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楔块式自动调平机构设计与控制策略研究

光子学报 2024年第9期53卷 192-204页

作者：李翔宇韩璟宇郝伟谢梅林廉学正阮萍田广元中国科学院西安光学精密机械研究所中国科学院空间精密测量重点实验室西安710119 中国科学院大学光电学院北京100049

针对目前使用的经纬仪调平机构人为手动操作方法存在的调平耗时长、结构易损和难调平问题,设计了一种具备稳定自锁特性的大行程、高分辨率楔块式自动调平机构,提出了楔块式机电调平组件联动的并行调平控制策略。实验结果表明,所设计楔... 详细信息

针对目前使用的经纬仪调平机构人为手动操作方法存在的调平耗时长、结构易损和难调平问题,设计了一种具备稳定自锁特性的大行程、高分辨率楔块式自动调平机构,提出了楔块式机电调平组件联动的并行调平控制策略。实验结果表明,所设计楔块式自动调平机构可实现调平行程±0.25°范围内的经纬仪调平,且调平角分辨率<0.01″。同时,基于并行调平控制策略,将绕X轴和Y轴的垂直轴轴线倾斜量从334″和-248″调整至2″误差范围内的调平耗时仅为17 s,相比于串行调平控制策略,调平时间显著缩短,调平效率明显提升。

关键词：经纬仪轴线倾斜量调平机构结构设计调平策略

镁合金表面DCPD涂层的制备及其界面结合机制研究

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表面技术 2024年第4期53卷 193-199,210页

作者：李沛李志杨建成袁静青海省人民医院骨科二病区西宁810007 青海民族大学物理与电子信息工程学院西宁810007

目的研究CaHPO_(4)·2H_(2)O(DCPD)与Mg的界面结合机制,以提高DCPD在镁合金表面的界面结合强度。方法利用电镀法在AZ31镁合金表面制备DCPD涂层,采用SEM、XRD、XPS等对涂层形貌及结构进行表征。同时,运用分子动力学模拟(MD)对DCPD在Mg表... 详细信息

目的研究CaHPO_(4)·2H_(2)O(DCPD)与Mg的界面结合机制,以提高DCPD在镁合金表面的界面结合强度。方法利用电镀法在AZ31镁合金表面制备DCPD涂层,采用SEM、XRD、XPS等对涂层形貌及结构进行表征。同时,运用分子动力学模拟(MD)对DCPD在Mg表面形成机制进行研究,通过统计界面层中不同组分的径向分布函数、密度分布、均力势、总能量等的变化,揭示DCPD/Mg的界面结合能、结合位点及结合方式。结果通过电镀法形成的DCPD涂层形貌为致密的荷花瓣状晶体,主要成分为CaHPO_(4)·2H_(2)O。模拟结果表明,CaHPO_(4)·2H_(2)O的4个晶面(010)、(-120)、(11-1)、(111)、(-120)与Mg的结合能最强(163.63 kJ/mol)。其中起“铆钉”作用的基团是HPO_(4)^(2-)和H_(2)O,结合位点主要为O与Mg,即HPO_(4)^(2-)和H_(2)O通过静电作用及范德华力与Mg形成Mg-HPO_(4)^(2-)和Mg-H_(2)O偶极对。研究发现,形成的偶极对中HPO_(4)^(2-)及H_(2)O的配位数分别为0.75和1.16,Mg-H_(2)O的解离能更大,结构更稳定。结论提出改善DCPD/Mg结合强度的方法,电镀前可将镁合金置于NH4H_(2)PO_(4)溶液中浸泡片刻,促进CaHPO_(4)·2H_(2)O(-120)晶面的形成。

关键词：镁合金 DCPD涂层界面结合能界面结合位点分子动力学模拟

黄土丘陵区生物结皮集雨面的集雨效果及其关键影响因子

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应用生态学报 2024年第6期35卷 1645-1652页

