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。     

花后高温胁迫下匀播春小麦旗叶的转录组分析

为研究不同播种模式下花后高温胁迫对春小麦旗叶转录组的影响,以宁春50号为试验材料,采用人工模拟高温的方法,设条播和匀播两种播种方式,灌水施肥方式均为水肥一体化,对高温处理后的春小麦旗叶分别构建转录组测序文库,采用FPKM法计算基因的相对表达量,并对差异表达基因进行KEGG通路分析。结果表明,相较于常温处理,高温胁迫下条播和匀播滴灌处理分别有199和1 819个基因上调表达,55和1 335个基因下调表达,说明高温胁迫下匀播滴灌处理对春小麦旗叶转录组的表达影响明显。KEGG通路富集分析结果显示,高温胁迫下与条播滴灌处理对比,匀播滴灌处理的春小麦光合作用-天线蛋白通路注释到的差异表达基因最多,有52个,其次为淀粉和蔗糖通路(注释到50个差异表达基因);而常温条件下与条播滴灌处理对比,匀播滴灌处理的春小麦淀粉和蔗糖代谢通路注释到的差异表达基因最多,有49个,其次为光合作用-天线蛋白通路(注释到41个差异表达基因)。因此,高温胁迫下匀播滴灌技术可以更好地改善植物的光合系统,有效缓解高温引起的小麦植株早衰。     

60多年来车尔臣河流域主要水文要素特征分析

开展河流主要水文要素变化特征分析,可为不同来水情景下水资源配置（农业需水量计算、山区水库调蓄计算、水利工程规划布局、水资源优化利用等）提供理论依据。以新疆车尔臣河为例,采用Mann-Kendall趋势检验、小波分析等方法对主要水文要素变化特征进行了分析。车尔臣河径流系列变差系数（Cv）为0.34,偏差系数（Cs）为1.14,径流年际变化相对稳定;1957—2021年间径流整体呈显著增加趋势,其中1957—2003年处于上升、下降的波动状态,在2003年后径流整体呈增加趋势,且在2008年发生突变;径流过程存在 11 a和 19 a的显著主周期,在主周期内还存在 7 a和 11 a的小周期;基于距平百分率法得到丰水年来水为6.630亿m³,平水年来水量为5.319亿m³,枯水年来水量为4.820亿m³;流域降水呈现显著上升趋势,气温呈先下降后上升波动,整体呈上升趋势。研究表明,1957—2021年,在车尔臣河流域,径流年际变化相对稳定,整体呈显著增加趋势,过程存在11 a和19 a的显著主周期,降水呈波动上升趋势,气温也呈增加趋势,在未来水资源配置规划时应重点关注以上特征。     

减氮对麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性的影响

探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照（CK）,设置 2个施氮量,分别为常规施氮量（纯氮 300 kg·hm^-2,N2）、减氮 20%（纯氮 240 kg·hm^-2,N1）,提取土壤DNA,用nirS（细胞色素cd1-亚硝酸还原酶）、nirK（Cu-亚硝酸还原酶）引物扩增后采用MiSeq PE300测序技术,研究施氮量对麦玉轮作农田土壤性状及nirS、nirK反硝化细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,3个处理nirS、nirK反硝化细菌α-多样性指数无显著差异,nirS反硝化细菌α-多样性高于nirK。减氮显著影响nirS、nirK反硝化细菌物种组成。减氮对nirS、nirK反硝化细菌门水平及nirK纲水平物种组成无显著影响,但显著降低了nirS反硝化细菌Deltaproteobacteria（δ-变形菌纲）相对丰度;减氮显著影响nirS、nirK属水平物种组成。硝态氮、速效磷、pH值是影响土壤nirS反硝化细菌属水平群落结构主要环境因子;pH值是影响土壤nirK反硝化细菌属水平群落结构的主要环境因子。研究表明,适量减氮不影响反硝化细菌α-多样性,但显著影响反硝化细菌属水平群落组成和群落结构,减氮主要是通过影响土壤性状及微生物群落结构进而影响农田土壤N₂O排放。     

