国家公园生态产品价值实现的机制及模式——以神农架国家公园为例

探究生态产品价值实现的机制及模式是国家公园加快生态文明建设、推动“绿水青山”向“金山银山”转化的关键。构建了国家公园社会-经济-自然复合生态系统,分析国家公园生态产品特征并划分类别,以神农架国家公园试点为例,探究了国家公园生态产品价值的实现路径与机制,建立了国家公园生态产品价值实现模式。结果表明:(1)国家公园复合生态系统由社会、经济和自然生态系统构成,形成一个相互影响、相互关联的整体。(2)国家公园生态产品具有生物生产性、资源稀缺性、人类收益性、地域整体性、政策依赖性、利益平衡性等特征,识别与分类生态产品有助于复合生态系统的平稳运行与健康发展,进而实现生态产品价值。(3)国家公园生态产品总体分为公共性、准公共性和经营性三类,并由政府主导、社区主导、市场主导与多主体复合型路径组成的价值实现路径体系完成价值实现。(4)国家公园生态产品价值实现机制由生态保护机制、经济发展机制、社区进步机制和协调保障机制四部分构成,服务于生态保护、产业发展和社区振兴三个目标。(5)国家公园生态产品价值实现过程中存在一定问题,以生态保护为首要任务、旅游发展为实现路径、社区振兴为核心目标,构建神农架国家公园“生态保护-旅游发展-社区振兴”共生模式,并进一步提出生态产品价值实现的生态旅游模式,以协调处理神农架国家公园复合生态系统结构内的矛盾,实现国家公园生态产品价值的最大化。综上所述,丰富了生态产品价值实现理论,并为国家公园生态产品价值实现模式提供了重要的科学依据与决策参考。国家公园“生态保护-旅游发展-社区振兴”的共生模式以及国家公园生态产品实现的生态旅游模式,将为国家公园生态产品价值的实现提供更加全面与有效的路径与模式。

基于“胃不和则卧不安”理论探讨肠道菌群对失眠的作用机制

《素问·逆调论》中记载“胃不和则卧不安”。然而由饮食不节引起的失眠,此病症的发病机制尚不清楚。现代研究发现,肠道菌群作为肠和脑的中间纽带,将胃肠道系统与中枢神经系统联系起来,这与中医论述的“胃不和则卧不安”的观点不谋而合。本文以肠道菌群为出发点,探讨胃肠不舒与失眠发生的内在联系,将现代发病机制与中医理论结合起来,以明确“胃不和则卧不安”的发病机制,为治疗失眠提供新思路。

海洋强国战略背景下有限元素法课程教学改革探索

作为工科院校众多专业的本科生必修课程的有限元素法,连同计算机辅助设计和辅助制造已成为数字化设计与制造的核心,是提高产品及工程设计质量和效率的最有效工具。海洋强国战略下,以立德树人为最终目标的课程思政建设与专业教学改革为当前有限元素法的教学与育人体系提供挑战与机遇。该文以有限元素法课程教学改革过程中教学模式为例,探索了以“问题导入—数理建模—有限元基础理论—实践提升”的教学改革思路,以培养卓越工程师践行海洋强国战略为导向,让学生在感受数学物理公式简洁美观的同时体会复杂问题求解过程中的成就感,形成以提升学生综合素质为最终目标的课程教学模式。

ZIF-8封装AuNCs荧光传感器用于铁离子的检测

介绍一个适合于本科教学使用的综合创新实验,设计合成了一种荧光传感器Au NCs@ZIF-8,并将其用于铁离子(Fe^(3+))的检测。MOFs具有高效吸附、聚集检测物的特点,因此选择将Au NCs封装到ZIF-8中,从而实现目标物的定量检测。封装后,由于Au NCs具有AIE特性,所以Au NCs@ZIF-8的荧光强度明显增强。ZIF-8是一种多孔材料,加入Fe^(3+)后,Fe^(3+)能够进入ZIF-8内部,导致Au NCs的荧光被Fe^(3+)猝灭,成功用于实际水样中Fe^(3+)的检测。尽管该实验步骤复杂并涉及新型纳米材料的合成和表征,但它成功地整合了无机化学、分析化学以及材料化学的相关知识,且操作难度适宜。这为提升学生的动手能力和科技前沿理解提供了一次宝贵的机会。

