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融合EOF分解及CNN-LSTM神经网络的PM_(2.5)预测

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环境科学 2025年第2期46卷 715-726页

作者：李明明王小兰岳江陈玲汪文雅杨爱琴山西省气象科学研究所太原030002

利用2016~2020年太原市地面气象资料和环境空气质量资料,分析了太原市PM_(2.5)浓度的时间和空间的变化特征,运用EOF分解诊断分析方法,对太原市PM_(2.5)浓度时空变化特征进行了研究,同时利用随机森林模型分析了气象因子的重要性,建立基于... 详细信息

利用2016~2020年太原市地面气象资料和环境空气质量资料,分析了太原市PM_(2.5)浓度的时间和空间的变化特征,运用EOF分解诊断分析方法,对太原市PM_(2.5)浓度时空变化特征进行了研究,同时利用随机森林模型分析了气象因子的重要性,建立基于CNN-LSTM神经网络的PM_(2.5)浓度预报模型.结果表明,2016~2020年太原市区PM_(2.5)浓度年均值总体上呈现出逐年减少的趋势,高值主要出现在11月、12月、1月和2月,18:00至翌日的02:00易出现PM_(2.5)浓度峰值,PM_(2.5)浓度年均值呈现自西北向东南逐渐增加的趋势.PM_(2.5)浓度的EOF分解:模态1特征向量的方差贡献率为49.4%,模态2特征向量的方差贡献率为30.8%,以晋源-巨轮-南寨为界,负值区主要在东南,中心位于东南部的小店,正值区则主要位于西北,其中心位于金胜.PM_(2.5)浓度与相对湿度、露点温度之间显著正相关;与风速、降水量和混合层高度主要表现为负相关,与通风量和自净能力也主要呈现一般负相关,与气温相关性不明显.相对湿度、露点温气压、度和混合层高度在四个季节特征排序中均占较为重要的地位,其次是风速、风向、通风量和自净能力重要程度相对一般.采用CNN-LSTM模型建模,PM_(2.5)浓度预测的R^(2)在春、夏、秋和冬这4个季节分别为0.805、0.826、0.897和0.901,4个季节R^(2)均在0.8以上,在4个季节CNN-LSTM模型的预测残差值均近似于正态分布,模型的绝对误差控制在10μg·m^(-3)以下的预测结果夏季最高达到81.2%,秋季和春季次之,分别为75.9%和62.9%,冬季表现一般,有51.5%预测结果的绝对误差低于10μg·m^(-3).

关键词：气象特征 EOF分解 PM_(2.5)浓度 CNN神经网络 LSTM神经网络预测

SAPEI在皖北夏玉米苗期涝渍监测中的适用性研究

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气象 2025年第02期 229-238页

作者：许莹王晓东王猛张林王世济武文明安徽省农业气象中心大气科学与卫星遥感安徽省重点实验室寿县国家气候观象台河北省唐山市气象局安徽省农业科学院作物研究所

涝渍害是影响安徽省夏玉米稳产、高产的主要限制因素,土壤水分虽然是衡量农业旱涝状况的直接指标,但现有的土壤水分观测站点密度和数据精确度均无法满足旱涝监测、预警及评估的需求。本研究旨在构建一个能够反映夏玉米苗期逐日土壤相对... 详细信息

涝渍害是影响安徽省夏玉米稳产、高产的主要限制因素,土壤水分虽然是衡量农业旱涝状况的直接指标,但现有的土壤水分观测站点密度和数据精确度均无法满足旱涝监测、预警及评估的需求。本研究旨在构建一个能够反映夏玉米苗期逐日土壤相对湿度变化的涝渍指标。根据皖北地区20个县(区)1981—2020年的逐日气象资料、地理信息数据以及夏玉米灾情资料,采用逐日标准化前期降水蒸散指数(SAPEI)表征土壤相对湿度,结合行业标准建立了夏玉米苗期涝渍主导指标和辅助指数,验证准确率在90%以上。计算结果表明:皖北地区夏玉米苗期涝渍在时间上表现为1991—2000年最严重、2001—2010年次之;在近40年中,2003年是涝渍最严重的一年。在空间分布上表现为沿淮地区涝渍发生频率高于淮北地区。加强玉米涝渍害监测和预警技术研究,以及开展区域性玉米涝渍害的定量化评估,对于保障安徽省粮食安全具有重要意义。

