北京师范大学环境学院梁赛教授课题组研究成果在《自然》子刊《自然·食品》（Nature Food）以研究论文形式在线发表（Network resilience of phosphorus cycling in China has shifted by natural flows, fertilizer use and dietary transitions between 1600 and 2012）。该研究分析了1600-2012年间中国磷循环网络的韧性，研究结果表明，受自然流动、化肥使用和饮食转变的影响，近几十年中国磷循环网络的韧性呈下降趋势。 磷元素是人类生存和生态系统运转所需要的一种必要营养元素。对人类和生态系统而言，磷循环网络在遭受外部冲击时仍能持续保障磷供给的能力（即韧性）至关重要。已有研究主要通过磷元素代谢路径分析来研究磷资源使用和磷排放问题，较少关注磷循环网络的韧性。本研究首次综合运用生态网络分析等方法，对1600-2012年间中国磷循环网络的韧性进行了测度研究与影响因素分析。 结果表明：为满足中国不断增长的食品消费总量和结构的需求，中国磷循环网络从由土壤自然磷流主导转变为由化肥生产的工业磷流主导，并不断强化。这种变化降低了网络中的冗余路径，从而导致近几十年来磷循环网络的韧性呈下降趋势。城市化进程加剧了磷的单向流动，进一步降低了磷循环网络的韧性。特别是在2000-2012年间，由于人群饮食结构中动物性食物比重不断提高，磷循环网络的韧性下降了11%。如果按这种趋势继续发展，在社会环境的冲击和干扰下，磷供应会逐渐成为影响中国粮食安全的重要因素。 为提高磷循环网络的韧性，本研究提出减少食物损失和浪费、提高“农田到餐桌”食物供应链效率、减少化肥使用、提升磷循环率等措施，并进一步量化这些措施对磷循环网络韧性的提升程度。此外，本研究的框架和指标也适用于分析其他地区和资源的网络韧性，可以为全球可持续发展目标的实现提供科学依据。 本研究由北京师范大学和华东理工大学领衔，国际应用系统分析研究所、意大利欧洲-地中海气候变化中心和意大利威尼斯大学、美国陶森大学、捷克共和国马萨里克大学、美国密歇根大学、中山大学、清华大学、英国伦敦大学学院、广东工业大学等单位组成团队共同完成。北京师范大学梁赛教授和华东理工大学余亚东副教授为论文共同第一作者，北京师范大学梁赛教授、华东理工大学余亚东副教授和英国伦敦大学学院米志付研究员为论文的共同通讯作者。合作作者杨志峰院士对论文完成给予了重要指导。该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

