科研进展--中国科学院广州分院

深圳先进院 | 创新极坐标AI模型将血管“展开”分析：大幅提升脑卒中影像定量评估精度（European Radiology）

该技术通过将环形血管结构“展开”成平面进行分析，显著提升了模型对薄层血管壁的识别能力。多中心临床验证表明，该系统性能卓越，为脑卒中风险的精准评估与防控提供了高效的量化新工具。2025年11月，中国科学院深圳先进技术研究院医学成像科学与技术系统全国重点实验室张娜副研究员，开发出一套创新的深度学习框架，通过将“极坐标映射”这一数学变换引入人工智能分析系统，实现了对全脑及颈动脉血管壁的快速、精准、全自动分割。该技术通过将环形血管结构“展开”成平面进行分析，显著提升了模型对薄层血管壁的识别能力。多中心临床验证表明，该系统性能卓越，为脑卒中风险的精准评估与防控提供了高效的量化新工具。研究以"Clinically Oriented Deep Learning Framework for Automated Vessel Wall Segmentation in Black-Blood MRI: A Multi-Center Study"为题，发表于国际影像学领域权威期刊European Radiology。动脉粥样硬化斑块是导致缺血性脑卒中的重要原因。传统的评估方法主要关注血管腔内的狭窄程度，往往难以有效识别那些虽未引起重度狭窄、却具有高破裂风险的斑块。与之不同，黑血MR血管壁成像技术能直接显示血管壁的细微结构，清晰呈现斑块的形态、分布及其强化特征，对于精准识别高风险斑块、量化血管疾病负担具有重要意义。然而，该技术的临床应用长期面临一项关键瓶颈：依赖影像科医生在数百张图像上进行耗时且繁琐的手动勾画，这一过程不仅效率低下，且存在明显的观察者间差异，限制了该技术在大规模筛查与长期随访中的应用推广。因此，开发一套“精准、高效且具备跨中心一致性”的自动化量化工具，已成为推动血管壁成像技术迈向规模化临床应用的迫切需求。针对上述挑战，研究团队创新性地提出了一个融合深度学习与血管结构先验信息的全自动血管壁分割框架。该框架聚焦于血管壁薄、呈环形、斑块导致形态复杂以及边界模糊等多个核心难点，在深度学习框架中系统性地引入极坐标映射模块，构建了由 “极坐标映射—特征连续性建模—结构敏感损失函数” 组成的系统性解决方案，有效克服了传统笛卡尔坐标系下卷积神经网络难以精准捕捉血管径向特征的局限。具体而言，团队借鉴数学中的极坐标概念，将圆形的血管横截面如同展开一幅卷轴般转换为平面矩形结构，这种“线性化”处理显著增强了模型对血管壁径向厚度变化与连续性的表征能力，从而在解剖结构复杂的区域实现了分割精度的大幅提升。此外，为解决极坐标变换可能带来的角度端点不连续问题，研究者设计了特征共享填充策略，确保了血管壁在角度维度上的形态连贯性，进一步提升了模型对真实解剖结构的建模精度。最后，团队还提出了专门的极坐标Dice损失函数，重点优化在图像中占比小、却极具临床意义的血管壁区域，使模型在复杂背景中仍能保持优异的边界识别能力。为验证该方法的有效性与泛化能力，研究团队整合了来自五家医疗中心的多源临床数据。在内部测试中，系统对血管外壁、管腔及血管壁区域的分割精度均超过94%。尤为重要的是，在另外四家中心的独立外部测试集上，系统性能表现依然稳定可靠，证明了其强大的跨中心适应能力。为进一步确立方法的国际竞争力，团队在公开的MICCAI 2021血管壁分割挑战赛数据集上进行了测试，模型取得了当前最高的血管壁分割精度，结果处于国际领先水平。本研究不仅技术上具有创新性，在临床转化与应用层面也展现出重要价值。通过梯度加权类激活映射技术，团队可视化揭示了模型的决策依据，显示其注意力始终聚焦于解剖学相关的血管壁边界，增强了临床医生对AI辅助诊断结果的信任度。该系统的成功应用，有望将医生从繁重的手工标注中解放出来，实现秒级自动化分析，显著提升临床工作效率；同时，其输出结果具备高度客观性与一致性，可为血管壁厚度、斑块负荷等关键量化指标的计算提供稳定基础，辅助医生更早、更准地识别高风险患者，为脑卒中的个体化预防与干预提供可靠的影像学支持。中国科学院深圳先进技术研究院博士后陶学桐为论文第一作者，中国科学院深圳先进技术研究院张娜副研究员为论文的通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、广东省磁共振成像与多模系统重点实验室和广东省脑血管病转化医学创新平台等项目的资助。图1:文章上线截图图2：提出方法的总体技术路线图图3：典型病例中自动分割结果与专家手工标注的一致性对比图图4：模型在不同坐标域下的 Grad-CAM 可视化，用于展示其关注的关键区域

