基于SVR算法的林地土壤氮含量高光谱测定

提出了一种利用高光谱技术进行杉木林土壤全氮测定的新方法。以FieldSpec®3地物光谱仪采集杉木林土壤148份, 随机分成校正集(100份)和检验集(48份)。以不同方法实现了土壤光谱的预处理, 并采用偏最小二乘回归算法(PLS)建立土壤氮含量估测模型对其进行比较分析, 发现小波除噪结合多元散射校正能最有效地消除原始光谱的噪声与背景信息, 此时PLS模型校正集与预测集R²分别为0.891与0.885。为进一步优化模型, 对经小波除噪结合多元散射校正处理后的光谱采用主成分分析法(PCA)降维, 以前4个主成份为输入变量, 采用小二乘支持向量机回归算法(LS-SVR)建立了土壤氮含量估测模型, 其校正集与预测集R²分别提高至0.921与0.917, 具有比PLS算法更高的精度。结果表明:以高光谱技术进行林地土壤氮含量快速监测是可行的, 其中小波去噪结合多元散射校正系光谱预处理的优选方法, 而LS-SVR则是建模的优选方法。     

纳米银的抗菌特性及对多重耐药菌株的抗菌作用

【目的】利用革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性细菌和真菌的模式菌株分析纳米银的抗菌特性,并评价纳米银对多重耐药菌株的抗菌作用。【方法】利用生物法合成的纳米银,以微量肉汤法测定3种标准菌株的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC),并计算MBC/MIC比值。用系列浓度的纳米银处理3株标准菌株后经平板计数法绘制时间-杀菌曲线。采用菌落平板计数法测定了纳米银对3种标准菌株的"抗生素后效应"(post-antibiotic effect,PAE),最后在生物安全II级实验室测定纳米银对临床分离的多重耐药菌株的抗菌作用。【结果】用生物法合成了粒径5–30 nm的纳米银,zeta电位为–19.5 m V。该纳米银制剂对3种标准菌株的时间-杀菌曲线均表现为时间依赖型抗菌作用。纳米银对大肠杆菌和白色念珠菌"抗生素后效应"随着浓度增加而增加,对金黄色葡萄球菌无明显"抗生素后效应"。纳米银对3种标准菌株的MIC值和MBC值均在1.00–4.00μg/m L之间;对3株人源性多重耐药菌MIC值在6.00–26.00μg/m L之间,MBC值在1.00–32.00μg/m L之间;对14株动物源性多重耐药菌MIC值在4.00–10.00μg/m L之间,MBC值在8.00–16.00μg/m L之间。纳米银对所有测试菌株的MBC/MIC值均小于2。【结论】纳米银是一种时间依赖型的抗菌剂,有不同程度的"抗生素后效应",对人源和动物源性多重耐药菌有杀菌作用。     

植物乳杆菌天然质粒系统进化和起源

【目的】为了探索植物乳杆菌天然质粒系统进化关系和起源。【方法】本文利用复制起始蛋白(replication initiation protein,Rep)系统进化树、基因组共线性、基因组GC含量和宿主范围分析方法,对植物乳杆菌75个天然质粒的系统进化关系和起源进行了详细和多角度的分析。【结果】首先,Rep系统进化树和基因组共线性分析结果均表明,植物乳杆菌所有天然质粒可以划分为6个进化关系亲密的家族、2个进化形态特殊的杂合质粒和1个独立进化质粒pLP2140。杂合质粒pMRI5.2、pLP12-1分别由家族1-2和5-6质粒融合形成,因此植物乳杆菌质粒可能起源于7个祖先。其次,基因组共线性分析可以将6个家族质粒进一步划分为17个进化关系更近的亚家族类群,并清晰、有效地揭示类群内质粒之间的系统进化关系。最后,基因组GC含量和宿主范围分析为植物乳杆菌质粒的系统进化关系和起源提供了进一步的证据。【结论】因此上述研究可以准确、有效地揭示植物乳杆菌天然质粒的系统进化关系和起源,这对植物乳杆菌天然质粒系统进化和起源的了解和研究具有重要的参考价值。通过Rep系统进化树和基因组共线性两种分析方法优缺点的比较和组合,我们提出了一种更加有效的研究思路和分析方法,同时这种方法很可能适用于所有细菌天然质粒,因此对于天然质粒进化和起源研究具有普遍的方法学意义。     

聚焦概念学习的"细胞的物质输入与输出"单元教学设计

在"细胞的物质输入与输出"的单元教学中,以关注学生的生物学学科核心素养发展为目标,创设真实的问题情境,聚焦概念学习,将iPad合理运用于课堂教学,对新课程背景下的概念教学进行了有益的探索.     

