mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
基于地区GDP和人口空间分布的粤港澳大湾区生境质量时空演变研究

经济发展与人口集聚引起的土地利用变化对一个地区的生态环境影响显著,生境质量评价在一定程度上可以反映区域生物多样性的状况。分析地区生境质量与社会经济、人口密度的关系,能够为区域生态安全及可持续发展提供科学依据。运用InVEST模型,以粤港澳大湾区2005、2010、2015、2018年四期土地利用数据分析生境质量的时空演变特征,结合社会经济及人口分布数据探究各地区城市发展与生境质量的权衡关系,并预测2030年大湾区不同情景下生境质量状况。结果表明:(1) 2005— 2018年粤港澳大湾区整体生境质量逐年降低,呈现出中部低、四周高的环状分布,生境破碎、建设用地增加是生境质量下降的主要原因。(2)珠三角九市生境质量与地区总GDP呈弱负相关,与第一产业产值呈中等正相关,与第二产业产值呈中等负相关,与第三产业产值呈弱正相关。(3)粤港澳大湾区生境质量与人口密度存在较大的不平衡,最主要的空间为高生境质量-低人口密度、低生境质量-高人口密度两种类型。(4)通过空间管制分区,预测2030年大湾区规划保护情景下大湾区平均生境质量较2018上升0.04,达到0.599,生境质量有明显改善。
基于生态系统服务权衡的优先保护区选取研究——以南方丘陵山地带为例

南方丘陵山地带作为“两屏三带”国家生态屏障区之一,发挥着保障华南和西南地区生态安全的作用,优先保护区的选取对区域的生态系统服务提升、生态安全和可持续发展具有重要的意义。以南方丘陵山地带为研究对象,采用InVEST模型和森林游憩模型评估产水量、土壤保持、碳储存、生境质量和生态休闲的空间分布,基于有序加权平均算子(OWA)建立了11种情景,通过对比各情景的保护效率筛选出了优先保护区。结果表明:(1)南方丘陵山地带产水量和土壤保持分布不均,平均产水量1108mm,高值区均集中在中部地区,而东部区域和西部区域的生态休闲较高;(2)研究区固碳能力强,平均碳储量为45.58t/hm~2,生境质量良好,平均生境质量为0.75,碳储存和生境质量与土地利用/覆被类型关系密切;(3)情景2的保护效率最优,对产水量、土壤保持、碳储存、生境质量和生态休闲的保护效率分别为1.17,1.89,132,1.48,1.18。研究结果可为研究区生态系统服务的提升提供决策支持。
进气压力对柴油机缸内碳烟颗粒微观形貌的影响

采用全气缸取样系统获取不同进气条件下柴油机燃烧过程中的缸内碳烟颗粒,运用透射电子显微镜(TEM)测量碳烟样品在微观尺度下的二维形貌,并计算碳烟颗粒的分形维数和碳烟基本粒子直径,进而研究不同进气压力对柴油机缸内碳烟颗粒物微观形貌的影响.结果表明:在碳烟生成主导阶段,进气压力的升高会增大生成的碳烟基本粒子的平均直径;而在碳烟氧化主导阶段,进气压力的升高会导致碳烟氧化过程加快,从而使碳烟基本粒子的平均直径快速减小.另外,进气压力的增加对尾气碳烟中基本粒子的平均直径影响不显著.在碳烟氧化主导阶段,碳烟破碎现象会导致碳烟分形维数下降,增加进气压力会使下降起始点提前.
基于水供给服务空间流动模型的渭河流域水资源安全格局

基于VIC模型量化了渭河流域水资源供需平衡关系;构建了水供给服务流动模型,模拟了渭河流域2005年、2010年和2015年的水资源安全格局,利用地理探测器探寻了区域水资源安全的主要驱动力。结果表明:①流域内水资源供需矛盾突出,平均每年有10.89 %的地区经上游水资源补给后达到用水安全,补给不充分和未受补给的区域增加,不利于流域可持续发展。② 2005年水资源安全指数(WSI)最高,2010年最低。区域WSI的变化是自然要素和人文要素综合作用的结果,其主导因素为农业耗水量和人口。③农业耗水和生活耗水对区域水安全的解释力最强,通过研究发现渭南市农业用水效率过低,西安咸阳市人均生活用水过高。应倡导节水型农业、控制城市用水定额、调整水费、增强居民节水意识以提高流域水资源安全。
基于资源环境承载力的农业生产空间评价与布局优化-以福建省为例

基于资源环境承载力的农业生产空间评价是新时期国土空间规划中农业空间优化调整的前提,是科学划定农业空间和永久基本农田的必要依据,对保障国家粮食安全和生态安全具有重要意义。构建基于资源环境承载力的农业生产空间评价指标体系,提出资源环境承载力集成方法和农业生产适宜性评价模型,并以福建省为案例开展应用研究。研究表明:农业生产功能指向的资源环境承载力评价包括土地资源类、水资源类、环境类、自然灾害类4种属性的自然要素,依次采用耕种条件、供水条件、环境条件、气象灾害危险性等指标刻画;农业生产适宜性则在承载力分级结果基础上,纳入空间形态类、区位条件类、生产条件类指标,建立适宜性评价模型进行评价;福建省资源环境承载力的高、较高、中等、较低以及低等级比重依次为29.86%、16.27%、12.04%、 18.91%和22.91%,高和较高等级区分布于滨海平原、台地及低丘缓坡以及内陆地区的河谷、盆地及山间缓坡区域,全省农业生产适宜区、一般适宜区和不适宜区的比重依次为36.36%、26.76%和36.88%,适宜区具备从事农业生产活动的资源环境综合条件、且田块完整性和耕种便利性优良。案例应用表明,基于资源环境承载力的农业生产空间评价流程可操作性强,可满足农业空间备选区试划需求,已在国土空间规划“双评价”中得到应用;根据承载力与适宜性的“双评价”结果,可按照保留型、整治型和退出型,分类实施农业生产空间优化与整治。
新疆昌吉州耕地开垦轨迹对土壤肥力变化的影响

定量刻画区域尺度耕地开垦轨迹(初始地类、初始土壤类型和耕作年限)对土壤肥力变化的影响,对指导区域农业施肥管理措施、提高农田土壤肥力具有重要意义。本文以新疆昌吉州为研究区,通过叠加5期土地利用数据来识别耕地开垦轨迹,基于1980年和2018年两期大量样点数据,分析耕地开垦前的土地利用方式和土壤类型以及开垦后耕作年限的差异对土壤肥力变化的影响。结果表明:① 1980-2018年间新开垦耕地面积的90.12%来源于草地,9.88%来源于未利用地。在此期间除碱解氮含量降低之外,其他土壤肥力指标含量均增加。②高覆盖度草地被开垦会造成土壤有机质的损失,草地(高、中、低覆盖度草地)和未利用地(盐碱地和裸土地)被开垦会降低土壤碱解氮含量,增加有效磷和速效钾含量。③随耕作年限增加,土壤有机质呈现缓慢的增加态势并逐步趋于平稳;而速效养分含量短期内增加,当耕作年限达到中长期(19~28年)后趋于稳定或开始下降,存在阈值效应。④草地开垦造成的有机质损失在耕作年限达到中长期之后逐渐得以恢复。草地和未利用地开垦造成的碱解氮损失在耕作38年之后仍未得到恢复。⑤初始土壤类型为草甸土和灌漠土的现状土壤肥力较高,棕钙土和灰漠土的肥力较低。建议随耕地经营年限的增加,合理配比氮磷钾肥,改善重氮肥轻磷钾肥的现状,增加磷钾肥施用量,少量多次施用氮肥。
东北地区非资源型城市与资源型城市产业转型的对比研究

