农户生态系统定量分析和演替导向的研究

文章研究了农户生态系统定量分析和演替导向方法,对线性规划方法有新的应用和认识,提出了制约强度、制约幅度、制约作用量的新概念,并首次用于对农户生态系统管理中的限制因素定量分析,从而指导农户生态系统的演替,并取得明显的实践效果。同时,对线性规划方法在农业生态系统分析中的进一步应用进行了讨论。     

线性规划法在植物生态学数学模型参数估计中的应用初探

本文提出了一种植物生态学数学模型参数估计的新方法——线性规划法,并结合最小二乘法对模型参数的估计进行了实例分析。认为某种程度上前者更优于后者。是一种值得进一步研究的方法。     

漓江流域生态系统服务价值最大化的土地利用结构优化

土地利用结构优化是促进生态系统可持续发展的重中之重,而生态管理的最终目标是优化生态系统服务,使生态系统提供的服务达到最大化。选择典型生态脆弱区漓江流域为研究区,将整个生态系统服务价值的最大化作为研究目标,首先结合野外实验和五期Landsat高分遥感影像获取基础数据,对研究区1998-2018年各项生态系统服务价值进行估算,然后结合灰色线性模型对2018-2028年价值进行预测,借助Lingo软件提出生态效益最大化的土地结构优化方案,进而对优化前后研究区生态系统服务价值进行比较与分析。结果表明：（1）近20年间研究区主要土地利用类型一直以林地与耕地为主,所占比例保持在整个流域的95%。水域与耕地面积逐年减少,林地、建设用地及未利用地面积持续增加。此外,未利用地面积发生的变化最为显著,增加了近30倍,主要由林地与耕地转变而来。（2）研究区生态系统服务价值总体约减少了19.55×10⁶元,呈现先上升后下降趋势,并将长期处于下降趋势,至2028年时流域生态系统服务价值将减少至8067.43×10⁶元。在流域整体生态系统中,林地价值最高,在历年约占流域总价值的86%,其次是水域及耕地,分别占比8%、6%。（3）对研究区进行优化后,漓江流域总生态系统服务价值增长了2%,其中主要来源于林地与水域面积的增加,提高了生态系统调节服务的供给能力,耕地、建设用地面积略微增加,未利用地面积显著减少,基本与2008年水平持平。本研究通过优化喀斯特地区关键生态系统服务价值,为该区域生态管理提供科学支撑。     

苹果酸对L-谷氨酸发酵代谢流迁移的影响

为更全面深入地理解细胞内谷氨酸代谢的调控机制,以黄色短杆菌GDK-9为供试菌株,应用MATLAB软件和代谢流分析方法定量研究添加苹果酸后L-谷氨酸发酵中、后期胞内的代谢流迁移。在L-谷氨酸发酵中、后期添加2．0g／L苹果酸后,合成副产物L-丙氨酸和乳酸的代谢流量明显减少,分别降低了22．1％和16．5％,EMP途径和乙醛酸循环的代谢流分别减少了2．26％和9．09％,HMP途径的代谢流增加了2．26％,而L-谷氨酸生物合成的代谢流从73．59％增长至79．92％,较未添加前提高了6．33％。添加适量苹果酸能使关键节点发生代谢流迁移,提高了L-谷氨酸合成中心代谢途径的代谢流量。     

一类蛋白质相互作用网络比对的线性规划算法

随着越来越多的蛋白质相互作用数据被公布,网络比对在预测蛋白质的新功能和推测蛋白质网络进化历史上发挥着越来越重要的作用。但是,目前主要的网络比对方法要么忽略蛋白质的同源信息或蛋白质网络的结构信息,要么采用启发式算法。文章作者通过将网络比对转化为线性规划问题给出了一个精确的网络比对算法,并且针对水痘病毒和卡波济(氏)肉瘤病毒的蛋白质相互作用数据进行了比对分析。     

基于生态风险评估的锡林河流域退化草地优化管理

利用遥感监测和空间信息分析技术,通过对退化草地的退化等级评估、风险度评估以及易恢复度评估,构建了草地生态优化管理指数(EMI),探讨了退化草地生态优化管理的实践途径;并以锡林河流域为例, 分析了退化草地生态优化管理指数.结果表明,通过构建退化草地优化管理模型,定量分析流域内不同优化管理等级退化草地的退化程度、危害性和易恢复性,可以有针对性地采取合理的治理措施,有利于退化草地治理中的资源优化配置.该模型能整合退化草地的各种相关信息,具有较强的普适性.     

