bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
ДИНАМИКА АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ПОД БОБОВО-ЗЛАКОВЫМИ АГРОФИТОЦЕНОЗАМИ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА
Authors: Авдеев С.М. , Жевнеров А.В. , Тяжкороб А.Р. , Осин Д.Ю. , Ильин П.С. , Черноок А.Г. , Карлов Г.И. , Дивашук М.Г.
Published: December 2024

Рассматривается динамика показателей почвенного плодородия после долголетнего выращивания бобово-злаковых травосмесей на основе люцерны изменчивой сортов Пастбищная 88 и Вега 87, а также сортов клевера лугового и ползучего за 1996-2022 г. Показано, что по истечении 23 лет исследования многолетние травы благоприятно влияли на плодородие почвы. Так, содержание Nобщ после 23-летнего отчуждения надземной массы на делянках, где изучали злаки с сортами люцерны изменчивой увеличилось с 0,20% (1996 г.) до 0,33-0,35 %. Показатели гумуса (0-20 см) также увеличились с 2,20 до 2,37-2,41 % в указанных вариантах в зависимости от режима использования. Динамика кислотности почвы имела тенденцию к повышению, поскольку отмечался существенный вынос Ca и Mg с отчуждаемой зеленой массой. При прекращении внесения минеральных удобрений содержание Р2О5сократилось до 267,0-316,0 мг/кг (460 мг/кг – в 1996 г.) на делянках, где изучали злаки и сорта люцерны изменчивой, при этом Кподвиж был равен 17,0-32,5 мг/кг почвы.

The results of the analysis of the dynamics of soil fertility indicators aftera long period of growing legume-cereal grass mixtures basedon varieties of alfalfa changeable Pasture 88 and Vega 87, as wellas varieties of meadow clover and creeping clover forthe period 1996-2022 are considered. It is shown that after 23 years of research, perennial grasses had a beneficial effect on such indicators of soil fertility as the content of humus and total nitrogen. The total nitrogen content after 23 years of using grassstands in variants with alfalfa-cereal grass mixtures increased from 0.20% at the start of the experiment to 0.33-0.35%. At the same time, the humus content in the 0-20 cm layer also increased from 2,20% to 2,36-2,41% under these options, depending onthe mode of use. The dynamicsof soil acidity showeda tendency to increase due to the high yield of calcium and magnesium. The content of available forms of phosphorus and potassium can be maintained at the correct level, provided that the removal is compensated, but when the applicationof mineral forms was stopped, the value of P2O5 decreased from 460,0 mg/kg of soil to 267,0-316,0 mg/kg in alfalfa-cereal agrophytocenoses, and the contentof mobile potassium was fixed at 17.0-32.5 mg/kg of soil.
Влияние минеральных удобрений и гидротермических условий вегетационного периода на вкусовые качества плодов яблони
Authors: Ветрова О.А. , Макаркина М.А. , Леонтьева Л.И. , Корнеева С.А.
Published: December 2024

Оценка влияния азотных и калийных удобрений и метеорологических условий вегетационного периода на показатели биохимического комплекса, характеризующие вкусовые качества плодов колонновидной яблони сорта Поэзия в условиях Орловской области, показала значительное воздействие погодных условий и отсутствие влияния минерального питания. Максимальное количество сахаров (12,14 %) отмечено в год с наибольшей суммой активных температур вегетационного периода, снижение массовой доли органических кислот (до 0,54 %) и увеличение значения сахарокислотного индекса (до 19,43 о.е.) – в год с благоприятными погодными условиями в период налива и созревания плодов. На фоне оптимальных гидротермических условий вегетационного периода 2020 г. выявлено достоверное снижение суммы сахаров в вариантах с повышенными дозами удобрений: N90K120 и N120K160.

The assessment of the influence of nitrogen and potash fertilizers and meteorological conditions of the growing season of the columnar apple cultivar ‘Poezia’ on the indicators of the biochemical complex characterizing the taste qualities of fruits in the conditions of the Orel region showed a significant influence of weather conditions and the absence of the influence of mineral nutrition. The maximum amount of sugars (12.14 %) was noted in the year with the highest amount of active temperatures of the growing season; a decrease in the mass fraction of organic acids (up to 0.54%) and an increase in the value of the sugar acid index (up to 19.43 r.u.) were observed in a year with favorable weather conditions during the period of fruit ripening. Against the background of optimal hydrothermal conditions of the 2020 growing season, a reliable decrease in the amount of sugars was revealed in variants with increased doses of fertilizers: N90K120and N120K160
Урожайность люцерны серповидной в одновидовых посевах и травосмесях с фестулолиумом при применении регуляторов роста
Authors: Дикарева С.А. , Климов А.А. , Куренкова Е.М. , Лазарев Н.Н.
Published: December 2024

Установлено, что на среднеокультуренной дерново-подзолистой почве люцерна серповидная сорта Нижегородская на 2-3-й годы жизни при трехукосном использовании формировала устойчивые травостои с урожайностью 7,94-8,86 т/га сухого вещества. При применении регулятора роста Альбит, ТПС весной и после укосов люцерна желтая Нижегородская увеличивала урожайность на 3,9%, а сорта люцерны изменчивой Агния и Таисия, соответственно, на 6,5 и 7,5%. Бинарные травосмеси люцерны серповидной с фестулолиумом обеспечивали получение 7,84-9,58 т/га сухого вещества, что выше продуктивности лядвенце-фестулолиумных травостоев в 1,3 раза. При применении регулятора роста Гибберсиб, П урожайность люцерновых травосмесей возросла на 4,9%, а лядвенцевых – на 8,4%.

