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地震灾害下电网性能研究综述———以弹性视角为主

电网是保障现代社会正常运转不可或缺的关键基础设施,我们日常生活所需的许多基本服务都依赖于电网所提供的电力。中国是一个地震多发国家,世界上较为严重的地震有33%都发生在这个仅占全球陆地面积7%的国家。地震能对电网造成广泛破坏,而停电又将影响依赖于电力的基础服务,进一步恶化地震后果。因此,电网在地震灾害下的性能研究受到了学术界以及工业界的普遍重视,大量的研究成果层出不穷。基于地震灾害下电网性能研究的一般框架,对现有文献从如下四个方面进行了综述:地震灾害情形模拟、电网元件脆弱性建模、电网功能变化过程仿真、电网抗震性能评估与改进。需要注意的是,电网性能可以从脆弱性、可靠性、风险等多个视角进行评估,这里着重从弹性视角进行了研究现状分析。最后总结了当前研究中存在的问题以及未来研究的热点方向。
底部框架砌体结构地震损伤模拟分析

在强烈地震中,大量的底部框架砌体房屋损伤、破坏甚至倒塌,严重威胁着生命财产的安全。在对汶川地震中一栋典型的底部框架砌体结构房屋现场震害调查的基础上,本文采用有限元法分析了其非线性地震反应行为和损伤演化过程,探讨了底部框架结构的地震破坏机理。研究表明:采用精细化有限元建模方法可以比较可靠地模拟结构地震损伤破坏过程。由于填充墙的约束效应,框架柱的实际计算高度减小而成为短柱,地震作用下框架柱在开窗部位发生脆性剪切破坏,是该结构地震破坏的主要原因。抗震设计时宜考虑框架与填充墙的相互作用效应,避免形成短柱破坏。
基于成灾条件的滑坡危险性评价串并联模型与应用

首先对基于成灾条件的滑坡危险性评价串并联模型进行了研究。通过对滑坡发生原理的分析,将滑坡成灾条件划分为触发因素系统(充分条件)和内部因素系统(必要条件)两类,滑坡只有在触发因素系统(充分条件)和内部因素系统(必要条件)共同作用下才会发生,建立了滑坡危险性评价的概念模型;通过分析电路三要素(电压、电阻与电流)与滑坡成灾条件的关系,首次建立了基于滑坡成灾条件的滑坡危险性评价串并联数学模型并定义了其算法。研究结果表明:模型能在结构和功能上表征滑坡的发生原理。然后,运用所建立的模型对研究区5·12汶川地震条件下滑坡危险性进行了评价。通过分析地震滑坡成灾条件,借助arcgis软件实现了对研究区地震条件下滑坡危险性的定量评价,并用遥感解译和实地调查的5·12汶川地震触发的滑坡数据对评价结果进行了检验。研究结果表明:73.56%地震滑坡位于极高危险区与高危险区,发生率也以极高度危险区与高度危险区较大,分别为0.319 4和0.185 0,滑坡发生率总体上随危险性等级的增加而增大,说明这种评价方法得出的危险等级与实际滑坡发生情况吻合。
巴戟天中环烯醚萜苷和蒽醌在电喷雾离子源负离子模式下的质谱裂解行为

利用电喷雾-四极杆-飞行时间串联质谱(ESI-Q-TOF MS/MS)技术,在负离子模式下,探讨巴戟天中4种环烯醚萜苷和2种蒽醌成分的质谱裂解途径。通过[M-H]~-获得化合物的相对分子质量信息,进一步对[M-H]~-进行碰撞诱导解离,获得相应化合物的裂解途径。结果表明,环烯醚萜苷主要的裂解途径是首先脱去母环上的功能基团,如中性丢失H_2O、CO_2、CH_3COOH和糖单元等部分;其次是二氢吡喃环和糖环的断裂,m/z113、101为环烯醚萜苷母环断裂的特征碎片离子。蒽醌类化合物的裂解行为是连续失去CO,也可以失去CO_2。这些质谱裂解行为的研究有助于环烯醚萜苷和蒽醌类化合物的结构解析,也可为其他同类化合物的鉴定提供依据。
气相色谱-串联质谱法测定卷烟主流烟气中7种酚类化合物

建立了气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)法检测卷烟主流烟气中苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚7种酚类化合物。在标准抽吸条件下,用剑桥滤片收集5支卷烟主流烟气粒相物,经异丙醇超声提取后,利用GC-MS/MS的多反应监测模式(MRM)测定,内标法定量。在优化的前处理及仪器条件下,7种酚类化合物呈现良好的线性关系(R~2≥0.998 6),定量限为0.012~0.021 μg/cig,加标回收率为91.1%~107.7%,相对标准偏差(RSD)为2.5%~6.6%。该方法操作简单、分析时间短、准确可靠、灵敏度高,适用于卷烟主流烟气中酚类化合物的检测分析。
利用本征正交分解进行电力系统模型降阶

针对电力系统模型降阶问题,提出一种基于本征正交分解POD(proper orthogonal decomposition)理论的降阶方法。首先依据动态电力系统模型建立系统样本向量集,并利用样本向量集按降序排列的奇异值以及相应的奇异值向量构造一个正交矩阵;然后着选择一个可以保持样本集基本特征信息的参数,构造POD基向量矩阵;最后利用基向量矩阵得到降阶模型。仿真计算结果表明,POD降阶模型可以保留原系统稳定性以及其输入输出动态行为,验证了所提方法的实用性。
城市配电网居民住宅和商业负荷特性对比分析

负荷特性分析对电力企业经营规划具有重要的理论指导作用与实践应用价值,对同一地区与居民生活密切相关的商业负荷和居民住宅负荷,从各个角度进行了对比分析。首先,从最大负荷变化及负荷特性指标入手,阐述了两者的年度和月度负荷变化规律,进一步利用基准负荷比较法求取了典型月的日最大降温负荷及最高占比;其次,利用散点分布和最小绝对残差法得到的拟合曲线,从出现时刻角度分析了日最大负荷的特点,并研究了典型日负荷变化;最后,借助斯皮尔曼相关系数法进行了相关性分析,运用最小二乘法构建的回归模型研究了气温敏感性,同时深入挖掘了南北方小区的负荷特性异同。分析结果表明,加强电力需求侧管理,优化配电网负荷特性具有重要意义。
考虑负荷时序特性的含主变配电网可靠性评估

针对现有配电网可靠性评估方法主要对不同电压等级进行独立评估,且未考虑实际电网运行过程中负荷的时序变化特性等问题,提出了一种高配电自动化水平下,考虑负荷时序特性的含主变配电网可靠性评估方法。首先,基于分区化简方法对中压配电网进行故障分析,确定多联络下基于负荷均衡度的分区转供模型;其次,提出了高配电自动化水平下主变故障后以最小隔离区为单位的负荷转供策略,并分析了考虑备自投的主变故障协同处理过程;最后,结合元件停运与负荷时序模型,提出了含主变的配电网可靠性评估序贯蒙特卡洛模拟流程。算例表明,所提方法更符合电网未来的运行实际,评估结果更加全面准确。
电流注入型18脉波三角-多边形自耦变压整流器

在多脉波整流系统中,直流侧有源谐波抑制技术可以进一步降低输入电流的谐波含量。在18脉波三角-多边形自耦变压整流器的基础上,采用直流侧注入电流的有源谐波抑制方式,分析了注入电流的补偿原理,研究了注入电流的实现方法,建立了整流电路的模型。仿真结果表明,在负载变化和三相电压发生不平衡时,网侧电流的谐波总畸变率保持在3%以下,电压不平衡造成的影响也有所减小。在整流器谐波抑制性能得到提高的同时,降低了其制造成本。
基于单-双端行波测距原理的配网多端故障定位

