面向多类型土壤有机碳定量反演的天基高光谱探测参数研究

星载高光谱仪器的光谱通道以及光谱分辨率和信噪比等核心参数设置直接影响土壤有机碳定量反演精度。本研究开展了卫星载荷光谱分辨率、信噪比、光谱特征波段对不同土壤类型有机碳反演影响的研究,提出了基于大气传输模型、光谱分辨率分析模型、信噪比分析模型、特征波段的提取分析模型以及偏最小二乘回归反演模型的面向不同土壤类型有机碳监测的高光谱卫星“地面–大气–仪器–观测–反演”全链路仿真分析方法,实现了土壤类型、大气效应、仪器特性参数、反演方法的耦合影响分析。结果表明：①3种类型土壤有机碳反演的最佳光谱分辨率均在10~20 nm。②不同土壤类型对观测的信噪比需求不同。对于Phaeozem的有机碳监测,较另外两种土壤有更高的信噪比需求。③在不同特征波段提取分析方法下所需的最佳光谱分辨率和信噪比一致。不同类型土壤光谱数据提取出的特征波段不同,其中反演效果最佳的土壤类型为Chernozem,特征波段数为26个,R²=0.826 5,RMSE=3.438 9 g/kg。④反演模型与仪器特性参数无耦合关系,同一类型土壤不同反演算法的最佳光谱分辨率和信噪比需求一致。⑤Chernozem有机碳最佳反演参数需求为光谱分辨率15 nm,信噪比大于506.66,特征波段提取数为26个;Kastanozem有机碳最佳反演参数需求为光谱分辨率17 nm,信噪比大于331.42,特征波段提取数为22个;Phaeozem有机碳最佳反演参数需求为光谱分辨率15 nm,信噪比大于432.51,特征波段提取数为19个。     

理化复合参数和神经网络结合的冬小麦长势遥感监测

准确、及时地监测区域作物长势状况对农业规划和政策的制定与调整具有重要的意义。遥感技术作为一种收集大面积作物长势信息的有效手段,正日益受到关注。为提高冬小麦长势遥感监测的准确性和全面性,该研究基于田间实测的冬小麦拔节期地上鲜生物量（aboveground fresh biomass,AFB）、叶面积指数（leaf area index,LAI）、叶片叶绿素相对含量（soil and plant analyzer development,SPAD）和叶片氮含量（leaf nitrogen content,LNC）4种生长相关理化参数,利用熵值法获取各参数权重构建冬小麦理化复合参数（physico-chemical composite parameter,PCCP）。利用显著性检验和籽粒产量数据分析复合参数在量化冬小麦长势方面的性能。然后,以Sentinel-2A作为数据源,分析不同遥感指数与LAI、SPAD、AFB、LNC和PCCP的相关性。选取相关性较高的遥感指数作为反向传播（back propagation,BP）人工神经网络（artificial neural networks,ANN）的输入,建立冬小麦长势遥感监测模型,对PCCP进行估计。评价模型精度并用于监测研究区冬小麦长势分布特征。赋权结果表明,作物物理参数的权重大于生化参数,其中LAI的权重最大,为0.387,AFB和SPAD次之,LNC的权重最小,为0.105;PCCP性能评估结果表明,与单一理化参数相比,PCCP值能更好地揭示作物长势状况的差异,其与最终籽粒产量的相关性更好, 决定系数提高0.035～0.468,均方根误差减少46.2～520.0 kg/hm²;在遥感监测过程中,PCCP比单一理化参数有更好的应用潜力,BP-ANN长势遥感监测模型模拟PCCP精度较高,在测试集中决定系数为0.830,均方根误差为0.080;研究区冬小麦总体长势稳定且分布集中,呈现"中部差,南北好"的空间分布特征。因此,构建作物理化复合参数用于量化作物长势是提高长势监测可靠性和准确性的一种有效方式,可为冬小麦田间管理提供科学依据,服务于发展智慧农业和建设农业强国的战略需求。     

