基于ARIMA-ANN模型的生态安全评价及预测——以河西走廊城市群为例

生态安全是社会经济可持续发展的基本保障,研究区域生态安全时空格局历史演变与发展趋势具有重要意义。本文选取河西走廊地区5个地级市为对象,建立基于PSR-EES模型的生态安全评价指标体系,采用综合指数法计量其2008-2017年期间10年生态安全值,进而采用ARIMA-ANN模型预测未来该区域生态安全变化趋势。结果表明:河西走廊地区生态安全呈波动上升状态,演变特征与区域的生态保护规划与政策措施相吻合;各地级市生态安全等级与理想状态存在不同程度的差距;张掖、金昌、酒泉三市存在一定的生态风险;采用ARIMA单项模型、ARIMA-ANN组合模型对河西走廊区域生态安全变化趋势进行预测的平均相对误差、相关系数分别为2.01%、0.8852(ARIMA)和1.09%、0.9665(ARIMA-ANN);ARIMA-ANN组合模型预测河西走廊地区2020年的生态安全值达0.8107,处于V级。本研究证明,ARIMA-ANN组合模型在区域生态安全演变评价和发展趋势预测中获得较高的准确度和精度,对优化区域生态空间布局和安全管理具有实践价值。     

有氧运动和白藜芦醇对2型糖尿病大鼠肾脏JAK2及TGF-β1的影响

目的: 研究有氧运动和白藜芦醇对2型糖尿病大鼠肾脏Janus激酶2(JAK2)及转化生长因子-β1(TGF-β1)表达的影响,探讨运动与白藜芦醇改善糖尿病肾损伤的可能作用机制。方法: SD大鼠经5周高糖高脂饲料喂养加腹腔注射链脲佐菌素(STZ)建立糖尿病模型后,将糖尿病大鼠随机分为糖尿病安静组(DC组),糖尿病运动组(DE组),糖尿病药物组(DR组)和糖尿病运动药物组(DER组),每组各12只,另设正常对照组(NC组)。运动组大鼠进行8周的有氧运动(跑速为20 m/min),每天运动60 min,每周运动6 d;药物组大鼠进行8周的白藜芦醇灌胃(每天45 mg/kg,7天/周)。8周末,检测血糖、24 h尿白蛋白(24 h UA)、血肌酐(Scr)、血尿素氮(BUN)的变化;采用荧光定量PCR检测肾脏JAK2 mRNA的表达,免疫组织化学法和Western blot法检测肾脏JAK2和TGF-β1的表达。结果: 8周干预后,与NC组相比, DC组血糖浓度、24 h UA、Scr、BUN均显著上升(P＜0.05),肾组织病理损伤加重,肾组织TGF-β1、JAK2和JAK2 mRNA的表达均明显增加(P＜0.05)。与DC组相比,DE、DR和DER组血糖浓度、24 h UA、Scr、BUN均显著下降(P＜0.05),肾组织病理损伤减轻,肾组织TGF-β1、JAK2和JAK2 mRNA的表达均明显减少(P＜0.05),且DER组的降低更显著,与DE、DR组相比差异有显著性(P＜0.05)。结论: 有氧运动、白藜芦醇及联合干预可能通过下调肾脏JAK2 mRNA表达,抑制JAK2蛋白的合成,使TGF-β1表达减少,从而改善糖尿病大鼠肾脏损伤的病理性变化。有氧运动联合白藜芦醇干预减轻肾脏病理损伤的效果优于单一的有氧运动或白藜芦醇干预。     

