半解析法求解水柱分离与断流弥合水锤问题及机理分析

为了应对长距离输水工程的水锤防护问题,分析了空气阀作用于波状管线有压输水系统发生水力过渡时的瞬态响应过程,提出了空穴增长和溃灭时间、管线最大含气率、最大压力峰值等参数的半解析公式,并由此探讨和研究影响空气阀水锤防护效果的关键因素。半解析解表明,位于空气阀下游的管段相对长度和管线高点的相对高程对系统的断流弥合水锤起了主导作用。将半解析解与特征线法数值解进行了对比,发现两者随主变量的变化趋势一致;分析了半解析解与数值解产生偏差的原因与半解析公式推导过程中几个假设的关系。结果证明,该文提出的半解析公式能够反映空气阀作为水锤防护装置时,主导断流弥合水锤压力峰值的关键因素。该研究可为水锤防护的相关研究提供参考。     

塔里木河下游不同退化阶段胡杨径向生长量变化特征

以塔里木河下游胡杨为研究对象,借助树木年轮水文学的方法,运用LINTABTM6型树木年轮测定仪读取钻心的年轮宽度,研究了塔里木河下游不同退化阶段离河道不同距离胡杨径向生长量的年际变化特征及其差异分析。结果表明:(1)2000年生态输水后,胡杨平均径向生长量有显著的变化,胡杨生长进入了生长高峰期;(2)应急生态输水促使胡杨突变性地增长,如果生态输水没有达到一定的量或持续时间,胡杨径向生长量在短时间内就会表现为不再增长或下降,若要保持胡杨长势良好,要继续加强输水;(3)塔里木河下游不同退化阶段胡杨径向生长量差异极显著(p0.001),不同退化阶段胡杨多年平均径向生长量大小排序依次是中度退化区极度退化区重度退化区;不同退化阶段胡杨对输水的响应均具有滞后性且响应程度不同,输水后处于不同退化阶段胡杨平均径向生长量出现极值的年份存在较大差异;(4)塔里木河下游不同退化阶段离河道不同距离胡杨平均径向生长量差异极显著(p0.001),整体上随着离河道距离的增加,胡杨径向生长量呈现下降趋势。     

传感器节点自主供电的环境混合能量收集系统设计

农田复杂环境及大面积监测需求对农业物联网传感器节点的供电提出了极大挑战,而环境能量收集技术则使低功耗农业物联网传感器节点的自供电及免维护成为可能。针对传统能量收集装置中收集的环境能量单一有限、装置体积大、可靠性差的问题,该文提出了一种新型混合环境能量一体化收集系统。该系统定位于环境中普遍而丰富的射频电磁波能量和振动能量,通过射频收集天线和压电陶瓷的有效结合,同时收集2种环境能量,并经整流转换成直流电能。能量收集天线使用普通FR4印刷电路板实现,工作在手机通信频段1.9 GHz(3G频段),测试的回波损耗为-20.5 d B,对电磁波能量收集的最高输出功率可达到38 mW,测得收集到的振动能量最大输出功率可达到25 mW,满足低功耗传感器节点的功率需求。该装置不仅可以有效提高系统供电的可靠性和对环境的适应能力,还大大降低了传统混合系统的尺寸,可为农业物联网快速发展中的传感器节点可靠供电问题提供参考。     