关键词：标准化前期降水蒸散指数(SAPEI) 苗期涝渍指标夏玉米皖北地区

淮河中下游地区大气CH_(4)浓度及变化特征研究

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环境科学学报 2025年第1期45卷 400-410页

作者：王蒙沈玉亮杨关盈张元刚田晓明孙荣华张浩霍彦峰汪义兰安徽省气象信息中心合肥230031 安徽省气象科学研究所大气科学与卫星遥感安徽省重点实验室合肥230031 寿县国家气候观象台中国气象局淮河流域典型农田生态气象野外科学试验基地寿县232200 安徽省大气探测技术保障中心合肥230031 蚌埠市五河县气象局蚌埠233300

基于2023年安徽省五河高精度温室气体浓度观测站大气CH_(4)浓度数据及同期气象观测数据,研究了淮河中下游地区典型下垫面状态下CH_(4)浓度变化特征、输送影响及潜在排放源区分布特征.结果表明:具有区域代表性的CH_(4)浓度为(2113.0±1.9... 详细信息

基于2023年安徽省五河高精度温室气体浓度观测站大气CH_(4)浓度数据及同期气象观测数据,研究了淮河中下游地区典型下垫面状态下CH_(4)浓度变化特征、输送影响及潜在排放源区分布特征.结果表明:具有区域代表性的CH_(4)浓度为(2113.0±1.9)×10^(-9),远低于受到观测站附近局地影响的CH_(4)浓度((2417.4±9.9)×10^(-9));五河地区CH_(4)浓度日变化在不同季节均呈现出早上高、午后低的峰谷特征,月变化呈现夏高冬低的单峰特征,低层(50 m)和高层(80 m)CH_(4)浓度差异日间小、夜晚大.地面风对五河地区CH_(4)浓度影响显著,易受到西南扇区气流的影响而升高;CH_(4)浓度随着风速的增加而下降.后向轨迹和潜在源解析表明,排放区域主要分布在中部四省(安徽、河南、湖北、江西)、江苏省和山东省,这些区域内分布着大量的湿地、水稻田及畜牧业生产基地,均是淮河中下游典型代表性地区CH_(4)浓度升高的主要影响因素.

关键词：淮河中下游 CH_(4) 浓度变化特征潜在排放源

茶树CsWAK8克隆及其在响应冷胁迫过程中的功能分析

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生物技术通报 2025年第2期41卷 210-220页

作者：焦小雨吴琼刘丹丹孙明慧阮旭王雷刚王文杰安徽省农业科学院茶叶研究所

【目的】细胞壁关联蛋白激酶（wall associated kinase,WAK）是一类特殊的类受体激酶（receptor like kinase,RLK），其在调节植物生长和应对生物或非生物胁迫等方面发挥着重要作用。探究CsWAK8在响应冷胁迫过程中的功能，为今后解析茶... 详细信息

