DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 新颖性观点产生的脑机制 研究发现，默认网络是在创造性研究中均有激活的区域，它包含内侧前额叶(mPFC)、后扣带回(PCC)、双侧顶下小叶(IPL)和聂顶区域(角回和缘上回) (Fox， 2005; Gusnard & Raichle， 2001)。默认网络是与需要内部注意和自发性思维相关的认知过程(像思维漫游、未来思维、观点采摘和心理对比)，能够抑制普通观点的提取，并且允许产生更远距离的联系(Fink， 2010)，而新颖性观点产生正需要自发的产生远距离的联系。前额叶在创造性观点产生过程中也是比较重要的脑区(Mashal， 2007; Abraham， 2012)，这个脑区是与认知控制功能相关的脑区，也与语义分类的转换、自上而下的认知过程相关(Hirshorn & Thompson-Schill， 2006; Knight & D’Esposito， 2003)。到目前为止，研究发现新颖性观点的产生是默认网络区域和执行控制区域共同参与的结果。 Chávez-Eakle (2007)采用单光子发射计算机断层成像术(SPECT)技术，选取在艺术、科技领域被授予艺术家或科学家的被试(TTCT创造性综合指标得分大于139)作为高创造性被试和普通控制组被试(TTCT创造性综合指标得分103~111)，要求他们完成TTCT言语发散思维任务，差异分析发现高创造性的被试在右半球中央前回、左半球额中回和左半球额下回这些区域大脑有强的血液流动(CBF)；相关分析发现，新颖性得分与双侧额中回和左半球颞上回的血液流动水平相关。研究者认为，高创造性的被试能够在产生和评价过程中进行自由快速的转换，新颖性观点的产生与产生自发联系的颞叶区域和进行优势反应抑制的控制区域共同得到了激活。 Howard-Jones (2005)采用创造性故事产生任务，发现被试在产生创造性故事(与产生普通故事相比)的时候，双侧内侧前额叶、左半球额中回、扣带回和右侧枕中回得到了激活；Fink and Neubauer (2006)采用两类言语发散思维任务(顿悟和乌托邦问题)观察被试在产生新颖性观点时的脑部EEG alpha波的变化，结果发现：新颖性观点产生时alpha波的活动在中央顶叶皮层增加，特别是在右半球(Grabner， 2007)；Shamay-Tsoory (2011)对脑损伤病人的研究发现：右半球内侧前额叶受损程度越大，产生观点的新颖性越低；而左半球聂叶后部和顶叶后部区域受损，新颖性水平提高。则研究者认为，内侧前额叶和左半球聂叶后部和顶叶后部区域是负责产生新颖性观点的脑区。 Ellamil (2012)研究发现，新颖性观点产生时激活的区域包括顶下小叶和顶上小叶；EEG研究发现顶叶皮层alpha波的弥散活动与新颖观点产生相关(Fink， 2009)。Fink (2010)比较了个体在产生新颖性用途和提取特征属性时脑部活动的差异，发现产生新颖性用途时激活了左半球顶叶和颞叶区域。Benedek et al. (2014a)采用一物多用任务，给被试60S时间思考常用物品的用途并自我报告产生的用途是回忆的(旧的)还是当时产生的(新的)，结果发现：新颖观点的产生(和已有观点的提取相比)与左半球顶下小叶、左半球眶额下回的强烈激活相关。研究者认为，顶下小叶可能涉及到心理刺激、图片想象和未来思维等，额下回可能与克服固有联系相关。Mayseless (2015)采用修正版AUT，比较了被试产生新观点和产生特征属性两种条件下的脑部活动，全脑分析对比的结果发现产生新颖的观点和内侧前额叶(mPFC)、前扣带回(ACC)和后扣带回(PCC)的激活相关；脑行为相关分析(ROI)发现产生新颖性观点的平均得分和前扣带回(ACC)活动相关。 新颖性观点的产生需要抑制普通的观点和联系，产生新颖的联系、同时能够进行不同观点分类之间的灵活切换。Fink (2009)采用EEG和FMRI两种技术手段研究被试在做发散思维任务时的脑部活动，EEG研究发现，alpha波(∼7–13 Hz)的改变与个体不同的创造性观点产生任务成绩相关，前额叶脑区alpha波的同步活动对与创造性相关的需求敏感；FMRI研究发现，新颖性的成绩和左半球前额叶的强烈激活相关。Kleibeuker (2013)比较了成年人和青少年在产生新颖性用途和物品特征提取时的脑区差异，结果发现：成年人比青少年产生了更多的观点和更新颖的观点，FMRI研究发现：成年人较多地激活了左侧额下回、额中回。Beaty (2014)研究发现，高创造性的被试双侧额下回和默认网络(mPFC， PCC and IPL)的一些区域功能连接增强，新颖性观点产生与前部扣带回和左半球聂顶区域的共同活化相关(Mayseless， 2015)。研究发现，前部扣带回是默认网络与认知控制脑区连接的核心区域(Jung， 2013; Sridharan， 2008)，前部扣带回的主要功能是负责抑制普通的联系(失活默认网络)进而调动执行控制脑区(激活认知控制脑区)产生新颖的联系(Sridharan， 2008)。Wei (2014)采用静息态FMRI技术研究发现默认网络区域的内侧前额叶和聂中回的功能连接和创造性能力相关；Takeuchi (2012)研究也发现默认网络区域的内侧前额叶和后扣带回的功能连接和创造性能力相关。 综上所述，因研究者不同的实验采用不同的实验范式、实验任务和基线控制任务，实验发现的关键脑区有所不同。与新颖性观点产生相关的脑区有内侧前额叶、前部扣带回、后部扣带回、聂顶部分区域和额下回、额中回等区域。默认网络脑区和认知控制脑区在新颖性观点产生过程中有重要的作用。
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user: 4. 总结和展望 创造性是复杂的认知活动，从以上的综述中可以看到，在新颖性观点产生的脑机制的研究中，研究者采用了多种不同的实验任务、实验范式和控制条件，因此导致实验发现的关键脑区有所不同，部分研究结果的可重复性得到了质疑，这使得我们很难得到一个新颖性观点产生脑机制的清晰结论。怎么整合采用不同实验范式产生的不同的研究结果，成了一个迫切又艰难的任务。有研究用元分析方法整合了发散思维任务中产生的脑区激活，发现在发散思维任务中，离散的脑区激活多于控制的脑区，但同时很大一部分脑区处于失活状态(Wu & Yang， 2015)。 新颖性观点的产生是默认网络脑区和认知控制脑区协同合作的结果，至于两者是如何合作实现新观点的产生，以往的研究并没有给出明确的证据。未来的研究发现应关注新颖性观点产生过程中脑区产生的共变效应而不是单纯的某个脑区对新颖性观点产生的重要作用；也应该巧妙地设计实验分离新颖性观点产生和评价两种机制对新颖性观点产生的影响；此外，从各种研究设计来看，目前对新颖性观点产生的脑机制的研究，基本上是基于正常人的研究，关于脑损伤病人的研究和创造力非凡的杰出人才的研究甚少，这样会导致研究的结果不具有普适性。如果能将脑损伤病人的研究、杰出天才的研究和正常人的研究结果结合起来，这样将会对新颖性观点产生的脑机制探讨的更加严密和深入。
