基于随机森林的耕地利用效率测度模型构建及其应用

构建合适的量化分析模型是科学把握耕地利用状况及利用效率的基础性工作,可为制定合理有效的耕地资源管控政策,实现耕地利用与生态环境的协调发展提供决策依据。为了更准确地反映耕地利用系统的复杂性、动态性及差异性等特征,鉴于随机森林的基本思想,运用随机抽样Bootstrap法在合理构建分类树的基础上,构造了耕地利用效率测度的RF模型,进而以中国粮食主产区172个城市为例训练该模型并将其运用至2003-2015年的耕地利用效率测度中,同时将BP神经网络和熵权法作为对比验证其一致性、代表性和优越性。结果表明：（1）耕地利用效率测度的RF模型不受量纲限制,运行所需参数少,运算过程简化,能够较为精确地模拟各评价指标间的复杂联系,科学量化各评价指标对耕地利用效率的贡献。（2）对同一空间单元的效率值而言,RF>BPNN>EW,RF与BPNN所得效率值的总体分布格局相似,且均与EW的测度结果存在较大差异。（3）从评价结果与现实的匹配度和精度表征参数来看,RF的测度结果与自然和社会经济发展等客观事实更相符,具有较高的适用性与可靠性。同时,与其余两种常用模型相比,RF能够降低计算复杂度,提高训练效率,其测度结果的相关系数R为0.8685,M_RPD为2.3533,且具有最小M_MSE0.0174和M_MAE0.0211,更适用于复杂非线性特征的耕地利用效率研究。     

Development of a model to simulate soil heavy metals lateral migration quantity based on SWAT in Huanjiang watershed, China

Lateral transportation of soil heavy metals in rainfall events could significantly increase the scope of pollution. Therefore, it is necessary to develop a model with high accuracy to simulate the migration quantity of heavy metals. A model for heavy metal migration simulation was developed based on the SWAT(Soil and Water Assessment Tool) model. This model took into consideration the influence of soil p H value, soil particle size, runoff volume, sediment amount,concentration of water-soluble heavy metals dissolved in runoff and insoluble absorbed to the soil particles. This model was reasonable in Huanjiang watershed, Guangxi Zhuang Autonomous Region, south China, covering an area of 273 km~2. The optimal drainage area threshold was determined by analyzing the effects of watershed subdivision on the simulation results to ensure the simulation accuracy. The main conclusions of this paper were:(1) watershed subdivision could affect simulation migration quantity of heavy metals;(2) the quantity of heavy metals transported by sediment accounted for 97%–99% of the total migration quantity in the study watershed. Therefore, sediment played the most important role in heavy metal migration;(3) the optimal drainage area threshold percentage to ensure high simulation accuracy was determined to be 2.01% of the total watershed;(4) with the optimal threshold percentage, this model could simulate the migration quantity of As, Pb and Cd accurately at the total watershed and subwatershed level. The results of this paper were useful for identifying the key regions with heavy metal migration.     

秦岭中段北坡不同海拔土壤中细菌群落的分布特征及区域差异比较

为深入理解土壤细菌群落沿海拔梯度的分布特征,以秦岭山脉中段的朱雀国家森林公园朱雀山北坡（简称“朱雀北坡”）与太白山自然保护区太白山北坡（简称“太白山北坡”）为研究区域,海拔梯度上每隔400 m设置采样点,通过高通量测序研究土壤细菌群落的海拔变化规律及其关键影响因素.结果表明:研究区域内,随海拔升高,土壤pH趋于降低（太白山北坡不明显）,w（TC）、w（TN）、w（TOC）均显著升高,w（TP）也趋于升高（朱雀北坡不明显）.两个区域土壤细菌中相对丰度最高的均为变形菌门和酸杆菌门,朱雀北坡随海拔梯度变化显著的细菌主要包括变形菌门、硝化螺旋菌门、浮霉状菌门、酸杆菌门、放线菌门,其中,硝化螺旋菌门相对丰度与海拔呈正相关,放线菌门相对丰度与海拔呈负相关;太白山北坡随海拔梯度变化显著的细菌主要包括放线菌门、疣微菌门、浮霉状菌门、绿弯菌门,其中,放线菌门相对丰度与海拔呈负相关,其余三者相对丰度与海拔呈正相关.两个区域土壤细菌多样性指数（如Shannon-Wiener指数、Chao1指数、observed-species指数、PD_whole_tree指数等）沿海拔梯度均无明显变化规律,但太白山北坡数值整体上高于朱雀北坡.典范对应分析（canonical correlation analysis,CCA）结果显示,影响朱雀北坡和太白山北坡土壤细菌群落结构的主要因素均为pH和w（TOC）.研究显示,不同海拔梯度也是导致秦岭中段北坡土壤细菌群落差异的重要因素.      

