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2022年 56卷 2期
刊出日期：2022-04-27
221
具有不同染病程度的一类阶段结构传染病模型的分析
刘亭亭,乔志琴*
把成年染病个体分为轻度染病个体和重度染病个体两个阶段，同时考虑了一种饱和形式的输入函数，建立了一类阶段结构的传染病模型. 通过Hurwitz判据、构造Lyapunov函数的方法分析了系统平衡点的存在性和稳定性，并且发现当满足一定条件时，系统将发生Hopf分支.
2022 Vol. 56 (2): 221-225 [
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226
不适定线性二层规划问题的一种新的激励模型
贾世会,王兴趣
针对不适定线性二层规划问题，考虑将部分合作模型中参数合作度更改为变量激励份额，由上层决策者适当分配激励份额给下层决策者，从而使得下层决策者心甘情愿与其合作.首先给出对应的激励模型，并给出与之相对应的罚问题.然后，证明了解的存在性，并设计相应算法来获得原二层规划问题的最优解.最后，数值实验不仅验证了该方法的可行性，并且结果显示，该文激励模型的最优值要优于部分合作模型的结果.
2022 Vol. 56 (2): 226-230 [
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231
带Hardy位势分数阶Laplace方程解的单调性
管 睿,沃维丰
研究了半空间上带Hardy位势的分数阶Laplace方程的De Giorgi型边值问题.运用sliding方法，证明了解的单调性.
2022 Vol. 56 (2): 231-235 [
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236
一类扩张无限维李代数的子代数
余德民,柴嘉潞,李 笛
研究了扩张无限维李代数Shrodinger-Virasoro型和其李子代数的性质.这类李代数是Virasoro李代数的推广.主要证明了李代数Schrodinger-Virasoro不是单李代数，也不是半单李代数.最后还研究了这类李代数的子代数同构.
2022 Vol. 56 (2): 236-239 [
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240
Caputo型分数阶q-微分方程的初值问题
刘彦芝,杨 艳,党云贵,
该文研究具有非光滑解的分数阶q-微分方程CDq(α)y(t)＝f(t，y(t))的数值方法，其中α∈(0,1)∪(1,2)，CDq(α)是Caputo型q-微分算子.利用变步长的分数阶Adams方法，得到了求解对应q-Volterra积分方程的预估-校正格式，从而给出上述初值问题的数值解并估计了其误差.最后利用数值算例验证理论结果的有效性.
2022 Vol. 56 (2): 240-244 [
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245
时间尺度上Nielsen方程的Mei对称性与守恒量
舒莲莲,朱建青
该文研究了时间尺度上Nielsen方程的Mei对称性与守恒量. 由链式法则建立时间尺度上单自由度的Nielsen运动微分方程；给出Nielsen方程的Mei对称性的定义和判据， 得到守恒量；文末举例说明结果的应用.
2022 Vol. 56 (2): 245-249 [
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250
袋模型下奇异星的非牛顿引力效应
皮 春 梅,
该文研究标准袋模型奇异星在考虑非牛顿引力效应下的结构和性质.文章结果显示，对于标准袋模型描述的奇异物质，随着重子数密度的增大，非牛顿引力效应的修正项能量密度越大；非牛顿引力效应的引入使物态变硬，而且较大的非牛顿引力参数μ2(g2)对应较硬的物态方程；非牛顿引力效应的引入有效地增大了星体能支撑的最大质量并且当非牛顿引力参数μ2(g2)≥1.93 GeV－2时能够解释目前观测到的最大质量脉冲星(PSR J0470＋6620)的数据.
2022 Vol. 56 (2): 250-254 [
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255
粗糙树状分叉网络多孔介质的有效热导率模型研究
夏永麒,郑 胜,杨珊珊,易 爽,
由于天然多孔介质表面均为粗糙的且其微结构满足分形标度律，该文采用分形几何理论，给出了粗糙壁面的树状分叉网络多孔介质的有效热导率的分布函数，探讨了粗糙树状分叉网络多孔介质有效热导率与多孔介质结构参数之间的定量关系.并将理论结果与实验数据进行了对比，验证了该模型的有效性.