引用环境规制、资源依赖等属性指标,通过多元回归等方法比较2000-2017年东北地区非资源型城市与资源型城市产业结构合理化和高级化水平时空演变与影响因素差异,得出以下主要结论:①产业结构合理化与高级化水平均呈现阶段性提升,2017年非资源型与资源型城市的产业转型效果已无明显差距。②资源型城市产业结构合理化水平发展较非资源型城市相对滞后,平均水平偏低,高水平的城市个数少且固定,与非资源型城市的空间分布特征不尽相同。③环境规制与所有制结构能够促进东北地区产业转型,而地区经济发展、资源依赖,对外开放分别与产业结构合理化、高级化水平呈负相关关系,技术进步、资本投资等因素作用与城市类型、产业转型维度有关。基于研究结果,今后可考虑依据影响要素的作用差异制定和构建东北地区产业转型的分类措施和外部支持环境。
新疆昌吉州耕地土壤有机质空间变异动态研究

土壤有机质在提高土壤肥力和作物生产力方面发挥重要作用,研究其空间变异性可为精准施肥以及可持续的土地利用和管理提供科学依据。本文以新疆昌吉州为研究区,基于多重分形方法,使用第二次土壤普查(1980年前后)、2010年和2018年共3期土壤有机质数据,计算多重分形参数来探究土壤有机质空间变异的动态。结果表明:①第二次土壤普查-2018年期间,昌吉州土壤有机质含量呈增加趋势。②第二次土壤普查-2018年期间,昌吉州土壤有机质的空间分布总体上具有非均匀的多重分形特征,土壤有机质值域范围逐渐变窄,空间分布变异性降低,趋于均一化。其中阜康市、吉木萨尔县和木垒哈萨克自治县的有机质变异程度在2010-2018年略有上升。③ 2018年,昌吉州土壤有机质在空间上自西向东值域分布范围逐渐变宽,变异程度增加,内部差异变大,趋向于非均匀化。④三个时期昌吉州土壤有机质数值中均是低值数据分布概率较大,其变异程度高于高值数据,仅阜康市和木垒哈萨克自治县在2018年由高值数据占主导地位。长时间的耕作经营使得土壤有机质含量有所提高,空间分布逐渐趋向均一化,但仍存在部分区域有机质较高,部分区域较低的情况。分区管理措施可以有效提高区域的整体肥力水平,应在阜康市、吉木萨尔县和木垒哈萨克自治县等有机质变异程度较高的区域继续推进精准施肥,改进灌溉和耕作措施以降低土壤有机质空间变异性。
太古宙TTG的Nb /Ta变化特征:对“Nb-Ta悖论”的启示

英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)是地球早期大陆地壳最重要的组成部分。TTG的Nb/Ta比值变化不仅与它的成因相关,而且与早期构造环境和地壳分异过程关系紧密。本文选择阴山地块出露的TTG片麻岩及下地壳斜长角闪岩/麻粒岩包体作为研究对象,开展了寄主花岗闪长岩和同源镁铁质包体中的角闪石和黑云母的原位微区矿物的微量元素分析工作,以及TTG与非同源斜长角闪岩包体的全岩主微量元素分析工作。矿物化学研究结果表明,花岗闪长岩和同源镁铁质包体的角闪石具有相似的Mg#值,但是两者具有明显不同的Nb/Ta比值。镁铁质包体中的角闪石更富Cr、Ta,Nb/Ta比值为30 ~ 50; TTG岩石中的角闪石Cr和Ta含量偏低,但具有更高的Nb/Ta比值(38 ~ 70) 。TTG和镁铁质包体中的角闪石Cr含量与Nb/Ta具有较好的负相关关系。全岩地球化学分析结果揭示,TTG片麻岩的具有高Nb/Ta比值(13 ~ 65,平均值31),斜长角闪岩和麻粒岩包体具有变化的Nb/Ta比值(10 ~ 56) 。太古宙绿岩带中玄武质岩石的Nb/Ta平均值为~ 15,阴山地块斜长角闪岩和麻粒岩包体具有高的Nb/Ta比值,反映了这些代表基性下地壳的岩石经历了部分熔融作用或后期的交代作用,使其Nb/Ta比值发生改变。研究区具有高Nb/Ta比值的TTG可能来源于高Nb/Ta比值基性下地壳部分熔融,并继承了源区高Nb/Ta比值的特征。通过本文研究揭示,高Nb/Ta比值的TTG并非一定形成于俯冲带洋壳榴辉岩相部分熔融,下地壳富角闪石和黑云母的岩石部分熔融是形成高Nb/Ta比值TTG的一种重要途径。
边界层急流在粤东暴雨中心两次极端强降水过程中的作用

基于广东省气象观测资料、汕尾多普勒天气雷达产品和全球再分析资料CSFR,分析了2013年8月和2018年8月发生在粤东暴雨中心的破纪录极端强降水过程,阐明边界层急流的作用。结果表明:(1)两次过程的主要影响系统分别为长时间缓慢移动的1311号台风尤特残余环流和季风低压外围环流,当粤东暴雨中心处于台风环流东南侧和季风低压东侧时,边界层急流在该区域辐合抬升,形成的中尺度能量锋利于强降水的触发;(2)边界层急流为强降水提供了充沛的、源源不断的水汽条件,同时配合特殊地形的摩擦、阻挡等作用,在粤东暴雨中心内形成了明显的水汽通量辐合;(3)持续性强降水发展期间,大气层结长时间处于不稳定状态与对流层低空暖湿平流的不断输送密切相关。两次过程中不同点主要表现为边界层急流强度和风向不同,由此带来的气流辐合方式和强降水范围有明显的差异,季风低压影响过程中边界层急流作用更显著。
深度学习网络在降水相态判识和预报中的应用

利用1996-2015年中国的高空探测资料和地面观测数据,挑选发生降水的数十万个样本将其分为降雨和降雪两类事件,抽象为二分类问题,采用深度学习网络技术构建降水相态判识模型,并用2016—2017年的数据进行测试检验,针对2018年1月下旬中国一次大范围雨雪天气过程进行个例检验,在此基础上探讨了深度学习网络在降水相态判识和预报中的应用。主要结论如下:基于深度学习网络判识模型的判识准确率为98.2%,雨、雪的TS评分分别为97.4%和94.4%,相应空报率为1.7%和2.0%,漏报率为1.0%和3.7%,较传统指标阈值法的判识准确率有较大提高;个例检验显示,基于实况探空数据的模型判识结果与降水相态实况在全国基本保持一致,欧洲中期数值预报中心(ECMWF)的降水相态预报产品和模型的预报结果对全国的降水相态都表现出较好的预报能力,而对雨雪分界线的预报,模型的预报结果较ECMWF总体上更接近实况。测试结果表明,模型较好地提取了雨、雪降水相态的结构特征,深度学习网络在降水相态判识和预报中的应用具有可行性和一定的优势,可为降水相态的客观判识和预报提供重要技术支撑。
东南亚生物质燃烧对我国霾和降水的影响

基于生物质燃烧排放源清单、地面观测和数值模式对东南亚中南半岛生物质燃烧气溶胶的排放特征,以及其在2020年春季对我国云南地区霾天气和南方前汛期降水过程的影响进行了分析。结果表明:中南半岛生物质燃烧气溶胶排放主要集中于每年3-4月,排放峰值时段集中于3月下旬至4月上旬,主要排放区域为缅甸东部和老挝北部。中南半岛生物质燃烧气溶胶在地面主要影响我国云南南部城市的霾天气,缅甸的生物质燃烧气溶胶是最主要的贡献源。中南半岛生物质燃烧气溶胶在低空西南急流作用下,可以在800~600 hPa高度传输至我国华南和江南南部大部分区域上空。传输至我国南方上空的生物质燃烧气溶胶通过抑制对流性降水、增强非对流性降水,可以改变南方前汛期降水过程的空间分布,使降水更集中于切变线附近。
不同耕作措施下添加秸秆对土壤有机碳及其相关因素的影响

