中药渣制备发酵饲料生产工艺的研究

以药食同源中药渣为试验材料,采用现代发酵技术,将中药渣转变为可在养殖行业使用的发酵饲料,实现中药渣无害化、资源化再利用。结果表明,中药渣制备发酵饲料的最佳工艺条件为外源添加15%~20%蔗糖,按照0.5‰~5‰的接种量（混合菌剂,包括植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和安琪啤酒酵母）,与高湿药渣搅拌均匀后于常温下（25~37℃）密闭发酵2d后即可使用或长期存放。发酵过程及密闭存放过程中（1~60d）未出现明显的染霉菌等杂菌的情况。中药渣经过发酵,降低了粗纤维和灰分含量,同时增加了粗蛋白、各种有机酸等有益成分的含量,可作为发酵饲料在养殖行业中部分替代普通饲料。     

长白山次生针阔混交林乔木幼苗存活的影响因素分析

基于长白山次生针阔混交林样地, 以520个1 m × 1 m幼苗样方中胸径小于1 cm的乔木幼苗为研究对象, 选取2013年和2014年的幼苗调查数据, 运用广义线性混合模型(GLMM)分析了生物邻体和生境异质性对幼苗存活的影响, 探讨了次生针阔混交林幼苗存活影响因素及物种共存机制。结果表明: (1)适宜大树生长的局域生境同样也适宜幼苗的存活, 幼苗存活率与土壤含水量和有效氮等土壤养分显著正相关。(2)幼苗个体之间存在明显的竞争, 较多的幼苗邻体显著降低幼苗的存活率。同种大树邻体和同种幼苗邻体与幼苗存活显著负相关, 表明存在负密度制约效应。(3)随着幼苗年龄的增加, 生境异质性对幼苗存活的影响逐渐增大。该研究证实了密度制约效应和生境异质性对幼苗存活有着重要影响, 其相对重要性随着幼苗年龄级、功能群以及物种种类而变化。     

基于TG-FTIR 技术的猪粪与稻草混合厌氧发酵产甲烷特性研究

采用全自动甲烷潜力测试系统(AMPTS)和热重红外联用技术(TG-FTIR), 对中温(37 ℃)下猪粪和稻草按不同挥发性固体(VS)比例(1:0、0:1、2:1、1:1、1:2、1:3)混合发酵产甲烷特性进行分析。AMPTS 测试结果表明: 稻草和猪粪混合比例为1:1 时, 发酵协同作用最好, 实际甲烷产量比理论值提高了9.78%。TG-FTIR 分析表明: 1:1 发酵时,残渣TG 总失重率为47.84%, 明显低于其它实验组; DSC 曲线在250—350 ℃和400—550 ℃有2 个明显放热峰,且1:1时放热量最少, 说明该比例下有机物消耗最多, 底物利用性更好, 发酵稳定性更高; FTIR 分析表明发酵残渣燃烧释放气体主要为水汽、CO2、NH3 和少量挥发酸; 200—350 ℃和400—550 ℃温区下CO2 的峰值差异说明发酵中易消化有机物大量降解, 残渣中较难氧化的芳香族结构和木质纤维素比例增加, 发酵稳定性提高。研究结果阐明了混合厌氧发酵技术在农业废弃物甲烷化利用中的应用潜力及TG-FTIR 技术在发酵产气特性及底物稳定性分析中的作用。     

混合菌群发酵秸秆合成菌体蛋白及其动力学分析

混合菌群发酵秸秆可有效提高秸秆纤维的降解率及菌体蛋白的转化率,对拓广蛋白饲料来源、减少环境污染起到积极的作用。本研究以小麦秸秆为原料,在纤维素酶水解预处理的基础上,以米曲霉作为先导菌,进一步分解残留的粗纤维,为后期发酵提供充足的碳源。根据不同微生物的代谢特征和协同机理,试验确定了发酵阶段混合菌群的组成为:米曲霉、产朊假丝酵母和枯草芽胞杆菌;接种顺序为:先接种米曲霉,再接种产朊假丝酵母,最后接种枯草芽胞杆菌。正交试验表明,影响发酵主要因素的主次顺序为:秸秆与麸皮配比>接种比例>发酵时间>接种量>发酵温度;发酵的最适条件为:米曲霉的接种量2.5%,发酵12h后接入5%的产朊假丝酵母,继续发酵8h后接入2.5%的枯草芽胞杆菌,发酵温度为28℃,秸秆与麸皮的配比为4∶1,尿素添加量为1.2%;结合动力学分析,将混合菌群的发酵时间优化为35h,发酵产物中粗蛋白含量由原来的5.47%提高到25%左右。对最适发酵条件下的动力学过程进行了探讨,建立了以Logistic方程为基础的数学模型和动力学方程。本研究表明,混合菌群发酵秸秆提高了发酵产物中的粗蛋白含量。动力学分析对于了解发酵机理、掌握整个发酵过程中混合菌群生长的动态变化、优化发酵工艺具有重要的指导意义。     

缺失数据下蛋白质多结构叠加的迭代方法

蛋白质三维结构叠加面临的主要问题是,参与叠加的目标蛋白质的氨基酸残基存在某些缺失,但是多结构叠加方法却大多数需要完整的氨基酸序列,而目前通用的方法是直接删去缺失的氨基酸序列,导致叠加结果不准确。由于同源蛋白质间结构的相似性,因此,一个蛋白质结构中缺失的某个区域,可能存在于另一个同源蛋白质结构中。基于此,本文提出一种新的、简单、有效的缺失数据下的蛋白质结构叠加方法（ITEMDM）。该方法采用缺失数据的迭代思想计算蛋白质的结构叠加,采用优化的最小二乘算法结合矩阵SVD分解方法,求旋转矩阵和平移向量。用该方法成功叠加了细胞色素C家族的蛋白质和标准Fischer’s 数据库的蛋白质（67对蛋白质）,并且与其他方法进行了比较。数值实验表明,本算法有如下优点：①与THESEUS算法相比较,运行时间快,迭代次数少;②与PSSM算法相比较,结果准确,运算时间少。结果表明,该方法可以更好地叠加缺失数据的蛋白质三维结构。     