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user: 摘 要 文章从积极心理学的理念出发，探讨儿童的解释风格。我们根据赛利格曼等人编制的《儿童归因风格问卷》对200名8~13岁的儿童进行测验并统计分析发现：1) 调查组儿童比赛利格曼书中所提供的美国常模儿童更加悲观；2) 调查组儿童悲观的主要原因是人格化(PSB)分数过高，根据赛利格曼对数据的分析，我们调查组的儿童属于自责型，以上差异在0.95置信水平下均具有显著意义。文章基于统计分析结果和观察访谈，分析了自责型儿童悲观产生的原因，并提出了从改变认知入手的具体方案。 关键词 :积极心理学，儿童解释风格，认知训练 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 美国当代著名的心理学家赛利格曼(Martin E.P. Seligman)所提出的积极心理学(positive psychology)倡导心理学不仅要研究人的各种心理问题，而且要研究人所具有的种种美德、积极品质以及人的潜能等。积极心理学将研究的重点放在人自身的积极因素方面，主张心理学要以实际和潜在的具有建设性的力量、美德和善念等为出发点，提倡用一种积极的心态来对人的心理现象(包括心理问题)作出新的解读，从而帮助所有人最大程度获得幸福。 赛利格曼所研究的解释风格(Explaining style)以归因理论为基础，归因理论是指个体对成功或者失败进行归因时表现出来的一种倾向，具有稳定性。他认为解释风格自儿童时代开始发展，如果不进行干预，就会保持一辈子不变(马丁·赛利格曼，2013)。解释风格可以分为两种：乐观解释风格(Optimistic Explaining style)和悲观解释风格(Pessimistic Explaining style)。乐观解释风格是指个人对已经发生的好事件进行解释时，归因为内部的、稳定的、普遍的原因；对已经发生的坏事情进行解释时，则归因为外部的、不稳定的、特定的原因；悲观解释风格则相反，是指个人对已经发生的好事进行解释时，归因为外部的、不稳定的、特定的原因，对已经发生的坏事进行解释时则归因为内部的、稳定的、普遍的原因。归因风格往往表明了一个主体对他所取得的成就或遭受的失败、挫折的态度和看法，即是将自己的成功或失败主要归因于自己的能力、主观努力等内部因素，还是归因于运气、外来帮助或事情的难度等外部因素 (宋海燕，2001)。赛利格曼指出，解释风格有三个重要的维度需要考虑，即永久性(Permanence)、普遍性(Pervasiveness)与个人化(Personalization) (马丁·赛利格曼，2013)。赛利格曼认为如果一个人总是用乐观的方式对待所发生的或者将要发生的事情，便形成了积极心理学所说的“乐观解释风格”。具有乐观解释风格的人在面对失败时会把原因归结于外部的可控制的可改变的因素。他认为，乐观型解释风格是个体可以在后天学习过程中通过训练习得的。
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user: 2. 问题提出 赛利格曼在他的《幸福五部曲》里一再重申“孩子是天生的乐观主义者”，在我们的教育教学过程中，我们也看到很多孩子确实非常乐观，而且他们本身的状态是令人鼓舞的。但通过我们近距离地接触，经历过两年的夏令营和冬令营后，我们的观点发生了一些变化。这种情形我们觉得很有必要值得心理学领域的广大学者们进行深入研究。
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user: 3. 研究方法 1) 研究对象 近两年内，我们在寒暑假举办冬令营和夏令营以及国庆假日行动，招收8~13岁的儿童参与我们的活动，开营之初，我们都会采用赛里格曼团队编写的《儿童归因风格问卷》对孩子们进行测验，原来的想法是准备闭营前再次给孩子们进行复测，以此来说明我们的活动对孩子们产生的影响，但是每次都有特殊情况发生，来不及测验就已经闭营，只剩下首测。通过2015夏令营至2016年国庆活动为止，我们一共发放问卷218份，除去重复测验的18份以及一些无效问卷，一共收集有效问卷178份，其中男孩126人，女孩52人(2015夏22份、2016冬28份、2016年夏35份、2016年国庆活动93份)。 2) 研究材料 我们的研究采用赛利格曼团队编辑的《儿童归因风格问卷》(The Children’s Attributional Style Questionnaire， CASQ) (马丁·赛利格曼，2013)，该问卷属于强迫性选择问卷，答案只有A或者B，得分也只有1分或者0分。问卷涉及三个维度分别是永久性(Permanence)、普遍性(Pervasiveness)与个人化(Personalization)。永久性是指当一件坏事发生的时候，悲观解释风格的孩子认为是永久性的，而乐观解释风格的孩子认为是暂时性的，当一件好事发生的时候悲观解释风格的孩子认识是暂时性的，乐观解释风格的孩子认为是永久性的；普遍性是指当一件坏事发生的时候，悲观解释风格的孩子认为是普遍性的，乐观解释风格的孩子认为是有特定原因的，当一件好事发生的时候，悲观解释风格的孩子认为是有特定原因的，而乐观解释风格的孩子则认为是有普遍原因的；个人化是指当坏事发生时，悲观解释风格的孩子会责怪自己，而乐观解释风格的孩子则会责怪其他人或者环境，同样当一件好事发生时，悲观解释风格的孩子会认为是外界诸多因素作用的结果，而乐观解释风格的孩子则认为是自己努力的结果(马丁·赛利格曼，2013)。该问卷共有48道题，分为PMB、PMG、PVB、PVG、PSB、PSG六个子量表，每个子量表8道题，各指标可用表格概括如表1。 3) 研究程序 参与我们活动的孩子，报名后的第一件事就是做这份问卷，二三年级的孩子由父母读问卷的指导语，然后自测，有不认识的字询问父母；四年级及以上的孩子听完老师读指导语后进行自测。实测场地是100平米左右的教室。担任指导老师的是国家二级心理咨询师。测试不限时间，一般20分钟左右完成。 四次测验一共发放问卷218份，收回有效问卷178份。筛选问卷时全部选择1分和全部选择0分的问卷被排除，共计22份，多次参与活动的孩子只将第一次的问卷计入我们的数据范围，这项排除问卷18份，最终得到178份有效问卷。所有有效问卷采用软件Excel以及SPSS11.7 for windows录入、管理和分析。
