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2024年, 第47卷, 第02期 
刊出日期:2024-03-25
  

  • 全选
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  • 崔秀莲, 严福康, 李正华
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 251-259. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023166
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    由于深度学习框架在可解释性上的缺乏,本文将基于实例的方法首次应用到词性标注数据错误检测任务,旨在充分利用模型学到的实例之间的相似度信息。首先,本文基于预训练语言模型,实现了基于实例的词性标注模型,在CTB7数据集上的预测准确率和基于标准分类器的模型相当,达96.76%。进而,本文提出了一种基于实例的标注错误检测方法。为了获得真实检错数据集,本文采用不同方法对CTB7测试集进行自动错误检测,并人工标注候选错误,最终获得2 016个真实标注错误,约占所有8万多词中的2.5%。检错数据集上的实验表明,基于实例的方法的检错准确率达41.48%。
  • 潘世鹏, 吐尔地·托合提, 梁毅, 艾斯卡尔·艾木都拉
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 260-268. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023165
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    现有的医疗实体识别模型当中,多数模型不能充分提取和利用文本序列当中词汇信息,且模型结构复杂,使得模型在面临医疗领域的文本时存在实体边界识别不准、鲁棒性较差等问题,并且多数基于字粒度的命名实体识别(Named Entity Recognition, NER)方法对信息遗漏此类问题解决不够完善。针对此类问题,本文提出了一种基于字词融合和对抗训练的命名实体识别模型。模型使用预训练模型BERT(Bidirectional Encoder Representation from Transformers)获取文本序列的字向量;然后使用SoftLexicon引入词典信息并在字向量中添加对抗训练生成的扰动样本;最后使用BiLSTM-CRF(Bi-Long Short-Term Memory-Condition Random Field)进行特征提取并获取序列标注结果。所提出模型在数据集CCKS2019和CCKS2020上进行实验,F1值分别到达了85.07%和90.39%。实验结果表明,与基准模型相比,该模型的F1值提升了2.31%和2.88%,说明字词融合方法和对抗训练相结合能够有效识别医疗实体。
  • 周北京, 王海荣, 马赫, 张丽丝
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 269-278. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023167
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    针对基于知识图谱推荐的方法中存在的用户-项目交互监督信号弱,以及知识图谱中包含噪声信息的问题。本文提出了一种项目邻居信息对比增强的推荐方法-RMCEIN(A Recommendation Method for Contrastive Enhancement of Item Neighbor Information)。RMCEIN通过异构传播和知识感知注意力函数获得用户和项目的多阶邻居嵌入,用于丰富用户和项目的特征;在项目邻居嵌入过程中采用添加均匀分布的弱噪声的方式,构建项目邻居增强视图,可以有效地减少视图构建的时间开销。此外,通过两个项目邻居视图间的对比学习,调用对比损失函数促使项目视图信息的均匀性,调节项目的邻居结构,达到减少知识图谱中知识噪声的目的,同时引入多任务学习来缓解监督信号弱的问题。为了验证方法的有效性,在三个公共数据集上进行实验,将实验结果与10种基于知识图谱的推荐方法进行了对比,本文方法的AUC(Area Under Curve)平均提升了2.32%,F1值平均提升了2.26%。
  • 张健, 王永达
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 279-286. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023061
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    文中考虑了一类非线性非局部发展von Kármán方程。为了分析该方程,首先采用Galerkin方法研究了一个线性问题,得到了线性问题的解的存在唯一性。然后利用压缩映射原理和不动点理论,得到了该von Kármán方程的解的存在唯一性。
  • 邓勇
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 287-294. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023060
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    对偶四元数和分裂四元数是处理刚体螺旋运动及姿态控制的有力工具。利用Clifford对偶数概念并借助4×4基元复矩阵,给出了矩阵形式的对偶四元数和分裂四元数的定义,获得对偶四元数矩阵和分裂四元数矩阵的伴随矩阵、逆矩阵、行列式等代数性质,同时指出了它们在内积的定义、共轭与范数表达式、乘积的行列式运算等方面的重要差异性。
  • 苗红丽, 梅银珍