【目的】探究添加秸秆对不同耕作措施下土壤有机碳及其相关因素的影响,为北方旱作农田固碳增产管理提供理论依据。【方法】采集长期进行传统耕作(CT)和免耕(NT)的大田土壤样品进行室内培养试验,共设置4个处理,分别为传统耕作土壤不加秸秆(CT)、免耕土壤不加秸秆(NT)、传统耕作土壤加秸秆(CTS)和免耕土壤加秸秆(NTS),每个处理15次重复。在25℃恒温培养箱中进行通气培养,培养时间共180 d,此间定期取样进行有机碳含量、水稳性团聚体构成、土壤微生物量碳和相关土壤酶活性的测定。【结果】(1)添加秸秆显著提高土壤有机碳含量和大团聚体含量。与CT相比, CTS提高土壤有机碳含量15%—46%;与NT相比,NTS提高土壤有机碳含量12%—21%;培养结束时,CTS、NTS处理的有机碳含量较初始分别提高26.8%和7.0%。CTS和NTS处理以2 000—250 μm团聚体含量最高,占全部团聚体的41%—50%, CTS较CT提高>250 μm团聚体比例235%—310%,NTS较NT提高>250 μm团聚体比例96%—149%。(2)添加秸秆显著增加土壤有机碳δ~(13)C值,CTS处理为80.93‰—115.22‰,NTS为48.92‰—80.49‰;CTS秸秆来源碳所占比例显著高于NTS,较NTS处理提高13%—66%。(3)添加秸秆显著提高微生物量碳(MBC)含量、β-葡萄糖苷酶(BG)、β-纤维二糖苷酶(CBH)和β-木糖苷酶(BXYL)活性。CTS较CT提高MBC含量239%—623%,提高BG、CBH和BXYL活性58%—170%、52%—337%和117% 170%;NTS较NT处理提高MBC含量124%—555%,提高BG、CBH和BXYL活性28%—181%、4%—304%和13%—118%。 (4)土壤有机碳含量与BG、CBH和BXYL活性、MBC及>2 000 μm、2 000—250 μm团聚体比例呈显著正相关关系,与250 —53 μm、<53 μm团聚体比例呈显著负相关关系;BG、CBH、BXYL 3种酶活性彼此之间表现为极显著正相关关系,且均与MBC、>2 000 μm团聚体、2 000—250 μm团聚体显著正相关,与<53 μm团聚体极显著负相关。线性相关分析结果表明水稳性大团聚体(>250 μm)可解释有机碳变化的48%,MBC可解释有机碳变化的45%,BG、CBH和BXYL酶活性分别可解释有机碳变化的66%、44%、53%。【结论】添加秸秆可显著提高土壤有机碳和大团聚体含量,促进微生物数量增加和土壤酶活性增强,且对传统耕作土壤有机碳及其相关因素的影响更大,有机碳在土壤中的固定除了受团聚体物理保护外,还受土壤中微生物作用的调节。
长期施用磷肥和有机肥黄壤微生物量磷特征

【目的】研究玉米不同生育时期长期不同施肥处理下土壤微生物量磷(MBP)的动态变化与周转特性,探究长期施用磷肥和有机肥对土壤磷转化与供应能力的影响。【方法】依托贵阳黄壤肥力长期定位试验,选取不施肥(CK)、氮钾化肥(NK)、氮磷钾化肥(NPK)、有机肥(M)、1/2有机肥+1/2氮磷化肥(0.5MNP)、全量有机肥+全量氮磷钾化肥(MNPK)6个处理,在玉米播种前、苗期、拔节期、开花期、收获后分别采集0—20 cm土层样品,测定土壤微生物量磷含量、有效磷含量、酸性磷酸酶活性,并计算微生物量磷周转期和周转量。【结果】与NK处理相比,施用磷肥和有机肥各处理土壤微生物量磷(MBP)和微生物含磷量(MPC)分别显著提高了123.9%—446.2%和85.0%—268.2%,均以MNPK处理增幅最大。施磷量基本一致的条件下,M和0.5MNP处理MBP含量较NPK处理显著提高了26.7%—32.7%;NK处理MBP和MPC含量均在开花期最低,施用磷肥和有机肥各处理MBP含量在玉米生长期均较高,MPC含量则随生育时期变化呈“双峰”曲线,苗期和开花期最高;与CK相比,NK处理MBP周转期缩短了405 d,MBP周转量提高了50.9%。与NK处理相比,施用磷肥和有机肥各处理MBP周转量提高了19.2%—156.4%,MBP周转期延长了248—391 d,说明施用磷肥和有机肥可不同程度增加MBP库容并降低其周转速率;施用磷肥和有机肥各处理土壤有效磷和植株吸磷量分别是NK处理的3.63—7.27倍和1.77—1.97倍;各处理酸性磷酸酶活性表现为NK处理>M、MNPK处理>CK、NPK、0.5MNP处理,NK处理较其他处理显著提高了10.2%—21.0%;相关分析表明,土壤有效磷是MBP及其周转量最重要的影响因子,而酸性磷酸酶活性则是MBP周转期最重要的影响因子。【结论】MBP可反映黄壤磷素的供应水平,MBP含量及其周转对于提高黄壤潜在供磷能力具有重要意义,长期施用磷肥和有机肥可提高土壤MBP周转库容,增强土壤磷素转化和供给能力,提高玉米植株吸磷量。
基于Web of Science对农业土壤N_2O排放影响因素研究的文献计量分析

为客观全面地分析农业土壤N_2O排放影响因素领域的研究动态、热点及发展脉络,利用Web of Science数据库中1978 ~ 2018年的文献信息,结合R语言文献计量分析方法,从高被引论文、关键词及历史直接引文三个方面对农业土壤N_2O排放影响因素研究情况进行了系统的文献计量分析。结果表明:(1)农业土壤N_2O排放的影响因素主要有四大类:土壤性质包括土壤类型、质地、pH、温度、水分、容重、氧化还原电位、O_2、矿质氮(硝态氮 +铵态氮)、有机碳、酶活性(主要是硝酸还原酶和亚硝酸还原酶等)和微生物多样性等;农艺管理措施包括施肥管理(肥料类型、施肥量、施肥时间、施肥方式、肥料形态等)、种植作物类型、播种时间、耕作制度、灌溉制度、秸秆还田、生物炭和硝化抑制剂使用、土地利用方式及变化等;气候条件(雪、霜、降水、气温和太阳有效辐射等);地下水位和生态系统氮饱和度等。(2)该领域的研究热点在宏观层面上包括利用模型估算全球、国家、区域尺度上的N_2O排放清单,评价切实有效的农业N_2O减排措施效果;在中、微观尺度上,主要通过田间或室内培养试验用土壤理化性质及微生物指标反映、研究各影响因素变化(主要为单一因素研究)对N_2O排放的效应。(3)该领域研究经历了影响因素从土壤性质再到人为活动的过程,研究内容包括使用模型研究农业土壤N_2O排放过程、机制,估算大尺度多因素条件下的农业土壤N_2O排放清单及减排措施效果。(4)农艺管理措施包括施用硝化抑制剂、包膜肥料、生物炭和秸秆还田,这些措施均可有效地减少农业土壤N_2O排放,但每一措施的效果因具体条件而不同。(5)未来农业土壤N_2O排放研究将向整合多因素、多尺度、多层次方向发展,其重点仍为明确农业土壤N_2O排放机制、影响因素的相对重要性以及不同减排措施的效应,进而为因地制宜地制定科学有效的农业土壤N_2O减排措施提供支持。
京郊有机肥产品质量调查与分析

为更好了解北京郊区生产的有机肥产品的质量现状,摸清有机肥原料的养分及重金属含量范围,选取当地14家有机肥厂生产的有机肥成品及其原料作为研究对象,对采集样品的主要养分、重金属含量进行了检测分析。结果表明:北京市郊区有机肥产品仍存在养分含量不达标,重金属含量超标等质量问题。所检测的14个有机肥样品中,21%的样品总养分含量不达标,36%的样品有机质含量不达标;不同种类的生产原料总养分和有机质的含量差异较大,且同一种类不同批次类原料养分含量也有较大差异;重金属Cr、Hg、As含量均未超标,Cd、Pb、Cu、Zn含量部分厂家产品有不同程度超标,其中Cu超标比例最大,有28.6%的样品超过国家限量标准;不同种类生产原料重金属含量差异较大,牛粪、鸡粪、糖渣中的重金属含量普遍偏高。
瓶刷型嵌段共聚物PS-b-PtBA热压自组装制备一维光子晶体

