本文通过整合分析,收集整理了国内外84篇生物质炭与土壤有效态镉含量及植物镉吸收方面的文献,从土壤特性、生物质炭施用量、生物质炭原料及制备条件等方面,研究了生物质炭施用对土壤有效态镉含量及植物镉吸收的影响。结果表明,生物质炭能有效降低土壤有效态镉含量及植物对镉的吸收,且植物比土壤的响应更明显。与不施加生物质炭的对照组相比,壤质和黏质土壤中的有效态镉分别显著(P<0.05)降低了33.06%和17.00%,而在砂质土壤中的变化不显著,弱酸性(5.5＜pH≤6.5)土壤对生物质炭的施用响应更显著,平均降低36.72%。生物质炭制备的合适原料、温度、时间及施用量分别为:生活垃圾类物质、大于等于600 ℃、大于等于3.5 h和3%左右。所得结果为镉污染土壤—植物系统中生物质炭的选择与应用提供参考依据。

能源消耗与环境污染使得微藻生物柴油生产成为研究焦点。通过同时提取类胡萝卜素和油脂,对微藻进行综合利用,可以有效降低微藻生物柴油生产成本。类胡萝卜素是一类重要的活性物质,但是, 目前对于微藻类胡萝卜素的合成和代谢调控还缺乏了解。为了更好地理解和操纵微藻类胡萝卜素代谢以增强类胡萝卜素积累,本文综述了微藻类胡萝卜素合成与代谢调控的研究进展,包括类胡萝卜素生物合成途径,提高类胡萝卜素积累的生化调控方式、诱变方式和基因工程方式,阐述环境因素对类胡萝卜素积累的影响,总结了增强类胡萝卜素合成途径关键酶基因的表达、增强调控类胡萝卜素合成途径的转录因子基因的表达等基因工程策略,同时也对微藻类胡萝卜素代谢研究的发展进行了展望。

新冠疫情期间,公路货运量明显下滑,公路运营状况变化复杂,亟须科学预测公路货运量。通过灰色关联分析,确定疫情期间公路货运量主要影响因素,构建了基于灰色组合(GC)-修正BP神经网络(rBPNN)模型的公路货运量预测方法。以我国2017年7月—2020年5月的公路货运量统计数据为原始数据,对BP神经网络进行训练和检验,并引入修正系数H_M对预测结果进行修正。以疫情期间近5个月数据为基础,用灰色组合模型预测下月公路货运量各主要影响因素值,再运用修正BP神经网络预测我国2020年6月的公路货运量。将GC-rBPNN模型与其他预测方法进行对比分析,GC-rBPNN模型的PE 和MAPE分别为0.21%和3.21%,结果表明,GC-rBPNN模型的预测精度更高,有一定的可行性和有效性。

随机模型是一种典型的有原型攻击,其所构建模板的协方差矩阵和传统模板攻击一样,可能会出现指数运算溢出和协方差矩阵不可逆的问题。此外,它需要控制参考设备多次随机设置明文和密钥,从而捕获能耗数据建立模板,这一过程限制了其使用范围。为了解决此问题,提出基于马氏距离的随机攻击方法,针对参考设备设置随机明文和固定密钥建立模板,并将马氏距离应用到随机模型中用于恢复密钥。实验中对基于Atmel XMEGA128D4 微控制器实现的AES密码算法实施攻击。结果表明:使用固定或随机密钥构建模板,具有相同分布的加密中间值,都可恢复正确密钥。对比传统模板攻击和通过相关能量分析,提出的攻击方法能够以更少的痕迹恢复正确密钥,使用约50条痕迹可达100%的成功率,可提升密码硬件系统安全性能分析效率。

接触角是衡量液体在固体表面润湿的重要特征量。目前已经有一些方法模拟固体表面上液滴的接触角现象并测量接触角的大小,但曲面上液滴的接触角测量方法都较为复杂。本文基于化学势的多弛豫晶格Boltzmann方法,提出一种简单高效的测量曲面上液滴接触角的方法。对曲面基板设置一系列的化学势,通过计算曲面上固定液滴的接触角,观察不同化学势下液滴在曲面上的润湿性。在不考虑重力的理想情况下,本文方法得到的接触角和球冠法的计算结果相比,最大误差在3°左右,符合良好。在考虑重力的影响时,不同尺寸的液滴在重力作用下会发生不同程度的形变,此时球冠模型不再适用,而本文模型计算得到的接触角基本不变,与微观接触角和重力无关的理论预期一致。