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 295-301. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023063
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    交换环上的零除数图是一个无向的简单连通图,其顶点集为环上的零因子的集合。基于度与距离的Gutman指数,本文主要采用分类讨论的方法,首先对环上的零除数图进行顶点划分,其次对零除数图的诱导子图上的度与距离及相互之间的连接关系进行讨论,从而刻画出了某些情况下的零除数图的Gutman指数。
  • 王泽文, 王梓鉴, 陈国林, 邱淑芳
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 302-312. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023013
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    研究了有界域中热传导方程源项和初始分布同时反演问题。通过热传导定解问题的特征系统,结合分离变量的思想方法,构造了一种能同时重建热传导方程源项和初始分布的Tikhonov正则化方法,证明了正则化解的收敛性,给出了正则化参数选取的后验策略及其正则化解的误差估计。最后,对提出的正则化方法进行了数值模拟,研究结果表明正则化方法是有效的。
  • 张育茹, 桑媛, 宋冰, 张龙
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 313-327. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023064
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    本文研究了一类具有疫苗接种策略的时滞霍乱模型,考虑了高低传染性霍乱弧菌混合感染以及直接传播和间接传播。通过计算,得到了系统的基本再生数R0,证明了当R0<1时,无病平衡点局部及全局渐近稳定,当R0>1时,地方病平衡点全局渐近稳定。通过数值模拟演示了理论结果,发现时滞对于霍乱传播具有重要影响,其动力学可以与无时滞系统相同,不同甚至相反,忽略时滞会高估霍乱的传播,付出更多控制成本。
  • 赵丽颖, 吕盛梅
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 328-332. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023094
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    Alspach的研究已经证明:除了P(n,k)(n≡5(mod6);k=2,(n-1)/2,(n+1)/2,n-2)和P(n, n/2)(n≡0(mod4);n≥8)两种情形,广义Petersen图都是哈密尔顿的。本文在此基础上,考虑了这两种情形下的哈密尔顿指数,并证明了:P(n,k)(n≡5(mod6);k=2,(n-1)/2,(n+1)/2,n-2)的哈密尔顿指数为1;P(n,n/2)(n≡0(mod4);n≥8)的哈密尔顿指数为2。至此,广义Petersen图的哈密尔顿指数问题得到完全解决。
  • 胡治国, 杜瑞芳, 秦雪健, 刘郭庆
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 333-345. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023042
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    利用强化学习制定多智能体的移动群智感知策略是学术界普遍采用的技术手段,但是其普遍存在训练过程不加处理地利用所有智能体的状态和动作信息,学习更新效率较低,且对被采集对象重要程度的差异性缺少考虑等问题。本文以指挥员-无人机主从协作场景为研究对象,提出了一种基于匹配博弈和通信机制的主从协作群智感知算法。首先,通过引入Gale-shapely匹配博弈算法思想,建立无人机能量属性与待采集目标数据质量属性之间的最优稳定匹配,实现基于数据重要程度优先的采集策略。为保证无人机对高质量目标的持续特定关注,本文结合了当前较为流行的通信规则型多智能体强化学习算法MAAC(Multi-Actor-Attention-Critic)框架,引入了多注意力机制模块,实现了数据采集过程中主-从智能体间高效的信息交流与共享。实验表明,我们提出的c-MGCM(Crowd-sensing Method based on Matching Game and Communication Mechanism)方法在奖励值、匹配对的距离值等多个评价指标上都优于MADDPG(Multi-agent Deep Deterministic Policy Gradient)、DDPG(deep Deterministic Policy Gradient)等经典算法,在奖励值方面有2~3倍的提升,在数据质量方面有至少14%的提升。该结果表明了cMGCM方法的高效性和稳定性。
  • 朱勇, 李得超, 郭倩男, 宋锦杰
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 346-358. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023043
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    区间直觉犹豫模糊集(Interval-valued intuitionistic hesitant fuzzy set, IVIHFS)可以描绘现实中大量不确定信息。文章针对IVIHFS一般的距离测度,考虑决策者在决策时对犹豫程度的偏好,定义了新的距离测度公式,并证明其满足公理化定义,弥补了现有距离测度的不足。针对一般决策过程中属性权重难以评估的问题,定义了区间直觉犹豫模糊熵,利用熵权法计算属性权重。然后在属性权重已知情况下给出了相应的加权距离测度公式。最后结合TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)法考虑新的熵与距离测度下区间直觉犹豫模糊集的多属性决策方法,利用实例阐述所提方法的有效性与实用价值,并通过仿真实验进一步说明了所提距离测度公式的有效性和稳定性。