2000—2021年黄河流域化肥使用量与粮食产量时空变化特征

[目的]研究黄河流域化肥使用时空变化特征及其与粮食生产的关系,为该流域化肥施用管控提供理论依据。[方法]基于2000—2021年黄河流域化肥使用量和粮食产量相关数据,采用空间自相关分析、核密度分析和标准差椭圆等方法对黄河流域化肥使用的时空变化特征进行了分析,并探讨化肥使用量和粮食产量的关系。[结果]2000—2021年黄河流域粮食产量增长49.55%,大于化肥使用量增速(24.87%),2013年后流域化肥使用量开始波动下降,粮食产量依然保持增长趋势,化肥使用效率明显提升。近22 a来黄河流域化肥使用的区域集聚态势在持续减弱,黄河流域化肥使用量在空间上具有一定的非均衡性,热点区域主要集中在河南和山东省,冷点区域集中在青海和甘肃省,22 a来黄河流域化肥使用热点区域减少,高值聚集区向西移动,冷点区域增加。近22 a来黄河流域上中下游地区化肥使用量分别增长46.52%,38.68%和9.50%,西部地区化肥使用量快速增长,推动了流域化肥使用重心向北西西方向移动57.40 km。近22 a来黄河流域粮食产量重心向北北西方向移动22.06 km,与化肥使用量重心趋于分离。[结论]黄河流域化肥减量增效行动成效显著,但整体化肥使用强度仍为超标状态,未来仍需减少化肥使用。

小转弯曲线隧道TBM选型与掘进姿态调控方法

小转弯隧道施工时全断面隧道掘进机(full-section tunnel boring machine,TBM)的选型设计和掘进姿态控制具有特殊性,目前还缺乏通用的理论依据和指导方法。针对此问题,首先,对传统类型TBM小转弯选型进行研究,结合已有项目数据和几何模拟,确定传统类型TBM能适应的最小转弯半径。然后,对双盾敞开式TBM的推进系统和导向系统进行针对性设计,通过分析双盾敞开式TBM推进系统结构和实际施工,提出转弯时双盾敞开式TBM推进油缸内外侧行程差值的理论计算方法和施工过程中的姿态调控方法。最后,得出如下结论:1)当隧道转弯半径小于200 m时,敞开式TBM适应难度较大,需要采用双盾敞开式TBM;2)结合抚宁抽水蓄能电站项目实际施工情况,提出的双盾敞开式TBM的理论计算方法和姿态调控方法确保了转弯段隧道的轴线偏差在要求范围内。

降雨诱发的浅表堆积层滑坡成因机理与稳定性预测模型

强降雨引起的滑坡多以浅表堆积层滑移为主,易群发、危害性大,其地下水和土体内部含水率对降雨的水文响应机制复杂,难以精准开展稳定性预测。为研究降雨引起的滑坡水文响应对稳定性的影响,以四川省青川县后山里滑坡为例,开展现场降雨入渗监测、相关性分析和力学分析。通过连续3年的降雨量、土体水分和地下水位等监测,分析降雨入渗-土体体积含水率-地下水位的响应规律,得到降雨量与地下水位的相关关系,并基于无限斜坡稳定性计算公式构建基于降雨量和地下水位埋深的浅层滑坡稳定性预测模型。结果表明:(1)年内地下水呈周期性波动,分为缓慢下降期、快速下降期和快速上升期三个阶段,且降雨量与地下水埋深呈线性负相关,与水位升幅相关性不显著;(2)根据稳定性预测模型确定了该滑坡失稳的临界降雨阈值为81.8mm/d,地下水埋深阈值为0.73m。研究结果可为降雨诱发浅表堆积层滑坡的预警预报提供参考。