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user: 4. 结果分析 对比赛利格曼所提供的美国常模，得出解释风格各指标得分描述统计及与常模的差异检验，见表2。 从表2中可以看出，我们调查组男生G-B得分为2.93，按照赛利格曼《教出乐观的孩子》对G-B分数的解释(马丁·赛利格曼，2013)，我们调查组的男生处于40%~30%之间，平均水平属于有些悲观；调查组女生的得分为4.14，处于30%~20%之间，也属于有些悲观的状态。t检验过程，是对两样本均数(mean)差别的显著性进行检验(罗应婷，杨钰娟，2007)。常模与调查组之间G-B得分有极为显著的差异。男生组和女生组的这种差异都同样体现在PSB、B这两项指标得分上。 Table 1 Factors & meaning of explaining styl 维度或指标 名称 含义 永久性 PMB 永久的-坏事 PMG 永久的-好事 普遍性 PVB 普遍的-坏事 PVG 普遍的-好事 人格化 PSB 个性化-坏事 PSG 个性化-好事 悲观的-坏事 HOB PMB + PVB 坏事情(悲观) B PMB + PVB + PSB 好事情(乐观) G PMG + PVG + PSG 综合指标 G-B G分数减去B分数 表1. 解释风格各指标含义 Table 2 Statistics of factors of explaining style & significance test of differences between norm PMB PVB PSB B PMG PVG PSG G HOB G-B 常模(男) 2.9 2.9 2.9 8.6 4.6 4.6 4.6 13.8 3.0~8.0 5.05 调查组(男) 2.5 2.5 6.1 11.1 4.9 4.6 4.5 13.8 5.1 2.93 差异检验 不显著 不显著 极显著 极显著 不显著 不显著 不显著 不显著 不显著 极显著 常模(女) 2.4 2.4 2.4 7.1 4.6 4.6 4.6 13.8 3.0~8.0 6.5 调查组(女) 2.9 2.9 5.05 10.8 5.5 5.0 4.4 14.9 5.9 4.14 差异检验 不显著 不显著 极显著 极显著 不显著 不显著 不显著 不显著 不显著 极显著 表2. 解释风格各指标得分描述统计及与常模的差异检验 从以上得分及差异检验可见，我们调查组的儿童在人格化(PSB)这个指标上的得分明显低于赛利格曼所提供的美国常模的分数。
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user: 5. 讨论 通过统计分析，发现以下现象：1) 调查组儿童比赛利格曼书中所提供的美国常模儿童更加悲观；2)调查组儿童悲观的主要原因是人格化(PSB)分数过高，根据赛利格曼对数据的分析，我们调查组的儿童属于自责型。以上差异在0.95置信水平下均具有显著意义。 根据赛利格曼对PSB (个性化)的解释，我们可以得知：当事情不顺利时，PSB分数高的孩子会进行内部归因即怪罪自己，虽然不是他们的错，他们仍然会感到内疚、羞耻，还会失去自尊；而当失败之后，PSB分数高的孩子会觉得自己毫无价值(马丁·赛利格曼，2013)。 那么，我们的孩子是否就是“天生的悲观主义者”呢？根据国内学者滕秋玲、王显金的《大学生悲观—乐观解释风格的比较研究》可以看出大学生的人格化(PSB)分数和美国常模分数并没有显著差异，而是永久性(PMB)和普遍性(PVB)的分数却偏高(滕秋玲，王显金，2013)；夏俊在她的论文《高职学生解释风格调查研究》的问卷调查可以看出高职学生中悲观型男生为52.7%，女生为55.4%(夏俊，2012)；此外，其他高校研究者所做的解释风格调查也都显示出大学生在永久性(PMB)和普遍性(PVB)上的得分偏高，而在人格化(PSB)上的分数差异并不显著。这些说明我们的孩子之所以变得悲观并非人格因素在发生影响而是对事物发展的永久性和普遍性这两个因素在发生影响。因此，即使调查组儿童人格化因素分子与美国常模有显著性差异，也并不能说明我们的孩子就是“天生的悲观主义者”，根据以上国内学者们对大学生的研究可以看出我们的儿童依然是“天生的乐观主义者”。 为了解儿童“内归因”方式的形成，我们在冬令营夏令营中对孩子们进行了详细的了解和观察，并对他们的父母进行了访谈，归纳出儿童内归因的四个基本原因：其一：中国传统文化的“以责己之心责人”；其二：父母的高要求；其三：学校强调应试教育；其四：社会崇尚成功教育。 鉴于以上原因，我们提出了以下几种方式对儿童的归因方式进行认知训练。 第一是尊重事实。所有的认知都是建立在客观事物基础上，我们首先要教会孩子们进行观察和描述而不是评价。所谓观察就是需要孩子们能够像照相机一样记录事实的本身，而描述是将自己看到的情形尽量客观地表达出来，不需要加以评论。这样，孩子们更容易看到事物的本质。 第二是从细节中寻找例外。源于对事物本质的掌握，孩子们就可以从中看到事物的全貌，从而可以从细微处寻找自己的优点和长处，获得力量和改变的勇气。 第三是扩充例外。寻找来的例外是儿童丰富内心世界，认可自我，重塑自我的开始，我们需要帮助儿童一步一步扩充他们的优点，不断鼓励他们找到自己的长处，从而一点一点地找到自信。 第四是积累总结。通过对事物本质的观察和描述，儿童知道自己可以从中寻找例外，获得改变的力量和勇气，然后进一步扩大自己的成果，这就是积累经验的过程。这样的过程中，他们对事物和情景产生了迁移学习，他们的认知在积累经验的过程中发生了改变，那么，他们就会变成乐观主义者。
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user: 摘 要 认知无线电技术为缓解频谱资源紧缺，提高频谱利用率提供了重要解决方案。但目前尚缺乏验证相关理论的成熟原型和仿真平台，而且一些实验平台和设备无法实现认知网络跨层协作。针对缺少仿真验证平台和跨层协作问题，提出并实现了一种基于新型网络模拟器NS3的认知网络仿真平台CRE-NS3。该平台扩展了认知无线电的频谱感知功能，采用跨层协作方法实现频谱在空、时、频多域的有效利用。实验结果表明，CRE-NS3平台可实现跨层协议和认知功能的仿真验证，并可扩展到实际大规模无线网络的应用中，为下一代无线网络关键技术的研究提供了重要验证工具。 关键词 :认知无线电，NS3，频谱感知 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着互联网+、未来智慧城市、下一代移动通信网络信息化时代的到来，人们对无线频谱资源的需求与有限的无线频谱资源之间的供需矛盾日益加剧，而认知无线电 [ 1 ] (Cognitive Radio， CR)技术的提出，为缓解这一矛盾提供了新的解决方案。认知用户(Cognitive Radio Users)自适应地感知周围目标授权频段，推断主用户(Primary Users，PU，也称授权用户)是否在该目标频段工作，若主用户不工作，认知用户可以“伺机”接入这些空闲频谱。而一旦主用户需要使用该频段，认知用户必须立刻采取退避措施，退出该频段，以避免对主用户产生干扰 [ 2 ] 。认知无线电技术通过对授权频谱在空间、时间、频率等多维度上进行见缝插针的“二次利用”，可以有效解决有限的频谱资源的动态使用问题，极大提高频谱资源复用率。 认知无线电的功能及可用频谱的动态性决定了其网络模拟仿真工具的复杂性，这给研究者带来很大挑战。目前，关于认知无线电网络模拟工具的设计和实现方面，国内研究还较少，国外的研究仿真工具主要有OPNET，OMNeT++，NS2等。文献 [ 3 ] 和 [ 4 ] 中，作者利用OPNET软件工具仿真分析了所提的认知无线电媒体接入(medium access control， MAC)层协议。文献 [ 5 ] 中，作者利用OMNeT++网络仿真工具提出一个CR仿真扩展模块，该扩展模块每个节点多个接口，主要评估认知无线电MAC层协议。