It was established that on the average cultivated sod-podzolic soil, the yellow-floweredalfalfa variety Nizhegorodskaya in the 2nd-3rd years of life with three-cut use formed stable grass stands with a yield of 7,94-8,86 t/ha of dry matter. When using the growth regulator Albit TPS in the spring and after cutting, the Nizhegorodskaya alfalfa increased its yield by 3,9%, and the Agnia and Taisiya alfalfa varieties – by 6,5 and 7,5%, respectively. Binary grass mixtures of yellow-flowered alfalfa with festulolium provided the production of 7,84-9,58 t/ha of dry matter, which is 1,3 times higher than the productivity of the lotus-festulolium grass stands. When using the growth regulator Gibbersib P, the yield of alfalfa grass mixtures increased by 4,9% and of the lotus-grass mixture by 8,4%.
Коллективные классификаторы повторного входа и их реализация в классе самоподобных нейронных сетей
Authors: Дорогов А.Ю.
Published: December 2024

В статье предложен новый метод обучения частных классификаторов, а также способ агрегации их прогнозов в составе комитета. Обучение основано на гипотезе итерационного повторного входа биологических нейронных сетей и использует для своей реализации метод главных компонент. Для частных классификаторов задаются области компетенций, в совокупности покрывающих обучающее множество примеров. Показано, что процесс итерационного обучения за несколько шагов сходится, обеспечивая точность распознавания 100% в области компетенции частного классификатора. Агрегация прогнозов реализуется по принципу максимальной проекции образа на собственные подпространства классов частных классификаторов. Приведены примеры использования комитета компетентных классификаторов для набора данных MNIST. Предложена модель непрерывного обучения комитета классификаторов, пригодная для построения самообучающихся систем распознавания. Рассмотрена нейросетевая реализация классификаторов в классе самоподобных нейронных сетей.
Параметрическая оптимизация ШИМ-регулятора с нейронной сетью с помощью улучшенного метода Нелдера-Мида
Authors: Игумнов И.В. , Куцый Н.Н.
Published: December 2024

Целью данной статьи является устранение в алгоритме обучения нейронных сетей недостатков, к которым относятся неточное определение направление движения, медленное схождение к экстремуму и необходимость применения достаточно большого количества начальных симплексов. Предлагается внедрение в алгоритм обучения нейронных сетей дополнительного направления поиска, применительно к решению задачи параметрической оптимизации искусственных нейронных сетей (ИНС), содержащихся в звеньях с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) автоматических систем регулирования (АСР). Ввиду того, что ИНС используются в АСР, задачи обучения и параметрической оптимизации являются равнозначными и в конечном итоге сводятся к определению весовых коэффициентов ИНС. Для достижения означенной цели поставлены и решены задачи: 1) проанализированы существующие подходы, применяемые в методах прямого поиска для улучшения их характеристик; 2) проведены эксперименты по применению наиболее распространённых подходов, в контексте задачи параметрической оптимизации систем с ШИМ-регуляторами; 3) предложены рекомендации по их применению. Это позволяет разрешить проблемы скорости, количества начальных симплексов, возникающие при решении задачи параметрической оптимизации АСР с устройством, осуществляющим ШИМ с использованием ИНС, что обусловливает актуальность представленной статьи.
Оценивание методом наименьших квадратов параметров неэлементарных линейных регрессий с равномерно квантованными объясняющими переменными
Authors: Базилевский М.П.
Published: December 2024

Статья посвящена разработке новой структурной спецификации регрессионных моделей. Ранее автором были введены в рассмотрение неэлементарные линейные регрессии, в которых объясняющие переменные преобразуются с помощью таких неэлементарных операций, как минимум, максимум и модуль. В данной статье для преобразования объясняющих переменных в регрессионной модели предлагается использовать операции округления их значений до ближайшего целого числа в меньшую сторону (пол) или в большую сторону (потолок). В математике и цифровой обработке сигналов такой процесс преобразования называется квантованием. Рассмотрен известный равномерный квантователь с границей округления 0,5. Предложена неэлементарная линейная регрессия с квантованными объясняющими переменными. Определены области возможных значений шагов квантования для модели с одной объясняющей переменной. На основе этого разработан алгоритм приближенного оценивания с помощью метода наименьших квадратов параметров предложенной структурной спецификации. С использованием искусственно сгенерированных статистических данных в пакете Gretlпроведены вычислительные эксперименты, подтвердившие корректность приведенных математических рассуждений. Все полученные в ходе экспериментов неэлементарные линейные регрессии с квантованными переменными оказались адекватнее классических линейных регрессий.
Моделирование подсистемы управления механизмом подъемаковша шагающего экскаватора
Authors: Дунаев М.П. , Довудов С.У.
Published: December 2024

В статье представлена функциональная схема подсистемы управления механизмом подъема ковша шагающего экскаватора. Разработаны структурно-параметрические модели электроприводов переменного тока экскаватора с системой импульсно-фазового управления и системой частотно-импульсного управления. Проведено моделирование электроприводов переменного тока экскаватора с системой импульсно-фазового управления и системой частотно-импульсного управления в среде Matlab/Simulink. Приведено сравнение результатов моделирования систем управления.
Применение облачных и граничных технологий при развитии интеллектуальной энергосистемы
Authors: Колосок И.Н. , Коркина Е.С.
Published: December 2024