白檀种子胚愈伤组织诱导过程中褐化影响因子研究

为探究白檀种子贮藏及愈伤组织诱导过程中种子胚组织褐化的影响因子,以白檀种子为材料,测定其贮藏过程中的生理变化,并研究不同处理对白檀种胚组织培养褐化率、转化率及污染率的影响。结果表明,白檀种子采收后,4℃贮藏14 d多酚氧化酶(PPO)活性与丙二醛(MDA)含量均最低,此时进行组织培养种胚褐化率低。白檀种子组织培养在高pH(6.3)和低pH(4.8)下的褐化率高,在pH值5.8时褐化率最低。组织培养接种时去除胚乳,培养基pH值5.3,使用M_(蔗糖)∶M_(葡萄糖)=1∶1混合,碳源浓度为30 g/L,NAA浓度为0.10 mg/L,能获得大量生长状况良好、分化能力较强的愈伤组织。

利用CRISPR/Cas9编辑系统构建ACTA1基因敲除的PEFs细胞系

【目的】利用CRISPR/Cas9技术获得α-肌动蛋白1(actin alpha 1,ACTA1)基因敲除的猪胎儿成纤维细胞(porcine embryo fibroblasts, PEFs),为后续在细胞水平上探究猪ACTA1基因功能及发掘友好基因座位奠定基础。【方法】通过实时荧光定量PCR检测ACTA1基因在巴马小型猪心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、背部皮下脂肪和背最长肌7种组织中的表达情况;利用CRISPOR在线网站在猪ACTA1基因第7外显子区域设计3条向导RNA(single guide RNA,sgRNA),并将其连接至pX330载体;通过T7E1酶切检测不同sgRNA活性,选择效率较高且符合目标的载体质粒共转染至PEFs中;利用有限稀释法筛选单克隆细胞,并对获得的单克隆细胞进行基因型鉴定和脱靶分析。【结果】实时荧光定量PCR结果表明,ACTA1基因在背最长肌中的表达量极显著高于其他组织(P<0.01)。设计的3条sgRNA的基因编辑效率分别为24.87%(sgRNA1)、39.59%(sgRNA2)、36.93%(sgRNA3),综合切割位置和基因编辑效率,选用sgRNA1和sgRNA2共转染细胞。基因型鉴定结果表明,获得的69株单克隆细胞中有20株单克隆细胞发生了编辑,其中单等位基因片段敲除细胞3株,双等位基因片段敲除细胞1株,片段敲除效率为5.8%(4/69)。脱靶分析结果显示,在预测的脱靶位点未检测到脱靶效应。【结论】本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑系统成功构建了ACTA1基因纯合敲除的PEFs,研究结果为进一步探究ACTA1基因对猪骨骼肌发育调控提供了技术支撑和理论基础,同时为挖掘猪组织特异性表达的友好位点提供新思路。

基于深度强化学习的防空反导智能任务分配

随着作战双方不断采用新技术,信息时代的战争呈现出强博弈对抗性。在分析防空反导任务分配过程和决策的本质基础上,从敌我两个角度深入探讨了强博弈对抗环境下防空反导任务分配所面临的挑战。讨论了基于深度强化学习的防空反导智能任务分配方法的优势,提出了其实际应用所面临的问题,有望解决相关问题的技术途径和方法评价指标,为防空反导智能任务分配提供新思路。

