DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 5. 结论 上述研究结果反映出时间洞察力这一人格特质具有年龄特征，在青少年的不同年龄阶段存在明显差异，且不同维度上各个年龄阶段的群体差异不平衡。在过去消极时间观、现在享乐时间观和现在宿命时间观维度上，三个年级学生的表现有着显著差异。高中生在过去消极时间观和现在享乐时间观上的得分相对较高，初中生在现在宿命时间观上的得分最低，而在过去积极和未来时间观的维度上，三个年级之间没有明显的差异。
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user: 6. 研究意义与展望 时间洞察力对于青少年的心理健康有着重要的作用，在关于时间洞察力的研究中，前人研究主要集中于个体的未来时间洞察力以及与其它心理变量之间的相关性，对于时间洞察力的其他维度(如：过去消极时间洞察力、现在宿命时间洞察力)以及发展观、性别观等缺乏深入研究。本研究着眼于时间洞察力的年龄特征，将处于人格发展期的个体进行横向对比，探究了初中生、高中生与大学生这三种年龄群体在时间洞察力各个维度上的表现及其差异，有助于我们更好地认识在当前社会环境下青少年时间人格发展的趋势，弥补了前人研究的不足。对于形成这种差异的深层原因，以及如何将研究结果应用到青少年的心理健康教育中，还有待于后续更多的研究进行更加深入的探讨。
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user: 摘要 新能源接入规模增大和直流输电馈入比例的增加使得电力系统的动态无功储备不足，电压调节能力急剧下降，同步电机对(Motor-Generator Pair， MGP)并网技术能够有效提高新能源机组对电网电压的支撑能力，增大系统的无功调节能力。本文围绕MGP并网技术，首先阐述了新能源采用MGP并网的基本原理，分析了在电网暂态电压过程中MGP的无功响应和电压隔离特性，并与同步调相机进行对比，最后提出和分析了提升MGP对新能源电网电压支撑能力的方法。
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user: 1. 新能源发展及电压调节控制技术概述 随着新能源发电技术革新的不断涌现，新能源产品成本持续降低，高渗透率新能源发电并网将成为电网低碳化发展的重要趋势。当前新能源发电主要通过电力电子变换器并网，高电力电子化将使电力系统的动态特性发生深刻变化。大规模依靠电力电子换流器并入电网的新能源其自身电压耐受能力和无功调节功能有限，仅靠常规电源应对电网的暂态电压问题越来越困难，电网的电压稳定问题突出 [ 1 ]。 常规的新能源发电机组如光伏和风机，其并网换流器虽然具备一定的无功调节裕度，但是受限于容量而不得损失一定的新能源出力，更关键的是电力电子换流器受限于功率器件固有的耐压和耐流能力限制，因此其过载能力远低于传统机组，无法为电网提供可靠的电压及无功支撑。针对并网换流器电压调节能力的改善问题，国内外学者进行了广泛的研究。针对电网的暂态电压问题，主要有两种改进措施，一种是通过附加硬件补偿装置，如静止同步补偿器，动态电压恢复器以及超级电容等无功补偿装置，Crowbar保护电路等辅助电路。另一种是控制策略的改进，对于风机可以采用串联网侧变换器，变阻尼和虚拟阻抗等技术 [ 2 ]。对于光伏，可以采用动态改变直流侧电压参考值的方法，减小直流侧电压波动 [ 3 ]。附加硬件设备的方式增加机组的体积和改造成本，控制策略的改进虽然能利用并网换流器的一部分无功调节能力，但是这种依靠新能源自身的调控和改造难以满足更高比例新能源电网的电压稳定需求。 与电力电子变换器相比，传统的同步发电机在应对系统的电压波动以及进行无功–电压调节时具有较大的优势，现有大多数基于电力电子控制的新能源并网控制技术也都希望变换器能够具备同步机的一些优良属性。虽然取得了一定的成效，但不能发挥更好的效果的原因仍然归结到电力电子设备本身。未来随着新能源并网比例的进一步提升，如何使新能源并网装置真正具有同步发电机的友好属性，提升新能源的电压波动抗扰能力与故障穿越能力具有重要意义。基于同步电机对(Motor-Generator Pair， MGP)的并网技术 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 则可以使得新能源机组具有部分传统机组的优良属性，增强新能源机组自身的电压支撑和无功调节能力，在原理上具有类似调相机的无功响应过程，因此可以有效提高系统的电压稳定性，而对新能源采用MGP并网的无功–电压特性需要进一步对比分析和研究。
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user: 2. MGP的基本原理和运行特性 2.1. MGP的基本原理 作为一种全新的新能源并网方式，MGP系统包括两台同步电机，两台电机共用同一个机械转子，并分别处于电动和发电运行状态。新能源采用MGP并网的结构如图1所示。新能源电力经电力电子换流器转换后驱动同步电动机运行，同步电动机同轴拖动同步发电机，发电机将旋转的机械能转化为电能输送至电网。 图1. 新能源采用MGP并网结构示意图 2.2. MGP的运行特性 采用这种并网方式，给新能源带来诸多好处，例如同步电机为电网提供了真实的惯性响应，而且两电机的转动惯量和阻尼呈现出叠加效应，进一步增强了新能源的频率稳定性。 电动机和发电机具有相对独立的励磁系统，电动机侧的无功可以补偿新能源电场的无功，发电机侧的无功主要是为电网提供静态和动态无功支撑。励磁和阻尼绕组磁通不能突变这一特性使得MGP成为电压源型并网装置，且高于电力电子换流器的电压和电流耐受能力也有利于电网的电压稳定。 在电网频率波动情况下，MGP凭借其电磁–机械耦合特性，可瞬间向电网提供惯性支撑，有效抑制电网频率的变化速率，提升新能源并网的惯性水平。在电网电压跌落情况下，MGP中的发电机可瞬间发出/吸收1.5倍额定容量的无功功率，为电网电压恢复稳定提供有力支撑。
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user: 3. MGP的无功–电压特性分析 分别从MGP的无功响应特性、电压隔离特性以及与调相机的对比分析MGP参与电网电压稳定的机理。 3.1. MGP的无功响应特性 当电网电压波动时，由于励磁绕组、阻尼绕组会阻碍磁通的变化，首先MGP系统中同步发电机定子侧会感应出较大的定子电流。当同步发电机端电压突变了ΔU时，其无功电流响应可表示为： Δ i d = [ ( 1 X ″ d − 1 X ′ d ) e − t T ″ d + ( 1 X ′ d − 1 X d ) e − t T ′ d ] Δ U cos δ 0 + Δ U X d cos δ 0 − Δ U X ″ d e − t T a cos ( ω t + δ 0 ) (1) 式中， X ″ d 、 X ′ d 、X d 分别为直轴次暂态电抗、暂态电抗和同步电抗； T ″ d 、 T ′ d 分别为直轴次暂态、暂态短路时间常数；T a 为定子绕组暂态时间常数；ω为角速度；δ 0 为短路前发电机的功角。 由上式可知，电网电压降低时，MGP的发电机定子电流会瞬间感应出一个较大的无功分量，该分量与电压变化和暂态电抗参数关系密切。其中次暂态过程会激发出2~3倍的定子电流，通常在2.5 s后衰减到10%。