通过对降冰片烯官能化的聚苯乙烯(NB-PS)和聚丙烯酸叔丁酯(NB-PtBA)大分子单体进行顺序开环易位聚合(ROMP)制备主链聚合度100∶100的瓶刷型嵌段共聚物PS-b-PtBA.PS-b-PtBA在加热状态下通过外加压力驱动本体相分离实现快速自组装,形成有序的层状纳米结构,制备一维光子晶体(1D PCs).通过核磁共振氢谱(~1H NMR)对聚合物的结构进行表征;采用凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物的分子量及其分布进行表征;通过差示扫描量热法(DSC)分析PS-b-PtBA的热力学性能,其中PS嵌段的玻璃化转变温度为96 ℃,PtBA嵌段的玻璃化转变温度为40 ℃.通过紫外/可见/近红外分光光度计对制备的1D PCs反射光谱进行测试.在玻璃化转变温度以上的不同温度(110~190 ℃)下对PS-b-PtBA进行热压自组装,结果表明在不同温度下均可实现1D PCs的制备,且在宏观上表现出从白色到蓝色的显著变化,热压自组装温度在150 ℃时1D PCs的反射率最高,达到了75%左右,说明此温度下的组装体具有较高的结构有序度.不同温度下制备的1D PCs反射波长变化不大,约为370 nm.通过扫描电子显微镜(SEM)观察1D PCs的微观形貌,证明瓶刷型嵌段共聚物热压自组装形成层间距约为101 nm的周期性层状结构.瓶刷型嵌段共聚物热压组装制备一维光子晶体具有稳定、快捷、无需溶剂的特点,不仅在高温下的压力可视化检测方面具有潜在的应用前景,而且还可以实现回收并多次循环利用的环保功能.
液-固循环流化床锅炉中的颗粒分布

为解决锅炉运行中水侧的结垢和强化传热问题,本文将流化床换热防垢节能技术和锅炉相结合,设计并构建了冷模液-固循环流化床锅炉.选用不同粒径的聚甲醛(POM)颗粒作为惰性固体颗粒,利用CCD图像测量和处理系统,对循环流化床锅炉中的颗粒流化和分布开展了可视化研究.考察了锅炉回水流量、颗粒加入量和颗粒粒径等操作参数的影响.研究结果表明,在适当的条件下,聚甲醛颗粒可以在锅炉系统中实现正常的循环,并在上升管束中较好地分布,但同时也存在颗粒在锅筒中堆积的问题.总体来说,随着回水流量的增加,颗粒堆积量减少,上升管束中的固含率增加,颗粒分布的不均匀度减小,颗粒分布得更加均匀.随着颗粒加入量的增加,上升管束中的固含率增大,颗粒分布不均匀度大致呈现出波动的趋势.随着颗粒粒径的增大,锅炉上升管束中的固含率则呈现出先增大、后减小的趋势,颗粒分布的不均匀度增大.水冷壁管和八字烟道管中的平均固含率相近,这有利于强化传热和防、除垢;而冲刷管中的固含率则明显高于水冷壁管和八字烟道管.构建了三维图来综合反映操作参数对锅炉上升管束中颗粒分布不均匀度的影响,用以指导工业实践.研究的结果有助于促进流化床换热防垢节能技术在锅炉中的应用.
甘蓝型油菜千粒重全基因组关联分析

千粒重是油菜产量构成的重要因素之一。本研究利用高通量SNP芯片对496份具有代表性的油菜种质资源进行基因型分析,考察群体在3个环境(14NJ、15TZ、16TZ)中的千粒重表型,利用混合线性模型(mixed linear model, MLM)和一般线性模型(general linear model, GLM)进行全基因组关联分析。结果表明,本群体在3个环境中千粒重的广义遗传力为63.12%。MLM模型检测到6个显著位点,解释28.92%的表型变异; GLM模型检测到61个显著位点,解释47.08%的表型变异。合并共同位点后得到62个显著位点,联合解释47.31%的表型变异。这些位点分布在基因组所有染色体上,在A07、A03和C06染色体上分别检测到数目最多的9、8和7个位点。其中效应最大的位点Bn-scaff_17526_1-p1066214位于C09染色体,在MLM和GLM模型中表型贡献值分别为5.55%和15.26%。21个位点与前人报道的QTL重叠,其中8个位点得到至少2个群体的验证。其余41个位点为新鉴定的位点,其中多个位点效应高且在多环境中被检测到,如位点Bn-A03-p560769、Bn-scaff_15743_1-p599416和Bn-scaff_15743_1-p590955等。在11个位点附近找到DGAT、EOD3、AGL61、WRI1、DA2、RAV1等拟南芥已报道千粒重基因的同源基因。本研究结果有助于解析甘蓝型油菜千粒重的遗传基础,为研究千粒重的调控机制、指导千粒重的遗传改良奠定基础。
不同黏土矿物种类和含量的泥粉对亚甲蓝值的影响

研究了石粉中含不同黏土矿物种类和含量的泥粉与亚甲蓝值的相互关系,探究不同黏土矿物吸附性能对亚甲蓝(MB)值的影响。结果表明:随着纯石粉含量的增加,MB值逐渐增大,但也远小于1.00,增幅较小、变化不大。纯泥粉和混合泥粉对MB值影响较大,呈现出线性关系;蒙脱土和以蒙脱土为主的混合泥粉对MB值影响最大,分别高达8.00、4.20;高岭土、伊利土的MB值最大为1.75、1.05,而以其为主要成分的2种混合泥粉MB值最大为2.10、1.95,影响相对较小;含有不同黏土矿物成分的混合泥粉较纯泥粉,能更好的减少对MB值的影响。与纯石粉相比,亚甲蓝对黏土矿物变化较为敏感,由大到小顺序为:蒙脱土、高岭土和伊利土,即蒙脱土的吸附能力最强。
溶液法制备铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的研究进展

溶液法因其具有操作流程简单、材料利用率高以及成本低廉等潜在优势,被认为是一种很有发展前景和应用潜力的铜锌锡硫硒(Cu_2ZnSn(S,Se)_4,CZTSSe)薄膜太阳能电池制备方法。本工作将溶液法的研究现状按喷雾热解法、基于浴的水溶液法、纳米粒子溶液法和直接溶液涂膜法进行分类介绍。通过分析和比较各种方法报道过的优化途径(如优化阳离子比例、烧结条件和硒化条件,以及掺入Na、Ge等金属元素),对溶液法制备的高性能Cu_2ZnSn(S,Se)_4薄膜太阳能电池的当前研究成果进行综述,并总结了各种溶液法制备铜锌锡硫硒薄膜电池的优势和所存在的问题。展望其未来的发展,认为今后的研究重点应侧重于薄膜组成和反应途径,以寻求降低Cu_2ZnSn(S,Se)_4吸收层的本征缺陷的方法。
基于同心圆阵列的结构光主动视觉系统标定算法

投影仪向绘制有同心圆阵列的标定板投射彩色同心圆,利用同心圆投影满足的几何约束确定圆心图像坐标,计算标定平面、投影平面和相机成像平面之间的单应,实现系统标定.利用颜色信息分离投影同心圆和标定板标记图像,简化标定步骤减少图像采集数量;同时通过交比不变性实现同心圆自动匹配,避免人工干预.实验结果证明算法简单高效.
煤矿巷道智能掘进关键共性技术