基于混合泊松分布的新生突变识别算法

对个体而言,不经父母遗传而后天获得的突变称为新生突变,绝大多数癌症都起自新生突变。构建快速精确的变异识别算法将有助于对癌症的研究。然而,针对前期新生突变识别算法准确率不高,且耗时多等问题,本文引入了基于变异位点的先验概率分布模型,运用基于混合泊松分布的期望最大化（EM）算法对新生突变识别算法进行改进与优化,研究了有亲缘关系的新生突变的识别,并在识别精度与运算速度方面与已有算法进行对比。结果表明,基于混合泊松分布的 期望最大化算法在提高运算速度的同时降低了假阳性比率,具有良好的识别效果。     

基于氢氧同位素示踪的黄土区不同植被类型小流域降雨-径流分割

流域径流过程及其组分来源识别是水资源合理利用的前提。为明确植被类型对流域径流组分的影响与定量贡献,本研究以山西吉县蔡家川主沟流域及5个不同植被类型小流域为研究对象,监测2场典型降雨产流过程及其氢氧同位素时空变化特征,探讨小流域径流过程差异及其组分来源。结果表明：在中雨条件下,事件水对各个流域河道流量的贡献率为封禁森林(94.3%)>蔡家川主沟(83.1%)>农牧复合(64.3%)>人工-次生林(52.4%)>农地(0.3%)>次生林(0.0%);而在小雨条件下,人工-次生林(52.4%)>封禁森林(58.5%)>农地(40.6%)>次生林(15.8%)>农牧复合(12.5%)>蔡家川主沟(9.3%),次生林、封禁森林小流域事件水对径流贡献率大于人工林,次生林具有更强的径流调蓄能力。封禁森林、农牧复合流域在中雨强度条件下事件水的贡献率大于小雨强度条件,而农地、人工-次生林、次生林流域则相反。事件水对林地小流域径流贡献率大于农地小流域,可能与农地小流域沟口建有淤地坝有关。本研究结果可为晋西黄土区水源涵养和径流变化归因分析提供科学依...     

系统发育分析中的最大简约法及其优化

随着生物技术的不断发展和系统发育学的深入研究, 在重构系统发育树时, 研究人员往往要面对更多的挑战和困难, 比如： (1)需要分析的样本数（物种数或个体数）不断增加; (2)需要分析的数据量迅速扩大。尤其在基因组测序技术的推动下, 基于分子信息的系统发育重建需要极大的计算量, 因此数学方法、 计算机技术以及其他辅助工具对于系统发育重建的效率和精确度起着至关重要的作用。最大简约法（maximum parsimony）是一种重要的系统发育重建方法, 提高其计算效率对系统发育学研究具有重要意义, 针对该算法的优化改进需要生物学家和计算机专家的共同努力。本文通过详细地阐述最大简约法的计算流程, 分析其参数选择对计算效率的影响, 帮助更多的计算机使用者, 在并不了解系统发育学基础的情况下, 更方便地针对实际的系统发育算法问题给出更好、 更快、 更精准的解决方案; 同时为系统发育研究工作者, 较为清晰地解释最大简约法的构树思想和计算逻辑, 推动针对最大简约法的不断改进与优化。     

基于MFCC和GMM的昆虫声音自动识别

昆虫的运动、 取食、 鸣叫都会发出声音, 这些声音存在种内相似性和种间差异性, 因此可用来识别昆虫的种类。基于昆虫声音的昆虫种类自动检测技术对协助农业和林业从业人员方便地识别昆虫种类非常有意义。本研究采用了语音识别领域里的声音参数化技术来实现昆虫的声音自动鉴别。声音样本经预处理后, 提取梅尔倒谱系数（Mel frequency cepstrum coefficient, MFCC）作为特征, 并用这些样本提取的MFCC特征集训练混合高斯模型（Gaussian mixture model, GMM）。最后用训练所得到的GMM对未知类别的昆虫声音样本进行分类。该方法在包含58种昆虫声音的样本库中进行了评估, 取得了较高的识别正确率（平均精度为98.95%）和较理想的时间性能。该测试结果证明了基于MFCC和GMM的语音参数化技术可以用来有效地识别昆虫种类。     

基于地-空遥感耦合的冬小麦叶片氮积累量估算

利用不同冬小麦生态区同步的SPOT-5多光谱遥感影像、地面光谱数据和植株取样数据,提出一种基于波谱响应函数拟合和混合像元分解的纯净像元光谱提取方法,并对比分析了纯净像元光谱、模拟像元光谱和实测像元光谱与冬小麦叶片氮积累量（LNA）的定量关系.结果表明： 模拟像元光谱对叶片氮积累量的反演效果较好,纯净像元光谱反演效果次之,实测像元光谱最差;但基于模拟像元光谱的LNA监测模型不能直接外推至空间尺度.模型检验结果表明,基于纯净像元光谱的LNA监测模型在2个小麦生态区均具有较好的精度和稳定性,该方法综合利用了地-空遥感的优点,可以推广应用到其他不同空间分辨率和光谱分辨率的遥感数据,从而为区域性冬小麦氮素营养状况的遥感监测提供技术依据.