为实现配电网快速准确故障定位,避免故障范围扩大,结合单-双端行波原理,提出一种配电网多端行波故障定位方法。利用小波变换模极大值确定故障初始行波波头,用4次多项式拟合零模波速与零、线模时差的关系用于故障测距;利用双端行波原理进行故障选线及主干线和有二级分支出线的一级分支的故障测距;利用基于零、线模波速差的单端测距法对二级分支以及没有二级分支出线的一级分支进行测距;只需要判断初始行波波头,受分支影响小。通过PSCAD仿真验证了该方法的可行性。
考虑隐性故障的单一保护装置风险评估

为了分析隐性故障对继电保护装置的影响,综合考虑保护发生隐性故障概率和其后果的严重程度,提出了针对保护装置的隐性故障风险评估方法。首先,利用马尔可夫状态空间法计算保护发生隐性故障的概率,并基于效用函数与蒙特卡洛法构造了过电压、低电压、元件过载和母线失负荷4种单一电气量严重度指标;其次,基于层次分析法和熵权法对以上4种严重度指标加权综合,并进一步将概率与严重度相乘得到保护隐性故障风险指标;最后,通过算例验证了方法的有效性。本研究工作为电力系统运行维护人员提供了一定的参考依据。
基于改进二进制万有引力算法的含DG配电网故障定位

为提高含DG配电网故障定位的准确性和快速性,对传统二进制万有引力搜索算法BGSA(binary gravitational search algorithm)的位置更新公式进行了改进,加入了种群初始化公式,使算法适用于配电网故障定位。针对二进制引力算法的早熟收敛和寻优精度问题,定义了一种自适应调节的衰减系数α,有效提高了算法搜索的准确度。将改进的引力算法应用于含DG的配电网故障定位中,并通过算例验证了该算法的可行性和有效性。结果表明该算法能够对复杂配电网进行准确的故障定位,且收敛速度快,容错性能好。
基于电流相关性分析的高压直流输电线路保护

在分析高压直流输电线路故障电流特点的基础上,提出了一种基于双端电流相关性保护的新方法。该方法根据区内故障时两端电流变化方向相反、而区外故障两端电流变化方向相同的特征做相关性比较,实现区内、外故障快速准确识别。此方法不需要线路两端保护装置严格时间同步,采样频率要求低,可在当前高压直流控制与保护系统的硬件条件下实现,可靠性高,实用性强,能够满足高压直流线路对保护性能的要求。PSCAD和MATLAB仿真结果验证了其可行性和有效性。
电动汽车集群优化充电多时段有功无功混合控制策略

针对电动汽车充电能量和充换电设施无功调节能力的综合利用问题,提出一种多时间尺度有功无功混合控制的电动汽车集群优化充电策略,在满足充电需求的同时参与电网优化调度并提供无功支持。优化充电策略的第1阶段为充电功率调节,建立多时段充电能量调度优化模型;第2阶段考虑充电设施有功无功解耦度的无功调节约束,根据第1阶段的电动汽车充电计划,在各时段内独立执行基于电动汽车并网拓扑结构的无功优化。两阶段有功无功混合控制方式简化了充电能量优化调度和无功优化问题的复杂度,提升了电网运行的经济安全性和供电质量,为大规模接入电网的电动汽车集群实时调控提供了必要的技术手段。
高斯消元法计算技巧的研究及应用

针对传统高斯消元法中计算公式应用不便以及编程效率不高等问题,提出无需计算公式可直接完成消元计算的四角规则;根据对称矩阵消元过程中元素的变化特点,提出非零元素的快速判断方法。详细地比较分析了“按行消元、逐行规格化”和“逐行规格化、按列消元”的计算过程,指出尽管前者应用更多,但后者其实更为直观、计算效率更高。上述方法对各IEEE节点系统均高效可行,也同样适用于各个工程领域对因子表法、三角分解法等快速求解。
可配置模块化工业机器人运动控制系统研究

针对工业机器人控制系统存在封闭性高,二次开发难度大、结构复杂、技术升级困难等弊端,在保证机器人稳定运行的前提下,基于LinuxCNC设计构建一套可配置工业机器人运动控制系统,通过集成RTAI实时补丁,编写机器人控制算法,对机器人进行实时运动规划。为了验证模块化的系统架构设计可以适应不同机器人系统的运行要求,对工业机器人原型系统样机上进行了验证,根据驱动设备和系统需求,完成NC配置文件和通讯配置文件。通过对实验数据分析和处理,验证了运动控制系统的可行性。
逆向工程中点云孔洞修补技术研究

对于散乱点云模型上的大面积、跨面孔洞,逆向软件往往难以修补。为了提高孔洞修补精度、获得完整的点云模型,提出了对手受惩罚竞争学习算法(Rival penalized competitive learning, RPCL)和模糊C均值聚类算法(Fuzzy C-means,FCM)相结合的综合改进径向基函数神经网络(RBF)算法,建立了基于改进算法的点云孔洞修补模型,并以挖掘机斗齿和汽车模型为研究对象,利用RPCL-FCM-RBF联合算法对不同特征的点云孔洞进行了修补研究。结果表明,该算法在很大程度上提高了点云孔洞的修补精度,其补洞效果远优于逆向软件。而且,较之传统的RBF神经网络,该方法所建模型具有更高的预测精度、能够有效地调整洞口缺失数据、实现点云孔洞的精确修复,实用性强。
重载精密机械手末端误差的多目标优化

针对关节几何误差对重载机械手运动精度的影响,鉴于PID神经元具有多输入和多输出优化的特性,提出重载精密机械手误差的多目标优化方法,研究重载机械手误差的关键因子,分析重载精密机械手的映射及机械手多输出目标之间的关系,探究PID控制器与神经元网络之间的对应关系,求解重载机械手精密运动的传递关系,同时推导机械手位姿、速度和加速度与关节几何误差之间的数学模型,得出机械手关节误差对其运动精度的影响趋势,以SCARA机器人为研究对象,采用PID神经元的多目标优化方法对其误差进行整合。结论表明: PID神经元的多目标优化方法有效地减小了关节几何误差对重载机械手的影响,其合理性得到了验证。
薄煤层采煤机装煤性能影响因素分析

为了提高采煤机滚筒的装煤性能和工作效率,基于PRO/E、EDEM、MATLAB联合构建了新型薄煤层采煤机截割部离散元仿真模型,模拟了采煤机截割、破碎煤岩的复杂过程,并获得了相应的装煤率;基于单因素分析法,研究了牵引速度、滚筒转速及截深对采煤机装煤率的影响规律;利用多因素分析法研究了各因素对采煤机装煤率影响的显著程度,并得到了使其装煤性能最优的设计参数。研究结果表明:基于实际工况,新型薄煤层采煤机装煤性能最优的设计方案为:滚筒截深为700 mm,牵引速度为9 m/min,滚筒转速为58 r/min,为采煤机滚筒装煤性能的研究及优化提供了一种新方法。
乌鲁木齐建成区颗粒物污染的变化规律及其相关性研究

基于2016年3月-2017年2月六种大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO、O_3)浓度实时变化数据和同期气象数据,利用统计分析方法,研究乌鲁木齐市建成区主要大气颗粒污染物的时间尺度特征,并进行相关性分析,结果表明: (1)研究区颗粒物污染程度具有明显的月变化规律,3月起颗粒物浓度不断降低,于7月达最小值,此后不断升高并于次年1月达最大值; (2)具有明显的周末效应,颗粒物浓度在周末低于工作日; (3)颗粒物浓度日变化曲线呈"三峰三谷"结构; (4) PM_(2.5)与PM_(10)显著线性正相关,其相关性的大小受季节变化的影响,依次为春季<夏季<秋季<冬季; (5) PM_(2.5)与O_3相关性不强,而与SO_2、NO_2和CO线性正相关,其相关性大小也受季节影响,PM_(2.5)与CO的相关性在春季明显弱于其他季节,与NO_2在春季明显高于其他三季,与SO_2在夏季明显比其他三季高; (6)全年来看,PM_(2.5)与气压和湿度正相关,与气温和风速负相关;在季节模式下,排除未通过显著性检验的部分,该相关性在夏季与其他季节相反,即PM_(2.5)与气压和湿度负相关,与气温和风速正相关。
明清小冰期鼎盛期气候变化及其社会响应

