目的:探讨珊瑚状钛酸钡纳米压电涂层的生物相容性，及其于超声激发下产生的压电效应对大鼠骨髓间充质干细胞（BMSC）早期成骨分化的影响，为口腔种植体表面优化提供实验依据。方法:通过阳极氧化、水热反应及高温退火在钛表面制备钛酸钡纳米压电涂层（涂层组），以抛光钛试件为对照组。采用扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和水接触角测量仪分别检测两组钛试件表面形貌、成分、晶相和亲水性；通过压电力显微镜测试涂层组压电性能。培养并鉴定大鼠BMSC并将其接种于两组钛试件表面，以接种于空白培养板的细胞为空白组；施加低强度脉冲超声干预后，检测细胞增殖和死活情况，评价涂层的细胞相容性；使用碱性磷酸酶（ALP）显色试剂盒检测各组碱性磷酸酶活性，并通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测成骨相关基因［整合素、骨形态发生蛋白2（BMP-2）、Runt相关转录因子2（RUNX2）］的表达情况，评价涂层促BMSC早期成骨分化的作用。结果:涂层组钛表面呈现均匀的珊瑚状形貌，珊瑚触手直径为70~100 nm；主要成分为四方相钛酸钡；涂层组表面亲水性（水接触角10.12°±0.93°）显著优于对照组（水接触角78.32°±0.71°）（ F=10 165.91， P<0.001）；涂层具有稳定的压电性能，压电常数约为5 pC/N。细胞实验显示，培养第3天，无论超声与否，涂层组细胞增殖活性显著小于空白组和对照组（ P<0.05）；培养第5天，无论超声与否，3组细胞增殖活性差异均无统计学意义（ P>0.05）；培养第7天，涂层组ALP活性显著大于空白组和对照组（ P<0.05）；RT-qPCR显示，超声后涂层组整合素和BMP-2 mRNA表达量显著大于其他组，且显著大于未超声涂层组（ P<0.05）；超声后对照组整合素mRNA表达量显著大于未超声对照组（ P<0.05）；超声后涂层组RUNX2 mRNA表达量显著大于未超声涂层组（ P<0.05）。 结论:珊瑚状钛酸钡纳米压电涂层具有良好的生物相容性和稳定的压电性能，低强度脉冲超声激发可促进大鼠BMSC早期成骨分化。

精确评估地-气之间物质和能量交换对于有效管理水资源和促进农业可持续发展至关重要.为揭示黄河故道区玉米农田生态系统的能量分配特征和水热分量动态变化过程及其对气象因子的变化响应,本研究基于涡度相关系统和全要素自动气象站,对2019-2020年黄河故道区典型夏玉米农田生态系统的能量通量以及常规气象要素进行不间断观测,分析夏玉米农田各能量通量的变化特征以及与气温、降水、风速等环境因子的相关关系,并计算夏玉米生育时期的能量闭合率和能量分配比率.结果表明:研究区夏玉米净辐射、显热通量和潜热通量的峰值出现在11:00-14:00,土壤热通量的峰值发生在14:00-15:00.在能量分配上,夏玉米农田全生育期的能量分配以潜热通量和显热通量为主,播种-出苗期能量主要被显热通量消耗,占净辐射的37.1％,其余生育周期的能量均以潜热通量消耗为主.全生育期能量闭合率较好,决定系数为0.83,其中,白天闭合率较高,晚上较低.降水对潜热通量和显热通量都有明显影响,潜热通量对降水的反应更敏感,生育后期潜热通量在降雨后与降雨前的增幅比生育前期低.在夏玉米全生育期内,太阳辐射是水热通量最主要的气象因子,其次为饱和水汽压差.温度和饱和水汽压差对潜热通量的贡献度明显高于显热通量,风速、相对湿度和太阳辐射对潜热通量的解释率低于显热通量,叶面积指数和植被覆盖度与潜热通量呈显著正相关、与显热通量呈显著负相关.本研究的定量化结果可以深化对黄河故道区夏玉米农田水热传输规律的认识,为作物高效用水提供理论依据.

