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Straw return increases crop production by improving soil organic carbon sequestration and soil aggregation in a long-term wheat-cotton cropping system

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Journal of Integrative Agriculture 2024年第2期23卷 669-679页

作者： Changqin Yang Xiaojing Wang Jianan Li guowei zhang Hongmei Shu Wei Hu Huanyong Han Ruixian Liu Zichun Guo Institute of Industrial Crops Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Cotton and RapeseedMinistry of Agriculture and Rural AffairsNanjing 210014China College of Life Sciences and Food Engineering Huaiyin Institute of TechnologyHuai’an 223003China College of Agriculture Nanjing Agricultural UniversityNanjing 210095China Cotton Research Institute Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation ScienceShihezi 832000China Institute of Soil Science Chinese Academy of Sciences/State Key Laboratory of Soil and Sustainable AgricultureNanjing 210008China

Straw return is a promising strategy for managing soil organic carbon(SOC)and improving yield ***,the optimal straw return strategy for sustainable crop production in the wheat(Triticum aestivum L.)-cotton(Gossypium hirsutum L.)cropping system remains *** objective of this study was to quantify the long-term(10 years)impact of carbon(C)input on SOC sequestration,soil aggregation and crop yields in a wheat-cotton cropping system in the Yangtze River Valley,*** treatments were arranged with a single-factor randomized design as follows:no straw return(Control),return of wheat straw only(Wt),return of cotton straw only(Ct),return of 50%wheat and 50%cotton straw(Wh-Ch)and return of 100%wheat and 100%cotton straw(Wt-Ct).In comparison to the Control,the SOC content increased by 8.4 to 20.2%under straw return.A significant linear positive correlation between SOC sequestration and C input(1.42-7.19 Mg ha^(−1)yr^(−1))(P2 and 1-2 mm at the 0-20 cm soil depth were also significantly elevated under straw return,with the greatest increase of the aggregate stability in the Wt-Ct treatment(28.1%).The average wheat yields increased by 12.4-36.0%and cotton yields increased by 29.4-73.7%,and significantly linear positive correlations were also detected between C input and the yields of wheat and *** average sustainable yield index(SYI)reached a maximum value of 0.69 when the C input was 7.08 Mg ha^(−1)yr^(−1),which was close to the maximum value(SYI of 0.69,C input of 7.19 Mg ha^(−1)yr^(-1))in the Wt-Ct ***,the return of both wheat and cotton straw was the best strategy for improving SOC sequestration,soil aggregation,yields and their sustainability in the wheat-cotton rotation system.

关键词： straw return crop yields SOC soil aggregates wheat-cotton cropping system

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激光直接书写快速制备虹彩与彩色复合图案

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中国激光 2024年第12期51卷 97-103页

作者：彭笛王大政张国伟天津科技大学轻工科学与工程学院天津300457

利用纳秒级光纤激光器直接书写的方式实现了304不锈钢板表面超高效虹彩结构的构建,其速度可达到5 mm^(2)/s以上。通过改变激光能量参数,得到了激光诱导金属表面虹彩结构特定形成的工艺范围。实验分析得出,改变参数,使得每次脉冲形成的... 详细信息

利用纳秒级光纤激光器直接书写的方式实现了304不锈钢板表面超高效虹彩结构的构建,其速度可达到5 mm^(2)/s以上。通过改变激光能量参数,得到了激光诱导金属表面虹彩结构特定形成的工艺范围。实验分析得出,改变参数,使得每次脉冲形成的熔池边界间距满足布拉格条件,可使这种微观结构出现虹彩现象。同时,利用特定工艺直接构建了一种具有光栅衍射虹彩、薄膜干涉结构色及固有色的复合结构,这种结构可在不同的角度下实现三种颜色交替主导的色彩表现,这也为金属表面的个性化着色提供了新方案。

关键词：激光技术激光光学表面结构激光直接书写结构色

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基于先验知识的弓网接触电阻预测模型精度提升方法

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电工技术学报 2024年第14期39卷 4535-4546页

作者：时光陈翼喆李莹张国威辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛125105

高速列车的运行实践表明,随着运行速度提高,受电弓与接触导线分离的可能性越大,越容易产生弓网电弧。导致电弧产生的因素很多,但最终都归结到滑板与接触网的接触电阻上。首先利用滑动电接触实验机,研究了波动载荷、滑动速度和接触电流... 详细信息