Процесс создания интеллектуальных энергосистем (ИЭС) сопровождается широким использованием информационных технологий, среди них важное место занимают технологии обработки данных: облачные технологии, применяемые для обработки больших объемов данных, а также граничные вычисления, позволяющие быстро и эффективно обрабатывать данные локально (на местах). В статье проведено сравнение этих технологий по различным критериям, определены области их применения при развитии ИЭС. Рассмотрены примеры применения этих технологий при реализации функций управления новыми объектами и структурами, создаваемыми и функционирующими в рамках цифровой трансформации и интеллектуализации энергетики, такими, как умный дом, активная распределительная сеть, тренажер диспетчера, виртуальная электростанция и др.
Оптимизация и многокритериальный выбор конфигурации гибридной автономной энергетической системы на основе программы nPro и метода TOPSIS
Authors: Шакиров В.А. , Пионкевич В.А.
Published: December 2024

Электро- и теплоснабжение потребителей удаленных и труднодоступных территорий целесообразно во многих случаях осуществлять с использованием возобновляемых источников энергии. Проектирование оптимальной автономной энергетической системы сопряжено с рядом сложностей: стохастический характер потенциала возобновляемых источников энергии, многообразие технико-экономических параметров и технологических ограничений оборудования. Длительный жизненный цикл энергетической системы и многочисленность целей, преследуемых при ее создании или развитии, приводят к необходимости многокритериального рассмотрения задачи. В статье проведен обзор методов и программного обеспечения для выбора конфигураций энергетических систем, показана актуальность развития многокритериальных подходов. Предложен двухэтапный подход к многокритериальному выбору конфигурации автономной энергетической системы. На первом этапе используется программа nPro, обеспечивающая оптимизацию конфигураций различных энергетических систем, включающих ветровые энергетические установки, фотоэлектрические преобразователи, тепловые насосы, солнечные коллекторы, накопители электрической и тепловой энергии. На втором этапе проводится многокритериальная оценка сформированных энергетических систем методом TOPSIS. Для повышения обоснованности получаемых решений весовые коэффициенты критериев определяются на основе объективного оценивания методом энтропии, а также субъективным методом. Пример применения подхода рассматривается для удаленного населенного пункта Усть-Соболевка, расположенного в Приморском крае. В результате определены десять конфигураций для автономного электро- и теплоснабжения и проведена их многокритериальная оценка с учетом четырех критериев: капитальные затраты, нормированная стоимость производства электрической и тепловой энергии, выбросы диоксида углерода. Наиболее предпочтительная конфигурация характеризуется сравнительно низкими капитальными затратами и выбросами диоксида углерода, а также лучшими среди рассматриваемых вариантов оценками нормированной стоимости производства электрической и тепловой энергии.
Обработка статистики метеорологических данных для оценки потенциала загрязнения атмосферы антропогенными выбросами в городах Ангарск, Братск, Иркутск
Authors: Плеханова О.С. , Асламова В.С. , Асламов А.А.
Published: December 2024

В статье разработана онтология самоочищающейся способности атмосферы от антропогенных загрязнителей и выявлено влияние на нее значимых факторов. По данным сайта https://rp5.ru, в созданной базе данных в СУБД MySQL рассчитаны и проанализированы среднегодовые и среднемесячные значения метеорологических показателей накопления загрязнения атмосферы (МПЗА), МПЗА2, МПЗА3, и показателей самоочищения атмосферы (ПСА), усовершенствованный метеорологический показатель атмосферы (УМПА) для крупных промышленных городов Ангарск, Братск, Иркутск с высоким уровнем загрязнения атмосферы за 2010-2023 годы. Показано, что с коэффициентом детерминации 95,8-99,9% вместо показателя МПЗА3 можно использовать более простой для вычисления МПЗА2, вместо сложного для вычисления показателя ПСА – применять показатель 1/МПЗА. В Иркутске в мае только в 7,1% случаев в атмосфере формируются благоприятные условия для рассеивания загрязнений, а в Ангарске и Братске благоприятных условий для их рассеивания нет.
Информационное проектирование инструментария для динамического когнитивного моделирования в энергетике
Authors: Козлов М.В. , Михеев А.В.
Published: December 2024

Представлен обзор современного состояния в области динамического когнитивного (системного) моделирования и соответствующего программно-вычислительного инструментария для анализа разнородных факторов, влияющих на развитие сложных слабо формализованных систем в энергетике. Проанализированы существующие методы анализа многофакторных динамических систем, а также применение современных инструментов имитационного моделирования для проведения их качественного анализа. Получено представление о подходах к динамическому когнитивному моделированию в контексте его применения для анализа влияния комплексных факторов и оценки системных эффектов на научно-технологическое развитие в энергетике. Результаты исследования могут быть использованы как для разработки программно-вычислительного инструментария динамического когнитивного моделирования, так и для совершенствования подхода к анализу разнородных факторов, влияющих на развитие в энергетике в целом.
СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ ОПЫТОВ С УДОБРЕНИЯМИ
Authors: Шкуркин С.И. , Рухович О.В. , Романенков В.А. , Беличенко М.В.
Published: December 2024

Географическая сеть опытов с удобрениями, организованная по инициативе акад. Д.Н. Прянишникова в 1941 году является уникальной научной базой исследований почвенных процессов и экологических проблем в земледелии. Современные вызовы, обусловленные насущной необходимостью обеспечения продовольственной безопасности страны, возрастанием антропогенной нагрузки на агроэкосистемы, внедрением информационных технологий в сельское хозяйство, изменением климата требуют совершенствования научных исследований в длительных опытах. В статье представлено видение авторами стратегии дальнейшего развития Географической сети опытов с удобрениями.