【目的】细胞壁关联蛋白激酶（wall associated kinase,WAK）是一类特殊的类受体激酶（receptor like kinase,RLK），其在调节植物生长和应对生物或非生物胁迫等方面发挥着重要作用。探究CsWAK8在响应冷胁迫过程中的功能，为今后解析茶树抗寒机理提供理论依据。【方法】从茶树叶片中克隆了CsWAK8。采用实时荧光定量PCR (qPCR)分析CsWAK8在不同组织以及越冬期不同抗寒性茶树品系中的表达模式。通过农杆菌介导法在拟南芥中异源表达CsWAK8，并对转基因植株进行冷处理表型观察、酶活测定和冷响应相关基因表达检测。【结果】CsWAK8的CDS全长2 307 bp，编码768个氨基酸，具有WAK家族特征保守结构域。CsWAK8在茶树成熟叶片中高表达，在越冬期，冷敏感型茶树品系叶片和根中CsWAK8表达量多显著高于冷耐受型茶树品系。通过异源过表达获得了9株转CsWAK8拟南芥纯合株系，对其中3个株系进行了耐冷性分析，发现在冷胁迫下，转基因株系的根长和存活率显著低于野生型，盆栽苗莲座叶的枯死程度较野生型更高，且转基因株系L48在冷冻处理6 h时的MDA含量显著高于野生型。此外，q PCR分析结果显示，在冷胁迫下，转CsWAK8拟南芥中AtCBFs的相对表达量大多显著低于野生型。【结论】转CsWAK8拟南芥相较于野生型拟南芥对冷处理更敏感。CsWAK8可能通过CBF介导的冷信号途径在响应和耐受冷胁迫过程中起负调节作用。

关键词：茶树细胞壁关联蛋白激酶(WAK) 基因克隆功能验证冷胁迫

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一株自絮凝细菌Massilia sp.W12的多相分类鉴定及全基因组分析

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水生生物学报 2025年第2期49卷 167-174页

作者：高娜陈诚赵秀侠方婷崔凯卢文轩安徽省农业科学院水产研究所安徽省水产增养殖重点实验室合肥230031

研究以筛选自絮凝菌作为生物絮团系统外源强化菌株为目的,从中华草龟养殖池塘中分离纯化出一株自絮凝菌株,对其进行多相分类学鉴定确定W12菌株的分类地位,基因注释分析探讨其作为强化菌株的可行性。W12菌株与Massilia arenosa MC02^(T)... 详细信息

研究以筛选自絮凝菌作为生物絮团系统外源强化菌株为目的,从中华草龟养殖池塘中分离纯化出一株自絮凝菌株,对其进行多相分类学鉴定确定W12菌株的分类地位,基因注释分析探讨其作为强化菌株的可行性。W12菌株与Massilia arenosa MC02^(T)相似性最高,为96.21%,W12菌株与其亲缘关系较近的几株模式菌株的ANI值在71.61%—72.23%,dDDH值在19.6%—22.9%,远低于判别细菌新种的阈值,进一步表明W12为一株马赛菌属新种。此外,全基因组分析发现W12的自絮凝机制可能与喜树脂动胶菌相似,由胞外多糖和PEPCTERM蛋白质共同介导,推测菌株W12通过PHB合成途径Ⅰ涉及PhaA、PhaB和PhaC三种酶来合成PHB。研究从中华草龟养殖池塘分离到的自絮凝菌株W12是一株马赛菌属新种,W12菌株可以合成PHB,由胞外多糖和PEP-CTERM蛋白质共同介导其自絮凝,此性能与生物絮团的形成息息相关。通过基因组分析对菌株的潜在应用价值进行挖掘,以期为生物絮团系统的功能强化提供候选菌株。

关键词：多相分类自絮凝胞外多糖 PEP-CTERM蛋白质马赛菌

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水足迹视角下安徽北部地区水资源利用效率研究——基于SBM-VRS-SDEA模型

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中国农业资源与区划 2025年

作者：朱丽君王光宇王艳安徽省农业科学院农业经济与信息研究所安徽省农业科学院农业工程研究所

[目的]聚焦安徽北部地区淮北平原补灌区与江淮丘陵分水岭两个缺水区域，探讨淮北小麦-玉米及江淮小麦-水稻两熟种植模式下水足迹与用水效果的空间分布，从宏观尺度上对农业水资源管理利用效率的评价与管理提供了科学的理论依据。[方法]... 详细信息

