基于注意力机制神经网络的荒漠区蒸散量模拟

该研究对基于注意力机制的长短期记忆（Attention-Based Long Short Term Memory，AT-LSTM）模型对蒸散量（Evapotranspiration，ET）模拟的可行性和有效性进行验证，以提高环境数据缺失情况下的蒸散量模拟精度。基于盐池县2012-2017年的每30 min环境数据，利用不同环境因子组合构建基于注意力机制的LSTM模型，并将其与极限学习机（Extreme Learning Machine，ELM）模型、支持向量机（Support Vector Machine，SVM）模型、长短期记忆（Long Short Term Memory，LSTM）模型在日尺度、月尺度和季节尺度上进行对比分析。结果表明：与其他3种模型相比，当输入环境因子变化时，AT-LSTM模型模拟精度变化很小，模拟效果均较好。当输入空气温度、净辐射、相对湿度、土壤温度、土壤含水率所有环境因子时，基于AT-LSTM模型的模拟效果最好，均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）为0.013 mm/30 min，平均绝对误差（Mean Absolute Error，MAE）为0.006 mm/30 min，相关系数（Correlation Coefficient，R）值为0.905。且无论是从小时尺度、日尺度和月尺度来看，AT-LSTM模型的模拟效果均优于其他3种模型。在环境因子缺失的情况下，净辐射对盐池县ET的模拟贡献程度最大，仅输入净辐射时，AT-LSTM模型模拟得到的RMSE和MAE分别为0.014、0.007 mm/30 min，R为0.892，模型模拟精度较高，AT-LSTM模型模拟精度高，模型稳定性强，对蒸散量模拟预测具有一定的适用性，仅输入净辐射的AT-LSTM模型可以作为环境数据缺失条件下的蒸散量预测模型。     

气力式1JH-2型秸秆深埋还田机设计与试验

针对东北黑土区合理耕层构建秸秆深埋还田的技术要求,实现虚实并存合理耕层结构,研制了气力式1JH-2型秸秆深埋还田机,能够一次完成破茬、秸秆捡拾粉碎、开沟碎土、行间深松、秸秆深埋、覆土镇压等功能。机具主要由传动系统、破茬装置、捡拾粉碎装置、气力输送装置、开沟装置、覆土装置、镇压装置等组成。其关键部件是气力输送装置,应用离散元气固耦合数值模拟法对秸秆在气力气力输送装置中不同转速下的运动过程进行了数值模拟研究,得到了秸秆和气流输送气固耦合的运动规律。正交试验结果表明,机具运行最优参数组合为开沟装置转速215 r/min,风机转速1 850 r/min,机具作业速度3.0 km/h。田间试验表明,在最优参数组合条件下,秸秆深埋率为94%,秸秆粉碎合格率为94.2%,碎土率为95.4%,满足了东北黑土区秸秆深埋还田技术指标要求,为秸秆深埋还田机的改制和评价提供参考。     

“水土保持规划与设计”课程实践环节设计

针对原"水土保持规划"课程教学中存在的问题,提出的新"水土保持规划与设计"课程是根据我国目前生产实际的需求,在原"水土保持规划"课程基础上整合形成的一门实践性很强的水土保持与荒漠化防治专业骨干课程。新"水土保持规划与设计"教学实践环节体系设计了"规划整体"和"典型流域治理措施设计"2个方向共8个方面的具体内容,既可反映整体水土保持规划的要求,更好地完成教学大纲中规定的要求,又可使学生牢固地掌握规划编制的内容和深度,同时有助于提高课程教学质量和学生的实践能力。     

Growth kinetics of amyloid-like fibrils derived from individual subunits of soy β-conglycinin