2025-12-09

深圳先进院｜揭示母代孕前压力应激影响子代成年后精神行为的脑体互作网络机制（Mol Psychiatry）

本研究系统解析了母代孕前压力—焦虑状态导致子代成年后情绪行为异常的脑体互作网络机制。女性情绪障碍的患病率显著高于男性。母亲产前抑郁症状与儿童早期心理健康风险之间的关联已有大量报道。1995年英国 David Barker 教授提出的胎儿期起源假说（Developmental Origins of Health and Disease,DOHaD）认为，胎儿期的营养与发育不良可增加成年期高血压、2型糖尿病、心血管疾病及部分神经精神疾患的风险。围产期内母体与子代的肠道微生物群呈高度相关性：母源菌株可在经阴道分娩与母乳喂养等情形下部分垂直传递至新生儿肠道，且微生物代谢产物（例如短链脂肪酸）、母体免疫状态与宿主表观遗传调控等通路被提出为可能的生物学机制，进而在产前和/或产后影响子代神经发育及成年期的代谢与精神行为；而在更广的时间维度上肠道菌群如何参与情绪的跨代影响及其整体网络调控机制尚不清楚。12月10日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所/深港脑科学创新研究院刘欣安、陈祖昕和王立平团队，在Molecular Psychiatry发表题为"Unraveling Sexually Dimorphic Offspring Behaviors: Maternal Premating Stress and the Neuro-Microbial-Metabolic Network"的研究论文。本研究系统解析了母代孕前压力—焦虑状态导致子代成年后情绪行为异常的脑体互作网络机制。在本研究中，团队以慢性不可预期应激小鼠模型模拟女性在交配前经历的持续心理压力。结果发现，母代在交配前遭受压力应激会导致子代出现神经发育迟缓，并在成年后表现出精神行为异常，且行为表型具有显著的性别差异（图1）：成年雌性子代表现为多动和社交缺陷，而雄性子代则主要表现为焦虑样行为。同时，母代交配前应激可改变子代肠道微生物群的组成，且雄性子代在代谢水平上的改变更为明显。乳铁蛋白（lactoferrin）是一类广泛用于婴幼儿营养与神经发育支持的天然功能性益生元，为探究微生物群网络在子代行为调控中的因果作用，研究团队将其作为靶向肠道微生物群的干预手段进行验证。研究结果表明，乳铁蛋白灌胃能够有效逆转雄性子代小鼠的焦虑样行为，但对雌性子代的多动和社交缺陷改善效果甚微（图2）。进一步结合行为学、多组学及电生理分析，研究团队发现乳铁蛋白可增强子代肠道微生物群整体网络的连接性，并提升血清代谢组与小脑转录组中免疫相关信号通路的富集水平。同时，乳铁蛋白显著降低了雄性子代小鼠的小脑浦肯野细胞的放电频率，而并不显著改变蓝斑核神经元的放电活动，提示其可能通过调节小脑神经环路活动参与子代雄鼠焦虑样行为的改善。此外，乳铁蛋白干预可增强“肠道微生物群—血清代谢物—小脑转录因子”网络的耦合强度，且这种网络整合度的提升与子代小鼠行为评分的恢复指数呈一致性变化（图3）。总体而言，本研究构建了一个“肠道微生物群通过神经–代谢网络介导母体情绪应激对子代产生性别特异性精神行为影响”的系统性理论框架，并从微生物组、代谢组、转录组与神经电生理多层证据中验证了这一脑体互作网络机制。研究结果强调了肠道菌群稳态在维持神经–代谢联动网络中的关键作用，并提示不同菌群网络枢纽可能参与介导性别特异性的精神行为表型。未来将进一步解析这些关键微生物在跨代情绪与行为调控中的作用。深圳先进院脑所/深港脑院刘欣安，陈祖昕和王立平为本文的共同通讯作者；深圳先进院脑所/深港脑院的景晓源、徐智彬、杨其兴和武汉大学附属人民医院妇产科的江燕医师为共同第一作者；深圳先进院/深港脑院为第一单位。研究论文的共同作者还包括深圳先进院王若曦、汪金桃，深圳市妇幼保健院麻醉科李元涛主任、周柔璇医师等成员。该研究致谢了深圳市科技计划项目、深圳市科技创新委员会、合生元营养与护理研究院“母婴营养与护理研究基金项目”、科技部科技创新2030 “脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金（NSFC）、深圳市医学研究基金、深圳市杰出人才培养基金、深圳市重点基础研究项目、广东省基础与应用基础研究基金等项目的资助与支持。感谢深港脑科学创新研究院以及深圳市脑解析与脑模拟重大科技基础设施对本研究的支持。拓展研究鉴于母体情绪障碍及其肠道微生物群对子代神经发育、免疫调节和代谢状态具有深远影响，刘欣安团队在Acta Pharmacologica Sinica发表的综述论文"Intergenerational Effects of the Microbiota on Neurodevelopment: Mechanisms and Therapeutic Perspectives"将于近期上线，系统探讨了肠道微生物群在神经发育中的代际作用及其通过免疫、代谢和表观遗传等多重通路实现“代际编程”的机制。该研究由深圳先进院脑所/深港脑院的刘欣安与深圳市儿童医院操德智为共同通讯作者，王若曦为第一作者。该研究综述指出，母体肠道微生物群可通过胎盘、产道及母乳等途径塑造新生儿的“微生物蓝图”，其代谢产物可通过表观遗传调控及神经–免疫–代谢轴影响子代大脑发育与心理健康。孕期营养状况、压力暴露、感染以及分娩方式均可改变母体菌群，从而调控子代罹患自闭症、多动症及其他神经发育障碍的风险。最新研究表明，孕期及婴幼儿期是肠道菌群干预的关键窗口期，例如补充特定益生菌/益生元、高纤维饮食、母乳喂养及在严格监管下的菌群移植均显示出改善神经发育结局的潜力。该综述构建了从机制解析到干预策略的系统框架，为理解神经发育障碍的早期起源及基于肠道菌群的精准防治提供了新的理论依据和实践方向。文章上线截图图1. 母代小鼠交配前压力应激暴露导致子代出现显著的性别特异性精神行为异常图2. 乳铁蛋白灌胃改善雄性子代小鼠的焦虑样行为，而对雌性子代异常行为表型的改善不显著图3. 乳铁蛋白改善子代小鼠的行为评分及微生物-神经-代谢网络特征