文献 [ 6 ] 中，作者利用NS2网络仿真工具设计了一个认知无线电认知网络(Cognitive Radio Cognitive Network， CRCN)仿真器扩展模块，该仿真器扩展模块提供了返回信息的应用程序接口APIs (application programming interfaces)、多射频多信道的节点和信道切换机制。文献 [ 7 ] 中，作者利用NS2网络仿真工具研究了一个认知无线电扩展模块CogNS，该模块中每个节点配有一个网络接口用于感知主用户的活动，并根据所提频谱判决算法推断出可用空闲信道，扩展模块中的认知节点不支持多射频。然而，上述这些仿真工具存在各种不足之处，尚不能准确模拟实际大规模无线通信网络环境以实现认知无线电的功能。 针对上述难题，美国华盛顿大学Thomas R. Henderson教授及其项目组研究了新的网络模拟工具NS3 (network simulator 3) [ 8 ] ，可以更加有效和准确的模拟现代通信网络，这为认知无线电仿真平台的设计提供了新途径。文献 [ 9 ] 首次提出将认知无线电扩展到NS-3网络模拟器中，提出了CRE-NS3认知无线电扩展模块。该CRE-NS3扩展模块适合大规模的网络模拟，可以实现认知无线电频谱感知、主用户检测、频谱切换等功能，并可在此基础上进一步扩展新的功能。本文深入研究了CRE-NS3扩展模块的相关功能，并进一步扩展了认知无线网络跨层协作的功能。
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user: 3. CR-NS3的实现与性能评估 NS-3的实现过程已有很多成果，本文不再详述。本节主要描述CRE-NS3扩展模块如何在NS-3仿真平台实现，并通过相应的仿真性能分析来验证。仿真环境配置为ubuntu12.04 Linux操作系统，NS-3采用最新版本NS-3.25。仿真参数设置：所有主用户ON/OFF时间服从参数为0.5、0.1的指数分布，启用ON 图3. NS3中CR节点的层次结构 [ 9 ] 图4. RX接口的状态认知环 的次数为21，主用户所占用信道数为10，每个主用户射频覆盖范围110米。 认知扩展模块CRE-NS3的实现过程。在ubuntu12.04 Linux操作系统安装好最新版的NS-3.25后，用所扩展的CRE-NS3文件包替换在ns-3-allinone路径下的ns-3.25文件包，并更名为ns-3.25。然后在ns-3-allinone路径下运行build.py进行编译以完成认知网络环境配置，接下来在ns-3-allinone/ns-3.25路径下执行waf编译，若无错误出现，则CRE-NS3安装成功。 下面通过一个具体例子验证认知扩展模块CRE-NS3的正确性。首先搭建一个小型认知网络：主用户数 = 2，认知用户数 = 3，认知用户间在彼此的通信覆盖范围内，并满足AODV路由协议。执行动画演示工具NetAnim可得认知网络动态工作拓扑结构图和用户之间进行数据包传输的动画过程。图5描述了不同时刻3个认知用户0，1，2在主用户影响下的通信过程。由图5(a)可知，在某一时刻t，感知到认知用户0和1，0和2间的信道不受主用户活动影响，有空闲可用信道用来数据传输，而认知用户1和2间的信道全被主用户占用，无法传输数据；在t + Δt1时刻，感知到认知用户0和2间的信道突然全被主用户占用，数据传输中断，而认知用户1和2间出现了空闲可用信道，可以进行数据传输，如图5(b)所示；在t + Δt2时刻，感知到认知用户0和1间的信道突然全被主用户占用，数据传输中断，而认知用户0和2间出现了空闲可用信道，恢复数据传输，如图5(c)所示。由分析可知，整个工作符合认知无线网络的基本功能与思想，从而验证了CRE-NS3的合理性。 图6描述了认知网络吞吐量与认知用户数之间的性能曲线图。仿真参数设置：主用户数 = 2，主用 图5. 认知网络动态工作拓扑图 图6. 认知网络吞吐量 户信道数 = 10，认知用户数由2逐渐增加到50。由图可知，当认知用户数增加到20时，吞吐量突然增加到最大值约为1.2 × 10^7 bytes；当认知用户数继续增加到35时，吞吐量基本保持在最大值(认知用户数为30时除外，此时吞吐量下降，可能受用户位置随机分布影响)；认知用户数为40时，吞吐量突然下降到约10^7 bytes，之后随着用户数的增加，吞吐量缓慢增加。因此，可以得出认知网络吞吐量并不是随认知用户数的增加而线性增加，而是呈凸函数形式有一个最优值，当选择最佳用户数时，可以实现最优的吞吐量。
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user: 4. 结束语 本文重点研究分析了如何在NS-3仿真平台中扩展认知网络模块CRE-NS3，并给出了具体的仿真实现过程。同时，构建了一个小型认知网络以验证所研究的认知网络仿真平台的合理性。实验结果表明，CRE-NS3仿真平台可模拟实际射频环境，实现不同通信协议、算法和关键参数的仿真和验证，而且可以进一步扩展到大规模认知无线网络的仿真应用，为下一代无线网络关键技术的研究提供了重要验证工具。
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user: 摘 要 本文将线性相位FIR滤波器的设计表示成一个实对称正定矩阵的特征问题。根据求解该矩阵的最小特征值所对应的特征向量来确定滤波器的系数。通过在通带取平均的方法，避免了参考频率的设定问题。仿真结果表明，该方法提高了特征滤波器法的设计性能。 关键词 :特征滤波器，线性相位，特征向量，最小二乘 Copyright © 2017 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 如果一个FIR滤波器的脉冲响应函数具有对称性或反对称性，则其相位响应是频率的线性函数(或附加一个固定的初始相位)，这样的滤波器称为线性相位FIR滤波器。由于系数的对称性，实现线性相位FIR滤波器所需要的乘法器数量只有相同长度FIR滤波器的(约)一半，并且没有相位失真，因而线性相位FIR滤波器在无线通信，图像处理，语音处理等领域有非常广泛的应用。在设计线性相位FIR滤波器时，通常需要给出通带和阻带的区间以及相应误差范围(如通带起伏，阻带衰减等)，有时还需要附加一些时域或频域约束。常见的设计方法有窗函数法，频率采样法，等波纹法 [ 1 ] ，线性规划法，最小二乘法 [ 2 ] 等。这些方法在计算量，优化的目标函数，数值稳定性等方面差别较大。窗函数法最为简单，但它在任何意义上都不是最优的。在给定通带和阻带起伏的约束下，等波纹法可以得到最短的滤波器。它的通带和阻带具有等波纹特性，在最大误差最小化意义上是最优的。但这种方法无法兼容滤波器的时域和频域约束。线性规划法需要占用大量的内存空间并且计算时间较长。最小二乘法可以极小化误差的能量，但这种方法需要矩阵求逆运算，因而计算量较大。此外，该方法还存在数值稳定性问题，特别是在设计长滤波器时该问题更为突出。Vaidyanathan和Nguyen将线性相位FIR滤波器的设计表示成一个实对称正定矩阵的特征向量问题 [ 3 ] ，通过求解该矩阵的最小特征值所对应的特征向量即可得到滤波器的脉冲响应函数。随后该方法被推广至任意FIR滤波器的设计 [ 4 ] ，高阶数字差分器的设计 [ 5 ] ，IIR滤波器的设计 [ 6 ] ，2维FIR滤波器的设计 [ 7 ] 。该方法避免了复杂的矩阵求逆运算，可以用高效的迭代法仅仅求解一个特征向量。这个方法的另一个优点是可以兼容滤波器的时域和频域约束。但是该方法将零频设为参考频率，引入了不必要的附加约束。本文通过在通带取平均的方法，避免了参考频率的设定问题，并提高了线性相位FIR滤波器的设计性能。