The amyloid-like fibrillation of soy β-conglycinin subunits (α, α', and β) upon heating (0-20 h) at 85 °C and pH 2.0 was characterized using dynamic light scattering, circular dichroism (CD), binding to amyloid dyes (Thioflavin T and Congo red), and atomic force microscopy. The fibrillation of all three subunits was accompanied by progressive polypeptide hydrolysis. The hydrolysis behaviors, fibrillation kinetics, and morphologies of amyloid-like fibrils considerably varied among α, α', and β subunits. Faster hydrolysis rates and special fragments were observed for the α and α' subunits compared to the β subunit. However, the order of the fibrillation rate and capacity to form β-sheets was α' > β > α, as evidenced by CD and Thioflavin T data. Moreover, sequential growth of twisted screw-structure fibrils, leading to macroscopic fibrils with distinct morphological characteristics, was observed for β-conglycinin and individual subunits. The different fibrillation kinetics and morphologies of α, α', and β subunits appear to be associated with the differences in the amino acid composition and typical sequence of peptides. Besides, the disruption of ordered structure of fibrils occurred upon further heating (6-20 h) due to extensive hydrolysis. These results would suggest that all subunits are involved in the fibrillation of β-conglycinin, following multiple steps including polypeptide hydrolysis, assembly to amyloid structure, and growth into macroscopic fibrils with a fibril shaving process.     

半干旱黄土丘陵区典型抗旱造林整地技术集流效果研究

以宁南山区生态建设中推广应用的典型抗旱造林整地工程为研究对象,针对工程措施的集流效果进行研究,结果表明:实施"88542"集流造林整地工程,能够有效地改善土壤的水分状况,尤其在0-60 cm土层表现较为明显;工程措施的集流效果随地形的变化有所不同:随坡位自上而下改变,"88542"集流水平沟比集流坡面水分的增加率总体上呈增大趋势;随着坡长增大,工程措施对水分增加率也呈增大趋势;随坡度的增大,水平沟相对集流面的水分增加率也随之增加;随坡向不同,工程措施的集流效果则无明显差异;相对于工程措施的集流效果,坡长和坡度之间呈正相关关系,故在工程设计中,坡度越大,相应集流坡面长度就要缩短,反之坡度越缓,集流坡面长度就要增加.     

温度对克氏针茅草原生态系统生长季碳通量的影响

草地生态系统碳通量的驱动机制研究是碳循环研究的重要方面。利用涡度相关技术观测了克氏针茅草原生态系统的净生态系统碳交换（NEE）、生态系统初级生产力（GEP）、生态系统呼吸（Reco）的变化,探讨了2010年生长季内温度对该系统NEE、GEP和Reco的影响。结果表明,2010年生长季内,克氏针茅草原日尺度上NEE和GEP只出现了1个明显的吸收峰,Reco则呈现倒＂U＂型变化规律。克氏针茅草原空气温度与NEE、GEP和Reco呈极显著相关关系,气温日较差对该系统碳通量的影响程度较小;土壤温度与NEE、GEP和Reco之间也呈极显著相关关系,土壤温度的增加会同时提高克氏针茅草原生态系统的固碳能力、初级生产力及呼吸作用。空气温度和土壤温度都是影响克氏针茅草原生态系统碳收支的重要驱动因子。     

小麦秸秆的氨化厌氧发酵工艺及影响因素研究

为了提高小麦秸秆的产气效率,利用4.5%的尿素对其进行氨化预处理,并将预处理后的秸秆进行厌氧发酵,分别研究了氨化时间对预处理效果的影响及在不同温度和原料组分配比下的氨化厌氧发酵过程。结果表明：氨化预处理20d后的秸秆COD溶出量与未添加预处理剂相比增加了95.43%,VS增加9.07%,在第15d时已达20d溶出总量的94.61%,采用扫描电镜（SEM）及视频光学接触角扫描仪（GBX）观察发现,氨化15d已可有效破坏秸秆的纤维结构,增加表面亲水性能;在预处理后的发酵实验中,中温发酵（35℃）显现出明显的产气优势,经40d厌氧发酵TS产气率可达193.8mL.g-1;当发酵原料组分配比为秸秆：牛粪：污泥=1：0.5：0.5（干物质质量比）时,其厌氧发酵的累积产气量最大,达6505mL。     