依据我国煤矿智能化发展战略,深入分析了国内外智能掘进研究现状,结合我国煤炭赋存条件复杂,巷道掘进问题突出,智能掘进挑战严峻等实际,提出了直接影响和制约我国煤矿巷道智能掘进加快发展的智能截割、智能导航、智能协同控制和远程智能测控四大关键共性技术并给出了解决思路和方法。针对掘进系统智能截割问题,提出了基于视觉伺服的掘进系统智能定形截割控制方法和基于遗传算法优化的BP(GA-BP)神经网络的自适应截割控制方法,旨在提高巷道截割成形质量和效率;针对掘进系统智能导航问题,提出了基于惯导与视觉信息融合的履带式掘进系统智能导航控制方法和基于惯导、数字全站仪与油缸行程信息融合的液压推移式掘进系统智能导航控制方法,旨在提高掘进定位定向精度,实现智能导航;针对掘进系统中掘进、支护、钻锚、运输等多系统协同控制和多任务并行控制问题,提出了基于强化学习的并行作业控制方法和基于Agent的并行控制方法,以及leader-follower法和基于行为法的智能协同控制方法,旨在实现多机器人系统或智能设备的智能协同控制和并行作业,提高掘进效率;针对掘进系统智能测控问题,创建了本地控制层、近程集控层和远程监控层的智能测控系统架构,提出了数字孪生驱动的虚拟远程智能控制方法,旨在保证掘进系统安全、可靠、高效运行,实现身临其境的虚拟远程智能测控。
煤矸双能X射线图像多维度分析识别方法

环境适应能力强、识别精度高是有效分离煤和矸石的前提。采用双能X射线透视煤和矸石并成像,避免了粉尘、光照强度和物料表面等外界因素影响。但双能X射线探测器采集射线能量数据存在余晖效应、厚度效应和射束硬化效应等缺陷。为降低缺陷影响,提高煤和矸石识别率,提出一种联合R值图像与高、低能图像特征对煤和矸石进行多维度分析的方法。首先基于双能X射线采集系统获取高、低能图像,并利用比值法得到R值图像;然后针对所获取的3种图像,研究煤和矸石密度及灰分含量等关键物性参数与图像特征关系,据此设计特征提取方案,共计提取8个特征参量,形成一种强特征组合;最后采用Relief算法度量每个特征参量的重要性,进而设计分类试验。以不同地区肥煤、焦煤、气煤和矸石为试验对象,观察剔除权重较低的特征后,分类模型准确率,发现以特征组合[R_c,G_(lc),G_l,R_a ]为输入,PSO-SVM分类模型对3种煤混合矸石识别效果最佳,识别率为99.4%。结合PSO-SVM分类模型和[R_c,G_(lc),G_l,R_a ]的特征组合对肥煤、焦煤和气煤分别混合矸石进行识别验证,结果表明:肥煤混合矸石识别率为98.89%,焦煤混合矸石识别率为100%,气煤混合矸石的识别率为99.44%。本方法通过联合多张图像的多个特征,进行多维度分析,发现R值图像特征和高能图像特征对煤和矸石的区分度最好,可有效降低双能X射线缺陷影响,能以较少的特征,实现对不同煤种的较高识别率,优于现有方法。此外,以灰分、密度为参照选取特征阈值,贴合实际需求,减少了工程应用中根据矿区煤质差异进行参数调整的频次,提高了识别模型的泛化能力。
高原高寒煤矿区生态环境修复治理模式与关键技术

矿山的生态治理与环境修复是保证资源开采可持续发展的必要条件。高原高寒煤矿区生态修复涉及煤炭资源勘查开发与保护、冻土、水资源、草甸湿地、土壤、植被、生态环境等多方面的科学问题,难度较大。根据问题导向、科学精准、集中整治、分类施策的要求,遵循"山水林田湖草是一个生命共同体"的理念,对青海木里矿区煤炭露天开采存在的生态环境问题研究发现,目前矿区存在的生态环境问题有地貌景观破坏、植被破坏、土地挖损和压占、冻土破坏、水系湿地破坏与采坑积水、地下水含水层破坏、土地沙化与水土流失、不稳定边坡8种类型。针对以往煤矿开发造成的八大生态环境问题,以煤炭生态地质勘查理论为指导,综合研究并形成了地形地貌重塑技术、土壤重构及植被恢复技术、水系自然连通技术、煤炭资源保护技术、边坡稳定性综合监测技术五大关键技术。综合运用以上技术,系统对采坑渣山治理、植被恢复、水环境和资源等进行统筹规划,对矿区生态环境进行综合整治,形成4种具有高原高寒特色的生态修复重点治理模式,分别为水系连通、引水代填、关键层再造以及依山就势。治理工程实践中按照"地质+生态"、"自然恢复+工程治理"的综合治理思路,通过与各井渣山边坡稳定程度、水系传输与采坑积水情况、资源赋存状态等相结合,最终形成"一坑一策"的7种治理方法:边坡阶梯整治+坑底部分复绿+引水代填形成高原湖泊(聚乎更三号井)、保留采坑积水形成的高原湖泊+边坡与渣山整治+覆土恢复植被+水文定期监测(聚乎更四号井)、采坑部分回填形成梯田+边坡与渣山整治+植被复绿+地表水系自然连通(聚乎更五号井)、资源保护+边坡与渣山整治+采坑形成高原湖泊+水系自然连通+植被复绿(聚乎更七号井)、边坡与渣山平整+植被复绿+保留高原湖泊+水系自然连通(聚乎更八号井)、资源保护+采坑回填+削坡整治美化+地貌恢复与周围环境相协调(聚乎更九号井)、采坑回填+边帮整形+坑底就势整平+景观协调(哆嗦贡玛区)。探索了露天煤矿区生态环境一体化修复治理路径,在木里矿区生态修复治理实践中得到有效的应用。
聚丙烯酰胺残留物在矿井水处理中的迁移规律

聚丙烯酰胺(PAM)作为一种高效絮凝剂被广泛应用于矿井水处理过程中,PAM残留物丙烯酰胺(AM)单体存在于矿井水处理环节中,而AM已被国家癌症中心列为ⅡA类致癌物。为揭示PAM残留物AM在矿井水处理中的迁移规律,对10个矿区的矿井水处理环节进行了检测分析,并通过混凝沉淀与过滤实验研究了PAM投加量、分子量、水解度、矿井水pH值和含盐量等因素对AM质量浓度和处理效果的影响。结果表明:在调研的10个矿区的矿井水处理中,有80%的澄清(沉淀)池出水AM质量浓度>0.000 5 mg/L,在0.001 7 ~ 0.087 5 mg/L,有60%的过滤出水AM质量浓度﹥ 0.000 5 mg/L,在0.001 1 ~ 0.076 7 mg/L,过滤过程对AM的去除率在12.3% ~ 99.1%,矿井水常规处理难以保证AM质量浓度满足饮用水标准,回用于饮用水需考虑PAM选型和投加量的优化,或采用反渗透等膜技术处理;在试验条件下(PAM投加量0.5 ~ 2.5 mg/L、分子量500万~ 1 800万、水解度5% ~ 30%、聚合氯化铝投加量为80 mg/L),AM质量浓度在沉淀与过滤2个处理环节均随各因素水平的增加而呈现先减小后增加的趋势,过滤过程对AM的去除率在30.0% ~ 58.3%,当PAM投加量为1.0 mg/L、分子量为1 200万、水解度为22%,原水pH值为7、电导率为2 000 μS/cm时,沉淀和过滤出水AM质量浓度最低,实验中最低值分别为0.002 6和0.001 2 mg/L。
采场覆岩变形破坏模拟试验的光测方法对比

