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赣江流域生境质量时空格局演化及预测研究

长江流域资源与环境 2024年第10期 2236-2250页

作者：赖智勇廖富强舒晓波万智巍江西师范大学地理与环境学院/鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室赣南师范大学地理与环境工程学院

流域是典型的山水林田湖草生命共同体，研究流域生境质量时空变化特征对区域生态环境保护与可持续发展具有重要意义。基于1980～2020年土地利用数据，运用InVEST模型、PLUS模型、空间自相关、冷热点分析、标准差椭圆等方法对赣江流域198... 详细信息

流域是典型的山水林田湖草生命共同体，研究流域生境质量时空变化特征对区域生态环境保护与可持续发展具有重要意义。基于1980～2020年土地利用数据，运用InVEST模型、PLUS模型、空间自相关、冷热点分析、标准差椭圆等方法对赣江流域1980～2030年生境质量时空格局演变特征进行分析并预测，研究发现：(1)1980～2030年，赣江流域主要土地利用类型为水田、旱地和林地，总体上，水田、林地面积持续减少，城镇用地、农村居民点和其它建设用地面积持续增加。(2)1980～2030年，赣江流域生境质量呈现“上游高、中下游低”的空间分布格局，生境质量平均值由1980年的0.824 4下降到2030年的0.804 6,生境质量整体呈下降趋势。(3)1980～2030年，生境质量呈现显著的空间集聚特征，且具有明显的冷热点；冷点主要分布在流域北部鄱阳湖平原、中部吉泰盆地以及南部沿江平原地区，热点则主要分布在雩山山脉与武夷山脉地区；2030年冷点将进一步向外扩散，且南北方向比东西方向的扩散态势更为强劲，热点则在“西北-东南”方向的扩散态势弱于“东北-西南”方向的收缩倾向。(4)赣江流域1980～2030年生境退化的强度有所增加，生境退化的趋势愈加明显，生境退化程度日渐加深的子流域有锦江流域、消江流域、袁水流域、乌江流域、赣江泰和段、梅江流域、绵水流域、桃江流域以及湘水流域等。研究结果可为赣江流域生境保护及区域协调提供相应科学依据和决策参考。

关键词：生境质量时空格局 InVEST模型 PLUS模型赣江流域

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减氮配施生物炭对土壤肥力和水稻产量的影响

农业机械学报 2024年

作者：刘慧焦岩窦婉毓张文龙裴巍东北农业大学文理学院农业农村部农业水资源高效利用重点实验室东北农业大学工程学院

氮素是水稻生长所必需的营养元素。为了提高产量往往过量施加氮肥，这不仅导致氮肥利用率低，还破坏了土壤质量；减少氮肥施用则会导致水稻减产。为探究土壤改良剂生物炭能否补偿减氮带来的负面影响，本研究采用盆栽试验，设置常规施氮... 详细信息

氮素是水稻生长所必需的营养元素。为了提高产量往往过量施加氮肥，这不仅导致氮肥利用率低，还破坏了土壤质量；减少氮肥施用则会导致水稻减产。为探究土壤改良剂生物炭能否补偿减氮带来的负面影响，本研究采用盆栽试验，设置常规施氮(氮肥施用量110kg/hm2，CK)、减氮10%(C1)及减氮10%条件下配施2.5%(C2)和5%(C3)生物炭4个处理，探讨在减少氮肥使用条件下生物炭对土壤肥力及水稻产量的补偿效应及机制。结果表明：减氮10%对土壤综合肥力无显著影响，施加生物炭可有效地提高土壤肥力，且添加5%生物炭对土壤肥力的提升效果优于添加2.5%生物炭。减氮10%导致水稻产量显著降低，而生物炭的施加可一定程度补偿减氮造成的减产，其中添加2.5%生物炭对水稻产量的补偿效果优于添加5%生物炭，但仍未恢复到常规施氮水平。采用结构方程探究减氮和施加生物炭条件下水稻产量的驱动因素，结果表明，减氮配施生物炭通过改变土壤pH值、全钾含量、铵态氮含量和硝态氮含量，进而直接或间接影响水稻产量，其中铵态氮和硝态氮是主要的调控因子，其不仅直接影响水稻产量，还可通过调控每穗粒数、有效穗数和千粒质量间接影响水稻产量的形成；pH值和全钾含量对水稻产量有负面效应。本研究可为东北黑土区水稻种植业化肥减量和生物炭的高效利用提供科学依据。

关键词：水稻产量土壤肥力减氮生物炭结构方程模型

基于卫星海面高度资料的太平洋海区涡旋能谱分析

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海洋科学 2024年第1期48卷 1-10页

作者：华峻巍王法明中国科学院海洋研究所山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋环流与波动重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室山东青岛266237

