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结合GWRFR和作物物候信息的玉米产量早期预测

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农业工程学报 2024年第1期40卷 153-161页

作者：裴杰谭绍锋郭韩刘一博方华军中山大学测绘科学与技术学院珠海519082 自然资源部华南热带亚热带自然资源监测重点实验室珠海519082 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统观测与模拟重点实验室北京100101 中科吉安生态环境研究院吉安343000

及时并准确地估计作物产量,对保障粮食安全、维护世界粮食供应稳定具有重要意义。此前,已有许多研究者使用机器学习方法对作物产量预估进行研究。然而,结合作物的空间分布、使用局部模型进行分析的研究较少;且诸多研究均以年份为时间尺... 详细信息

及时并准确地估计作物产量,对保障粮食安全、维护世界粮食供应稳定具有重要意义。此前,已有许多研究者使用机器学习方法对作物产量预估进行研究。然而,结合作物的空间分布、使用局部模型进行分析的研究较少;且诸多研究均以年份为时间尺度进行建模,未能精细到作物生长的各个阶段,无法实现作物产量的早期预测。针对以上问题,该研究结合多源遥感数据,利用随机森林(random forest,RF)以及地理加权随机森林(geographically weighted random forest regression,GWRFR)模型对美国县级玉米产量进行建模,探讨全局与局部模型在玉米产量预测方面的性能;并通过将GWRFR模型应用于玉米的各个物候期,获取了玉米产量的最佳提前预测时间。结果表明,GWRFR局部模型的精度(R^(2)=0.87,RMSE=864.21 kg/hm^(2))高于传统的RF全局模型(R^(2)=0.83,RMSE=994.75 kg/hm^(2)),并且能够较好地克服空间数据的非平稳性,即使在全局模型中加入经纬度作为变量,RF模型的预测效果(R^(2)=0.85,RMSE=890.88 kg/hm^(2))仍然低于GWRFR模型。对于玉米产量的预测可以提前至收获前2~3个月,即在乳熟期前后就能得到比较准确的预测结果(R^(2)=0.90,RMSE=748.39 kg/hm^(2))。该研究结果可为大尺度作物产量预估提供一种新的思路,对区域或全球其他作物的产量预测也具有一定的指导意义。

关键词：产量预测遥感机器学习作物物候

基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱法快速测定米饭和乳制品中蜡样芽孢杆菌呕吐毒素Cereulide

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食品科学 2024年第1期45卷 232-238页

作者：曾羲王宇徐巨才黄穗东王涓徐振林华南农业大学食品学院广东省食品质量安全重点实验室广东广州510642 广州市食品检验所广东广州511400 五邑大学生物科技与大健康学院江门市大健康国际创新研究院广东江门529020

建立基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)法分析蜡样芽孢杆菌呕吐毒素Cereulide的快速检测方法。分析了Cereulide标准物质的裂解规律,考察基质种类、点靶方式、基质溶剂和用量、激光强度等对Cereulide的质谱信号强度的影响,并进行方法学验证和实际样品检测。结果表明,选择以α-氰基-4-羟基肉桂酸为基质,均匀分散在50%乙腈-水(含0.1%三氟乙酸)中,采用先点基质再点样品的点样方式,反射线性正离子模式下选择激光强度70%进行食品中MALDI-TOF MS筛查时,可检测到Cereulide的[M+Na]^(+)和[M+K]^(+)目标离子峰,此质谱信号稳定、强度高、响应重复性好。方法学验证结果表明,Cereulide的[M+Na]^(+)和[M+K]^(+)目标离子峰在5~100 ng/mL范围内线性好,相关系数(r)>0.99;方法的检出限分别为3.0 ng/g和5.0 ng/g;对米饭和牛乳样品的加标回收率为73.3%~118.2%,相对标准偏差为0.3%~10.9%(n=6)。本方法分析速度快、准确性高、灵敏度好、抗干扰能力强、无需内标即可实现对米饭和乳制品中Cereulide的批量筛查和检测。

关键词：基质辅助激光解吸-电离飞行时间质谱蜡样芽孢杆菌呕吐毒素 α-氰基-4-羟基肉桂酸

基于SSR标记的青藏高原野生大颖草遗传多样性分析

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中国草地学报 2024年第9期46卷 15-22页

作者：钟怡均陈文杰刘瑞娟中国科学院西北高原生物研究所中国科学院高原生物适应与进化重点实验室/青海省作物分子育种重点实验室/青藏高原作物种质资源研究与利用实验室青海西宁810008 中国科学院大学生命科学学院北京100049