明清小冰期鼎盛期是指1560 ~ 1890年小冰期气候最寒冷的时期,其间气候波动剧烈,自然灾害频发,对明清社会经济发展产生了重大的影响。文中分别从满清入关、明朝灭亡、康熙复兴、道光萧条、光绪衰落五个阶段探讨了明清小冰期鼎盛期气候变化及其社会响应。研究表明: (1)明末北方低温,雪灾冻害频繁,严重影响了以游牧业为主的女真族的生产生活,牲畜死亡,食物短缺,加速了女真族南下入关的步伐。(2)崇祯大旱期间,农业欠收,饥荒四起,农民起义不断,导致明朝灭亡。(3)康熙时期,气候寒冷,严重影响了社会生产,但康熙励精图治,一定程度上缓解了因自然灾害带来的社会经济损失,社会发展不断充满活力,为"康乾盛世"奠定了基础。(4)道光年间,冷冬频繁,严重的自然灾害将原本矛盾尖锐的社会变的更加动荡不堪,生产力受损,社会开始衰落。(5)光绪大旱,导致人口减少,生产停滞,社会混乱,国家内外交困,社会已彻底衰败。因此,在古代农业社会,生产力水平低下,人类对气候变化引发的自然灾害的预知能力、适应能力、抵御能力差;在自然灾害频发且灾情严重情况下,易导致粮食减产甚至绝收,食物短缺,饥荒四起,起义不断,社会动乱,社会生产力严重受损,社会将面临衰败的趋势。
农户生态修复行为与修复效果间的互馈效应研究—基于陕北地区调查数据的实证分析

文中从理论层面分析了农户生态修复行为与生态修复社会经济效果间存在的互馈效应,并利用陕北地区三个典型县域476份农户调研数据,通过结构方程模型对两者间的互馈效应进行了实证检验。研究结果表明:农户通过实施生态修复行为可以增强其对生态修复社会经济效果的感知,相应地,农户对生态修复效果的正向感知又能提升其继续实施生态修复行为的意愿,即农户生态修复行为与其对修复效果的感知之间存在着互馈效应。最后,根据实证分析结果,提出了使生态修复工程的社会经济效益与农户微观修复行为更加契合的政策建议。
干旱半干旱地区草地资源价值评估研究———以鄂托克前旗草地资源资产负债表编制为例

自然资源资产价值评估技术研究是开展自然资源资产负债表编制与实践应用的首要任务。草原生态系统是我国主要的陆地生态系统之一,针对草地资源开展的自然资源资产价值评估技术研究,是我国研究编制自然资源资产负债表的重要工作内容。文中以内蒙古鄂托克前旗为研究区域,开展了基于草地资源资产负债表编制的草地资源资产价值评估技术研究,以草地资源调查与评价为基础,建立了草地资源资产价值核算模型,分别探索了草地资源实物量价值和生态服务价值的核算方法,并试算了鄂托克前旗2014年草地资源资产价值。结果表明: 2014年鄂前旗草地资源总价值合计约为298.6亿元,其中实物量资产约为26.39亿元,占比8.2%;生态服务功能价值约为272.2亿元,占比91.2%。相关核算成果为该地区自然资源资产负债表落地实施及开展领导干部自然资源资产责任审计提供了数据基础,并为干旱半干旱地区草地资源保护和管理提供技术支撑。
APSIM-wheat模型在我国干旱半干旱地区的适应性评价—以内蒙古地区为例

利用内蒙古6个代表性站点的春小麦田间试验数据和同期逐日气象数据对APSIM-wheat模型在内蒙古地区的适应性进行研究,确定了10个春小麦品种的作物参数。结果表明:模拟春小麦的播种至出苗、开花和成熟各阶段天数与实测天数有较好的一致性,其均方根误差(RMSE)分别为0 ~ 1.7d,0.8 ~ 4.1d和1.0 ~ 2.8d;模拟的10个春小麦品种中,地上部分生物量模拟与实测的归一化均方根误差(NRMSE)为12% ~ 24%,10个品种产量的模拟与实测的归一化均方根误差为2% ~ 26%,作物生育期、地上部分生物量和产量的检验结果均在可接受的范围内。说明APSIM模型对内蒙古地区春小麦生育期、地上部分生物量和产量具有较好的模拟结果,验证后的APSIM模型在内蒙古地区有较好的适应性。以上结果为今后在内蒙古等干旱半干旱地区深入开展气候变化对作物生产的影响和适应研究奠定了良好的基础。
京津冀协同发展背景下能源需求预测与政策影响研究

文中基于系统动力学,构建了京津冀能源系统仿真模型,探索2020年能源消费量,并通过情景分析法,模拟不同能源政策制定对京津冀能源消费和环境的影响。研究表明:京津冀能源消费整体呈上升趋势, 2020年预计将达64931.1万t标准煤; GDP增长会同时带动能源消费、SO_2和CO_2排放量的增长,但CO_2排放量的增长幅度远大于SO_2排放量的增长幅度。另外,GDP增长对碳排放强度的抑制作用逐渐减弱;第二产业结构调整对能源消费的抑制作用逐渐减弱,并且其能有效降低SO_2和CO_2排放量,但对碳排放强度没有显著影响;技术进步对能源消费的促进作用逐渐减弱,对SO_2和CO_2排放量、碳排放强度的抑制作用逐渐增强,并且其对环境污染物的抑制作用远大于对能源消费的促进作用。
早产儿肺脏的超声特征及超声评分

目的观察早产儿肺脏的超声表现和超声评分。方法选取无心肺疾病及低蛋白血症的早产儿37例(早产儿组)及足月儿33例(足月儿组),并根据患儿年龄将每组分为<1周、1~4周、>4周3个亚组。对所有患儿行双肺超声检查并予以评分,观察早产儿肺脏超声表现,比较早产儿与足月儿及不同年龄间的超声评分差异。结果早产儿肺脏超声主要表现为弥漫分布密集B线,伴或不伴"瀑布征",提示肺泡内积液。早产儿及足月儿肺部超声评分结果分别为(15.24±2.76)分和(12.21±3.62)分,差异有统计学意义(t=3.962,P<0.001);年龄<1周的早产儿与足月儿超声评分差异无统计学意义(t=-0.669,P=0.513),年龄为1~4周及>4周的早产儿与足月儿超声评分差异均有统计学意义(P均<0.05)。早产儿3个亚组间肺超声评分差异无统计学意义(F=0.960,P=0.393);足月儿3个亚组间肺超声评分差异有统计学意义(F=4.277,P=0.023)。早产儿肺超声评分与胎龄呈负相关(r=-0.352,P=0.033),其线性回归关方程为Y=33.805-0.548X。结论早产儿肺脏超声主要表现为弥漫分布密集B线,伴或不伴"瀑布征",提示肺泡内积液,胎龄越小越显著。
基于面向对象的GF-1遥感影像采煤沉陷区湿地分类