高速列车的运行实践表明,随着运行速度提高,受电弓与接触导线分离的可能性越大,越容易产生弓网电弧。导致电弧产生的因素很多,但最终都归结到滑板与接触网的接触电阻上。首先利用滑动电接触实验机,研究了波动载荷、滑动速度和接触电流对接触电阻的影响,并进一步结合表面形貌特征,分析了磨损机制、电弧放电与接触电阻演变规律之间的关系。其次为了预测不同工况下的接触电阻,建立了径向基(RBF)神经网络回归模型,通过在模型训练中融入先验知识和采用改进的食肉植物优化算法(ICPA)优化RBF神经网络超参数,提升弓网接触电阻预测模型的精度。有、无先验知识的ICPA-RBF模型预测性能对比仿真结果表明,两类先验知识分别有助于提高模型的收敛速度和预测精度。最后采用假设检验验证了模型的有效性。

关键词：接触电阻先验知识径向基(RBF)神经网络食肉植物算法假设检验

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点火策略对均质稀燃汽油机燃烧特性影响的模拟

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武汉大学学报（工学版） 2024年第7期57卷 933-940页

作者：何邦全张国伟天津大学先进内燃动力全国重点实验室天津300072

利用三维数值模拟方法,在过量空气系数为1.8时,研究了1000、2000 r/min转速下4次点火策略对均质稀燃直喷汽油机着火和火焰传播过程的影响。结果表明:相邻2次点火之间的时间间隔会影响能量耦合形式,并决定汽油机的着火和火焰传播特性。... 详细信息

利用三维数值模拟方法,在过量空气系数为1.8时,研究了1000、2000 r/min转速下4次点火策略对均质稀燃直喷汽油机着火和火焰传播过程的影响。结果表明:相邻2次点火之间的时间间隔会影响能量耦合形式,并决定汽油机的着火和火焰传播特性。在总点火能量不变的条件下,与单次点火策略相比,4次点火策略的点火耦合加热作用可促进火焰面内可燃混合气的氧化过程,加速火核的发展和火焰传播。在不同转速和负荷下,随着点火间隔的增大,着火时刻先提前后推迟,燃烧持续期先增大后减小,指示平均有效压力(indicated mean effective pressure,IMEP)和指示热效率有同样的变化规律,与单次点火策略相比,采用4次点火策略时,在1000、2000 r/min下IMEP最高可分别增加0.03、0.05 MPa,指示热效率可分别增加3.3%、2.9%。

关键词：汽油机稀混合气均质燃烧多次点火数值模拟

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油藏开发中沥青质沉积机理及理论研究进展

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油田化学 2024年第1期41卷 179-187,190页

作者：郭永伟张国威金萍河北石油职业技术大学石油工程系河北承德067000 承德市油气田人工智能工程技术研究中心河北承德067000 油气钻采工程湖北省重点实验室(长江大学) 湖北武汉430100 长江大学石油工程学院湖北武汉430100

沥青质作为原油中最复杂的固体成分,因其多样的分子结构和分子量,极易受到各种因素的影响,从而导致失稳和沉积。为了构建在油藏开采中规避沥青质沉积的操作指南,对国内外关于沥青质沉积实验和模拟的研究进行了回顾和总结。从沥青质沉积... 详细信息

沥青质作为原油中最复杂的固体成分,因其多样的分子结构和分子量,极易受到各种因素的影响,从而导致失稳和沉积。为了构建在油藏开采中规避沥青质沉积的操作指南,对国内外关于沥青质沉积实验和模拟的研究进行了回顾和总结。从沥青质沉积阶段出发,可以将沉积过程依次划分为析出、絮凝和沉积3个阶段,并对稳定性评价方法进行了简要概述。从流体性质(包括沉淀剂类型、原油组分和黏度)、储层性质和开采工艺(包括温度、压力、流速和开发方式)等方面详细论述了影响沥青质沉积的因素。结果表明,采用光学显微镜法和光散射法可以准确获取沥青质沉积的临界条件,再结合沥青质沉积热力学模型(包括溶解度和胶体模型)可以对开发过程中的沥青质沉积进行有效预测。其中,统计缔合流体理论的PC-SAFT状态方程考虑了沥青质颗粒的极性及关联性,能相对准确地模拟沥青质的相行为。针对沥青质沉积室内实验和数值模拟研究中存在的问题,未来沥青质沉积研究的可能方向主要为准确测定沥青质分子量及结构、建立通用的沥青质相平衡方程以及明确储层岩石中沥青质沉积机制及模型3个方面。该研究成果为深入剖析沥青质的沉积机理、完善沥青质沉积理论、攻克疑难杂症提供了参考和指引。