另外由于同步电机的惯性时间常数达到秒级，此时发电机侧的电压变化会被机械系统隔离，对电动机侧基本没有影响。因此，发生电压故障时，MGP能够提供足够的无功功率输出，并且有效隔离新能源发电场和电网侧的故障，MGP可以有效提高新能源机组的故障穿越能力。 3.2. MGP与调相机的对比分析 调相机作为电网中专用的无功补偿设备，近年来在电网也得到了一定的应用。MGP中发电机与调相机的定子电流响应机理是类似的，不同之处在于，电网电压变化时，调相机增加的都是无功电流，MGP由于稳态运行时带负载，因此功角更大，定子电流的有功和无功分量同时存在，且不能忽略。因此对比调相机，MGP的无功电流响应能力类似但稍弱于调相机，考虑到调相机主要用作提供动态无功支撑，而发电机具有一定的过载能力，因此MGP的暂态时的无功支撑能力也是可以保证的。另外，在电机参数上，经过改进的新一代调相机具有更小的暂态电抗，因此其无功支撑能力更强。 但是需要注意的是，调相机固然具有对电压更强的支撑效果，但是MGP作为一种并网方式，不仅仅是支撑电压稳定，传输新能源功率和电压隔离作用都是其应用的特点所在，是针对新能源电网稳定的一种较为全面的解决方案。而调相机的一些功能改进同样可以应用于MGP的电压稳定功能中。
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user: 4. MGP提升电网电压稳定性的方法 由2、3节的分析可知，MGP具有和调相机相似的无功响应能力，因此可以借鉴传统同步电机和调相机理论提升MGP对电网电压稳定的积极作用。 1) 从电机参数方面考虑，由于公式(1)可知，MGP发电机瞬时提供的无功电流与暂态电抗的倒数成正比，因此通过电机制造工艺的改进适当降低暂态电抗可以增强MGP的无功响应。同时提高定子、转子绕组的过载能力和绝缘水平可以增加MGP峰值无功电流的输出时间。 2) 从励磁控制方面考虑，除了自发响应外，附加励磁控制可以提高励磁电流的响应速度，充分利用MGP自身的无功支撑能力。提出如图2所示的有功–电压协调控制方法。由无功和电压环得到发电机励磁电压信号，其中无功环较电压环响应更慢，引入电压控制可以有利于维持电网电压，同时无功调节发挥作用用于调节机端电压，无功参考指令可以来自于上层的励磁控制器。无功环和电压环可以单独作用，当侧重于维持机端电压时投入电压环即可，当需要维持系统电压稳定时采用无功外环电压内环的方式可以取得更好的支撑效果。 图2. MGP改进的的无功–电压控制
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user: 5. 结束语 随着新能源并网规模的持续增加，新能源机组的电压调节能力弱，无功储备不足，电网的电压稳定问题日益突出，新能源采用MGP并网可以有效提高新能源机组的无功和电压支撑能力。对比发现，MGP具有和调相机类似的响应特性，不仅可以在电网电压波动瞬间为电网提供自发的无功响应，而且由于其自身的机械隔离作用，可以有效地隔离新能源和电网侧的故障，保证了新能源机组在扰动发生时不脱网，提高了新能源机组的电压穿越能力。并且通过适当改进MGP系统参数和励磁控制环节，可以增强MGP对新能源电网的电压支撑能力。合理地配置MGP是解决未来高比例新能源电网电压稳定问题的有效方案。
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user: 摘要 目的：通过氨基酸组成及含量研究，发掘黑老虎优良特性，为黑老虎优良品种筛选奠定基础。方法：采集广西植物研究所种质资源圃、桂林龙胜、湖南通道黑老虎成熟的果实，对其果肉和果皮进行氨基酸组成成分、氨基酸总量进行分析。结果：黑老虎果肉和果皮中必需氨基酸亮氨酸(Leu)、赖氨酸(Lys)含量较高，非必需氨基酸谷氨酸(Glu)含量较高，黑老虎的果皮氨基酸总量明显高于果肉，但果肉的E/T，E/N和1973年FAO/WHO提出理想蛋白质的标准更接近，黑老虎果皮和果肉的甜味氨基酸(SAA)丝氨酸、丙氨酸2种氨基酸含量较高，黑老虎果皮的甜味氨基酸(SAA)苏氨酸、鲜味氨基酸谷氨酸(也有的称药用氨基酸)相对苹果、梨、葡萄、桃、橙含量较高。结论：黑老虎果肉、果皮均含有人体所需的氨基酸，既可以帮助人体增强免疫功能，也可以作为水果鲜食，是一种极具有开发前景的药食兼用保健水果。
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user: 1. 引言 黑老虎，木兰科南五味子属植物绯红南五味，学名：Kadsura coccinea (Lem.) A. C. Smith；英名：Kadsura，别名冷饭团、过山龙藤、大钻、人面果(广西龙胜)。常绿木质藤本野生药用植物和野生水果。 黑老虎果实无毒，味美香甜，且含有丰富的维生素及人体所需的氨基酸、微量元素，作为新、特、优第三代水果已经逐渐走入国内市场，且备受人们的青睐，全国范围内已经掀起种植黑老虎热潮，将其野生种进行人工驯化栽培，且已经初具规模，国内外对黑老虎研究已从根的药用价值扩展到果实的营养成分及保健价值 [ 1 ] - [ 13 ]。 目前，国内外虽然对黑老虎果实的营养成分和保健价值有一定的研究，但至今未能筛选出开发前景较好的黑老虎优良品种，为此，我们对2016年以来采集的不同地区的黑老虎果皮、果肉的氨基酸组成及含量测定结果，进行进一步分析比较，发掘黑老虎优良特性，为黑老虎优良品种筛选奠定基础。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料 广西植物研究所种质资源圃、桂林龙胜、湖南通道黑老虎成熟的果实。 2.2. 方法 将黑老虎果实的果皮、肉、籽分离，采用GB/T5009.124-2003《食品中氨基酸的测定》方法检测其氨基酸含量。 2.3. 数据处理 应用EXCEL2007对其进行统计分析。
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user: 4. 讨论 1) 黑老虎果肉、果皮，必需氨基酸亮氨酸(Leu)、赖氨酸(Lys)含量较高，非必需氨基酸谷氨酸(Glu)含量较高，据相关的资料，亮氨酸属于支链氨基酸，可以刺激蛋白质合成，并抑制分解，在临床营养中有重要意义 [ 17 ]，对体液免疫功能有显著影响，具有改善创伤后机体的营养及代谢状况，增强免疫功能，促进小肠黏膜细胞增殖的主要，还有改善骨骼肌线粒体功能，消除运动性疲劳 [ 1 ]。谷氨酸属于药用氨基酸，有增强大脑功能、缓解疲劳、改进和维护大脑机能之功效，对治疗高氨血症、肝功能障碍、贫血等疾病都有很好的效果 [ 18 ] [ 19 ]，在人体内与血氮结合，形成对人体无害的谷氨酰胺，解除人体代谢中产生的游离氨的积累，参与肝脏、肌肉及大脑等组织中的解毒作用，并参与脑组织代谢，使脑机能活跃，而且也是胰岛素的重要组成成分 [ 18 ]。 2) 黑老虎的果皮氨基酸总量明显高于果肉，必需氨基酸含量和氨基酸总量之比(E/T)，必需氨基酸和非必需氨基酸之比(E/N)，和1973年FAO/WHO提出理想蛋白质的标准，果肉更接近。 3) 和苹果、梨、葡萄、桃、橙相比，黑老虎果皮和果肉的甜味氨基酸(SAA) [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] 丝氨酸、丙氨酸2种氨基酸含量较高，黑老虎果皮的甜味氨基酸(SAA)苏氨酸、鲜味氨基酸 [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] 谷氨酸(也有的称药用氨基酸 [ 18 ] )含量较高。 综上所述，黑老虎果肉、果皮均含有人体所需的氨基酸，既可以帮助人体增强免疫功能，也可以作为水果鲜食，是一种极具有开发前景的药食兼用保健水果。由于黑老虎个体差异，作为鲜食水果开发，除了考察上述各指标，还需要综合考虑其它营养指标，作进一步优选，筛选出适宜本地开发的优良品种。
