2024年, 第47卷, 第01期　
刊出日期：2024-01-25

  

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  基于互信息和遗传算法的特征选择算法

  张婧, 曹峰, 董毓莹, 张超, 余银中, 唐超

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 1-8. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023135

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  本文提出了一种新的基于互信息和遗传算法的监督、封装型特征选择算法。该算法设计了基于互信息的特征之间以及特征与类之间的相关性度量指标，并结合遗传算法具有的较强的全局寻优能力，在候选特征空间中寻找特征间相关性低，特征与类相关性高且分类精度高的全局最优特征子集。本文在10个标准数据集上，与8个基于相关性的特征选择算法进行了对比实验。在3个分类器下，本文算法对应的平均分类精度分别为88.98%,87.5%和86.95%，优于所有对比算法。结果表明，本文算法可以有效降低原始特征集的维数并提升分类器的精度。
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  基于端叉特征融合的指纹识别算法

  李昊翔, 陈玉明, 吴克寿

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 9-17. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023136

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  生物特征识别有多种多样，例如人脸识别、指纹识别、DNA基因测序等，以往各种文献中，大多数采用复杂算法或是深度学习的方法，其实时性不强。本文针对指纹纹路繁杂的特点，去繁取简抽取纹路的端叉关键点特征，利用图像处理技术和最新的OpenCV4实现指纹识别算法，避免了复杂算法和深度学习中计算耗时的问题。首先，利用图像处理的相关技术对采集的图像进行预处理，包括剪裁，旋转，多种滤波；其次，构建指纹端叉融合的特征提取算法确定相应的类型和角度，并绘制出待识别指纹特征融合关键点个数1 670个；最后对指纹识别功能进行测试得出结论。本算法特征提取的平均耗时为47.0 ms，平均匹配时间约为7.7 ms，同时准确率在不同特征提取算法中最高，为93.8%。由此得出该算法能够快速准确地对指纹库的指纹进行识别与比对，有效提高了指纹识别的精度与效率。
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  基于模糊隶属度函数的SVM样本约简算法

  张代俐, 汪廷华, 朱兴淋

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 18-29. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023138

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  支持向量机（Support vector machine,SVM）具有良好的学习泛化性能，但其学习效率随着训练样本数量的增加而显著降低，对于大规模训练集，采用标准优化方法的传统SVM面临着内存需求过大、执行速度慢等问题。为了缓解这个问题，由于不同的数据点对决策平面的贡献程度不同，本文通过模糊隶属度函数计算每个样本的隶属度，利用模糊隶属度评估每个样本的重要程度，从而将隶属度值低的样本进行约简。基于三种不同的模糊隶属度函数，分别提出了基于类中心距离、核目标对齐和中心核对齐模糊隶属度函数的SVM样本约简算法。在UCI(University of California, lrvine)和kaggle数据集上与传统的SVM和最近提出的基于牛顿法稀疏化SVM(Newtontype Sparse SVM, NSSVM)进行了大量的对比实验，实验结果验证了所提出的基于模糊隶属度函数的SVM样本约简算法在准确率、F-度量和Hinge损失这几个分类性能指标方面的优势。例如，基于中心核对齐模糊隶属度的SVM约简算法在diabetes数据集上取得了最高的准确率、F-度量和最小的Hinge损失。与SVM相比，准确率和F-度量分别提高了13.71%和9.55%,Hinge损失降低了3.28%；与NSSVM相比，准确率和F-度量分别提高了24.54%和9.38%,Hinge损失降低了21.54%。
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  基于簇中心预选策略的三支决策密度峰值聚类算法

  罗舒文, 万仁霞, 苗夺谦

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 30-39. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023140