作者：陈钧儒江子昊肖波杨宇航窦韦强曹尤淞中国农业大学土地科学与技术学院/农业农村部华北耕地保育重点实验室北京100193 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

雨水蓄集系统是黄土丘陵区广泛用于提高水资源利用效率、减少水土流失的生态工程措施,而生物结皮作为一种潜在的集雨面制作材料,其集雨汇流的效果及关键影响因子尚不明确。本研究针对黄土丘陵区风沙土发育的藻类和藓类生物结皮,以裸土... 详细信息

雨水蓄集系统是黄土丘陵区广泛用于提高水资源利用效率、减少水土流失的生态工程措施,而生物结皮作为一种潜在的集雨面制作材料,其集雨汇流的效果及关键影响因子尚不明确。本研究针对黄土丘陵区风沙土发育的藻类和藓类生物结皮,以裸土为对照,分别开展了40、60、80和100 mm·h^(-1)降雨强度下的野外模拟试验,比较了不同降雨强度条件下裸土与生物结皮集雨面的初始产流时间、累积集雨量和集雨效率的差异,并进一步揭示了影响生物结皮集雨效果的关键因子。结果表明:生物结皮集雨面显著降低了初始产流时间,且藓结皮效果显著优于藻结皮。当雨强为40~100 mm·h^(-1)、坡度为40°时,藓结皮的初始产流时间比藻结皮和裸土分别降低了49.7%~77.5%和89.7%~110.0%。生物结皮集雨面显著增加了累积集雨量和集雨效率。当雨强为100 mm·h^(-1)、坡度为40°时,与裸土相比,藓结皮和藻结皮的累积集雨量分别增加了29.6%和7.8%,集雨效率分别提高了25.7%和6.8%。方差分析表明,坡度、雨强和地表覆盖类型均能显著影响集雨效率,且除坡度与雨强外其他因素间交互作用显著。此外,集雨面坡长、坡度及生物结皮培育方式等是布设集雨小区时需统筹考虑的关键影响因子。综上,黄土丘陵区生物结皮集雨面具有良好的集雨效率且藓结皮集雨效果更佳,随着坡度和雨强增加其集雨效率更优。

关键词：生物土壤结皮土壤入渗节水措施水土保持生态恢复

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单分支线性约束循环程序的终止性分析

软件学报 2024年第3期35卷 1307-1320页

作者：李轶唐桐中国科学院重庆绿色智能技术研究院自动推理与认知中心重庆400714 中国科学院大学北京100049

秩函数法是循环终止性分析的主要方法,秩函数的存在表明了循环程序是可终止的.针对单分支线性约束循环程序,提出一种方法对此类循环的终止性进行分析.基于增函数法向空间的计算,该方法将原程序空间上的秩函数计算问题归结为其子空间上... 详细信息

秩函数法是循环终止性分析的主要方法,秩函数的存在表明了循环程序是可终止的.针对单分支线性约束循环程序,提出一种方法对此类循环的终止性进行分析.基于增函数法向空间的计算,该方法将原程序空间上的秩函数计算问题归结为其子空间上的秩函数计算问题.实验结果表明,该方法能有效验证现有文献中大部分循环程序的终止性.

关键词：循环程序线性秩函数增函数终止性多阶段秩函数

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泥沙磨蚀作用对微塑料老化破碎的影响

土壤学报 2024年第3期61卷 737-745页

作者：郝永丽胡亚鲜郭胜利西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一,可加速微塑料老化破碎,进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征,但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域,采集... 详细信息

泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一,可加速微塑料老化破碎,进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征,但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域,采集多年覆膜的玉米地土壤,对比分析风干原土、泥沙浸润静置,和含沙量为560 kg·m^(–3),800 kg·m^(–3)和930 kg·m^(–3)三种含沙量震荡磨蚀等多种处理下对微塑料的老化破碎影响,并采用激光红外成像系统分析不同处理下微塑料的丰度、类型和形态特征。研究结果表明:(1)研究区土壤微塑料以聚氨酯(Polyurethane,PU)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)、橡胶(Rubber,RB)为主,多为直径10~50μm的碎片状。(2)风干原土处理中微塑料的平均面积最大(5234μm^(2)),泥沙浸润静置处理下微塑料的平均丰度最小(2067 n·kg^(–1)),而泥沙磨蚀处理下微塑料的平均丰度最大(14400 n·kg^(–1)),且平均面积最小(2868μm^(2))。(3)三种含沙量磨蚀作用下微塑料的平均丰度和面积存在显著差异,其中,平均丰度表现为:中含沙量(18300 n·kg^(–1))>低含沙量(13730 n·kg^(–1))>高含沙量(8667 n·kg^(–1)),而平均面积表现为:低含沙量(3932μm^(2))>中含沙量(2472μm^(2))>高含沙量(2099μm^(2))。总之,本研究表明泥沙磨蚀作用可显著增加微塑料丰度,减小其面积,而微塑料的平均丰度在中含沙量磨蚀强度下达到最大值,且不同微塑料类型对泥沙磨蚀作用的敏感程度不同,为侵蚀环境下土壤微塑料的破碎迁移风险评估提供理论参考。

关键词：微塑料磨蚀破碎丰度形态特征

黄土高原生物结皮覆盖对土壤线虫垂直分布格局的影响

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生态学报 2024年第19期44卷 8447-8458页

作者：张颖肖波王彦峰曹尤淞中国农业大学土地科学与技术学院农业农村部华北耕地保育重点实验室北京100193 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 中国科学院大学北京100049

线虫在土壤食物网中占多个营养级,是土壤生态过程的重要指示生物,对维持生态系统结构与功能具有重要作用。生物结皮作为“荒漠工程师”对干旱生态系统的生物多样性具有积极影响,但其对土壤线虫群落的影响与机制尚不明确。分别采集藓结... 详细信息

线虫在土壤食物网中占多个营养级,是土壤生态过程的重要指示生物,对维持生态系统结构与功能具有重要作用。生物结皮作为“荒漠工程师”对干旱生态系统的生物多样性具有积极影响,但其对土壤线虫群落的影响与机制尚不明确。分别采集藓结皮和藻结皮覆盖下不同深度(0—14 cm,每2 cm一层)的土壤以及无结皮土壤,采用Baermann湿漏斗法提取土壤线虫并鉴定计数,对比分析了生物结皮类型和土层深度对土壤线虫属的丰富度、丰度和多样性的影响及其途径。结果表明:(1)无结皮土壤中线虫以头叶属(Cephalobus)、细齿属(Leptonchus)和微矛属(Microdorylaimus)为优势属,而生物结皮覆盖土壤中线虫以无咽属(Alaimus)、细齿属(Leptonchus)、鹿角纯属(Cervidellus)和微矛属(Microdorylaimus)为优势属;(2)与无结皮相比,藻结皮使土壤线虫的属的丰富度、丰度和Shannon指数分别提高了35.2%、89.2%和4.5%,而藓结皮分别提高了44.4%、83.0%和24.8%;(3)两类生物结皮覆盖土壤剖面中线虫丰度均呈单峰分布,其中6—8 cm土层丰度最高,是深土层的3.2—11.7倍;而Shannon指数随土壤深度的增加而增加,表土层是深土层的1.5—1.7倍;(4)土壤温度、速效磷和有机质含量是影响线虫属的丰富度的主要因素,有机质、NH+4-N和NO-3-N含量是影响线虫丰度的主要因素,而土壤温度、含水量和速效磷含量是影响线虫多样性的主要因素。生物结皮可通过提升土壤含水率和养分含量、降低土壤温度等途径显著提升土壤线虫的丰度和多样性,并通过影响土壤理化性质的垂直分布继而间接调控土壤线虫群落的垂直分布格局,这对于理解生物结皮维持和提升干旱生态系统的生物多样性与生态系统多功能性具有重要帮助。