L-缬氨酸生物合成中的代谢流量分析

应用流量平衡模型 ,通过物料衡算和MATLAB线性规划方法得到了发酵中后期L 缬氨酸合成过程的代谢流量分步。代谢流分析结果表明 ,在分批培养生成L 缬氨酸的过程中 ,有62 8%的葡萄糖进入糖酵解途径生成L 缬氨酸 ,38 2 %进入HMP途径 ,仅 9 2 %的碳架进入TCA循环。实验条件下的代谢流 (58)与理想代谢流 (92 31 )相比 ,仍应从遗传改造和发酵控制方面降低TCA循环的代谢流 ,减少副产氨基酸的生成来进一步提高缬氨酸的产率。     

L-色氨酸生物合成的代谢流量分析

建立了谷氨酸棒杆菌合成L-色氨酸(L-Try)的代谢流量平衡模型,应用该模型计算出发酵中后期的代谢流分布并通过MATLAB软件线性规划得到Try理想代谢流分布。结果表明75．15％的碳架进入糖酵解,24．85％的碳架进入HMP途径;但与理想代谢流相比,应从遗传改造和发酵控制方面降低TCA循环的代谢流,减少副产氨基酸的生成,摸索最适的溶氧控制对提高Try产率至关重要。     

生态系统服务权衡强度与生态恢复优先区的空间差异——以怒江流域施甸县为例

粮食生产服务与土壤保持服务的供给矛盾是制约怒江流域可持续发展的一大阻碍。以流域中心的施甸县为例,使用均方根偏差(Root Mean Square Error, RMSE)方法评估了2000-2020年粮食生产和土壤保持服务权衡强度的空间特征变化。然后将2020年作为基准年,以坡耕地生态恢复作为决策变量,使用多目标线性规划提取了高生态恢复优先的区域,进而识别了权衡强度与恢复潜力的空间分布异同。研究结果表明,(1)两项生态系统服务权衡的空间分异明显,研究期间权衡强度呈增加趋势,RMSE平均值由2000年的0.466增加至2020年的0.499;高权衡强度区域主要集中在研究区的低海拔坝区,而低权衡强度区域分布零散,且高/低权衡强度区域在空间上都表现出聚集的特征。(2)根据线性规划绘制的效率前沿曲线,在土壤保持服务收益达到13.35×10⁶t hm^-2 a^-1时需要转出3388.51hm²坡耕地,同时粮食生产服务损失达9.59×10⁶kg,而继续提升会显著增加成本。(3)各权衡强度等级坡耕地的生态恢复潜力为:中权衡>低权衡>高权衡,其中权衡强度在0.4-0.5区间的坡耕地最适宜进行生态恢复。这一研究结果可以为山地区域坡耕地利用模式提供参考,推进可持续发展目标的实现。     

基于多目标线性规划的甲积峪小流域生态系统服务权衡优化

黄土高原是我国水土流失最严重的地区之一,区域生态系统服务退化。小流域是水土流失的主要发生地,在提升水土保持服务时如何权衡各类生态系统服务,是当前生态系统服务管理的重要内容。选取黄土高原典型小流域——甲积峪,以2012年为基准年,2022年为规划目标年,基于统计年鉴和调查数据,采用市场价值法、影子价格法、影子工程法、替代成本法和机会成本法对各土地利用类型的生态系统服务价值进行估算;采用多目标线性规划方法,将生态系统服务分为供给服务、水土保持服务与其他服务,以三者价值作为权衡子目标,生态系统服务总价值作为总目标构造目标函数,依据土地面积、粮油保障和各土地利用类型对坡度的适宜性,利用35个变量构造了17个约束方程,通过调整甲积峪土地利用类型实现小流域生态系统服务的权衡优化。结果表明,甲积峪生态系统服务价值主要受占地比例较大且生态系统服务价值较低的坡耕地和荒草地制约。权衡优化后,坡耕地和荒草地主要调整为生态系统服务价值较高的乔木林和梯田,土地利用结构得到明显改善。生态系统服务总价值增幅为9.23%,供给服务、水土保持服务与其他服务价值增幅分别为6.24%、9.81%和17.35%。三者增加量分别占生态系统服务总价值增加量的25.96%、54.42%和19.62%。与仅以供给服务、水土保持服务、其他服务或总服务价值为目标函数的优化结果相比,3个子目标的优化结果更加协调,且三大效益均明显增加。空间分布上,不同生态功能区的各生态系统服务价值增长率存在明显差异,上游其他服务价值增长率最高,中游水土保持服务价值增长率最高,下游供给服务和总服务价值增长率最高,与甲积峪上中下游生态功能区定位一致。充分考虑了土地利用适宜性,在保证供给服务的前提下,突出了水土保持服务并优化了其他服务,各综合治理效益评价指标均得到提高,符合黄土高原小流域的实际情况。