使用淮河流域1981年至2020年的149个气象站点的气温和相对湿度数据,分析了流域暖季极端高温干旱复合事件(Compound Drought and Heat Events,CDHEs)的时空演变特征,并通过趋势分析和相关分析法探讨了 CDHEs与气候和植被的关系.结果表明:①CDHEs的发生日数在年代际尺度上呈现明显的增加趋势,并且范围扩大,频发区逐渐向淮河流域中西部移动;②在年际尺度上,CDHEs随时间序列呈显著的波动上升趋势,空间分布上以西北部为中心向四周递减.连续CDHEs事件呈年际变化,最大2至4天的连续事件存在波动,2019年达到高峰,并且在流域内零散或成片出现;③在月际尺度上,CDHEs的发生日数在6月最多,其次是5月、7月、9月和8月.淮河流域入汛前的旱情和入汛后的旱涝急转都容易导致CDHEs发生,而且随着月际变化向南移动;④CDHEs对水热条件和大气环流具有特别的敏感性.在850hPa反气旋和500hPa显著高压异常的控制下,高温、低湿、高蒸发和降水少的气候背景有利于淮河地区CDHEs的形成,尤其是在淮河中西部地区.因此,CDHEs的发生与气候变化密切相关;⑤CDHEs与植被生长也存在显著关系.CDHEs与GPP呈显著的负相关,而与NDVI呈显著的正相关,显著地区的土地类型以耕地和城乡、工矿、居民用地为主.GPP和NDVI的不同步可能是因为多种因素的非线性相互作用,而不仅仅是单一因素的影响.此外,对于GPP和NDVI来说,土壤含水量至关重要.总之,本文对淮河流域CDHEs的时空分布特征进行了深入研究,并探讨了其与气候和植被的关系.研究结果可以为该地区的气象灾害防御和生态环境保护提供科学依据和参考.

中国药材合理区划与布局是中药产业高质量发展的源头和重要组成部分.本研究以"三向地带性"理论为基础,运用"药用植物全球产地生态适宜性信息系统",对中药资源开展基于生态特征的分布区划,并使用泰森多边形分析中药资源分布与市场及企业分布的空间匹配度.结果表明,中国药材划分为四大区:北方药材区(Ⅰ)、南方药材区(Ⅱ)、青藏药材区(Ⅲ)和西北药材区(Ⅳ),面积大小排名为:Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ.但四大药材区资源分布、生产市场及药材流通呈现空间匹配度不均匀,亟待优化.厘定了四大药材区 19 个代表水热条件的生态因子值.该研究首次提出中国药材四大区划分的标准,并提出生产布局建议,旨在为优质中药材科学规范化生产和布局提供依据.

植被、凋落物、地形以及土壤属性都是土壤有机碳(SOC)变化的驱动因素,而多个驱动因素如何同时作用于SOC的研究较少.本文以云冷杉阔叶混交林为对象,通过样地调查、采样以及实验测定获得200组数据,包括不同土层土壤、植被以及不同分解层凋落物的数据,并通过遥感技术获得了地形数据.采用相关分析以及结构方程模型量化这些因子对SOC的影响.基于相关分析结果构建了 5个潜变量,包含植被、地形、凋落物归还特征、土壤属性以及SOC含量和土壤有机碳密度(SOCD),选取了 15个观测变量进行建模.结构方程模型的各项检验系数基本通过,且多元平方系数值为0.94,表明方程构建合理且效果较好,模型的收敛效度达标.4个预测潜变量对SOC含量和SOCD均有显著正效应,总效应从大到小表现为土壤属性(0.938)＞地形(0.383)＞植被(0.131)＞凋落物归还特征(0.099),可解释部分效应贡献占比分别为60.5％、24.7％、8.4％和 6.4％,其中高程、20～40 cm 土壤全磷、20～40 cm 土壤全氮、0～20 cm 土壤全氮、20～40 cm 土壤含水率为效应贡献前五位,对SOC含量和SOCD有较大的正效应.地形(高程与坡向)与植被(Shannon多样性指数、物种数、郁闭度)对SOC含量和SOCD具有间接正效应,地形通过土壤属性和凋落物归还特征两个路径影响SOC,且均达到极显著水平(P＜0.001);植被仅通过土壤属性路径在0.1水平达到显著.综上所述,SOC驱动因素的关系非常复杂,植被通过影响氮磷以及深层土壤属性影响SOC,凋落物通过直接输入对SOC产生正效应,地形通过水热分配影响其他土壤属性间接影响SOC.本研究构建的结构方程阐明了云冷杉阔叶混交林各类驱动因素的作用关系,为SOC保护以及天然林土壤养分管理提供理论依据.