龙胆种子质量分级标准研究

以16批龙胆种子为试验材料,获取龙胆种子真实性、净度、含水量、百粒重、生活力、发芽率和发芽势等指标的数据,采用主成分分析、系统聚类分析和K-均值聚类分析等多元统计分析方法对龙胆种子进行三级标准划分,初步制定龙胆种子的质量分级标准。结果表明,一级:净度≥79.95%,含水量≥6.40%,生活力≥87.17%,百粒重≥5.00 mg,发芽率≥77.50%,发芽势≥36.50%;二级:55.62%≤净度<79.95%,5.91%≤含水量<6.40%,86.170%≤生活力<87.17%,4.72 mg≤百粒重<5.00 mg, 69.33%≤发芽率<77.50%,31.75%≤发芽势<36.50%;三级:净度<55.62%,含水量<5.91%,生活力<86.17%,百粒重<4.72 mg,发芽率<69.33%,发芽势<31.75%。

基于深度强化学习的防空武器目标分配问题研究

针对传统模型和算法难以解决防空作战指挥决策中存在的不确定性和非线性等问题,结合深度强化学习理论,构建了一种新型面向智能武器-目标分配的深度神经网络框架,引入双噪声和优先经验回放技术改进深度确定性策略梯度算法用以模型求解,并在地空对抗数字战场进行了仿真验证。实验结果显示,用该算法训练出的智能体能够更加合理高效地运用武器资源,验证了模型框架和算法的优越性和合理性。

鸡精液稀释液的筛选

为筛选出效果较好的B系列鸡精液稀释液,以稀释后冷藏保存不同时长精子活力、受精率与孵化率为检测指标进行研究,结果表明:1)稀释冷藏30 min后,EL、EH组的精子活力显著优于B1组(P<0.05);冷藏24 h后,EH、EL组的精子活力显著高于P组(P<0.05);B1组和P组在各时间点均无显著性差异;2)稀释后立即输精,EL组的受精率比B1组高4.9%,但受精蛋孵化率降低5.5%,最终B1组入孵蛋孵化率比EL组高0.7%;稀释冷藏10 h后输精,EL组受精率比B1组高7%,但受精蛋孵化率比B1组低11%。B1组入孵蛋孵化率比EL组高5%,但比原精组低3%;3)稀释湘黄鸡精液冷藏运输70 km后输精,6个家系平均受精率为83.7%,受精蛋孵化率为89.8%,入孵蛋孵化率为75.2%;4)稀释液实际应用方面:B1、B2液输精效果较好,但B2液成本较低,孵化结果优于B1液与鸡场自配稀释液。综上所述,单纯降低B系列稀释液中TES含量(B1液)不利于精子生存,而等比例降低各组分,将渗透压调整为280 mOsm/kg(B2液)时,孵化效果较好。

山黧豆AAE超家族基因鉴定及LsAAE3的酶活检测

【目的】三七素(β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸,β-ODAP)是山黧豆、三七等物种中的神经活性物质,其生物合成与草酰辅酶A密切相关。研究基于全基因组鉴定山黧豆草酰辅酶A合成酶的编码基因,为β-ODAP生物合成的调控研究奠定基础。【方法】用AMP结合结构域隐马尔科夫模型在山黧豆基因组中鉴定酰基激活酶超家族(acyl-activating enzyme superfamily,AAE)基因,在此基础上,克隆山黧豆草酰辅酶A合成酶基因LsAAE3,用多序列比对、原核表达及酶活检测等方法分析LsAAE3基因功能。【结果】山黧豆中至少存在22条AAE家族基因;系统发育分析表明:LsAAE3与拟南芥AtAAE3等聚为一支,隶属于酰基辅酶A合成酶家族。基因克隆及序列分析表明:LsAAE3基因cDNA全长为1566 bp;LsAAE3和AtAAE3的保守结构域类似,均含有AMP结合位点、CoA结合位点及AAE保守结构域。SDS-PAGE检测表明所获融合蛋白条带单一,大小在56 kD左右;用His标签抗体进行Western blot分析发现,诱导后和纯化的融合蛋白均能检测到特征条带,说明所获融合蛋白为LsAAE3。体外酶活检测表明:LsAAE3具有草酰辅酶A合成酶活性,其活性发挥依赖于ATP、Mg^(2+)。【结论】研究在全基因组水平鉴定山黧豆AAE超家族基因,并验证了LsAAE3具有草酰辅酶A合成酶活性,为进一步分析山黧豆LsAAE3在β-ODAP生物合成过程中的功能奠定基础。

