人口、富裕及技术对2000年中国水足迹的影响

21世纪水资源短缺问题将成为全球资源环境的首要问题,由于水资源的诸多问题与人类活动密不可分,因此辨明人类活动各因素对水资源影响作用的大小,并依此找寻发展的对策是当前水资源可持续利用研究的一个核心问题.在计算2000年中国的水足迹的基础上,应用STIRPAT模型分析了中国水足迹的影响因素,分解了人口、富裕和技术等对中国水资源的环境影响.结果表明：2000年,中国水资源的消费足迹为7678.45亿m^3,人均609.3m^3/a.人口数量是当前我国水足迹的一个主要驱动因子,富裕程度的提高会增加人类对水资源的总消费,气候因素和区位条件对水足迹具有显著影响,而提高土地生产能力对减少水足迹具有重要作用.在观测数据范围内,分析结果并不支持环境Kuznets曲线存在的论断.最后分析讨论了水足迹研究需要进一步完善的问题以及STIRPAT模型实证分析的政策意义.     

基于空间面板STIRPAT模型的水足迹影响因素分析——以山东省为例

随着中国水资源供需矛盾加剧，虚拟水成为地区水资源管理中不可或缺的一环，为提高地区水资源综合利用效率和探索水资源区域一体化管理提供了新思路。采用"自下而上"法核算了山东省17个城市农业、工业、生活、生态与灰水足迹，在分析2009-2018年水足迹时空分布规律基础上，综合运用探索性空间数据分析方法、面板数据STIRPAT模型和空间杜宾模型，揭示了水足迹的空间自相关特征，量化分析了人口数量、富裕程度、技术进步、城镇化和产业升级等影响因素对水足迹的本地影响效应与空间溢出效应。结果显示：①2009-2018年山东省水足迹总量均呈现波动上升的变化趋势；空间布局上呈现东部沿海和西部平原水足迹高，中部山地水足迹低的特点。②山东省水足迹具有正向的空间自相关性，相比地理位置相邻，水足迹的空间相关性受人口数量因素影响更大，表现出明显的"高高"聚集和"低低"聚集特征，但是受到经济因素的主要影响，区域间水足迹空间相关性随时间发展逐渐下降。③人口数量是山东省水足迹增长的重要来源，经济增长是推动各地区间水资源竞争关系的最重要因素。城镇化能够缓解本地水资源压力，技术进步和产业升级不仅能缓解本地水资源压力，而且通过空间溢出效应有效缓解临近地区水资源压力，是实施水资源区域一体化管理策略的重要着眼点。     

人文因素对省域环境污染影响的空间异质性估计

利用2013年全国31个省级行政区的截面数据,采用环境污染货币化方法估算了2013年中国省域环境污染损失,利用基于地理加权回归技术的STIRPAT模型,对人口规模、富裕程度、产业结构、城镇化和对外开放等人文因素对省域环境污染的影响进行了空间异质性估计,同时验证了EKC假说。主要结论如下:(1)2013年中国环境污染引起的经济损失为2812.48亿元。(2)各省域环境污染存在空间相关性和空间异质性,省域环境污染空间分布上呈现东高西低的格局。(3)人文因素对省域环境污染具有显著影响,人口和经济的增长及推进城镇化将加剧省域环境污染,而产业结构升级和扩大对外开放将有助于缓解省域环境污染。(4)人文因素对省域环境污染影响存在空间异质性。人口数量对省域环境污染的影响程度由西北向东南渐次增大;富裕程度对省域环境污染的影响由西向东梯次增大;产业结构对省域环境污染的影响由东向西逐渐增大;城镇化对省域环境污染的影响由西向东逐渐降低;对外开放对省域环境污染的影响由东向西逐渐增大。(5)基于现有样本的计算结果有条件地支持EKC假说。     

中国省际水足迹强度收敛的空间计量分析

计算了1997—2010年中国31个省市的水足迹强度,整体呈现明显下降趋势;运用全局Moran's I指数探讨中国各省市水足迹强度空间自相关模式,发现1997—2010年水足迹强度显示出全局正的自相关,自相关程度逐年增大。基于省际水足迹强度的面板数据,空间计量收敛分析结果表明中国各省市水足迹强度存在绝对β收敛,空间因素在水足迹强度收敛过程中起到重要作用。在考虑了空间效应情况下,收敛时间明显延长。通过条件β收敛检验,人均GDP、人均水足迹、工业水足迹强度、教育经费比重、外商直接投资、市场化程度均在不同程度上影响着水足迹强度收敛。在标准条件β收敛模型中人均GDP和工业水足迹强度分别正向和负向显著影响水足迹强度的收敛,而在空间滞后模型和空间误差模型中的条件β收敛中只有人均水足迹负向显著影响水足迹强度的收敛。最后对中国水资源利用效率健康发展提出了相应的政策建议。     

