基于混合狼群算法参数优选的泵站群运行优化

对于求解复杂的并联泵站群优化运行模型,狼群算法(wolf pack algorithm,WPA)存在收敛性和鲁棒性差等问题。为改善这些问题,该文以某典型并联泵站群为例,以泵站系统主机组运行能耗最低为优化目标,考虑流量、叶片角度、开机台数等约束条件,建立了并联泵站群优化运行模型。将模拟退火算法引入WPA算法中,提出混合狼群算法(hybrid wolf pack algorithm,HWPA)用于求解建立的优化模型。选择最小值、平均值和标准差作为算法性能的评价指标。相较于粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)和WPA算法,HWPA算法求解典型并联泵站群优化运行模型得出的运行能耗最小值平均降低了15.60、10.23 kW,平均值平均降低了36.94、14.30 kW,标准差平均降低了84.82%、72.90%。在HWPA算法的基础上,对算法中的游走步长、奔袭步长、围攻步长的最小值和最大值4个参数进行单因素分析和拉丁超立方抽样设计计算,确定出4个参数的最优组合为0.33、1.53、0.672和4.8×10^5,进而提出改进混合狼群算法(improved hybrid wolf pack algorithm,IHWPA)。相较于HWPA算法,IHWPA算法求解典型并联泵站群优化运行模型得出的运行能耗最小值和平均值平均降低了4.66和13.26 kW,标准差平均降低了94.02%。应用IHWPA算法确定典型并联泵站群6个不同运行工况优化方案,结果表明,采用引入模拟退火算法、优选WPA算法参数的方法提高了算法的全局收敛性与计算鲁棒性,泵站运行最优决策方案较实际方案的运行能耗平均降低9.80%,可为泵站工程提供合理有效的运行方案,降低运行能耗。     

栖霞市苹果园氮磷养分平衡及环境风险评价

栖霞市是中国最主要的苹果产区之一,近年来果园单位面积养分的大量投入造成了区域氮、磷元素的过量富集,进而对当地的土壤、水资源、大气等环境要素造成一定的污染。因此,了解苹果主产区施肥现状,并科学评价其环境风险具有重要的现实意义。以栖霞市为研究区域,通过实地调研、田间试验、室内模拟等方法,分析了苹果园氮磷养分的输入量及输出量,进而构建养分平衡模型,对区域环境风险进行了综合评价。研究结果表明:1)2018年栖霞市苹果园养分投入量为:有机质5360.28 kg/hm^2,N 545 kg/hm^2,P2O5568.76 kg/hm^2,K2O 712.57 kg/hm^2;2)氮素的气态损失、果实及枝条带走量各占输入总量的6.49%、24.34%、3.12%,盈余率达66.04%(402.97 kg/hm^2);磷素被果实和枝条带走量分别占输入总量的12.33%和2.55%,盈余率达85.12%(484.75 kg/hm^2);栖霞市氮、磷盈余量均超出环境安全的阈值,分别属于中风险和高风险范围。因此,在保证果园产量与品质的前提下,适当减少化肥使用量、逐步建立水肥一体化的果园施肥模式、提升果农科学的管理经验,应成为果园可持续发展的主攻方向。     

基于改进极限学习机的水体溶解氧预测方法

为了有效地指导水产养殖生产，提高溶解氧浓度预测的精度，提出了基于因子筛选和改进极限学习机（Extreme Learning Machine，ELM）的水产养殖溶解氧预测模型。首先，利用皮尔森相关系数法计算各影响因子与溶解氧浓度间的相关系数，提取强关联因子，降低预测模型的输入量维度；采用偏最小二乘算法（Partial Least Square, PLS）优化传统ELM神经网络，避免网络中隐含层共线性问题，保障输出权值的稳定性；然后，结合新型激活函数，构建水体溶解氧浓度预测模型。最后，将SPLS-ELM（Selection Based Partial Least Square Optimized Extreme Learning Machine）预测模型应用到江苏省无锡市南泉基地某试验池塘的水体溶解氧预测中。试验结果表明：该模型的预测均方根误差为0.3232，与最小二乘支持向量机（Least Square Support Vector Machine，LSSVM）、BP神经网络、粒子群（Particle Swarm Optimization，PSO）优化LSSVM和遗传算法（Genetic Algorithm, GA）优化BP神经网络相比分别降低40.98%、44.48%、34.73%和44.18%。且该模型的运行时间仅0.6231s，预测精度和运行效率明显优于其他模型。该模型的溶解氧预测曲线接近真实溶解氧变化曲线，能够满足水产养殖实际生产对水体溶解氧预测的要求。     