为掌握采煤沉陷区湿地的类别和分布,促进矿区土地的复垦、规划和管理,该文以兖州煤田为例,探讨了基于GF-1遥感影像的面向对象的采煤沉陷区湿地分类方法。对河流湿地和景观湿地的影像进行基于矢量的棋盘分割,采用标准最邻近法进行分类。水产养殖湿地、植被型湿地、未复垦的常年积水湿地和未复垦的季节积水湿地的影像采用基于矢量的多尺度分割,通过反复试验获取最优分割参数,进而进行综合分析得到局部最优分割参数,由此确定分类层次,选取易于区分各类型湿地的影像特征建立分类规则,采用模糊分类法进行分类。选取141个样本点进行实地验证,结果表明分类精度达到96.95%, Kappa系数为0.958 4。该研究为采煤沉陷区湿地的分类提供了借鉴。
纤维素酶解预处理辅助超声法制备竹浆纳米纤维素

为了研究绿色、高效制备纳米纤维素(cellulose nanofibrils,CNF)的方法,该研究采用纤维素酶预处理竹浆协同超声波法制备纳米纤维素,对影响纳米纤维素得率的酶用量、酶解温度、酶解时间、超声时间等因素进行考察,得到纳米纤维素的较佳制备工艺。采用透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)、傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、旋转流变仪、X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、紫外可见分光光度计以及热重分析仪(thermogravimetric analyzer,TGA)对纳米纤维素的形态结构、流变性能、结晶度、热稳定性等进行表征。结果表明,在酶用量8%(纤维素酶/竹浆纤维质量比)、酶解温度50 ℃、酶解时间10 h、超声时间6 h的条件下制备的纳米纤维素得率高达62.6%。制备得到的纳米纤维素直径约为2~24 nm,长度约为50~450 nm,结晶度为73.05%。热重分析表明,纳米纤维素在700℃后仍有高达15.3%的残余率,说明纳米纤维素的制备条件温和,对结晶区的损害较小,其良好的热稳定性有望在耐热性生物质复合材料领域有较好的应用发展。
基于遥感温度植被干旱指数的小蠹虫害预警

针对小蠹虫对森林的危害隐蔽强,症状滞后性明显,在其早期发生时进行遥感识别非常困难。该文基于干旱和虫害存在一定的时滞相关性的假设,提出基于温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index, TVDI)预报小蠹危害的方法。以遭受大面积连续干旱和小蠹危害的云南省中部的石林县为案例区,利用Landsat数据,建立归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)–地表温度(land surface temperature, T_s)特征空间,估算逐像元TVDI。基于地面小班调查的虫害等级数据(健康、轻度、中度和重度4个等级),比较不同虫害等级斑块TVDI差异。同时,以持续干旱2011年轻度受害区为例,结合受害前后云南松林NDVI差值(difference of NDVI before and after the forest attacked by bark beetles, dNDVI)表征实际受害程度的方法,建立TVDI与dNDVI的关系,对2012年进行预测。结果表明,2010–2015年,受害区整体呈下降趋势,TVDI由西向东逐渐变大。健康云南松林TVDI显著高于虫害云南松林(P < 0.05),且虫害越严重,TVDI越小;2011年,TVDI与dNDVI呈显著负相关(P < 0.05),可以用线性模型进行拟合,拟合决定系数R2为0.322。采用模型对2012年实际发生情况进行预测,得到预测与实测dNDVI均方根误差RMSE为0.237。在整体干旱的环境下,相对湿润的地方小蠹虫害更严重。因此,可以根据TVDI空间分布特征,找出TVDI相对较小的区域,作为虫害可能发生的重点关注区域,该研究对及时发布虫情监测信息有建设性的意义。
秸秆粉碎集条深埋机械还田模式对玉米生长及产量的影响

为了明确秸秆粉碎集条深埋还田的技术模式对作物生长及产量的影响。该文应用自主研发的秸秆集条还田机械,与五铧犁同步耕作,实现秸秆集条侧施深还田,采用田间大区对比试验研究,设置正常翻耕(对照CK),秸秆耕层还田,秸秆粉碎集条深埋还田3个处理,连续3 a试验。结果表明:与正常翻耕相比,秸秆粉碎集条深埋还田没有降低出苗率,秸秆耕层还田玉米出苗率降低3.3%~3.5%,差异显著(P<0.05);与正常翻耕和秸秆集条深还处理相比,秸秆耕层还田的玉米苗期株高降低3.1~4.5 cm,茎粗降低2.3~2.5 mm,干物质量降低15.8%~17.2%,成熟期株高降低13.3~17.9 cm,茎粗降低3.1~4.0 mm,干物质量降低8.0%~10.8%,根系总量和总根长降低,正常翻耕和秸秆集中还田间无差异;秸秆粉碎集条深埋还田与正常翻耕相比,随还田年限增加,产量有增加趋势,耕层还田连续3 a表现明显减产,差异显著。秸秆集中还田可以克服秸秆耕层还田存在的问题,而且不减产,可以使秸秆有效归还到土壤中。
山东省沂源县土壤重金属来源分布及风险评价

为建设高标准农田及保证食品安全,对土壤重金属污染状况进行精确评估极为关键。选取山东省山地丘陵区典型区域—沂源县为研究区,系统采集427个表层土壤样品(0~20 cm),测定了As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、 Hg和Zn共10种重金属含量;采用多元统计分析和地统计分析方法,揭示了土壤重金属的主要来源;进一步分析得出研究区重金属的空间分布以及与成土母质、工业排放和农业生产污染之间的关系。研究表明:1)沂源县表层土壤中10种重金属元素的平均含量值均高于土壤背景值但未超过国家二级土壤元素限定值,存在一定程度的重金属富集。2)经主成分分析和单因素方差分析后将研究区重金属的来源主要分为3类:As、Co、Cu和Mn主要来源于成土母质,属自然源因子;Hg 、Cd、Zn和Pb受到母质和工农业污染双重控制,属于混合来源;Cr和Ni主要是成土母质影响下的自然来源。 3)自然来源重金属含量的高值区主要与石灰岩成土母质类型分布相一致,Hg 、Cd、Zn和Pb元素含量的高值区与工业区分布基本一致。4)通过潜在生态风险评价,沂源县表层土壤目前处于中度潜在生态风险等级,其中Hg和Cd潜在生态风险最强,达到中度生态危害,其他元素具有轻微的潜在生态危害。研究中通过多元统计-地统计模拟分析法有效的揭示了土壤重金属污染源汇特征,可作为评估该区土壤污染现状和对土壤重金属污染进行风险评价的重要依据。
滴灌均匀性对土壤水分传感器埋设位置的影响

合理选择土壤水分传感器埋设位置以减少监测点密度和成本,是基于无线传感器网络制定灌溉处方图亟待解决的一个关键问题。该研究基于土壤含水率时间稳定性原理,将直接代表平均土壤含水率的点位用于土壤水分传感器布设位置点的选取,在水平方向分布均匀,垂直剖面土壤颗粒组成变异程度随土层深度增加的粉壤土田块内分析了低、中、高灌水均匀系数(分别为0.6、0.8和0.97)对春玉米主要根系层土壤含水率空间分布均匀性和时间稳定性的影响。结果表明,春玉米生育期内,随灌水均匀系数降低,土壤含水率空间分布均匀度降低,但低、中、高灌水均匀系数处理的土壤含水率均匀系数均大于0.81;低、中、高灌水均匀系数处理的平均Spearman秩相关系数均达到了显著水平(P<0.05),但土壤含水率空间分布结构相似性随灌水均匀度的增加而减小;对高灌水均匀系数处理,0~0.2、>0.2~0.4、>0.4~0.6、>0.6~ 0.8 m土层直接代表平均土壤含水率的测点比例分别为83%、78%、53%和86%。随灌水均匀系数降低,各土层直接代表平均土壤含水率的测点数量减少,说明土壤水分传感器随机布设引起的测量误差将随滴灌灌水均匀度的减小而增大。
基于MODIS数据的黄淮海夏玉米高温风险空间分布