The Geographic Network of Fertilizer Experiments, organized on the initiative of Academician D.N. Pryanishnikov in 1941, is a unique scientifi c base for research into soil processes and environmental problems in agriculture. Modern challenges caused by the requirements of ensuring the country's food security, increasing anthropogenic load on agroecosystems, the introduction of information technologies in agriculture, and climate change require the improvement of scientifi c research in long-term experiments. The article presents the authors' vision of the strategy for further development of the Geographic Network of Fertilizer Experiments.
ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ АТМОСФЕРНОЙ ПЛАЗМОЙ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ
Authors: Мунассар Е.Х.А. , Шорсткий И.А.
Published: December 2024

Поиск нетрадиционных термомеханических методов обработки зерновых материалов для обеспечения населения высококачественными продуктами питания в необходимом объеме является первостепенной задачей произ- водства. В связи с этим актуально изучение влияния обработки низкотемпературной атмосферной плазмой (НАП) сла- боточных высоковольтных разрядов на физико-механические свойства и показатели качества зерна пшеницы. Объектом исследования была яровая пшеница Triticum aestivum L. урожая 2023 г. (Краснодар) с изначальным содержанием влаги в зернах (20,2 ± 0,3)% двух категорий: опытные пробы, обработанные электрическим разрядом слаботочного искрового режима с объемной плотностью заряда 10–2, 5 · 10–2 и 10–1 Кл/м3, и контрольные. Методами сканирующей электронной микроскопии установлены структурные отличия контрольных и опытных образцов зерна. Измерение кривых сжатия– деформации показало, что обработанные семена имели более высокие значения показателей величины усилия сжатия и модуля упругости за счет структурных изменений после обработки НАП. Анализ качественных характеристик пока- зал, что обработка НАП способствует значительному росту стекловидности зерна пшеницы, что потенциально может способствовать улучшению мукомольных свойств. За счет однородности обработки, неразрушения семян и отсутствия новых химических образований данная технология может стать эффективным инструментом предпосевной обработки.

The search for non-traditional thermomechanical methods for processing grain materials to provide the population with high-quality food products in the required volume is a priority task of production. In this regard, it is important to study the effect of low-temperature atmospheric plasma (LTA) treatment of low-current high-voltage discharges on the physical and mechanical properties and quality indicators of wheat grain. The object of the study was spring wheat Triticum aestivum L. harvested in 2023 (Krasnodar) with an initial moisture content in grains of (20,2 ± 0,3)% of two categories: experimental samples treated with an electric discharge of a low-current spark mode with a volume charge density of 10–2 ,5 · 10–2 and 10–1 C/m3, and control. Scanning electron microscopy methods were used to establish structural differences between the control and experimental grain samples. Measurements of compression–deformation curves showed that the treated seeds had higher values of the compressive force and elastic modulus due to structural changes after LTA treatment. Analysis of the qualitative characteristics showed that LTA treatment promotes a signifi cant increase in the vitreousness of wheat grain, which can potentially improve the milling properties. Due to the uniformity of treatment, non-destruction of seeds and the absence of new chemical formations, this technology can become an effective tool for pre-sowing treatment.
Matrices de aprendizaje y procesos socioeducativos en la Plaza del Mercado de Abastos Compostelana
Authors: De-Andrade-Silva Gilgleide , Vargas-Callejas Germán , Rodrigues-Soares Jakson Renner
Published: December 2024

En este artículo se analizan los procesos educativos que tienen lugar en la Plaza del Mercado de Abastos de Santiago de Compostela, España, un entorno representativo de la cultura gallega y de la educación popular. Esta histórica plaza, organizada a través de dinámicas educativas tejidas en la tradición y mediante matrices de aprendizaje compartidas, constituye un espacio comercial, cultural, laboral y social donde las/los agentes sociales desarrollan vivencias que fortalecen estas dinámicas. El objetivo del artículo es presentar algunas herramientas clave del proceso colectivo de aprender y saber, construidas y empleadas a partir de las relaciones históricas y cotidianas de las personas que trabajan en la Plaza. Para ello, se utilizó una metodología cualitativa con enfoque analítico histórico-social, desde una perspectiva etnográfica centrada en el etnoconocimiento, que permitió describir los procesos de enseñanza y aprendizaje (enseñaje). Las matrices de aprendizaje compartidas forman la base de los procesos educativos y de las dinámicas históricas que sustentan los haceres cotidianos. Estas se articulan en torno a tres herramientas fundamentales del saber: la cultura gallega, la identidad rural y la búsqueda de supervivencia. El estudio se centra en comprender cómo las dinámicas turísticas, educativas y las matrices de aprendizaje compartidas en la Plaza contribuyen al desarrollo de la educación popular y colaborativa, promoviendo un aprendizaje significativo y contextualizado que combina tradición y modernidad.
Transformaciones educativas y desarrollo de competencias digitales docentes, durante la pandemia Covid-19
Authors: Ligarretto-Feo Rennier Estefan , Brijaldo-Rodríguez Mónica Ilanda , Sabogal-Modera Martha Leonor
Published: December 2024