关键词：藓结皮藻结皮土壤动物生物多样性生态系统多功能性干旱生态系统

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马铃薯响应黑腐果胶杆菌侵染的生理生化反应

西南农业学报 2024年

作者：侯丽娟马永强青海大学农林科学院农业部西宁作物有害生物科学观测实验站青海省农业有害生物综合治理重点实验室

【目的】由黑腐果胶杆菌（Pectobacterium atrosepticum，Pa）引起的马铃薯黑胫病，是影响马铃薯产量和品质的主要病害之一。本研究旨在比较不同抗性品种对马铃薯黑胫病菌的生理反应，以期阐明马铃薯抗病品种如何调节防御酶活性及生化... 详细信息

【目的】由黑腐果胶杆菌（Pectobacterium atrosepticum，Pa）引起的马铃薯黑胫病，是影响马铃薯产量和品质的主要病害之一。本研究旨在比较不同抗性品种对马铃薯黑胫病菌的生理反应，以期阐明马铃薯抗病品种如何调节防御酶活性及生化物质的含量来抵御病原菌的侵害。【方法】选用抗病品种青薯9号和感病品种乐薯1号为试验材料，温室中进行盆栽种植，植株生长到10～15 cm时在茎基部接种10 μL 106cfu / mL浓度的病原菌Pa，分析接种后不同时间点（1、2、3、4d）时SOD、CAT、POD、PPO、PAL和β-1，3-葡聚糖酶的酶活性，以及木质素和总酚含量的变化情况。【结果】接种Pa后，在抗病品种中，CAT、SOD、PPO和PAL酶的活性，以及木质素含量与对照组相比显著升高，且明显高于感病品种。感病品种在侵染初期表现出较高的POD活性，但随着侵染时间的增加，POD活性的增长速率和峰值在2～3 d逐渐低于抗病品种。尽管，β-1，3-葡聚糖酶活性和总酚含量在不同抗性品种间未表现出显著差异，但两者在接种后1～4 d的变化趋势存在差异。【结论】SOD、CAT、POD、PPO、PAL的酶活性水平以及木质素和总酚含量在抗病和感病品种中存在显著差异，并且抗病品种在接种病原菌后部分生理指标的变化速率明显高于感病品种。

关键词：马铃薯黑胫病防御性酶活木质素总酚

黄土高原生物结皮覆盖对土壤线虫垂直分布规律的影响

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生态学报 2024年

作者：张颖肖波王彦峰曹尤淞中国农业大学土地科学与技术学院农业农村部华北耕地保育重点实验室中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室中国科学院大学

线虫在土壤食物网中占多个营养级，是土壤生态过程的重要指示生物，对维持生态系统结构与功能具有重要作用。生物结皮作为“荒漠工程师”对干旱生态系统的生物多样性具有积极影响，但其对土壤线虫群落的影响与机制尚不明确。本研究分别... 详细信息