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user: 项目 桂林市科学研究与计划科技攻关(20160223-1)；广西重点研发计划(桂科AB18221091)。
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user: 摘要 在高维数据分析中，LASSO维数约简方法占有很重要的位置。针对数据愈发繁杂，LASSO回归不再适应一些具有较高相关性的高维数据分析，由此产生了Elastic Net和其他相关的一些高维数据拓展分析方法。Elastic Net是在LASSO的思想方法基础上结合非凸罚函数和岭回归方法得到的，Adaptive Elastic Net等是在Elastic Net的思想方法上，通过数据特征的不同改进惩罚函数，缓和稀疏性和过拟合的问题。文章对Elastic Net、Adaptive Elastic Net、Weight Elastic Net进行了介绍并且通过实际例子做了简单的比较，最终得到了较好的维数约简方法。
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user: 3. 总结与讨论 随着大数据行业的不断发展，如何在海量数据中快速且有效的找到能展现总体特征的变量，对我们来说是很大的挑战，而针对高维数据的独特数据格式，LASSO系列算法又通过不同的考量得到了多种维数约简的解决方法。本文结合理论与实践，主要介绍了以EN为核心的多种维数约简方法，如何平衡变量的共线性和稀疏性成为几种方法的核心知识点，用不同的检验方法对这四种维数约简方法的结果做比较汇总得到表3的汇总表： Table 3 Three test results of four dimensionality reduction method EN AEN Snet Mnet Likelihood ratio test 222.8 223.2 273.2 273 Wald test 253.3 237.2 304.1 304.8 Score (logrank) test 290.8 257.4 347.3 347.3 Concordance 0.675 0.677 0.691 0.691 表3. 四种维数约简方法的三种检验结果 三种模型检验的结果说明Snet和Mnet的拟合效果比较好，这和之前的结果推测一致，次之是AEN方法，最后是EN方法。一致性检验是评价模型的预测性能的，仅适用于比较同一模型的“预测性能”。一致性检验会在0.5~1之间，然而在实际应用中较高的一致性是很难达到的，所以这里的0.691预测性能值可以是预测性能较好的表现。本文对几种维数约简的方法比较，是建立在Cox生存模型的基础上的，如何将LASSO系列的变量选择方法推广到更多统计模型的研究是必要的，且目前评估降维的方法较单一，如何寻找到合适的高维模型评估方法也应与维数约简方法同步发展，这也可以有利于进一步的研究更多高维数据分析方法的优劣性。
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user: 摘要 天然生长于我国秦岭地区的七叶树在北京地区栽培存在幼龄期对冬季低温的适应性问题。研究以陕西汉中七叶树1年生幼苗为试验材料，通过人工模拟温控环境处理试验，选取七叶树苗木枝条内测定在−20℃~0℃下可溶性蛋白等8个生理指标的变化，为七叶树幼苗在北京地区冬季越冬防寒害措施的制定提供参考依据。结果表明，七叶树幼苗低温半致死温度为LT 50 = −25.46℃；随着温度的降低，相对电导率、丙二醛呈上升趋势；在低温胁迫下，七叶树的相对电导率具有 y = 1 1 + 2.093 e − 0.029 t 的变化规律；渗透调节系统中的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量随着温度的降低逐渐增加，脯氨酸含量增幅高达63.87%；温度在−15℃~0℃之间，保护酶系统中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)在−5℃以下低温环境下存在活性减弱甚至失活的变化，其中超氧化物歧化酶在−5℃以内，其活性无显著变化，过氧化氢酶和过氧化物酶在−10℃以内无显著变化。研究表明，北京地区冬季低温环境对原产秦岭地区的七叶树1年生幼苗具有一定的影响，冬季苗木户外越冬需要采取防寒措施。
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user: 1. 引言 植物的抗寒性是物种长期适应低温环境的结果，具遗传性 [ 1 ]。抗寒性基因的表达与环境的变化和植物的生理活动息息相关 [ 2 ]。相关研究表明，抗寒性与植物的细胞膜和渗透调节物质的含量及酶保护系统的活性等生理活动有关联 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]。植物处于恶劣环境时，自身能通过保护酶系统和渗透调节系统等来维持细胞内物质的相对平衡，从而适应或抵抗逆境。故可通过测量生理指标的动态变化来反映植物的抗性大小 [ 7 ] [ 8 ]。目前，植物的抗寒性一般是通过测定生理生化指标，观察植物细胞的显微结构和利用分子生物技术对抗寒性基因进行测序等来研究。陈凯等 [ 9 ] 研究望天树幼苗在0℃低温胁迫不同时间，观察其外部形态并测定生理指标，发现0℃处理2 d可作为早期筛选耐寒材料的时间节点，其幼苗在遭受低温胁迫后具有一定的自我修复机制。伍宝朵等 [ 10 ] 发现低温胁迫时间越长，胡椒叶片中海绵组织和栅栏组织受伤加剧，叶片厚度减小。李瑞雪等 [ 11 ] 发现抗寒性基因激活与表达是影响木兰科植物的重要因素，不同抗寒性的植物在低温胁迫下的应答机制有所差异。 七叶树(Aesculus chinensis Bunge)是具有重要观赏价值的园林绿化树种，其天然分布于我国秦岭海拔700 m以下山地 [ 12 ]。近年来，七叶树在北京市园林绿化中的引种栽培增加，但是由于北方冬季气温低，栽植初期冻害时常发生，大面积推广应用仍具有疑虑，因而有关七叶树冻害适应机理的研究也受到关注。目前七叶树抗寒性研究主要集中在与其他树种的比较上，如缴丽莉等 [ 13 ] 曾以七叶树和马褂木幼树1年生枝条为材料，经低温冷冻后，测定枝条的相对电导率和K + 相对渗透率，计算出各树种的半致死温度，结果表明马褂木的抗寒能力较七叶树强。杜艳 [ 14 ] 对比研究了七叶树和红花七叶树(Aesculus pavia) 1年生实生苗的抗寒性，发现红花七叶树抗寒性较七叶树强。赵媛媛等 [ 15 ] 通过测定低温下日本厚朴、山樱和美国七叶树实生苗的生理指标，发现游离脯氨酸含量与外渗电导率变化明显，认为可作为鉴定日本厚朴、山樱和美国七叶树抗寒性。 观察发现，在北京地区引种栽培的七叶树幼苗冬季冻害首先发生在其1年生枝条上。