  • 温超, 贺宏强
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 359-368. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023044
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    密集人群定位分析的难点之一是获取图像中个体目标的准确预测。密集人群场景条件下,前景图像小目标物体和其他物体存在相互遮挡和干扰等造成的特征噪声。采用传统人群定位方法学习得到的人头特征容易遭受特征噪声的影响,进而容易造成人头特征判别性弱和边界信息获取不准确。针对上述问题,文章提出一种特征去噪方法用于人群定位,其利用语义特征解耦的思想抑制特征噪声以增强独立人头的检测。不同于旨在改善图像视觉质量的传统像素域去噪方法,所提方法将在特征空间对多尺度特征进行去噪,促使模型学习到更多目标类特征,并抑制干扰特征。通过前景目标特征与背景特征的语义解耦,分别增强和减弱头部特征和背景特征响应,有利于改善独立个体目标的检测。实验结果表明,所提出的方法在密集人群数据集Shanghai Tech、UCF-QNRF和NWPU-Crowd上的平均F1值分别为81.2%,72.4%和77.1%,提高了密集人群定位的性能。
  • 王进军, 刘宇, 徐晨昱, 杨嘉伦, 李梓腾, 段玉博
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 369-374. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023051
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    为了研究Al组分对AlxGa1-xN/GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transition,HEMT)性能的调控作用,采用Silvaco TCAD软件建立了AlxGa1-xN/GaN HEMT数值计算模型,通过数值计算的方法研究了Al组分对AlxGa1-xN/GaN异质结的能带、极化电荷、二维电子气(two-dimensional electron gas, 2DEG)及其输运特性、器件转移特性、输出特性的影响。得到了势阱深度、极化电荷面密度、2DEG浓度、沟道电子迁移率、阈值电压、峰值跨导、漏极电流随着Al组分的变化规律,并利用极化、能带、器件物理相关理论对结果进行了分析与讨论。结果表明:势阱深度、极化电荷面密度、2DEG面密度都随着Al组分的增加而增加;沟道电子迁移率随着组分的增加而减小;Al组分较小时,阈值电压绝对值、漏极电流随着Al组分的增加而增加,Al组分较大时阈值电压绝对值、漏极电流随着Al组分的增加而减小;Al组分为0.35时的峰值跨导高达124 mS。
  • 王丽婕, 禹健, 张力文
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 375-384. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023070
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    随着非经典光场的发展,在其测量过程中使运算放大器的测量应尽可能精确。针对上述问题,采用一种用于非经典光场检测光信号的运算放大器,通过比较运算放大器压摆率和输入信号的最大摆率的大小,探究在何时可以无失真传输。研究结果表明当运放的压摆率过低,并小于白噪声的最大摆率时,在输出端会观测到1/f噪声。随着运放压摆率由5 V/μs降低至0.01 V/μs,利用小波分析的最小二乘法可计算出1/f噪声的斜率由0.439 6增加到0.967 4,其系统性能逐步在下降,运放的压摆率过低时,会在大动态信号的条件下增加系统噪声。
  • 焦艳, 梁军军
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 385-391. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023073
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    本文研究了近邻相互作用下一维无自旋费米系统中mosaic模型在非公度光学晶格中的局域化问题,通过调节相互作用强度和准周期势强度来实现热化到多体局域的转变。利用精确对角化方法计算系统中基态与中间六分之一能级对应的本征态的规范参与率,发现在热化相和多体局域相之间存在混合相。在此区域内,系统中间能级对应的激发态比基态更早局域化,这与相互作用Aubry-André模型的混合相性质不同。分别利用密度矩阵重整化群和精确对角化方法,计算基态单粒子激发的密度波动函数和激发态近邻能级间距比与纠缠熵,得到混合相的两条相边界。从相图中可以发现,在多体系统中弱准周期势只能使激发态局域却不能使基态局域,而相互作用的存在降低了基态局域所需的准周期势强度。
  • 谢金, 王宁
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 392-400. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023072