The Inhibitors of CDK4/6 from a Library of Marine Compound Database: A Pharmacophore,ADMET, Molecular Docking and Molecular Dynamics Study

Background: CDK4/6 (Cyclin-dependent kinases 4/6) are the key promoters of cell cycle transition from G1 phase to S phase. Thus, selective inhibition of CDK4/6 is a promising cancer treatment. Methods: A total of 52,765 marine natural products were screened for CDK4/6. To screen out better natural compounds, pharmacophore models were first generated, then the absorption, distribution, metabolism, elimination, and toxicity (ADMET) were tested, followed by molecular docking. Finally, molecular dynamics simulation was carried out to verify the binding characteristics of the selected compounds. Results: Eighty-seven marine small molecules were screened based on the pharmacophore model. Then, compounds 41369 and 50843 were selected according to the ADMET and molecular docking score for further kinetic simulation evaluation. Finally, through molecular dynamics analysis, it was confirmed that compound 50843 maintained a stable conformation with the target protein, so it has the opportunity to become an inhibitor of CDK4/6. Conclusion: Through structure-based pharmacophore modeling, ADMET, the molecular docking method and molecular dynamics (MD) simulation, marine natural compound 50843 was proposed as a promising marine inhibitor of CDK4/6.     

矿区生态监测的地理加权遥感生态指数构建及评价

矿区生态是陆地生态系统的重要组成部分,准确监测矿区生态对保护生态环境、维持生态平衡具有重要意义。遥感技术为矿区生态监测提供了有效手段,针对遥感生态指数（remote sensing ecological index,RSEI）在矿区生态监测中存在监测精度低、针对性弱和指标权重空间上均一化问题,该研究对RSEI进行了改进。首先,考虑矿区特殊的生态成因,在绿度、热度、湿度、干度的基础上加入煤尘污染因子构成矿区遥感生态指数;然后,利用地理加权主成分分析法确定各指标的空间权重,构建了地理加权遥感生态指数（geographically weighted-remote sensing ecological index,GW-RSEI）;最后,以山西省大同煤田为例,基于多期遥感影像对GW-RSEI在矿区生态监测中的有效性、适用性进行了验证。结果表明：GW-RSEI能准确捕捉矿区大气中的煤尘污染,从整体和局部尺度实现了矿区生态的精准监测,有效提高了矿区生态监测的精度;地理加权主成分分析法能够明确表征矿区生态的空间异质性和生态环境变化的空间连续性;2000—2020年大同煤田的GW-RSEI均值分别为0.51、0.48、0.46、0.59、0.56,整体生态环境经历了先恶化后改善的过程,其东南部生态环境变化趋势与整体一致,而西北部生态环境呈现先改善后恶化的变化趋势。研究成果为准确监测矿区生态提供了一种更加科学、有效的方法。     

海洋养殖柔性网衣结构水动力特性研究进展

发展深水网箱养殖是保障我国粮食及食品安全的长远战略,也是缓解近海网箱养殖环境胁迫力、拓展食物生产空间的必然选择。发展深水网箱养殖首先需要面对的突出挑战是养殖设施在外海恶劣海况下的安全性问题。网衣是深水网箱的主体结构,由于其自身具有高柔性、小尺度的特点,在波浪和水流作用下易出现大位移和大变形的极端响应。当前,网衣结构分析技术已成为我国深水网箱养殖工程技术的薄弱环节,一定程度上制约当前海上养殖网箱向大型化和深水化发展。因此,网衣水动力特性研究对于深远海网箱养殖的发展具有重要意义。本研究系统介绍了计算网衣水动力荷载的主要方法及其适用范围。同时,对网衣动态响应数值计算中的主流建模技术进行了总结和分析。最后,根据目前网衣水动力特性研究中存在的热点问题,提出了网衣流固耦合分析、生物污损分析、数字孪生技术等前沿发展方向,为网衣水动力学分析向数字化、精准化发展提供参考。     

