mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
区块链技术在电力交易中的应用与展望

区块链技术作为分布式记账技术,为能源互联网中的多方协作场景提供了信任基础,在能源互联网中的电力交易等领域已有一些应用尝试。首先,文中回顾了区块链技术在电力交易中的理论研究情况,总结了其在分布式能源交易、产权登记、商品溯源、交易信息共享等方面的工程应用现状。然后,基于区块链的应用价值模型和中国电力市场的发展需求,展望了区块链技术在电力批发市场、电力零售市场、分布式发电市场化交易、电力衍生品交易、源荷互动电力交易、市场主体信用评价等中的应用。最后,分析了区块链技术在实际应用中面临的运算性能、存储容量和信任构建等潜在问题,给出了针对性的解决思路。
基于区块链技术的电力行业碳减排奖惩及碳交易匹配模型

电力行业作为中国优先纳入碳交易体系的行业,已成为实现碳减排的重要主体。区块链作为一种新兴的分布式账本技术能够有效解决碳交易体系中的数据安全、运行效率等问题。基于区块链技术,文中在构建电力行业碳交易体系整体框架的基础上,构建了碳配额成本决策模型、碳减排奖惩模型和碳交易匹配模型,并引入减排努力值指标,作为上述3个模型子系统的流程推进与联系桥梁,以实现安全、高效的碳交易。通过算例分析验证了该碳交易体系的有效性,并给出仿真设计,说明采用区块链组织碳交易体系能够节约成本、提高效率、增加效益。
大规模储能参与电网调频的双层控制策略

风电等可再生能源大规模并网,其间歇性和波动性的出力特性会给电网带来机组调频容量不充足、调频效果不理想等调频问题。为此,文中提出一种大规模储能参与电网调频的双层控制策略。首先,基于复频域分析提出区域调节需求信号分配模式和区域控制误差信号分配模式的切换时机判据。然后,全面考虑不同调频电源的技术特征,提出大规模电池储能和火电机组协调响应系统自动发电控制指令的双层控制策略,在上层基于电源调频成本函数实现多约束条件下的功率经济分配,在下层基于模型预测控制实现频率分布式优化控制。最后,通过仿真验证了文中所提策略的经济性和有效性。
基于非对称Copula函数的风电场黑启动储能优化配置

在高比例风电接入的区域电网中,为加快停电后的恢复速度,可以采用风电场配置储能系统作为黑启动电源。针对启动发电机组过程中风电出力平滑问题,提出一种基于非对称Copula函数的储能优化配置方法,以投资成本最小为目标,使风电场具备黑启动电源的能力。将储能的功率配置和容量配置看作2个随机变量,根据样本数据分析两者之间的相关特性,基于非对称Copula函数建立二元联合概率分布进行准确描述。利用核密度估计得到2个边缘概率分布,通过极大似然估计和拟合度测试确定最佳Copula函数。仿真结果表明,所提非对称Copula函数拟合准确度更高,得到的储能配置成本更低。
基于深度学习的含统一潮流控制器的电力系统快速安全校正

随着新一代柔性交流输电装置如统一潮流控制器(UPFC)在现代电力系统中的逐步推广和应用,对电网安全校正策略的制定提出了更高的要求。基于物理模型的传统电网安全校正方法在实时性方面具有一定的局限性,而数据驱动方法将大量的复杂计算前移到离线阶段,具有快速在线计算性能。因此,针对含UPFC的电力系统提出了一种基于深度学习的快速安全校正方法。首先,基于深度学习建立了节点调整状态识别模型,利用深度神经网络(DNN)的分类和学习能力,优先确定存在调整可能性的节点范围,避免物理模型优化类方法迭代无解问题。然后,针对缩减后的寻优空间进一步采用优化法实现系统安全校正计算,快速确定系统各节点调整量。基于中国南京西环网UPFC示范工程的应用效果表明,所提快速安全校正策略能够发挥DNN的学习能力,进而提高系统安全校正的效率和实用性。
基于权重因子和荷电状态恢复的储能系统参与一次调频策略

电池储能可快速吞吐功率,被视为优质调频资源,但过度充放电会导致其调频能力不足。文中提出一种改善的储能系统参与一次调频效果的控制策略。首先,将储能调频死区设置在机组死区范围内,并结合电网频率特性分析储能调频死区变化对频率的影响。在此基础上,基于权重因子和荷电状态(SOC)恢复提出储能参与的一次调频策略:在频率波动超过储能调频死区时,为避免电池过度充放电提出储能调频系数计算方法,同时引入控制虚拟惯性和虚拟下垂出力比重随频率变化而调节的权重因子,进而设计了调频控制方法;在频率不超过储能调频死区时,兼顾储能恢复需求和电网承受能力,提出储能SOC恢复方法。仿真结果表明:所提策略能有效改善电网频率波动和储能SOC。
交互能源机制下的电力产消者优化运行

随着能源结构与电力系统运行方式发生巨大变化,交互能源机制下的电力产消者优化运行研究得到了广泛关注。首先对电力产消者的类型、基本特性进行了分析与归纳,提出了电力产消者的典型运行框架,明确了不同运营商可能的功能与权责。随后,从电力产消者的资源灵活性预测模型、基于市场交易模型的协调策略、优化运行模型求解技术以及信息的采集、传输与处理4个方面对基于交互能源机制的产消者优化运行关键技术研究进行了概述与归纳。最后,考虑当前的发展趋势指出了存在的关键问题以及未来的研究发展方向。
全球长期城市生态研究中的社会经济要素:指标、数据与应用前景

社会经济要素作为城市生态系统的重要组成部分,能够反映居民特征、衡量居民福祉,是城市生态研究中不可或缺的内容。然而,在城市生态研究中合理、有效利用社会经济要素的规范和框架尚未得到充分研究。城市生态研究中常用的社会经济指标包括哪些?社会经济指标的常见数据源有哪些?社会经济要素可协助回答哪些方面的科学问题?文章综述了全球范围内11个长期城市生态研究站点开展的系统性调查和案例研究,总结社会经济指标的内容、数据来源,以及这些研究的议题。结果表明:常用社会经济指标可分为人口基本信息、认知和意愿、行为三类,前两者在城市生态研究中的应用已较为普遍。数据的主要来源包括政府部门提供的统计资料或普查数据、商业数据,以及研究人员开展的独立调查。在城市生态研究中纳入社会经济要素有助于分析社会与环境的相互关系,进而揭示城市系统中人与自然的耦合效应。近年来,我国城市生态研究快速发展,但研究中欠缺对社会经济要素的考虑与利用,可能会逐渐偏离国际上城市生态学的主流研究方向。社会经济数据获取困难是当前研究者面临的重大挑战,同时也存在一些机遇能够促进我国城市生态研究纳入社会经济要素,例如利用新兴数据和大数据手段、构建统一的指标框架和数据共享机制,以及充分了解和利用政府公开的统计数据。
陕北“三北”防护林下草本群落特征及其与林分结构和土壤养分的关系

林下草本层是人工林生态系统的基础功能层,对维护人工林生态系统的健康、稳定和功能具有重要意义。了解陕北“三北”防护林建设对林下草本群落特征的影响,并解析林下草本群落发育与林分结构和土壤养分变化的响应关系,对合理评估防护林建设工作和指导未来生态建设具有重要价值。为此,调查了陕北典型风沙区和黄土区不同造林阶段防护林下草本地上生物量和物种多样性的变化,并分析其与林分结构和土壤养分的关系。结果表明:(1)风沙区不同造林阶段人工林下草本平均地上生物量(23.64 g /m~2)显著低于黄土区(44.53 g /m~2)。随造林年限增加,风沙区林下草本地上生物量和物种多样性逐渐升高,而黄土区林下草本地上生物量和物种多样性则逐渐降低。(2)风沙区人工林土壤有效氮和有机碳随造林年限的增加逐渐升高,而黄土区人工林下土壤有效氮和有机碳则无明显变化趋势。(3)风沙区早期林下草本地上生物量和物种多样性升高主要得益于土壤养分的提升。而黄土区早期林下草本生物量和物种多样性降低主要是人工林郁闭度增加所致。风沙区防护林的建设促进了林下草本的发育,而黄土区早期人工林下草本出现退化现象。建议对风沙区进行防护林建设,而黄土区以自然恢复为主。
基于土地利用变化的玛纳斯河流域景观生态风险评价