2022 Vol. 56 (2): 255-261 [
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基于深度学习和支持向量机集成学习的PM2.5浓度24 h预测
韦惠红,李 剑,张文言,雷建军,陈 璇
提前24 h准确预测PM2.5浓度可以有效的避免严重污染天气对人体带来的不利影响.为了提高深度学习模型PM2.5浓度24 h预测的性能和泛化能力，在传统循环神经网络(RNN)模型上添加支持向量回归(SVR)作为下采样层提取非线性特征并降维；然后添加多核卷积神经网络(CNN)提升特征表达能力；最后利用门控循环网络(GRU)可记忆时间序列中长期信息的优势进行时序预测以保证结果的稳定性.对集成SVR-CNN-GRU模型，以 2015 年1月1日至2020年4月10日武汉及其周边13城市的空气质量数据和地面气象数据为样本进行实例验证，结果表明，SVR-CNN-GRU 在武汉市 PM2.524 h预测上的表现明显优于集成之前的RNN、SVR和随机森林回归方法，而且泛化能力更强，拟合优度达到 0.97，能够实现高准确度预测，达到提前24 h预警的目的.
2022 Vol. 56 (2): 262-269 [
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270
基于FLAC3D金川二矿区双中段充填法开采回采顺序研究
赵 杨,李向东,朱远乐,王 涛
金川二矿区双中段开采属于高地应力下开采，面临水平矿柱、大体积回填体失稳等诸多风险，为了保证金川矿区生产安全，该文针对金川二矿区中双中段开采稳定性问题，以金川二矿区1 000 m中段与850 m中段同时开采为研究对象，建立矿体三维模型，采用数值模拟方法进行回采顺序优选，设置三种对照方案，分别为：从左到右依次开采、从两边到中间和从中间到两边依次开采，分析不同采矿方案下水平矿柱、充填体和围岩应力沉降变化.研究结果表明：从左至右依次开采各个盘区更有利于采场稳定性，开采过程中较危险区域出现在1 000 m水平矿柱大跨度区域与充填体边缘.
2022 Vol. 56 (2): 270-279 [
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280
鸡骨香乙醇提取物舒张小鼠气道平滑肌的作用机理研究
姚凤杰,曾晓月,沈金花
为研究鸡骨香乙醇提取物(EECC)舒张小鼠气道平滑肌的作用机理. 在组织水平上，利用生物机能系统，检测EECC对气管张力的影响. 在细胞水平上，利用膜片钳系统，记录EECC对L型电压依赖性钙通道(VDLCCs)电流的影响. 在活体水平上，利用肺功能仪，检测EECC对小鼠呼吸系统阻力(Rrs)的影响. 实验发现在组织水平上，EECC能剂量依赖性地舒张由高钾或ACh诱导预收缩的小鼠气管，但对静息状态下的正常气管没有影响. EECC可以阻断VDLCCs和其他离子通道，从而抑制细胞外钙内流及肌浆网中的钙释放. 在细胞水平上，EECC可以阻断VDLCCs电流. 在活体水平上，EECC能够显著降低小鼠的Rrs. 实验结果提示鸡骨香中的药效成分可以有效舒张过度收缩的气道平滑肌，鸡骨香有望用于缓解或治疗哮喘.
2022 Vol. 56 (2): 280-289 [
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290
新疆耳叶苔属(Frullania Raddi.)植物的分类及分布
艾克达·艾克巴尔,李 微,买买提明·苏来曼
基于对新疆的苔类植物资源调查及系统整理，采用经典分类学方法进行鉴定发现，耳叶苔属植物在新疆共分布有2种：钟瓣耳叶苔(Frullania parvistipula Steph.)和盔瓣耳叶苔(Frullariana muscicola Steph.)，其中新疆新记录种为1种——钟瓣耳叶苔(Frullania parvistipula Steph.).对上述2种耳叶苔属植物的形态、分布进行了详细的描述.此次记录为耳叶苔科目前在中国最西端的分布，对探究全球气候变暖与生物多样性的关系提供了研究参考.