中国人均灰水生态足迹变化驱动效应测度及时空分异

将传统灰水足迹和水生态足迹方法相结合,运用扩展的Kaya恒等式和LMDI指数分解方法对中国各省市的人均灰水生态足迹变化的驱动因素进行测度分析,充分考虑了资本和劳动力因素,选取经济活度效应,资本深化效应,资本效率效应,足迹强度效应,环境效率效应5个效应对人均灰水生态足迹变化的影响,结合ISODATA聚类模型对各效应进行空间聚类,从而分析各效应的空间特征。结果显示:中国人均灰水生态足迹产出变化是这5种因素共同作用的结果,资本深化效应和经济活度效应具有增量效应特点,而环境效率效应、足迹强度效应、资本效率效应呈减量效应特点;在各驱动效应的的强弱对比中,资本深化效应和足迹强度效应的特征较为明显。经济发展带动了科技进步也使得用水效率不断提高是足迹强度效应呈减量效应的主要原因;而工业化阶段经济向资本密集型转变是资本效率下降的主要原因。研究对中国灰水生态变化与资本要素之间的关系进行了探讨,对环保政策的调整及水资源可持续利用研究具有一定的参考价值。     

汉、藏、回族地区农户的环境影响——以甘肃省张掖市、甘南藏族自治州、临夏回族自治州为例

农户作为我国最主要的经济活动主体与最基本的决策单位,已成为影响生态环境的最重要单元,当前急需理解农户的环境影响,并依此为依据找寻缓解环境压力的对策.以甘肃省张掖市、甘南藏族自治州、临夏回族自治州为研究区,以生态足迹作为测度环境影响的指标,利用入户调查资料,基于成分法核算了农户的生态足迹,对比分析了汉、藏、回族地区农户的环境影响,并利用STIRPAT模型分解了各因素对农户环境影响的作用.研究发现:(1)甘南州农户的人均生态足迹高于张掖市与临夏州,其中甘南州农户的人均草地足迹远高于张掖市与临夏州,而张掖市农户的人均化石能源地足迹远高于甘南州与临夏州;(2)3个地区农户对耕地影响的差距均较小,但对水域、林地、草地影响的差距都较悬殊;(3)农户的家庭规模、富裕水平、受教育程度、非农化水平是影响生态环境的主要驱动因子,扩大家庭规模、提高富裕水平将加剧对环境的影响,而提高农户的受教育程度及非农化水平将减缓对环境的影响,但它们引起的环境影响变化速度均低于其自身的变化速度;(4)民族属性对农户的环境影响具有显著作用,张掖市、甘南藏族自治州、临夏回族自治州的现有样本数据支持环境Kuznets曲线假说.     

人文因素对中国灰水经济生产率的影响

促进水资源环境与经济的可持续发展,已成为当前我国亟待解决的问题。以灰水经济生产率为研究主体,将其定义为GDP与灰水足迹之比,基于对我国31个省市(香港、澳门特别行政区和台湾省数据尚未统计)2000—2014年灰水经济生产率区域特征和空间相关性的分析,利用空间Durbin模型对人文因素与灰水经济生产率的关系进行了研究。结果显示:(1)我国灰水经济生产率整体呈现上升趋势,东部地区显著高于中、西部,西部地区最低;(2)各省区灰水经济生产率在空间分布上存在显著正自相关性且空间集聚程度较高,近年来区域间的分化加剧;(3)从全国范围来看,提升产业结构优化度、城镇化水平及社会福利有利于本地灰水经济生产率增长,提高受教育程度和社会福利对邻近地区灰水经济生产率具有正向影响;(4)从各分区情况来看,提升民众受教育程度、产业结构优化度、城镇化水平和社会福利都对东部地区灰水经济生产率具有显著积极效用,城镇化建设的发展和社会福利水平的提高有利于西部地区灰水经济生产率增加;在间接效应结果中,东部民众受教育程度的提高,中部社区服务机构的减少,西部社会福利的改善都对相应邻近地区灰水经济生产率产生了显著正向影响;此外,各地需缩小城乡差距,提高农村地区GDP,促进经济与环境健康发展。提出了推动我国水环境与经济协调发展的建议。     