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  本文针对密度峰值聚类算法（CFSFDP）无法自动选取簇中心的不确定性问题，通过引入三支决策理论对其进行优化，提出了一种基于簇中心预选策略的三支决策密度峰值聚类算法（TDPC）。首先利用密度和距离两参数的统计特性将数据对象划分核心域、边界域与琐碎域，符合条件的聚类中心被置于核心域，难以判定的疑似聚类中心点则被置于边界域，然后通过定义的k-可达域和判别准则对疑似聚类中心进行分析，选取出实际聚类中心。所提出算法有效解决了密度峰值聚类算法聚类中心自动确定问题。在2个人工数据集和4个UCI(University of California, lrvine)公共数据集上对TDPC进行测试。与CFSFDP算法和DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)算法进行聚类性能比较，所提出算法TDPC在轮廓系数、DB(Davies-Bouldin)指数、调整互信息、调整兰德系数、FM(Fowlkes-Mallows)指数、同质性、完整性等聚类评价指标方面均达到最优或与最优算法结果相近，表明TDPC综合聚类性能优于比较算法，具有良好的聚类可行性与有效性。
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  基于邻域粒化的逻辑回归算法

  闫静茹, 陈颖悦, 曾高发, 刘培谦, 傅兴宇

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 40-47. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023133

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  逻辑回归作为一种经典的分类算法，其结构简单且可解释性强。然而，逻辑回归难以处理模糊与不确定的非线性数据。为了解决这一问题，通过采用粒计算理论中的邻域粒化技术，提出了一种基于邻域粒化的逻辑回归算法。对于非线性数据，邻域粒化使数据更容易进行分离和构造。首先，对数据集样本的单特征进行邻域粒化，构造出邻域粒子。然后在多特征上形成邻域粒向量。此外，定义了这些邻域粒向量的度量与运算规则，并设计了一种邻域粒逻辑回归算法，有效地提高了逻辑回归的分类准确性。在WDBC(Diagnostic Wisconsin Breast Cancer),Iris以及Seeds等数据集上进行了分类实验，与经典的逻辑回归进行了比较，结果表明，本文提出算法的分类准确率相较于经典的逻辑回归在三个数据集上分别高出0.6%,7.6%,4.1%。
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  面向目标多模态情感分析的双通道循环神经网络模型

  王静红, 高远, 李昊康

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 48-58. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023134

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  面向目标的多模态情感分析，其任务是对多模态帖子或评论中给定的目标词进行情感分类。针对目前该领域结合循环神经网络的模型只关注于一般的文本和图片表示，没有同时考虑模态内和模态间的信息交互，且忽略了图像信息中的噪声的问题，提出了一种双通道循环神经网络模型（DRNN）。该模型首先设计了一个基于注意力机制的循环神经网络模块，该模块利用门控循环单元（Gate Recurrent Unit, GRU）来过滤图像的噪声，之后通过注意力机制将文本和图像融合，最后将融合后的信息逐步加入目标信息中，得到模态间的动态表示。另外提出了一个目标文本交互循环神经网络模块，该模块通过计算目标信息与上下文中每个词的权重来学习模态内的上下文表示。最后将两部分模块得到的信息拼接后送入全连接层和softmax层预测情感极性。在两个基准数据集Twitter-15和Twitter-17上进行了大量实验，实验结果表明，与当前最先进的模型相比该模型能够有效增强面向目标的多模态情感分析的效果。
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  基于标记相关性的多标记专属特征学习算法

  李华, 王志杰

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 59-68. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023141

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  基于双标记专属特征的多标记分类算法（BILAS）是一种代表性的多标记学习算法，然而其只考虑了在标记对下取值不同的样本，忽略了取值相同的样本，使得生成的专属特征不能全面准确地刻画标记信息。针对这一不足，基于标记的二阶相关性，对标记对的全部类型样本生成专属特征，提出基于标记相关性的多标记专属特征学习算法。首先，利用基于距离的原型学习方法选择所有标记对的原型，并进一步生成相应的专属特征；然后利用标记幂集的思想构造多标记分类器。在来自MULAN (a Java library for multi-label learning)的5个公开测试数据集上进行实验，与BILAS算法和基于校准标记排序的多标记分类算法（CLR）相比，所提算法在5种多标记评价指标上综合平均排名均是第一，且分别比BILAS和CLR算法提高了20.4%和37.1%，表明了所提算法具有较好的性能。
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  基于变分自编码器与流形特征的聚类算法