2022 Vol. 56 (2): 290-296 [
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297
一株具有广谱抑菌活性的兵马俑芽孢杆菌HS-15的筛选及其抑菌活性研究
钟春英,肖长生,齐小琼,董桃杏
采用高浓度土壤菌悬液涂平板法筛选出45株具有抑菌活性的菌株；以其中一株具有较强抑菌活性的菌株为研究对象，通过细胞形态特征、生理生化实验及16S rDNA序列分析等方法，将其鉴定为兵马俑芽孢杆菌，并命名为Bacillus bingmayongensis HS-15；分别用点植法和平板对峙法检测HS-15对细菌和真菌的抑菌活性，结果发现，该菌株对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌都有较强的抑制作用，是一株广谱微生物拮抗菌；发酵条件优化结果表明，28 ℃发酵20 h时，发酵液对金黄色葡萄球菌的抑菌活性最强；经透析袋处理，抑菌活性没有变化，而胰蛋白酶和蛋白酶K处理后，抑菌活性丧失，初步推测抑菌物质为蛋白质类.本研究丰富了产抑菌活性物质微生物菌种资源库，为天然防腐剂的开发提供理论基础.
2022 Vol. 56 (2): 297-303 [
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304
高校教师TPACK对线上教学效果影响状况调查研究
谢耀辉,万 坚,夏 欣
在当前“互联网＋教育”背景下，如何有效地保障线上教学的效果是众多教育实践者及研究者广泛关注的问题.该研究基于一线教师的视角，采用在线问卷调查法，深入分析影响高校线上教学效果的因素.回归分析结果表明，整合技术的学科教学法知识水平(TPACK)对在线教学效果具有显著性影响.基于此，该研究提出了优化线上教学效果的策略，即通过采用政策驱动教师转变教学技术观念、建立教师信息化教学能力认证标准、建立教师TPACK知识的共享机制等措施，不断提高教师TPACK水平.
2022 Vol. 56 (2): 304-310 [
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311
农业经济系统与水资源环境系统耦合协调关系研究——以湖南省为例
田 培,韩昊廷,李 佳,刘目兴,许新宜
该文综合考虑农业经济－水资源环境复合关系，构建了由农业投入、产出、现代化以及水资源压力、状态、管理六个维度、19个指标组成的农业经济和水资源环境系统评价指标体系，并基于客观组合赋权法确定指标权重，采用耦合协调度和障碍度诊断模型识别两系统耦合协调程度及其主要影响因素.以湖南省为例，分析其2008—2019年农业经济和水资源环境耦合协调关系及其时空演变特征与影响因素.结果表明，湖南省农业经济综合发展指数逐年增大，水资源环境系统综合发展指数呈较剧烈波动状态；各市州两系统的耦合协调度(0.362～0.947)呈显著的逐年上升趋势，到2019年处于协调发展阶段(0.797～0.947)；两系统耦合协调度水平呈现由“中部〉北部〉南部”向“南部〉中部〉北部”变化趋势；农业投入和产出是影响各市州耦合协调度的主要因素.提出了促进湖南省各市州农业经济和水资源环境系统耦合协调发展的对策.
2022 Vol. 56 (2): 311-322 [
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基于SWAT模型的鄂西犟河流域非点源污染模拟
陈俊宏,张利华,马永明
分析非点源污染对于水污染防治具有重要的指导意义，运用数学模型模拟是非点源污染研究的重要方法之一.该文为了解犟河流域的非点源污染的时空分布特征，为当地提供污染防治的研究依据，基于SWAT(soil and water asssesment tool)模型，在缺乏水文资料的犟河流域采用参数移植法进行非点源污染模拟.结果表明：可以采用参数移植法，通过上级流域的模拟得到用于犟河流域模拟的各参数.模型模拟精度评价分别为(氨氮R2＝0.77，NSE＝0.75；总磷R2＝0.77，NSE＝0.73).研究表明SWAT模型在犟河流域具有适用性，基于SWAT模型进行的非点源污染模拟的时空分布特征明显，犟河流域经过多年治理，其污染负荷量均表现出下降的趋势.