黄河口生态恢复工程对湿地土壤不同形态无机硫动态变化的影响

选择黄河口生态恢复前后的未恢复区（R₀）、2007年恢复区（R₂₀₀₇）和2002年恢复区（R₂₀₀₂）的芦苇湿地为研究对象，探讨了生态恢复工程对生长季湿地土壤无机硫形态变化的影响。结果表明，生态恢复工程不同程度地改变了湿地土壤中各形态无机硫含量。相对于R₀，R₂₀₀₂和R₂₀₀₇土壤中的水溶性硫（H₂O—S）含量分别降低46.7%和44.7%，吸附性硫（Adsorbed—S）和盐酸可溶性硫（HCl—Soluble—S）含量分别增加0.4%，116.0%和50.1%，29.1%，而盐酸挥发性硫（HCl—Volatile—S）含量在R₂₀₀₂下降8.0%，在R₂₀₀₇增加19.7%。不同恢复阶段湿地土壤中各形态无机硫含量在生长季呈不同的变化特征，这一方面与不同湿地植物生长节律以及地上与地下之间的硫养分供给关系密切相关；另一方面则与不同生态补水方式导致的环境因子，尤其是pH、EC和氮养分的变化有关。随着恢复年限的增加，湿地土壤的总无机硫（TIS）含量以及其占全硫（TS）含量的比例均呈降低趋势。湿地土壤的TIS储量整体随恢复年限的增加而降低，而这种降低主要取决于H₂O—S、Adsorbed—S和HCl—Soluble—S的贡献，且以H₂O—S占优（78%~80%）。研究发现，随着黄河口湿地的逐渐恢复以及每年冬季芦苇收割活动的进行，恢复湿地土壤中的无机硫养分逐渐趋于缺乏状态，长期来看将不利于维持湿地的稳定与健康。     

典型喀斯特洼地植被恢复过程中土壤碳氮储量动态及其对极端内涝灾害的响应

西南喀斯特地区是我国主要的生态脆弱区之一,石漠化严重,旱涝灾害频发。植被恢复是提升脆弱生态系统土壤碳氮固持的有效方式,但该区不同植被恢复方式土壤碳氮动态监测的研究还很缺乏。本研究以典型喀斯特峰丛洼地为对象,选取人工林、牧草地、人工林+牧草地、撂荒地自然恢复4种最主要的植被恢复方式为研究对象,以耕地作为对照,对比分析退耕前(2004年)、退耕10年(2014年)和13年后(2017年)土壤碳氮储量动态变化特征。其中2004—2014年研究区未发生极端内涝灾害, 2014—2017年连续发生2次极端内涝灾害事件。研究结果表明,退耕10年后, 4种恢复方式下土壤有机碳(SOC)储量均显著增加,但退耕13年后,除撂荒地SOC持续增加外,其他3种恢复方式下SOC表现出下降趋势。植被恢复后土壤全氮(TN)储量提升相对缓慢,退耕10年仅牧草地显著增加,退耕13年后人工林+牧草和撂荒地TN增加,且撂荒地在退耕后呈持续增加趋势。相关性分析结果表明,土壤交换性Ca~(2+)与SOC、TN均呈显著正相关关系,且与2014年相比, 2017年不同植物恢复方式下土壤交换性Ca~(2+)均显著下降,这可能与研究区2015年和2016年连续内涝灾害有关。以上结果说明,不同恢复方式均能显著提升喀斯特地区土壤碳氮固持,并以自然恢复最佳,其生态系统能有效抵御极端气候灾害带来的负面影响。     