物理相似模型试验是煤矿采场上覆岩层变形破坏规律研究的主要手段,将BOTDA,FBG与DIC光测方法相结合,建立"点-线-面"的试验测试系统以提高测试精度十分必要。基于光测原理,分析了BOTDA,FBG和DIC技术的应变测量,探究了应变局部化带对DIC检测应变的影响,BOTDA和FBG测试本质上是一种"线应变",而DIC是"面应变"。统计已有的试验研究,得出了不同工况下物理模型试验BOTDA,FBG光纤应变监测数据范围。搭建3 m平面应力相似模型,模拟煤矿工作面开挖77次,推进240 cm。通过埋设在模型内部的1根BOTDA传感光纤以及3个FBG传感器对模型关键层内部变形状态进行监测,同时以DIC实时观测模型表面变形,研究这3种不同的光测技术所获得的关键层应变测试结果,进行对比分析覆岩变形破坏规律,得出3种不同的光测技术测试应变的量化关系,并分析他们对应变测试存在差异的原因。试验结果表明,BOTDA和FBG的测试应变量级相同,在均匀连续变形区域DIC与BOTDA监测的应变比值为15.52 ~ 16.70,在非均匀变形区域DIC与BOTDA监测的应变比值为27 ~ 133;在应变曲线峰前阶段,DIC与FBG测试应变一致性好,峰后阶段DIC更好地反映了上覆岩层的变形;尽管在测试结果上有量级的差异,但随着岩层变形破断以及离层裂隙的张开、闭合,3种光测方法均可以反映岩层内外部同步性的变形,其发展趋势基本一致,BOTDA,FBG和DIC应变曲线峰值位置偏差较小;对离层出现位置,FBG的偏差为1.13%,FBG测试结果更好;对关键层破断范围,DIC测试的破断范围偏差为1.62%,测试结果更好。
煤矿含水体瞬变电磁探测技术研究进展

老窑采空区、顶底板含水层、陷落柱、溶洞、裂隙等潜在含水体,是煤矿开采中的主要致灾因素,严重影响矿山安全生产。随着煤炭开采规模和深度的逐渐加大,地质条件和观测环境日趋复杂,此环境下含水体探测成为保障煤矿安全生产过程中遇到的巨大难题,亟需创新电磁精细探测理论与技术。瞬变电磁法能够获得地下介质的电阻率分布,由于煤矿含水体与围岩具有明显的电阻率差异,该方法成为探测含水体的主要方法之一。首先总结了煤矿含水体的赋存特征及其电磁法探测的物理基础。然后,综述了近年国内瞬变电磁探测理论、方法和技术等方面研究新进展,及其在煤矿含水体探测中的应用和前景。理论方面,重点介绍了近年被引入瞬变电磁场数值模拟的时变点电荷载流微元近场理论和矿井瞬变电磁法的物理基础---地下全空间电磁理论,这2项理论都得益于数值模拟手段的发展,近年取得了较大的发展。在方法方面,对修正式中心回线装置、电性源瞬变电磁法、半航空瞬变电磁法和矿井瞬变电磁法等新型瞬变电磁法装置进行介绍。随着相关数据处理和反演技术的发展,这些新装置开始在煤矿含水体中得到应用,并展现出与传统方法截然不同的技术特点。最后,指出瞬变电磁多分辨探测方法技术、大数据技术、煤矿多层采空区精细探测技术和瞬变电磁高分辨数据采集装备研发是近年煤矿复杂含水体探测的研究方向。
深部冲击地压巷道"卸压-支护-防护"协同防控原理与技术

针对深部冲击地压巷道高应力、强冲击造成的强矿压显现难题,分析了深部冲击地压巷道围岩变形破坏特征,确定了导致深部冲击地压巷道强冲击显现的防控难点,揭示了巷道冲击破坏机制。在分析深部冲击地压巷道破坏机制的基础上,建立了深部冲击地压巷道围岩力学模型,分析了动、静叠加载荷、支护应力、围岩力学属性与莫尔圆间的相互作用关系,提出了深部冲击地压巷道 "卸压-支护-防护"协同防控原理。通过对巷道围岩远、近场进行卸压,从动、静载荷角度降低巷道冲击能量和所受应力;利用高预应力、高强度、高延伸率及高冲击韧性"四高"锚杆(索)主动支护,结合围岩结构重塑技术,提高巷道围岩自承载和抗冲击能力;结合钢棚、缓冲垫层及防护支架,通过高阻尼作用快速抑制巷道围岩的冲击震动。通过协调"卸压-支护-防护"3种技术手段的时空关系,改变冲击地压巷道能量释放、传播及耗散形式。基于"卸压-支护-防护"协同防控原理,提出了深部冲击地压巷道"卸压-支护-防护"协同防控技术,开发了长、短孔分段水力压裂工艺,研发了配套的压裂机具和设备;研制了高冲击韧性锚杆(索)系列支护材料,大幅度提高了支护材料的强度和韧性;提出了以钢棚、缓冲垫层及防护支架为一体的巷道复合防护结构,复合防护结构能有效吸收巷道围岩内的冲击动能,抑制围岩震动。研究成果在蒙陕和义马典型冲击地压矿井开展了工业性试验,"卸压-支护-防护"协同防控技术改变了厚层坚硬岩层冲击能量释放形式,有效抵御了高动、静叠加载荷,减小了巷道围岩整体冲击变形,控制了深部冲击地压巷道围岩稳定。
再论废弃矿井利用面临的科学问题与对策

在经济发展新常态和供给侧改革背景下,关闭/废弃矿井数量逐年增多,仍遗留大量可开发利用资源,开展关闭/废弃矿井资源开发利用意义重大。目前,相关研究工作仍相对滞后,难以系统解决遗留能源资源及地下空间开发利用等方面存在的科学问题和技术瓶颈。基于山西省关闭/废弃矿井资源禀赋与开发现状分析,结合关闭/废弃矿井遗留煤炭地下气化、遗留煤层气地面抽采、地下空间储能储物等重大需求,亟需研究关闭/废弃矿井能源资源协同综合利用评价方法、固-液-气及应力-位移-渗流-温度等多相多场动态演化机制、复杂遗留空间煤层气运移规律与储集成藏机理、复杂岩体多场耦合作用机理及稳定性控制等4个关键科学问题,攻克关闭/废弃矿井能源资源协同利用安全与风险评价技术、遗留煤炭地下气化炉构建及气化工艺、遗留煤层气资源地面抽采与利用、地下储库(储水、储油、储气等)库容探测与防渗等4项关键核心技术。基于矿井全生命周期绿色利用科学理念,以白家庄煤矿为例,提出了山西省关闭/废弃矿井遗留资源和空间资源"能源化、资源化、功能化"协同利用综合性解决方案,创新了"政产学研用金"协同机制为基础的关闭/废弃矿井能源资源精准开发与利用新模式。
我国煤炭工业科技创新进展及"十四五"发展方向

煤炭是我国的基础能源和工业原料,长期以来为经济社会发展和国家能源安全稳定供应提供了有力保障。作为煤炭工业健康有序发展的核心动力,"十三五"以来,我国煤炭行业自主创新能力得到了大幅提升,实现了从跟踪、模仿到部分领域并跑、领跑的转变,取得了突出的成就。系统总结了"十三五"以来我国煤炭科技取得的主要成果,梳理了煤炭地质勘探、矿井建设、煤及共伴生资源开采、矿井灾害防治、煤机装备与智能化、洁净煤技术、节能环保与职业健康等7个领域所取得的理论、技术及工程应用方面的进展。分析了当前煤炭科技发展面临的共性问题,指出煤炭科技创新支撑我国煤炭工业高质量发展的能力依然不足。提出了煤炭科技自立自强、完善现代化煤炭开发利用理论与技术体系的"十四五"煤炭科技发展目标。围绕煤炭安全绿色智能开采和清洁高效低碳利用,明确了"31110"科技创新主要任务,包括煤炭绿色智能开采、煤矿重大灾害防控、煤炭清洁高效转化三大煤炭基础理论研究,煤炭资源勘查与地质保障、大型现代化矿井建设、煤炭与共伴生资源协调开采、煤矿灾害防治、煤矿智能化与机器人、煤炭清洁高效加工、煤炭高效转化利用、煤矿职业危害防治、煤矿应急救援、资源综合利用与生态保护十大重点领域核心技术攻关,煤矿井巷全断面快速掘进、复杂地质条件煤层智能综采、智能化煤矿建设、智能精细高效洗选、煤炭分质利用技术、煤炭液化及高端化工品制备、废弃矿井地下空间资源综合利用、矿区大宗固废资源利用、大型矿区生态修复、煤炭产品质量精准调控10项重大技术创新示范,复杂地质构造槽波地震探测、导井竖井掘进机凿井、掘支运一体化全断面岩巷掘进、煤矿井下水力压裂增透、干法矿物高效分离、采煤沉陷区土地复垦与农业生态再塑、智能无人综采工作面等百项先进适用技术推广应用,为"十四五"时期煤炭科技的发展方向提供了指导意见。
新形势下中国煤层气勘探开发前景与对策思考