针对大多数扫地机器人在进行全覆盖路径规划时,普遍存在重复率偏高和覆盖率偏低问题,并且在遇到密集零散的障碍区域时,会产生线路规划凌乱甚至不能覆盖的问题,设计一种基于分治思想的全覆盖路径规划算法,通过在地图上构建若干线段序列,按照线段序列端点间曼哈顿距离最小原则对局部路径线段进行相连,形成若干弓形线路块;然后采用分治算法实现全局各弓形线路块间最近端点对的匹配,并进行衔接,最终生成路径均匀的全覆盖线路。通过与牛耕式单元分解结合生物激励神经网络覆盖算法进行场景实验对比,分析表明在密集零散的障碍区域中,本文算法仍能规划出整齐平滑的可通行路径,覆盖率仍能高达91.3%,重复率下降约39.3%,时间花销约降低28.1%。

针对无人机任务随机下发场景中由于任务完成时间约束带来的任务完成度低的问题,本文提出一种基于深度强化学习的分布式多无人机任务动态分配方法。该方法通过无人机之间的实时交互,首先,对正在执行的任务和新到任务的时间约束、任务量、优先级等特征进行实时量化,同时在任务执行过程中动态生成新的任务优先级特征;然后,将无人机交互后形成的全局任务特征视为无人机共享的任务情况,并不断进行更新形成动态决策依据;最后,在时间约束下,根据实时任务完成情况通过深度强化学习方法进行无人机的行为决策,达到新任务与正在执行任务的动态分配以提高任务完成度。仿真结果表明,该方法能提高时间约束下的系统整体任务完成度。

本文提出一种基于耦合混沌映射的新型彩色图像加密算法。首先,提取明文信息并结合外部密钥产生与明文相关联的初始密钥值;其次,将彩色图像分解为R、G、B分量并同时得到3个一维序列,各个序列分别被分组并置乱;然后,由混沌映射生成伪随机序列进而构造3个索引序列,利用索引序列依次对R、G、B分量序列再次置乱;最后,通过异或运算得到最终密文图像。实验结果及安全性分析证明该方案具有良好的加密效果,可以有效抵抗常见的密码分析攻击,例如统计分析攻击、差分攻击、裁剪攻击、噪声攻击等。此外,与其他文献的对比结果证明本方案所得到的密文信息熵更接近理想值8,相关系数更接近0,加密效率更高。

Web服务是一种基于Web环境的具有自适应、自描述、模块化和互操作能力的应用程序,这些特点使其具有很好的重用性。软件重用是目前降低软件开发成本的一种颇具前景的方法,Web服务的自动分类在软件重用中起着至关重要的作用。近年来人们将机器学习技术广泛应用于服务分类,取得了一些成果。但是传统机器学习方法的性能高度取决于特征工程的质量。本文提出一种基于预训练模型BERT和深度金字塔卷积神经网络DPCNN相结合的BERT-DPCNN深度神经网络模型,该模型可以自动抽取服务描述的低级表现形式并抽象为高级特征而无需进行特征工程。为了验证该方法的有效性,本文在50个类别、10 184个真实Web服务的数据集上与传统的机器学习方法和一些深度神经网络模型进行全面比较,结果表明,本文提出的模型相比其他方法具有更高的准确率。

利用条件分位数分别在响应变量非随机删失和随机删失的情形下研究超高维数据的特征筛选,提出相应的特征筛选方法,理论证明和模拟验证都证明该方法筛选出的变量集满足确定筛选性质和排序一致性。与已有方法相比,本文方法在协变量与删失变量相关时具有相对优势。

图的交叉数是表征图的一个重要参数, Garey 和Johnson 证明了确定图的交叉数是NP-完全问题。因为其难度, 目前能够确定交叉数的图类甚少。在Kleitman给出的完全二部图的交叉数cr(K_6,n)=Z(6,n)的基础上,本文证明了一个6阶图H与n个孤立点nK₁、P_n及C_n的联图交叉数分别为$c r\left(H+n K_{1}\right)=Z(6, n)+2\left\lfloor\frac{n}{2}\right\rfloor$, $c r\left(H+P_{n}\right)=Z(6, n)+2\left\lfloor\frac{n}{2}\right\rfloor$和$c r\left(H+C_{n}\right)=Z(6, n)+2\left\lfloor\frac{n}{2}\right\rfloor$。