2022 Vol. 56 (2): 323-332 [
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333
基于BP神经网络的内陆河流水质遥感反演
张宏建,王 冰,周 健,余 勇,柯 帅,皇甫款
高效、全面、连续和准确地监测河流及湖库的有机污染能够为水质评价和水体污染防治提供可靠的依据.该文以淮河信阳段干流及其支流潢河、浉河、白露河等水域为研究对象，针对化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)浓度两个重要的水质指标，基于Landsat 8数据和实测水质数据进行相关性分析，构建反演模型得到COD和NH3-N的空间分布情况.结果表明：1)NH3-N浓度与Landsat 8影像的蓝波段(Band 2)数据相关系数最高，达到0.745；2)COD与Landsat 8影像单波段的相关性不太高，但是利用红波段(Band 4)与短波红外波段(Band 6)进行波段组合(Band 4/Band 6)后，其相关系数可达0.852；3)基于BP神经网络模型反演的COD和NH3-N浓度与实测数据吻合度较高，相对误差分别为14.35%和29.30%.研究结果证明，利用遥感影像能够对河流、湖库的主要污染指标COD和NH3-N进行监测且BP神经网络模型的监测精度较高.
2022 Vol. 56 (2): 333-341 [
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342
西江流域气候变化下未来时期降雨的时空变化
许 旺,唐 力,曾清怀,梁 鸿,李会亚
珠江流域是岭南地区最大的流域，西江流域为珠江的主要支流.西江流域未来时期年最大降雨与年均降雨的变化会影响未来时期的极端洪水与水资源短缺情况，但是相关研究较少.该研究基于国际多模型比较计划ISIMIP2b数据，对西江流域未来时期年最大降雨与年均降雨进行研究.研究发现，年最大与年均降雨在RCP 8.5与RCP 4.5场景下均有增加的趋势，但趋势的空间分布受气候模型的影响.在RCP 8.5场景下，年最大降雨的增加趋势显著，而在RCP 4.5场景下，增加趋势不显著；在RCP 8.5场景下，年均降雨的增加趋势不显著，而在RCP 4.5场景下，增加趋势显著.
2022 Vol. 56 (2): 342-346 [
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人为活动对梁子湖水体浊度变化影响——以武汉军运会铁人三项比赛为例
张 煦,张 媛,程继雄
水体浊度是重要的水质检测指标，与人为扰动、水文、气候变化密切相关.武汉军运会及其水环境动态是公众关注的热点话题.该文选取2019年10月8日—11月6日位于梁子湖5个水质监测站数据，以军运会铁人三项比赛为展开，研究人为扰动对梁子湖水体浊度时空变化的影响.同时，为排除气象和水文等因素可能带来的影响，结合风速、温度、相对湿度、气压、降雨量和水位数据与浊度观测值进行归因分析.结果发现：1) 军运会的前、中、后期梁子湖各站点的水体浊度变化不大；2) 军运会前、中、后期各站点的水体浊度受气象因素和水位因素的影响较为复杂，但总体来说在一个稳定范围内波动.说明军运会等人为活动对梁子湖的水质影响较小，梁子湖水质监测和治理完成较好，梁子湖水环境状态相对稳定.
2022 Vol. 56 (2): 347-353 [
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354
长江中游水位下降引起的浅滩出露及其对产粘性卵鱼类繁衍的潜在影响探讨——以2020年春季为例
杨 帆,何报寅,冯 奇,肖 飞,班 璇,涂世平,舒 炜
2020年春季长江中游干流出现了低水位的异常现象，通过收集长江中上游的降雨量与三峡水库的水文信息，分析2020年春季长江中游水位下降的过程和原因；同时，利用卫星遥感技术，分析长江水位下降导致的城陵矶河段、鄱阳湖和洞庭湖的浅滩大面积出露情况；最后探讨了这些变化可能对产粘性卵鱼类繁衍的潜在影响.结果表明：1) 2020年春季长江中上游的降雨量减少是造成本次水位下降的主要原因；2) 长江中游干流水位下降导致了鄱阳湖与洞庭湖浅滩出露面积分别达到670 km2和480 km2，浅滩的大面积出露可能已经对这些鱼类的繁衍产生了系统和深刻的影响；3) 建议有关部门和单位密切关注产粘性卵鱼类资源的动态变化情况，加强监测评价，同时长江三峡以及上游梯级水库群的联合调度应该充分考虑到中下游产粘性卵鱼类的自然繁殖习性，制定更合理的方案，以最大程度地保护长江鱼类资源.