近年来中国高温灾害频发,对黄淮海地区的玉米生产造成较大影响。目前已有的高温风险研究多用的是气象站点的点源数据,针对气象站点数据对大范围区域代表性较差的问题,该文使用搭载在Aqua卫星上的MODIS陆地表面温度产品(MYD11A1),在研究其与气象日最高温度间具有显著相关性的基础上,使用遥感温度数据获取黄淮海夏玉米花期的高温风险空间分布,并结合高程、水体等地理环境因素分析高温风险的成因。结果表明:气象日高温数据与遥感温度数据间的决定系数R~2为0.51,P<0.001,存在显著的正相关性。通过遥感温度计算发现近年高温风险主要分布在秦岭山区北部以及城镇、村庄的周边地区,与实际情况相符。该研究对于大范围高温风险研究与玉米生产管理具有参考作用。
玉米钵苗顶出式有序分秧机构的设计与试验

玉米钵苗移栽可以延长作物生育期,大幅度提高粮食单产和品质。为了解决国际移栽装备结构复杂、成本高、效率低,仅适用于经济作物的问题,该文提出了一种结构简单、成本低、效率高的全自动玉米钵苗移栽机核心工作部件——顶出式有序分秧机构。采用连续输送的纵向送秧方式,设计了并排均布按顺序逐次顶出的分秧形式,分别完成同一排秧苗连续有序的快速顶出。提出了机构相关部件的结构设计参数及设计依据,同时利用渐开线反转法设计了关键部件杠杆的轮廓曲线。完成了该机构的虚拟样机运动学与动力学仿真分析与验证。利用顶出式有序分秧机构进行了玉米钵苗的顶出翻转试验,得出当土钵质量为10 g、秧苗高度为160 mm时钵苗转体高度符合机构设计与栽植要求。利用自制的顶出式有序分秧机构试验台,结合高速摄像技术完成了机构顶出均匀性台架性能试验,验证了该机构性能的合理性;对所研制的试验物理样机进行了田间试验,获得了90.4%的移栽成功率,满足旱地栽植标准,也为开发相关作物的顶出式钵苗移栽机奠定了研究基础。
中国农业机械化高速发展阶段的要素替代机制研究

剖析中国农业机械化高速发展时期农业机械对劳动力的替代情况,研究要素替代的阶段性特征及延续性,是一个兼具理论意义和政策参考价值的课题。该文利用超越对数成本函数测算了2004—2016年小麦、玉米和水稻3大粮食作物生产中机械对劳动的替代弹性,重点关注了作物和地区差异及其时空变化特征。结果表明:1)中国农业机械化出现了“黄金十年”发展期,主要原因是实现了机械对劳动力广泛、有效和持续替代,小麦、玉米和水稻生产中的替代弹性分别达到0.581、1.324和1.153。2)随着机械化水平提高,机械对劳动的替代弹性趋于下降,粮食作物机械化水平进一步提升的难度加大。3)替代弹性存在地区差异,南方低缓丘陵区和西南丘陵山区普遍高于其他区域,机械化水平提升空间较大,有望保持快速增长。4)替代弹性的时空收敛性变化特征解释了当前农机化进程放缓的现象,也意味着继续推进农业机械化面临着一定的困难和挑战。如果未来中国农业机械化要延续“黄金十年”的增长趋势,需要打破现有发展格局,重点从提升丘陵山区机械化水平,推进全面、全程机械化等方面着手。
基于游程检测法重构集合经验模态的养殖水质溶解氧预测

为了提高水产养殖中溶解氧的预测精度,该文提出了基于集合经验模态(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)分解、游程检测法重构、适宜的单项预测算法建模和BP神经网络非线性叠加的组合预测模型。该模型首先将溶解氧原始序列用EEMD分解法进行分解,得到了多个分量;其次,用游程检测法将这些分量重构成高频分量、中频分量和低频分量等3个分量;接着,针对高频分量波动性大且复杂、中频分量呈现周期性、低频分量几乎呈线性的特点,采用粒子群(particle swarm optimization,PSO)优化的最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)对高频项进行预测,采用极限学习机(extreme learning machine,ELM)对中频项预测,采用非线性回归(nonlinear regression method,NRM)对低频项预测;最后,将3个分量预测的结果用BP神经网络进行重构得到最终的预测结果。将该模型应用于江苏省溧阳市埭头黄家荡特种水产养殖场的溶解氧预测中,试验表明,该种以游程检测法重构EEMD为基础的混合预测模型的预测精度高于PSO-LSSVM和单一的ELM预测模型。在预测未来48 h的溶解氧值时,该模型的预测值与实测值的均方根误差RMSE为0.099 2、平均相对误差均值MAPE为0.078、平均绝对误差MAE为0.015 5,R~2为0.995 5。表明该模型有较好的预测精度和泛化能力,能够满足现代化水产养殖业对溶解氧精细化管理的高要求。
车辆智能障碍物检测方法及其农业应用研究进展

农业机械自动导航技术的应用可提升作业的精度和安全性,而障碍物检测是其中的重要环节。该文按照传感技术的不同进行分类,从单一传感器检测技术到多传感器融合技术,对车辆智能障碍物检测方法及其农业应用的研究进展进行了综述。其中单一传感器检测技术包括超声波检测技术、激光雷达检测技术和机器视觉检测技术,超声波检测技术受障碍物表面情况影响、激光雷达检测技术成本太高、机器视觉检测技术算法复杂耗时长,均无法满足复杂农田环境需求;多传感器融合技术则可以融合单一检测技术的优点,该文概述了视觉检测技术与激光雷达检测技术融合、视觉技术与超声波技术融合以及融合了深度和彩色图像信息的Kinect传感器检测技术的应用情况。最后,总结现有技术存在的问题,并对未来的研究内容进行了展望,包括新型装置和新算法引入及原有传统方法的改进两个方面。
基于GF-1影像NDVI年度间相关分析的冬小麦面积变化监测

为实现区域冬小麦种植面积变化的快速监测,减少监测难度,提高监测效率和精度,该文提出一种基于年际NDVI相关关系的监测方法(relationship analysis of normal difference vegetation index,rNDVI)。选择河北省黄骅市、孟村县、海兴县3个县市为研究区,基于2014年4月14日、2017年4月26日两个时期的GF-1/WFV数据,基于rNDVI方法,通过将样本点两年度的NDVI值构建二维空间,采用最小二乘法拟合的方法获得不变地物点的上下包络线方程,进而得到冬小麦变化区域的监测阈值,提取冬小麦种植增加和减少区域,实现对研究区域的变化监测。结果表明,采用rNDVI算法总体精度分别为90.60%,Kappa系数为0.84,相比传统的先最大似然分类后再提取冬小麦种植变化区域的方法,总体精度与Kappa系数分别提高了6.6个百分点和16.7%。对冬小麦增加区域、冬小麦减少区域的变化监测结果进行分析,发现基于rNDVI的变化监测方法可以有效提高裸地、线状道路、破碎的冬小麦地块等区域的变化识别能力,提高监测精度。同时分别利用2014年3月1日和2017年3月12日、2014年5月17日与2017年5月20日两对GF-1/WFV数据进行基于rNDVI的冬小麦变化区域监测,结果表明3月份的监测精度较低,主要是由于3月份冬小麦长势尚不明显,5月份与4月份的总体精度相近,主要是由于5月份冬小麦NDVI已较高,易于识别。上述研究结果表明,基于rNDVI的冬小麦变化快速监测方法可以有效监测区域冬小麦种植面积的变化情况,算法简单高效,且能够在种植结构相对单一的冬小麦分布区域保持较高精度,能够满足农情遥感监测信息快速获取的需要。
三峡库区典型农业区土壤重金属污染特征及风险评价