随着人类活动范围日益扩张和强度增加,景观生态风险评价已经成为预测和衡量生态环境质量和动态演化的重要手段。以玛纳斯河流域(简称玛河流域)为研究区,选取2000、2005、2010和2015年4期Landsat TM/ETM遥感影像,运用ENVI软件对研究区土地利用类型进行解译,定量分析流域近15年来土地利用动态变化特征,基于景观格局指数,采用地统计学方法,探究玛河流域景观生态风险程度及时空分异特征。结果表明:(1)2000-2015年,玛河流域景观格局发生了较大变化,耕地景观面积增加最多(2638.31 km~2),主要由草地和未利用地转入;未利用地景观面积减少最多(2559.99 km~2),主要转化成了草地、耕地和林地;(2)将流域景观生态风险划分为5个等级,研究期内流域低、中风险区面积增加而较高、高风险区面积减少,整体景观生态风险指数减小,所以研究区生态环境在整体上呈现好转;(3)2000-2005年、2010-2015年玛河流域在景观风险分布格局上发生较小变化,但2005-2010年流域景观风险分布格局发生较大变化,主要是中、较高和高风险区向流域南北方向分散并转移,低风险区向流域北部转移。
青藏高原高寒地区生态草牧业可持续发展:原理、技术与实践

青藏高原在保障国家生态安全、发展高寒生态草牧业和改善当地民生等方面具有重要战略意义。实现高寒地区生态草牧业可持续发展,对推动青藏高原生态保护和区域高质量发展具有重要推动作用。由于高寒草地承载力低、草畜供需时空失衡和畜牧业经营方式粗放等原因,导致草地畜牧业生产效率低,牧民经营效益差,高寒草地退化严重。为了协调推动高原生态保护、国家公园建设和区域民生改善,传统草地畜牧业亟待转型升级。近年来在国家和地方科技项目支持下,针对高寒草地畜牧业系统效率低、资源消耗大和经营效益差的瓶颈,在位于青藏高原东缘农牧交错区的青海省贵南县系统开展了生态草牧业关键技术研发、应用和示范,集成了以“高寒草地适度利用-优质高产人工草地建植-优良牧草青贮-系列草产品加工-饲草料精准配置-家畜营养均衡饲养-高原特色畜产品精深加工-一二三产业融合-区域功能耦合”等为一体的高寒地区生态草牧业提质增效技术体系,积极推动了传统草地畜牧业向生态草牧业发展转变,促进了高寒地区生态-生产-生活协调发展,为青藏高原生态保护、草牧业可持续发展和高寒地区牧民持续增收提供重要科技支撑,同时对我国西部典型生态脆弱区适应性管理,黄河上游生态保护和高质量发展具有一定的启示作用。
应用于鱼道设计的新疆木扎提河斑重唇鱼的游泳能力测试

为了探究斑重唇鱼的游泳能力,给过鱼设施设计和鱼类游泳行为学研究提供基础参数,本研究以木扎提河野生斑重唇鱼(全长TL=12~16 cm)为研究对象,测定了其在(16.6±1.6)°C水温下的感应流速、临界游泳速度、爆发游泳速度及持续与耐久游泳能力。结果显示,斑重唇鱼感应流速为(0.18±0.02)m/s,相对感应流速为(1.40±0.23)BL/s(BL为体长);临界游泳速度为(1.02±0.15)m/s,相对临界游泳速度为(8.58±1.65)BL/s;爆发游泳速度为(1.39±0.17)m/s,相对爆发游泳速度为(10.92±1.86)BL/s;最大持续游泳速度为0.87 m/s,最大耐久游泳速度为1.37 m/s,与平均爆发游泳速度相近。其持续游泳时间与流速呈负相关(lgT=-5.136X+8.504)。当以斑重唇鱼为主要过鱼对象时,建议为吸引鱼类进入鱼道,进口流速设计为1.02~1.39 m/s,休息池主流设计为0.20~1.02 m/s,鱼道竖缝处流速宜低于0.85 m/s。鱼道长度为1 000 m时,鱼道内平均水流速度应低于0.78 m/s。本研究结果可为新疆木扎提河流域鱼类游泳能力研究提供参考,对保护日益减少的鱼类资源具有重要意义。
玛湖凹陷风城组烃源岩特征与生烃模式

基于最新油气勘探成果及烃源岩有机地化分析数据和热模拟实验结果,评价了准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩的生烃能力,并进一步建立其生烃模式。研究区风城组发育一套沉积环境、岩性复杂多变的碱性湖泊相烃源岩,沉积水体盐度、碱度及成岩环境等变化快,致使源岩岩性复杂多变。其残余有机质丰度不高,类型为Ⅰ—Ⅱ型,大部分处于成熟阶段,热演化进程较慢。该组三个地层段均发育中—好烃源岩,少部分为很好烃源岩。风城组碱性湖泊相源岩生烃能力、模式与正常湖相源岩基本一致,为单峰式生油高峰,但其特点为生油持续时间长、总产油率远高于产气率、转化率高,主体处于生油阶段。油气勘探实践也证实玛湖凹陷是以含油为主的油气系统,在浅层或深层均以形成油藏为主。
BCR/ABL伴JAK2突变阳性骨髓增殖性肿瘤1例并文献复习

目的探讨BCR/ABL伴JAK2突变阳性骨髓增殖性肿瘤(MPN)的诊疗方法并文献复习,以提高该疾病的诊疗水平。方法报告1例BCR/ABL伴JAK2突变阳性的MPN病例,结合文献报道的类似病例46例,总结该类疾病的临床特点。结果报告病例诊断为慢性髓系白血病合并原发性骨髓纤维化,采用伊马替尼和卢可替尼联合治疗有效。国内外有详细报道的类似病例共46例,按发现基因阳性的时间顺序分为BCR/ABL重排阳性组、JAK2阳性组、JAK2及BCR/ ABL双阳性组,三组血常规指标差异无统计学意义(白细胞P=0.349,血红蛋白P=0.247,血小板P=0.944)。结论BCR/ ABL和JAK2突变双阳性MPN较少见,其发病机制尚未明确,但突变发生的先后顺序对血常规指标无明显影响。两种基因相应的靶向药物联合应用可在一定程度上提高疗效。
添加蒙脱石是否促进白花苜蓿的腐殖化进程?

植物残体和微生物生物量是腐殖物质(Humic substance,HS)形成的主要母体材料,同时黏土矿物作为土壤的重要组成部分,在HS的形成中也扮演重要角色,然而目前有关黏土矿物对HS形成过程的具体影响还不清楚。选择将黏土矿物-蒙脱石和微生物-土壤浸提液作为控制条件对白花苜蓿进行模拟培养腐殖化,通过表征培养过程中总有机碳(Total organic carbon,TOC)含量、类腐殖质组成、类胡敏酸(Humic-like acid,HLA)的元素组成和红外光谱特征,探究蒙脱石添加对白花苜蓿腐殖化进程的影响。结果表明,模拟培养腐殖化后,蒙脱石添加虽然加速了TOC的分解,促进HLA的生成,但使HLA的缩合度降低,结构简单化;而土壤浸提液添加则使蒙脱石处理加快了结构更加复杂的HLA积累。培养后,不同处理的HLA均向着接近土壤胡敏酸(Humic acid,HA)O/C和H/C值的方向发展,其中未添加蒙脱石处理(AnM)的HLA复杂化程度与真正的HA最接近,更进一步说明蒙脱石不能促进HLA更接近土壤HA。综上,在模拟培养腐殖化条件下,蒙脱石添加可促进白花苜蓿TOC的分解及其HLA的形成,从而加快白花苜蓿的腐殖化进程,但却使形成的HLA结构更加简单化,与真正的HA仍存在较大的差异,该研究结果为土壤HS的形成机理与起源探索提供了一定的科学借鉴。
改良措施对苏北盐渍土盐碱障碍和作物磷素吸收的调控