北京师范大学环境学院梁赛教授课题组研究成果在《自然》子刊《自然·食品》（Nature Food）以研究论文形式在线发表（Network resilience of phosphorus cycling in China has shifted by natural flows, fertilizer use and dietary transitions between 1600 and 2012）。该研究分析了1600-2012年间中国磷循环网络的韧性，研究结果表明，受自然流动、化肥使用和饮食转变的影响，近几十年中国磷循环网络的韧性呈下降趋势。 磷元素是人类生存和生态系统运转所需要的一种必要营养元素。对人类和生态系统而言，磷循环网络在遭受外部冲击时仍能持续保障磷供给的能力（即韧性）至关重要。已有研究主要通过磷元素代谢路径分析来研究磷资源使用和磷排放问题，较少关注磷循环网络的韧性。本研究首次综合运用生态网络分析等方法，对1600-2012年间中国磷循环网络的韧性进行了测度研究与影响因素分析。 结果表明：为满足中国不断增长的食品消费总量和结构的需求，中国磷循环网络从由土壤自然磷流主导转变为由化肥生产的工业磷流主导，并不断强化。这种变化降低了网络中的冗余路径，从而导致近几十年来磷循环网络的韧性呈下降趋势。城市化进程加剧了磷的单向流动，进一步降低了磷循环网络的韧性。特别是在2000-2012年间，由于人群饮食结构中动物性食物比重不断提高，磷循环网络的韧性下降了11%。如果按这种趋势继续发展，在社会环境的冲击和干扰下，磷供应会逐渐成为影响中国粮食安全的重要因素。 为提高磷循环网络的韧性，本研究提出减少食物损失和浪费、提高“农田到餐桌”食物供应链效率、减少化肥使用、提升磷循环率等措施，并进一步量化这些措施对磷循环网络韧性的提升程度。此外，本研究的框架和指标也适用于分析其他地区和资源的网络韧性，可以为全球可持续发展目标的实现提供科学依据。 本研究由北京师范大学和华东理工大学领衔，国际应用系统分析研究所、意大利欧洲-地中海气候变化中心和意大利威尼斯大学、美国陶森大学、捷克共和国马萨里克大学、美国密歇根大学、中山大学、清华大学、英国伦敦大学学院、广东工业大学等单位组成团队共同完成。北京师范大学梁赛教授和华东理工大学余亚东副教授为论文共同第一作者，北京师范大学梁赛教授、华东理工大学余亚东副教授和英国伦敦大学学院米志付研究员为论文的共同通讯作者。合作作者杨志峰院士对论文完成给予了重要指导。该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 刘一瑶 地理科学学部/资源环境科学 2018.09/2022.07 索旌尧 地理科学学部/资源环境科学 2018.09/2022.07 卢冬燕 地理科学学部/资源环境科学 2018.09/2022.07 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 黄永梅 地理科学学部自然资源学院 教授 植被资源与资源生态 四、项目简介 金露梅灌丛是青藏高原高寒区最重要的植被类型之一。2020年7-8月，在青海省祁连山区和青藏高原腹地共计19个采样点进行采样，构成2550-5100m的海拔梯度。对金露梅的形态属性（冠幅、株高、比叶面积和叶片干物质含量）和化学计量属性（叶、茎、花的碳、氮、磷元素含量）进行测定和分析，并从中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集中提取气象数据。通过统计均值和变异系数，采用回归分析等方法，探究青藏高原金露梅植物功能属性随海拔的变化规律及对气候的响应特征，为认识亚高山灌丛植物对环境的适应规律提供科学依据。结果显示，金露梅的形态属性对海拔响应明显，随海拔升高，株高和冠幅都趋于矮小，叶片干物质含量同样随海拔升高而降低。金露梅的化学计量属性随海拔变化的规律在不同器官中有明显差异。株高、冠幅的可塑性较大，为响应海拔的敏感属性；化学计量属性为惰性属性。不同属性间的变异程度存在差异，敏感属性具有较大的变异性，化学计量属性比形态属性更稳定。随着海拔的升高，温度降低，金露梅外形趋于矮小。叶片N、P元素含量与温度的显著负相关符合温度-植物生理假说。据此推测，在全球变暖的背景下，金露梅分布范围可能进一步向高海拔、更干旱的生境扩张。

利用硅基单分子器件研究了分子马达水解的动力学过程，发现了无标记的电学检测方法观察到的分子马达的转动速度要比荧光标记的方法快一个数量级（ACS Nano 2018, 11, 12789）以苯环为骨架、芴基为核心的共轭分子，并在末端修饰上氨基，通过稳定的酰胺键将带有羰基官能团的功能分子连接在石墨烯电极之间，通过使用自主搭建的高速电学测试平台对化学反应进行了实时监测。大的共轭结构以及酰胺共价键的强耦合保证了分子具有良好的导电性；在化学反应进行的过程中，分子结构的变化将导致分子轨道发生改变，从而影响导电通道，影响器件的电导特性。