为了探究七叶树在冬季低温下的生理响应，本研究结合在北京地区引进的陕西汉中地区的七叶树，选取1年生幼苗休眠枝条为材料，根据北京冬季极端低温环境设置低温胁迫控制处理条件，测定其电导率和丙二醛，过氧化氢酶等8个生理指标，分析其变化规律，为七叶树抗寒分子机理、抗寒品种选择及在北京地区栽培制定越冬防寒措施提供理论依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料 试验材料种源来自陕西汉中。取1年生七叶树优良实生苗木，春季移植在北京市大东流苗圃，苗木平均苗高(57.78 ± 5.50) cm，平均地径(16.00 ± 1.08) mm。移植分露地若干和15株盆栽苗，常规管理。 2.2. 低温处理 温度设置5个水平为0℃ (对照)、−5℃、−10℃、−15℃、−20℃，每个处理取15根枝条，重复4次。 2017年2月末进行枝条采集，取当年生枝条若干，粗度在0.5~0.8 cm，剪成10~20 cm长的枝段，用湿报纸和无纺布进行内外包裹。枝条用清水洗净后用负离子水冲洗、晾干表面水分后，用石蜡将两端封口，在湿润情况下用保鲜膜包裹，放入5℃冰箱保存待用 [ 5 ]。在低温处理时，将所采枝条用滤纸擦干后置于可调控低温冰箱进行低温胁迫处理，降温速度设置为4℃/h，降到预设温度后维持24 h，之后再以4℃/h的速度逐渐升温至4℃。 2.3. 指标测定 过氧化氢酶活性采用分光光度计法；过氧化物酶活性采用愈创木酚法；超氧化物歧化酶活性采用氮蓝四唑(NBT)法；相对电导率采用电导仪法 [ 16 ]；丙二醛含量采用Adriano的硫代巴比妥酸显色法测定 [ 17 ]；脯氨酸含量采用酸性茚三酮法测定 [ 16 ]；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝染色法测定 [ 18 ]。 半致死温度测定：低温处理对七叶树幼苗的影响试验中，在处理温度保持24 h后取出，待解冻后将枝条剪成小段测定电导率，通过logistic回归拟合曲线方程 [ 19 ]。 y = k 1 + a e − b t (1.3.1) 式中： y——相对电导率； t——温度； k——相对电导率饱和值，为1。 a，b——待定参数。 求半致死温度时，对上式求二阶导数，并令其为0，求拐点温度，化简得： LT 50 = ln a b (1.3.2) 此温度即为七叶树幼苗半致死温度。 2.4. 数据处理 采用SPSS24.0进行统计计算和方差分析，其中相对电导率通过反正弦转换进行方差分析，差异显著性采用SPSS24.0中的方差分析进行检验(P < 0.05)，多重比较采用邓肯氏新复极差法，利用Origin8.0进行图像绘制。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 低温胁迫对细胞膜透性的影响 3.1.1. 低温胁迫对相对电导率影响及半致死温度的确定 低温环境让植物的细胞膜最先受影响，以致其膜的通透性变大，引起细胞电解质大量渗出 [ 19 ]。电解质的外渗，引起细胞膜内外的渗透势变化，导致相对电导率(Rec)改变。低温胁迫下，植物膜内外的渗透势差越大，其Rec变化越大，说明植物的耐寒性越差。由图1可知，随着温度的降低，七叶树幼苗Rec呈现上升趋势：0℃~−5℃上升较为平缓，差异不显著(P < 0.05)，表明七叶树在该温度范围内受低温影响较小；其他各处理下急剧上升，差异显著。 图1. 低温胁迫对七叶树Rec的影响 低温半致死温度(LT 50 )是直观反映植物抗寒性的指标之一，其值越低，说明植物的抗寒性越强。通过对七叶树幼苗的相对电导率的计算，得到logistic方程的各参数及LT 50 。以温度(t)为自变量，以相对电导 率(y)为因变量，得到七叶树幼苗相对电导率回归方程为： y = 1 1 + 2.093 e − 0.029 t ，R 2 = 0.996，LT 50 = −25.46℃。当温度低于−25.46℃时，七叶树幼苗受到的伤害将不可恢复。 3.1.2. 低温胁迫对丙二醛的影响 丙二醛(MDA)是低温条件下植物膜质的过氧化物产物，是反映植物抗寒性强弱的指标之一，其含量的变化趋势与电导率一样。由图2可知，随着温度的降低，七叶树幼苗MDA含量逐渐增加。在0~−5℃和−10℃~−15℃时，MDA变化较为平稳，差异均不显著(P < 0.05)；−5℃~−10℃和−15℃~−20℃时，急剧上升，且差异显著(P < 0.05)。在−10℃和−20℃处理下，MDA含量急速增加，表明在−5℃~−10℃的温度范围内，幼苗开始受到迫害，−15℃~−20℃之间，已经受到严重迫害。 图2. 低温胁迫对七叶树MDA含量的影响 3.2. 低温胁迫对保护酶活性的影响 3.2.1. 低温胁迫对超氧化物歧化酶活性的影响 低温胁迫下，植物的细胞膜系统发生变化，会产生丙二醛等有害物质，使植物启动保护酶系统来防止这种危害，超氧化物歧化酶(SOD)可以清除过氧化产物，通过增强其活性来抵御低温 [ 20 ]。由图3可知，七叶树幼苗SOD活性随温度降低逐渐上升。0℃~−5℃和−15℃~−20℃之间，其活性差异不显著；温度降低至−10℃，其活性显著增加，较−5℃增加67.3%。 3.2.2. 低温胁迫对过氧化物酶活性的影响 过氧化物酶(POD)是植物保护系统的成分之一，植物的木质化程度与其紧密相关 [ 21 ]。植物的木质化与抗寒性息息相关，木质化程度越高，其抗寒性越强，故POD的测定很重要。由图4可知，低温胁迫下，七叶树幼苗POD活性逐渐增加；0℃~−10℃之间急速增加，活性差异显著，−10℃的活性较对照组增加了192.67%。温度低于−10℃后，其活性增加缓慢，差异不显著。 图3. 低温胁迫对七叶树SOD活性的影响 图4. 低温胁迫对七叶树POD活性的影响 3.2.3. 低温胁迫对过氧化氢酶活性的影响 过氧化氢酶(CAT)是保护酶系统中的重要组成之一，主要与SOD和POD协同作用，分解产生的过氧化氢。由图5可知，低温胁迫下七叶树幼苗CAT活性的变化差异显著。随着温度的降低，CAT活性呈先上升后下降的趋势，在−15℃时达到峰值(11.89 U/g)，较对照组增加186.51%。温度低于−15℃时，其活性差异不显著，说明保护酶系统在一定的温度范围内发挥主要作用，低于该温度，保护酶系统的作用就会降低。 图5. 低温胁迫对七叶树CAT活性影响 3.3. 低温胁迫对细胞渗透调节物质的影响 3.3.1. 低温胁迫对可溶性蛋白的影响 低温条件下，可溶性蛋白(Sp)含量增加，促进下游物质的合成，为植物的生存提供物质和能量，是保障植物存活的重要物质 [ 22 ]。由图6可知，随着温度降低，七叶树幼苗的Sp含量呈现上升趋势，在−5℃~−15℃的上升趋势平缓，差异不显著；在0℃~−5℃和−15℃~−20℃之间急速上升，−20℃与其他处理差异显著。表明温度低于−15℃时Sp可增强七叶树的抗寒力。 3.3.2. 低温胁迫对可溶性糖的影响 低温条件下，可溶性糖(Ss)含量增加会提高细胞的渗透势，对植物组织起到保护作用 [ 23 ]。由图7可知，七叶树幼苗的Ss含量随温度降低呈现上升趋势。温度达−20℃时，与其他处理差异显著，且较对照组增加52.71%。其他各处理之间差异不显著。 3.3.3. 低温胁迫对脯氨酸的影响 游离脯氨酸(Pro)含量增加会降低细胞的渗透势，从而增加植物的自身抗寒性 [ 24 ] [ 25 ]。由图8可知，温度降低致使七叶树幼苗体内的游离Pro含量逐渐增加。0℃~−15℃之间，其各处理差异不显著；温度在−20℃时，较对照组增加63.87%。三种渗透调节物质随着温度的降低，七叶树体内的含量均呈现上升趋势，且Pro增幅高达63.87%。 图6. 低温胁迫对七叶树Sp含量的影响 图7. 低温胁迫对七叶树Ss含量的影响 图8. 低温胁迫对七叶树Pro含量的影响