差速水稻钵苗Z字形宽窄行移栽机构设计

针对水稻钵苗宽窄行Z字形移栽农艺要求,提出了一种差速式水稻钵苗Z字形宽窄行移栽机构,利用差速轮系的不等速传动和空间传动,以空间轨迹实现水稻钵苗Z字形宽窄行移栽.将非均匀B样条曲线理论应用于非圆齿轮节曲线的拟合,并采用坐标变换方法建立了机构齿轮箱轮系的数学模型.将水稻钵苗Z字形宽窄行移栽的轨迹和姿态要求参数化为9个具体的运动学优化目标,编写了基于机构数学模型的可视化参数优化界面,利用该软件界面分析了传动箱非圆齿轮节曲线和齿轮箱非圆齿轮节曲线对轨迹形状的影响,以及斜齿轮螺旋角和取秧夹片长度与轨迹偏移量的关系.通过优化得到取秧段偏移量为3.9mm,取秧段轨迹有效长度为45.6mm,移栽机构离地高度为32.6mm,夹片离从动非圆齿轮牙嵌轴距离6.7mm的大环扣式移栽轨迹.完成了移栽机构的虚拟仿真与样机试制,利用自制试验台架、工业相机和图像处理软件对机构移栽臂运动轨迹和姿态进了分析,结果与理论数据吻合,验证了移栽机构方案的可行性和结构的合理性.     

不同年限毛竹林土壤固氮菌群落结构和丰度的演变

应用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和荧光定量PCR(real time fluorescent quantitative PCR,q PCR)方法研究了不同年限毛竹林土壤固氮菌群落结构和丰度的变化。结果表明:土壤p H、有机质、有效磷、速效钾和铵态氮含量在马尾松林改造成毛竹林5 a后明显提高,而后逐渐降低,并趋于稳定;土壤固氮菌多样性和nif H基因丰度也呈现相似的趋势。条带测序分析表明,毛竹林土壤固氮菌均为不可培养的固氮菌,与慢生根瘤菌(Bradyrhizobium sp.)具有较高的相似度。冗余分析结果表明,不同栽培年限毛竹林地土壤固氮菌群落组成发生了明显变化,长期栽培毛竹林引起的土壤养分变化对土壤固氮菌多样性具有重要影响。     

Novel royal jelly proteins identified by gel-based and gel-free proteomics

Royal jelly (RJ) plays an important role in caste determination of the honeybee; the genetically same female egg develops into either a queen or worker bee depending on the time and amount of RJ fed to the larvae. RJ also has numerous health-promoting properties for humans. Gel-based and gel-free proteomics approaches and high-performance liquid chromatography-chip quadruple time-of-flight tandem mass spectrometry were applied to comprehensively investigate the protein components of RJ. Overall, 37 and 22 nonredundant proteins were identified by one-dimensional gel electrophoresis and gel-free analysis, respectively, and 19 new proteins were found by these two proteomics approaches. Major royal jelly proteins (MRJPs) were identified as the principal protein components of RJ, and proteins related to carbohydrate metabolism such as glucose oxidase, α-glucosidase precursor, and glucose dehydrogenase were also successfully identified. Importantly, the 19 newly identified proteins were mainly classified into three functional categories: oxidation-reduction (ergic53 CG6822-PA isoform A isoform 1, Sec61 CG9539-PA, and ADP/ATP translocase), protein binding (regucalcin and translationally controlled tumor protein CG4800-PA isoform 1), and lipid transport (apolipophorin-III-like protein). These new findings not only significantly increase the RJ proteome coverage but also help to provide new knowledge of RJ for honeybee biology and potential use for human health promotion.     

设施蔬菜生产系统重金属积累特征及生态效应

研究土壤重金属的空间变异特征,可以揭示人为活动对土壤中重金属积累特征的影响,进而为土壤利用、污染风险评价提供重要的基础资料.选取南京市郊区一处典型的设施蔬菜生产系统为研究对象,测定了土壤、灌溉用水、肥料、蔬菜等介质中重金属砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)、铅(Pb)、锌(Zn)含量,研究了土壤中重金属的空间变异及积累特征,分析了积累产生的原因,讨论了系统中作物的重金属积累效应.结果表明:(1)与露天蔬菜地相比,设施蔬菜地土壤重金属Cu、Hg、Pb、Zn均产生明显的累积,且土壤中Cu、Hg、Pb平均含量超过温室蔬菜产地环境质量评价标准.(2)农用投入品的大量输入对土壤性质的空间变异产生了明显影响,而土壤Cu、Hg、Pb、Zn也呈现与之一致的空间变异特征,且这些元素与土壤性质存在显著相关性.(3)土壤性质的变化和重金属的积累对叶菜类作物重金属吸收影响较大,且前者更为重要.     