以苏北轻度盐渍土(D)、中度盐渍土(Z)为研究对象,展开大麦-玉米轮作田间微区试验,分析仅施氮肥(CK)、常规施肥(P)及常规施肥下添加生物质炭(PC)、腐植酸(PH)和石膏(PG)处理对土壤盐分含量、pH和钠吸附比(SAR)以及作物磷素吸收利用的影响。结果表明:苏北滨海盐渍土壤盐分呈明显的季节性变化模式,各改良措施对0~20 cm土壤盐碱的调控作用较20~40 cm明显。石膏处理对土壤盐碱障碍的消减作用显著,DPG、ZPG处理下0~20 cm土壤脱盐率分别为31.06%、40.60%,土壤pH分别降低0.67、0.51个单位。各改良措施均能降低0~20 cm土壤SAR,降低土壤Na+含量,改善土壤结构。轻度盐渍土上土壤SAR的降幅表现为:DPG>DPH>DPC,中度盐渍土上表现为:ZPG>ZPC>ZPH。轻度盐渍土上各改良措施均显著促进作物地上部吸磷,提高作物产量。DPC、DPH、DPG处理的积累磷肥利用率分别为对照的4.9倍、3.5倍、1.8倍。而中度盐渍土上仅ZPC和ZPG处理的增产效果显著,腐植酸在轻度盐渍土上的调控效果优于中度盐渍土。
根瘤菌和AM真菌对紫花苜蓿结瘤和产质量的影响

了解酸性土壤条件下紫花苜蓿(Medicago sativa)接种中华根瘤菌(Sinorhizobium medicae,SM)和丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的作用,有益于扩大西南地区牧草种植,促进牧业发展。选择当地典型、有代表性的酸性黄壤,设置不接种(CK)、接种SM(SM)、接种AMF(AMF)、混合接种(SM+AMF)四个处理,通过微区试验研究SM与AMF对紫花苜蓿生长、品质、根系结瘤和植株养分吸收等的影响。结果表明:在SM+AMF处理中,菌根真菌感染率和结瘤数分别较单接种提高,但根瘤单重显著减少,固氮效率和吸磷能力增加,其牧草产量、粗蛋白、粗脂肪、灰分、氮、磷、钾、钙、镁积累量均显著高于其他处理,表现出SM与AMF的协同效应。与CK相比,SM或AMF处理均促进苜蓿生长,提高牧草产量,改善品质,但SM和AMF处理之间无显著差异。在SM处理中,地上部氮含量和氮、磷、钾积累量高于CK,植株氮积累量高于AMF。在AMF处理中,其根系活力显著高于SM处理,有益于养分吸收,可解释植株磷、钾、钙、镁含量和积累量高于SM的原因。因此,SM和AMF均能不同程度地促进氮、磷、钾吸收,提高牧草产量品质。在西南酸性土壤上种植紫花苜蓿时,接种根瘤菌和菌根真菌尤其进行混合接种有益于提高牧草的产量和品质。
“十四五”土壤质量与食物安全前沿趋势与发展战略

土壤质量与食物安全和人体健康息息相关。土壤质量与食物安全这一分支学科作为“十四五”土壤科学发展战略重要的组成部分,致力于治理与改善耕地土壤质量以应对粮食安全危机。文献计量结果表明,与发达国家相比,中国在该领域的研究起步较晚,但近年呈现加速上升甚至有超越的趋势。随着气候及环境污染问题凸显,国际上的相关研究热点集中于环境监测、土地利用、施肥管理、污染修复(重金属、抗生素、有机农药和病原微生物)及可持续发展等方面。本学科以土壤质量、土壤污染和粮食安全为重点研究方向,通过与地理信息学、环境科学、应用数学、医学等学科的交叉融合,借助同位素源解析、生物地球化学循环、分子生物学等前沿性理论与技术,未来将解决区域土壤质量监测、养分质量管理、食物安全与人体健康风险、土壤-作物系统中污染物迁移转化及阻控修复等关键科学问题。
不同砾石含量塿土堆积体坡面侵蚀特征研究

为明确砾石含量对关中塿土堆积体坡面径流和侵蚀特性的影响,采用室内模拟降雨试验方法,以土质坡面为对照,研究了10%、20%、30%三种砾石含量堆积体坡面的侵蚀特征。结果表明:(1)1.0 mm·min~(–1)雨强下,10%砾石含量时初始产流时间最大,雨强>1.0 mm·min~(–1)时,各坡面初始产流时间在10%砾石含量时最小;(2)各砾石含量坡面平均流速均随雨强增大而增大,1.0和2.5 mm·min~(–1)雨强条件下10%砾石含量坡面流速最大,而1.5和2.0 mm·min~(–1)雨强下,含砾石坡面流速较土质坡面分别减少15.3%~21.2%和13.6%~14.1%;(3)不同雨强条件下各含砾石坡面含沙量在产流前期(0~6 min)急剧下降;产流6 min后,含沙量在1.0、1.5 mm·min~(–1)雨强下逐渐趋于稳定,在2.0、2.5 mm·min~(–1)雨强下呈多峰多谷的变化,该时期砾石主导产沙过程;(4)次降雨侵蚀量随雨强增大呈显著的幂函数关系;而随雨强的增大各砾石坡面侵蚀量较土质坡面分别减少22.4%~42.6%、8.2%~66.3%、2.2%~56.5%和45.0%~68.3%。该研究可为关中地区堆积体坡面水蚀模型的建立提供理论依据。
长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地有机碳库组成特征

以长期(1988 —2014年)配施有机肥小区的对照(CK)、CK+花生秸秆(PS)、CK+稻秆(RS)及CK+猪粪(PM)的红壤旱地土壤为材料,采用Zimmermann等建立的方法将土壤有机碳逐级筛分为颗粒有机碳(POC)、砂粒和稳定团聚体碳(SAOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(LOC)以及惰性有机碳(rSOC)组分,并基于洛桑模型(RothC)将上述碳组分进一步划分为易分解植物残体碳(DPM)、难分解植物残体碳(RPM)、微生物生物量碳(BIO)、腐殖质碳(HUM)以及惰性有机碳(IOM)五个碳库,分析了长期配施作物秸秆与猪粪对各组分有机碳的影响,探讨了外源碳投入量及铁铝氧化物与各组分碳的相关关系。结果表明:长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地中各组分有机碳含量和分布比例大小依次为:SAOC > rSOC > LOC > POC > DOC,而RothC模型各碳库含量和比例大小依次为:HUM > IOM > RPM > BIO > DPM。长期配施作物秸秆与猪粪的红壤旱地中HUM、BIO与IOM碳库组分的含量与比例均无显著变化,已处于相对稳定的平衡状态。与CK处理相比,PM处理可显著增加红壤旱地SOC;PS和RS处理可显著提高红壤旱地中DPM和RPM的含量,且RS处理有助于DPM与RPM中的有机碳向BIO与HUM转换。相关分析表明,外源碳投入量及土壤中非晶质氧化铝数量的增加有助于红壤旱地中稳定态有机碳的累积。
不同母质类型发育土壤颗粒组成分形特征

