公众科学在欧美生态环境研究和管理中的应用

近十年来以大量公众参与科学研究活动为特征的公众科学在生态环境研究和管理中得到了快速发展,根据公众和科学家之间的合作程度不同出现了以贡献型、协作型和共创型为主的应用模式,并在生物多样性调查、环境质量监测、生态环境管理中表现出了极大的潜在价值。通过对欧美公众科学在生态环境研究和管理中的典型案例进行介绍,分析了其概念内涵,概括了其项目的组成结构和应用模式,指出了面临的挑战和发展趋势。结论如下:(1)传感器技术的进步、便携式智能设备和移动网络普及使得公众获取周边生态环境信息的能力日益增强,种类也日益多样。(2)公众科学项目的运用不仅能够扩大数据获取范围,也能加深公众对科学问题的认识和提高管理部门科学决策水平。(3)公众提供的数据种类,数据质量,以及公众激励机制,都是该模式持续和高质量运行时所要面临的挑战。(4)欧美一些"科研单位-公众机构-公民团体"等纷纷联合起来形成公众科学协会,同时政府部门已制定了公众科学发展计划和法规,来规范和促进公众科学项目的应用。(5)我国相关研究和管理部门应建立统一协作平台,进一步引导公众科学参与和提高协作效率。     

基于多传感器的声景大数据在线采集与分析系统研究

声景包含重要的生态信息,具有实时性强、信息密度高的特点,有重要研究价值。现有的声景研究中,音频及相关环境参数采集和分析仍需要大量的人工作业,耗时耗力。基于多传感集成、边缘计算和深度学习技术,建立了一套声景大数据在线采集与分析系统,包括边缘计算节点和中心计算服务器。并通过3个实验站点,进行了近1年的技术验证,实现了声景大数据的自动化在线采集、传输和分析。该系统能适应户外恶劣的自然环境,能根据任务需求持续不断地进行声景大数据在线采集和分析,稳定性好。声学指数可以反映声景变化,但因指数侧重点不同,不同的声学指数之间变化特征差异较大,需要组合使用。通过声纹特征图能直观地识别出不同发声源,对物种的快速识别、声源的分类等具有较强的借鉴意义。系统借助VGGish网络提取的高维声景特征图能很好地识别不同站点和不同时间的声景变化,在不同站点和昼夜上具有较高的区分精度,有快速和直观地反映不同生态系统的类型特征、生态系统动态变化的潜力。丰富声纹特征库、优化声景特征分析神经网络、建设声景长期监测共享网络,有助于扩展系统在物种识别、生物多样性快速分析、生物与环境相互作用机制方面的应用。研究为声景大数据的在线采集...     

不同肥料处理对豫麦49小麦冠层结构与产量性状的影响

为探讨不同肥料处理对小麦冠层结构和产量性状的影响,采用随机区组试验设计和大田切片法,研究了豫麦49小麦品种在单施尿素、鸡粪和鸡粪与尿素配施等条件下小麦冠层结构特征、产量构成因素的变化,结果表明:施用鸡粪有利于增加旗叶的叶绿素含量(SPAD),提高群体光合有效辐射(PAR),增大小麦群体的平均叶倾角(MLA),降低群体的冠层开度(DIFN),提高小麦群体的叶面积指数(LAI)和籽粒产量.综合考虑小麦产量、经济系数等因素,3种肥料处理以鸡粪与尿素配施为最佳,配施处理的小麦冠层结构适宜、株型最佳、群体光分布合理.     

植酸酶产生菌黑曲霉N14的诱变选育及其基因分析

以植酸酶产生菌黑曲霉03214为出发菌株,经紫外线和亚硝基胍诱变,获得了产酶活性较出发菌株提高了22．3％,达422IU／ml发酵液的突变菌株黑曲霉N14,其最适pH值为2．5,最适温度为50℃。通过对黑曲霉N14植酸酶phyA基因进行PCR扩增,获得了一条长约1．5kb的特异性产物。以pMD18-T为载体,构建了含有目的基因片段的重组质粒。DNA序列测定表明,目的基因片段含有植酸酶phyA基因的完整序列(GenBank Accession：AY426977),phyA基因全长1506bp,其中包含一段长102bp的内含子,编码467个氨基酸,有10个潜在的糖基化位点,5’端有一编码19个氨基酸的信号肽序列。实验结果为植酸酶基因工程菌的构建奠定了基础。     

自闭症的预防和治疗方法

自闭症(孤独症)是一种以外在表现命名的、发现于幼儿期的中枢神经系统发育迟缓症.其莫名的攻击性行为、特异的生活模式符合潜意识的特征.自闭症的三要素是语言和沟通障碍、社会性和人际关系障碍、行为的同一性.1943年堪那提出了自闭症的五个症状:极端的孤独,缺乏和别人情感的接触;对环境事物有要求同一性(sameness)的强烈欲望;时某些物品有特殊的偏好,且以极好的精细动作操弄这些物品;没有语言,或者虽有语言但其语言似乎不能用于人际沟通;保留智能,呈沉思外貌,并具有良好的认知潜能.自闭症患儿的意识层面有符合潜意识特征的想法,有时在清醒状态也会表现出心理紊乱的特征.自闭症患儿由于睡眠障碍,较长时间处于心理紊乱状态.基于对现状的分析和对相关心理理论的研究,提出自闭症的预防和治疗应从四个方面入手:一是纠正心理紊乱,即克服睡眠障碍、补充睡眠时间;二是促进其神经系统发育;三是减轻病理因素的影响;四是加强学习训练,纠正意识层面具有潜意识特征的想法.充足的睡眠还可以促进中枢神经系统的发育,在根本上治疗自闭症.由于中药治本、西药治标的特点,在用药上,应交替服用促进发育、调理睡眠的中药,而禁服西药.     