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    量子纠缠在量子信息领域具有重要的意义,其中精准控制非线性晶体的温度是制备高品质量子纠缠的关键因素之一。为了提升量子纠缠源温控系统的智能化,本文研制开发了一种基于STM32F407Vex的数字温控仪,我们采用了遗传模糊免疫比例积分微分(Genetic Fuzzy Immune Proportional Integral Differential, GFI-PID)控制算法,它将比例积分微分(Proportional Integral Differential,PID)与模糊算法(Fuzzy Algorithm,FA)、免疫反馈机理、遗传算法(Genetic Algorithm, GA)相结合,可以在线整定PID参数,克服免疫参数选取不当而导致系统超调量大、响应速度过慢的问题。结果表明:相比于PID算法和模糊免疫PID(Fuzzy Immune Proportional Integral Differential,FI-PID)算法,采用该算法后,系统的超调量分别降低了6.8%和1.8%,上升时间分别降低了5%和3%,该方法降低了系统超调量,提高了系统的收敛速度和响应度,使温控仪具有较强的自整定功能和超前的自适应能力。
  • 赵欣, 马润波
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 401-408. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023071
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    为使用无线方式确定平板材料的介电常数和厚度,本文建模并分析了一种无芯片射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)传感器。传感器包括刻蚀在接地板上的两个互补开口环谐振器,以及由传输线连接的两个单极子天线。对传感区域微带线耦合互补开口环谐振器模型进行了建模分析,研究了两个谐振器的谐振频率随被测材料特性变化的规律。通过仿真和数据分析,当被测材料厚度在2.5 mm~4.0 mm范围内时,确定了两个天线间传输零点与被测材料相对介电常数和厚度之间的线性表征关系。分析结果表明,理论上可以通过传感器的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)传输零点实现被测材料相对介电常数和厚度的表征,相对介电常数相对误差在5%以内,厚度相对误差在10%以内。
  • 赵俊鹏, 景宁
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 409-415. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023170
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    取样信号的质量是等效时间采样技术的关键。在对多个高频信号同时进行采集时,需要同步度较高的超快沿脉冲作为触发取样信号。本文利用阶跃恢复二极管的反向恢复时间极短的特性,设计了超快沿窄脉冲压缩电路以及三阶威尔金森功分器,将时基信号进行增益放大与下降沿压缩后进行等功率分配,最终驱动两路微波取样器对高速信号进行采集。实验结果表明,输出的两路脉冲信号下降沿均幅度达到了7 V,且下降沿时间可以达到150 ps以内,双路间延迟小于20 ps。
  • 宋璐娜, 李永峰, 郑昱, 王龙江, 任宏正, 于静文
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 416-424. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023092
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    以间苯二酚和甲醛为原料,通过简单的溶胶-凝胶和冷冻干燥法制得了有机气凝胶(RF500),后经高温碳化得到碳气凝胶(RFC500)。采用不同的仪器技术(红外光谱、X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮吸附实验)对材料进行表征,结果表明RF500和RFC500呈现不规则形态,属于非晶相;此外,RF500转化为RFC500后,特征官能团消失,大孔含量减少,微孔和介孔增加。评估了RF500和RFC500在两种不同水环境中的I2吸附性能,实验表明具有富电子有机骨架的RF500和具有较大比表面积及丰富介孔的RFC500分别在KI3水溶液和I2饱和水溶液中展示出优异的吸附性能。这些气凝胶可作为核废水中放射性碘分子去除的潜在吸附剂。
  • 钱琛庚, 杨同会, 昝文涛
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 425-434. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023115
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    针对WENO (Weighted Essentially Non-oscillatory)有限差分格式数值耗散较大,粗网格下模拟爆轰波位置不准确的问题,构造了高精度低耗散WENO-THINC有限顺风格式,分别使用WENO重构和THINC (Tangent of Hyperbola Interface Capturing)重构计算数值通量,选择与有限顺风通量最为接近的数值通量进行空间离散。该格式在接触间断处只需2~3个过渡点,在保证数值格式的稳定性的同时极大地提高了传统WENO格式在接触间断处的分辨率。数值试验表明,即便使用粗网格计算爆轰波传播问题时,该格式也能获得正确的爆轰波位置,且不会出现非物理结构,这说明其数值耗散很小,相比于传统WENO有限差分格式,更适用于工程尺度气相爆轰数值模拟。
  • 郝丽珍, 刘国梁, 董刚, 张峰, 乔嘉伟
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 435-440. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023098