为探讨母质类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响,采用激光粒度分析方法和分形理论,研究了冲积物﹑花岗岩残积物﹑第四纪红黏土及浅海沉积物四种母质类型发育土壤的颗粒组成﹑分形特征及土壤理化性质对颗粒组成及分形参数的影响。结果表明:(1)花岗岩残积物以及浅海沉积物发育的土壤粒径分布范围大,大颗粒含量高,非均匀性较小。冲积物和第四纪红黏土发育的土壤颗粒集中分布在2~200 μm的细颗粒区域,异质性较大。(2)从土壤颗粒体积单分形维数(D值)看,母质类型对不同发生层颗粒组成的均匀性影响有所差异。冲积物和花岗岩残积物发育的土壤颗粒分布的不均匀性从A层向C层递减,浅海沉积物发育的土壤从A层向C层,颗粒分布的不均匀性递增,第四纪红黏土发育的土壤三个发生层颗粒分布的均匀性相近;从D0值看,母质类型对不同发生层颗粒组成的分布范围影响较小。(3)不同母质类型土壤的pH﹑CEC﹑游离氧化物﹑蛭石及高岭石含量等与土壤粒径分布的异质性和分布范围表现出的差异一致(P<0.05)。以上结论表明,母质类型对土壤粒径分布及分形特征影响显著。
土壤时空变化研究的进展与未来

理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务,也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展,本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括:地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。
近十年土壤侵蚀与水土保持研究进展与展望

在当今生态文明背景下,土壤侵蚀与水土保持研究迎来了新的发展机遇和挑战。本文首先采用文献计量学方法,定量分析了近10年来国内外土壤侵蚀与水土保持学科发展现状。在此基础上,结合社会需求的变化,阐明了学科发展需求与存在问题。最后,提出了本学科研究的重点领域与方向:水文过程与侵蚀产沙机理,土壤侵蚀过程及其定量模拟,全球变化下土壤侵蚀演变及其灾变机理,社会经济系统—水土流失的互馈过程,以生态功能提升为主的土壤侵蚀防治,以及土壤侵蚀研究新技术与新方法等。
新时代中国土壤物理学主要领域进展与展望

在近20年的发展中,我国土壤物理学得到迅速发展,在国际土壤物理学期刊发文量占比从5%上升到30%,主要研究聚焦在土壤水文过程与尺度转换、土壤物理质量与可持续农业、水热盐迁移与生态调控、以及污染物迁移与模型模拟等领域。本文综合分析这些领域的研究现状与进展,指出这些进展既有国家需求的驱动,也有新技术新方法的应用,以及与相邻学科交叉融合,最后展望了这些领域的研究重点。论文还指出我国土壤物理学面临科研原创性不足、仪器设备研制滞后等挑战,同时也面临粮食安全和生态环境安全等国家需求迫切解决的机遇。
浅谈“十四五”土壤肥力与土壤养分循环分支学科发展战略

土壤肥力与土壤养分循环分支学科是土壤学科中应用性较强的学科,悠久的发展历史积累了极为丰富的文献资料,在评价和利用土壤资源,提高作物产量和养分利用率,减少环境污染中发挥着重要作用。“十四五”期间土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强土壤养分转化过程、速率、产物及其影响因素的基础性研究。鉴于我国大宗作物种植强度下降,集约化设施种植面积增加的两极化发展现状和减肥减药维持生态环境安全的国家需求,“十四五”期间,土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强以下针对性研究:1)休耕轮作对土壤肥力的影响及通过休耕轮作维持和提高土壤肥力的原理、途径和方法;2)高度集约化种植条件下快速恢复土壤肥力,保持土壤健康和有效利用土壤养分的科学管理原理、途径和方法;3)实现土壤-作物-环境相互契合,充分发挥土壤肥力,高效利用土壤养分的基础科学问题。
中国土壤污染与修复科技研究进展和展望

土壤污染与修复是土壤学的一个重要分支学科,对推进中国土壤污染管控与修复工作、保障国家土壤环境安全和生态文明建设发挥着重要的科技支撑作用。简要分析了中国土壤污染状况,介绍了国内外土壤污染与修复技术研究现状与发展趋势,指出了我国土壤污染防治科技研发中存在的若干问题,提出了今后我国土壤污染与修复科技研究与发展的总体思路与主要方向等对策建议。
“十四五”土壤生物学分支学科发展战略

土壤生物是地球生物多样性的重要组成部分。土壤生物驱动着土壤中有机质降解、元素循环、污染物转化与降解以及温室气体的产生与消耗,在全球粮食安全、环境保护以及应对气候变化等方面发挥着重要作用。土壤生物学是研究土壤生物多样性与分布、土壤生物的过程与功能以及土壤生物的调控与应用的科学。21世纪以来,分子生物学技术的突破与生态学理论的广泛应用极大地推进了土壤生物学研究的发展。本文回顾了土壤生物学科的发展历程,详细介绍了土壤生物学科的发展现状,提出了土壤生物学科在理论与应用上的发展趋势,并对未来土壤生物学科的发展方向进行了展望。随着多学科交叉融合以及研究手段的进步,土壤生物学迎来了一个新的发展时期。土壤生物学研究在生物资源挖掘、时空分布格局、生态服务功能和生物调控等方面取得的重要成果,将更好地服务于土壤健康、植物健康、人类健康以及我们的星球健康。
新时期中国土壤科学发展现状与战略思考

土壤科学在保障国家农业可持续发展和生态文明建设中具有重要的学科战略地位。本文全面扼要分析了国内外土壤科学研究现状和发展态势,结合未来土壤科学发展的国家战略需求与关键科学问题,梳理了未来5~10年我国土壤科学拟重点发展地球关键带过程与土壤功能演变、农田土壤健康与质量提升理论与技术、区域土壤复合污染过程与绿色修复、土壤生物过程与功能等优先领域和重要方向,以期进一步推动我国土壤科学跨越式发展。
影像组学技术在肝胆疾病精准诊疗中的应用与挑战

影像组学作为一项新兴的组学技术,可将数字医学图像转化成海量的定量图像特征,从而达到深入挖掘成像组织病理生理学信息的目的。近年来,影像组学相关的研究数量呈指数增长,目前在肝胆疾病中的应用主要包括肝纤维化精准评估、肿瘤良恶性鉴别、生物学行为预测、临床疗效评价以及预后判断。影像组学分析联合机器学习算法已在无创、高效地预测肝纤维化程度、肝癌微血管侵犯与术后复发风险、胆道恶性肿瘤淋巴结转移及结直肠癌肝转移治疗效果方面崭露头角。尽管该技术在临床转化过程中仍面临诸多挑战,但随着大样本、多中心和多组学研究的深入开展,影像组学将在推动肝胆疾病精准诊疗方面拥有广阔的应用前景。
基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的理想砂井地基径向固结分析

引入Koeller定义的弹壶元件修正Merchant模型探究砂井地基的流变固结机理,以此描述土骨架的黏弹性变形行为.引入非牛顿指数渗流模型描述固结过程中的非Darcy渗流,在自由应变假定下修正了Barron的理想砂井地基固结方程,用隐式有限差分法进行数值求解.通过与Barron砂井固结理论的对比,验证了有限差分算法的有效性,分析了非牛顿指数渗流模型参数及分数阶Merchant流变模型参数对砂井地基径向固结过程的影响.结果表明,砂井地基中的孔压消散随着Kelvin体弹性模量的增大而加快;分数导数阶数和黏滞系数在不同的固结阶段对孔压消散的影响规律不同.相比Darcy渗流,非牛顿指数渗流会延缓砂井地基中的孔压消散.
中国北方农牧交错带NDVI时空变化及影响因素分析