研制了国际首例稳定可逆的单分子光开关器件（ Science ,  2016 ,  352 , 1443;  J. Phys. Chem. Lett. ,  2017 ,  8 , 2849）；观察到了低温下联苯基团由于σ单键的旋转产生的精细立体电子效应（ Nano Lett. ,  2017 ,  17 , 856）；研究了分子间主客体相互作用的动力学过程（ Sci. Adv .,  2016 ,  2 , e1601113），揭示了羰基和羟胺反应形成酮肟的分子机制（ Sci. Adv. ,  2018 ,  4 , eaar2177），证实了利用单分子电学检测方法研究单分子反应动力学的可行性，为实现单分子化学反应的可视化研究迈出了重要的一步。他们利用硅基单分子器件实现了具有单碱基对分辨率的DNA杂交/脱杂交动力学过程的研究（ Angew. Chem. Int. Ed. ,  2016 ,  55 , 9036）；在单分子水平上揭示了分子马达水解的动力学过程（ ACS Nano , 2018 ,  11 , 12789），展现了单分子器件在单分子生物物理研究方面的可靠性。

本发明公开了一种大分子链模板法制备聚丙烯酸类复合高分子水凝胶的方法，以具有配位功能的大分子链为模板，在金属离子的配位作用下引导丙烯酸单体配位、聚合，制备出具有高机械强度和自修复性能的高分子水凝胶。以质量分数计，该自修复水凝胶原料组分组成包括大分子模板２．５～１０份，单体５～２５份，水３０～６０份，金属离子０．１～２．５份，引发剂０．１～２．５份。其特征是大分子模板的存在有效引导规整聚合物的制备，同时增加了水凝胶的机械强度和自修复能力。本发明所制备的复合水凝胶具有良好的力学性能及常温下优异的自修复性能

针对高层建筑在多驱动因素影响下的火灾烟气蔓延特点和扩散规律，研究获得了多驱动力作用下火灾烟气的运动规律，形成了较为完善高层建筑火灾烟气输运理论；获得了高层建筑固定防排烟系统关键设计参数，推动规范的优化调整；研究了以正压送风排烟为核心的“固移结合”排烟技战术，建立了成体系的建筑火场烟气控制技术。项目研究形成了对公安行业科技工作具有非常典型示范作用的“理论+实验+实战应用”科研范式；项目成果的广泛应用，促进了烟气控制领域行业标准的优化升级和实战能力提升，并持续推动公共安全行业教学与科研工作的深入发展。

本成果针对油茶加工中存在的采后处理不规范、将应用损耗大、产品单一等问题，在多项国家和申报估计西南股的支持下，开展油茶籽品质编号、营养构成和特色加工等研究，明确了油茶籽营养构成和品质变化规律，规范了采后处理技术，建立了特色低营养损耗的制油工艺，研发了不同类型新产品。

主要技术要点（创新点） ： 设计一种基于柔顺机构仿生物尺蠖运动规律设计的微动机器人。 设计了一种能夹持不同大小和形状不规则物体的新型空间微夹持器。 针对微夹持器在夹持微小物体过程中的粘着问题，提出了一种基于压电振动控制的释放操作方法。项目背景：该成果来源于胡俊峰副教授主持的国家自然科学基金项目《基于柔顺机构的智能微操作机器人动力学与控制研究》。微操作机器人广泛应用于微机电系统、生物医学、航空航天等前沿领域。成果主要研究微操作机器人的力学建模、设计和控制。 

本发明公开了一种针对运动模糊图像复原的模糊核计算方法，本发明是基于稀疏特性、超拉普拉斯先验和集成BP神经网络的模糊核参数估计算法，首先，在图像灰度梯度符合超拉普拉斯分布的约束条件下，通过分析模糊图像的稀疏表示系数确定模糊图像的模糊角度；然后，将模糊图像傅里叶变换后获取的傅里叶系数幅值和作为输入，通过训练基于Bagging方法的集成BP神经网络模型，完成对模糊长度的估计；最后，通过一步已知模糊核的去模糊算法得到去模糊图像。本发明估计模糊核参数准确，运算速度快，耗时短，去模糊效果好，通过本发明恢复运动模糊图像，可以使恢复出的图像边缘更加清晰,振铃效应更少。