2025-12-12

《畜禽粪便无害化处理与资源利用》荣获国家出版基金优秀项目及百种优秀科技图书

近日，由湖南科学技术出版社策划组织，印遇龙院士、朱永官院士、谯仕彦院士领衔，联合董红敏研究员、李国学教授、董仁杰教授、闫志英研究员、武深树研究员、杨兴明教授、张克强研究员、沈玉君研究员等国内农业环境与畜牧工程领域顶尖专家共同撰写的《畜禽粪便无害化处理与资源利用》一书，继入选“2022年国家出版基金优秀项目”后，再获殊荣，成功入选“2024年百种优秀科技图书”。近日，由湖南科学技术出版社策划组织，印遇龙院士、朱永官院士、谯仕彦院士领衔，联合董红敏研究员、李国学教授、董仁杰教授、闫志英研究员、武深树研究员、杨兴明教授、张克强研究员、沈玉君研究员等国内农业环境与畜牧工程领域顶尖专家共同撰写的《畜禽粪便无害化处理与资源利用》一书，继入选“2022年国家出版基金优秀项目”后，再获殊荣，成功入选“2024年百种优秀科技图书”。该书聚焦畜禽养殖废弃物处理这一关乎现代农业可持续发展与生态环境安全的重大课题，系统阐述了畜禽粪便无害化处理的前沿技术、核心工艺及资源化利用的科学路径与实践案例。内容兼具理论高度与实践指导性，为我国畜牧业绿色转型、种养循环体系构建及乡村人居环境改善提供了重要的科技支撑与解决方案。连续获得重要奖项，不仅彰显了该书突出的学术价值、实践意义与出版质量，也体现了国家对农业生态环境领域科技创新与知识传播的高度重视。该著作的出版与推广，将为推动我国畜禽养殖污染防治、助力农业碳中和目标实现发挥积极作用。《畜禽粪便无害化处理与资源利用》图书荣誉证书

2025-12-09

亚热带所 | 玉米新品种“科星玉6号”通过湖南省农作物品种审定委员会审定

由中国科学院亚热带农业生态研究所副研究员贺喜全选育的玉米新品种“科星玉6号”于2025年通过湖南省农作物品种审定委员会审定（审定编号为“湘审玉20251003”）。由中国科学院亚热带农业生态研究所副研究员贺喜全选育的玉米新品种“科星玉6号”于2025年通过湖南省农作物品种审定委员会审定（审定编号为“湘审玉20251003”）。该品种在湖南省做春玉米种植，生育期113.7天，株型半紧凑型，株高246.3厘米，穗位高107.2厘米，果穗长锥型，穗长18.1厘米，秃尖长0.8厘米，穗粗4.8厘米，穗行数16.3行，行粒数34.1粒，穗轴红色，籽粒硬粒型，黄色，百粒重31.2克。空秆率0.2%，倒伏率0.0%，倒折率0.0%（无倒伏、倒折）。该品种抗性较好，中抗纹枯病，中抗小斑病，中抗茎腐病，中抗穗腐病。品质优良：容重810克/升（为湖南自审定以来玉米品种容重最重），粗蛋白质10.44%，粗脂肪5.18%，粗淀粉71.45%，赖氨酸0.32%。两年区域试验平均亩产537.1公斤，较对照增产4.3%。生产试验，平均亩产547.4公斤，比对照增产7.9%。该品种适宜在湖南省及相邻省份作春玉米种植。该品种在湘南3月中、下旬，湘中3月下旬，湘西北3月底至4月初播种，每亩种植3800-4200株。施足基肥，亩施农家肥600千克，三元复合肥30-40千克，在喇叭口期亩施尿素10-15千克作穗肥。及时防治纹枯病、玉米螟和草地贪夜蛾。