关键词：沥青质沉积机理热力学模型相行为特征综述

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喀斯特退化山地不同类型人工林土壤养分与酶活性

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生态学杂志 2024年第3期43卷 616-622页

作者：张国微薛建辉马洁王翰琨南京林业大学生物与环境学院南方现代林业协同创新中心南京210037 江苏省舜德生态环境科技有限公司南京210043 江苏省中国科学院植物研究所南京210014

人工植被恢复是喀斯特退化山地生态修复的重要途径之一。本研究探讨了喀斯特山地滇柏(Cu-pressus duclouxiana)纯林、刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林和滇柏-刺槐混交林等3种类型人工林和未造林地(对照)的土壤养分含量和土壤酶活性及其... 详细信息

人工植被恢复是喀斯特退化山地生态修复的重要途径之一。本研究探讨了喀斯特山地滇柏(Cu-pressus duclouxiana)纯林、刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林和滇柏-刺槐混交林等3种类型人工林和未造林地(对照)的土壤养分含量和土壤酶活性及其相关性,为该地区选择适宜的造林树种和方式、改善林地土壤质量提供参考依据。结果表明:(1)4种类型样地土壤均呈碱性,且人工林土壤pH值均显著低于未造林地;人工林土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均显著高于未造林地;全钾、速效钾含量均显著低于未造林地。(2)除碱性磷酸酶外,其余4种土壤酶活性均在滇柏-刺槐混交林中最大。3种类型人工林土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性均高于未造林地。(3)脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶等受土壤养分影响的主要因素不同,过氧化氢酶活性与养分指标之间相关性不显著。(4)冗余分析结果表明,土壤全氮、全磷对喀斯特不同类型林分土壤酶活性影响显著,能解释酶活性变异的60.7%,酶活性-养分特征关系方差累计贡献率为78.8%。喀斯特退化山地营建的人工林植被可提高林地土壤养分含量与酶活性,从而改善土壤质量,并为进一步提高人工林生态系统服务功能和稳定性,改善区域生态环境质量奠定基础。

关键词：喀斯特退化山地人工林土壤养分土壤酶活性

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水凝胶对三元锂电池热失控抑制效果研究

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中国安全科学学报 2024年第5期34卷 186-194页

作者：刘淳元张国维杨林欧阳晨亮张作睿中国矿业大学深圳研究院广东深圳518057 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 北京市海淀区消防救援支队北京100080

为快速有效扑灭锂离子电池火灾,解决灭火时间长、耗水量大等消防领域关注的难题,探究水凝胶灭火剂对大容量锂离子电池热失控的抑制效果。首先,借助环境扫描电镜,分析水凝胶在高温下微观结构的变化;然后,搭建锂电池燃烧试验平台,开展水... 详细信息

为快速有效扑灭锂离子电池火灾,解决灭火时间长、耗水量大等消防领域关注的难题,探究水凝胶灭火剂对大容量锂离子电池热失控的抑制效果。首先,借助环境扫描电镜,分析水凝胶在高温下微观结构的变化;然后,搭建锂电池燃烧试验平台,开展水凝胶灭火试验;最后,以车用135 Ah方形铝壳三元锂电池组为试验对象,采用电加热的方法诱导其发生热失控,探究水凝胶对锂电池的降温抑制效果。结果表明:水凝胶受热后,内部孔状结构被破坏,有利于其黏附在物体表面持续降温;使用水凝胶灭火降温时,电池表面最大降温速率是水的2倍,水凝胶喷放结束后,锂电池温度回升速率较为缓慢,升温速率仅为水的一半;与水相比,水凝胶延缓相邻电池发生热失控的时间更长,这可以为救援逃生带来更长的安全时间。

关键词：水凝胶热失控三元锂电池抑制效果降温速率安全时间

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液氮抑制32650型磷酸铁锂电池组热失控传播特性试验研究

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消防科学与技术 2024年第2期43卷 156-161页

作者：张媛媛张志伟赵子明张国维中国矿业大学深圳研究院广东深圳518000 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

文章从磷酸铁锂电池组热失控危险特性出发,通过试验研究32650型磷酸铁锂电池单体热失控特征及其电池组间热失控传播过程。探究利用液氮喷淋阻断电池组间热失控传播,分析液氮对磷酸铁锂电池的防灭火效能。结果表明:单体锂电池热失控可划... 详细信息