为了解三峡库区农业区土壤重金属污染现状及环境风险水平,该文以重庆市8个典型农业区县(铜梁、云阳、万州、丰都、城口、垫江、南川和江津)土壤为研究对象,共采集表层(0~20 cm)土壤样品160个,依照《土壤环境监测技术规范(HJ/T 166-2004)》和《土壤环境质量标准GB 15618-1995》分析了土壤样品中8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)的含量,比较了不同区县8种重金属污染现状及差异,应用地积累指数法和潜在生态风险指数法探讨了研究区土壤重金属的累积特征及潜在生态风险等级。结果表明:该研究区农业土壤8种重金属含量平均值均未超过《土壤环境质量标准GB 15618-1995》二级标准,与土壤背景值相比,Cd、Cr、Cu、Hg和Zn均具有极显著差异(P<0.01),As、Ni和Pb差异不显著,8个区县Cr均表现出极显著差异(P<0.01),城口区多种重金属均表现出极显著差异(P<0.01),8种重金属地累积指数平均值均小于0,研究区土壤受重金属污染水平为未污染等级,单个重金属潜在生态风险顺序为Hg>Cd>As>Hg>Cu >Ni>Cr>Zn,Hg元素潜在生态风险指数平均值为43.8>40,属中等生态风险等级,其余元素生态风险指数值均小于40,属于低生态风险等级,8种重金属综合潜在生态风险指数平均值为108<135,为低生态风险等级。综合研究结果表明:三峡库区典型农业区土壤Cd、Cr、Cu、Hg和Zn具有一定程度的累积,且表现为多种重金属复合累积现象,Cr累积具有普遍性,Hg是影响三峡库区农业土壤综合潜在生态风险的主要元素,但研究区土壤重金属总体处于低生态风险水平。
水土流失治理效益与生态农业发展的耦合协调性分析

构建生态、经济、社会和谐共赢关系是实现黄土高原区域可持续发展的必由之路。该文利用陕甘宁三省16个地级市2007-2014年的面板数据,基于耦合协调度模型分析了水土流失治理效益与生态农业发展水平的耦合协调态势,采用双变量空间自相关模型分析了两系统耦合协调度的空间集聚性。结果表明:研究区域水土流失治理效益和生态农业发展水平的耦合度较高,协调度偏低,耦合协调发展趋势滞缓,呈"低水平均衡"状态;空间集聚性整体逐步加强,但两级分化严重,"高-高"集聚区与"低-低"集聚区中间缺乏必要的"辐射枢纽",亟待培养新的集聚极点。因此,维持耦合发展势头,增强对外辐射;加强试点研究,突破协调发展瓶颈;培养新的集聚极点,缓解空间集聚两级分化是未来黄土高原区促进水土流失治理与生态农业协同发展的主要方向。
基于智能磁性石块埋入的边坡深部变形失稳监测模型

针对边坡深部变形失稳监测存在服役环境恶劣、传感器布设困难等问题,提出基于智能磁性石块的边坡变形失稳监测方法,研制智能磁性石块及全张量磁场梯度传感器,发展基于智能磁性石块的边坡变形监测的简化磁测算法,通过智能磁性石块的位移变化反演边坡失稳过程。采用铝合金模型槽、分离式千斤顶和力传感器建立滑坡模拟系统,通过推移加载方法模拟边坡滑动。试验结果表明,当推力为2 500 N时,通过菲林软尺测得的6个特征点的水平位移与推力的曲线关系发生突变,当推力在2 500至3 100 N时,6个特征点的水平位移增加幅度迅速提高,发生失稳破坏。当推力为2 500 N时,智能磁性石块至参考点的距离、智能磁性石块的水平位移与推力的曲线关系存在拐点,此后智能磁性石块至参考点的距离、智能磁性石块的水平位移均大幅度变化。智能磁性石块至参考点的相对距离、智能磁性石块的位移等均可反映边坡变形演化并可进行失稳评价,且与菲林软尺传统的监测结果趋势基本一致。可为磁测在边坡深部变形监测的进一步研究和应用提供参考。
喀斯特峰丛坡地灌木林地与梯田旱地土壤水分入渗特征

为明确喀斯特峰丛坡地土壤的入渗特性,该文测定了灌木林地和梯田旱地不同土层的入渗过程,同时分析了影响入渗的因素,并用不同入渗模型对其过程进行拟合。结果表明:①梯田旱地的入渗性能低于灌木林地,其平均入渗系数约是灌木林地的78.6%,尤其在土层30~60 cm的平均初渗率、稳渗率仅为灌木林地的4.3%和4.4%,存在明显的入渗隔层,其原因是梯田旱地本身的土壤黏粒含量充足,加上人为翻耕促使较细颗粒向下移动后堆积。②灌木林地土壤中的砂粒含量和有机质含量较高,孔隙度较大,不同土层间的性质差异较小,而梯田旱地0~30 cm与30~60 cm土层的土壤性质差异明显,表现为下层土壤容重大、土壤孔隙度小。两者入渗性能均与土壤容重、孔隙度的相关性极显著(P<0.01)。③Horton模型对灌木林地和梯田旱地的拟合效果较好(R2>0.9),且对梯田旱地表层和深层的拟合度比对灌木林地的拟合度更好。Kostiakov模型和Philip模型的拟合效果较差。该文为喀斯特土壤水分管理及土壤入渗模拟提供了理论依据。
秸秆捡拾打捆机振动去土作业参数优化

为解决秸秆捡拾打捆后含土率高的问题,该文提出通过振动方式去除粘附和夹杂在黄贮秸秆中的土壤,以提高秸秆的后续利用价值。通过试验台设计和高速摄像分析,发现了秸秆振动去土规律;以土壤去除率和秸秆损失率为指标,以摘穗后整株铺放和切碎铺放的秸秆为研究对象,对各参数进行了单因素试验,建立了振动去土试验边界条件;通过三元正交多项式回归试验,在振动频率、振幅和振动时长三因素下,分析了2种秸秆物料的土壤去除率和秸秆损失率的变化规律。获得了黄贮秸秆振动去土的最优组合为:整株铺放秸秆振幅15 mm、振动频率4.5 Hz、振动时长14 s,切碎铺放秸秆振幅20 mm、振动频率4 Hz、振动时长12 s,并通过台架试验进一步验证了最优组合,试验结果与预测值误差较小,参数模型可靠。该研究为改进黄贮秸秆捡拾打捆机的作业机理、优化关键零部件设计、提高综合作业质量,提供了理论基础和试验参考。
振动方式和频率对杏树振动采收响应的影响

为了研究受到不同振动激励后杏树的响应状态以及杏树最佳振动采收频率,该文建立了单偏心式和对称双偏心式振动激励下杏树响应模型以及杏树-采收机动力学模型;分析杏树受振动激励后,不同位置的振动响应状态。理论分析与试验表明,杏树受单偏心式振动激励时,主要表现为扭转振动,夹持位置运动轨迹为圆形;受对称双偏心式振动激励时,主要表现为弯曲振动,夹持位置在水平方向上做往复运动,运动轨迹为直线。利用LabView振动测试软件,通过沿杏树主干安装的加速度传感器,检测杏树不同位置振动加速度变化。分析表明,振动由夹持位置沿树干向上传递,同时获得不同位置的加速度振动响应曲线;通过MATLAB对达到振动稳态后0.1 s内数据进行傅里叶拟合分析表明,各级枝干检测点均做周期性简谐运动,得到不同位置加速度拟合曲线及振动响应函数;通过对0~50 Hz加速度频谱分析表明,杏树在11.56 Hz振动激励时,各检测点加速度值最大。该研究可为林果振动收获机械设计与优化提供参考。
双曲柄多杆式马铃薯膜上打孔种植机的设计与试验