广义Howell设计是一类双可分解设计,与置换表、多层常重码有密切联系。本文利用可迁和不可迁starter-adder直接构造方法和广义Howell标架递推工具,给出广义Howell设计新的构造,除了53个可能例外值,解决了每行和每列恰好有5个空单元格的广义Howell设计GHD(n+5,3n)的存在性问题。利用广义Howell设计和多层常重码之间的关系,得到相应最优多层常重码MCWC(3,3n;1,n+5;1,n+5;8)的存在性。

运用第一性原理方法,研究了不同浓度碱金属Li的掺杂对单层Janus MoSSe的电子结构和光学性质的影响。计算结果表明:Li替代掺杂后,其结合能数值均为负值,表明在掺杂过程中释放出能量,Li掺杂Janus MoSSe体系具有良好的稳定性。能带结构分析发现,Li掺杂后能在单层Janus MoSSe禁带中引入杂质能级,从而使它由直接带隙半导体变为间接带隙半导体,并减小了带隙值。其中,当掺杂物质的量分数为6.25%时,Li替代掺杂Se面时的禁带宽度减小更多,其对电子结构的调制效果更好。光学性质研究表明,Li的掺杂能改变该材料可见光区的吸收系数和静态介电常数ε(0)。Li替代掺杂增大了材料的光吸收率,使其对可见光吸收能力有所增强,具有太阳光能量收集或光催化等方面的潜在应用价值。

为寻找Fe、P原子成键的杂化方式对团簇Fe₄P稳定性的影响,以及极化率与各优化构型稳定性之间的关系,根据密度泛函理论以及拓扑学原理,在B3LYP/lanl2dz较高量子化学水平下,设计团簇Fe₄P在二、四重态下共16种初始构型,通过优化及筛选,最终得到8种能稳定存在的优化构型。对8种构型的极化率以及态密度进行研究,得出如下结论:构型5⁽⁴⁾极化率各向异性不变量最大,对于外场的响应最强,容易受到外场的影响;构型2⁽²⁾的极化率最大,其变形程度最大;构型2⁽⁴⁾的极化率数值最小,最不易发生变形,同时也表明多重度在一定程度上会影响构型的极化率。Fe—P键主要存在5种杂化方式,分别为p-p、p-d、p-p-d、p-d-d和s-s-p-p杂化,其中p-d、p-p-d杂化作用较强,促进了团簇Fe₄P中Fe—P键的稳定性。

与正常小鼠外周血的红细胞不同,Lewis癌细胞(Lewis lung carcinoma, LLC)的荷瘤雄性小鼠的红细胞在外周血白细胞分离实验中并没有沉底,而是处于中间层。为探讨Sdr9c7基因的功能及荷瘤状态下红细胞发生异常的可能机制,采集实验小鼠的外周血,分离了红细胞、白细胞,并以Sdr9c7基因高表达的皮肤、肝脏、骨髓、血管作为对照组织,采用实时荧光定量PCR法检测Sdr9c7基因在正常小鼠和荷瘤小鼠各组织细胞中的表达变化情况。结果表明:相对于对照组,Sdr9c7基因唯独在荷瘤小鼠组的红细胞中表达显著上升,是正常小鼠红细胞的2.60±0.44倍;在皮肤、血管中表达无显著差异;在荷瘤小鼠组的血液、骨髓、肝脏、白细胞中的表达则显著下调,分别是正常小鼠相应组织细胞的0.31±0.05、0.44±0.04、0.36±0.04、0.35±0.08倍,表明荷瘤小鼠红细胞异常的发生可能与Sdr9c7基因表达上调有关。实验结果为进一步研究Sdr9c7基因的生物学功能拓宽视野,并为荷瘤状态下红细胞发生异常的机制提供新视角。