El presente trabajo aborda el desarrollo de competencias digitales docentes presentes durante la pandemia Covid-19. La problemática del texto busca reconocer cómo los lineamientos asociados al desarrollo de competencias han incidido en las acciones educativas que realizaron los maestros. El objetivo buscó comprender las transformaciones educativas que generan las mediaciones pedagógicas en la práctica docente con tecnología. Para ello, se realizó una revisión de la literatura de alcance a partir la metodología PRISMA con el apoyo de una matriz de codificación durante los años 2020 y 2022 en las bases de datos: Scopus, Web of Science, Proquest y Redalyc. Posteriormente, a partir de criterios de búsqueda y selección, se revisaron investigaciones realizadas en países como: EEUU, Costa Rica, México, Argentina, Brasil, Paraguay, España, Portugal, Reino Unido. Entre los principales resultados, se evidencia una correlación entre los años de experiencia docente y la disposición a incorporar tecnologías digitales para expandir la práctica docente. También se refleja, en las publicaciones revisadas, la reflexión acerca de habilidades de curaduría de contenidos digitales utilizados por los maestros para potenciar la dimensión comunicativa. Como conclusión, se requiere potenciar los procesos de apropiación tecnológica desde una visión de mediación pedagógica que incida en las oportunidades que pueden aprovechar los estudiantes como beneficiarios de las mejoras en la formación y competencias de los profesores
Eficacia del modelo aula invertida en el rendimiento académico de estudiantes universitarios
Authors: Aguilera-Meza Carola Katherine , Delgado-Cobeña Elan Ignacio , Montes-Rodríguez Carlos Arturo , Moreira-Sánchez Jennifer Lisbeth , Zambrano-Vélez Wilson Alexander
Published: December 2024

La investigación abordó la problemática actual basada en desmotivación y bajo rendimiento académico entre estudiantes universitarios mediante la exploración de metodologías innovadoras en la enseñanza. En particular, se evaluó la eficacia del modelo de aula invertida en el contexto de la nivelación considerando carreras de Ciencias de la Salud. Se utilizó un enfoque cuantitativo de tipo experimental y de campo. La muestra consistió en 243 estudiantes y el análisis se centró en el rendimiento académico medido a través del cálculo de medias y la prueba de Kruskal-Wallis. Los hallazgos revelaron que los estudiantes de medicina destacaron significativamente con la media más alta comparada con otros grupos estudiados, se alcanzó un rendimiento global de 96 sobre 100. La aplicación de pruebas estadísticas confirmó diferencias significativas (p-valor=0.000) al comparar los distintos grupos por parejas. Este resultado destacó la efectividad del modelo de aula invertida en mejorar el rendimiento académico de los grupos experimentales, especialmente entre los estudiantes matriculados en la carrera de medicina. En definitiva, el análisis cuantitativo de los promedios académicos subraya la ventaja del aula invertida como una metodología efectiva para fomentar un mejor desempeño entre los estudiantes universitarios. Estos resultados no solo validaron la pertinencia del modelo invertido en contextos educativos específicos, sino que también sugieren su potencial para abordar desafíos persistentes relacionados con la motivación y el logro académico en entornos universitarios
Efecto del Bioway® sobre la fertilidad de un Inceptisol cultivado con cacao (Theobroma cacao L.)
Authors: Vera Loor Amstrong Agustin , Reyes Hernández Alfredo , Sebrango Rodríguez Carlos Rafael , Ferrás Negrín Yusdel , Andrade Yucailla Verónica , Quiroz Villarreal Bianca María , Chacón Iznaga Ahmed , Colás Sánchez Ariany
Published: December 2024

En Ecuador, el cacao es el principal rubro exportable, sin embargo, sus rendimientos son bajos. El objetivo del estudio fue determinar el efecto del Bioway®, sobre las propiedades químicas de un suelo Inceptisol dedicado a la producción intensiva de cacao. Este fue conducido en el invernadero del laboratorio de suelos de la Universidad Tecnológica Equinoccial sede en Santo Domingo de los Tsáchilas. En un diseño de bloques completamente al azar, con diez repeticiones, se distribuyeron cinco dosis de Bioway® (0; 2; 4; 6 y 8 t ha-1). Se utilizó el maíz amarillo (INIAP 542) como planta indicadora durante tres ciclos consecutivos de cuatro semanas por ciclo y se colectaron y analizaron muestras de suelo y planta. Los resultados muestran que los mejores indicadores de la fertilidad de suelo y el crecimiento de las plantas de maíz, se lograron con la aplicación 6 y 8 t ha-1 de Bioway®.
DFT Studies of Cubane [4Fe-4S], [4Fe-4S]+, and [4Fe-4S]4+ Clusters
Authors: Venus Grayson , Jayamaha Peshala , Wang Lichang
Published: December 2024

Iron sulfur clusters are metallic cofactors found in iron-sulfur proteins that have many important biological roles, including electron transfer. The versatile [4Fe-4S] cluster has a special electronic environment which leads to its unique reactivity. Using DFT calculations, the geometry of the [4Fe-4S] cluster at 0, +, and 4+ oxidation states was investigated at a variety of spin states. The B3LYP functional and 6-311+G(d,p) basis set were used to perform gas phase geometry optimization and vibrational frequency calculations on the clusters. The neutral [4Fe-4S] cluster's most stable spin state is the 17et (16 unpaired electrons), while the +1 cluster has a most stable spin of 18et, and the +4 cluster of 21et. Consistent with what was previously observed, the symmetry and the cubicity of the structures increase with increasing oxidation and spin state. Additionally, bond length is seen to consistently increase with spin and oxidation state. Interestingly, the HOMO/LUMO gap of the most stable forms of the 0, +1, and +4 clusters (1.87eV, 1.73eV, and 1.79eV, respectively) were considerably lower than those of the 2+ and 3+ oxidation states (4.25eV and 4.23eV). Our results support the hypothesis that the structure consists of J aggregates of FeS monomers.
Optimization of Hydrogen Evolution Reaction Efficiency: Entropy and External Pressure Effects on High-Density Fish Patch Single-Atom Catalysts
Authors: Daniel Chidi
Published: December 2024