[目的]聚焦安徽北部地区淮北平原补灌区与江淮丘陵分水岭两个缺水区域，探讨淮北小麦-玉米及江淮小麦-水稻两熟种植模式下水足迹与用水效果的空间分布，从宏观尺度上对农业水资源管理利用效率的评价与管理提供了科学的理论依据。[方法]运用非径向超效率DEA模型（SBM-VRS-SDEA）评价其水资源利用效率，对安徽北部地区农业水资源利用提升方向进行探讨。[结果]江淮丘陵地区小麦-水稻两熟模式蓝水绿水足迹大于淮北地区小麦-玉米两熟模式蓝水绿水足迹，江淮丘陵地区小麦-水稻两熟模式蓝水、绿水足迹也分别大于淮北地区小麦-玉米两熟模式蓝水、绿水足迹；技术模式对水资源利用效率影响显著；提升绿水利用比例对于减少蓝水使用、实现水资源可持续利用具有重要意义。[结论]基于以上研究，建议根据区域特性差异化制定用水计划，提出提高绿水使用比例，减少蓝水灌溉压力，江淮地区应重点利用绿水资源，淮北地区则需制定科学的节水策略，选择有效的农业用水节水方式。

关键词：水足迹蓝水绿水蒸散量非径向超效率DEA模型

影响我国夏季臭氧浓度变化的大气环流特征及大气外强迫因子

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气候与环境研究 2025年第1期30卷 67-76页

作者：张脉惠荀尚培霍彦峰戴晓慧何彬方吴文玉陈心桐张宏群安徽省公共气象服务中心合肥230031 安徽省气象科学研究所合肥230031 安徽省大气科学与卫星遥感重点实验室合肥230031 寿县国家气候观象台安徽淮南232200 中国气象局淮河流域典型农田生态气象野外科学试验基地安徽淮南232200

利用观测和再分析数据,探讨了2013~2020年影响我国夏季臭氧浓度变化的主要大气环流异常和大气外强迫因子,结果表明:我国夏季臭氧浓度变化的主导模态表现出明显的全区一致型特征,且以我国中东部地区变化为主。与我国夏季臭氧浓度增加相... 详细信息

利用观测和再分析数据,探讨了2013~2020年影响我国夏季臭氧浓度变化的主要大气环流异常和大气外强迫因子,结果表明:我国夏季臭氧浓度变化的主导模态表现出明显的全区一致型特征,且以我国中东部地区变化为主。与我国夏季臭氧浓度增加相关的环流异常主要是西北太平洋地区的低层气旋性环流和低压异常,该环流能减弱气候态水汽输送,减少大气水汽比湿,并通过增强太阳辐射和抑制湿清除作用从而增加近地表臭氧浓度。通过分析大气外强迫因子我们发现,显著影响我国夏季臭氧浓度变化及相应大气环流异常的强迫因子主要是夏季海洋性大陆全区一致型的海温分布,其冷暖状态能通过调节越赤道Hadley环流异常从而改变局地环流并进一步影响我国夏季臭氧浓度变化。海洋性大陆海温具有较好的持续性且能提前2个月与随后我国夏季臭氧浓度产生显著联系,因此我们可以利用该海温因子来对我国夏季臭氧浓度变化进行一定的可预测性研究。

关键词：臭氧浓度大气环流外强迫因子

不同水生植物对水产养殖尾水氮磷去除效果研究

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生态环境学报 2025年

作者：梅耀萍吴本丽黄龙吴仓仓陈静陈夏君何吉祥水产增养殖安徽省重点实验室安徽省农业科学院水产研究所

为了多角度分析水生植物利用养殖尾水不同形态氮磷过程，揭示营养元素循环利用规律，优化水产生态养殖模式。通过监测黄花美人蕉（Canna indica var. flava）、芦苇（Phragmites australis）、香蒲（Typha orientalis）和菖蒲（Acorus c... 详细信息