在空间均匀和各向同性的假定下,地转湍流理论认为涡旋动能随尺度分布遵循k–n定律(k为波数)。但实际海洋受边界、地形、层结等,具有明显的非均匀、各向异性特征。鉴于此,我们基于近30a卫星高度计资料,分别计算了热带、副热带、中高纬度... 详细信息

在空间均匀和各向同性的假定下,地转湍流理论认为涡旋动能随尺度分布遵循k–n定律(k为波数)。但实际海洋受边界、地形、层结等,具有明显的非均匀、各向异性特征。鉴于此,我们基于近30a卫星高度计资料,分别计算了热带、副热带、中高纬度等海洋涡旋强度不同区域的海面高度异常(SSHA)波数谱,进而利用线性回归拟合方法估算出中尺度波段上SSHA波数谱的斜率,并与地转湍流理论预测进行了对比。研究结果显示:SSHA波数谱从赤道到中高纬度逐渐变陡,其斜率由–4减到–5,基本符合赤道线性波动理论和准地转湍流理论的预测。SSHA波数谱斜率存在纬向与经向差异,例如在赤道地区,纬向谱比相应的经向谱陡;而在南极绕极流区域,经向谱斜率大于纬向谱斜率。SSHA波数谱斜率的各向异性表明海洋中尺度运动受β效应影响,具有明显的经向和纬向差异。以上结果表明,海洋中尺度运动介于准二维和三维之间,不能用一个全球普适的湍流理论模型来描述。

关键词：海面高度中尺度涡旋地转湍流波数-频率谱谱斜

基于无人机摄影测量的矿区地形三维重建及精度分析

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金属矿山 2024年第9期 245-249页

作者：车巍杨秋翔山西职业技术学院电子与通信工程系山西太原030002 中北大学研究生院山西太原030000

矿区地形三维重建对于矿区地形分析及安全生产具有重要意义。针对传统重建方式存在效率低、数据更新速度慢、成本高等问题,提出了一种基于无人机摄影测量技术的矿区地形三维重建方法。该方法使用无人机进行低空拍摄,利用SIFT特征点匹配... 详细信息

矿区地形三维重建对于矿区地形分析及安全生产具有重要意义。针对传统重建方式存在效率低、数据更新速度慢、成本高等问题,提出了一种基于无人机摄影测量技术的矿区地形三维重建方法。该方法使用无人机进行低空拍摄,利用SIFT特征点匹配算法得到一系列匹配点,利用特征提取、空三测量、多视影像密集匹配技术,生成不规则三角网格和纹理映射,实现对矿区地形三维模型的自动重建。试验结果表明:在足够数量和合理选取地面控制点的情况下,所提方法可以获得较高精度的矿区地形三维重建结果;三维模型重建可以全面呈现矿区地形整体形态和局部细节特征,同时具有高效和低成本等优点。所提方法可为矿区环境保护及相关分析提供更准确、高效、可靠的地形信息数据源和技术支持。

关键词：无人机摄影测量三维重建矿区地形 SIFT

基于网络药理学与实验验证研究荜茇抗肺纤维化的作用机制

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中国临床药理学与治疗学 2024年第10期 1120-1133页

作者：郭晶晶甄华张胜巍菅若男内蒙古科技大学包头医学院药学院呼和浩特市第一医院药剂科包头医学院第一附属医院

目的：通过网络药理学及分子对接技术初步预测荜茇抗肺纤维化的活性成分、作用靶点及信号通路，并通过体外实验进行初步验证荜茇抗肺纤维化的作用机制。方法：从TCMSP、Swiss Target Prediction和Pub Chem等数据库中获取药物的有效成分... 详细信息