在国家要求天然气"增储上产"及煤层气产业整体处于"瓶颈"阶段的新形势下,分析煤层气勘探开发前景和对策意义重大。鉴于此,分析了国内外煤层气产业发展成功经验与失败教训,从影响我国煤层气产量增长方面探讨当前产业存在的若干问题,分析了未来中国煤层气持续发展的重要领域和方向。基于我国煤层气开发的特点和技术水平,结合煤层气储量和资源潜力,综合应用产量构成法、生命模型法和储产比控制法预测了我国煤层气产业发展潜力与前景。研究认为:我国煤层气产业持续发展存在诸多制约因素,主要包括:①后备区准备不足;②单井产量低,整体处于低效开发状态;③地质条件复杂,煤层气勘探开发技术难以复制;④对外合作项目进展缓慢,推动难度较大。同时认为,煤层气仍是我国当前较现实的非常规天然气资源,高产老区稳产上产、低产低效老区改造、低煤阶与构造复杂区效益开发、深部及煤系天然气综合开发是未来中国煤层气产量持续增长的方向,2035年我国煤层气地面井产量可达到150×10~8 ~ 250×10~8 m~3。在此基础上,提出了我国煤层气产业发展5项对策建议:①加大勘探评价工作量,落实更多优质储量,夯实建产基础;②加强优质储量动用,持续开展增产改造试验,助力老区稳产上产;③加强科技攻关和煤层气开发示范试验,确保新建产区效益开发;④加强对外合作区项目监管,推动合作区快速建产;⑤加大财政补贴及税收优惠扶持力度。
长短期记忆神经网络在多时次土壤水分动态预测中的应用

基于长沙站2016—2019年10 cm深度土壤水分自动观测小时数据集,利用长短期记忆神经网络(LSTM)模型结合随机采样学习方法,开展了土壤水分多时次预测,结果表明:LSTM模型对6、12、24、48 h后的土壤体积含水量预测均方根误差(RMSE)分别为0.22%、0.28%、0.38%、0.54%,决定系数(R2)分别为0.99、0.99、0.98、0.96,除6 h预测步长外,准确率均优于自回归整合滑动平均(ARIMA)模型,且误差稳定、无异常值出现,预测准确率远优于相关研究。该结果证实了基于LSTM模型精准预测土壤水分动态的可行性,为精准灌溉和干旱预警提供了计算机技术及手段支撑,为政府及科研部门水资源管理政策的制定提供了数据支持。
不同茬口和施氮水平对南瓜根际细菌碳分解潜力的影响

为探明根际细菌群落多样性及有机碳分解功能基因对耕作措施的响应特征,以收获小麦和西瓜后种植的南瓜根际土壤为研究对象,以两种施氮水平(纯氮施入量分别为1.0、2.0 g/kg)为处理,结合高通量测序和PICRUSt功能预测解析不同茬口和施氮水平下南瓜根际细菌群落结构和参与有机碳分解代谢细菌的关键功能基因丰度的差异。结果表明:各处理南瓜根际土壤细菌Shannon多样性指数和细菌群落结构无差异;所有处理中变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、蓝藻细菌门相对丰度之和达到90%。冗余分析发现,小麦茬土壤中硝态氮的含量、西瓜茬土壤中铵态氮和硝态氮的含量对南瓜根际细菌群落结构的作用高于其他理化指标。高氮水平下,与西瓜茬相比,小麦茬南瓜根际土壤变形菌门的相对丰度降低,但拟杆菌门和放线菌门的相对丰度升高(P<0.05)。无论施氮水平高低,与西瓜茬相比,小麦茬南瓜根际土壤分解半纤维素和淀粉类物质诸如α-淀粉酶和β-半乳糖苷酶等产酶基因丰度提高。因此,施氮水平并未影响不同茬口土壤南瓜根际土壤微环境和细菌种群结构和多样性的稳定性;但高氮处理下,茬口类型影响参与有机碳分解的关键细菌门类相对丰度。与西瓜茬土壤相比,小麦茬土壤可能更能促进南瓜根际土壤有机碳的分解。
长期不同轮作模式对黄壤团聚体组成及有机碳的影响

依托23年的黄壤长期定位田间试验,对比研究玉米单作(MM)、小麦||绿肥-玉米轮作(WMR)和油菜-玉米轮作(RMR)对土壤团聚体组成及有机碳的影响。结果表明:各处理机械稳定性团聚体和水稳性团聚体均以大团聚体(>0.25 mm的团聚体)为优势团聚体,占比高达93.04%和74.59%以上;WMR和RMR处理较MM处理显著提高了5 ~ 2 mm和2 ~ 1 mm机械稳定性团聚体含量及>5 mm和5 ~ 2 mm水稳性团聚体含量;WMR处理的水稳性团聚体MWD(平均重量直径)较MM处理显著增加了50%;WMR、RMR处理的PAD(团聚体破坏率)和ELT(土壤团聚体不稳定团粒指数)较MM处理分别显著降低了31.32%、25.97%和35.90%、30.65%;不同粒级水稳性团聚体中均以WMR处理的有机碳含量最高,>5、1 ~ 0.5、0.5 ~ 0.25 mm粒级团聚体的有机碳含量比MM处理显著增加了17.60%、34.41%、45.67%;土壤团聚体有机碳主要集中在 >0.25 mm的大团聚体中,而在微团聚体中含量较少,轮作主要提高了 >5 mm水稳性团聚体中有机碳的贡献率,WMR、RMR处理较MM处理分别提高了23.18和9.16个百分点。小麦||绿肥-玉米轮作能有效改善土壤团聚体组成,提高团聚体稳定性和有机碳含量,可作为贵州黄壤旱地较佳的轮作模式。
水稻钾素营养的基因型特征及分子机制初探

理解水稻(Oryza sativa)的钾素营养特征是提高水稻的钾素利用效率及其生产效应的重要环节。本文针对土壤钾素供应的时空非均匀性,采用水培和分根模拟试验,研究了日本晴(NB)、武育粳18(WYJ18)、南光(NG)及桂单4号(GD4) 4个水稻基因型品种的钾素营养特征。结果表明:低钾(0.1 mmol/L K~+)或高钾(5 mmol/L K~+)条件均会显著抑制水稻的生长。与高钾条件相比,NB和GD4在低钾及正常供钾(1 mmol/L K~+)水平下即可保持较高的生物量,推测NB和GD4有更强的钾吸收及转运能力。分根供钾试验表明,4种基因型水稻缺钾一侧的根长和根表面积均受到诱导,而地上部生物量与全根供钾时没有明显差异,说明局部根系供钾即可满足水稻生长需求。进而以NB为材料,通过实时荧光定量PCR,发现水稻根内钾转运基因OsKAT1;1主要定位于根部,且受高钾和低钾抑制,地上部钾分配基因OsAKT2/3主要定位于地上部且受高钾诱导,根-茎钾传输系统OsSKOR基因主要定位于距根尖大于1.5 cm的成熟区,且在根部的表达丰度受低钾诱导;水稻伤流试验结果表明,低钾条件下伤流液的强度和组分与根-茎传输基因OsSKOR的表达特征有较好的吻合度,推测OsSKOR基因可能在根-茎钾转运过程中发挥重要作用。
类伸展蛋白OsPEX1对水稻花粉育性的影响