2025-12-09

南海海洋所 | 研究团队在海南岛波浪能长期变化研究取得新进展

近期，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室、热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室和广东省海洋遥感与大数据重点实验室施平/唐世林团队在海南岛周边海浪资源研究方面取得重要进展。相关成果以“Wave energy assessments around Hainan Island based on a fine-resolution model: the long-term trend and climatic mutation”为题，发表在国际期刊Renewable Energy上。副研究员李骏旻为论文的第一作者兼通讯作者，助理研究员李少钿、李博为共同通讯作者。其它合作者还包括研究员施平、李毅能，助理工程师陈武阳，博士后孙唯一和硕士生童一峰等。极端波高与波能密度是海洋工程设施规划与建设所依赖的关键基础参数。然而，近年来季风强度、强风频率及大洋涌浪的频繁变异，可能已引起南海波浪动力过程及其极端参数的显著变化。早前的研究更已显示，资料时限的不足会为海南岛极端波高的评估结果带来较大不确定性（Li et al.,2024）。为进一步解释此现象，本研究基于一套历时42年、空间分辨率达十米级的浪-流耦合数值模式，系统地评估了海南岛周边海域波能密度的长期变化特征。结果显示，该海域波高与波能密度的变化趋势在1999年前后发生了一次气候意义上的突变，总体由增长转为下降，并呈现出明显的季节与空间差异性（图1）。这一具有时空异质性的趋势突变，是由局地风场与远距离传入涌浪的变化共同作用所致。本研究揭示了南海波浪动力的长期演变过程与气候因子变化的紧密关联性，强调在评估波能资源与极端波高等基础参数时，必须充分考虑全球变化背景下海洋动力过程的变异特性。研究成果对南海海洋资源开发与工程设施建设具有重要的科学指导与技术支撑价值。上述研究得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、中国科学院南海海洋所基础前沿与创新发展项目，以及热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室提升原始创新能力平台项目的共同资助。图1 基于长期高分辨率数值模式对海南岛波能资源(a)突变过程和(b)相应趋势变化的诊断结果（修改自Li et al.,2026）相关论文信息：Li,J.*,Tong,Y.,Li,S.*,Chen,W.,Li,Y.,Li,B.*,Sun,W.,Shi,P. (2026). Wave energy assessments around Hainan Island based on a fine-resolution model: the long-term trend and climatic mutation,Renewable Energy,257,124807. https://doi.org/10.1016/j.renene.2025.124807Li,J.*,Li,S.*,Li,Y.,Chen,W.,Li,B.,Liu,J.,Shi,P. (2024). Evaluations of extreme wave heights around Hainan Island and their uncertainty induced by decadal variations of input variables. Ocean Engineering,294,116705. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.116705原文链接：https://doi.org/10.1016/j.renene.2025.124807 https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.116705