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user: 4. 讨论与结论 低温胁迫下，最先受损伤的是植物的细胞膜 [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]。低温会加剧细胞膜的膜脂过氧化作用，破坏质膜系统，使细胞电解质外渗，电导率升高 [ 29 ] - [ 34 ]。丙二醛(MDA)作为膜脂过氧化的最终产物，其含量增加阻碍细胞内的蛋白质合成，致使细胞膜变性，严重时细胞会受损、衰老甚至死亡 [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]。本研究表明，七叶树幼苗的低温半致死温度(LT 50 )为−25.46℃；其电导率和丙二醛含量均随着处理温度的降低缓慢升高，说明其细胞膜正在受到伤害且损伤逐渐加剧，温度降低到−25.46℃时，其细胞组织会迅速结冰改变生理代谢，导致冻害发生，使植物的损伤无法恢复。这与小麦幼苗 [ 38 ]、豆梨 [ 39 ] 等的研究有相似结果。 可溶性蛋白，可溶性糖，脯氨酸是植物体内重要的渗透调节物质。低温胁迫下，渗透调节物质维持细胞膜内外的物质平衡，提高植物的渗透调节能力 [ 40 ]。本研究发现，低温下，七叶树幼苗体内可溶性蛋白(Sp)、可溶性糖(Ss)和脯氨酸(Pro)的含量随着温度的降低逐渐升高。受低温环境刺激，Sp和Ss含量增加，说明在冷刺激下七叶树幼苗可以增加细胞液的浓度降低冰点，使细胞的代谢活动快速变化，恢复生物合成和碳水化合物的代谢平衡，适应冷环境，从而提高其在低温环境的存活率 [ 41 ] [ 42 ]。高浓度的脯氨酸是增强植物抗寒性的重要因素之一 [ 42 ]。植物通过增加游离的Pro含量来降低渗透势保护植物的空间结构不受伤害，提高抗寒性，起到对植物的保护作用 [ 43 ]。与前人在毛白杨 [ 25 ]、蓝靛果忍冬 [ 32 ] 等的研究上得到相似结果。 保护酶中的超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)组成抗氧化防御系统协同响应低温环境 [ 44 ]。低温胁迫下活性氧大量积累，打破活性氧产生与清除的平衡，SOD可将活性氧歧化成过氧化氢和氧气，CAT和POD协同将过氧化氢转化为水和氧气，减轻对细胞伤害。本研究表明，七叶树幼苗的3种保护酶活性在处理温度下总体表现为上升趋势。说明在0℃~−15℃发挥一定的作用；SOD在−5℃以内，其活性无显著变化；POD和CAT在−10℃以内无显著变化。结合渗透调节物质的变化趋势，细胞体内的渗透物质在−15℃以后出现显著增加，说明在该温度之前主要依靠保护酶系统作用，之后主要依靠渗透物质作用。其中，在−5℃时，主要靠POD和CAT发挥作用；在−5℃~−15℃，三种保护酶协同响应提高植物的抗寒性，保护植物正常生理活动的进行。本研究结果与6种木兰科植物 [ 11 ]、周建等 [ 44 ] 研究的广玉兰有相似规律。 植物本身的抗寒机制复杂多样，影响因素也很多，单一的指标未能全面评判植物的抗寒能力。本文研究了北京地区七叶树幼苗休眠枝条在低温胁迫下的生理响应，发现寒冷环境下，植物通过积累较高水平渗透性调节物质和提高酶系统的活性等来适应环境。研究发现，七叶树的低温半致死温度为−25.46℃，在温度低于−25.46℃后，七叶树所受伤害将是不可逆转的。在实验设置的梯度范围内，七叶树表现出一定的抗寒性，可以作为北方地区的园林绿化树种。 本研究在一定程度上丰富了七叶树适应低温的生理机制，对于以后进行抗寒育种抗寒措施等具有一定的参考价值。随着生物技术的快速发展，要全面了解七叶树的生理变化，可以通过观察细胞的显微结构和利用分子生物技术研究其细胞水平和基因水平的抗寒机制，对其抗寒基因的表达模式等进行深入探究。
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user: 摘要 针对数控加工参数对整个加工过程的重要性，阐述了一种基于模糊控制理论的数控加工参数自适应控制方法。根据建立的控制模型和模糊控制原理，编写C++源程序，并模拟实验数据进行验证程序的可行性，最后通过VC++可视化软件，将源程序嵌入到现有的数控系统中，实现了加工过程自适应控制的动态显示。结果表明了自适应控制模型的有效性，使数控机床在加工过程中保持良好的稳定性。
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user: 1. 引言 数控加工参数的选取直接决定了加工精度和效率，因此产生了越来越多的针对加工参数的优化及建立通用的优化参数数据库的研究。20世纪80年代，在国内有些科研院所研制了一些面向行业的小型数据库，但至今我国还不具有通用性的金属切削知识库系统 [ 1 ]。截至目前，最常用的是离线切削参数优化技术，通常以加工效率、加工成本和加工质量中的一个或者多个为目标，建立数学模型，然后选用合适的寻优算法为特定零件的某一道工序选择一组最佳参数，如进给量、主轴转速等 [ 2 ]。离线优化技术预测性强，不能反映真实的加工状态，且经查阅文献发现，现有的对数控加工切削参数优化的研究大多是离线优化，只不过运用的优化方法不同而已。因此，为了提高数控系统的加工性能，对加工参数在线优化的研究是迫切需要研究的课题。
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user: 2. 基于模糊逻辑的加工参数自适应控制方法 2.1. 模糊控制方案 模糊集合理论是1965年美国伯克莱加州大学教授L.A. Zadeh提出的，它可以将人的判断、思维过程用比较简单的数学形式直接表达出来，从而使对复杂系统做出合乎实际的、符合人类思维方式的处理成为可能。基于模糊集合的模糊逻辑系统为人们解决缺乏精确被控对象模型的控制问题提供了有力的工具 [ 3 ]。 对于数控加工过程而言，它是动态的，加工参数时刻发生着变化，很难对加工参数进行精确控制或优化 [ 4 ]。因此，利用模糊控制理论正好能解决这一难题，实现加工参数的在线自适应控制。即通过加工过程中随时检测变量来实时调节切削参数，获得最优的切削效率，提高加工质量，使得数控系统能够随环境变化通过自适应调整切削用量实现加工过程的优化 [ 5 ]。 对于数控加工参数，普遍认为切削力能够相对反应机床加工状态，并且它也是影响加工性能的最主要参数之一，在加工过程中应尽量保持其平稳，不出现较大波动，因此以切削力为对象开展的研究也最广泛 [ 6 ]。但是由于加工环境和监测仪器设备的原因，使得目前很难提取监测力信号进行状态分析 [ 7 ]。但实际上，切削力与主电机功率存在以下关系 [ 8 ]。 P = F c v / ( 6 × 10 4 × η ) (1) 式中，P为主电机功率， F c 为圆周切削力，v为切削速度， η 为效率系数。由此可见，当其余参数保持不变时，切削力与机床功率成线性关系，因此选择用主电机电流I代替切削力作为监测信号来进行状态分析。 2.2. 自适应控制模型 由上述，智能数控期望能通过对现场特征物理状态的监测实现数控加工的优化控制，使得在外界条件发生变化时加工系统能做出自适应调整，回归期望状态 [ 9 ]。在此，状态监测参数取为主电机电流，根据分析影响切削力的各参数，选择进给速度的变化 U a f 作为系统调整量，以电流作为决策量构成加工系统的闭环反馈控制 [ 10 ]。 