氮肥运筹技术对淮稻9号群体质量的效应研究

适量增施氮肥能促进淮稻9号分蘖和个体发育,有利于高产群体的形成,增加抽穗期至成熟期的干物质积累量,穗多穗大产量高。增加前期施氮比例可有效增加淮稻9号单位面积有效穗数。     

设施园艺电驱移动平台轮毂电机设计及其磁-热耦合性能

针对设施园艺作业场景下电驱移动平台的低速大扭矩牵引作业需求,该研究设计了一种减速内转子轴向磁通轮毂电机,建立电机的电磁有限元模型并分析其电磁和损耗特性。考虑到绕组电阻率受温度变化影响,构建基于热网络法的轮毂电机磁-热耦合改进模型。与台架试验结果相比,基于改进模型获得的转矩预测值较传统模型的精度提高了5.33%,验证了模型的正确性。利用改进模型分析了温度和相电流对电机转矩特性的影响,仿真结果表明,输出转矩随电机温度增加而降低;在0～20 A,电机平均输出转矩与相电流呈线性关系。试验结果表明,轮毂电机功率随转速增加而增大,峰值功率可达4.59 kW,而转矩基本保持恒定;在转速450～900 r/min、转矩300～600 N·m时,电机效率高达93.2%。研究结果可为轴向磁通电机初步设计与多场耦合影响下电机性能分析提供思路。     

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。     

银松素类衍生物分子的几何结构和光谱性质

采用密度泛函理论(Density functional theory,DFT)方法研究了7个银松素衍生物分子的结构和光谱性质。在B3LYP/6-311G**理论级别上优化了它们的几何结构,通过频率计算拟合了分子的红外振动光谱:具有共轭芳烃特征的银松素衍生物体系在1650~1450cm-1具有高红外活性的苯环伸缩振动峰,而双键在1690cm-1附近的特征伸缩振动是偶级对称振动,不产生高强度红外光谱吸收峰;在高频区(3830cm-1)观察到羟基的O-H键伸缩振动谱带。采用含时密度泛函理论(Time-dependent Density functional theory,TD-DFT)方法和极化连续介质模型(Polarized Continuum Model,PCM)计算了上述分子在CHCl3溶液中的电子吸收光谱,计算揭示吸收谱带以π→π*跃迁为主,羟基和甲氧基的引入仅起修饰作用。     

鼻气管鸟杆菌病的研究现状

鼻气管乌杆菌痛是近年来新发现的一种感染家禽和野鸟的呼吸道细菌病,主要表现为鸡和火鸡生长迟缓,产蛋率下降、高死亡率、单侧或双侧纤维索性化脓性肺炎、胸膜炎、气囊炎。也常合并、继发新城疫病毒、大肠埃希菌和副鸡嗜血杆菌感染,从而引起急性死亡,危害很大,给养禽业造成严重的经济损失,是一种值得重视的新病。文章对该病的病原、流行病学、症状与病变、诊断方法及预防措施等进行了综述。     

接种方法和接种时期对不同玉米杂交组合穗腐病抗性鉴定的影响

为研究不同接种方法和接种时期对玉米拟轮枝镰孢穗腐病(Fusarium verticillioides ear rot,FER)抗性鉴定的影响,选取高抗×高抗、高抗×高感、高感×高感组合各3份,2022年在北京顺义和河南新乡分别用针刺果穗注射法与双牙签法在玉米吐丝后5、10、15 d进行接种。结果表明,吐丝后5、10和15 d接种,针刺果穗注射法分别比双牙签法的平均病情严重度高6.3%、3.9%和1.8%;吐丝后5 d接种,不同组合采用针刺果穗注射法接种未达到显著差异,采用双牙签法达到极显著差异(P<0.01);吐丝后10 d和15 d接种,不同组合使用针刺果穗注射法均达到极显著(P<0.01)差异,牙签法均未达到显著差异。采用双牙签法接种时,建议吐丝后5 d接种;采用针刺果穗注射法接种时,建议吐丝后10～15 d接种。