  陈俊芬, 韩金池, 谢博鋆, 谢政豪

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 69-80. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023139

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  深度神经网络因具有优良的非线性映射能力和在不同场景下的灵活性而成为一种很有前景的聚类方法。为了得到易于聚类的特征，许多深度聚类方法从原始数据中提取特征是通过将原始数据映射到一个更低维的空间方式，而聚类指派依然假设是在欧式空间进行。为了探究特征提取和流形空间对聚类性能的影响，本文提出了一种基于变分自编码器与流形特征的聚类算法—MFVC(Clustering Algorithm Based on Variational Autoencoder and Manifold Features)。该方法通过具有残差连接层及无参数注意力机制SimAM(A Simple, Parameter-Free Attention Module for Convolutional Neural Networks)组成的β-VAE(Learning Basic Visual Concepts with a Constrained Variational Framework)做特征提取器提取图像特征，采用流形UMAP(Uniform Manifold Approximation and Projection for Dimension Reduction)方法提高特征的可分离性，然后用K-Means方法进行聚类学习。在6个基准数据集的实验结果表示该方法能够提供较好的性能，MFVC在MNIST(Mixed NationalInstitute of Standards and Technology database)数据集上能够达到0.981的精度，在Fashion-MNIST数据集上能够达到0.681的精度。
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  基于注意力机制的语义对比学习算法

  陈俊芬, 吕巧莉, 谢博鋆, 孙劲松

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 81-92. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023142

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  对比学习中不合适的数据增强会导致语义信息的失真，同一图像在不同类型的数据增强下语义信息有巨大的语义差距；此外，卷积神经网络（CNN）对纹理有强烈偏好，无法精准学习到下游任务所需的深层语义特征表示，针对以上问题，本文提出一种基于注意力的语义对比学习方法（Semantic attention contrastive learning method,SACL）。SACL首先利用卷积神经网络提取特征，然后注意力模块挖掘全局特征，获得更高级的语义特征，实现了对低级特征的补充和深层特征的语义融合。其次使用截然不同的数据增强方式构造正负样本对，将弱增强（几何增强）生成的正样本和强增强（纹理增强）生成的负样本进行对比，获得差异更为显著的图像输入。网格化增强视图增加了正样本的个数，加快网络收敛速度。在四个数据集上验证了所提出的语义对比学习算法的有效性，结果表明在ImageNet-100数据集上平均精度可以达到78.3%，可以有效提高模型的分类准确率。
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  基于Stacking集成和偏探索贝叶斯优化的特征选择

  孙林, 郭嘉琪, 朱雨晨, 陈森

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 93-102. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023143

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  针对高维基因数据集的最优特征子集不易确定，以及传统的贝叶斯优化算法容易陷入局部最优，导致无法快速筛选出最优参数等问题，本文提出了一种基于Stacking集成和偏探索贝叶斯优化的基因选择方法。首先，使用卡方过滤法剔除原始特征空间中的冗余基因，获得相关性较高的基因，通过贝叶斯优化算法的采集函数进行改进，引入跳出系数，使得贝叶斯优化算法能够自适应地跳出局部最优，降低开销并加快寻优的效率；然后，使用偏探索贝叶斯优化寻找随机森林的最优参数，使用优化后随机森林模型筛选最优基因子集；最后，设计了一种Stacking集成模型框架来构建分类器，并对最优基因子集进行分类，进而构建了基于Stacking集成和偏探索贝叶斯优化的基因选择算法。在9个公开的基因表达谱数据集上进行仿真实验，结果表明所提算法可以快速筛选出最优的基因子集，且具有较高的分类精度。
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  基于小波降噪和时序数据图像化的表面肌电信号识别

  菅小艳, 韩素青, 杨红菊

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 103-111. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023137