商陆不同极性、根和茎提取物的抑菌性能分析

为探究商陆不同极性、部位提取物的抑菌性能,本实验分别从商陆根和茎中提取石油醚相、乙酸乙酯相、正丁醇相和水相4种不同极性的提取物,再采用滤纸片法测量提取物对大肠杆菌（Escherichia coli）、金黄色葡萄球菌（Staphyloccocus aureus）、巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）和副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyt-icus）4种细菌的抑制性能。结果表明,部分商陆的提取物有一定的抑菌活性,如根正丁醇相对巨大芽孢杆菌和副溶血弧菌,茎水相对副溶血弧菌的抑菌圈在10mm以上,但总体上商陆的提取物的抑菌性能远不及头孢氨苄好。实验还发现商陆抑菌活性最强的物质大都存在于根中,且抑菌活性最强的物质大都存在于水和正丁醇这种极性较高的溶剂的提取物中,不同提取物对不同细菌的抑菌活性情况不一致。因此本研究结果可以为商陆提取物抑菌性能的进一步探索提供参考。     

中国台湾番茄曲叶病毒侵染引起广东番茄黄化曲叶病

广东汕头番茄(Lycopersicon eseulentum)上发生的黄化曲叶病毒病,田间症状表现为病株明显矮化、病叶褪绿黄化、叶小且卷曲和叶质较脆硬。对该病毒代表分离物(BS)基因组DNA-A克隆和测定结果表明,其全长为2740nt(GenBank acces-sion No.DQ237918),具有菜豆金色花叶病毒属(Begomovirus)病毒基因组典型特征,为闭合环状单链DNA,有6个ORFs,分别位于病毒链上的AV1、AV2及位于互补链上的AC1、AC2、AC3和AC4;在基因AV2与AC1之间有269nt的非编码区。BLAST结果显示,BSDNA-A与Begomovirus中来自亚洲的病毒同源性较高,而与美洲、非洲等地的相对较低;其中与中国台湾番茄曲叶病毒(Tomato leaf curl Taiwan virus,ToLCTWV)DNA-A全序列同源性最高,为97.7%,而二者的AV1、AV2、AC1、AC2、AC3和AC4基因及IR的同源性分别为98.6%、98.0%、98.0%、97.5%、96.3%、98.6%和96.6%,推导编码的6个蛋白的氨基酸序列同源性分别为97.7%、99.1%、97.5%、95.6%、91.8%和99.0%%。全序列系统进化关系树显示,BS与ToLCTWV的亲缘关系最近,并形成一个独立分支,再与广东番茄曲叶病毒G2(Tomato leaf curl Guangdong virus G2,ToLCGDV-[G2]和广东番茄曲叶病毒G3(Tomato leaf curl Guangdong virus G3,ToLCGDV-[G3]形成一个大的分支,而与其它33种Begomovirus病毒的亲缘关系均相对较远。这些结果表明,BS应是ToLCTWV的一个分离物。     

不同生长状态下多目标番茄图像的自动分割方法

将自然生长状态下的成熟果实从复杂背景中识别出来并确定其空间位置，是实现果实采摘作业智能化的基础。该文针对在自然光照条件下多个番茄自然生长状态为相互分离、靠拢或重叠以及被枝叶部分遮挡的情况，研究了一种成熟番茄图像的自动分割方法。该方法利用RGB颜色空间下番茄图像中目标与背景的(R-G)灰度值存在明显差异的特点，首先使用Otsu法对番茄的RGB彩色图像的色差灰度图像(R-G)进行动态阈值分割,然后对番茄的R分量灰度图像应用基于形态重建的受控标记分水岭算法搜索靠拢或重叠番茄的分界线，最后对前面两次运算的结果作交集运算得到最终分割的二值图像，将番茄从背景中分割出来。通过100幅番茄图像进行试验表明，该方法不仅能对自然光照条件下不同生长状态的多目标番茄图像进行有效分割，而且对番茄的成熟度及品种差异也具有很好的鲁棒性。