2025-12-05

深圳先进院 | 类囊体光学诊疗探针可视化重塑炎症微环境（Nature Nanotechnology）

近日，中国科学院深圳先进技术研究院医学成像科学与技术系统全国重点实验室郑海荣院士、盛宗海研究员与哈佛医学院陶伟教授、南方医科大学李颖嘉教授等多家单位合作，研制出类囊体靶向新探针，创建植物光合作用重塑炎症微环境新技术，实现了炎症关键分子事件的精准成像与调控。相关成果以"Bioengineered photosynthetic nanothylakoids reshape the inflammatory microenvironment for rheumatoid arthritis therapy"为题发表在Nature Nanotechnology上。炎症是癌症、神经退行性疾病、心血管病变及自身免疫性疾病等重大疾病的核心驱动因素。炎症过程涉及免疫细胞、炎症因子与乏氧微环境的跨尺度动态互作。动态可视化与精准调控炎症关键分子事件是实现上述重大疾病精准诊疗的关键。近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）医学成像科学与技术系统全国重点实验室郑海荣院士、盛宗海研究员与哈佛医学院陶伟教授、南方医科大学李颖嘉教授等多家单位合作，研制出类囊体靶向新探针，创建植物光合作用重塑炎症微环境新技术，实现了炎症关键分子事件的精准成像与调控。相关成果以"Bioengineered photosynthetic nanothylakoids reshape the inflammatory microenvironment for rheumatoid arthritis therapy"为题发表在Nature Nanotechnology上。研究团队从菠菜中提取植物类囊体，并利用临床辅料聚乙二醇（PEG）对其进行表面修饰，成功研制出一种天然植物来源的靶向荧光探针，打破了传统依赖化学合成制备诊疗探针的主流范式。靶向类囊体探针能特异性识别并追踪促炎巨噬细胞，在660nm LED光照射下，可驱动光合作用改善病灶的乏氧微环境，同步清除多种炎症因子，有效调控巨噬细胞从促炎表型向抑炎表型转化。团队在胶原诱导的类风湿大鼠模型、兔子模型和巴马猪模型上验证了类囊体探针的有效性和安全性，疗效优于临床一线治疗药物甲氨蝶呤。该研究为新型光学诊疗探针的研发及其用于炎症微环境关键分子事件的精准可视化与调控提供了全新思路。相关成果正在与医院合作推进临床转化应用。本研究得到了医学成像科学与技术系统全国重点实验室、国家自然科学基金重大研究计划集成项目、科技部重点研发计划（基础科研条件与重大科学仪器设备研发）、深圳医学科学院前沿探索项目、中国科学院深圳先进技术研究院国际联合实验室等项目资助。深圳先进院客座研究生李子玥博士、杨贻培博士以及哈佛医学院石业思博士为本文第一作者，深圳先进院郑海荣院士、盛宗海研究员，哈佛医学院陶伟教授，南方医科大学李颖嘉教授为本文通讯作者。深圳先进院为本文第一单位。文章上线截图类囊体探针特异性标记巨噬细胞，“多管齐下”调控炎症微环境实验室团队合影

2025-12-09

华南植物园发表综述：城市化如何重塑城市森林土壤有机碳稳定性

中国科学院华南植物园鲁显楷研究员团队在Carbon Research期刊发表最新研究成果，综述了城市化如何重塑森林生态系统土壤有机碳稳定性。该成果不仅有助于深入评估城市化发展对森林土壤碳汇动态的长期影响，还可为制定有效碳汇管理措施提供重要依据。森林生态系统是城市的绿色屏障，在调节区域碳平衡中扮演关键角色。然而，城市化进程显著改变土地利用方式，影响到毗邻森林生态系统的结构和功能，并改变土壤有机碳固存能力及其稳定性。目前，有关城市化如何影响森林生态系统土壤有机碳稳定性及其分空间分布格局的研究仍不系统。全球变化下，该文章综述了城市化进程如何在城乡梯度上影响森林土壤有机碳（SOC）稳定性，重点分析了与稳定性相关的物理、化学和生物学指标。研究表明，与郊区森林（Suburban forests）和乡村森林（Rural forests）相比，城市森林（Urban forests）土壤有机碳稳定性显著降低，尤其是稳定性物理学组分——矿物结合有机碳（MAOC）的减少。SOC化学稳定性在郊区森林土壤中表现更优，这类土壤通常积累更多不易氧化有机碳，有利于长期碳固存。微生物量碳等生物学指标在城市森林中普遍下降，特别是在凋落物和根系输入减少的受干扰区域，而介导碳循环的酶活性沿城乡梯度呈现出明显的波动。城市化可通过营养富集和物理扰动增加微生物（尤其是细菌）分类学多样性，但土地压实或污染会导致微生物丰度下降，这可能会限制微生物介导的SOC稳定过程。在城市森林，影响SOC稳定性的主要因素是人为胁迫因素；在乡村森林，主导因素则表现为生物因素和气候过程；城郊森林则同时受自然与人类活动的综合驱动。识别这些差异性调控机制对于理解城市化进程中土壤有机碳持久性至关重要。此外，文章指出了城市生态系统面临的挑战和管理对策、当前研究存在的局限性，以及未来研究方向。相关研究成果以“How urbanization reshapes soil organic carbon stability in urban forests: a critical review”为题发表在国际学术刊物Carbon Research（《碳研究》）上。中国科学院华南植物园硕士生Lasisi Hammed Tobiloba为论文第一作者，鲁显楷研究员为通讯作者。研究得到国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目等资助。文章链接： https://doi.org/10.1007/s44246-025-00230-8图1. 基于城市化视角的土壤有机质的形成与分布框架图。图2. 人为干扰对土壤有机碳组分的影响以及铁铝氧化物稳定有机碳的机制。图3. 在城乡梯度上影响土壤有机碳稳定性的关键因素：农村森林(a)、郊区森林(b)和城市森林(c)