福寿螺Pomacea canaliculata作为外来入侵物种之一,对我国多地的农业及生态环境造成严重危害。为探究福寿螺入侵过程中对环境微生物的抵抗力,本文采用生物酶解法制备福寿螺内脏团中的抗菌肽,并用滤纸片扩散法对大肠杆菌BL21(Escherichia coli BL21)、大肠杆菌DH5α(E.coli DH5α)、副溶血性弧菌Vibrio parahemolyticus、嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila的抑制作用进行测定。结果显示:胰蛋白酶和胃蛋白酶制备的福寿螺内脏团抗菌肽对4株菌均有显著抑制作用。优化酶解时间发现:胰蛋白酶酶解液对大肠杆菌BL21、大肠杆菌DH5α、副溶血性弧菌和嗜水气单胞菌的最佳酶解时间均为4 h;胃蛋白酶酶解液对大肠杆菌DH5α的最佳酶解时间为4 h,对大肠杆菌BL21、副溶血性弧菌和嗜水气单胞菌的最佳酶解时间为6 h。本研究为进一步分离纯化福寿螺内脏团中具有抗菌活性的粗提取物提供实验基础。

为了解灵渠流域青冈栎群落主要木本植物的生态位特征,在对其进行群落调查的基础上,利用Levins和Shannon-Wiener生态位宽度、Pianka生态位重叠和Schoener生态位相似性,对青冈栎群落乔木层和灌木层主要物种的生态位进行定量分析。结果表明:1)重要值较大的物种,其生态位宽度一般较大,但两者大小在排序上并不完全一致。2)乔木层的青冈栎、清香木和灌木层的红背山麻杆、檵木的生态位宽度较大。3)在青冈栎群落中,主要植物种群生态位重叠及生态位相似性均集中在较低水平(生态位重叠值:乔木层物种为0.1~0.4,灌木层物种为0~0.2;生态位相似性值:乔木层物种为0.2~0.5,灌木层物种为0~0.4),表明物种对环境资源的利用相似度不高。4)生态位宽度与生态位重叠并没有显著的相关关系。物种的生态位宽度大但重叠值不一定高,生态位宽度小重叠值不一定低。5)生态位重叠值大的物种,生态位相似性一般也大。青冈栎群落属于地带性顶级群落,物种间竞争不激烈,种间关系和谐,但物种更新缓慢有衰退的趋势。

气候变暖背景下研究气候过渡区森林土壤有机碳沿海拔梯度的分布格局,是土壤碳库时空动态变化研究的重要内容。为研究北亚热带—暖温带气候过渡区典型森林土壤有机碳分布特征,以100 m为高差在鄂东龟峰山南、北坡5个不同海拔高度设置10个采样点,以[0,20)、[20,30)、[30,40)和[40,50)(单位cm)深度分层采集土样,测定土壤有机碳含量和土壤理化性质,研究有机碳分布特征及其影响因素。结果表明:1)龟峰山南、北坡表层土壤有机碳含量和有机碳密度均随海拔升高而显著增加(P＜0.01);2)土壤有机碳沿土层深度的增加而下降,但不同海拔土壤有机碳随土层深度下降的幅度不同;3)相关分析表明土壤有机碳含量与土壤容重、石砾含量存在极显著相关关系。本研究对评估北亚热带山地土壤有机碳储量及变化特征具有重要的参考价值。

利用清代1650—1911年的历史文献资料对东北三省旱涝灾害评定等级,运用滑动平均、累积距平法分析了旱涝时间序列的突变性特征;利用集合经验模态分解方法(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)研究了清代东北三省不同时间段旱涝灾害的周期特征。通过分析旱涝灾害发生的频次与频率,利用反距离权重(IDW)方法及计算东北三省的年均旱涝灾害府次比来反映清代东北三省旱涝灾害的空间分布特征。结果表明:清代东北三省旱涝次数较少,交替发生,并且洪涝灾害的次数比干旱灾害的次数多,清代东北三省大致可以分为2个偏旱期和2个偏涝期,旱涝灾害变化为准3 a、准7 a的年际周期,准22 a、准29 a的年代际周期,准87 a的世纪际周期。清代东北三省旱涝灾害空间分布不均匀,旱涝频次由北到南依次递增且主要集中在辽宁省。本文的研究结果,可以揭示清代东北三省旱涝灾害的变化规律,为当代东北三省防灾减灾提供参考。