自然资源生态安全是国家安全的重要组成部分,自然资源生态安全区划对保障区域可持续发展提供了重要途径.基于自然资源数据、生态环境数据和相关区划资料,从生态敏感性与生态服务重要性角度构建了自然资源生态安全评价指标体系,进而揭示了中国自然资源生态安全的空间格局;通过建立区划的原则和指标,按照一级区主要反映自然资源空间分布格局,二级区主要揭示自然资源生态安全水平的差异,采用SOFM网络制订了中国自然资源生态安全区划方案.结果显示:(1)中国自然资源生态安全水平整体偏低,以中警与重警状态区域为主,安全和较安全状态的区域仅占24.22％,其中低安全等级区多分布于400mm等降水量线以西的干旱、半干旱区,高安全等级区则集中分布于水热资源与生物资源较为丰富的东南部地区;(2)中国自然资源生态安全区划方案包括8个一级区与27个二级区,总结归纳各大区自然资源的特征和威胁生态安全的问题,并针对二级区自然资源生态安全状况提出了对策建议.研究结果可为分区、分类推进全国自然资源可持续利用和国土空间优化提供理论支持与决策依据.

2021年因海南热带雨林国家公园的建立,园内部分人工林停止经营进入次生自然演替状态,使其林下植物较往年更为丰盛,亟待研究.为了摸清人工林的次生自然演替状态及其对环境的适应策略,在海南热带雨林公园橡胶林中设置390个10 m×10 m的样方,在对海南岛公园内植被分布进行全面调查的基础上,研究该区域林下植物组成以及植物群落特征与环境因子的关系.结果表明,(1)维管束植物共有123科455属808种,其中蕨类植物共有21科31属62种、裸子植物3科3属4种、被子植物有99科421属742种(含单子叶植物15科69属120种、双子叶植物84科352属622种);(2)通过对研究区域的植物物种多样性指数与环境因子之间进行RDA分析,共解释橡胶林下物种多样性指数的18.5％.通过蒙特卡罗随机置换检验,有9个环境因素对橡胶林下物种多样性的解释量达到显著水平(P＜0.05),为最干季度平均温度、最湿季度平均温度、平均气温日较差,而混交、胸径、海拔、年降水量和最干季度降水量、最暖季度降水量.研究表明,林下植物的多样性受多种环境因素的相互作用影响.其中,温度和降水是综合影响林下植物多样性的关键因素,高温、高湿和干旱等因素对橡胶林下植物多样性产生不利影响.此外,海拔的水热条件也是影响林下植物多样性的重要因素.同时,人工林的状态,如胸径、混交也对林下植物多样性产生重要影响.

近年来中药产业迅猛发展,导致中药资源产业化制造过程中产生大量的中药药渣.目前对中药药渣的处理方式以堆积、填埋、焚烧为主,这些粗放低值化利用方式造成巨大的资源浪费及潜在的环境污染."碳达峰""碳中和"("双碳")已成为国家战略目标,在"双碳"的大背景之下,中药产业正迎来新一轮"低碳"风潮,中药药渣高值化利用成为中药行业践行低碳经济的突破口.该文在低碳经济视角下,通过查阅国内外相关文献,对中药药渣的微生物转化技术、酶转化技术、生物质热解、气化、水热液化等高值化利用技术进行归纳总结.对中药药渣在饲料添加剂、生物有机肥、食用菌栽培基质、制备活性炭处理废水、新能源电池等方面的应用进行综述.结合中药药渣的资源利用现状,提出切实可行的资源化开发利用策略和建议,以期为中药资源产业链提质增效与绿色发展,推动实现碳达峰、碳中和目标提供研究思路和理论依据.