根据模糊控制原理，模糊控制模型输入语言变量取为电流偏差 E I 及偏差变化率 E C I ，输出语言变量为进给速度变化 U a f ，建立基于主电机电流与电压信号监测的数控加工过程进给量自适应调整控制模型如图1所示 [ 11 ] [ 12 ]。此模糊控制器通过实时调整 U a f 实现对进给量的自适应调整。 图1. 基于模糊逻辑的数控加工自适应控制模型 2.3. 模糊控制算法 根据模糊控制原理，把输入语言变量电流偏差 E I 及偏差变化率 E C I ，输出语言变量进给速度变化 U a f 的模糊集合论域量化档数为3。电流偏差实际取值范围 E I = [ − e ， + e ] ，偏差变化率实际取值范围 E C I = [ − e ˙ ， e ˙ ] ，量化因子 k e = k e c = 3 e 。为减少计算量，加快响应速度，隶属函数均以三角形函数表示。由 此，根据决策量与被控目标的联系建立49条模糊控制规则。根据给定的输入语言变量论域上的模糊集 E ˜ 与 E C ˜ ，利用推理合成规则得出输出语言变量模糊集 U ˜ a f = ( E ˜ × E C ˜ ) ∘ R ，其中R为模糊关系矩阵。 首先，根据建立的49条模糊控制规则，求出每条规则的关系矩阵 R i ， R i = ( E ˜ × E C ˜ ) T 1 × U ˜ a f ，利用 R = R 1 ∨ R 2 ∨ ⋅ ⋅ ⋅ ∨ R 49 得到模糊关系矩阵R。再利用公式 U ˜ a f = ( E ˜ × E C ˜ ) T 2 ∘ R ，设输入 E ˜ = 1 − 6 + 0.5 − 5 ， E C ˜ = 0.1 − 1 + 0.5 2 + 1 4 ， R = [ 0.5 0.5 0.5 0.5 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 ] 则 E ˜ × E C ˜ [ 1 0.5 ] [ 0.1 0.5 1 ] = [ 0.1 0.5 1 0.1 0.5 0.5 ] 。再将所得模糊关系矩阵 E ˜ × E C ˜ 写成行向量 ( E ˜ × E C ˜ ) T 2 = [ 0.1 0.5 1 0.1 0.5 0.5 ] 的形式，则输出语言变量模糊集 U ˜ a f = ( E ˜ × ( E ˜ × E C ˜ ) ) T 2 ∘ R = [ 0.1 0.5 1 0.1 0.5 0.5 ] ∘ [ 0.5 0.5 0.5 0.5 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 ] = [ 0.5 0.5 0.5 ] 再将其数值具体化，得到被控加工系统的输入调节量 Δ a f = ∑ i 13 x i μ u ˜ a f L ( x i ) ∑ i 13 μ u ˜ a f L ( x i ) (2) 式中 x i = [ 0.5 0.5 0.5 ] ，输出模糊集合的隶属函数 μ u ˜ a f L ( x i ) = [ − 3 ， − 2 ， − 1 ， 0 ， 1 ， 2 ， 3 ] [ 13 ]。
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user: 3. 加工参数自适应控制可视化实现 在上述模糊控制算法的基础上，为了方便编程，建立了系统参数运算流程图，如图2所示。根据实验台参数，取电流极限值为18 A，进给速度极限值为1500 mm/min，因此，电流偏差实际取值范围 E I = [ − 18 ， 18 ] ，偏差变化率实际取值范围 E C I = [ − 36 ， 36 ] ，程序运行结果如表1所示。其中，当电流偏差为−18，偏差变化率为−36时，输出进给速度变化值为1500，与模糊规则相符，从实际角度分析，当由于进给速度突然变小致使电流变小时，通过模糊控制，使得输出一个变大的进给速度变化值进行补偿，实现对进给速度的自适应调整，表现为电流的自适应调整，即当系统执行的程序段中进给速度发生变化时，通过自适应控制，使其缓慢变化到既定值，减少突变带来的对机床的冲击，增强系统的稳定性。 图2. 参数运算流程图 Table 1 Running result E C I Δ a f E I −36 −24 −12 0 12 24 36 −18 1500 1500 1000 1000 500 0 0 −12 1500 1500 1000 500 500 0 −500 −6 1500 1000 1000 500 0 −500 −500 0 1000 1000 500 0 −500 −1000 −1000 6 500 500 0 −500 −500 −1000 −1500 12 500 0 −500 −1000 −1000 −1000 −1500 18 0 0 −1000 −1000 −1000 −1500 −1500 表1. 运行结果 把已经开发的源程序，利用VC可视化编程软件嵌入到已有的TDNC-H8系统，实现参数自适应控制过程的动态显示，以此验证模糊控制器的有效性并显示系统的智能控制功能。由进给速度与电流之间的关系，最终以负载率F = 实际电流/额定电流(%)为显示参数。由于系统的自适应控制过程是动态的，通过截图无法观看其动态效果，只能呈现静态结果。但尽管如此，仍然可以从图3看出，当进给速度F发生突变时，系统负载在模糊控制作用下会逐渐过渡到既定值，这一过程仅需要几秒，但减少了对机床的冲击，实现了平稳的自适应调整和加工过程的优化控制。 图3. 自适应控制过程图
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user: 4. 结论 数控切削参数的选择是加工过程中的关键要素，它直接影响加工的效率和精度。针对数控加工过程中的不同程序段所设置的参数不同所带来的对系统的影响，采用了模糊控制理论实现加工参数的自适应控制。采用基于电流信号状态监测的模糊自适应控制方法，并建立了数控加工系统的自适应控制模型。同时基于VC的可视化功能实现了加工过程的智能控制动态显示。结果表明建立的模糊自适应控制系统能够以较高的辨识与控制精度达到预期的智能控制要求，减少了由于参数突变带来的对机床的冲击，使得加工较平稳地进行，提高加工稳定性和精度。
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user: 摘要 贺兰山是我国西部重要的天然生态屏障，由于历史原因，宁夏贺兰山国家级自然保护区内煤矿开采等人类活动频繁，重大环境生态破坏问题极为突出。开展贺兰山露天开采采煤迹地生态修复技术研究，加快恢复贺兰山生态安全屏障功能，对维护宁夏乃至我国北方地区生态安全，早日实现“青山绿水就是金山银山”，落实宁夏“生态立区”战略，有着十分重要的意义。宁夏重点研发计划重大项目“贺兰山保护区采煤迹地生态修复技术与模式研究”，采用东西部合作、产学研紧密结合的方式，组成具有遥感、生态修复、植物生态等学科背景的专家队伍，以近自然地形重塑技术和研发乡土物种植被恢复技术为核心，在贺兰山生态保护区汝箕沟露天采区研发采煤迹地地形重塑与土体重构技术、采煤迹地土壤改良与边坡安全防护技术、适生乡土灌草选育及植被抗旱建植保育技术，确立科学合理的采煤迹地生态修复技术模式并进行综合示范，为贺兰山生态治理区生态修复工程与生态保护提供科技支撑，为西北地区同类地区的采煤迹地生态修复提供技术支持。