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user: 2. 传统最小二乘法 一个因果的长度为N的FIR滤波器可以表示为 (1) 如果该滤波器的脉冲响应函数 具有对称性，即 ，则其频率响应具有线性相位。如果N是偶数，该滤波器称为1型滤波器；如果N是奇数，该滤波器称为2型滤波器。其频率响应可表示为 (2) 其中 是幅度响应(实数)。 由于对称性，大约一半的滤波器系数不是独立未知数。N为奇数时，定义 (3) (4) (5) (6) 其中上标“T”代表转置。类似地，N为偶数时，定义 (7) (8) (9) (10) 则滤波器的幅度响应可表示为 (11) 所谓滤波器设计就是求解未知的系数向量 ，使其幅度响应尽可能逼近期望的幅度响应 。 通常在通带为1而在阻带为0。设 是通带截止频率， 是阻带截止频率，R是通带和阻带的并集。传统最小二乘法就是极小化通带和阻带的均方误差 (12) 其中矩阵 ，向量 ，标量d满足 (13) (14) (15) (12)中的目标函数是二次函数，对其求导并令导数为零可得 (16) 因此最优解为 (17) 显然该方法包含矩阵求逆运算，计算量较大。
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user: 3. 传统特征滤波器法 阻带的均方误差可表示为 (18) 其中 是一个实对称的正定矩阵 (19) 与阻带不同，在通带难以将均方误差 表示成系数向量 的二次函数。为此，引入零频处的频率响应 代替期望的频率响应 ，其中 是一个全是1的列向量。则有 (20) 其中 (21) 为了使通带和阻带的均方误差都极小化，可以极小化如下的凸组合： (22) 其中 是在通带性能和阻带性能之间折衷的权系数。因此，最终的均方误差可以表示为 (23) 其中 是一个实对称的正定矩阵。根据瑞利原理，在单位范数 的约束下，极小化上述均方误差的最优解为矩阵 的最小特征值所对应的特征向量。由于仅计算一个特征向量，因而相对于矩阵求逆，该方法的计算量较小。
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user: 4. 改进的特征滤波器法 在传统的特征滤波器法中，选择零频处的幅度响应是为了引入滤波器的系数向量 。这相当于要求零频的幅度响应为通带响应的均值，因而施加了不必要的约束。这限制了滤波器在零频可能的幅度响应，例如不能为极值。因此，可以将通带内L个频率点的响应的均值 作为期望响应，这样也可以引入滤波器的系数向量 。 (24) 其中 ，是通带内的离散频率点， 是这些频点上的平均响应 。因而通带的均方误差可表示为 (25) (26) 用 代替传统特征滤波器法中的 即为改进的特征滤波器法，即 (27) 矩阵 的最小特征值所对应的特征向量即为滤波器的系数向量 ，再由(4)或(8)得到滤波器的脉冲响应函数。显然，该方法不需要人为指定一个参考频率。
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user: 5. 设计举例 假定设计一个长度为149的低通线性相位滤波器，通带截止频率 ，阻带截止频率 。利用Matlab平台用上述三个方法设计该滤波器。传统最小二乘法通过公式(17)的矩阵求逆实现，传统特征滤波器法通过求解矩阵 的最小特征值所对应的特征向量实现，改进的特征滤波器法通过求解矩阵 的最小特征值所对应的特征向量实现。用三个方法所设计的滤波器如图1所示。通过对比可见，传统最小二乘法具有(相对)最大的阻带旁瓣，传统特征滤波器法比传统最小二乘法具有较小的阻带旁瓣，而改进的特征滤波器法具有最小的阻带旁瓣。 图1. 三种方法设计的低通滤波器(N = 149， ω p = 0.25 π， ω s = 0.4 π)
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user: 6. 结论 本文在分析比较了设计线性相位滤波器的传统最小二乘法和传统特征滤波器法的基础上，给出了一种改进的特征滤波器法。该方法通过在通带取平均的方法，避免了人为指定参考频率，可以获得更好的阻带衰减特性。
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user: 摘 要 本文设计了一种用于MPPSK调制通信系统数字接收机的双窗实时位同步算法。该算法是一种反馈结构位同步算法，由定时误差检测单元、校正器等构成，基于数据辅助来计算定时误差。相较于现有的MPPSK接收机位同步算法，该算法具有同步建立时间短、不依赖冲击幅值、实时调整的优点。最后利用FPGA开发环境System Generator系统设计工具进行设计和仿真，并在基于Spartan-6系列FPGA设计的MPPSK数字接收机上进行了硬件协同仿真和验证。 关键词 :高效调制，位同步，数字接收机，System Generator，FPGA Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着社会技术和经济的发展，迫切希望能实现多媒体数据高速传输，因而现代通信系统带宽不断增加，随之而来的是无线频谱资源的紧缺。高效调制技术 [ 1 ] 能在单位时间内传输更多的信息，同时占用更窄的频带，因此研究高效调制技术具有重大的意义。 位同步 [ 2 ] 又称码元同步，是数字通信接收机的重要组成部分。发端的消息是通过一连串码元序列传送的，接收时需要知道每个码元的起始，以便在恰当的时刻进行取样判决。所以接收端必须提供一个位定时脉冲序列，其重复频率与码元速率相同，相位与最佳取样判决时刻一致，提取这种定时脉冲序列的过程称为位同步。 本文首先介绍MPPSK调制与解调原理，再介绍数字接收机中的位同步系统。在分析传统算法后提出双窗实时位同步算法，介绍其实现结构，定时误差 的计算和具体算法的实现流程。最后利用FPGA开发环境System Generator系统设计工具进行设计和仿真，介绍算法的具体Verilog实现，并与数字接收机系统联调，验证算法性能。