2025-12-08

深圳先进院发布全球最新集中式光伏电站数据集（JAG）

近日，中国科学院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所可持续发展团队孙立群副研究员，联合东北农业与地理研究所贾明明研究团队与南京航空航天大学薛朝辉研究团队，在光伏遥感领域，构建了目前已知全球首套10米分辨率、覆盖2019-2025年的集中式光伏电站数据集。相关成果以" Global high-resolution mapping of photovoltaic power plants from 2019 to 2025 using unsupervised index-based multi-source data fusion method "为题，发表在遥感和地球科学领域的高水平学术期刊International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation（JAG）上。近日，中国科学院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所可持续发展团队孙立群副研究员，联合东北农业与地理研究所贾明明研究团队与南京航空航天大学薛朝辉研究团队，在光伏遥感领域，构建了目前已知全球首套10米分辨率、覆盖2019年—2025年的集中式光伏电站数据集。相关成果以" Global high-resolution mapping of photovoltaic power plants from 2019 to 2025 using unsupervised index-based multi-source data fusion method "为题，发表在遥感和地球科学领域的高水平学术期刊International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation（JAG）上。光伏（PV）技术作为全球最具潜力的可再生能源之一，被视为实现碳中和的核心力量。理论上，精准定位光伏电站分布、追踪其时空扩张，能为能源政策制定、产业规划和气候治理提供关键支撑。但随着全球光伏装机量爆发式增长，一个关键瓶颈日益凸显：现有光伏数据是否能精准反映全球发展实况，还是停留在“ 覆盖有限、分辨率不足、更新滞后”的困境中？以往光伏电站制图或依赖单一遥感指数（如 NDPI，场景适应性差），或依赖深度学习（需大量标注样本、成本高），难以低成本有效实现且兼顾 “全球覆盖、高分辨率、时效性”。研究团队创新提出 “自适应指数 + 多源数据融合” 框架，用极简思路实现极致效果。团队通过融合三大核心数据集TZ-SAM（全球定位）、ChinaPV（中国 10 米高精度）、GlobalPV（全球时序），实现优势互补；设计自适应归一化光伏指数（ANDPI），通过双峰分布阈值自动区分光伏与非光伏区域，适配不同土地覆盖场景；采用数据融合方法，既保留及优化2019至2022年的历史数据，又更新 2023至2025第二季度最新动态，最终生成 10 米分辨率的全球光伏电站制图结果。这套目前已知最全面的全球集中式光伏电站数据集，通过数据描述出清洁能源发展脉络：从8432km²到16289km²，全球集中式光伏铺设面积 6 年近乎翻倍；而这背后，中国一己之力撑起了 61% 的新增量，清洁能源革命的‘中国引擎’名不虚传。从2025年全球光伏格局来看，中国以 8358km² 独占全球半壁江山（51.3%），超过美国+德国+印度的总和。新疆、青海、甘肃等西北区域，更是聚集了大量超20km² 的大型电站。除了规模与技术，数据集揭示的光伏电站的 “土地利用类型” 也值得关注。数据集显示，全球近 9 成光伏建在牧场和农田，但趋势发生变化：2021 年前二者平分秋色，2022 年后牧场占优。这项研究不仅解决了光伏行业的 “数据痛点”，更给出了清洁能源发展的清晰指引，为全球能源转型提供精准数据支撑，助力政策制定与产业布局；验证了多源数据融合的低成本优势，为其他可再生能源监测提供借鉴；指明光伏选址的理性趋势，平衡能源发展与生态保护。数据集地址：https://zenodo.org/records/17780251团队提出的 “自适应指数 + 多源数据融合” 框架示意图全球光伏总面积增长趋势（2019-2025Q2）2025 年全球光伏 Top 10 国家规模对比2025 年全球光伏电站土地覆盖分布