中国人均灰水足迹区域差异及因素分解

促进我国整体水资源利用率和水环境质量的提升,已成为当前亟待解决的问题。为探究生产要素和其他传统因素对人均水资源环境差异的影响,基于对中国31省区(港、澳、台尚未统计) 2000—2014年人均灰水足迹的测算,应用Theil指数和扩展的Kaya恒等式对其区域差异及驱动因子进行探究。结果表明:1)近年全国人均灰水足迹差异缓幅波动,组间差异指数逐渐提升,组内差异为总体差异的主要来源,西部地区组内差异最大。2)在单一要素方面,资本深化和技术效率为全国差异的主导因素,也分别为中、东部组内差异的主导因素;经济活度对各类差异的驱动效应最小,且西部除该效应外,都为驱动差异的重要因素。3)相互作用成分中,除西部资本产出效应与单位GDP灰水足迹相互作用的贡献值最高外,其他地区资本深化效应与单位资本存量灰水足迹相互作用的贡献较大。在技术效率效应与环境效率效应相互作用方面,技术效率的提升可以带动东、西部灰水足迹所占比重下降和中部灰水足迹比重提高。经济活度效应与就业人口人均灰水足迹相互作用的贡献最小。     

福建省灰水足迹时空变化及驱动因素

灰水足迹是稀释水污染物至达标需要的淡水体积,是评价水污染程度与水环境质量的重要方法,对灰水足迹进行核算与分析,可以促进福建省提高水环境质量,构建可持续的水生态环境。借鉴Hoekstra等提出的灰水足迹核算方法,对福建省及各地市2001-2017年的灰水足迹进行核算,对其时空变化特征进行评价并使用对数平均迪式指数分解法（Logarithmic Mean Divisia Index Method,LMDI）模型对灰水足迹变动的驱动因素进行分解。结果表明：a）总氮是决定灰水足迹总量的主要污染物,非点源污染是灰水足迹的最主要来源但占比由68.25%降至63.35%;b）福建省灰水足迹总量降低了9.58%,且各项指标都呈下降趋势,在空间上,灰水足迹总量及剩余灰水足迹东南多西北少,人均灰水足迹及灰水足迹强度东少西多;c）福建省灰水足迹变动的驱动因素中,经济因素是最大正向驱动因素,产生2932.96亿m³的贡献量,技术因素是最大负向驱动因素,产生-2630.31亿m³的贡献量。最后,针对福建省水污染问题提出建议：a）开展非点源污染防治专项;b）加快速度提高城镇生活污水处理水平;c）优化产业结构,提高灰水足迹效率;d）切实落实生态补偿制度,调动各市水环境保护积极性;e）加强环境监管力度,加大技术投入。     

中国农业环境效率时空演变及其驱动因素

农业环境效率是衡量经济与资源环境协调发展的重要指标，研究农业环境效率对实现农业资源的高效率利用具有重要意义。基于2004-2019年中国30个省（市、区）面板数据，运用SBM （Slacks-based model）模型、空间马尔科夫链、GIS技术和空间计量模型，分析了农业环境效率的时空演变特征，研究了农业环境效率变动的驱动因素。结果表明：（1）2004-2019年，考虑非期望产出的农业环境效率要低于不考虑非期望产出情况，呈持续上升趋势；区域差异整体呈倒"V "型变化趋势，东西方向上递减，南北方向上呈" U"型趋势特征。（2）中国不同等级的农业环境效率空间差异明显，地理空间格局在空间演变过程具有重要作用，空间关联性特征显著，不同类型的演变存在显著的时空惯性。（3）中国农业环境效率存在空间溢出效应，农业经济水平、环境规制、农业生产能力是提升农业环境效率的关键因素，财政支农水平、工业化水平、农作物种植结构、农业机械强度则是制约效率提升的约束要素。     

物种分布模型在海洋潜在生境预测的应用研究进展

海洋生物的栖息分布与环境要素的关联性一直是海洋生态学研究的热点之一.近年来,物种分布模型被广泛应用于预测海洋物种分布、潜在适宜性生境评价等研究,为保护海洋生物多样性、防治外来物种入侵及制定渔业管理措施等提供了一条有效途径.物种分布模型主要包括生境适宜性指数模型、机理模型和统计模型.本文对物种分布模型的理论基础进行了归纳和总结,回顾了物种分布模型在预测海洋物种潜在地理分布研究中的开发与应用,重点介绍了不同类型统计模型在海洋物种潜在分布预测中的研究实例.比较各种选取变量和模型验证方法,认为赤池信息准则对于选取模型变量具有优势,Kappa系数和受试者操作特征曲线下面积在验证模型精度中应用最广泛.阐述了物种分布模型存在的问题及未来发展趋势,随着海洋生物生理机制研究的进一步深入,机理模型将是今后物种分布模型发展的重点.     