外源性H2S对糖尿病小鼠肝纤维化的作用及其机制*

目的: 探讨外源性硫化氢(H₂S)对糖尿病小鼠肝纤维化作用及其相关机制。方法: 将 C57 雄性体重为(22±2)g 24只小鼠随机分为3组(n=8):①正常对照组(Control):小鼠腹腔注射生理盐水,注射时间同实验组;②糖尿病模型组(HG):按体重(150 mg/kg)一次性腹腔注射链脲佐菌素(STZ)诱导小鼠建立糖尿病模型;③NaHS 处理组(HG + NaHS):方法同组别②,只是糖尿病模型建立后,腹腔注射NaHS(100 μmol/L·kg·d),每天一次,连续12周。HE染色检测肝细胞损伤;Masson染色检测肝纤维化;Western blot检测相关蛋白胱硫醚-β-合成酶(CBS,内源性H₂S产生的关键酶)、胶原I (Col-I)、胶原III (Col-III)和基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的表达。结果: 与对照组比较,糖尿病模型组肝细胞损伤及肝纤维化均显著加重,CBS 蛋白表达显著减少(P＜0.01),Col-I、Col-III和MMP-9蛋白表达均显著增加(P＜0.01)。与糖尿病模型组比较,NaHS处理组肝细胞损伤及肝纤维化均显著减轻、CBS 蛋白表达显著增加、Col-I、Col-III和MMP-9蛋白表达均减少(P＜0.01)。结论: 外源性H₂S可抑制糖尿病小鼠肝纤维化,其机制与降低胶原含量和基质金属蛋白酶-9的表达相关。     

丁酸调控幼龄反刍动物瘤胃上皮发育研究进展

瘤胃是反刍动物营养物质消化吸收和代谢的重要器官,其发育状态直接影响反刍动物生产性能和健康。初生犊牛和羔羊,瘤胃功能尚未发育完全,不能够充分消化和吸收固体饲料。因此,在幼龄时期,通过营养调控手段促进反刍动物的瘤胃发育对维持动物健康及提高生产性能具有重要意义。丁酸是瘤胃微生物降解植物性饲料的主要产物,也是瘤胃上皮及宿主的重要能量来源。丁酸调控幼龄反刍动物瘤胃上皮发育是一个历久弥新的话题。主要介绍了幼龄反刍动物瘤胃上皮形态及功能的发育以及丁酸调控幼龄反刍动物瘤胃上皮发育的研究进展。     

乙醇对瘤胃液接种稻秸的体外发酵产物及细菌群落结构的影响

旨在研究乙醇对山羊瘤胃液与水稻秸秆厌氧共培养的影响。利用频繁传代的体外发酵技术和高通量测序方法,分析了短链脂肪酸(SCFA)产量和细菌群落的变化。结果表明,经体外培养传代8次的稻秸发酵液的总短链脂肪酸产量显著高于瘤胃液(P<0.01);与未添加乙醇的稻秸发酵液相比,添加乙醇显著提高了乙酸、戊酸和己酸的比例,降低了丙酸和丁酸的比例(P<0.01),总SCFA产量及异丁酸和异戊酸比例无显著差异。与瘤胃液相比,稻秸发酵液的拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度下降,厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度升高(P<0.05),且添加乙醇显著提高了厚壁菌门和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度(P<0.05);添加乙醇使双歧杆菌属(Bifidobacterium)、未定性的毛螺菌属(unidentified Lachnospiraceae)、产琥珀酸菌属(Succiniclasticum)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和未定性的梭菌属(unidentified Clostridiales)的相对丰度显著升高(P<0.05)。乙醇使稻秸发酵液的显著性差异物种(Biomarker)增加;稻秸发酵液与瘤胃液亲缘关系较近,而添加乙醇显著改变了细菌区系;短链脂肪酸比例在稻秸发酵液细菌群落多样性中具有重要作用。研究表明,体外频繁传代和添加乙醇可以提高稻秸发酵液的乙酸、戊酸和己酸产量,乙醇改变了稻秸发酵液的细菌群落结构。     

玉米转基因技术专利权人合作态势分析

转基因玉米是最重要的转基因主粮作物之一,其转基因技术具有一定的代表性。为了更好地了解和掌握玉米转基因技术领域研发主体合作情况,文章构建了基于专利权人合作网络的目标技术领域专利权人合作态势分析框架,并基于社会网络分析方法与技术,以世界范围内的转基因玉米领域的重要专利权人为分析对象,构建合作网络、分析整体合作特征、挖掘合作子网、探测领域内重要专利权人,从而从宏观、中观和微观三个层面客观展现玉米转基因技术领域专利权人合作态势,为科技战略规划提供一定的决策支撑。     