基于卫星遥感数据,结合中国北方农牧交错带(APENC)及其周围166个气象站点的气温和降水数据,以及两期土地利用数据,采用趋势分析方法、偏相关分析方法、转移矩阵方法系统地分析了APENC1998-2015年归一化植被指数(NDVI)时空变化特征及其与气候因子和土地利用变化的关系.结果表明,近18a来APENC的年最大NDVI整体呈增加趋势,增速为4.8%/10a,空间异质性较大.NDVI显著增加的区域主要分布在研究区西南部、松花江流域以及西辽河流域等地;显著下降的区域较少且零星分散,下降最突出的区域是内蒙古自治区乌兰察布市.在1998-2015年间,生长季年际NDVI与年生长季降水量和年生长季平均气温的正相关性和负相关性共存,空间上,97.3%像元的NDVI与降水量正相关,82.4%像元的NDVI与平均气温呈负相关.NDVI与年内生长季当月及上月的月降水量和月平均气温皆呈正相关关系,且都通过了$P < 0.001$的显著性检验.温度对植被生长的影响具有明显的滞后性,通过了$P < 0.001$的显著性水平测试.2000-2015年间,APENC建设用地和林地显著增加,草地显著减少,各土地利用类型之间相互转变的同时引起NDVI变化.
二次电池储能机理的电化学谱学研究进展

随着人类社会向电动化、信息化和智能化快速迈进,对可充式二次电池的需求急剧增加.二次电池的性能在很大程度上取决于其电池材料的组成、结构与性质,以及它们在充放电循环过程中的晶相、电子结构与局域结构演化、界面形成与重构行为.深入了解电池电极材料和电极/电解质界面的特性,尤其是它们在循环过程中的动态演化行为,对于优化当前二次电池体系及开发新材料和新体系以提升其性能至关重要.近年来,随着各种谱学技术,尤其是电化学原位谱学技术的快速发展,在二次电池电化学反应机理和构效关系研究中取得了重要的研究进展,为二次电池科学和技术的发展提供了强大支撑.本文结合本课题组的研究工作,综述了几种先进的谱学技术,特别是电化学原位X射线衍射及吸收谱、固体核磁共振谱学及其成像技术在二次电池研究中的应用.
加速康复初次髋膝关节置换术围术期输血危险因素研究

目的探索加速康复关节置换术围术期输血现状及危险因素。方法通过医院病例系统回顾性纳入2019年1至12月于四川大学华西医院骨科行初次髋关节置换术(THA)、膝关节置换术(TKA)的患者数据。对比初次THA及初次TKA患者的输血率及输血与未输血患者之间的差异,同时利用logistic回归分析围术期输血危险因素。主要观察指标是围术期输血率、下肢深静脉血栓发生率。结果共纳入2034例患者,2072台初次THA及TKA;男705例,女1 329例;年龄(60±24)岁。其中初次单侧THA患者1 099例,同期双侧THA 38例;初次单侧TKA患者897例。在所有患者中,共有11例(0.54%)在围术期接受了红细胞悬液输注,平均输血量为(2.6±1.2)U;2例(0.09%)TKA术后患者发生下肢深静脉血栓。其中初次THA患者的平均输血率为0.79%(9/1 137),初次TKA患者的输血率为0.22%(2/897)。输血患者术前血红蛋白(Hb)较低(P=0.041),术前并存血液系统疾病的比例更高(P=0.005)。多因素logistic回归分析进一步提示术前Hb未达标是围术期输血的独立危险因素(OR= 5.663,P=0.018)。结论在加速康复理念及现代血液管理策略的干预下,初次THA和TKA围术期输血率已显著降低;术前Hb水平达标应是围术期血液管理的重要门槛。
池式低温供热堆用自然循环阀门的结构设计与计算

自然循环阀门是池式低温供热堆余热排出系统的关键设备。自然循环阀门被设置于反应堆堆芯容器侧壁,可以联通容器内、外部的流体,其自然循环功能通过水力关闭、非能动开启来实现。当反应堆一回路主泵运转后,自然循环阀门在正常工况支路射流的作用下保持关闭;在反应堆停堆后,自然循环阀门内外表面压差不断减小,阀门在重力作用下自动开启,容器内、外部流体联通,流体依靠温差建立自然循环,实现堆芯余热的非能动排出,对保证反应堆的安全性能具有重要意义。通过结构设计和力矩平衡计算,能够最终设计出满足功能要求的自然循环阀门。
北方某省会城市主要水库富营养化程度、特征和防治对策

2014-2018年,对北方某省会城市卧虎山、锦绣川、鹊山和玉清湖水库水进行采样分析,分析研究水质的时空分布特征.采用综合营养状态指数法评价叶绿素a、总氮、总磷和高锰酸钾指数等参数的年均和月均变化,反映4个水库的富营养化程度.此外,通过SPSS的双变量分析方法,用等级相关系数来探讨富营养化因子间的相关关系.结果表明,4座水库的总氮均值超过了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002) Ⅴ类水体限值.4座水库中卧虎山水库的水质状况最差,富营养化程度最高,尤其是藻类计数值和叶绿素a的浓度显著高于其它水库,卧虎山水库多处于轻-中富营养化状态,其它3座水库大多为中营养状态.同一座水库不同年份间的综合营养状态指数季节变化大多一致,呈现较为显著的季节特征,4座水库一般来说夏、秋季营养状态高于冬季和春季.4座水库的富营养化因子所占权重不同,结合富营养化因子间的相关关系分析结果,玉清湖水库和鹊山水库中总氮和叶绿素a对营养状态指数的贡献最大,卧虎山水库和锦绣川水库中叶绿素a和高锰酸钾对营养状态指数的贡献最大.对已经存在富营养化问题的卧虎山水库,应采取综合治理措施,包括出台饮用水水源地保护法规,完善水库周边的截污治污设施,鼓励发展生态农业以及生态旅游业,削减污染;采用建立生态浮床、人工湿地系统等生态修复的方法,控制藻类生长,不断改善水库水质.对尚未形成富营养化的锦绣川、鹊山和玉清湖水库,应以预防和管控为主,建立水库水环境保护长效机制,确保研究区域的供水水源安全.
弱碱性玉米地土壤重金属赋存形态及生态风险评价

采集弱碱性污灌区玉米地土壤,分析了土壤重金属含量特征,综合比较EDTA、NH4OAc、DTPA、CaCl_2等4种不同提取剂对弱碱性土壤重金属有效态的提取能力,采用改进的BCR法测定了土壤重金属各形态含量,并分析不同提取剂浸提的重金属有效态含量与土壤理化性质、重金属全量以及各形态之间的相关关系.结果表明,调查区土壤pH值为7.70-8.52,属于弱碱性土壤.采用地累积指数与Hakanson潜在生态危害指数综合评价发现,土壤重金属Cd污染程度较为严重,具有很强的潜在生态风险,而Cu、Zn、As属轻度污染,生态风险程度较低.不同提取剂对弱碱性土壤重金属浸提能力存在明显差异,最高为EDTA,依次是DTPA、NH4OAc和CaCl_2.土壤Cd、Zn可交换态和可还原态比例较高,具有一定的潜在生物有效性,而重金属Cu、As赋存状态主要以残渣态和可氧化态为主.不同提取剂浸提的重金属有效态含量与重金属全量和各形态含量之间的关系较为密切,其中DTPA提取态重金属含量与土壤重金属全量均呈显著(P<0.05)或极显著正相关关系(P<0.01).
钝化剂对镉污染土壤修复效果及青菜生理效应影响

采用盆栽试验方法,研究海泡石、骨炭粉及二者配合施用对镉污染农田土壤的钝化修复效果以及青菜镉积累和生理生化性质的变化.结果表明,两种钝化剂单施及配施均可以显著提高土壤pH,促进土壤Cd由酸溶态向残渣态转化,降低CaCl_2-Cd和TCLP-Cd的含量.与对照相比,海泡石和骨炭粉1∶1配施处理,酸溶态Cd含量降低41.03%,残渣态Cd含量升高1.22倍;且CaCl_2-Cd和TCLP-Cd含量分别降低59.65%和58.73%.海泡石和骨炭粉施用不同程度的提高土壤养分含量,增加土壤酶活性和微生物数量.与单施海泡石相比,单施骨炭粉及海泡石与骨炭粉1∶1配施处理土壤有机碳、速效氮和速效磷含量均显著提高(P<0.05);且单施骨炭粉更能有效地促进土壤脲酶和蔗糖酶活性,增幅分别为91.50%和46.52%,但过氧化氢酶活性及细菌、真菌和放线菌数量无明显差异.添加海泡石和骨炭粉显著降低青菜对Cd的积累,缓解Cd胁迫对青菜的毒害作用,有效促进青菜生长.尤其是海泡石和骨炭粉1∶1配施处理,青菜可食部位Cd含量降低53.19%,叶片SOD、POD和CAT活性分别增加65.30%、40.61%和43.35%.
大兴安岭南段巴音高勒流域水化学特征及驱动因子