目的：通过网络药理学及分子对接技术初步预测荜茇抗肺纤维化的活性成分、作用靶点及信号通路，并通过体外实验进行初步验证荜茇抗肺纤维化的作用机制。方法：从TCMSP、Swiss Target Prediction和Pub Chem等数据库中获取药物的有效成分及对应靶点。使用Gene Cards和OMIM数据库收集疾病的相关靶点。利用jvenn在线工具筛选出药物与疾病的交集靶点，通过String数据库及Cytoscape3.9.1软件构建“药物-成分-靶点”与PPI网络图。使用微生信平台对交集靶点进行GO及KEGG富集分析，将富集KEGG前20条通路、核心靶点、药物成分，构建“成分-靶点-通路”网络并进行可视化。利用分子对接技术将药物成分与靶点进行对接，并对其部分对接结果可视化。培养HFL-1细胞，采用MTT法检测各浓度对细胞活力的影响，计算抑制率，从而筛选出最佳的药物浓度。将体外培养的HFL-1细胞分为4组，即对照组、TGF-β1组、TGF-β1+LD组（联合LD组）、TGF-β1+HD组（联合HD组）。采用CCK-8试剂检测24、48、72 h的细胞增殖活性。采用平板克隆形成实验来观察药物对HFL-1细胞克隆形成能力的影响。采用RT-qPCR和Western blot实验观察各组细胞α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、Ⅰ型胶原蛋白（COI-Ⅰ）、Ⅲ型胶原蛋白（COI-Ⅲ）的m RNA和PI3K-Akt信号通路蛋白表达水平。结果：共获得荜茇与抗肺纤维化交集靶点为197个。经拓扑学分析获得核心PPI网络，包含29个节点与199条边；GO功能分析显示，荜茇治疗肺纤维化（PF）生物学过程包括：凋亡过程负调控、信号转导、蛋白质磷酸化等。细胞成分包括：细胞质、核浆、等离子体膜。分子功能包括相同的蛋白结合、丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸激酶活性、蛋白结合等。KEGG信号通路被155条富集，而其中已被证实，与PF密切相关为PI3K-Akt信号通路，富集排名第四“。成分-靶点-通路”网络中PIK3CA、MAPK3、MAPK1、MTOR、SRC、CCND1、EGFR、PRKCA、BCL2、GSK3B链接度最高。荜茇宁、N-(2,5-二甲氧基苯基)-4-甲氧基苯甲酰胺、四氢丹参酮、豌豆素和胡椒碱是关键化合物。分子对接结果显示，除N-(2,5-二甲氧基苯基)-4-甲氧基苯甲酰胺外，其余化合物与10个链接度高的蛋白质结合活性较好。体外实验显示，48、72 h联合LD组增殖能力明显低于TGF-β1组（P<0.05）,24、48、72 h联合HD组又显著低于联合LD组。各药物组克隆数量显著减少（P<0.05）。联合LD和联合HD组α-SMA、COl-I、COl-Ⅲm RNA和蛋白表达水平明显低于TGF-β1组。与TGF-β1组相比，两个剂量组中p-PI3K/PI3K、pAKT/AKT蛋白表达显著减少（P<0.01）。结论：荜茇抗PF作用，其机制可能通过调控PI3K-Akt信号通路而发挥治疗PF作用。

关键词：荜茇肺纤维化网络药理学分子对接 HFL-1细胞 PI3K-Akt信号通路

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内蒙古不同草地NDVI变化及其驱动要素

生态学报 2024年

作者：余志巍刘强张宇阳鞠蕾缪丽娟南京信息工程大学地理科学学院南京信息工程大学遥感与测绘工程学院

在全球气候变化和人类活动的双重冲击下，干旱半干旱地区的草地正经历着不可逆转的退化。为遏制草地退化，增强对草地生态系统的保护，有必要厘清干旱半干旱区草地生长状况的主要驱动要素。基于卫星遥感数据、气象资料和统计年鉴资料，... 详细信息

在全球气候变化和人类活动的双重冲击下，干旱半干旱地区的草地正经历着不可逆转的退化。为遏制草地退化，增强对草地生态系统的保护，有必要厘清干旱半干旱区草地生长状况的主要驱动要素。基于卫星遥感数据、气象资料和统计年鉴资料，研究1990—2015年内蒙古草地生长的变化趋势，借助地理探测器来比较了不同驱动要素对内蒙古草地的影响程度，结合结构方程模型探讨内蒙古不同草地归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）变化的驱动机制。研究结果显示：（1）内蒙古地区草地退化和改善同步发生，在时间上，草甸草原NDVI以-4.88×10-4/a显著退化，荒漠地区NDVI以1.98×10-4/a速度增长；在空间上，有23%的草甸草原区的草地严重退化，有32%的荒漠草原区的草地显著改善；（2）自然驱动要素特别是降水等气候驱动要素，仍然是草甸草原、典型草原和荒漠草原的主要驱动力，但相对脆弱的草原荒漠区和荒漠区，人类活动也存在显著影响；（3）坡度和畜牧密度对不同类型的草地的影响均逐渐减弱，而土壤水分和温度对草的影响则均呈现增加趋势，其中温度对草地的影响的增幅较快；降水对草地NDVI的影响普遍表现出周期性变化，其他驱动要素则在不同草地类型中存在较大的差异性。（4）温度和降水直接影响草地NDVI，而地形因素和人类活动因素普遍通过中介效应对草地NDVI施加影响。期冀为内蒙古的草地保护提供有针对性的指导，促进草畜平衡和草地生态系统的可持续发展。

关键词： NDVI 草地驱动要素地理探测器结构方程模型内蒙古

坚硬覆岩预裂弱化改性效应及导水裂缝带控制机理

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煤炭科学技术 2024年第4期52卷 105-118页

作者：张玉军李友伟肖杰张志巍李嘉伟中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 煤炭科学研究总院开采研究院北京100013