中国北方5种栎属树木多度分布及其对未来气候变化的响应

植物分布与气候之间的关系是预估未来气候变化对生态系统影响的实现基础。以往的物种分布模型通常以物种的分布区或者分布点的物种存在数据作为物种分布的响应变量。相较于物种存在数据, 多度反映了一个物种占用资源并把资源分配给个体的能力, 更能衡量物种对区域生态系统的影响。该研究通过野外调查获取了华北及周边地区1 045个样方的栎属树木多度, 利用广义线性模型、广义加性模型和随机森林模型模拟栓皮栎(Quercus variabilis)、麻栎(Q. acutissima)、槲栎(Q. aliena)、锐齿槲栎(Q. aliena var. acuteserrata)和蒙古栎(Q. mongolica) 5个树种多度的地理分布及未来2个不同时期(2050年和2070年)的潜在分布。结果表明: 随机森林模型对5个栎属树种的多度的拟合结果要优于广义线性模型和广义加性模型; 典型浓度路径(RCP) 8.5下的5个栎属树种在未来两个时期的多度变化幅度都要大于RCP 2.6下的变化, 在超过一半面积的区域中麻栎、槲栎、锐齿槲栎和蒙古栎的多度减少, 其中内蒙古东北部和黑龙江北部地区是5种栎属植物多度减少的集中分布地区。未来气候变化背景下, 需要加强对这几个区域的监测与物种保护。     

On the mechanistic underpinning of discrete-time population models with complex dynamics

We present a mechanistic underpinning for various discrete-time population models that can produce limit cycles and chaotic dynamics. Specific examples include the discrete-time logistic model and the Hassell model, which for a long time eluded convincing mechanistic interpretations, and also the Ricker- and Beverton-Holt models. We first formulate a continuous-time resource consumption model for the dynamics within a year, and from that we derive a discrete-time model for the between-year dynamics. Without influx of resources from the outside into the system, the resulting between-year dynamics is always overcompensating and hence may produce complex dynamics as well as extinction in finite time. We recover a connection between various standard types of continuous-time models for the resource dynamics within a year on the one hand and various standard types of discrete-time models for the population dynamics between years on the other. The model readily generalizes to several resource and consumer species as well as to more than two trophic levels for the within-year dynamics.     

On the mechanistic underpinning of discrete-time population models with Allee effect

The Allee effect means reduction in individual fitness at low population densities. There are many discrete-time population models with an Allee effect in the literature, but most of them are phenomenological. Recently, Geritz and Kisdi [2004. On the mechanistic underpinning of discrete-time population models with complex dynamics. J. Theor. Biol. 228, 261-269] presented a mechanistic underpinning of various discrete-time population models without an Allee effect. Their work was based on a continuous-time resource-consumer model for the dynamics within a year, from which they derived a discrete-time model for the between-year dynamics. In this article, we obtain the Allee effect by adding different mate finding mechanisms to the within-year dynamics. Further, by adding cannibalism we obtain a higher variety of models. We thus present a generator of relatively realistic, discrete-time Allee effect models that also covers some currently used phenomenological models driven more by mathematical convenience.     

工业微生物代谢网络模型的研究进展及应用

基因组规模代谢网络(Genome-scale metabolic network model,GSMM)是工业微生物菌株定向改造过程中一种极为重要的指导性工具,有助于研究者快速获取特定性状的工业微生物,因此越来越受到人们的关注。文中回顾了GSMM的发展历程,总结并评述了GSMM的构建方法,以4种重要工业微生物(枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、大肠杆菌Escherichia coli、谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum和酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae)为例,阐述了GSMM在工业微生物中的发展与应用。此外,还对GSMM未来的发展趋势进行了展望。     

Numerical model (switchable/dual model) of the human head for rigid body and finite elements applications

In this paper, a methodology for the development and validation of a numerical model of the human head using generic procedures is presented. All steps required, starting with the model generation, model validation and applications will be discussed. The proposed model may be considered as a dual one due to its capabilities to switch from deformable to a rigid body according to the application's requirements. The first step is to generate the numerical model of the human head using geometry files or medical images. The required stiffness and damping for the elastic connection used for the rigid body model are identified by performing a natural frequency analysis. The presented applications for model validation are related to impact analysis. The first case is related to Nahum's (Nahum and Smith 1970) experiments pressure data being evaluated and a pressure map generated using the results from discrete elements. For the second case, the relative displacement between the brain and the skull is evaluated according to Hardy's (Hardy WH, Foster CD, Mason, MJ, Yang KH, King A, Tashman S. 2001.Investigation of head injury mechanisms using neutral density technology and high-speed biplanar X-ray. Stapp Car Crash J. 45:337–368, SAE Paper 2001-22-0016) experiments. The main objective is to validate the rigid model as a quick and versatile tool for acquiring the input data for specific brain analyses.     