2025-12-05

【深圳先进院】构建传质分离的“高速路”——深圳先进院这张“膜”连获颠覆性技术奖项

一张“离子膜”，如何影响世界？近日，中国科学院深圳先进技术研究院研发的“二维垂直亚纳米通道膜技术”荣获全国颠覆性技术创新大赛优胜奖。该技术通过构筑颠覆性的“二维垂直亚纳米”通道结构，破解了膜法离子分离领域长期存在的“选择性”与“通量”不可兼得的国际难题。一张“离子膜”，如何影响世界？近日，中国科学院深圳先进技术研究院研发的“二维垂直亚纳米通道膜技术”荣获全国颠覆性技术创新大赛优胜奖。该技术通过构筑颠覆性的“二维垂直亚纳米”通道结构，破解了膜法离子分离领域长期存在的“选择性”与“通量”不可兼得的国际难题。在能源、环境、水资源等领域，离子分离膜是决定装备“性能上限”和“成本下限”的“芯片”。然而，传统离子膜因其亚纳米通道难以精准构筑，导致膜材料长期面临一个难以逾越的瓶颈：选择性与通量难以兼得。膜材料要实现精确筛分，就得牺牲传质速率；想要快速传质，就难以保证筛分精度。从“0”到“1”的原始创新，是破解膜材料领域“高选择性与高通量无法兼得”这一国际难题的有效路径。中国科学院深圳先进技术研究院成会明、丁宝福、罗杰及团队成员聚焦“高选择性兼高通量膜材料”这一科技制高点和产业高地，在深圳先进院国际上原创大面积构筑“二维垂直亚纳米通道膜”的颠覆性膜结构。团队4年磨一剑，实现了“狭缝式”二维垂直亚纳米通道的有序组装和突破了相关通道构筑的理论、技术、材料、工艺难点，相关技术连续在2024年及2025年两获得京津冀国家技术创新中心组织的颠覆性技术大赛优胜奖，并与近期联合中煤（深圳）研究院有限公司获得国家重点研发计划-颠覆性技术创新专项的支持，也是深圳先进院首个获批的颠覆性技术创新专项项目。这种基膜的突破，还有利支撑了多种含水处理膜、储能用离子膜等功能膜的性能瓶颈的突破，并在2025年度内，连续获得了中国科学院抢占科技制高点攻坚计划子课题、深圳市科技重大专项等重要纵向项目的支持，凸显了其巨大的创新潜力与产业价值。“二维垂直亚纳米通道膜”技术的颠覆性，始于对膜材料最根本“原理”、“结构”、“工艺”的重构。结构颠覆：从“曲折小路”到“垂直高速”传统分离膜内的通道如同蜿蜒曲折的乡间小路，路径长、宽窄不一，导致分子、离子通行效率低且筛分不精准。研究团队首创了大面积构筑“二维垂直亚纳米通道膜”这一颠覆传统膜通道结构的构筑策略。团队创制的膜材料内，具备尺寸精准可控、尺寸均一、笔直垂直的二维纳米通道，为目标物质修建了足够“宽阔”的“垂直高速公路”。这项技术能够在 0.4到1.0纳米（约等于头发丝的五万分之一）的范围内，实现对通道尺寸的任意、均一且垂直取向的精准调控，从而能精准、快速地区分任意两种亚纳米尺寸的离子或分子。技术颠覆：从“分子为中心”到“有序畴为中心”的范式革命为了构筑“二维垂直纳米通道”这一全新的膜结构，团队摒弃了传统 “以分子为中心”的膜材料研发思路和制备工艺，发明了 “以畴基元为中心”的全新制膜技术。这如同从用“无序的砂砾”建房，升级为用“制式规则的砖块”建房，为“跨膜取向二维通道的构筑”奠定的结构学和材料学基础，实现了膜材料研制范式的革新。该技术具备极强的普适性，可适配不同分子结构、化学属性的制膜原料，为针对不同应用场景开发高性能膜材料带来了无限可能。性能颠覆：抢占膜材料性能、技术制高点凭借革命性的结构设计与制备技术，“二维垂直纳米通道膜”在多项关键性能指标上实现了颠覆性突破，全面刷新现有纪录：能源领域：相比进口膜材，质子传导率提升1倍以上，阴离子传导率提升4倍，提升了液流电池、电解水制氢等效率。资源提取领域：用于盐湖提锂时，水通量提升5倍，为绿色、高效获取锂资源提供了高效方案。水处理领域：正渗透海水淡化水通量提升1个数量级，率先实现了无需外加压力的家用净水，节能潜力巨大。产业颠覆：专利布局完善，宏量化路线可行一项真正的颠覆性技术，在于其能否形成从基础研究到产业应用的完整闭环。团队正在朝着这一目标前进：团队已形成完备的研发体系，建立了涵盖“膜理论模拟、材料学、传质学、工程放大、器件开发、应用示范”的完备研发体系和队伍。专利壁垒坚实，围绕核心技术，已申请专利14项，已授权5项，PCT专利2项，形成了坚实的知识产权壁垒。产学研高频联动，技术已成功研发卷对卷制备装备，完成了米级原型膜样品制造，并与多家行业领军企业、研究所签订合作开发与应用示范协议，持续推进产业化步伐。“二维垂直纳米通道”颠覆性膜技术，是深圳先进院坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场的生动体现。这项从“0”到“1”的原始创新，不仅为基础科学贡献了新的方向，更以其颠覆性的技术特点，为能源、环境、资源提取等众多关键领域带来了变革性的解决方案。从实验室的原创概念，到大赛的脱颖而出，再到国家重大专项的认可与支持，这条清晰的路径标志着“二维垂直纳米通道膜”技术正加速从实验室走向产业化，有望在未来为解决国家重大需求、推动产业升级贡献“先进院力量”。建立“二维材料液晶”新方向，原创“二维垂直亚纳米通道膜”结构两获“全国颠覆性技术创新大赛优胜奖”及系统化专利布局