针对深部煤层开采坚硬覆岩条件下导水裂缝带控制问题,充分借鉴坚硬顶板预裂弱化技术,提出预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度的新方法。综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟等方法,研究了坚硬主控覆岩预裂弱化改性效应,详细阐... 详细信息

针对深部煤层开采坚硬覆岩条件下导水裂缝带控制问题,充分借鉴坚硬顶板预裂弱化技术,提出预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度的新方法。综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟等方法,研究了坚硬主控覆岩预裂弱化改性效应,详细阐述了不同弱化层位对导水裂缝带的控制机理,并进行了实测验证。研究结果表明:预制裂缝可以使坚硬岩石往强度低的方向进行转变,并将完整岩样的劈裂破坏特征转变为以预制裂缝为主控的张拉剪切破坏,坚硬岩石的破坏程度由剧烈趋于缓和;揭示了预制裂缝对坚硬岩体的弱化改性效应,计算得到应力与裂缝耦合的损伤变量,定性的分析了弱化程度与岩性转变的关系,改性后岩体能量存储能力降低,耗散能力增强;数值模拟了不同弱化层位对导水裂缝带的控制效果,综合对比覆岩破坏形态、裂隙数量及破坏高度动态演化规律,发现“马鞍形”破坏形态随着弱化层位的升高而逐渐减弱,覆岩裂隙数量演化基本呈现“缓增−突增”的演化趋势,未弱化以及中、高位弱化覆岩破坏高度动态演化近似呈现“S”形,而中位弱化呈“半抛形”,综合分析得出低位弱化对导水裂缝带的控制效果最好;在分析高、中、低位坚硬岩层破坏特征的基础上,揭示了不同预裂弱化层位控制导水裂缝带发育机理;钻孔实测孟村矿顶板压裂条件下的“两带”发育高度,对比发现预裂弱化条件下裂采比降低,初步验证了顶板预裂弱化对导水裂缝带发育的抑制性。研究成果将为深部矿区耦合灾害防控、水资源及生态保护等领域提供理论和科学依据。

关键词：坚硬覆岩预裂弱化岩层控制导水裂缝带高度改性效应

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半波整形MMC动态建模及多目标控制策略

电工技术学报 2024年

作者：孙玉巍陶聪付超张泽霖王琛王毅河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学)

半波整形模块化多电平换流器（HWS-MMC）是一种新型融合两电平拓扑和模块化多电平拓扑优点的轻型化混合多电平换流器，其利用低频换向开关配合，将多电平单元调制生成的正弦半波翻转为完整正弦波形输出，实现交直流功率变换。论文在分析... 详细信息

半波整形模块化多电平换流器（HWS-MMC）是一种新型融合两电平拓扑和模块化多电平拓扑优点的轻型化混合多电平换流器，其利用低频换向开关配合，将多电平单元调制生成的正弦半波翻转为完整正弦波形输出，实现交直流功率变换。论文在分析HWS-MMC基本原理和多电平单元能量平衡机理的基础上，建立反映模块电容电压和直流母线电容电压动态的数学模型，并基于多尺度开关周期平均化方法获得HWS-MMC不含高频和基频开关特性的全平均值动态模型，进而提出考虑并网电流控制、两级直流电压控制以及多电平单元电容相间和相内电压均衡控制的多目标控制策略。最后，通过RT-Lab控制硬件在环实时仿真验证了动态模型和控制策略的有效性。

关键词：半波整形MMC 动态模型能量平衡电压均衡多目标控制

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三峡库区卧沙溪滑坡变形机理及稳定性的研究

三峡大学学报（自然科学版） 2024年第5期46卷 25-32页

作者：叶永毛旭巍谢旋三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002

三峡库区是滑坡地质灾害频发地区,降雨条件下库区水位变化是导致边坡失稳的主要原因,但二者对滑坡的贡献及作用机理一直是三峡库区地质灾害研究重点.选取三峡库区卧沙溪滑坡为研究对象,利用非饱和土力学数值模拟进行研究,初步得出库水... 详细信息

三峡库区是滑坡地质灾害频发地区,降雨条件下库区水位变化是导致边坡失稳的主要原因,但二者对滑坡的贡献及作用机理一直是三峡库区地质灾害研究重点.选取三峡库区卧沙溪滑坡为研究对象,利用非饱和土力学数值模拟进行研究,初步得出库水位下降是诱发卧沙溪滑坡失稳的主要因素,通过模拟库水位从175m下降到145m时,滑坡变形发生阶跃式的变化,导致滑体内部渗透力、位移场及水头压力发生变化,这些因素加快了滑坡体失去稳定性,产生滑坡.研究成果可为三峡库区地质灾害治理技术提供一定参考.

关键词：卧沙溪滑坡 GeoStudio 阶跃极限平衡法降雨强度库水位