基于白刺个体大小的生态化学计量模型

生态化学计量的提出为认识C、N、P耦合循环特征、驱动力及机制等提供了新方法,但植物在生长过程中的生态化学计量变化尚缺乏相关报道。本研究以唐古特白刺为对象,通过对白刺分株2017年当年生枝、2年生枝、大于2年生枝、叶、根和压条生物量及营养元素的测定,拟合了基于构件大小的元素总量,并推导了白刺各构件及整株依赖于个体大小的生态化学计量模型。结果表明: 推导模型能够反映植物在生长过程中的生态化学计量动态,老枝和压条均具有较高的N∶P与C∶P,叶、当年生枝和根均具有较低的N∶P与C∶P,白刺整株3种元素含量在生长过程中的累积速率为P>N>C。本研究结果符合现有的生长速率假说和异速生长理论,同时也可从侧面印证养分重吸收现象,该方法可作为分析植物生长过程中元素计量动态特征的一种有效途径。     

基于油松树轮重建陕西省镇安县165年以来3—4月平均最高气温

采集木王国家森林公园的油松树轮样芯,建立树轮宽度标准化年表(STD),与镇安气象站的气候因子进行相关分析,利用线性回归分析重建了镇安县1853—2017年(165年)3—4月平均最高气温。结果表明: 树轮序列与3—4月平均最高气温相关性最大(r=0.596,n=60,P<0.01)。3—4月平均最高气温重建方程的方差解释量为33.2%,重建方程稳定可靠,结果可信。重建序列中偏暖年份出现25次,偏冷年份出现29次,偏暖年份较多地伴随着洪涝事件,偏冷年份较多地伴随着干旱事件。重建序列存在明显的冷暖变化,存在2个偏冷时期(1902—1917年、1953—2000年)、4个偏暖时期(1868—1892年、1917—1937年、1941—1953年、2001—2012年)。重建序列有明显的2～7、8～15、18～28、75～96、100～125年周期变化特征,其中准113、88、22年的周期变化分别为时段内的第一、第二及第三主周期,这些周期性变化可能与太阳活动、季风和厄尔尼诺-南方涛动的变化存在一定的关系。     

板栗“燕山早丰”幼苗光合与碳氮代谢对干旱胁迫的响应

干旱是影响燕山地区板栗树生长和产量的主要因子。为了在整株水平上研究板栗幼苗对干旱胁迫的响应,本试验以盆栽“燕山早丰”板栗幼苗为研究对象,通过模拟自然干旱处理22 d,测定叶片光合特性,根、茎、叶生物量、脯氨酸、丙二醛、碳、氮等生理指标变化。结果表明: 与正常浇水相比,干旱胁迫下幼苗根、茎、叶含水量分别显著下降18.3%、29.0%和62.8%,脯氨酸(355.0%～1586.7%)和丙二醛(41.1%～81.3%)含量显著上升(茎中丙二醛除外),但叶部非光化学淬灭系数和净光合速率分别显著下降49.4%和77.4%;同时,茎和叶中非结构碳水化合物含量分别显著增加21.4%和69.5%,根中增加幅度未达显著差异水平;根和叶中硝态氮含量分别显著增加28.9%和26.8%,茎中增加幅度未达显著差异水平;根、茎、叶中铵态氮含量分别增加了16.2%、12.9%、217.6%,但仅在叶部差异显著。综上,干旱胁迫对燕山早丰板栗幼苗产生了较严重的伤害,显著抑制了其光合性能,但能够通过增强体内碳氮代谢来提高其适应干旱环境的能力。本研究结果可为当地板栗抗旱性资源选育和栽培提供参考。