矿集区水体水化学形成和驱动因子研究对流域水环境保护和污染修复治理具有重要意义.以大兴安岭南段巴音高勒流域为研究对象,利用水化学Piper和Schoeller图解结合水化学多元统计方法,比较不同水体的水化学组分差异,识别水化学组分相关关系和主要离子的潜在来源.根据水化学离子比值关系、矿物饱和指数计算、水化学组分的空间分布规律和典型剖面离子含量变化曲线揭示研究区水化学形成与演化的驱动因子.结果表明,研究区地表水和泉水样品水化学类型以HCO_3-Ca型为主,井水样品水化学类型以HCO_3-Ca型、 HCO_3-Ca+Mg型和HCO_3 +SO_4-Ca型为主,矿区尾矿库周边井水水化学类型由HCO_3-Ca型向SO_4-Ca型和SO_4-Ca+Mg型变化.Gibbs模型和离子比值关系表明,地表水水化学形成受大气降水作用控制;泉水水化学形成受岩石风化和大气降水作用共同控制;井水水化学形成受岩石风化作用控制,蒸发浓缩作用和人为活动影响.人为活动影响分析表明,工矿活动对流域地下水SO_4~(2-)含量影响明显,工矿活动是巴音高勒流域水化学特征演化的关键驱动因子.
基于二级质谱数据的非标记定量人肾透明细胞癌组织蛋白质组学研究

晚期肾癌的化学疗法或放射疗法效果均不佳,缺少有效的诊疗分子靶标和治疗手段。本研究基于二级质谱(MS2)数据的非标记定量蛋白质组学方法,对晚期肾透明细胞癌和对应的肾脏正常组织样本进行了蛋白质组学分析,共鉴定出2406个蛋白质。采用谱图计数和MS2总离子流(Total ion current,TIC)两种数据处理方法,对蛋白质组学鉴定结果数据进行定量分析。结果表明,MS2总离子流方法可筛选出144个差异蛋白,谱图计数方法筛选出120个差异蛋白,MS2总离子流方法优于谱图计数方法。两种方法共筛选出147个差异蛋白。其中,肿瘤组织上调蛋白有46个,包括膜联蛋白A4、层粘连蛋白α-4亚基、丙酮酸激酶、ATP-柠檬酸合成酶、组蛋白H1.5和碳酸酐酶9等;下调蛋白有101个,包括电子转移黄素蛋白β亚基、3-酮脂酰基CoA硫解酶、绒毛蛋白-1、V型质子ATP合成酶F亚基、线粒体磷酸盐载体蛋白、细胞色素b-c1复合物8亚基、多重耐药抗性蛋白1、视黄醛脱氢酶2和尿调蛋白等。使用MS1数据对部分差异蛋白分析结果进行了相互验证。本研究基于MS2数据的非标记定量分析研究方法,对肾透明细胞癌组织进行蛋白质组学分析,筛选出的差异蛋白可作为肾透明细胞癌诊治、预后判断的候选标志物,为寻找晚期肾透明细胞癌有效的治疗靶点提供了基础数据。
等离子体电脉冲钻井破岩机理的电击穿实验与数值模拟方法

等离子体电脉冲钻井技术为一种高效破岩钻井技术。对4种岩石在80kV固定输出电压、重频率为2.5 Hz下进行了电脉冲击穿实验。实验发现,电脉冲破碎结果中存在贯穿破碎和未贯穿破碎2种状貌,并针对产生这两种状貌的原因进行了分析。从电击穿角度明确了单次脉冲破岩效率的评价指标---能量转换效率η_e,并提出了一种新的岩石介质击穿模型---概率发展模型(PDM),借助PDM和简化的电击穿电路研究了单脉冲击穿时电路结构参数对破岩能耗分配的影响规律。基于电脉冲击穿实验参数和PDM生成的等离子体通道轨迹提出了等离子体电脉冲钻井破岩机理研究的数值模拟方法,利用该数值模拟方法研究了在地层压力为0~30 MPa下、直径为41 mm的电极钻具在加载峰值电压为60kV时的破岩规律。
采用固相萃取结合高效液相色谱测定清香型白酒中酚类活性化合物

建立了固相萃取结合高效液相色谱法(Solid phase extraction-high performance liquid chromatography, SPE-HPLC)对白酒中阿魏酸、没食子酸、对香豆酸、丁香酸和(+)-儿茶素水合物5种酚类活性物质的定性与定量分析方法,并对17种青稞酒原酒和29种商品酒中5种酚类活性化合物进行了测定。优化了前处理条件及色谱条件,发现当样品pH= 2、甲醇洗脱溶液pH= 4、甲醇洗脱溶液用量6 mL时,萃取效果较好。5种酚类活性化合物标准曲线线性良好(R~2 > 0.994),检出限为0.98 ~ 12.2 μg/L,定量限为3.3 ~ 40.1 μg/L,回收率为84.1%~ 100.7%。通过聚类分析,结合5种酚类活性化合物的含量,发现贮酒容器不同导致青稞酒原酒中5种酚类活性化合物含量不同,可以为白酒老熟后续的研究提供理论依据。青稞酒中5种酚类活性化合物的平均含量高于其它清香型商品酒,酱香型白酒中(+)-儿茶素水合物和对香豆酸的含量较高,芝麻香型白酒中阿魏酸的含量较高。
浅层页岩气高效勘探开发关键技术---以昭通国家级页岩气示范区太阳背斜区为例

昭通国家级页岩气示范区太阳背斜区浅层页岩气赋存与产能潜力受控于富有机质页岩储层厚度、物性、顶/底板封闭性、含气性及可压性五大地质要素,气藏显现出吸附气含量偏高、地层弱超压、初期产量相对偏低、气井产量稳定、递减率低等特征。通过创新集成,形成了浅层页岩气甜点选区评价技术、产能目标导向高效布井技术、国产近钻头地质导向技术、安全高效优快钻井技术、浅层页岩气体积压裂与精细控压排采等高效勘探开发关键技术,建立了太阳背斜区浅层页岩气开发示范基地,推动了昭通国家级页岩气示范区浅层页岩气勘探开发进程,引领了四川盆地以外中国南方复杂构造区海相山地浅层页岩气勘探开发进程。
高含水致密凝析气藏特殊相态变化

高含水致密凝析气藏具有储层低孔、致密、含水饱和度高的特征,在其开发过程中,当压力降低至露点压力以下,流体会发生复杂的相态变化,析出凝析油,形成油、气、水三相渗流,导致渗流阻力进一步增大。与常规凝析气藏相比,高含水致密凝析气藏开发过程中相态变化具有特殊性:①储层含水饱和度较高,水相会影响流体的相态变化;②由于储层致密、流体复杂,井底附近渗流阻力较大,压降漏斗陡峭,流体相态表现出强非平衡相态变化特征,这与常规凝析气藏平衡相变特征存在明显差异。基于室内PVT筒实验、长岩心驱替实验及非平衡相态理论,系统研究了高含水致密凝析气藏的相态变化特殊规律。研究结果表明:①水相会降低凝析气藏的露点压力,增大反凝析油饱和度;②凝析气藏存在“凝析滞后”现象,非平衡相变效应可降低凝析油饱和度;③针对受地层水影响较小的气井可增大生产压差采出更多的凝析油。针对特殊相变特征,研究结果可以为高含水致密凝析气藏开发过程中制定合理的生产压差提供依据。
草珊瑚炭疽病拮抗细菌的鉴定及其抑菌机理

