基于文献计量分析的土壤微生物群落构建研究态势

土壤微生物群落构建是当前的热点研究领域,中国学者对此开展了大量研究,发表了众多高水平论文。采用文献计量方法,对2003—2022年期间WOS(Web of Science)核心合集数据库收录的该研究领域论文的数量、被引频次、作者、国家(地区)、研究机构、期刊以及关键词进行统计。基于VOSviewer可视化软件分析贡献居前的作者、国家(地区)、研究机构、期刊以及重要关键词,借助Scimago Graphica软件将不同国家(地区)的发文数量可视化,利用bibliometrix包(R语言)分析研究热点的演变趋势。结果表明:在2003—2022年间,中国学者在本研究领域共发表论文374篇,排名世界第一;根据年度发文量,该领域的研究历程大体可分为三个阶段,分别为萌芽期(2003—2005年)、波动发展期(2006—2011年)和指数增长期(2012—2021年);Zhou JZ(周集中)、Li XZ(李香真)和Chu HY(褚海燕)是本研究领域的核心作者,中国科学院是核心研究机构,Frontiers in Microbiology为WOS数据库文献的主要来源期刊;本领域研究热点词的演变与测序技术的发展紧密关联,测序技术从454焦磷酸测序发展到高通量测序和宏基因组测序,推动了该领域从优先效应和中性理论等概念的引入发展到通过模型确定确定性过程和随机性过程相对贡献的定量研究。在系统描述2003—2022年土壤微生物群落构建领域的研究现状及研究热点的基础上,提出了未来可能的一些重要研究方向,有助于相关学者加深对该研究领域的理解,对进一步聚焦土壤微生物群落构建领域的研究方向具有重要参考价值。

黄河流域生态水文学研究态势分析

黄河流域是中国“一带一路”发展的重要经济廊道,维持黄河流域的生态健康对中国经济社会发展和生态安全具有十分重要的作用。受气候变化和人类活动的影响,黄河流域出现上游植被退化、中游水沙锐减、下游用水紧张、河口三角洲退缩等生态危机,严重制约了流域内的生态文明进程和经济高质量发展。以1990—2020年间Web of Science数据库中收录的5190篇相关文献和145781条参考文献为研究样本,采用可视化知识网络分析和科学计量法,从文献产出规律、关键词共现网络和未来发展方向3个方面,多角度、深层次、定量化、可视化分析黄河流域生态水文研究现状、研究机构、载文期刊、高产作者和热点研究主题。

基于SWAT模型的三峡库区大宁河流域产流产沙模拟及土壤侵蚀研究

为研究三峡库区大宁河流域土壤侵蚀的状况和特点,应用SWAT模型对大宁河流域进行了产流产沙模拟,并基于SWATCUP工具中的SUFI-2方法对模型进行了参数敏感性分析、校正、验证和不确定性分析(2008—2010年为校正期,2011—2013年为验证期),进而分析了流域内土壤侵蚀状况和不同土地利用、土壤类型和坡度对土壤侵蚀的影响,并提出了土壤流失超标区域防治措施。结果表明:(1)校正后的SWAT模型在大宁河流域产流模拟中,校正期和验证期的p-factor值分别为0.89和0.75,r-factor值分别为0.75和0.69,R^2分别为0.92和0.91,NS分别为0.87和0.91;在产沙模拟中,校正期和验证期的p-factor值分别为0.90和0.95,r-factor值分别为1.04和1.05,R^2分别为0.77和0.75,NS分别为0.74和0.72。构建的SWAT模型适合大宁河流域产流产沙模拟和土壤侵蚀状况研究,且不确定性满足要求。(2)整个大宁河流域2008—2013年的平均侵蚀模数为468.88t/(km^2·a),总体土壤侵蚀强度属于微度,但在局部子流域(1,2,3,4,22)的土壤侵蚀强度属于轻度,超过了流域土壤流失容许量500t/(km^2·a),其面积占整个流域的37.44%。(3)导致轻度土壤侵蚀区域土壤流失超标的因子包括土地利用类型中的耕地和草地、土壤类型中的深色淋溶土和饱和黏磐土以及坡度>25°的耕地和草地,其中饱和黏磐土所占面积过多可能是导致轻度侵蚀区域土壤流失超标的最主要原因。建议在轻度土壤侵蚀区域,对饱和黏磐土、坡度>25°的耕地和草地进行一定比例的退耕还林和退草还林。