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user: 2. MPPSK系统 2.1. MPPSK调制 多元位置相移键控 [ 3 ] (MPPSK：M-ary Position Phase Shift Keying)是一种数字相位调制方式，并通过对于不同符号信息调制出现在载波的不同时间位置来区分不同的码元。经典MPPSK调制在0码元没有跳变，解调端没有幅度冲击，门限选取较为麻烦，文献 [ 4 ] 提出了一种改进的MPPSK调制方式，其在一个码元周期[0， NT]中调制波形表达式如下： (1) 其中 为载波频率，A，B为载波幅度， 为码元周期， 为调制相位，一个码元周期持续了N个载波周期，其中跳变部分占了K个载波周期。通常取 ， 。 2.2. MPPSK信号通过冲击滤波器 冲击滤波器 [ 5 ] 是一类特殊的IIR带通滤波器，由D对共轭零点和G对共轭极点组成，其系统函数如式(2)： (2) 式中 和 分别为冲击滤波器的零点和极点。零点频率低于所有极点频率，而零-极点频率的靠近程度不劣于位于零点频率和极点频率之间的信号载频的 数量级，从而在其通带内的中心频率处呈现出极窄的陷波-选频特性，使得MPPSK调制信号滤波输出波形在相位跳变处产生明显的寄生调幅冲击，据此可进行同步及判决。 文献 [ 6 ] 给出了AWGN信道下，EPPSK调制信号通过冲击滤波器后码元0和1的幅度最大值的位置服从广义瑞利分布，其幅值最高点所在区间有明显的区分。推广到MPPSK，对于码元 其经过冲击滤波器之后，码元决定了其幅度最大值所在区间，在此基础上提出了基于位置信息的MPPSK解调方法 [ 7 ] 。 图1是MPPSK调制信号经过模拟冲击滤波器后的信号包络。第一行为MPPSK调制信号，第2行为经过冲击滤波器之后信号，MPPSK信号的相位跳变部分，已经变成了很明显的幅度冲击。 2.3. MPPSK接收机设计 MPPSK调制信号的解调有两种：冲击滤波器 + 积分判决或者抽样判决。文献 [ 6 ] 论证了AWGN信道下MPPSK信号的解调性能，所以采用冲击滤波器包络检波和积分判决成了MPPSK调制信号的常用接收结构。图2为MPPSK接收机实现框图，MPPSK调制信号经过冲击滤波器并包络检波后，经由高速AD采样送入全数字接收机。 MPPSK制信号的冲击滤波包络，以满足奈奎斯特采样定理的采样频率 进行采样，采样倍数 ，因此一个码元周期内有 个采样点。因此位同步与解调过程是基于一种实时调整的符号判决空间，将冲击幅值最高点记为 ，其理论值满足： 1) 码元的判决区间是指该符号的冲击幅度最高点 的理论取值范围，码元 对应的判决区间为 ； 图1. MPPSK调制信号和经过冲击滤波器之后的信号 图2. MPPSK接收机框图 2) 符号的冲击最高点位置 的理论值位于判决区间的中点，码元 对应的冲击幅度最高点位置为 ，其中 表示向下取整； 3) 对于码元n，其冲击幅度最高值 所在区间为 ，理论值为 ，所以连续两个相同码元冲击幅度最高点所在位置 与 之间满足： (3)
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user: 3. 位同步系统设计 3.1. 位同步结构 数字通信中的位同步结构主要分为两类 [ 8 ] ：前馈式结构和反馈式结构。位同步其实是一个定时误差 的估计过程，根据误差估计方法的不同，定时误差又可分为数据辅助和非数据辅助法。前馈式全数字位同步结构，所有信号向前流动，这要求定时误差检测能够准确估算 ，并提供给定时校正器进行定时调整。由于前馈结构中没有反馈环路，为了估算出定时误差，需要把输入数据进行分块处理。高速通信系统中数据分块处理是个很复杂的工作。反馈式全数字位同步结构如图3所示，存在一个反馈回路，因此输入信息可以根据定时误差 来进行实时校正，完成闭环的反馈操作。 可以看到在位同步系统中，定时误差 的计算是位同步系统中的重要工作。常用的定时误差检测算法主要有早迟门算法、Mueller&Muller算法、平方律算法和Gardner算法 [ 9 ] 。而由于MPPSK调制系统基于位置信息的特殊性，一个码元周期包含了N个载波周期，必须有新的同步算法来确保找到准确的码元开始时刻。因此，本文提出了双窗位同步算法，是一种反馈式的全数字同步，基于数据辅助来计算定时误差 。 3.2. 双窗实时位同步算法 所谓双窗位同步算法，就是使用两路相位相差 的位同步信号并行工作，互不影响。使用两路信号的原因是，为了避免同步信号起始时刻正好落在冲击幅度的最大值附近，导致失步现象。使用两路信号，可大大降低失步概率，并缩短同步时间。 每一路位同步算法是外同步法，外同步法是指在传输信号中插入额外的同步信息。针对MPPSK调制信号的冲击滤波特性，本算法在每帧数据之前添加 个独立的码元“1”。这 个码元经调制、冲击滤波之后其冲击幅度最大值之间间距满足公式(3)。在采样后的冲击信号中，如果连续找到 码元满足这样的间距，则说明找到了我们添加的 个码元“1”，据此求出定时误差 ，从而确定码元的起始时刻。 算法主要实现步骤如下： 1) 随机生成一路同步信号，其重复频率与码元频率相同，在一个码元周期内有 个采样点。 2) 找到码元周期内采样点的最大值位置 ，与前一窗口的最大值位置 比较，如果满足式(3)，说明相邻两个码元相同，将计数器加1；否则说明相邻两个码元不同，清零计数器，返回执行2步。 3) 如果计数器的值不等于收发双发约定的1的个数 ，继续执行步骤2，否则说明已经找到位同步头，可以给出定时误差 ，其计算公式如： (4) 图3. 反馈式全数字位同步结构框图 其中的 为同步头最后一个1在同步窗中的位置， 表示向下取整。 4) 位同步系统根据该定时误差 将窗口延时相应的采样点，同时输出一个使能信号，让后续的数字解调模块可以开始进行相应的工作。 5) 每帧数据的起始时刻，均会执行一次该位同步算法，以实时修正定时误差 ，从而实现了实时位同步，大大减少了失步的概率。 与MPPSK调制系统中常用的数字位同步算法相比，该算法不再依赖冲击幅值，更好地适应了不同信道衰减下的情况；两路同步信号的使用解决了同步信号起始时刻正好落在冲击幅度最大值附近，导致同步系统不工作的问题；而且相比于传统的位同步算法，该算法实现简单，硬件复杂度低，可以实时调整，应用价值高。 3.3. System Generator硬件仿真 System Generator是Xilinx公司的系统级建模工具，内含Xilinx特有的DSP功能IP，包括基本DSP函数和逻辑算符，例如FIP，FFT、存储器、数学函数、转换器、延时线等，可在Simulink中实现FPGA电路的系统级建模，并自动生成硬件描述语言和Modlsim测试程序，能在Xilinx FPGA上自动实现硬件系统。为了验证上述位同步算法的有效性，我们利用Simulink环境搭建MPPSK通信系统，其设计结构如图4所示。 整个系统 [ 10 ] 其实由发射机和接收机组成。发射机用于产生随机码的调制波形；接收机由数字冲击滤波器模块，包络检波模块，位同步模块，数字解调模块组成。 1) 调制模块：传输的信号为M进制的随机码，调制模块； 2) 冲击滤波和包络检波模块：调制信号经过数字冲击滤波器，相位跳变转变为冲击波形，接着进行包络检波(取绝对值再进行低通滤波)，送入同步和解调模块； 3) 同步模块：采用3.2所述的双窗位同步算法，求出对应的定时误差 ，实时调整位同步； 4) 数字解调器：采用文献 [ 11 ] 中基于位置信息的解调方案进行解调。 由于实际硬件系统中，冲击滤波和包络检波模块采用模拟方案实现，故该模块均采用simulink模块搭建而成，而同步模块和数字解调器均采用System Generator搭建而成。 单路同步算法利用Verilog实现，其流程为：设置一个计数器作为同步窗，其周期恰好为一个MPPSK码元周期，也就是 ；再设置两个寄存器max_position_in_windows和pre_max_position_in_windows来存放当前窗口的最大值位置和前一窗口的最大值位置。同步窗记满一个周期，就判断两个位寄存器是否满足式(3)，如果满足则给同步头计数器sync_symbol_windows加1。当同步头计数器为收发两端约定的值，则同步成功，输出定时误差window0_delay_num反馈给前端，完成位同步，输出一个使能信号judge_start_pos给后续的数字解调电路。 图5反应了位同步的整个过程，第1行为调制信号经冲击滤波器后的波形，第2行和第3行为产生的两路同步信号，第4行为同步头计数器，当其达到预定值3之后，第5行输出一个使能信号，说明位 图4. 利用System Generator搭建的MPPSK数字接收机 图5. 位同步系统工作过程 同步系统正常工作。而同时解调出来的值与发射机发送的值也一致。