花椒叶黄酮含量的变化及其与气象因子的关系研究

采用超声波辅助提取法和紫外分光光度法分析测定了狮子头、美凤椒、秦安1号花椒叶片5-9月总黄酮含量。结果表明，不同品种的花椒叶片总黄酮含量存在差异（P＜0.05），表现出狮子头＞美凤椒＞秦安1号。花椒叶总黄酮存在显著的季节变化和年际变化（P＜0.05）。在生长季，6-8月总黄酮含量较高，狮子头、美凤椒和秦安1号平均含量分别为18.02、15.35、12.06 mg·g^-1。同时，花椒叶总黄酮含量与日照百分率、降水量和空气湿度相关显著（P＜0.05），与当月的日照百分率呈负相关，与上月的降水量和当月的空气湿度呈正相关。     

Effect of FGFR1 expression knock-down on biological characteristics of infantile hemangioma endothelial cells

AIM: To study the effect of fibroblast growth factor receptor 1 (FGFR1) expression knock-down on the viability, apoptosis, invasion and migration of infantile hemangioma endothelial cells (HemECs). METHODS: FGFR1 was down-regulated by FGFR1 small interfering RNA (si-FGFR1) transfection. The viability of the cells was measured by CCK-8 assay. The apoptotic rate was analyzed by flow cytometry and the invasion and migration abilities were determined by Transwell assay. The protein levels of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K), protein kinase B (AKT), and phosphorylated AKT (p-AKT) were examined by Western blot. RESULTS: Transfection of si-FGFR1 into HemECs had significant effects on inhibiting cell viability (P<0.05), promoting apoptosis (P<0.05), and decreasing cell invasion and migration abilities (P<0.05). The results of Western blot showed that knockdown of FGFR1 gene expression in the cells reduced the protein levels of PI3K and p-AKT (P<0.05), and had no significant effect on AKT protein level. CONCLUSION: Knock-down of FGFR1 expression changes the biological characteristics of endothelial cells in infantile hemangiomas by regulating PI3K/AKT signaling pathway.     

基于VLF/LF三维闪电探测系统的贵州省全闪分布特征分析

为进一步加强云闪分布特征分析，增强对雷暴云内物理过程的认识，利用2015—2017 年VLF/LF三维闪电探测系统的数据资料对贵州省闪电特征进行空间和时间分布特征分析。结果表明：无论云闪还是地闪，均以负闪为主；闪电发生主要集中在夏季，冬季闪电最少，闪电月际分布主要为单峰型，仅冬季Z比率大于1；闪电主要发生时段为16 时至次日凌晨2 时，Z比率与全闪频数随时间的变化呈正相关，相关系数0.618；全省闪电密度整体呈西高东低趋势，年均闪电密度为5.07 次/(a ·km2)；云闪主要发生在高度2k~7 km，全年云闪高度呈下降趋势；雷电强度主要分布在5k~45 kA，平均陡度为7.34 kA/μs。本研究有利于对闪电特征开展更全面的探究和分析，同时对强对流天气监测和预警也有重要意义和价值。     

利用正交实验设计研究磺胺甲恶唑在渔业水体中的消解动态规律

为了探究磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMZ)在渔业水体中的自然降解规律,本试验选取了养殖水环境中常见的因素(温度、pH和敞蔽条件),通过正交实验探究这三个因素对SMZ在自然养殖水体中消解动态的影响。试验初期各处理SMZ浓度保持一致,实验周期内定期取水样检测水体中SMZ的浓度变化,符合一级反应动力学方程,计算各处理中SMZ药物的半衰期和消除率。结果表明,18个处理组SMZ的半衰期及其消除率变化范围为4.88-12.89d,28%-77%。方差分析得出：在实验水平范围内,温度、pH因素对SMZ的消解结果有显著影响,但敞蔽的影响较小,因此提高养殖水体高温度、调节酸碱性pH等条件均有利于促进SMZ的降解。