T型微通道反应器内气液两相流及气液固多相流模拟研究

微通道内流体流动及标量传递信息的获取一直是研究热点之一。基于CFD模拟技术,研究了微通道中气液两相及气液固三相的流动过程。开发了颗粒孔隙尺度网格处理方法,获得了微通道内气液两相流型随气液流速及气相入口尺寸的变化规律,初步分析了催化剂颗粒缝隙气泡的变形、破碎等情况,为微反应器的合理设计提供了指导。     

基于响应曲面法的臭氧生成敏感性分析

准确判断臭氧(O₃)生成敏感性对O₃污染成因分析和防控对策的制定至关重要.首次利用响应曲面方法设计最优试验方案,基于盒子模式模拟结果,快速量化O₃对其前体物变化的响应.结果表明,CO对O₃有正贡献,NO_x和VOCs与O₃呈现显著非线性关系,当φ(VOCs)与[φ(NO_x)-13.75]比值大于4.17时,为NO_x控制区,小于4.17时,为VOCs控制区;烯烃为影响O₃生成的关键VOCs组分,当φ(烯烃)与[φ(NO_x)-15]比值小于1.10且φ(烯烃)<35×10^-9时,烯烃有利于O₃的生成.响应曲面法在多因素和其交互作用对O₃生成影响的研究中取得了良好效果,为高效判断O₃敏感性提供了新的思路和方法.     

测定模拟月壤物理和力学性质的室内试验方法研究

模拟月壤的物理和力学性质是月球科学研究的重要内容,但是由于模拟月壤具有含水率低、孔隙比大的特性,不易采用一般的室内土工试验方法进行测定。通过改进制样方法,即通过环刀和击实后试样高度严格控制模拟月壤试样的质量和密实度,得到了测定模拟月壤物理和力学性质较为准确的室内试验方法,并探讨了模拟月壤的抗剪强度指标与密实度和粒径的关系以及模拟月壤的含水率对其抗剪强度的影响。试验结果表明:模拟月壤的天然密度与粒径大小有关,其抗剪强度指标与密实度和粒径大小有关。该试验方法具有操作简单、准确性好、成本低的优点,也适用于其他与模拟月壤类似的低含水率、高孔隙比土样的物理和力学性质的室内测定。     

涪江上游滑坡相关因素研究

采用灰色系统理论的关联度分析方法，研究了涪江上游骨滑坡的主要形成条件及触发因素。结果显示，相对主同差是滑坡的主要形成条件，地震是滑坡的主要触发因素，此外，还对滑坡相关因素进行了相关显著性比较，评价了每项相关因素的其中所起的作用，最后讨论了灰色系统理论的关联度分析方法在滑坡研究中的利弊。     

加拿大资源环境宏观管理经验的启示与若干建议

加拿大在资源环境宏观管理的经验和成就是多方面的 ,最重要的是政府支持 ,坚持实施可持续发展战略 ,要求各部门围绕这个中心制订相关的支持和激励政策 ,推动清洁生产的实施。作者在借鉴加拿大经验基础上 ,对我国的资源环境管理提出若干建议。     

Assessing the anti-estrogenic activity of sodium pentachlorophenol in primary cultures of juvenile goldfish (Carassius auratus) hepatocytes using vitellogenin as a biomarker

Both pentachlorophenol and 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin （TCDD） had been studied widely because of their probable anti-estrogenic activity. Sodium pentachlorophenol （PCP-Na）, as a industrial product used in many fields, usually contains a trace of TCDD. The aim of this study was to assess the anti-estrogenic effect of PCP-Na in juvenile goldfish （Gurassius auratus） hepatocyte cultures using vitellogenin （VTG） as the biomarker. The ID50 of PCP-Na was investigated and then a series of concentrations （0.001 0.5 μg/ml） of PCP-Na were evaluated to estimate the anti-estrogenic activity. Results showed that PCP-Na was cytotoxic for hepatocytes even at very low concentration 〈1.21 μg/ml, and it could not induce VTG at any concentrations tested. Since it failed to stimulate VTG production, the possibility of its anti-estrogenic effect was tested, and a well-known anti-estrogenic compound-tamoxifen was used as positive control. PCP-Na caused a reduction in VTG synthesis in juvenile goldfish （Carassius auratus） hepatocytes at concentrations 〉0.1μg/ml when co-exposure with 1μg/ml 17β-estradiol （E2）, making its anti-estrogenic activity approximately as potent as tamoxifen. Our results indicate that PCP-Na can act as negative modulators of estrogenic function in juvenile goldfish （Carassius auratus） hepatocytes.