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user: 1. 引言 贺兰山是我国西部重要的自然地理分界线和重要的水源涵养林区，是宁夏北部的天然生态屏障，其生态环境直接影响到黄河、银川平原、河套平原，并波及西北、华北及其他地区。宁夏贺兰山国家级自然保护区自然环境复杂多样，生物多样性比较丰富，植被垂直分布明显，是我国中温带半干旱、干旱地区山地生态系统的典型代表 [ 1 ] [ 2 ]。由于历史原因，宁夏贺兰山国家级自然保护区内人类活动频繁，重大环境生态破坏问题突出。在贺兰山保护区因露天开采，破坏地表植被，而且造成水土流失，又诱发山体滑坡等地质灾害，切断了生态保护区生物廊道，对开采区景观、水环境、生物多样性等均产生巨大影响。因此，为了加快恢复贺兰山生态安全屏障功能，尽快开展贺兰山露天开采采煤迹地生态修复技术研究，具有强烈的迫切性。加强贺兰山生态保护，维护和提升贺兰山生态系统功能，对维护宁夏乃至我国北方地区生态安全，促进宁夏生态文明建设，实现宁夏“生态立区”战略，有着十分重要的意义。 贺兰山保护区生态修复与治理成为宁夏生态环保领域的“一号工程”。目前各企业采矿场地关闭后采取了一些植被恢复措施，但是保护区露天煤矿采煤迹地生态修复是一项十分艰巨的工程，技术力量不足，而且缺乏科学性，现有措施强化了人工痕迹，地形地貌和植被未充分考虑生态系统功能和生态系统的可持续性。因此，系统引进先进的采煤迹地生态修复技术，研发适合贺兰山高海拔露天煤矿采迹地生态修复技术和模式并进行示范，显得极为迫切。 宁夏重点研发计划重大项目“贺兰山保护区采煤迹地生态修复技术与模式研究”(2018BFG02002)，瞄准该领域技术短板，组成具有遥感、矿区复垦、生态修复、植物生态等学科背景的专家队伍，以近自然地形重塑技术和研发乡土物种植被恢复技术为核心，综合应用地貌、土壤、水文、风沙动力学、生物、恢复生态等学科相关理论，在贺兰山生态保护区汝箕沟研发采煤迹地地形重塑与土体重构技术、采煤迹地土壤改良与边坡防护技术、适生乡土灌草选育及植被抗旱建植保育技术，确立科学合理的采煤迹地生态修复技术模式并进行综合示范，为贺兰山生态治理区生态修复工程与生态保护提供科技支撑。并将贺兰山保护区采煤迹地生态治理区打造成我国干旱区矿山生态修复技术模式的示范样板区，为西北地区同类地区的采煤迹地生态修复提供技术支持。
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user: 2. 项目研究内容、研究思路与技术路线 2.1. 项目研究内容 2.1.1. 贺兰山保护区露天采煤迹地地形重塑与土体重构技术研究 依据贺兰山治理区域不同阶段的地形地貌资料，结合原始地形地貌、气象、水文、地质等资料，研究近自然地形重塑的方法和技术 [ 3 ] [ 4 ]；研发、集成新土体构建集智能化施工与构建技术。 2.1.2. 采煤迹地土壤改良与边坡安全防护技术研究 分别针对已经重塑或新构建的地形地貌的不同坡面和坡位，开展矿区土地整理后立地类型划分，划分的方法、指标体系等研究。以腐殖酸、菌肥或秸秆碎屑和保水剂等材料，研发采煤迹地土壤改良技术 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。分别针对已经重塑或新构建的地形地貌的不同坡面和坡位，采用适宜的、经济的生态材料，研发设计防治边坡不稳、阻风蚀、降蒸发的生态防护技术 [ 9 ] - [ 14 ]，实现边坡稳定安全，土壤保水保墒的生态效果。 2.1.3. 贺兰山保护区采煤迹地适生灌草选育及植被抗旱建植保育技术研究 根据植被地带性原理和乡土物种优先的原则，针对不同生境，选育适应的草本和灌木物种；调查乡土物种的种子最佳成熟期，研发蒙古扁桃、沙冬青等乡土灌木快速打破休眠技术以及快繁育苗技术，并制定相应的技术标准，为推动乡土物种种苗工程产业化提供技术保障。针对干旱、缺水问题，研发贺兰山矿区灌草结合的植被抗旱建植保育技术。综合不同生境生态修复的植物选配技术、植被抗旱建植及管理等技术，进行技术集成研究 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]，形成一系列植被恢复技术模式。 2.1.4. 贺兰山保护区采煤迹地生态修复技术模式示范 综合不同生境生态修复的植物选配技术、植被抗旱建植及管理等技术 [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]，集成2~3套旱区生态保护区矿区废弃地植被恢复技术，形成可供示范推广的生态修复技术模式。 2.2. 项目研究思路 贺兰山保护区采煤迹地生态修复技术与模式研究技术路线图如下图1所示： 图1. 项目技术思路和方法 2.3. 项目野外实施区域 贺兰山汝箕沟矿区大峰矿位于贺兰山腹地，地势高峻，沟谷发育，海拔在+1830 m~+2254 m之间，是典型的高山地形，煤层露头随地形起伏出露于地表。受沟谷切割矿田自然形成中槽、大峰、羊齿、红梁四个采区，是我国稀缺和优质煤种——太西无烟煤的重要产区。大峰露天煤矿东、西两侧境界毗邻贺兰山保护区实验区和缓冲区。大峰东外排土场作为项目试验基地，红梁西翼渣台作为项目示范区。 项目区的气象水文、土地类型及植被概况如下： 2.3.1. 气象 项目区属高山大陆性气候，空气稀薄，含氧量少，经地面空气测定按体积计，含氧量仅为18.9%。风向多西北风，风速较大，最大风力达十级。终年干旱，雨量稀少，变幅大，汝箕沟治理区降水季节多集中于6~9月间，平均降水量200~250 mm，年最大378.2 mm，最小64.2 mm，年平均蒸发量为2455.3 mm，年平均蒸发量远大于降水量。历年平均气温为−0.7℃至1.3℃。每年九月下旬至翌年四月为霜冻期，最大冻土厚度为1.04 m (数据来源：石嘴山市气象局，国家能源集团宁夏煤业集团有限责任公司汝箕沟无烟煤分公司，下同)。 2.3.2. 水文 矿区地处贺兰山腹地，地势陡峭，气候干旱少雨，蒸发量大于降水量，且大气降水均形成地表径流顺自然沟谷流出区外。本区无井、泉、地表水系存在。矿田唯一地表径流为大峰沟洪水流，雨季山洪暴发时，沙沟有水流，平时干涸无水，历年最大洪水流量为3.1万m³/h。 2.3.3. 土地类型 井田内山体基岩裸露，土壤类型主要是淡灰钙土和粗骨土，灰钙土是在干旱气候和荒漠草原植被下形成的地带性土壤，腐殖质积累很低，有机质含量仅为0.5%~0.8%，土壤中碳酸钙以灰白色石灰斑块状沉积形钙积层；粗骨土是由于山丘地区地形起伏，地面坡度大，切割深，上体浅薄，加之风蚀、水蚀大多较重，细粒物质易被淋失，土体中残留粗骨碎屑物增多，因而具显著的粗骨性特征。 2.3.4. 植被 矿区内山体基岩裸露，植被稀少，局部可见少量稀疏草本植被生长，主要为耐寒、耐旱的草本植物，但由于区内矿山开采活动频繁，已对该区域的植被系统造成大面积的破坏，植被覆盖率小于10%，植被覆盖率小，生态条件脆弱。 根据项目区的自然条件和地形地貌，试验区空间布局为：雨养恢复试验区、种质资源圃、乡土物种扩繁试验区、地形重塑试验区、边坡治理试验示范区。示范区空间布局为：边坡治理示范区、植被恢复示范区。 2.4. 项目技术路线 分别针对已经重塑与新构建的地形地貌的不同坡面和坡位，采用砾石覆盖、秸秆覆盖、仿生设计等材料与技术，研发设计防治边坡不稳、阻风蚀、降蒸发的生态防护技术 [ 4 ]。根据植被地带性原理和乡土物种优先的原则，针对阴坡、阳坡、平地等不同生境，选育适应的草本和灌木物种。综合不同生境生态修复的植物选配技术、植被抗旱建植及管理等技术(图1)。研发蒙古扁桃、沙冬青、四合木等乡土灌木的快繁育苗技术；研发微生物生态肥料，提高移栽苗木成活率，贺兰山矿区灌草结合的植被抗旱建植保育技术。