2025-12-05

南海海洋所 | 太平洋热带寡营养盐区海洋生产力的环流驱动机制研究取得进展

印度-太平洋热带寡营养盐区作为“珊瑚三角区”的分布中心，是全球珊瑚礁生物多样性的顶峰。深刻理解热带寡营养盐区营养盐与海洋生产力的动态变化及其调控机制，是揭示热带珊瑚礁生态系统演变规律的根本前提，对于维护其生态安全与资源可持续性具有核心指导意义。近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室、边缘海与大洋地质实验室颜文研究员团队在太平洋热带寡营养盐区海洋生产力的环流驱动机制研究方面取得系列新认识。相关研究成果以“Enhanced North Pacific biological pump contributed to atmospheric carbon dioxide plateau during the Bølling-Allerød period”为题，发表于国际知名期刊Communications Earth & Environment。副研究员朱小畏为论文第一作者，研究员黎刚和研究员颜文为共同通讯作者。温盐环流作为全球海洋营养盐再分配的核心通道，其驱动的深海营养盐上涌是维持表层海洋生产力的重要基础，也是海洋碳循环中驱动“生物泵”运转的重要一环。学界对其演化的研究，长期聚焦于两个核心环节：一是大西洋深层水的下沉及其所产生的碳汇效应；另一方面是南大洋深层水的上涌及其所扮演的碳源作用。这两个“阀门”被认为是海洋温盐环流调控大气CO₂的浓度变化的核心机制。然而，太平洋作为地表系统最大的碳储库，其环流体系在全球碳循环中的核心机制与贡献，学界仍缺乏统一认识。自2018年起，研究团队依托南海海洋研究所在南海南部采集的丰富沉积岩芯样品，重点围绕末次冰期以来热带太平洋海域的中深层环流体系的演变机制开展系列研究（Li et al.,2018;Zhang et al.,2025），旨在揭示太平洋中深层环流演化对热带低纬寡营养盐区海洋生产力的调控机制。本次研究聚焦于末次冰消期Bølling-Allerød（B/A）暖期大气CO₂浓度上升停滞这一科学谜题（Zhu et al.,2025）：在该时期，南大洋通风作用增强且生物泵效应减弱，导致大气CO₂含量显著上升，然而南极冰芯记录却显示其浓度在此期间保持稳定（图1）。目前，无论是来自海洋表层CO₂分压的记录重建，还是基于陆地碳汇的数值模拟，均未能查明平衡B/A暖期南大洋显著碳源的关键机制。现代观测表明，在北太平洋热带-副热带寡营养海区，海-气CO₂交换不仅受海温调控的溶解泵作用支配，同时也受到营养盐调控的生物泵效应的显著影响，后者是影响该区域海洋碳汇的关键途径。本研究基于南海南部两个沉积柱样，对末次冰消期古生产力进行了多指标重建，综合运用长链二醇指标、菜籽甾醇与甲藻甾醇丰度、生源Ba含量以及底栖有孔虫δ¹³C梯度等有机与无机地球化学指标，进行交叉验证。所有指标均一致证实，南海南部在B/A暖期海洋生产力显著上升（图1）。进一步系统整理泛北太平洋地区已发表的古生产力记录发现，该时期生产力的增强普遍存在于整个北太平洋热带-副热带寡营养海区。这一现象与B/A暖期北太平洋中层水（NPIW）减弱导致的深层营养盐上涌增强密切相关。研究据此提出了B/A暖期平衡南大洋碳源的新猜想：太平洋中层水减弱-深部营养物质上涌增多+上层水体热层化加剧-促进固氮作用协同驱动北太平洋寡营养区海洋生物泵及其碳汇增强（图2）。本研究不仅揭示了广阔的太平洋副热带-热带寡营养盐区海洋生产力变化背后的环流调控机制，还提出了一个关于太平洋环流调控大气CO₂变化的潜在新途径，同时对太平洋珊瑚礁发育具有深远的营养学意义。当北太平洋中层水减弱时，深部营养物质和CO2上涌至透光层可为造礁珊瑚共生虫黄藻光合作用提供充足原料，加速造礁珊瑚钙化过程，进而促进珊瑚礁生产发育，成为重要的碳酸盐岩碳汇。本研究得到了科技部重点研发计划项目、国家自然科学基金、广东省自然科学基金和中国科学院南海海洋研究所自主部署项目资助的资助。相关论文信息：Xiaowei,Zhu,Shengyi Mao,Fen Chen,Gang Li* &Wen Yan* (2025). Enhanced North Pacific biological pump contributed to atmospheric carbon dioxide plateau during the Bølling-Allerød period. Communications Earth & Environment,6,981. 论文链接：https://www.nature.com/articles/s43247-025-02943-5#citeas图1 末次冰期以来南极冰芯CO2 （a）和南大洋表层DpCO2（b）与南海沉积柱氮同位素（c）和有机-无机指标重建的生产力（d-g）对比图2 末次冰消期（a：暖期；b：冷期）南大洋和北太平洋热带-亚热带的物理-生物地化过程驱动的表层-深层碳循环过程

2025-12-03