Hydrogen has the blueprint as the next generation energy. Despite the considerable promise of Single atom catalysts (SACs) for hydrogen evolution, it is crucial to address the environmental concerns associated with these catalysts to advance their application in renewable energy technologies. In line with the Second law of thermodynamics we report the findings from a first principle examination of a novel high-density fish patch single-atom catalyst for HER. We employed DMOL3 and MATLAB for the molecular modelling and computation while MATLAB was used to determine the overpotential constant. With a focus on the effect of the entropy on the reaction rate for Hydrogen evolution reaction (HER), the optimum entropy for efficient HER was determine. Applying an external pressure of (0, 0.1333, 0.2667 and 0.4 Pascal) on the system and studying the Gibbs free energy, the study revealed that 0.2667 Pa, is the best position for efficient HER. At this value, ΔGH2 and ΔGH -0.25369 and -0.25883 eV.
Enabling nondestructive observation of electrolyte composition in batteries with ultralow-field nuclear magnetic resonance
Authors: Fabricant Anne M. , Picazo-Frutos Román , Teleanu Florin , Rees Gregory J. , Lin Mengjiang , House Robert A. , Bruce Peter G. , Blanchard John , Eills James , Sheberstov Kirill , Budker Dmitry , Barskiy Danila A. , Jerschow Alexej
Published: December 2024

Although reliable rechargeable batteries represent a key transformative technology for electric vehicles, portable electronics, and renewable energy, there are few nondestructive diagnostic techniques compatible with realistic commercial cell enclosures. Many battery failures result from the loss or chemical degradation of electrolyte. In this work, we present measurements through battery enclosures that allow quantification of electrolyte amount and composition. The study employs instrumentation and techniques developed in the context of zero-to-ultralow-field nuclear magnetic resonance (ZULF NMR), with optical atomic magnetometers as the detection elements. In contrast to conventional NMR methodology, which suffers from skin-depth limitations, the reduced resonance frequencies in ZULF NMR make battery housing and electrodes transparent to the electromagnetic fields involved. As demonstrated here through simulation and experiment, both the solvent and lithium-salt components of the electrolyte (LiPF6) signature could be quantified using our techniques. Further, we show that the apparatus is compatible with measurement of pouch-cell batteries.
Does Plasma Membrane Transbilayer Asymmetry Coupled to Lipid Nanodomains Drive Fast Kinetics of FGF2 Membrane Translocation into the Extracellular Space?
Authors: Lolicato Fabio , Kaur Manpreet , Knez Ana Mmarija , Saleppico Roberto , Nickel Walter
Published: December 2024

Fibroblast Growth Factor 2 (FGF2) is a potent mitogen secreted from mammalian cells through an unconventional secretory pathway. This process is mediated by direct translocation of FGF2 across the plasma membrane into the extracellular space. It requires several components that are asymmetrically distributed between the two leaflets of the plasma membrane. At the inner plasma membrane leaflet, FGF2 undergoes sequential interactions with the Na,K-ATPase, Tec kinase, and the phosphoinositide PI(4,5)P2. While the Na,K-ATPase, and Tec kinase are auxiliary factors, interactions of FGF2 with PI(4,5)P2 trigger the core mechanism of FGF2 membrane translocation, inducing FGF2-oligomerization-dependent formation of lipidic membrane pores. At the outer plasma membrane leaflet, membrane-inserted FGF2 oligomers are captured and disassembled by Glypican-1 (GPC1), resulting in translocation of FGF2 to the cell surface. In a cellular context, a single FGF2 membrane translocation event occurs within 200 milliseconds. By contrast, in vitro, using a fully reconstituted liposomal inside-out system with FGF2 added from the outside and luminal encapsulation of high affinity heparin molecules, FGF2 membrane translocation takes several minutes. Here, we hypothesize the observed difference to be, at least in part, due to the asymmetrical membrane lipid distribution and the spatial organization of the FGF2 translocation machinery in native plasma membranes. We suggest the molecular machinery mediating FGF2 membrane translocation to assemble in ordered nanodomains, characterized by sphingomyelin (SM), cholesterol and phosphoinositide PI(4,5)P2 coupled together. The transbilayer asymmetry of these lipids likely plays a crucial role in regulating the thermodynamics and kinetics of FGF2-induced membrane pore formation. Therefore, succeeding in reconstituting the FGF2 translocation machinery in artificial membranes with an asymmetric transbilayer distribution of SM and PI(4,5)P2 and other membrane lipids may reveal a direct impact on pore opening kinetics. Similarly, disrupting lipid asymmetry in cells may significantly impact FGF2 secretion rates, a finding that would underscore the importance of the spatial organization of lipids in membrane dynamics. Testing this hypothesis may advance our understanding of how membrane asymmetry and ordered lipid nanodomains regulate critical biological processes, such as the unconventional secretion of FGF2.
Imaging biomineralizing bacteria in the native-state with X-ray fluorescence microscopy
Authors: Chevrier Daniel M. , Cerdá-Doñate Elisa , Gandarias Lucía , Gomez-Gonzalez Miguel A. , Swaraj Sufal , Soto-Rodriguez Paul E. D. , Fraisse Antoine , Robinson Tom , Faivre Damien
Published: December 2024