汉江中上游湿地冬季水鸟资源调查

汉江中上游河道冬季水鸟共30种,隶属7目7科。其中,冬候鸟15种,留鸟8种,占73.3%,旅鸟7种。调查分析表明:独特的动物地理区系和优越的湿地环境使汉水中上游流域成为重要的鸟类越冬地及迁徙中转地,由此形成了该地特殊的冬季鸟类结构。     

声景生态学数据分析与应用

声景生态学是研究景观中生物与非生物声音在多种时空尺度下的声学格局与过程,揭示声音与人类以及声音与自然之间关系的学科。基于声景生态学的研究内容,从声景元素解析、生物多样性评估及人类身心健康评价应用案例中,梳理了数据分析的前沿方法。结论表明,分析技术的发展,特别是人工智能技术的进步,使声景生态学的研究呈现从人工到机器、从单一特征计算到多维特征提取、从单学科研究到多学科联合分析的技术化发展趋势,不断拓展着声景生态学的研究深度与广度。同时这些分析技术的发展也急需优化和标准化,来提高方法的通用性和研究结果间的可比性。此外,需要融合生态学、计算机科学和心理学等交叉学科的理论和方法,进一步推动声景生态学数据分析技术方法体系的完善。     

冬小麦根系时空分布动态及产量对不同氮源配施的响应

为了解不同氮(N)源(有机/无机肥)配施对冬小麦(Triticum aestivum)根系时空分布特征和产量的影响, 采用微根管(minirhizotron)动态监测技术, 以强筋小麦品种‘豫麦34’为试验材料, 在等养分条件下, 设置不施肥(T₀)、100%尿素N (T₁)、75%尿素N + 25%鸡粪N (T₂)、50%尿素N + 50%鸡粪N (T₃)、25%尿素N + 75%鸡粪N (T₄)和100%鸡粪N (T₅)等6个有机N与化肥N配施处理, 研究分析了‘豫麦34’在不同生育时期及0-100 cm土层中根系直径、根长密度、根长生长量和死亡量等根系特征参数的变化及其产量表现。结果表明, 施肥不仅有利于各生育时期及不同土层中根系直径、根长密度和根长生长量的增加, 而且增加了根长死亡量, 促进了根系的周转。对不同配施处理进行比较, 发现T₃处理(尿素和鸡粪等氮配施)的效果最为显著, 全生育期平均根长密度、周期生长量与周期死亡量分别较对照T₀增加了55.52%、57.79%和61.61%, 有效分蘖数、穗粒重、经济产量和经济系数也以T₃处理增加最多, 分别较T₀增加了52.63%、43.90%、40.16%和12.02%; 穗粒数在T₄处理下最大, 较T₀增加了45.79%; 生物产量在T₅处理下最高, 比T₀增加了26.95%。因此, 不同氮源合理配施有利于促进冬小麦根系的生长及在不同土层中的扩展, 提高冬小麦产量。尿素和鸡粪为N源时等氮配施(50 : 50)的效果最佳。     

镉和铅污染对烤烟根区土壤微生物及烟叶品质的影响

通过盆栽试验,研究了Cd和Pb污染对烤烟根区微生物和烟叶品质的影响.结果表明,随着Cd、Pb处理浓度的增加,烤烟根区4种微生物数量均呈减少趋势;低浓度Cd(≤10 mg·kg^-1)和Pb(≤300 mg·kg^-1)下,烤烟根区4种微生物数量降幅最大;烤烟烟叶中品质指标糖/碱比和氮/碱比升高,化学成分组成趋于不协调,不利于烟叶香味的形成.烟叶K含量与Cd和Pb污染浓度呈负相关,与Cd污染下根区钾细菌数量呈显著(或极显著)正相关,与Pb污染根区钾细菌数量相关不显著.     

铅污染对烤烟光合特性、产量及其品质的影响

为研究土壤中Pb污染对烤烟(Nicotiana tabacum)叶片光合特性、烟叶品质及其产量的影响,对烤烟主栽品种‘云烟85’进行了盆栽条件下的Pb污染实验,实验浓度为0、150、300、450、600、750和1 000 mg·kg^-1(以纯Pb²⁺计),分别于团棵期、现蕾期和采收期测定叶片光合特性的变化,并在采收期测定烟叶产量和烤后烟叶的品质变化。结果表明:在3个生育时期,Pb污染下供试烤烟品种叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)均随Pb浓度的升高而下降,而胞间CO₂浓度(C_i)随Pb浓度的升高先增加后下降;PSⅡ活性(F_v/F_o)、最大光能转换效率(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(q_P)、非光化学猝灭系数(NPQ)、电子传递的量子产率(Ф_PSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)和烟叶产量均随Pb浓度的升高而下降,不利于烟叶充分地利用捕光色素所吸收的光能,降低其光能利用效率,从而降低了光合速率;烤烟烟叶品质指标糖/碱比和氮/碱比升高,糖/碱比和氮/碱比分别为9.52~11.96和1.05~1.23,分别大于7(优质烟叶标准)和1(优质烟叶标准),不利于烟叶香吃味的形成。