目的:构建BNN6@PEG-HCuSNPs纳米粒子,同时观察其小鼠体内外抗结肠癌效果.方法:水热反应构建BNN6@PEG-HCuSNPs纳米粒子,体外观察BNN6@PEG-HCuSNPs的光热、光动力以及气体治疗效果,选取CT26 细胞作为研究对象,共聚焦显微镜下观察CT26 细胞对BNN6@PEG-HCuSNPs的摄取,DCFH-DA荧光探针检测BNN6@PEG-HCuSNPs对CT26 细胞释放ROS的影响,DAF-FMDA荧光探针检测BNN6@PEG-HCuSNPs对CT26 细胞释放NO的影响,BBoxiProbe荧光探针检测BNN6@PEG-HCuSNPs对CT26 细胞释放ONOO-的影响,Calcein-AM和PI检测BNN6@PEG-HCuSNPs对CT26 细胞存活的影响.取雌性Balb/c小鼠肿瘤建模,当肿瘤体积生长到约150 mm3 后,将荷瘤小鼠随机分成6 组,每组5 只:对照组、Laser组、PEG-HCuSNPs组、PEG-HCuSNPs+Laser组、BNN6@PEG-HCuSNPs组、BNN6@PEG-HCuSNPs +Laser组.在治疗过程中,通过尾静脉分别在第0 和3 天向对应的组注入生理盐水或 20 mg/kg的BNN6@PEG-HCuSNPs纳米粒子,观察各组肿瘤体积和重量,HE染色分析细胞结构、TUNEL分析细胞DNA碎片和Ki-67 抗原染色.结果:透射电镜、扫描电镜、核磁氢谱显示成功合成了BNN6@PEG-HCuSNPs纳米粒子.BNN6@PEG-HCuSNPs能够被CT26 细胞有效内吞,BNN6@PEG-HCuSNPs在联合NIR-Ⅰ照射之后,在细胞水平能够稳定且有效的产生ROS和NO,并且二者经过进一步氧化反应生成更具有细胞毒性的活性氮成分ONOO-.Calcein-AM和PI结果显示BNN6@PEG-HCuSNPs在NIR-Ⅰ照射下能够引起肿瘤细胞CT26 的凋亡进而达到治疗作用,且不会对HUVECs细胞和CT26 细胞产生明显的毒性.光声成像监测显示BNN6@PEG-HCuSNPs能聚集在肿瘤部位,BNN6@PEG-HCuSNPs联合NIR-Ⅰ所产生的光热/光动力/气体治疗对肿瘤抑制作用优于其他组.TUNEL结果显示BNN6@PEG-HCuSNPs + Laser组所引起的大量肿瘤细胞凋亡而出现较其他组更为明显的绿色荧光;Ki-67 抗原染色结果显示相比于对照组、Laser组、PEG-HCuSNPs 组、BNN6@PEG-HCuSNPs 组和PEG-HCuSNPs +Laser 组,BNN6@PEG-HCuSNPs +Laser组的中阳性核数量减少最为明显.结论:BNN6@PEG-HCuSNPs纳米粒子小鼠体内外抗结肠癌效果显著.

目的:探究新型立方相和四方相混相牙科修复氧化锆纳米材料制备条件的参数控制和机理.方法:以氯氧化锆和氧化钇为原料,氨水为沉淀剂,通过水热法制备混相氧化锆纳米材料.利用合成温度(140℃～260℃)、合成时间(2～6 h)、酸碱度(pH 3～10)和钇离子(0～30% mol)掺杂控制立方相和四方相混相氧化锆材料的合成,采用粉末X射线衍射仪和拉曼光谱分析仪对所制备氧化锆纳米材料进行表征.结果:水热法制备立方相和四方相混相牙科氧化锆纳米材料时参数条件为中性条件下合成温度 180℃,合成时间 4h,钇离子掺杂量在 5%～10% mol之间,获得的新型氧化锆混相前驱体纳米材料的混相和不同晶相的质量分数符合,既具机械强度又具有美观表征的要求.结论:建议应用本研究获得的参数制备立方相和四方相混相牙科氧化锆纳米材料.