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  表面肌电信号（sEMG）是人体肌肉收缩时发出的信号，能很好地反映人体肌肉功能，因此被广泛应用在临床、假肢控制、康复评估等领域。由于受采集器、佩戴位置和环境等因素的影响，电脑接收的信号包含随机噪声，严重影响信号的分析和研究。因此，本文提出了一种基于新的小波阙值降噪和时序数据图像化的表面肌电信号识别方法。首先，本文采集五种基本上肢运动的sEMG，并采用小波分解对其降噪。提出了一种新的阈值函数以弥补传统小波分解任务中软阈值函数的失真现象和硬阈值函数会产生振荡的缺陷，并在理论上证明了该函数在阈值处的连续性和与原小波系数的无偏差性。然后，受计算机视觉中卷积神经网络成功应用的启发，本文利用短时傅里叶变换将时序数据转换成图像数据。随后，在原始数据集和不同阈值函数降噪后的数据集上的实验表明，本文方法降噪后的数据集上分类性能更优；在降噪后的数据集上，使用二维卷积神经网络（Two Dimensional Convolutional Neural Networks, 2DCNN）模型在四个动作的数据上准确率最高、一个次高。说明本文方法可以有效提高sEMG的识别率，具有较好泛化能力。
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  时间约束下最优时变后向超路近似算法设计

  邢治乐, 张淑蓉

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 112-121. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023026

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  时变最短路径设计是网络优化的一类重要问题。特别是针对结构复杂的网络，通常采用时变超图作为网络拓扑结构，所以在时变超图中研究路径优化问题受到广泛关注。时变后向超图（TVBH）是一类特殊的时变超图。文章主要是研究了在TVBH中构建满足时间约束的给定源点与所有网络节点间的最优时变后向超路（TV-B超路）问题。由于该类问题是NP(Non-deterministic Polynomial)完全的，文章利用时间离散的方法设计了伪多项式时间算法，并进一步提出了有效近似算法得到了(1+ε)近似解。最后通过实例仿真表明了利用近似算法能够显著降低运算复杂性。
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  具有Markov切换的随机基因表达调控模型

  闫博伦, 唐若诗, 邱志鹏

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 122-133. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023080

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  建立了一类具有白噪音和Markov切换共同驱动的基因协作表达模型。首先通过随机比较原理构建了模型的随机吸引集，结论表明环境噪音影响下系统的解最终一致有界。其后通过构造合适的Lyapunov函数证明了所研究模型拥有唯一遍历的平稳分布，且系统的解是遍历的。最后，进行了一些数值模拟来佐证所得结果，并在数值上发现所研究模型存在双稳态现象，这对细胞分化等生物学领域的研究有重要意义。
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  特征标的正规原核与次正规原核

  王蕾

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 134-139. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023040

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  对于一个给定的不可约复特征标，一般而言它的正规原核和次正规原核是不相同的，研究它们何时重合是一个很基本的问题。2001年，Isaacs和Navarro利用Hall子群的拟本原特征标构造了一类不可约复特征标。本文将证明这类特征标的正规原核和次正规原核是相同的，从而加强了Isaacs和Navarro的结论，并给出了若干应用。
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  具时滞和收获项的捕食-食饵系统Hopf分支分析

  吕堂红, 王菲, 周林华

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 140-154. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2022084

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  针对一类具有Leslie-Gower功能反应函数的捕食-食饵系统，以时滞τ1、τ2为分支参数，利用比较定理，分析系统边界平衡点的全局稳定性，并利用规范型理论以及对特征根实部正负的判断，剖析系统正平衡点的局部稳定性以及正平衡点处发生Hopf分支的条件和分支方向。最后根据全局分支理论，将局部Hopf分支的稳定性结论延拓至全局，并经数值模拟证实结果。
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  一种可解释的相对贫困识别与预警模型

  史颖, 丁天琪, 祁晓博, 亓慧

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 155-165. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023099