超声协同低共熔溶剂提取紫丁香花多酚工艺优化及抗氧化活性分析

为建立一种环保高效的紫丁香花多酚提取方法并研究丁香花多酚的抗氧化活性,本研究采用了超声协同低共熔溶剂法(Deep Eutectic Solvents,DESs)对紫丁香花多酚进行提取。首先,筛选出氯化胆碱-苹果酸(摩尔比1:1.5)作为提取溶剂,以单因素实验结果的基础上,选取提取温度、超声时间、料液比、超声功率为优化关键因素,多酚提取量为响应值,采用Box-Behnken响应面法进行优化,并研究紫丁香多酚对DPPH自由基和羟基自由基的清除能力。结果表明,在提取温度60℃,超声时间60 min,料液比1:30 g/mL,超声功率300 W时,紫丁香多酚提取量可达52.19±0.13 mg/g,显著高于传统水提法和有机溶剂(60%乙醇、甲醇)提取法(P<0.05)。体外抗氧化实验表明,当紫丁香花多酚浓度为2.0 mg/mL时,对DPPH和羟基自由基清除率分别为93.28%和52.57%。综上,超声协同低共熔溶剂提取法能够绿色、高效地提取紫丁香多酚物质,为紫丁香提取和深度开发提供理论依据。

钛基纳米催化剂改善NaAlH 4储氢性能的研究进展

NaAlH 4具有储氢量高、热力学稳定性适中、成本低等优点,是重要的候选储氢材料。但其在温和条件下吸放氢速率慢、加氢压力大、循环性能差等缺点有待解决。掺杂钛基纳米催化剂是改善NaAlH 4储氢性能的有效手段,因此设计高效率的钛基纳米催化剂,对于推动NaAlH 4的应用具有重要意义。针对钛基纳米催化剂,系统地介绍了组分调控、尺寸调控、复合化和界面调控这4种改性手段,并重点讨论了界面调控发展面临的主要问题及发展趋势,为基于NaAlH 4固态储氢技术的推广应用提供理论基础和科学指导。

纤维素酶辅助超声提取丁香叶黄酮工艺优化及抗氧化性分析

为研究丁香叶中总黄酮的高效提取方法,本文首次采用纤维素酶辅助超声法对4种丁香叶中的总黄酮进行提取。以总黄酮提取得率为指标,单因素实验分析纤维素酶用量、pH、超声时间、超声功率、液料比、温度、乙醇体积分数对小叶丁香叶总黄酮提取得率的影响,应用响应面法优化,得到最优提取工艺,并通过体外抗氧化检测丁香叶总黄酮对DPPH自由基和OH自由基的清除能力。结果表明,最优提取工艺为加酶量2%,pH5.5,超声时间40 min,超声功率400 W,乙醇体积分数63%,温度56℃,液料比30:1(mL/g),在该条件下,小叶丁香叶总黄酮提取得率为32.21±0.16 mg/g,与回归模型的预测值32.57 mg/g接近。抗氧化活性结果表明,4种丁香叶总黄酮对DPPH自由基的清除能力为小叶丁香>暴马丁香>白丁香>紫丁香;对OH自由基的清除能力为小叶丁香>暴马丁香>紫丁香>白丁香。纤维素酶辅助超声法能高效提取丁香叶中的总黄酮,且丁香叶总黄酮具有较好的抗氧化性,具有一定的开发潜力。