2022 Vol. 56 (2): 354-362 [
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不同沼泽地对神农架大九湖湿地土壤—植被碳氮磷化学计量比的影响
周文昌,张曼胤,郭子良,史玉虎,庞宏东,杨佳伟
湿地生态系统碳氮磷(C、N、P)生态化学计量比已成为当前探索群落生态动态过程的热点. 然而，人类活动对沼泽湿地生态化学计量比的影响规律及其影响机制尚未明确.以神农架大九湖沼泽湿地为研究对象，探索植被—土壤碳氮磷生态化学计量比及其对人类活动的响应规律，以期为该区域湿地保护恢复提供决策支撑. 研究表明：随着人类活动的影响，与泥炭沼泽比较，放牧区沼泽草甸和退耕区沼泽草甸土壤碳、氮、磷含量及其碳磷比、氮磷比显著降低(50%～90%)，对碳氮比无显著影响.旅游干扰区沼泽除了显著降低土壤氮磷比外，其它无显著变化. 放牧区沼泽草甸、退耕区沼泽草甸植被磷含量较泥炭沼泽和旅游区沼泽明显增加(40%～130%)，植被碳、氮含量之间无明显差异. 与泥炭沼泽比较，旅游区沼泽、放牧区沼泽草甸和退耕区沼泽草甸植被碳磷比显著降低(30%～50%)，但植被碳氮比和氮磷比数据组之间无显著差异.植被—土壤生态化学计量比分析结果显示，氮磷比数值均小于阈值14，表明了该区域泥炭沼泽、草甸生态系统植被生长发育受到氮元素的限制，可能导致沼泽趋向富磷植被生长，为该区域沼泽湿地应对气候变化和氮沉降的研究提供理论支撑.
2022 Vol. 56 (2): 363-372 [
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淡水养殖水体细菌群落结构与硝化速率的关系
何梦莹,熊 英,程 凯
为研究3类淡水养殖水体(精养虾蟹池、湖泊养殖水体和精养鱼池)细菌群落结构与硝化速率的关系，通过16S rRNA 基因高通量测序与流式细胞仪分析了15个养殖水体的细菌种群结构和总菌数，并测定了硝化速率.结果表明：淡水养殖水体中的优势菌群门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Acidobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)，且夏季细菌群落的多样性显著高于春季(p〈0.05).春季的亚硝酸盐氧化细菌(NOB)为Nitrotoga和硝化杆菌(Nitrobacter)，其中硝化杆菌的丰度与硝化速率呈显著正相关(p〈0.05)，且精养鱼池中NOB的丰度显著高于另两类型水体(p〈0.05)；夏季NOB以硝化螺菌(Nitrospira)为主，其丰度也与硝化速率显著正相关(p〈0.05)，且湖泊散养水体中NOB的丰度显著高于另两类水体(p〈0.05).此外，春夏两季的黄单胞菌目(Xanthomonadales)的丰度均与硝化速率显著正相关.上述结果说明，养殖水中NOB的分布受季节和养殖水体类型的影响，而硝化速率则受多种细菌的共同影响.
2022 Vol. 56 (2): 373-382 [
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编辑部公告
《华中师范大学学报（自然科学版）》首届青年编委征集启事
我刊参加承办全国性学术会议 第三届全国生态文明学术研讨会暨第七届全国生态文明建设与区域创新发展战略学术研讨会在沪举行
《华中师范大学学报（自然科学版）》再次入选中国科学引文数据库（CSCD）
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关于疫情防控期间办公情况说明及COVID-19专题征稿启事
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华中师范大学学报（自然科学版）正式加入OSID开放科学计划
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