类伸展蛋白(Leucine-Rich Repeats Extensins, LRX)是一类细胞壁嵌合蛋白,其N端包含一个LRR (leucine-rich repeats)结构域,C端含Extensins结构域。研究表明,LRX基因家族在拟南芥(Arabidopsis thaliana)花粉萌发和花粉管生长过程中具有重要作用,而水稻(Oryza sativa L.) LRX基因家族是否在调控花粉发育方面具有保守的生物学功能尚不清楚。本研究首先进行了生物信息学分析,结果显示,水稻LRX基因家族包括8个成员,OsPEX3、OsLRX3、OsLRX5位于水稻第1号染色体;OsLRX1、OsLRX3、OsLRX2、OsPEX1和OsPEX2分别位于第2、第5、第6、第11和第12号染色体,其中OsPEX1基因在花粉中高表达,暗示OsPEX1可能参与了花粉发育调控。为此,本研究采用RNAi技术进一步研究了OsPEX1基因对花粉发育的影响。结果表明, OsPEX1基因的RNAi转基因植株花粉败育,结实率仅为10%-30%。qRT-PCR分析显示,这些RNAi转基因植株OsPEX1基因表达量显著低于野生型,而且其表达量越低花粉育性亦随之降低。上述研究结果表明,水稻OsPEX1基因是水稻花粉发育的重要基因,该基因的克隆和功能分析有助于进一步阐明水稻花粉发育调控的分子遗传学机制。
代谢综合征与女性乳腺癌发病风险的前瞻性队列研究

目的研究代谢综合征(MS)与女性乳腺癌发病风险关联。方法基于“开滦女性动态队列”,于2006年5月至2015年12月,纳入25 618名开滦集团在职及离退休女性职工为研究对象,并进行随访。采用问卷调查、身体测量和实验室检测的方法收集基线社会人口学特征、身高、体重、血糖、血脂、血压及肿瘤发病结局信息。采用Cox比例风险回归模型分析MS及其组分(体重指数、血压、血糖、血脂)与女性乳腺癌发病风险的关系。结果25618名研究对象年龄为(47.65±12.02)岁,中位随访时间为8.78年;乳腺癌新发病例为235例,发病密度为113.19/10万人年。调整年龄、教育程度、经济收入、吸烟状态、饮酒状态等因素后,与体重指数正常者相比,超重或肥胖者的乳腺癌发病风险较高,HR(95%CI)值为1.47(1.12~1.93);与无MS异常组分相比,具有2个MS异常组分的女性乳腺癌发病风险增加(HR=1.70,95%CI:1.16~2.50);随着MS异常组分个数的增加,乳腺癌发病风险逐渐增加(P趋势<0.05)。结论超重/肥胖、MS异常组分的个数均可增加女性乳腺癌发病风险。
基于不同背景场条件的雷达资料同化在登陆台风"桑美"中的应用研究

本文针对2006年登陆我国的超强台风"桑美",分别采用美国国家环境预报中心的全球预报系统(Global Forecasting System,GFS)再分析资料和日本气象厅(Japan Meteorological Agency,JMA)区域客观再分析资料作为背景场,利用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)及其三维变分同化系统进行多普勒雷达资料同化和数值模拟试验,考察不同的背景场条件下雷达资料同化对台风初始场、内部结构及其随后确定性预报的影响。结果表明:GFS试验和JMA试验在同化了雷达资料之后分析出的台风700 hPa风场和500 hPa高度场相比其初始场均有所增强,JMA试验在3 h同化窗内的均方根误差和最小海平面气压的改进效果均比GFS试验显著,同时对台风动力和热力结构的改进效果也优于GFS试验;JMA试验对台风降水、路径、强度的预报均优于GFS试验,且能预报出台风前沿的降水,更加接近观测实况。
Nucleophilic Etherification of Heteroaryl Alkyl Ethers, Heteroaryl Halides with (Deuterated) Alcohols

A KOt-Bu empowered transition-metal-free and efficient procedure for the etherification of alkoxy heteroarenes, heteroaryl halides and heteroaryl thioethers with various primary, secondary, tertiary aliphatic alcohols has been developed. The usefulness of our method is highlighted by the derivatization of natural products and bioactive molecules, and the synthesis of deuterated heteroaryl alkyl ethers that are not easy to access via other approaches.
硼酸酯键在药物传递体系中的应用

刺激响应性药物载体由于其优异的控释性能,在生物医药领域引发了广泛的关注并得到了极为快速的发展.硼酸酯键因构筑条件简单、生物相容性好以及能够响应生物体内pH、葡萄糖、三磷酸腺苷(ATP)等多种微环境变化的优势被广泛用于刺激响应性药物载体的构筑.基于硼酸酯键的药物载体类型有药物-聚合物偶联、聚合物胶束、线性-超支化聚合物和介孔二氧化硅等,它们既能负载抗癌药物,又能递送胰岛素和基因.药物通过共价或非共价作用负载到载体上,并利用硼酸酯键在不同环境下的形成与断裂实现药物的可控释放.从药物类型、载体类型、药物与载体的结合方式以及硼酸酯键的断裂机制四个方面综述了硼酸酯键在药物传递体系中的应用,并对其当前面临的主要挑战和未来的发展趋势进行了总结和展望.
中国二氧化硫污染治理分析:基于卫星观测数据和空间计量模型的实证

中国经济的快速增长伴随着严重的环境污染问题,已经成为阻碍中国实现可持续发展的桎梏.为了客观地反映中国的SO_2污染状况,本文利用中国2005-2017年的卫星观测SO_2柱浓度数据来表征SO_2污染状况.首先,采用探索性空间数据分析方法进行SO_2污染的时空演变分析;然后,基于环境库兹涅茨曲线框架纳入社会经济驱动因素及环境规制,采用空间计量模型探究SO_2污染是否越过拐点,并借此探索环境规制对于中国SO_2污染治理的重要意义.结果表明:①华北地区是中国SO_2污染最严重的区域,但污染状况逐年改善.从长期时间趋势来看,尽管空气污染在个别年份中有所加剧,但整体上呈现向好的趋势.从空间上来看,SO_2污染在空间上明显存在正向的空间自相关现象.②环境库兹涅茨曲线实证结果显示,尽管回归结果呈现显著的倒N型曲线,但无实根解,说明无实质性的经济意义.从另一方面来说,在研究环境库兹涅茨曲线时,除了统计学意义之外,经济意义更为重要.③空间计量模型回归结果显示,经济增长与SO_2污染在样本期内存在单调递减关系.换言之,中国已经越过了环境库兹涅茨曲线的拐点.此外,严格的环境规制有利于降低SO_2浓度.地区技术水平的进步及先进外资的"光环效应"都可以有效地改善SO_2污染.然而,人口密度增加、第二产业发展、电力消耗及固定资产投资增加是造成SO_2污染加剧的重要因素.
基于RAMS-CMAQ模拟的2019年初威海市大气污染反弹成因研究

威海市是山东省东部最典型的沿海城市,也是中国、日本、韩国大气污染相互传输影响的重要通道.虽然威海市大气质量已连续4年达标,但其污染仍时有反弹.2019年1-2月威海市大气NO_2和PM_(2.5)浓度反弹率分别达48.5%和35.0%,明显高于山东省内陆地区和京津冀地区平均水平.通过对同期空气质量例行监测数据和气象资料统计分析、空气质量模型RAMS-CMAQ模拟和后向轨迹聚类等方法定量剖析了威海市大气污染反弹的原因.结果表明,威海市2019年1-2月空气污染反弹与气象条件及其相关联的污染物区域输送有较大的相关性,与2018年同期相比,冷空气活动弱、降水量偏少、风速偏低、受来自山东内陆和京津冀相对高污染区污染输送影响偏多是造成本次污染反弹的主要诱因.RAMS-CMAQ模拟显示,相同排放源假定下,由气象条件及其引起的区域传输造成的PM_(2.5)和NO_2浓度反弹,2019年1、2月较2018年同期PM_(2.5)浓度增加值分别为8、3 μg·m~(-3),分别占总反弹率的53%、37.5%,NO_2浓度增加值分别为10、7.5 μg·m~(-3),分别占总反弹率的58.8%、 40%.说明威海市空气质量受外来输送明显、扩散条件及区域污染输送是空气质量评估不容忽视的重要因素.