种群生存力分析（PVA）的方法与应用

随着人们对资源的加速利用,生境丧失和破碎化导致物种濒危问题日益严重.以岛屿生物地理学为理论起源的种群生存力分析（PVA）,通过分析和模拟种群动态过程并建立灭绝概率与种群数量之间的关系,为濒危物种保护提供了重要的理论依据和研究途径.在过去的几十年中,种群生存力分析已成为保护生物学中一项重要的研究内容.目前种群生存力分析发展稳定,但对其实际预测能力和准确性尚存质疑,应用方面也有待进一步发展.种群生存力分析的进一步完善还需要在理论和方法上的创新,特别是籍于景观生态学和可持续性科学的理念,将空间分析手段、经济社会因素纳入到物种和种群的预测和管理上,从而使其 具有更完整的理论基础和更高的实用价值.为此,本文对种群生存力分析的历史、基本概念、研究方法、模型应用和准确性进行了综述,并提出了有关的研究展望.     

近红外光谱分析法测定东北黑土有机碳和全氮含量

以我国东北黑土为研究对象,分析了2004-2005年采集的136个土壤样品在3699～12000 cm^-1范围的近红外光谱,利用偏最小二乘法建立了原始光谱吸光度与土壤有机碳、全氮和碳氮比之间的定量分析模型.结果表明：土壤有机碳和全氮的模型拟合效果良好,决定系数R²分别为0.92和0.91（P<0.001）,相对分析误差RPD分别为3.45和3.36,利用该模型对验证样本土壤有机碳和全氮的预测值与实测值之间的相关系数分别为0.94和0.93（P<0.001）,表明可以用近红外光谱分析法对黑土有机碳和全氮含量进行测定.但是利用近红外光谱分析法对土壤碳氮比的预测并不理想,虽然验证样本集黑土碳氮比模型预测值与实测值呈显著相关（r＝0.74,P<0.001）,但是校正模型的R²为0.61,RPD仅为1.61,建立的模型不能对黑土碳氮比做出合理的估测.     

融入植被连续性因子的生态单元制图法在城市生物多样性维护中的应用

基于一个以植被结构为构建框架的生态单元分类系统,构建了融入了植被覆盖连续性因子的改良城市生态单元制图模型,并将其应用于瑞典赫尔辛堡市的绿色空间研究.使用原生林地指示种或林地连续性指示种（AWIS）鉴定长、短连续性林地的分布,对比其含有维管束植物的物种丰富度,对植被覆盖的连续性因子进行评估检验.结果表明： 长连续性林地中含有较多的AWIS;在建群种均龄大于30年的林地中,长连续性林地相对于结构相似的短连续性林地通常含有较高的生物多样性.融入植被连续性因子的生态单元制图模型是调查城市生物多样性的重要工具,通过图谱中各生态单元所含有的生物多样性信息,可对今后城市生物多样性的维护提出相应策略.     

非人灵长类全雄群的形成与组织结构

在非人灵长类物种中,全雄群是其社会结构中常见的组成部分.本文通过对国内外涉及到非人灵长类全雄群研究的文献进行综述,总结不同物种全雄群内个体组成、个体间关系及全雄群与繁殖群的关系,以揭示全雄群的产生、发展及其社会功能.旨在对非人灵长类全雄群的研究提供借鉴和参考.     

基于景观生态学的鞍山市生态网络构建

城市化使得生境斑块日益破碎,连接性不断降低,严重威胁区域的生态环境,生态网络的构建为生态环境保护提供了良好的空间保障。针对辽宁省鞍山市的实际情况,选取有利于生物多样性保护、人文建设等生态功能节点,利用熵权法综合评价不同景观类型结构和功能对生态功能流的影响,在GIS技术支撑下,采用最小耗费距离模型进行潜在廊道模拟,基于重力模型和网络结构指数对生态网络结构进行定量分析。结果表明:最小路径生态网络的连接度和闭合度最高,而网络连接度和闭合度水平越高,对物质循环和能量流动越有利,其可作为最优构建的网络;环形生态网络是根据廊道的重要性构建的,成本较适中,综合生态学和经济学的相关原理,其可作为生态网络的核心框架;随着经济水平和人文环境要求的提高,可适当增加廊道数量,逐渐构建最小路径生态网络,改善生态斑块间的连接度,增加区域的可持续发展能力。本研究结果可为鞍山市生态景观建设提供科学依据与参考。     

道路网络对物种迁移及景观连通性的影响

道路对区域景观产生破碎化及阻碍效应,使得生态过程发生受阻、景观功能受损。科学评估道路的生态效应对指导道路选线、生态恢复工程及景观规划有重要价值。本文采用阻力面概念和最小耗费模型,实现了景观阻力、斑块质量、廊道畅通性和景观连通性的计算,定量分析了物种迁移过程中道路网的干扰程度。结果表明:道路引起生态廊道长度平均增加30%,廊道曲率平均增加0.19;道路也使廊道通畅性平均降低90%,影响程度与廊道耗费值呈线性相关,系数为0.76;整体景观连通性下降30.8%,扩散能力越弱的廊道所受道路阻碍效应越强。本文建立的模拟评价方法可用于确定景观尺度上特定生态过程的关键格局,同时也可为景观生态规划中生态廊道设计及景观连通性定量分析提供科学依据。