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  构建相对贫困人口识别体系和监测预警机制，增强监测预警机制的针对性和有效性，是相对贫困长效治理的必要条件。由于相对贫困识别的理论和算法研究相对较少，本文提出了一种可解释的相对贫困识别与预警模型，即IEWRP模型。该模型以2018—2020年中国家庭追踪调查问卷（CFPS2018）数据为研究对象，运用方差分析技术对原始数据集进行特征选择。然后通过Gradient Boosting构建IEWRP模型，并与决策树（Classification and Regression Tree,CART）、XGBoost、LightGBM等机器学习算法进行实验对比。最后，结合SHapley Additive exPlanation模型对影响相对贫困识别的相关特征的必要性和重要度进行了可解释性分析，识别出影响相对贫困识别的主要特征。实验结果显示，IEWRP模型的预测准确率、精确率、召回率、F1值、AUC(Area Under Curve)值分别为89.4%、90.6%、95.3%、92.9%、0.95，在准确率、精确率、F1值、AUC值四个方面分别提升了0.15%、0.28%、0.09%、0.23%。
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  利用试探粒子检验极端Dilaton黑洞下的弱宇宙监督假设

  唐浩

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 166-170. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023046

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  Penrose提出的弱宇宙监督假设仍未被完全证明。本文采用了Wald提出的假想实验对极端Dilaton黑洞进行了检验。当黑洞吸收了具有特定质量和电荷量的试探粒子后有可能导致视界被破坏并出现裸奇点，因而此类粒子的存在与否可用于检验弱宇宙监督假设。计算结果表明，对于极端Dilaton黑洞不存在合适的试探粒子，从而支持了弱宇宙监督假设。
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  铁磁共振下均匀磁化强度的惯性动力学

  屈川, 南雪萌, 李再东

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 171-178. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023047

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  本文通过惯性Landau-Lifshitz-Gilbert方程研究了铁磁体中的磁化强度动力学。在相同的初值条件，通过施加两种不同的电流，对该方程进行了理论分析和数值模拟。结果表明：当给定两种不同电流时，极角、极角速度、方向角和方向角速度振动的总体趋势都随着时间逐渐趋于平稳，并没有因外加电流不同而受到影响。此外，施加沿z轴方向的电流时，发现在长时间尺度上由惯性项所引起的各个磁化分量的进动振荡几乎是一条直线。最后，使用外加正弦含时电流，发现除正常的进动共振峰外，还存在惯性效应导致的章动共振峰。
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  高能重离子碰撞中带电粒子分布性质的研究

  王佳琪, 李保春

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 179-186. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023048

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  本文使用修正后的参与者夸克模型研究了高能重离子碰撞中带电粒子的分布，分析了其中所反映的系统性质。基于多个碰撞能量的Au+Au、Cu+Cu、Pb+Pb以及Xe+Xe碰撞的比对分析，修正模型能够有效地构建出实验中不同碰撞中心度的带电粒子横动量谱的标度特征，计算出了系统的温度T，幂指数n和修正参数a0。研究发现：在多数情况下，中心碰撞的n比边缘碰撞得更大，a0不为1且在不同碰撞中心度下无明显变化。研究还表明：温度与碰撞中心度正相关，碰撞系统的非平衡度随着碰撞能量的增大而升高。这些性质对于理解高能核碰撞过程和其中的带电粒子生成具有重要的参考价值。
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  栅场板对AlGaN/GaN HEMT击穿特性的调控

  王进军, 徐晨昱, 杨嘉伦, 刘宇, 冯岩, 张世奇

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 187-193. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023049

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  栅场板对提升AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）击穿电压的物理机理以及相关理论问题缺乏深入的研究。本文通过在传统的AlGaN/GaN HEMT结构中引入栅场板来调控器件内部的电场分布以提高器件的击穿电压，并基于Silvaco TCAD软件对器件进行了建模。通过模拟计算研究了栅场板长度、厚度以及绝缘介质材料对器件沟道电场分布及击穿电压调制作用。结果表明：沟道电场峰值随栅场板长度增加而降低，但是当栅场板长度增加到某一数值继续增长的时候，反而会引起沟道电场峰值降低；栅场板厚度对沟道电场的分布几乎没有影响；栅场板下绝缘介质介电系数越大，沟道峰值电场强度越小；栅场板长度为2.00μm时，器件击穿电压高达800 V。
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  有色噪声下的Rabi谱展宽现象