针对马铃薯先覆膜后播种种植方式无配套膜上打孔播种机具的问题,该文基于西北黄土高原雨养农业区马铃薯大垄双行栽培模式,设计了双曲柄多杆式马铃薯膜上打孔种植机。对样机关键部件进行了分析与设计,建立了双曲柄多杆膜下成穴机构的运动学模型,确定了双曲柄多杆膜下成穴机构、侧开式排种机构、提土装置、对穴覆土装置结构及工作参数,确立了传动系统方案,解析了核心部件作业机理。田间试验表明,膜下播种深度合格率、穴孔错位率、穴距合格率、膜孔全覆土率和地膜采光面机械破损程度分别为92%、5%、88%、93%和52.1 mm/m~2。田间性能试验指标均达到国家和行业标准要求,试验结果满足设计要求,能够实现马铃薯膜上打孔播种和对穴覆土一体化作业。
电感耦合等离子体质谱法检测塑料饮用吸管中金属元素的迁移量

为了解市售塑料饮用吸管中金属元素在使用过程中的迁移情况,建立电感耦合等离子体质谱法测定吸管中Al、As、Ba、Cd、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Zn的迁移量。该方法线性相关系数达0.999 9,回收率在88.7%~98.3%范围内,精密度为1.2%~9.4%,均能满足检验要求。结果表明,71批次市售吸管中Ba、Cu、Mn、Zn迁移量全部符合GB 9685—2008《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》要求,但部分批次的Al、Ni、Pb迁移量超过GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》限量值,超标率分别为23.9%、60.6%和39.4%,有个别批次吸管Pb迁移量高达标准限量值的37.6倍。说明塑料饮用吸管中的金属元素可迁移到饮用介质中,经常使用存在潜在的安全风险。
自组装法制备丁香酚纳米胶囊及其性能表征

通过静电结合形成可溶性明胶-壳聚糖复合物,以此为载体经自组装制备丁香酚纳米胶囊。单因素试验和正交试验考察壳聚糖质量浓度、明胶质量浓度、交联时间、转速、丁香酚质量浓度对其粒径及包封率的影响,对最优工艺条件下制备的丁香酚纳米胶囊进行性能表征分析。结果表明,制备丁香酚纳米胶囊的最优工艺为壳聚糖质量浓度2 mg/mL、明胶质量浓度2 mg/mL、丁香酚质量浓度5 mg/mL、转速800 r/min、交联时间30 min,该条件下丁香酚纳米胶囊平均粒径为229.09 nm,包封率为50.69%;透射电镜图表明胶囊呈规则圆形,分布均匀;差示扫描量热分析和红外光谱表明丁香酚与明胶以氢键和疏水作用力相互作用;体外释放实验证明丁香酚纳米胶囊具有一定的缓释特性,该制备工艺简便、绿色、温和,可扩大丁香酚使用范围,提高其生物利用度,酚类的纳米包封体系在食品防腐剂方面具有潜在应用前景。
基于MCCV-CARS-RF建立红提糖度和酸度的可见-近红外光谱无损检测方法

利用USB2000+微型光谱仪采集红提400~1 000 nm透过率光谱数据,并通过理化分析测得糖度和酸度值;利用SavitZky-Golay卷积平滑法对原始光谱进行预处理,结合蒙特卡罗交叉验证法剔除奇异点,再利用竞争自适应重加权采样法降维,最终建立随机森林预测模型。糖度预测模型的校正集相关系数和均方根误差分别为0.955 8和0.315 8;验证集相关系数和均方根误差为0.956 8和0.318 5。酸度预测模型的校正集相关系数和均方根误差分别是0.945 6和0.300 1;验证集相关系数和均方根误差为0.940 5和0.311 2。结果表明,该方法适用于红提糖度和酸度的快速无损检测,且具有较高的准确度。
羟基氧化钴长余辉纳米探针用于食品中VC的检测

采用水热两相法结合高温短时煅烧,制备出一种具有超高亮度、单分散尺寸及光学稳定近红外发光的三掺杂镓锗酸锌长余辉纳米材料(ZGGO∶Cr~(3+), Yb~(3+), Er~(3+) persistent luminescence nanoparticles,ZGGO∶Cr~(3+), Yb~(3+), Er~(3+) PLNPs),在其表面修饰羟基氧化钴(CoOOH),并通过CoOOH与VC之间的特异性氧化还原反应构建出一种检测VC的纳米探针。该探针以ZGGO∶Cr~(3+), Yb~(3+), Er~(3+) PLNPs作为光学信号单元,CoOOH为猝灭剂,基于荧光内滤效应,实现对VC高选择性、高灵敏度的快速检测。结果表明,CoOOH可有效猝灭PLNPs的发光;VC可通过还原CoOOH使PLNPs的发光得到恢复,且荧光恢复与VC含量具有良好的线性相关性(R~2=0.993 15),检出限为1.18 mg/kg。用于实际样品猕猴桃、柠檬、草莓中VC的检测,测定结果与高效液相色谱的检测结果具有较好的一致性。此外,合成的ZGGO∶Cr~(3+), Yb~(3+), Er~(3+) PLNPs在近红外区具有超长的余辉性能,测定时无需激发,可进一步用于细胞及活体内VC的监测与成像。
菊苣酸对蛋白质氧化损伤的作用

目的:评价菊苣酸对自由基诱导蛋白质氧化损伤的影响。方法:采用Cu~(2+)/H_2O_2和2,2'-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐(2,2'-azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride,AAPH)两种不同的自由基诱导体系,分别诱导牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)、小鼠肝脏蛋白和脑蛋白氧化损伤,研究菊苣酸对蛋白氧化损伤的影响;通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳和蛋白免疫印迹法检测蛋白氧化损伤程度。结果:菊苣酸在100~1 000 μmol/L浓度范围内能够抑制Cu~(2+)/H_2O_2诱导的BSA氧化损伤;低浓度菊苣酸对Cu~(2+)/H_2O_2诱导的小鼠肝脏蛋白和脑蛋白氧化损伤具有保护作用,但在高浓度时表现出促氧化作用;在AAPH诱导体系中,菊苣酸对3种蛋白模型均具有保护作用,且菊苣酸浓度越高保护效果越好。结论:在Cu~(2+)/H_2O_2和AAPH两种诱导体系中,菊苣酸对蛋白质氧化损伤表现出不同的作用效果。
设施番茄根围土样中木霉菌多样性及功能活性分析

为探索设施栽培条件下蔬菜根围土壤中木霉种群多样性特征及其抗常见植物病原真菌及有机磷农药降解活性,从连续20多年种植番茄的设施大棚根围土样中以及番茄根系内部分离木霉菌,并以tef1-α序列和系统发育分析进行种类鉴定,估算各菌株的相对种群密度;对其生防和农残降解活性进行了测定。结果共分离不同木霉菌株27株,结合形态学特征和tef1-α序列分析,鉴定出分属6个不同的木霉种,即绿色木霉(Trichoderma virens)、深褐木霉(T. atrobrunneum)、西蒙斯木霉(T. simmonsii)、深绿木霉(T. atroviride)、厚木霉(T. crassum)和1个疑似木霉新种(T. sp. nov.);木霉各菌株产孢簇常呈鲜绿色到暗绿色,分布不均匀,常形成同心圆结构。对峙条件下这些木霉对土壤中常见土传病原菌立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)、尖孢镰孢菌(Fusarium oxysporum)均有普遍的不同程度的抑菌活性;除深褐木霉两个菌株对毒死蜱的降解效果不明显外,其它种类的木霉均有菌株能有效降解毒死蜱,木霉菌株在根围土壤中的相对种群密度仅为104 cfu/g,且菌株间差异较大。研究结果表明设施农业土壤中木霉菌具有丰富的种质资源多样性,在形态特征及功能活性方面表现明显的菌株差异;木霉对3种常见植物病原真菌有普遍的抑菌作用,少数菌株对常用有机磷农药降解作用明显,可以发挥生防和农化残留降解方面的协同效应。该结果对于研究设施农业土壤中木霉的多样性,指导功能菌株筛选及应用,更好挖掘利用木霉菌资源有着较好的借鉴意义。
拆分网络分析22株蛹虫草亲缘关系及高产虫草素菌株初筛