Understanding the interactions between metal-based nanoparticles and biological systems in complex environments (e.g., the human body, soils, and marine settings) remains challenging, especially at the single-cell and nanoscale levels. Capturing the dynamics of these interactions, such as metal distribution, nanoparticle growth, and degradation, in their native state (in vivo) is particularly difficult. Here, we demonstrate the direct measurement of iron content in hydrated, magnetite-biomineralizing magnetotactic bacteria using synchrotron-based X-ray nanobeam scanning fluorescence microscopy combined with a liquid cell environment. In addition to X-ray fluorescence imaging, we collected iron chemical speciation information from individual bacteria in liquid using X-ray absorption spectroscopy. For in situ biomineralization studies, we developed a microfluidic device to track magnetite nanoparticle formation over several hours under the X-ray beam. This approach highlights the potential of X-ray fluorescence microscopy in liquid cell setups to provide elemental and chemical insights into biological processes at the single-cell level. Combining X-ray nanobeam techniques with liquid cell devices will enable more “on-chip” experiments on metals in biological contexts to be conducted at the synchrotron.
Moldrug algorithm for an automated ligand binding site exploration by 3D aware molecular enumerations
Authors: Martínez León Alejandro , Ries Benjamin , Hub Jochen , Magarkar Aniket
Published: December 2024

We present Moldrug, a computational tool for accelerating the hit-to-lead phase in structure-based drug design. Moldrug explores the chemical space using structural modifications suggested by the CReM library and by optimizing an adaptable fitness function with a genetic algorithm. Moldrug is complemented by Moldrug-Dashboard, a cross-platform and user-friendly graphical interface tailored for the analysis of Moldrug simulations. To illustrate Moldrug, we designed new potential inhibitors targeting the main protease (MPro) of SARS-CoV-2 by optimizing a consensus fitness function that balances binding affinity, drug-likeness, and synthetic accessibility. The designed molecules exhibited high chemical diversity. A subset of the designed molecules were ranked using MM/GBSA and alchemical binding free energy calculations, revealing predicted affinities as low as −10 kcal mol−1. Moldrug is distributed as a Python package under the Apache 2.0 license. It offers pre-configured multi-parameter fitness functions for molecular design, while being highly adaptable for integrating functionalities from external software. Documentation and tutorials are available at https://moldrug.rtfd.io.
Genetically-targeted photocatalytic organic dyes for spatiotemporally controlled organic synthesis directed by specific living cells
Authors: Zhao Spencer , Loh Kang Yong , Tyson Jonathan , Kadur Chandan , Bertozzi Carolyn , Deisseroth Karl , Bao Zhenan
Published: December 2024

Catalytic reactions of a broad range of abiotic molecules and macromolecules are beyond the native capabilities of mammals. Natural enzymes from prokaryotes or plant-based eukaryotes have limited substrate scopes. Therefore, broadening the range of catalytic bond-forming reactions that function in physiological conditions would enable the syntheses of a vast array of molecules directly within biological systems. This approach may provide an alternative way to modulate cellular behaviors if such molecules can be synthesized with spatiotemporal control on specific cell types in living systems; furthermore, restricting synthesis to well-defined cells or cell-types would enable a potentially transformative approach of treating cells as separable reaction vessels within living organisms. Herein, we use genetic targeting to incorporate an organic photocatalytic dye onto specific cell types to enable in-situ light-controlled and spatially defined chemical synthesis of non-natural molecules. We demonstrate, for the first time, a photo-patterned organic coupling reaction in the extracellular matrix of living cells under dilute, aqueous, aerobic physiological conditions. A 6-fold contrast in reaction yield can be achieved between two adjacent HEK293FT cells with and without light exposure. The above photocatalysis can be initiated using mild confocal laser stimulation as low as 16 μW/mm2 at multiple wavelengths. Furthermore, the cell-type specific photocatalyzed C-H functionalization coupling reactions taking place on cell surfaces are used to demonstrate anabolic construction of non-natural products. The above findings lay an important foundation for developing future abiotic cell-type specific chemical syntheses in living organisms.
Non-Uniform Chiralization of Metal-Organic Frameworks Using Imine Chemistry
Authors: Novotny Balázs Álmos , Majumdar Sauradeep , Ortega-Guerrero Andres , Jablonka Kevin Maik , Moubarak Elias , Gasilova Natalia , P. Domingues Nency , Kessler Raluca-Ana , Oveisi Emad , Ebrahim Fatmah Mish , Smit Berend
Published: December 2024