【背景】草珊瑚炭疽病发生严重,目前尚未有植物内生细菌对该病原菌生物防治的研究报道。 【目的】筛选对肿节风炭疽病Colletotrichum dematium具有拮抗作用的内生细菌,并对其抑菌机理进行研究。【方法】采用平板稀释法从广西不同地区采集健康肿节风植株的不同组织分离、纯化获得内生细菌。【结果】平板对峙试验结果表明,来自茎的RJ-4和JJ-5对草珊瑚炭疽病具有较强的拮抗作用,其中拮抗作用最强的菌株是RJ-4,其抑制率达到84.10%。抗菌谱测定结果表明,RJ-4、JJ-5对供试的14种病原真菌均有明显的拮抗效果,拮抗作用最强的是RJ-4,平均抑制率达到95.30%;抑菌机理研究结果表明,该菌株可以分泌蛋白酶和纤维素酶以及几丁质酶,破坏病菌菌丝,抑制病菌生长;含有拮抗细菌的发酵液对病原菌菌丝抑制明显,菌丝扭曲、断裂且分枝缠绕、菌丝颜色加深等。通过形态学特性和16S rRNA基因鉴定,RJ-4菌株为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。 【结论】RJ-4菌株具有抑菌抗病功能,并能产生多种抗菌活性物质,这可为新型抗菌物质提供资源。
Cr(VI)还原菌的筛选、鉴定及其还原物质分析

【背景】铬污染土壤是我国土壤污染修复的重点治理对象,在众多修复技术中,微生物法因具有简单、经济、无二次污染等特性已成为研究热点,而微生物法中筛选出既能适应污染场地环境又能高效还原Cr(VI)的菌株尤为重要。【目的】筛选适应西北寒旱区高效还原Cr(VI)的菌株,丰富铬还原菌资源库,为铬污染土壤修复奠定基础。【方法】采用富集驯化、分离纯化法进行筛菌;通过形态学和分子生物学相结合的方法对目的菌株进行鉴定;采用傅里叶变换红外光谱法对还原机理进行研究。【结果】菌株G-13有较强的Cr(VI)还原能力,pH 9.0、温度为30 ℃条件下,60 h对Cr(VI)(100 mg/L)的还原率达到82.8%。经形态学和分子生物学鉴定,菌株G-13为Micrococcus luteus。反应中Cr(VI)的降低伴随着Cr(III)的增加,说明以还原反应为主,并且还原能力与细菌生长呈依赖型关系。对细胞各组分及变性研究表明,胞外酶在还原反应中占主要作用。除Pd~(2+)、Cd~(2+)外,其余金属离子对酶活性无明显抑制作用。通过傅里叶变换红外光谱分析,发现G-13与Cr(VI)结合位点主要为羟基、羰基、羧基、–CH、酰胺基等。【结论】菌株G-13有较强的Cr(VI)还原能力,能为西北寒旱区铬污染土壤修复丰富菌种资源。
东湖假单胞菌HYS中的精氨酸琥珀酰转移酶途径缺失对秀丽隐杆线虫毒性的影响

【背景】东湖假单胞菌HYS是本实验室从武汉东湖水域中分离并鉴定的一株高产铁载体细菌,HYS菌株对秀丽隐杆线虫具有较强毒性。前期研究发现HYS中编码精氨酸琥珀酰转移酶基因(argS)的插入突变可导致其对线虫毒性明显减弱。【目的】探究argS基因功能及其如何参与细菌毒性,为后续深入研究HYS菌株的毒性机制提供理论依据。【方法】采用生物信息学比对、遗传分析和生理生化实验确认argS基因的生物学功能及其参与的精氨酸琥珀酰转移酶(arginine succinyltransferase,AST)途径与细菌毒性的关系。【结果】生物信息学比对结果显示argS编码精氨酸琥珀酰转移酶,其蛋白序列与铜绿假单胞菌中精氨酸琥珀酰转移酶β亚基具有高达88%的相似度;缺失argS导致菌株不能利用精氨酸作为唯一碳源进行生长;精氨酸脱羧酶(arginine decarboxylase, ADC)、精氨酸脱氢酶(arginine dehydrogenase,ADH)以及精氨酸脱亚胺酶(arginine deiminase,ADI)途径中关键基因缺失菌株均可正常利用精氨酸作为唯一碳源,且对线虫并无明显毒性减弱现象;添加外源精氨酸导致菌株对线虫的减毒效果更加明显,且菌株产铁载体能力显著下降。【结论】东湖假单胞菌HYS中AST途径可以通过影响菌株铁载体合成来影响其对秀丽隐杆线虫的毒性,本研究为深入了解假单胞菌精氨酸代谢和致病性机制提供了新依据。
解淀粉芽孢杆菌生物有机肥防控土壤氨挥发

为了验证解淀粉芽孢杆菌生物有机肥防控农田土壤氨挥发的效果,并了解其微生物生态学机制,通过温室蔬菜大棚盆栽生菜的方式,探究在施用解淀粉芽孢杆菌生物有机肥(BB)与化肥的条件下,土壤氨挥发量、作物品质及产量、土壤微生物的变化.设置4组盆栽试验,依次为不施肥对照(CK) 、100 %化肥处理(C) 、50 %BB + 50 %化肥处理(B1)和100 %BB处理(B2),3组处理的施氮量相同.采用动态箱法对施肥后土壤氨挥发通量进行测定.基于16S rDNA高通量测序分析,对土壤氨挥发峰值期间的细菌群落进行分析.结果发现,与C组相比,B1和B2组的氨挥发总量分别降低79.5 %和84.8%; B2组生菜硝酸盐含量最低、产量最高,相对于CK和C组分别增产50.5%和12.3%; B1组生菜的维生素C含量最高,为67.6 mg·kg ~(- 1);施用BB提高了土壤细菌群落的多样性及丰富度,特别是芽孢杆菌、硝化螺菌属相对丰度明显提升;显示出施用BB对防治空气污染和提高氮素利用率具有重要作用.
酒糟生物炭短期施用对贵州黄壤氮素有效性及细菌群落结构多样性的影响

为实现酱香型酒糟资源化综合利用和黄壤氮素有效性提升,采取田间培养试验,通过设置5个生物炭施用量0%(MB_0) 、0.5%(MB_(0.5)) 、1.0%(MB_(1.0)) 、2.0%(MB_(2.0))和4.0%(MB_(4.0)),研究酒糟生物炭短期施用对贵州黄壤氮素有效性及细菌群落结构多样性的影响.结果表明,施用酒糟生物炭使土壤全氮(TN)和硝态氮(NN)含量分别提高35.79 %~ 365.26%和122.96%~ 171.80%,微生物量氮(MBN)含量降低34.10 %~ 59.95%,且随着生物炭施用量的增加,铵态氮/全氮(AN/TN) 、硝态氮/全氮(NN/TN)和微生物量氮/全氮(MBN/TN)呈现出降低趋势.施用酒糟生物炭显著降低了土壤细菌OTU数量、群落丰富度和多样性,且随酒糟生物炭施用量的增加,该影响程度随之增加.与未施用酒糟生物炭MB0处理相比,酒糟生物炭的施用显著改变土壤细菌群落结构,随着生物炭施用量的增加,拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度提高了1.76 ~ 2.11倍,而酸杆菌门(Acidobacteria) 、绿弯菌门(Chloroflexi) 、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes) 、浮霉菌门(Planctomycetes) 、装甲菌门(Armatimonadetes) 、奇古菌门(Thaumarchaeota)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)相对丰度均出现不同程度的降低,均以MB4.0处理降幅最为显著.同时,酒糟生物炭的施用还增加了一些土壤功能细菌的相对丰度,如链霉菌属(Streptomyces) 、极小单胞菌属(Pusillimonas)等,降低了溶杆菌属(Lysobacter)和芽孢杆菌属(Gemmatimonas)等优势菌属的相对丰度.此外,冗余分析(RDA)结果显示,MBN/TN、NN和MBN是引起土壤细菌群落结构变化的主要氮素环境因子,而且MBN/TN、MBN与奇古菌门(Thaumarchaeota)和硝化螺旋菌属(Nitrospira)均呈显著正相关性,说明短期内酒糟生物炭的施用可以显著降低氨氧化古菌和硝化细菌的丰度,抑制土壤氨氧化作用和硝化速率,提高土壤氮素有效性.综上所述,短期内施用酒糟生物炭可以提高黄壤氮素养分,改变土壤细菌群落结构和多样性,并可以通过抑制土壤氨氧化作用和硝化作用有效阻控土壤氮素淋溶发生的风险,提高土壤氮素有效性.
不同轮作模式下作物根际土壤养分及真菌群落组成特征