基于声学特性的西瓜糖度检测系统

该研究优化了由包裹橡皮的金属小球、压电式加速度传感器、电荷放大器、光电式触发电路、数据采集卡和计算机等组成的西瓜声学特性测试系统。由所获取的声波信号幅值谱计算出声透过率,采用TQ软件中SMLR(逐步多元线性回归)函数选取6个特征频率:752、869、1001、4556、322、3950Hz,由其对应的声透过率值建立了西瓜品质检测的多元线性回归模型。对47个西瓜样本的试验数据分析表明:将敲击点和接收点分别放置在西瓜自然生长状态的中部对侧可获得最佳的测定模型,模型的校正相关系数R、校正均方根误差RMSEC和预测均方根误差RMSEP分别是0.80753、0.646和0.655。实现了西瓜糖度检测目的,为声学无损检测西瓜成熟度提供了参考。     

甜杨低温响应microRNAs的克隆与分析

MicroRNAs（miRNAs）作为一类21碱基左右的非编码小RNAs,参与植物生长发育的调控,并在植物对生物与非生物胁迫的应答过程中发挥重要作用。本研究依据miRNA高度保守特点,利用已公布的毛果杨（Populus trichocarpa）基因组序列设计引物,从甜杨（Populus suaveolens）基因组中克隆获得了12个miRNA基因座序列。序列比对结果表明,这些miRNA基因均为毛果杨低温响应miRNA基因的同源序列。同时,以低温（0℃）处理0～48h的甜杨幼苗为试材,通过半定量RT-PCR法对miRNA基因的成熟体序列在不同处理时间下的表达谱进行分析,结果显示,大多数miRNA成熟体序列在甜杨低温胁迫下的表达模式与其在毛果杨中的表达极为相似,由此可推测这些保守性miRNAs可能在甜杨和毛果杨两物种对低温胁迫的应答反应中发挥相似的功能,而miR168a、miR168b和miR475a在两物种间表达现象的差异,表明它们可能通过调控多种靶基因而发挥不同作用。本文结果将为进一步研究甜杨基因功能提供基础。     

苦荞芽期黄酮合成关键酶和MYB转录因子基因的表达分析

苦荞(Fagopyrum tataricum)作为一种药食两用植物,富含以芦丁为主的黄酮类化合物.苦荞芽期芦丁含量较高,其分子机制尚不清楚.本研究选用西荞2号,采用AlCl3法测定了苦荞芽期6～10 d胚轴和子叶中的总黄酮,采用半定量RT-PCR分析其黄酮合成途径中主要关键酶基因苯丙氨酸氨裂解酶基因(Pal)、查尔酮异构酶基因(Chi)和黄酮醇合酶基因(Fls),以及MYB转录因子基因FtMyb1、FtMyb2和FtMyb3的相对表达水平,并对三者之间的相关性进行了统计学分析.结果表明,以相关系数绝对值大于0.75为阈值,子叶中,总黄酮的积累与FtMyb3表达显著正相关(0.9625),与FtMyb2表达显著负相关(-0.8572); Chi与FtMyb2表达显著正相关(0.8468),与FtMyb3表达显著负相关(-0.8010):Pal、Chi和Fls表达彼此显著正相关,相关系数分别为0.9119、0.8920和0.7584.子叶中总黄酮含量在4.58％～5.54％之间,且随芽期递增.Pal、Chi和Fls整体表达趋势相似,均呈现先升高后降低的趋势,且Fls的表达水平明显高于前二者.FtMyb2和FtMyb3整体表达趋势相反,FtMyb2呈下降趋势,FtMyb3呈上升趋势.胚轴中,总黄酮含量与Chi显著负相关(-0.8989); Fls与Chi显著负相关(-0.7498).结果提示,苦荞芽期黄酮合成的分子机制较为复杂,但部分基因表达仍存在显著相关性联系,为进一步选择苦荞分子操作靶位点提供参考.