Homochiral metal-organic frameworks (MOFs) are exceptional media for heterogenous enantiodifferentation processes. Modifying available achiral structure-bearing MOF scaffolds is a preferred method to extend this class of materials. Reported postsynthetic covalent chiralizations generally lead to uniform, site-specific modifications. The use of chemically versatile modifying agents, like aldehydes, may instead result in the statistical formation of chemically non-uniform anchored products. In addition, use of such modifying agents gives rise to spatial non-uniformities in the radial direction, due to prohibited diffusion through the MOF bulk. The advantageous grain structure formation plus molecular non-uniformity greatly increase the complexity of such systems. The use of such modifying agents, therefore, necessitates a broader, holistic characterization. The present work explores the adaptation of imine chemistry for post-synthetic chiralization. A chiral aldehyde and a chiral ketone are probed on two amine-functionalized MOF substrates - MIL-125 NH2, and UiO-66 NH2. The UiO-66 NH2 modified with the natural product-derived (R)-2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-carboxaldehyde ((R)-1 aldehyde) is found to have the best performance in terms of reactivity and MOF stability. A comprehensive toolbox of methods was demonstrated to robustly characterize the obtained material. This includes high-resolution accurate mass electrospray ionization mass spectrometry (HRAM-ESI-MS) to reveal the competing reactions that yield a statistical set of oligomer-rich structures. In silico modeling correctly predicts the localization of the modification. The modification is found to be covalent, chiral, and mainly proceeding through imine formation, resulting in a surface enantioselector display formation. Restricted diffusion lengths in the solid phase infer good retention of resolving power in ascending van Deemter régimes in chromatography. Meeting this criterion makes the yielding material a promising potential stationary phase candidate for performant chromatographic enantioseparations.
Machine Learning Based Density Functional Method for Chemical Reactions I: Organic Reactions
Authors: Xiao Jin , Zhang Yingfeng , Li Bowen , Wang Han , Zhang John Z.H. , Zhu Tong
Published: December 2024

The accurate computation of reaction energy and reaction barrier height is indispensable for the investigation of chemical reaction mechanisms and rates. In this research, we employ the Deep post-Hartree Fock (DeePHF) model in conjunction with the local density matrix derived from different base quantum chemistry methods (HF, PBE, B3LYP, M06-2X and $\omega$B97M-V). Through extensive training on high-precision small molecule reaction data, including reaction structures and high-precision NEB (Nudged Elastic Band) trajectories, our model showcases better performance across various reaction barrier height datasets compared to the common density functional theory(DFT). The precision of the model rivals that of the double hybrid functionals. Notably, DeePHF maintains high accuracy even when applied to small molecules, medium-sized molecules, and standard benchmark reactions datasets, displaying its substantial advantage in exploring reaction potential energy profiles.
Growth and Yield Response of Ginger (Zingiber Officinale) to Different Application Levels of High Molecular Weight Chitosan
Authors: Aduguba W. O. , Oppong-Sekyere D. , Akumbutum J.
Published: December 2024

Purpose: This study examines soaking ginger (Zingiber officinale Roscoe) in different High Molecular Weight Chitosan (HMWCHT) concentrations to assess its influence on growth and yield. The study examined the impact of chitosan soaking on ginger growth.
Design/Methodology/Approach: This study employed a randomised complete block design. Three chitosan concentrations (0, 50, and 100 ppm) were used, and growth parameters (plant height, leaf count, and chlorophyll content) were assessed over 12 weeks. Means were separated using the Duncan Multiple Range Test (DMRT) as the significance test at p≤ 0.05.
Findings:  Weeks 10 and 12 saw remarkable values for plant height (66.3 cm and 69.1 cm), leaf count (20.33 and 22.0), and chlorophyll content (79.0 and 81.0) in ginger soaked in 50 ppm, highlighting the potential of high chitosan concentrations for ginger growth. Moreover, 50 and 100 ppm chitosan resulted in significantly higher yields, with ginger soaked in 100 ppm yielding the most (1830 g).
Research Limitation: The study's controlled conditions and limited chitosan concentrations may not fully capture field variability or broader application ranges.
Practical Implications: Soaking ginger in 100 ppm chitosan significantly enhances growth and yield, offering practical, eco-friendly alternatives to synthetic fertilisers.
Social Implications: Improved ginger yields support food security, farmer income, and sustainable agricultural development through environmentally friendly agricultural practices.
Originality/Value: This study underscores the positive impact of high-molecular-weight chitosan soaking on ginger's growth and yield response. Chitosan, particularly at a concentration of 100 ppm, holds promise as a growth enhancer for commercial ginger cultivation.
Toxic Workplace Environment Effect on Citizenship Behaviour and Engagement
Authors: Asamoah-Appiah W. , Kumi E. , Yeboah S. T.
Published: December 2024

Purpose: The study's primary objective was to investigate how toxic workplace environments affect employee engagement and citizen behaviour.
Design/Methodology/Approach: The study adopted a descriptive correlational research design. The targeted population was six hundred forty-three employees of selected multinational corporations in Ghana. Systematic sampling was a technique employed to select the respondents. A survey was conducted using a structured, validated questionnaire to solicit quantitative data. Data was analysed using SPSS (v. 26) and the PLS-SEM software (3.0).
Findings: The main findings demonstrated a statistically significant negative correlation between employee engagement, toxic work environment, and citizenship behaviour. However, a statistically significant relationship was found between servant leadership and good citizenship. A positive association was observed between servant leadership and employee engagement.
Research Limitation: The study adopted a cross-sectional data collection approach, which limited the opportunity for a longitudinal survey. Data collection was also limited to selected multinational companies in Ghana.
Practical Implication: A toxic workplace is characterised by negative interpersonal dynamics, which increase turnover, undermine employee engagement, exacerbate job burnout and demotivation, decrease total productivity, raise absenteeism and turnover
Social Implication: The toxic workplace environment may cause negative interpersonal dynamics such as stress and demotivation, lower their levels of organisational citizenship behaviour
Originality/Value: The study on toxicity is novel in Ghana since relatively few studies seek to establish the relationship between a toxic workplace environment, employee engagement, citizenship behaviour, and the role of servant leadership.