  安妮, 张秀荣, 李卫东

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 194-198. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023050

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  本文对有色噪声下二能级原子系统Rabi谱的展宽现象进行了研究。通过四阶龙格-库塔方法，针对三种不同时间关联特性的有色噪声，对近共振条件下的Rabi谱进行了数值模拟。研究发现：在近共振条件下，对于给定测量时间，增大噪声幅度会使Rabi谱展宽增强；测量时间越趋近于π/Ω，使Rabi谱展宽小于10%的噪声幅度越小，Rabi谱的测量对噪声更敏感；同时，低频噪声下Rabi谱展宽增强。本文的研究基于不同噪声对Rabi谱的影响，有助于提高光钟的测量精度。
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  黄色荧光碳点用于检测柠檬黄的研究

  王光辉, 于盼, 郭建花, 孟雅婷, 成哲, 邢剑波, 董川

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 199-206. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023091

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  本文以4-硝基-1,8-萘二甲酸苷和苯丙氨酸为原料，通过一步水热法合成了黄色荧光碳点（Y-CDs）。该碳点的最佳激发为422 nm，最佳发射为547 nm，荧光量子产率达9.3%。柠檬黄可以通过内滤效应快速猝灭Y-CDs的荧光，以此构建了检测柠檬黄的荧光传感器，实现了目前最长发射波长荧光法检测。其线性范围为0.25μmol/L～14.8μmol/L，检出限为58 nmol/L，具有良好的选择性。该传感器已应用于汾河水样和饮料中柠檬黄检测，回收率为94.58%～101.99%。此外，Y-CDs还可用于制备Y-CDs/PVA复合材料作为荧光发光薄膜，呈现亮黄色固体荧光。以上结果表明，Y-CDs在环境检测和固体发光薄膜等领域表现出潜在的应用价值。
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  高效液相色谱法测定甲硝唑原料药中有关物质及稳定性研究

  张文琴, 叶松华, 阮文辉, 王晓燕, 王进东

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 207-213. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023052

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  利用高效液相色谱法测定甲硝唑原料药中有关物质，并考察甲硝唑原料药在不同影响因素下的稳定性。采用Athena C18-WP色谱柱，流动相为甲醇-水（25∶75,V/V）；流速为1.0 mL/min；检测波长为315 nm；柱温为25°C；进样量20μL。考察了甲硝唑在高温、高湿、强光条件下的稳定性。结果表明：甲硝唑原料药在高温、高湿、光照条件下相对稳定。甲硝唑与有关物质能很好地分离，杂质I(2-甲基-5-硝基咪唑)的质量浓度线性范围为4.8 ng/mL～479.2 ng/mL(r=0.999 9)；定量限为15.3 ng/mL，检测限为4.8 ng/mL；精密度、稳定性、重复性试验的相对标准偏差（Relative Standard Deviation,RSD）<10.0%；加样回收率为103.77%～108.61%(RSD=1.48%)。该方法操作简便、结果准确，可用于测定甲硝唑原料药中的有关物质。甲硝唑稳定性良好，可为甲硝唑质量控制及其相关制剂的研究提供一定依据。
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  霍东矿区生态服务价值时空特征与成因分析

  张瑞, 李晶, 邵嘉豪, 闫星光, 李生财, 马天跃

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 214-226. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023054