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    利用山西省4个气象站1981—2021年的逐日降雨资料,分季节探讨了“降雨日”(日降雨量≥1 mm)间隔累积分布。发现存在N/N0=A·exp(-c·t),其中N是相邻“降雨日”间隔大于t的个数,A与c是正拟合常数,N0是“间隔”总个数。A值在0.710至0.948之间,且无明显季节和空间差异。c值,夏季范围约在0.205 d-1至0.328 d-1之间;冬季范围约在0.044 d-1至0.057 d-1之间;春季和秋季接近,范围约在0.118 d-1至0.158 d-1之间。假设单一季节“降雨日”为平稳独立随机变量,推导的“降雨日”间隔累积分布与上述结果基本吻合。
  • 孙文静, 王源, 张明罡
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 441-451. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023105
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    山茶科植物是我国亚热带常绿阔叶林中重要组成类群之一。本研究基于物种分布模型模拟山茶科植物的潜在分布区,并计算生物多样性空间格局指数,包括物种丰富度和系统发育多样性;使用广义线性模型与空间同步自回归模型分析物种丰富度和系统发育多样性空间格局的驱动因子;利用新、古特有中心分类分析方法对山茶科植物的特有性中心进行分类分析,推断其分布格局及形成的历史过程;根据未来气候情景下的分布区变化情况,进行“避难所”识别。结果表明:(1)山茶科植物的多样性中心位于中国南部和西南部的广东省、广西壮族自治区和云南省,且山茶科植物的物种丰富度与系统发育多样性格局呈现出明显的纬度梯度;(2)山茶科植物多样性空间格局主要受年降水量的驱动,且对极端低温以及气温稳定性较为敏感;(3)山茶科植物的特有中心主要分布在西南地区,且多为混合特有性中心;(4)当气候发生变化时,降雨量充足的亚热带区域以及气候较为稳定的热带区域容易成为山茶科植物的“就地避难所”,而历史气候稳定的区域则成为其“迁地避难所”。在未来气候变化情景下,山茶科植物大部分物种分布区都会产生迁移,仅有少量的物种分布区较为稳定,大巴山和武陵山地区也是山茶科植物迁入的热点地区,该区域也是中国特有植物的发源地之一。上述结果有助于提高山茶科植物保护行动的科学性和有效性。
  • 郑培鑫, 邓帆, 李志远, 赵恩灵, 冯倩, 韩杨
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 452-463. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023104
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    为揭示太原城市群热岛效应时空变化规律,利用2003—2021年的MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)地表温度产品(MYD11A2/MOD11A2)获取太原城市群长时间序列地表温度,计算热岛强度并进行强度划分,从年、季、月以及日时间尺度对城市群的热岛变化分布特征及其演变规律进行分析。结果表明:(1)太原城市群热岛效应随城市发展呈增长趋势,2019年热岛效应最强。空间上由太原盆地外围向内部填充;(2)太原城市群热岛强度季节变化表现为:夏季>春季>秋季>冬季,太原市热岛效应季节性差异尤为明显;(3)太原城市群热岛效应从1月—6月逐步增强,热岛区域分布在太原城市群中部,7月—12月份逐渐减弱,热岛分布区域由中东部向西南部紧缩;(4)太原城市群白天热岛面积是夜晚的两倍,热岛分布夜晚较白天分散,集中在城市中心区域,冷岛分布较为相似。该结论可为太原城市群未来气候变化研究和生态城市建设提供依据。
  • 张晓玉, 刘瑞瑞, 刘兵兵
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 464-467. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2023103
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    长尾毛蕊茶(Camellia caudata Wall. 1832)是一种小型乔木,它主要分布于南亚。它富含抗氧化组分,是一种重要的药用植物。本文基于Illumina平台的双末端测序数据首次报道并描述了长尾毛蕊茶的叶绿体全基因组序列。完整的叶绿体基因组长度为157 043 bp,由两个26 095 bp长的反向重复序列(IRs)以及被其分开的86 599 bp长的大单拷贝区(LSC)和18 272 bp长的小单拷贝区(SSC)组成。该质体基因组包含了89个蛋白质编码基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因和1个假基因(ycf 2)。质体基因组总GC含量为37.3%。基于20个相关物种全叶绿体基因组的系统发育分析表明,长尾毛蕊茶与同属的大果南山茶(C. semiserrata var. magnocarpa)和毛蕊红山茶(C. mairei)亲缘关系较近。
  • 张建军, 孔冬梅
    山西大学学报(自然科学版). 2024, 47(02): 468-470. https://doi.org/10.13451/j.sxu.ns.2022097
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    2022年6月9日在山西阳城蟒河猕猴国家级自然保护区进行植物考察时发现玄参科(Scrophulariaceae)玄参属(Scrophularia L.)的太行山玄参(Scrophularia taihangshanensis C. S. Zhu&H. W. Yang)。太行山玄参在我国仅分布于河南省,此前在山西省未见报道,太行山玄参的发现使山西省玄参属的自然分布记录增加为4种1变种。