为研究宁夏中部干旱带不同轮作模式下土壤养分及真菌群落组成的特征,以谷子轮作大豆(MRG) 、轮作籽粒苋(MRA) 、轮作藜麦(MRQ)及谷子连作(CK)为对象,测定了土壤养分含量,并利用Illumina MiSeq高通量测序平台测定了土壤真菌的ITS变异区序列.结果表明,不同轮作模式对土壤养分的影响存在差异. 3种轮作模式下土壤pH和电导率均有所下降,土壤全氮、全钾、全磷和有机质含量均上升,OTUs数和α多样性指数均高于连作.真菌群落组成研究结果显示,子囊菌门(Ascomycota)为4种模式下的优势菌群.聚类分析显示MRA和MRG的真菌属组成最为相似,其次是MRQ,CK与3种轮作模式相差较大.相关性分析显示,土壤养分与几种优势真菌属呈显著相关性(P<0.05或P<0.01),土壤全氮、全钾、硝态氮和有机质含量是影响土壤真菌群落最主要的因子.主成分分析(PCA)表明,MRG轮作模式优于MRA和MRQ模式.综上所述,轮作提高了真菌群落多样性指数,改变了土壤真菌群落结构,改善了土壤肥力状况,其中以谷子与大豆轮作效果最佳,建议将谷豆轮作作为中部干旱带杂粮产业中主要的轮作模式之一进行推广.
降水空间异质性对非点源关键源区识别面积变化的影响

针对地形起伏和降水空间差异较大的农业区非点源污染问题,基于SWAT模型评估了阿什河流域在异质性降水和均匀降水两种情景下总氮、总磷关键源区空间变化规律,统计了两种情景下识别的关键源区面积变化,并分析其与降水特征参数的关系.结果表明,降水量一定时,两种情景下识别的总氮、总磷关键源区面积变化趋势大致相同,且总磷关键源区面积不易受降水空间异质性的影响,但总氮关键源区面积却明显受到其影响.对各年份总氮和总磷关键源区面积与降水特征参数的相关分析表明,总磷关键源区面积与当年降水量呈显著正相关,而总氮关键源区面积却与前一年降水量呈显著正相关.研究结果对进一步探讨降水这一重要驱动因子的不确定性对非点源污染关键源区的影响,以及农业非点源污染的治理具有重要意义.
潮汕地区入海河流及水生生物中PPCPs分布特征及风险评估

为了解南海海岸带地区河流及其生物体中药物及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)的污染水平、空间分布特征及其潜在风险,本研究采用固相萃取和高效液相色谱-串联质谱测定了潮汕地区7条河流水样及生物样品中的20种PPCPs.结果表明,高达16和18种PPCPs分别能在潮汕入海河流和生物体中检测出,河流和生物体中目标物的含量范围分别为0.30 ~ 2 223 ng·L ~(- 1)和0.143 ~ 80.3 ng·g ~(- 1),且多种污染物检出率较高. PPCPs在潮汕各河流和生物中的含量差异较大,PPCPs浓度最高的河流为黄冈河、练江和黄江,磺胺甲唑和咖啡因是主要的污染物;黄冈河、韩江、练江和螺河生物体中的PPCPs总浓度较高于龙江和溶江生物中PPCPs的含量,甲氧苄氨嘧啶、磺胺噻唑和咖啡因是生物中主要的污染物,鱼类的PPCPs含量总量明显高于蟹类和贝类.计算所得河流生物浓缩系数(BCF)值显示多种目标物在潮汕生物体内具有累积性,其中鱼类中的BCF值较高,比蟹类和贝类更易形成生物累积.运用风险商值模型(RQ)评价12种PPCPs在潮汕地区河流生态环境中的潜在风险,发现蚤类和藻类遭受的风险明显高于鱼类,若以二者为保护对象,磺胺甲唑、红霉素和磺胺嘧啶的RQ值均大于1,分别对黄冈河藻类生物、练江藻类生物以及黄江蚤类生物具有潜在生态风险.
天津市2017年移动源高时空分辨率排放清单

移动源已成为城市地区大气污染的主要贡献源.已有研究多关注道路移动源(机动车)或非道路移动源(工程机械、农业机械、船舶、铁路内燃机车和民航飞机)中单一源类的排放,欠缺对移动源总体排放特征的把握.本研究提出了移动源高时空分辨率排放清单的构建方法,据此建立了天津市2017年移动源排放清单,并分析其排放构成与时空特征.结果表明,天津市移动源CO、VOCs、NO_x和PM_(10)的排放量分别为18.30、6.42、14.99和0.84万t.道路移动源是CO和VOCs的主要贡献源,占比分别为85.38%和86.60%.非道路移动源是NO_x和PM_(10)的主要贡献源,占比分别为57.32 %和66.95%.从时间变化来看,移动源所有污染物排放在2月均为最低,CO和VOCs在10月排放最高,而NO_x和PM_(10)则在8月排放最高.节假日(如春节和国庆节等)对移动源排放的时间变化影响显著.从空间分布来看,CO和VOCs排放主要集中于城区和车流量大的公路(高速路和国道)上,NO_x和PM_(10)在城区与港区均具有较高排放强度.污染物的空间分布差异是由其主要贡献源的空间位置决定的.本研究可为天津市大气污染的精细化管控和空气质量模拟提供数据支撑,同时可为其他地区移动源排放清单的建立提供方法参考.
宝鸡市绿植叶片重金属空间分布及污染特征

绿化植物作为城市灰尘重金属污染物的重要承载体,在反映污染指标和生物富集方面有巨大潜力,对改善城市人居环境质量和城市园林规划具有重要意义.为定量描述宝鸡市城区10种优势绿植叶片重金属污染程度、空间分布及对灰尘的富集特征,采集并测定了宝鸡市区0、1和3m高度上、156个叶片样品中Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Co、Cd和As这8种元素的含量,并计算其生物富集系数(BCF) 、污染负荷指数(PLI)与潜在生态风险指数(RI).结果表明,宝鸡城区绿植叶片中富集最多的元素是Cr、As、Ni、Pb和Cd.沿阶草中Cr、Ni和As含量最高,女贞叶片中的Cd、塔松叶片中的Pb、Ni和As含量较高. BCF结果显示,三叶草、女贞和石楠对Cd有显著富集能力.在空间分布上,Cr、As、Ni、Pb、Cd和Zn元素含量均随高度增加而递减,其中Cr元素递减率达24%,千河工业园、任家湾火车站及市政府周围为含量峰值区,PLI在任家湾火车站、千河工业区出现中度污染,RI值在这两区域为中度生态风险等级,同时在高新大道沿线达到较强生态风险等级.在绿植叶片中,Cr和As的PLI值都> 3,均达到重度污染水平. Ei r的平均值大小顺序为:As > Cd > Cr > Ni > Pb > Co > Zn > Cu,Cd和As是最具生态危害的元素. 8种重金属的综合潜在生态风险指数RI范围为10.58 ~ 2 982.72,样点中有18.59%的RI值高于150,表明研究区总体上处于中等风险等级.本研究结果对工业城市重金属污染治理及绿植遴选具有一定的理论和实践参考价值.