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  霍东矿区属于国家规划矿区，面临着采矿等人类活动与生态保护的矛盾，研究矿区生态系统服务对其生态安全格局有重要作用。本文以霍东矿区为研究对象，分析其2000—2020年土地利用变化情况，采用当量因子法估算生态系统服务价值（ESV）并修正，应用地理探测器进一步探究ESV的空间驱动因素。结果表明：（1）霍东矿区主要土地利用类型为林地和草地，21年间霍东矿区土地利用活跃程度不高，草地面积减少；（2）21年间霍东矿区ESV呈上升趋势，共增长2 900万元，空间格局变化不大，整体北高南低，高价值区及热点区域主要分布在矿区西北部及中部林地，中等价值区环绕较高价值区分布，低价值区呈“一面多带”分布格局，和冷点区域集中分布在矿区西南部与沁河及其支流两岸耕地和草地区域；（3）地理探测器结果表明自然因素主导影响霍东矿区ESV，土地利用程度解释力最大，因子贡献率达到0.5以上，高程、坡度、气温以及土壤侵蚀的因子贡献率均达到0.25以上，主要因子交互作用类型为双因子增强，人类活动增强了自然因素对生态系统服务的影响。研究结果可为霍东矿区生态保护与土地利用提供参考。
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  铜尾矿区白羊草枯落物不同分解阶段微生物群落功能研究

  梁雪丽, 王昱雯, 柴宝峰, 贾彤

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 227-237. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023056

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  枯落物分解在草地生态系统能量流动和物质循环中具有重要作用，是连接生物与土壤两大碳库的“纽带”。本研究以山西省中条山铜矿区优势植被白羊草为研究对象，在野外原生生境下，模拟枯落物分解过程，基于宏基因组测序技术，探究白羊草枯落物不同分解阶段（分解100天、200天、460天）微生物群落结构、功能及其关键影响因子。结果表明：（1）白羊草枯落物微生物群落包含125个门、1 069个科、2 800个属和12 364个种，优势菌种为变形菌门和放线菌门。（2）基于egg NOG和KEGG数据库注释结果，表明枯落物微生物分解过程中微生物的代谢功能最为活跃，其中，糖代谢和能量代谢表现最为突出。（3）枯落物pH、碳氮比、多酚氧化酶、纤维素酶以及枯落物重金属镉和铅是影响微生物群落功能的关键生态因子。该研究结果明确了受损生态系统枯落物分解过程中的微生物碳代谢功能特征；同时，探究了枯落物微生物发挥的重要生态功能，为揭示铜尾矿区枯落物微生物对土壤碳库的贡献提供科学依据。
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  微残清颗粒逆转白血病干细胞耐药的机制研究

  闫理想, 姜静, 冯全管, 杨向东, 何敬, 杨曦, 李德冠, 史哲新

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 238-247. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023097

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  本文探讨了微残清颗粒在逆转白血病干细胞对柔红霉素（DNR）耐药中的作用机制。采用微残清颗粒兔含药血清干预CD34+CD38-KG1a白血病干细胞的方法，将免疫磁珠分选后的CD34+CD38-KG1a细胞分为对照组、DNR组、微残清颗粒组、微残清颗粒+DNR组，并应用siRNA法沉默磷酸酯酶与张力蛋白同源物（PTEN）表达，检测各组细胞增殖率、细胞周期/凋亡比例、胞内磷脂酰肌醇激酶（PI3K）/磷酸化蛋白激酶B(p-AKT)/磷酸化雷帕霉素靶蛋白（p-mTOR） mRNA及蛋白量。结果显示，微残清颗粒含药血清联合DNR可明显提高CD34+CD38-KG1a细胞的增殖抑制率、G2/M期比例、总凋亡和早期凋亡率。同时，微残清颗粒含药血清协同DNR提高PTEN mRNA及蛋白表达，降低PI3K、p-AKT、p-m TOR mRNA及蛋白表达。以上结果提示微残清颗粒具有逆转LSCs对DNR耐药的作用，作用机制可能与PTEN负调控PI3K/AKT/mTOR通路相关。
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  山西省十字花科山萮菜属植物新记录

  苏俊霞, 李肖琪, 曹福苗, 郭昊伟, 李琳

  山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(01): 248-250. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2022040

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  2021年3月在山西省临汾市尧都区汾河边采集到十字花科（Brassicaceae）山萮菜属（Eutrema R. Br.）植物盐芥（Eutrema salsugineum (Pall.) Al-Shehbaz&Warwick）。盐芥在我国分布于内蒙古、新疆、吉林、河北、河南、山东和江苏，为山西省新记录种。盐芥的发现使山西山萮菜属的记录增加为3种。