白丁香花多糖的提取、纯化及抗氧化活性研究

采用酶辅助超声提取法提取白丁香花多糖,利用响应面试验(RSM)法系统分析了不同实验条件对白丁香花多糖得率的影响。将粗多糖经DEAE-52纤维素柱和Sephadex G-100凝胶柱层析进行纯化,用高效凝胶渗透色谱法(HPGPC)、离子色谱法(IC)、紫外光谱、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对多糖的初步结构进行了表征,并进行体外抗氧化活性研究。结果表明,白丁香花多糖最佳提取工艺:超声功率150 W、超声时间40 min、超声温度40℃、加酶量(纤维素酶、中性蛋白酶)2.2%、料液比1:40 g/mL,在此条件下白丁香花多糖的得率为3.03%±0.09%。经DEAE-52纤维素柱纯化后得到4个组分的多糖,收集主要组分SP-c;再经Sephadex G-100凝胶柱纯化后得到SP-c-1组分。得出SP-c-1的单糖组成及摩尔比为半乳糖醛酸、阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖、葡萄糖、葡萄糖醛酸、木糖=18.39:11.13:8.96:2.61:1:0.83:0.57。SP-c-1重均分子量(Mw)为14069 Da,数均分子量(Mn)为13637 Da,具有多糖特征吸收峰,含D-葡萄吡喃糖构型。SP-c-1对DPPH、ABTS+自由基的半抑制浓度(IC_(50))分别0.87、1.355 mg/mL。SP-c-1显示出良好的抗氧化活性。

基于上下文感知与图注意力网络的人机协作装配人员作业意图识别方法

针对人机协作装配现有研究尚未充分综合利用复杂装配环境中各要素的三维空间特征与视觉特征,并考虑装配环境中丰富的上下文信息,使得复杂装配环境下人员作业意图识别精度较低,提出结合装配环境各要素的三维空间特征和视觉特征,基于图注意力网络实现人员作业意图的高精度识别方法。首先利用FasterR-CNN神经网络对装配场景中的各要素,如人员、机器人、零件等进行目标检测,得到各要素的空间位置信息,同时从网络中提取各要素的视觉特征信息;然后结合图注意力网络推理装配过程中人员对不同作业对象的作业意图,如搬运、组装、触碰等;最后通过人机协作场景下的齿轮装配实验对所提方法进行验证。实验结果表明,相比深度卷积神经网络,所提方法在识别准确性、场景泛化性等方面具有优越性。

基于InVEST模型的蒲河流域景观格局及生境质量时空演变分析

[目的]通过对景观生态格局和生境质量的时空动态分析,深入研究沈阳市蒲河流域实施水土保持措施前后的生境质量响应情况,旨在为小型流域的水土保持策略提供科学依据,以促进生态经济的协同增长和区域生态的持续健康发展。[方法]基于蒲河流域2000年、2010年、2020年的土地利用数据和数字高程模型(DEM)等数据,结合FRAGSTATS和InVEST模型,运用土地利用转移矩阵、景观格局指数、生境质量及生境退化度对土地利用变化进行分析,探究响应机理。[结果](1)在2000-2010年期间,蒲河流域的耕地开发活动频繁,导致森林、草地等土地类型的比例显著下降;在2010-2020年期间,蒲河生态廊道的建设推动土地利用的变化,耕地面积流向人造地表、森林和草地。(2)在2000-2020年期间,蒲河流域的整体景观格局经历先趋于完整后破碎化的演变过程,蒲河两岸景观形成多种要素集合的密集格局,城市中心北部边缘地区生境持续破碎化。(3)从流域整体分析,2000年、2010年、2020年的生境平均质量分别为0.349,0.329,0.354,呈现出先降后升的趋势。生境退化平均值分别为0.098,0.112,0.086,与生境质量变化趋势一致。随着蒲河生态廊道建设,2020年生境质量明显改善,生态系统受到的威胁减少。从空间格局分析,东北部与西南部呈现出明显的空间分布特征;东北山区、西南湿地等区域生境质量总体较好,但有着生境退化的威胁。[结论]在水土保持措施的影响下,蒲河流域的景观生态格局得以改善,有效抑制了生境的退化现象。