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user: 4. FPGA硬件协同仿真 System Generator支持高带宽硬件协同仿真，可以实时地将FPGA内部的信号反馈处理，使得FPGA板级验证更方便。我们已经制作了基于Xilinx的Spartan-6系列FPGA设计的MPSSK系统的发射机及接收机 [ 10 ] ，因此可以直接由发射机产生调制信号经信道送至接收机，对位同步系统进行验证。将上述利用System Generator实现的位同步和解调系统产生硬件协同仿真模块，放入设计文件。 本文MPPSK系统采用的参数为：M = 64，位同步头为4个1，帧头采用5 + 7位巴克码，一帧数据有252个码元。数字发射机工作流程为：上位机通过网口芯片W5500 (其内部由TCP/IP协议栈 + MAC + PHY构成，有官方应用库，可以实现10 M/100 M BASE-T)将原始数据传给ARM，ARM将数据送入数字发射机编码组帧后，进行调制和传输。 接收信号经冲击滤波和包络检波后由高速采样芯片AD9642 (最高采样频率256 MHz)采样后进入数字接收机进行验证。 图6为数字接收机的RTL结构图，图4所描述的位同步和解调系统被集成在demod模块中。其输入有时钟信号clock，14位高速采样信号ad_in，电源信号ce，输出为解调信号symbol_out和使能信号symbol_rfd。 使用FPGA硬件仿真时，利用Chipscope可以很方便地观察到各信号的值。图7为调制信号经冲击滤波器并包络检波后，由14位高速AD9652采样所得波形。可以看到，MPPSK调制信号相位突变部分已经很明显地变成幅度冲击。 demod模块根据采样信息进行数字位同步和解调工作。在收发端直连的情况下，发送2000帧数据，每帧数据252个码元，共504，000个码元，共测试10次。传统算法平均每次丢帧1.3次，而采用了新的双窗位同步算法，测试10次未发生丢帧现象，错误码元平均14个，误码率达到 量级，位同步系统正常工作，达到了实际使用所需要求。
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user: 5. 结束语 相较于MPPSK接收机现有的位同步算法，本文设计的双窗实时位同步算法具有同步建立时间短、不依赖冲击幅值、实时调整的优点。该算法已经过System Generator系统设计工具的仿真，和基于XilinxSpartan-6系列FPGA实现的MPPSK数字接收机的硬件协同验证，完成了MPPSK数字接收机的同 图6. 数字接收机的RTL结构图 图7. 采样送入接收机的信号 步和解调，验证了该同步算法的可行性。
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user: 摘 要 本试验探究了在Pb 2+ 胁迫下，不同浓度的外源NO (nitric oxide)供体SNP (亚硝基铁氰化钠)溶液对桢楠(Phoebe zhennan)幼苗叶片生理特性的影响。结果表明，900 mg/L的Pb(NO 3 ) 2 会使桢楠小苗叶片中MDA含量显著的升高(P < 0.05)，可溶性蛋白质和叶绿素含量，POD和SOD活性显著的降低(P < 0.05)，同时也使桢楠小苗叶片的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)和胞间CO 2 浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)下降。施用0.25 mmol/L SNP溶液后，MDA含量和气孔限制值(Ls)发生了显著的降低(P < 0.05)，可溶性蛋白和叶绿素含量，POD和SOD活性以及光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)和胞间CO 2 浓度(Ci)也发生了显著的提高(P < 0.05)。综合比较得出，0.25 mmol/L的SNP溶液是提高桢楠幼苗抗Pb 2+ 胁迫能力的最佳处理。 关键词 :桢楠(Phoebe zhennan)，一氧化氮(NO)，亚硝基铁氰化钠(SNP)，Pb 2+ ，生理特性 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着人类工业的进步，地球环境的日益恶化已经成为人们急需解决的问题之一 [ 1 ] 。以Pb 2+ 污染为代表的重金属污染也给自然界带来了极大的隐患 [ 2 ] 。Pb 2+ 主要污染土壤，土壤中的Pb 2+ 主要来源于人类的采矿、金属的冶炼、含铅汽油的燃烧、污水灌溉等生产生活活动 [ 3 ] 。由于它在土壤中只存在价态上的变化，所以很难得到有效的清除和治理 [ 4 ] 。Pb 2+ 对植物体进行正常的新陈代谢有严重的阻碍作用。已有研究报道，土壤中的Pb 2+ 会使植物的光合作用、呼吸作用、色素合成等生命活动受到抑制，从而影响植物的生长 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 。桢楠(Phoebe zhennan)，又名楠木，为樟科(Lauraceae)楠属(Phoebe)植物，其木材是享誉盛名的“金丝楠木”，明清时为皇族专用，具有很高的经济价值 [ 8 ] 。由于其挺拔优美的树形和四季常绿的特性，日益受到人们的青睐，常被用于庭院绿化树种。随着污染的加剧，土壤中的Pb 2+ 势必会影响桢楠的生长，提高其对Pb 2+ 污染的耐受力势在必行。一氧化氮(Nitric oxide， NO)是在植物体内新发现的生理调控信号物质，与多项生命活动紧密相关，对植物抗逆性的增强也有极大的意义 [ 9 ] 。NO对缓解植物在不利条件下遭受到的胁迫(如盐碱胁迫、水分胁迫和重金属胁迫等)有重要意义。本研究探讨了在Pb 2+ 胁迫下对桢楠幼苗叶片喷施不同浓度的SNP (亚硝基铁氰化钠，NO供体，用去离子水现配现用)溶液后，对其生理特性(抗性指标和光合指标)所产生的影响，反映NO对桢楠幼苗抗Pb 2+ 胁迫抗性的影响，以期为桢楠的推广研究提供借鉴依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 试验方法 试验于2016年4月20日开始，于2016年10月20日完成，总共持续约6个月。