SWAT模型径流模拟的校正与不确定性分析

为比较SUFI-2和GLUE两种常用的SWAT模型校正与不确定性分析方法的优劣,以三峡库区大宁河流域为研究对象,应用Arc SWAT 2012对大宁河流域进行径流模拟,并分别基于SUFI-2和GLUE方法进行校正和不确定性分析,进而从模型模拟结果的不确定性、拟合效果、运算效率和参数不确定性分析等方面对SUFI-2和GLUE进行比较。结果表明:SUFI-2和GLUE都可以较好地应用于大宁河流域SWAT模型的校正和不确定性分析,但SUFI-2方法能通过较少的模拟次数获得更小的模拟不确定性带以及更佳的拟合效果,而GLUE方法在参数不确定性分析方面的表现更佳。对于SWAT模型径流模拟,建议用SUFI-2方法进行校正和模拟结果不确定性分析,用GLUE方法进行参数不确定性分析。

二维平面和范德瓦耳斯异质结的可控制备与光电应用

自石墨烯被发现以来,二维材料因其优异的特性获得了持续且深入的探索与发展,以石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫化物、黑磷等为代表的二维材料相关研究层出不穷.随着二维新材料制备与应用探索的不断发展,单一材料性能的不足逐渐凸显,研究者们开始考虑采用平面拼接和层间堆垛所产生的协同效应来弥补单一材料的不足,甚至获得一些新的性能.利用二维材料晶格结构的匹配构建异质结,实现特定的功能化,或利用范德瓦耳斯力进行堆垛,将不同二维材料排列组合,从而在体系里引入新的自由度,为二维材料的性质研究和实际应用打开了新的窗口.本文从原子制造角度,介绍了二维平面和范德瓦耳斯异质结材料的可控制备和光电应用.首先简要介绍了应用于异质结制备的常见二维材料的分类及异质结的相关概念,然后从原理上分类列举了常用的表征方法,随后介绍了平面和垂直异质结的制备方法,并对其光电性质及器件应用做了简要介绍.最后,对领域内存在的问题进行了讨论,对未来发展方向做出了展望.

灌溉与生物炭施用对潮土区农田土壤磷淋溶的影响

近年来海河流域农区土壤磷淋溶影响地下水质量,研发控制措施对改善水体环境具有重要意义。采集海河支流潮白河下游顺义地区潮土,通过2年土柱试验(长45 cm×宽40 cm×高80 cm)分析常规滴灌(CDI)和节水滴灌(80%常规灌水量,WSDI)条件下,施1.2%烟杆制生物炭(+B)和不施生物炭(-B)黄花菜种植期间磷淋溶的差异。结果表明,节水滴灌可降低磷淋溶,施用生物炭控制效果更好。在-B条件下,2年WSDI平均磷淋溶比CDI低60.4%;在+B条件下,2年WSDI平均磷淋溶比CDI低65.5%。WSDI能减少土壤水入渗,同时也降低土壤pH,提高土壤有效铁含量而增加磷吸附,减少土壤可淋溶磷含量,进而控制土壤磷淋溶。生物炭施用对土壤磷淋溶影响不显著,但年际差异明显。2017年相同灌溉条件下生物炭施用增加磷淋溶的风险,而2018年生物炭施用却有降低磷淋溶的趋势。灌溉和生物炭施用对黄花菜产量影响存在年际差异,2017年节水滴灌和生物炭施用均显著降低产量;但2018年其对产量影响并不显著且无交互作用,即随着生长年限延长,灌溉和生物炭不再是控制产量的关键因素。结合降低淋溶的效果,推荐节水灌溉结合生物炭施用作为本区农田土壤磷淋溶控制的措施。