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user: 3. 项目总体目标、考核指标及预期成果 3.1. 项目总体目标 针对贺兰山保护区露天采煤迹地生态治理技术现状与存在的技术问题，研发采煤迹地地形重塑与土体重构技术、采煤迹地土壤改良与微生境安全防护技术、适生灌草植物选育及植被抗旱建植保育技术，确立科学合理的贺兰山保护区采煤迹地生态修复技术模式，为贺兰山生态保护提供科技支撑，为宁夏生态文明和生态立区战略提供智力支持。 3.2. 考核指标 3.2.1. 基础研究层面 采煤迹地乡土物种及土壤种子库；贺兰山不同生境采煤迹地生态恢复区植物-土壤-微生物特征研究；边坡不同修复措施的生态水文效应；坡面不同恢复阶段植被对土壤水分和养分的影响；不同施肥措施对蒙古沙冬青光合作用和根系生物量的影响。 3.2.2. 技术成果方面 研发产出露天采煤迹地近自然土体构建技术、贺兰山矿区适生植物快繁与抗旱建植技术、旱区矿山土壤快速培肥技术2~3项；采煤迹地生态修复技术模式2~3套；制定旱区矿山采煤迹地生态修复技术规程2~3项；申报相关技术专利2~3项； 3.2.3. 技术示范方面 建立试验研究综合示范基地1~2处，示范区面积700 ha。 3.2.4. 人才培养方面 培养技术骨干5~6人；发表学术论文3~5篇；面向社会技术培训2~3次，承办学术会议1~2次。 3.3. 预期成果 给政府部门提交决策咨询报告1份《贺兰山保护区露天开采矿区生态治理技术模式及建议》。利用GeofluvTM设计地形重构，开发智能地形重塑智能化系统1套；筛选出2~3种耐旱、抗寒的保护区本土草本植物，优选出2~3种乡土灌木，并建立种苗快繁基地1~2处；培养企业生态修复技术骨干2~3人；集成2~3套旱区生态保护区矿区废弃地植被恢复技术并示范，示范面积700 ha，培养技术骨干2~3人。
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user: 4. 技术关键、难点与创新点 4.1. 技术关键 露天采煤迹地地形重塑与新土体近自然构建技术，以及抗旱植物建植与保育技术是贺兰山矿区生态修复技术的关键，也是当前最需要的技术。 4.2. 技术难点 技术难点是“师法自然”在贺兰山保护区的实施方法和途径，以及乡土物种抗旱建植技术的研发。 4.3. 创新点 本项目综合应用地貌、土壤、水文、风沙动力、生物、恢复生态等学科的相关理论开展生态修复技术研究，创新点如下： 4.3.1. 理论创新 提出以地形重塑和土体重构为主要内容的露天矿区土地恢复理论。 4.3.2. 技术创新 近自然土体构建技术；贺兰山矿区适生植物快繁与抗旱建植技术。 4.3.3. 材料与装备 开发近自然地形重塑装备智能化系统；贺兰山矿区植被快速恢复所需的适生植物物种苗木；研发旱区矿山土壤快速培肥技术所需的材料、肥料。
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user: 5. 展望 废弃矿山生态恢复是一项综合的、跨学科的技术，集成了生态、材料、植物、土壤、工程等方面技术为一体的生态恢复技术体系；生态修复的时间应为5~10 a，避免“人一走，草(树)就死”的人工暂时维系的生态修复工程，应当师法自然进行生态修复 [ 3 ]。宁夏科技研发重大专项，采用科学的、先进的生态修复理念和技术，以近自然地形重塑和乡土物种植被恢复为核心，研发符合当地条件的生态恢复技术和措施，这对我国保护区矿区生态修复理念的影响将是深远的。 本项目开发的近自然地形重塑装备智能化系统，可为贺兰山保护区采煤迹地低成本生态修复提供技术保障，降低工程成本10%以上；贺兰山采煤迹地植被快速恢复所需的乡土物种苗木繁育，以及土壤快速培肥技术所需的原料，可带动、引领特色乡土种苗产业的发展，为当地实现脱贫致富找到新途径；生态修复项目的资金投入，以及今后的技术示范推广，能创造更多就业岗位，生态修复样板工程带动的生态旅游将带来可观的经济效益；采煤迹地生态系统稳定性和可持续性得到显著增强，因此，项目具有良好的社会效益、经济效益和生态效益。 自然资源部对该项目的实施高度重视，宁夏自然资源厅同步跟踪项目实施过程，宁夏回族自治区科学技术协会委托项目面向全国举办“科技助推贺兰山生态修复高层论坛”，分别针对：1) 干旱区矿山生态修复新材料新技术；2) 西部生态屏障综合管理问题与对策；3) 贺兰山地区煤矿企业生态转型发展，凝聚全国科学家的智慧思想，集成干旱区矿山生态修复的技术方法，维护和提升贺兰山生态系统功能，保障宁夏平原乃至我国西北地区生态安全及经济社会可持续发展，早日实现“青山绿水就是金山银山”。同时通过项目执行和论坛举办，将成立政、产、学、研、用紧密结合的“北方旱区矿山生态修复技术创新中心”，使其成为北方干旱风沙区、陕甘宁蒙能源金三角和西北其他干旱区各类矿山生态修复提供技术研发平台和技术推广的培训中心。 矿区属半干旱、高寒、高风蚀、高水蚀的生态脆弱区，应科学管理。项目今后需要进一步对人工生态系统演替规律、监测–评价–管护、植被与功能关系等问题进行研究，具体内容有：1) 生态修复项目区土壤种子库研究 [ 22 ] [ 23 ]；2) 水、土、气、生等要素变化的长期定位监测，尤其是植被演替过程与生物多样性监测等 [ 24 ] [ 25 ]；3) 坡面不同恢复阶段植被对土壤水分和养分的影响 [ 26 ] [ 27 ]；4) 植被–土壤互作效应 [ 28 ] [ 29 ]；5) 生态恢复效果及成本评价。
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user: 摘要 土地利用方式转化会通过影响土壤有机碳(SOC)、土壤碳氮比(C:N)、土壤温度和土壤水分等因素影响土壤呼吸，但是这些因素之间存在着复杂的交互作用，且它们对土壤呼吸的相对贡献目前并不清楚。本文综合国内已经发表的69篇研究论文，利用Meta分析量化中国旱作农田转为果园、灌木林、自然草地、人工草地、天然林、人工林和混交林后对土壤呼吸的影响。研究结果显示，旱作农田转化为其它土地利用方式后会导致土壤呼吸的显著增加(P < 0.05)，增加幅度为12.2%~89.5%，平均增加19.5%，且中国旱作农田转为其它土地利用方式后土壤呼吸的增加幅度呈现50年(58.7%) > 20~50年(23.2%) > 10~20 年(19.6%) > 10年(12.9%)的趋势。土壤水分在旱作农田转化为果园、天然草地、人工草地、人工林、天然林和混交林后增加了6.7%~24.0%，但在转化为灌木林后降低了22.1%。土壤温度在旱作农田转化为果园、天然草地、灌木林、人工林、天然林和混交林后降低了2.8%~22.5%。SOC在旱作农田转化为天然草地、人工草地、人工林、天然林和混交林后增加了27.1%~352%。C:N在旱作农田转化为果园和混交林后降低了10.8%~42.1%，但在转化为灌木林、天然草地、人工草地、人工林和天然林后增加了8.9%~79.5%。中国旱作农田转为其它土地利用方式后，土壤呼吸的增加量与SOC、C:N、土壤温度和水分的变化量密切相关，且这些因素对土壤呼吸的贡献呈现出C:N > 土壤温度 > 土壤水分 > SOC的趋势。因此，中国旱作农田转为其它土地利用方式后，C:N是影响土壤呼吸增加的重要因素。