在长江大学园艺园林学院楠木苗圃地内选择长势相同且健壮的一年生桢楠小苗180棵。随机分成6组，每组均以园土为种植基质，移栽与花盆内，自然生长100天后进行药剂和胁迫处理。分别于8月9、11、13、15分四次选择在傍晚时分对每组小苗喷施浓度分别为0 (CK1)、0 (CK2)、0.1 mmol/L (N1)、0.25 mmol/L (N2)、0.5 mmol/L (N3)和0.75 mmol/L (N4)的SNP溶液，以喷施清水作对照(CK1， CK2)处理，每个重复10株，每个处理设置3个重复。于8月20日开始Pb 2+ 胁迫处理，根据在刨花润楠上的研究 [ 10 ] ，我们选择在傍晚时分对胁迫组(CK2， N1， N2， N3， N4)小苗根部施用浓度为900 mg/L的Pb (NO 3 ) 2 溶液，以施用等量清水作为对照(CK1)，每周喷施一次；在处理时同时按浓度为0 (CK1)、0 (CK2)、0.1 mmol/L (N1)、0.25 mmol/L (N2)、0.5 mmol/L (N3)和0.75 mmol/L (N4)的SNP溶液处理桢楠小苗，每周一次。各浓度SNP溶液现配现用，分解变质。整个试验期间正常水肥管理，于2016年10月10日停止所有处理，生长10天后取样。取适量当年生功能性叶片，于−84℃超低温冰箱中保存备用。 2.2. 指标测定方法 桢楠幼苗叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO 2 浓度(Ci)等光合生理指标均用光合指标测定：采用美国Li-6400便携式光合测定仪，在各处理的每个重复中均选取3~4片当年生新梢成熟功能叶片进行测定，每个叶片进行7~9次读数取平均值。测定时间为2016年10月20日上午10:00，天气晴朗，按CK1、CK2、N1、N2、N3、N4的顺序依次测定。依据得到的光合生理参数进行叶片气孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)的计算。计算公式为：Ls = 1 − Ci/Ca；WUE = Pn/Tr。可溶性蛋白质、MDA和叶绿素含量，POD和SOD活性均依据邹琦的方法 [ 11 ] 进行测定。 2.3. 数据分析 数据处理均采用SAS 10.0统计软件及Excel 2016软件进行。并用方差分析法和Duncan多重比较法对处理后的桢楠一年生苗的生理指标进行比较和分析；采用基于模糊数学的隶属函数值法为SNP对Pb 2+ 胁迫下桢楠小苗的抗性进行综合比较评估，隶属函数值按如下方式 [ 12 ] 进行： 若指标与抗逆性为负相关，计算方法为： 式中：Z ij 为i组别j指标的抗逆性隶属函数值；X ij 为i组别j指标的测定值；X i min 和X i max 分别是所得的各处理指标数据的最小值和最大值。比较各处理指标的平均值，哪个处理的平均值越大，表明该处理对Pb 2+ 胁迫的抗性的影响越强。
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user: 4. 讨论 Pb 2+ 胁迫是现在已被发现的对植物伤害最大的重金属离子胁迫之一，通常具备非常强的可累积性和不可逆性等特性，极难得到根除。有研究人员发现Pb 2+ 胁迫会导致植物幼苗叶片活性氧的大量聚集，这些活性氧对植物细胞器功能的正常发挥产生强烈阻碍，最终会严重制约植物正常的新陈代谢活动 [ 13 ] 。在本研究中，施用900 mg/L的Pb (NO 3 ) 2 后，桢楠叶片的叶绿素和可溶性蛋白质含量，POD和SOD活性发生了减少；MDA含量得到了显著的提高，表示Pb 2+ 对桢楠叶片组织产生了严重的毒害或破坏。这与王芳等 [ 14 ] 和张红 [ 15 ] 的研究结果类似。 在植物体整个的生长发育过程中，组织内部会因各种原因生成活性氧物质(如 和H 2 O 2 等)，这些活性氧物质必须得到清除，否则会严重阻碍植物进行正常的新陈代谢活动，造成组织和结构的破坏而导致植物生长不良甚至死亡。植物抗氧化系统是植物体内为专门用来清除这些有害物质而进化出的一个自我保护系统，植物体内的抗氧化酶(POD、CAT、SOD等)是这一保护系统中的关键，它们广泛的存在于植物各种组织器官之中 [ 16 ] [ 17 ] ，是植物能够在各种逆境胁迫下依然存活的关键倚仗 [ 18 ] 。SOD能将 歧化为H 2 O 2 ，而H 2 O 2 被POD转化成无害的O 2 和H 2 O [ 19 ] 。在本试验中，施用SNP后POD和SOD活性得到了显著的提高，显著的提高了桢楠叶片对Pb 2+ 胁迫的耐受能力。这与这与王芳等 [ 14 ] 的研究结果类似。 游离于植物组织和细胞中的可溶性蛋白，大多数是由与植物各项生命活动密切相关的酶类组成，其含量的多少能够代表植物组织整体的代谢活跃程度 [ 20 ] ，前人有报道过，可溶性蛋白含量的上升与植物抗性的强弱呈正相关 [ 21 ] 。在本试验中，施用SNP溶液能够使在Pb 2+ 胁迫下的桢楠叶片组织内的可溶性蛋白含量发生了显著的增加。可以得出SNP溶液可以缓解Pb 2+ 胁迫下的可溶性蛋白含量的下降，从而对桢楠叶片的抗性有显著提高的作用。叶绿素在绿色植物利用光能合成有机物的过程中扮演至关重要的地位，它是负责光能的吸收、传递和转化的色素之一 [ 21 ] 。有研究表明Pb 2+ 胁迫之所以会造成叶绿素含量的下降，可能是因为Pb 2+ 有促进叶绿素酶活性的作用，加速叶绿素的分解而引发的 [ 19 ] 。在本试验中，喷施SNP溶液后使Pb 2+ 胁迫下的桢楠叶片的叶绿素含量显著的到了提高。MDA与植物细胞膜脂的过氧化反应有关，其在植物组织细胞内含量的多少能够间接表示出植物组织在受到胁迫时的损伤水平 [ 22 ] 。本试验表明，添加SNP能显著缓解MDA含量的增加，表示SNP能使桢楠叶片组织的膜结构免于或减少受到胁迫的伤害。 植物利用光能的效率的高低，无论对其正常的生长发育还是对其抗逆性的增强都存在着至关重要的意义，也是用来评价植物新陈代谢速度和抗性高低的关键标准之一 [ 23 ] 。在植物处于逆境时，主要有两个原因会降低叶片细胞的光合速率：一是由于气孔导度受到影响而产生的气孔限制因素；另外是由于叶片能够利用光能的细胞的光合活性下降而产生的非气孔限制因素。Ci值的高低通常是评判植物叶片光合速率降低原因的依据，若Pn降低的同时Ci值也随之发生降低，植物叶片光合速率降低的原因为气孔限制；反之，若Pn下降的同时Ci值又发生了增加，则说明抑制植物光合是由于非气孔限制而引发的 [ 24 ] 。在本试验处理中，Pn值在受到Pb 2+ 胁迫发生了显著降低，Pb 2+ 胁迫对叶绿素的破坏作用是Pn下降的首要因素；同时，Pb 2+ 胁迫还增加了气体交换的阻力，Gs发生了降低，而同时Ci发生了升高。从而可以判断本试验中非气孔因素导致了Pb 2+ 胁迫下桢楠叶片光合作用下降。在Pb 2+ 胁迫下喷施不同浓度的SNP溶液，桢楠叶片光合作用出现显著性的提高，且随SNP浓度的提高呈下降趋势，同时桢楠叶片Gs、Tr、WUE和Ci发生了提高，桢楠叶片的Ls发生了显著的下降，这与王淼等 [ 25 ] 所得到的结论相类似。