A critical assessment of comparative molecular modeling of tertiary structures of proteins*

In spite of the tremendous increase in the rate at which protein structures are being determined, there is still an enormous gap between the numbers of known DNA-derived sequences and the numbers of three-dimensional structures. In order to shed light on the biological functions of the molecules, researchers often resort to comparative molecular modeling. Earlier work has shown that when the sequence alignment is in error, then the comparative model is guaranteed to be wrong. In addition, loops, the sites of insertions and deletions in families of homologous proteins, are exceedingly difficult to model. Thus, many of the current problems in comparative molecular modeling are minor versions of the global protein folding problem. In order to assess objectively the current state of comparative molecular modeling, 13 groups submitted blind predictions of seven different proteins of undisclosed tertiary structure. This assessment shows that where sequence identity between the target and the template structure is high (> 70%), comparative molecular modeling is highly successful. On the other hand, automated modeling techniques and sophisticated energy minimization methods fail to improve upon the starting structures when the sequence identity is low (～30%). Based on these results it appears that insertions and deletions are still major problems. Successfully deducing the correct sequence alignment when the local similarity is low is still difficult. We suggest some minimal testing of submitted coordinates that should be required of authors before papers on comparative molecular modeling are accepted for publication in journals. © 1995 Wiley-Liss, Inc.     

Tests of the heterosis model

Summary An alternative to the classical model of self-incompatibility indicates that genetic control of self-incompatibility could involve more than one locus and function through passive failure of incompatible pollen tubes rather than through their active inhibition. Both aspects of the alternative model have been tested and, in each case, the data support the classical single-locus oppositional interpretation rather than the alternative. On the basis of these data, and others now available, we conclude that, in the Solanaceae, and presumably also in some others, self-incompatibility is better explained by the classical interpretation. Several points, however, remain to be resolved.     

流域水碳过程耦合模拟——WaSSI-C模型的率定与检验

在复杂的气候变化条件下, 利用水碳耦合模型进行生态水文学研究成为主要的研究手段和途径。该文以杂谷脑河上游流域为例, 在确定生态水文模型WaSSI-C模拟尺度的基础上, 探讨水碳耦合模型在中国西南湿润地区的适用性。杂古脑河上游流域位于岷江上游, 隶属于长江流域。在分析和讨论了模型结构和机理的基础上, 分别对模型蒸散和融雪计算进行了补充改进, 以提高模型的适用性。将1988-1996年作为模型的率定期, 1997-2006年作为模型的验证期, 分别在率定期和验证期利用实测的径流数据和中分辨率成像光谱仪数据的总初级生产力、蒸散(ET)数据, 对模拟结果进行对比验证。并利用决定系数(R²)和Nash-Sutcliffe效率系数(NS)两个指标对模拟效果进行评价。流域总径流率定期和验证期对比验证的R²分别为0.86和0.78; NS分别为0.82和0.67。总生态系统生产力和ET验证期的R²分别为0.89和0.78。可见模型模拟结果的两个评价指标都处于较为理想的区间内, 说明WaSSI-C模型在研究区内具有较好的适用性。并对模型的蒸散计算方法进行了讨论, 在此基础上提出了模型中存在的问题和改进的方向。     

疾病自然史的随机模型

1前言疾病自然史是指疾病的临床发展过程以及转归〔1〕．有些疾病如早期糖尿病,早期青光眼,肿瘤的临床前状态,往往自觉无症状,一旦自己感觉有症状或临床发现,此时已属于中、晚期,难以取得较好的治疗效果,特别是肿瘤,已经发生了转移．为此,必须早期发现、早期治疗．因此自然史研究有着重要意义．在肿瘤的预防中,它决定着二级预防,筛查方案的优化以及筛查效果的评价．国内外许多文献报道了宫颈癌、乳腺癌、AIDS等自然史的研究成果．在疾病自然史研究中,一般是将疾病分为几个阶段或几个状态,对肿瘤的研究一般是将癌前状态分为几…