文章从磷酸铁锂电池组热失控危险特性出发,通过试验研究32650型磷酸铁锂电池单体热失控特征及其电池组间热失控传播过程。探究利用液氮喷淋阻断电池组间热失控传播,分析液氮对磷酸铁锂电池的防灭火效能。结果表明:单体锂电池热失控可划分为被动加热、安全阀泄压、自反应、喷射火、明火熄灭等5个阶段,单体电池温度变化曲线呈倒“V”形。液氮可有效阻断电池组间的热失控传播,能够大幅降低喷射火阶段的电池峰值温度。且喷淋时间越长,阻止电池组热失控传播越明显。30 s液氮喷淋条件下,除电池A1外,其他电池未进入安全阀泄压阶段。

关键词：磷酸铁锂电池热失控液氮冷却降温

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Mesozoic basin development and its indication of collisional orogeny in the Dabie orogen

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Chinese Science Bulletin 2013年第1期58卷 827-852页

作者： LIU ShaoFeng zhang guowei State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources China University of Geosciences (Beijing) State Key Laboratory of Continental Dynamics Northwest University

The Dabie orogen underwent deep continental subduction, rapid exhumation, and the huge amount of erosion during the Mesozoic. Its tectonic evolution, especially how its evolution was recorded by sedimentary basins at the flanks of the Dabie orogen is one of the most important issues of the world's attention. These years, newly studies of basin sedimentology, combined with structural geology, have shown a fundamental progress. The overall distribution of different basin types in the orogen indicates that shortening and thrusting at the margins of the orogen from the Late Triassic to the Early Cretaceous controlled the foreland basins, and extension, doming and rifting were initiated in the core of the orogen from the Jurassic to the Early Cretaceous and were expanded to the whole orogen after the Late Cretaceous. Therefore, The Dabie orogen records gradual transition from overall shortening and thrusting to dominantly extension and rift basin formation expanded from its core to its margins, although these shortening and extension overlapped in time from the Jurassic through Early Cretaceous at crustal levels. The unroofing ages of the ultra-high pressure (UHP) metamorphic rocks in the Dabie orogen change from Early Jurassic to Late Jurassic westward. The depth of exhumation increases eastwards. The sediment sources for the Hefei basin are mostly composed of the deeply exhumed, axial Dabie metamorphic complex, and the sediment sources for the Middle Yangtze basin are mostly from cover strata in the southern orogen and related strata with subjacent (i.e. subsequently overthrusted) Mianlue suture belt. Geodynamic analysis represents that continental collision between the North China Block and the South China Block along the Shangdan and Mianlue sutures, subsequently northwestward progradation of the Jiangnan fold and thrust belt, and the underthrusting of the North China Block along the Northern Boundary Fault of Qinling Range led to crustal thickening, gravitational sp

关键词：大别造山带盆地发育碰撞造山中生代大别山造山带超高压变质岩大陆深俯冲快速折返

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基于机器学习的火源热释放速率预测方法

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 922-932页

作者：杨云浩张国维朱国庆袁狄平贺名欢中国矿业大学深圳研究院深圳518057 瑞能赛特(深圳)科技有限公司深圳518118 江苏费尔曼安全科技有限公司徐州221100

火源热释放速率的准确测量对深入理解火灾演变过程至关重要,然而目前被广泛使用的氧耗法所需设备造价昂贵,成本较高。该文提出了一种基于机器学习的综合性框架,用于输入温度数据预测火源热释放速率。基于火灾动力学模拟(FDS)软件模拟ISO... 详细信息

火源热释放速率的准确测量对深入理解火灾演变过程至关重要,然而目前被广泛使用的氧耗法所需设备造价昂贵,成本较高。该文提出了一种基于机器学习的综合性框架,用于输入温度数据预测火源热释放速率。基于火灾动力学模拟(FDS)软件模拟ISO 9705房间内不同参数的火灾场景,获取不同位置的温度数据,并建立火灾数据库。分别基于最小绝对收缩和选择(Lasso)、随机森林(RF)两种模型的递归特征消除(RFE)算法进行特征筛选,得到两个不同的低维特征子集,并设置对照组。基于不同的特征子集,分析比较了线性回归(LR)、K最近邻(KNN)和轻量级梯度提升机(LightGBM)3种典型模型对热释放速率的预测性能。结果表明:基于随机森林模型的递归特征消除算法筛选所得的特征子集训练的LightGBM模型预测效果最佳,预测结果的根均方误差(RMSE)和均绝对误差(MAE)分别为23.89 kW和15.49 kW,决定系数为0.991 6。该基于机器学习的综合性框架预测效果优异且实施成本较低,为预测火源热释放速率提供了有效途径。

关键词：热释放速率机器学习特征筛选递归特征消除回归预测

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