₃ significantly reduced net photosynthetic rate of the 12th and flag leaves of the four cultivars. The sensitivity to O₃ of growth, yield and leaf gas exchange rates was not significantly different among the four cultivars. The present study suggests that the sensitivity to O₃ of yield of the four Bangladeshi rice cultivars is greater than that of American rice cultivars and is similar to that of Japanese rice cultivars and that O₃ may detrimentally affect rice production in Bangladesh.     

基于小波变换的水源水中藻类生长动态研究

对利用小波变换法对天津引滦原水中日检测叶绿素（藻类表征指标）构成的时间序列进行了变换，将原始序列分解为5个低频和较低频的周期性小波系数和3个高频的“噪音”小波系数，发现5个周期性信息变化与季节更替、优势藻种变换及一定条件下藻类生长动态平衡等因素有关；而高频的“噪音”细节信息除检测误差造成外，降雨、风向及取样的深度也会对此产生重要的影响。通过该段时间水源区域内的气温、太阳曝辐照度及降雨数据分析，验证了小波转换系数的意义及分析结果。