线虫在土壤食物网中占多个营养级，是土壤生态过程的重要指示生物，对维持生态系统结构与功能具有重要作用。生物结皮作为“荒漠工程师”对干旱生态系统的生物多样性具有积极影响，但其对土壤线虫群落的影响与机制尚不明确。本研究分别采集藓结皮和藻结皮覆盖下不同深度（0—14 cm，每2 cm一层）的土壤以及无结皮土壤，采用Baermann湿漏斗法提取土壤线虫并鉴定计数，对比分析了生物结皮类型和土层深度对土壤线虫属的丰富度、丰度和多样性的影响及其途径。结果表明：（1）无结皮土壤中线虫以头叶属（Cephalobus）、细齿属（Leptonchus）和微矛属（Microdorylaimus）为优势属，而生物结皮覆盖土壤中线虫以无咽属（Alaimus）、细齿属（Leptonchus）、鹿角纯属（Cervidellus）和微矛属（Microdorylaimus）为优势属；（2）与无结皮相比，藻结皮使土壤线虫的属的丰富度、丰度和Shannon指数分别提高了35.2%、89.2%和4.5%，而藓结皮分别提高了44.4%、83.0%和24.8%;（3）两类生物结皮覆盖土壤剖面中线虫丰度均呈单峰分布，其中6—8 cm土层丰度最高，是深土层的3.2—11.7倍；而Shannon指数随土壤深度的增加而增加，表土层是深土层的1.5—1.7倍；（4）土壤温度、速效磷和有机质含量是影响线虫属的丰富度的主要因素，有机质、NH4+-N和NO3--N含量是影响线虫丰度的主要因素，而土壤温度、含水量和速效磷含量是影响线虫多样性的主要因素。生物结皮可通过提升土壤含水率和养分含量、降低土壤温度等途径显著提升土壤线虫的丰度和多样性，并通过影响土壤理化性质的垂直分布继而间接调控土壤线虫群落的垂直分布规律，这对于理解生物结皮维持和提升干旱生态系统的生物多样性与生态系统多功能性具有重要帮助。

关键词：藓结皮藻结皮土壤动物生物多样性生态系统多功能性干旱生态系统

9种介电类水分传感器对风沙土含水率的测定精度及校准模型比较

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 123-135,145页

作者：曹尤淞肖波中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 中国农业大学土地科学与技术学院农业农村部华北耕地保育重点实验室北京100193

【目的】比较不同水分传感器对风沙土含水率的测定精度,并建立校准模型,为旱区农业水土资源的高效利用提供理论依据。【方法】以METER、Acclima和Truebners三大制造商生产的9种介电类水分传感器为对象,以典型风沙土为供试土壤,通过室内... 详细信息

【目的】比较不同水分传感器对风沙土含水率的测定精度,并建立校准模型,为旱区农业水土资源的高效利用提供理论依据。【方法】以METER、Acclima和Truebners三大制造商生产的9种介电类水分传感器为对象,以典型风沙土为供试土壤,通过室内校准试验比较各种传感器对土壤含水率的测定精度,评估其在风沙土上的适用范围、准确度、精密度及其影响因素,并构建不同传感器测定风沙土含水率的校准模型,比较不同校准模型的精度。【结果】(1)默认模型下,与其他传感器相比,MAS-1和EC-5的测定精度较高,其均方根误差(RMSE)分别为0.020和0.027,平均偏差误差(MBE)分别为0.016和0.024,斜率(k值)分别为0.9433和0.9403,决定系数(R^(2))分别为0.926和0.938。(2)土壤含水率范围影响传感器的测定精度。各传感器在低含水率下的RMSE平均值比中、高含水率分别减小了40.9%和42.6%,MBE平均值减小了61.8%和59.9%,而R2平均值提高了0.7%和11.3%。其中,低含水率时EC-5和TDR-315H的精度较高,而中、高含水率下MAS-1的精度均较高。对于含水率相同的土壤,各传感器的测定结果差异较大,且含水率越高差异越大。(3)与默认模型相比,校准模型的RMSE和MBE平均减小了48.8%和72.6%,纳什系数(NSE)和R2提高了70.7%和4.5%。经模型校准后,5TE和TEROS-12测定精度的增幅最大,而TDR-315H的测定精度相对最高。此外,传感器测定的风沙土含水率默认值与校准值具有较高的拟合精度,通过模型转换可实现对默认值的二次校准。【结论】综合评估测定精度、使用寿命和售价,MAS-1、EC-5和TDR-315H可作为风沙土含水率监测的优先传感器备选,且利用风沙土的校准模型对传感器进行标定十分重要。

关键词：土壤体积含水率介电常数水分传感器农业水土资源生态水文过程旱区农业

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