为了多角度分析水生植物利用养殖尾水不同形态氮磷过程，揭示营养元素循环利用规律，优化水产生态养殖模式。通过监测黄花美人蕉（Canna indica var. flava）、芦苇（Phragmites australis）、香蒲（Typha orientalis）和菖蒲（Acorus calamus）对中华鳖（Pelodiscus sinensis）养殖尾水净化过程中不同形态氮（铵态氮NH4+-N、亚硝态氮NO2--N和硝态氮NO3--N）和磷（可溶态磷DP、可溶活性态磷SRP、可溶态有机磷DOP和颗粒态磷PP）含量，结合水生植物生物量和元素累积情况，进一步分析其对尾水净化效果和利用机制。黄花美人蕉组对总氮、总磷的去除率最高，分别为27.5%和21.9%；所有处理组对NH4+-N和NO2--N去除率均达到95.0%以上，对NO3--N去除率为25.4%-26.9%，黄花美人蕉组对不同形态氮去除率最高；芦苇、黄花美人蕉和香蒲组分别对DP、SRP和PP去除率最高。黄花美人蕉组总氮累积量、地上部分总磷累积量显著高于其他组，菖蒲组地下部分总磷累积量显著高于其他组；氮和磷累积量与总氮、总磷去除率之间具有显著的正相关关系（r=0.763,p=0.000;r=0.443,p=0.013）。总之，黄花美人蕉组净化效果更好，其次是芦苇、菖蒲和香蒲组；水生植物会选择优先利用铵态氮，其次是亚硝态氮和硝态氮，其地上部分与地下部分吸收利用表现出不同的响应规律。

关键词：水生植物养殖尾水营养盐累积氮磷吸收净化效果健康养殖

基于KZ滤波法分析2017—2022年山西中部城市群臭氧变化趋势

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环境科学学报 2025年第2期 306-319页

作者：李明明王文春王雁王小兰张逢生王淑敏汪文雅陈玲成鹏伟韩照宇山西省气象科学研究所

在近年来的环保行动中，山西省中部城市群成为空气污染治理的关键区域，这一地区因其特定的工业布局和地理条件，面临着较为严峻的污染挑战.本研究采用Kolmogorov-Zurbenko（KZ）滤波分析了2017—2022年山西省中部城市群地区5个城市O3-... 详细信息

在近年来的环保行动中，山西省中部城市群成为空气污染治理的关键区域，这一地区因其特定的工业布局和地理条件，面临着较为严峻的污染挑战.本研究采用Kolmogorov-Zurbenko（KZ）滤波分析了2017—2022年山西省中部城市群地区5个城市O3-8 h的时间序列.结果表明，O3-8 h年均浓度总体呈先升后降的趋势，2017—2019年O3-8 h浓度年均增幅为4.3%(6.04μg·m-3),2019年达到峰值，2020年后因新冠肺炎疫情影响，O3-8 h浓度呈下降趋势，中部城市群5个城市全部达标.KZ滤波分析结果表明，O3-8 h浓度的短期分量、季节分量和长期分量之间相互独立.各分量方差对O3-8 h原始序列总方差的贡献率之和为56%～89%，各分量方差基本满足相互独立的条件，方差贡献最大的均为季节分量，其次是短期分量，贡献最小的是长期分量.说明原始时间序列的波动主要受控于污染源排放以及气象条件的短期变化和季节变化.针对KZ滤波分解出的浓度序列，建立了逐步多元回归线性模型，定量评估气象和减排对变化趋势的贡献.分析各个城市结果表明，气象条件的贡献介于20.90%～55.23%之间，减排措施的贡献介于44.77%～79.10%之间，各个城市中太原市气象条件对O3-8 h浓度的影响最大，占比为55.23%，吕梁市减排措施影响最大，占比为79.10%.整体来看，减排对2017—2022年山西省中部城市群O3污染改善起到了一定的作用.

关键词：气象特征 KZ滤波臭氧浓度逐步回归中部城市群山西省

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