考虑陀螺效应的动力总成悬置系统分析和优化

应用陀螺力学理论,对传统动力总成悬置系统的无阻尼动力学方程进行修正,引入陀螺矩阵,得到新的动力学方程。对新的动力总成悬置系统动力学模型进行计算分析,研究了陀螺矩阵对频域、时域响应的影响。使用遗传算法分别对修改前后的方程进行优化计算,并进行比较分析。结果表明,对于低转速发动机,曲轴转动的陀螺效应不明显,而对于高转速的发动机,陀螺效应不能忽略,应以考虑陀螺力矩的方程为基础进行设计分析。     

自然状态下大实蝇成虫羽化和柑橘实蝇类害虫田间虫量监测

本实验对川东北地区自然状态下柑橘大实蝇成虫羽化监测,诱蝇球诱集方式监测大实蝇、小实蝇和南亚果实蝇在柑橘弃管园中田间虫量实验。掌握了川东北地区柑橘大实蝇成虫羽化始见日在5月10日,盛期在5月中下旬;田间成虫监测发现诱集盛期在6月中下旬,终见日在7月25日;测算了大实蝇羽化和田间成虫始盛期、高峰期、盛末期的期距分别是34、31、37天,为确定防治柑橘大实蝇最佳时期提供依据。在南充嘉陵区老石坎地区监测出主要是南亚果实蝇,橘小实蝇虫量较少。     

基于TVDI指数的冬小麦旱情动态研究——以河北省邢台市为例

以重大干旱年份2010年为例,采用冬小麦生长期的MODIS数据,提取邢台市归一化植被指数(NDVI)和地表温度数据(LST),计算温度植被干旱指数(TVDI),制定农业干旱监测等级,利用该指标对邢台市2010年重大旱情进行分析,并利用降水数据和20 cm土壤湿度数据进行结果验证。结果显示:利用MOD11A2数据反演的地表温度与实测地表温度对比平均误差为0.295℃,反演结果能够代替实地温度进行计算;利用实测20 cm深度土壤相对湿度数据与该地区计算的TVDI值做线性拟合,拟合度R2最高为清河县站点0.722,最低是任县站点0.598,整体效果较好;从验证结果来看,TVDI能够较好地反映出邢台市整体的实际旱情。邢台市2010年冬小麦主要生长阶段中返青拔节阶段整体旱情等级较高,而且出现大面积重旱区域,进入抽穗阶段重旱区域减少,正常或湿润区域范围扩大,整体旱情减轻。     

土壤处理对西洋参根际线虫数量动态的影响及对防治茎线虫根腐病的效果

 Root rot of American ginseng (Panax quinquefolium) caused by Ditylenchus destructor is a novel disease found recently in Beijing area. The effects of three soil treatments (fumigating with chloropicrin, chloropicrin + lvfeng organic manure and nematicide fosthiazate) on the number of rhizospheric nematodes, survived plants, root yield and root rot of 3-year ginseng plant were compared. The effects were also investigated at the second year after treatment. The results indicated that the number of parasitic nematodes in rhizosphere of treated soil reached the peak value in late June to early July as the soil temperature raised in the growing season. Compared with the regular treatment, the number of plant parasitic nematodes was reduced while non-plant parasitic nematodes increased. The number of non-plant parasitic nematodes in the soil treated with chloropicrin + lvfeng organic manure was 2 times than that treated with chloropicrin only. The ratio of non-parasitic to parasitic nematodes of three treatments was higher than the control. Percent of survived plants was 94.8%-96.4% and diseased root was decreased obviously. The control efficacy was more than 89% at the first year after treatment. The survived plants and plot yield of ginseng increased significantly and the control efficacy was around 40% at the second year. The best of the three treatments was by chloropicrin + organic manure.     

汽车麦克弗森滑柱式悬架多刚体模型的建立及仿真

以多刚体系统动力学的拉格朗日方法时汽车麦克弗森滑柱式悬架进行研究,根据结构特点建立其多刚体模型,进行了理论分析和计算机仿真。分析及算例结果表明．所建立的多刚体模型精确,采用的拉格朗日方法易行,仿真精度较高,是汽车悬架精确分析的理想方法。