人类共情领域认知神经科学:研究展望与应用启示

共情是人类的高级情感能力之一,能够抑制攻击倾向,激发亲社会行为.良好的共情能力有助于和谐人际关系的形成,对个体自身的身心健康及社会稳定都具有积极作用.一直以来,行为学测评技术在共情研究领域占据主导地位,在儿童青少年时期的研究已取得较为丰硕的成果.随着现代脑成像技术的发展,共情研究进入新的历史阶段,人类共情领域认知神经机制的探索逐步展开.本文通过梳理人类共情的毕生发展规律,论述了共情及其发展的神经机制,并在此基础上展望了学科未来发展方向,即未来研究需进一步探察共情毕生发展规律的脑机制;开发高信效度测评工具以完善共情研究体系;搭建大数据跨文化研究平台,实现多学科协同创新发展.此外,基于基础研究结论,本文阐述了共情相关认知神经研究对教育和健康领域的启示.教育方面,基于儿童青少年大脑发展规律,应寻找共情发展的关键期,开展建设学校、家庭和社会共同培育的共情能力体系;健康方面,首先,结合共情的脑科学研究发现,预测和识别异常共情发展;其次,可结合机器学习,开发临床共情相关的应用技术与产品;最后,以镜像神经系统为窗口,开展共情相关的类脑研究等.这些探索将在国家教育和健康战略规划以及科技发展等层面产生重要的现实意义.

太极拳辅助治疗对轻中度慢性阻塞性肺疾病患者疼痛、认知功能及大脑静息态脑功能的影响

目的观察太极拳辅助治疗对轻中度慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者的疗效和相关神经机制。方法选取20例轻中度COPD患者,在西医常规治疗基础上辅助太极拳康复训练,每周3次,每次90 min,共计8周。干预前后采用慢性阻塞性肺疾病症状评估量表(CAT)及改良后的呼吸困难量表(mMRC)评估患者临床症状和呼吸困难程度;使用E-prime 2.0软件编制疼痛共情程序及注意网络测试,记录疼痛强度、疼痛不愉悦度评分,警觉、定向和执行控制评分;使用静息态功能性磁共振成像(fMRI)扫描,计算反映局部大脑功能的低频振幅(ALFF)和局部功能一致性(ReHo)指标、反映大脑功能网络连接属性的度中心性(DC)指标以及反映半球偏侧化程度的体素-镜像同伦连接(VMHC)指标。结果研究期间,有3例患者未能坚持训练而脱落,最终干预后纳入统计分析患者17例。与干预前比较,干预后患者CAT评分、疼痛强度评分和疼痛不愉悦度评分均显著降低,警觉功能评分显著提高(P<0.05或P<0.01),但mMRC评分、定向和执行控制功能评分差异无统计学意义(P>0.05)。影像学分析发现,额叶、扣带回和楔前叶在DC、ReHo、VMHC的局部功能指标出现稳定下降。相关分析发现,右侧额下回DC值降低与疼痛强度评分降低(r=0.68,P<0.05)、疼痛不愉悦度评分降低(r=0.79,P<0.05)呈显著正相关,与执行控制提升也呈显著正相关(r=0.82,P<0.05)。结论太极拳辅助治疗能改善轻中度COPD患者的临床症状、缓解疼痛、提升认知功能,额下回功能改变可能是患者疼痛和认知功能改善的潜在神经机制。

太行山丘陵区降水时空分布特征及影响因素分析——以崇陵流域为例

为有效利用太行山丘陵区降水资源,实现科学的水资源管理和生态建设,采用线性回归模型以及Mann-Kendall趋势性检验方法对崇陵流域6个降水观测点的降水数据(2005-2014年4-10月)进行时空分布特征分析。结果表明,2005-2014年4-10月崇陵流域降水量波动明显,无明显上升或下降趋势,年内降水主要集中于6-9月,5月降水量呈显著减小趋势;研究区降水日数逐渐减小(-1.22 d/a),小雨量级降水对研究区降水资源的贡献率达50%以上,大雨及大雨以上量级降水出现频率近年来呈增加趋势(0.19 d/a);崇陵流域降水量的空间分布不均,流域上游年降水量明显小于下游。认为植被覆盖是导致崇陵流域降水时空分布存在差异的主要因素,太行山丘陵区的油松、侧柏和刺槐等森林植被显著增加了区内的降水量。