对22株蛹虫草Cordyceps militaris的ITS序列进行分析,并基于拆分网络法splits networks,分析供试菌株的亲缘关系,再进一步比较供试菌株发酵产虫草素能力,筛选出高产虫草素菌株。结果表明,22株蛹虫草的ITS序列长度在518-539 bp之间,对位排列后有39个差异位点,其中有12个简约信息位点,并且都发生在ITS1区;构建的拆分网络显示22株虫草聚为3个类群,每个类群因其特有的碱基替换而区别于其他菌株;22株蛹虫草发酵产虫草素性能差异很大,且虫草素主要存在于胞外液中,MF27的胞外液虫草素含量为332.74 mg/L,显著高于其它菌株(P<0.05)。本研究为研究蛹虫草菌株间的系统关系和种质资源管理提供了依据。
中国电力部门中长期低碳发展路径研究

电力部门是中国CO_2排放的主要贡献部门之一,电力部门的低碳转型对中国实施长期低碳发展战略具有至关重要的作用。本文构建了包含电力模块的自下而上的能源系统模型PECE-2017,根据社会经济驱动因子确定终端部门电力需求,并引入电力负荷曲线确定电力供给,设置了未来电力发展的基准和低碳两个情景,从供需结构、技术需求、成本和投资等多个角度,分析电力部门自身的低碳转型及其对中国实现中长期低碳发展的重要作用和贡献。研究表明:第一,未来中国电力需求仍将不断增长,且在终端能耗中的占比不断上升。低碳情景下,2050年电力需求达到114 869亿kW·h,比2013年上升125%,电气化率增加到34%;电力需求结构中,工业和建筑比重下降,交通部门比重上升。第二,电源结构逐步低碳化。煤电逐步淘汰;风电和太阳能装机容量大幅上升,2050年装机占比均超过30%;2030年以后,部署和推广CCS技术,到2050年装机容量达到4.9亿kW。第三,低碳情景下,电力部门在2020年碳排放达峰后,进一步加速脱碳。到2050年,电力部门的排放量可控制在4亿t以内,相对基准情景减少排放61.5亿t,占总减排的贡献率达到45%,为中国的低碳转型做出重要贡献。第四,支撑电力部门低碳转型的投资需求GDP占比在合理区间内。2030—2050年,电力部门投资需求占GDP的比重为0.77%;电力部门内部投资结构呈现明显的低碳化趋势,绝大部分投资将用于非化石能源电力。
乡土官员对区域经济与环境发展路径的影响

家乡人为官对本地的资源环境影响是什么?相比“政治集权,经济分权”等正式规制,这一重要的、具有浓厚中国特色的官员个人特征的环境效应问题被忽视。本文从非正式规制视角,基于乡土官员对区域高能耗产业影响的实证研究,讨论了乡土官员对区域经济与环境发展路径的影响。与传统直觉不同,乡土化官员并没有“为官一任,造绿家乡”。基于官员替代这一准自然实验,发现官员替换对区域经济有短期促进影响,原因是其能短期刺激第二产业,但长期效应为负;研究还发现,相对官员替换无来源变化、以及官员替换外地化,官员替换乡土化会显著提升区域高能耗产业比重,但存在1 ~ 2年的滞后期。2007年前后,我国环境规制出现重大改变,之前更注重经济增长,之后则显著增加了环境规制在本地官员考核中的比重。基于这一正式规制演变,本文实证检验了乡土官员对区域高能耗产业发展影响的稳定性。研究证实,正式环境规制的演进显著降低了来源无差异和外地化更替后的官员对高能耗产业发展的偏好,表现为回归系数前者由显著正相关转为不显著,后者由统计上不显著转为显著负相关。本文重点关注的乡土化官员的高能耗产业比重回归系数在政策转变前后都是统计上显著为正,且数值在后期有较大幅度增加,呈现出超脱于正式规制变化的稳定特征。为探索乡土化官员区域环境行为与直觉相悖的原因,本文引入市场化指数指标以研究其在不同市场化水平区域的表现,结果发现在市场化指数越高的地区,乡土化官员的高能耗产业促进效应越强。这一结果显示对乡土官员行为的直觉认知与实证研究的冲突可能是人口流动性上升的结果,或者是旧的“熟人社会”瓦解与新的法制、信用社会治理规范尚未完全建立的冲突的结果。
节能减排与中国工业绿色增长的模拟预测

运用方向性距离函数和Malmquist-Luenberger生产率指数对2015—2050年中国工业绿色增长进行模拟预测,通过对能源消耗5种情景,以及9条二氧化碳减排路径的设计,评估45种节能减排政策组合对工业潜在产出和损失的影响,以找寻节能减排的最优路径。在此基础上,模拟预测最优路径下中国工业产出增长和绿色生产率增长的变动趋势,并以绿色生产率的变化作为判断中国工业能否实现双赢发展的依据,研究表明:①2015—2050年间,在45种节能减排政策组合中,节能减排行为均造成工业产出的潜在损失,但由于产出增长的幅度较大,最终的增长净值为正。经过综合评价,产出增速7%、能耗增速3.8%,工业各行业在2040年达到二氧化碳排放峰值是最优的节能减排路径。②在最优节能减排路径下,全行业绿色生产率在预测周期内平均增长0.53%,共有29个分行业的绿色生产率保持增长或不出现倒退,因而中国工业绿色增长即实现双赢发展的前景可期。从绿色生产率的驱动力来看,期初绿色生产率的提升主要依靠技术效率拉动,而中期过后,技术进步在不断累积、消化、吸收中开始持续释放增长效应,自2035年开始,绿色生产率的提升主要靠技术进步的推动。③高能耗、高排放行业更是节能减排行为的受益者,而其他行业也并非节能减排行为的受损者。相较中低能耗行业,高能耗行业绿色生产率增长最快,相较中低排放行业,高排放行业的绿色生产率增长最快。与全行业一致,各类行业绿色生产率及其分解的走势也体现出前期技术进步负效应和技术效率正效应共同作用,而中后期技术进步成为绿色生产率增长的主要来源。
中国碳排放权交易试点机制的减排有效性评估及影响要素分析

驱动管理对象减少二氧化碳排放是碳排放权交易机制的一项重要功能。基于碳排放权交易机制的减排机理和倍差法原理构建碳排放权交易机制减排有效性评价方法,通过碳排放权配额总量松弛度计算、管理对象分别在对照期和实验期的相对减排率测算比较,建立起机制减排有效性充分必要条件的判断矩阵,对我国7个碳交易试点机制进行减排有效性的评价和分析,提炼出影响碳交易机制减排有效性的要素,为国家碳交易机制运行提供参考。研究表明:在管理对象具有减排潜力的情况下,如果配额总量供给低于碳排放需求,碳交易机制能有效地发挥促进减排的作用;当管理对象处于边际减排效应递减阶段时,配额总量的松紧程度对碳交易机制的减排有效性影响不大;碳交易机制所处经济体的整体碳排放水平和经济结构变化程度对减排有效性具有较大的影响。影响碳交易机制减排有效性有4个关键要素:碳交易机制管理对象的减排潜力大小、配额总量松紧度、碳价水平和经济波动幅度。建议:①优先选择减排潜力大的企业进入碳交易机制,对行业的减排潜力进行预评估,根据减排潜力大小设置合理的配额总量;②对配额总量设定采取定期评估与调整机制;③运用财政或金融手段将碳价维持在合理的价格水平区间内,使其发挥刺激企业采取主动减排行动;④允许地方政府根据本地经济环境状态对碳交易机制的部分要素进行因地制宜的调整,以增强碳交易机制的减排有效性。