大颖草是分布在青藏高原且适应沙生和高寒环境的一种多年生禾草,对其进行遗传多样性评估是种质资源利用的前提,但目前其在居群水平的遗传多样性仍不清楚。本研究应用SSR标记对4个代表性生境下大颖草居群的55份材料进行了遗传多样性分析... 详细信息

大颖草是分布在青藏高原且适应沙生和高寒环境的一种多年生禾草,对其进行遗传多样性评估是种质资源利用的前提,但目前其在居群水平的遗传多样性仍不清楚。本研究应用SSR标记对4个代表性生境下大颖草居群的55份材料进行了遗传多样性分析。结果表明,4个居群的平均等位基因数、有效等位基因数、香农信息指数和遗传多样性指数分别为1.3750、1.1685、0.1624和0.1042,指示大颖草遗传多样性偏低。4个居群之间的遗传多样性存在差异,其中,GN居群最高,YS居群最低。有70.21%的遗传变异存在于居群内不同个体间,说明居群内变异可以作为遗传多样性主要来源。群体基因流为1.1783,说明居群间存在一定的基因流能有效抑制种群间的遗传分化。UPGMA和群体遗传结构分析结果显示,55份大颖草材料被划分为7个亚群,并与其地理分布具有一定的相关性。本研究初步获得了大颖草居群水平遗传多样性信息,为今后大颖草种质资源的保护及利用提供参考。

关键词：大颖草遗传多样性 SSR标记群体结构

激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸性能

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航空学报 2024年第8期45卷 272-281页

作者：樊哲铭杨未柱曾延赵哲南李磊西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 西北工业大学深圳研究院深圳518063

激光熔覆修复GH4169合金的拉伸性能具备各向异性,拉伸性能与受载方向和修复界面之间的夹角(界面角度)显著相关,研究修复后合金的拉伸各向异性可为GH4169合金构件的高性能修复奠定基础。基于数字图像相关(DIC)技术开展了不同界面角度下... 详细信息

激光熔覆修复GH4169合金的拉伸性能具备各向异性,拉伸性能与受载方向和修复界面之间的夹角(界面角度)显著相关,研究修复后合金的拉伸各向异性可为GH4169合金构件的高性能修复奠定基础。基于数字图像相关(DIC)技术开展了不同界面角度下的修复后合金拉伸试验,结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段进行了界面区域微观组织及断口形貌观测分析,对激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸力学性能开展了研究。结果表明修复后合金的拉伸性能与拉伸载荷方向、枝晶生长方向的夹角呈负相关;拉伸试样的断裂主要是由Laves/γ相界面在拉伸载荷下分离引发裂纹成核和扩展造成的。当枝晶取向与拉伸载荷的夹角较小时枝晶间较大尺寸的不规则Laves相破碎成小颗粒并随基体γ相一同移动,断裂后韧窝较深,抗拉强度和屈服强度较高;当夹角较大时枝晶间Laves/γ相界面剥离导致裂纹形核,而后快速扩展,断口呈大量阶梯状的枝晶沿晶断裂形貌,拉伸性能较差。研究阐明了不同界面角度对修复后合金拉伸性能的影响机理,可为激光熔覆修复GH4169高温合金构件拉伸性能的综合评估提供基础。

关键词：激光熔覆 GH4169高温合金各向异性拉伸性能微观组织断裂机理

基于Landsat和数字化岸线系统(DSAS)的惠州市海岸线近50年动态变化研究

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遥感学报 2024年第3期28卷 689-703页

作者：王同皓章桂芳张珂傅强中山大学地球科学与工程学院珠海519000 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000

海岸线动态变化反映了海陆边界的进退过程,对沿海地区环境保护与发展规划有重要意义。本研究在惠州市1973年-2019年间6期Landsat卫星影像的基础上,利用人机交互式解译的方法获取6期海岸线数据并统计其长度和类型的变化。在数字化岸线系... 详细信息

海岸线动态变化反映了海陆边界的进退过程,对沿海地区环境保护与发展规划有重要意义。本研究在惠州市1973年-2019年间6期Landsat卫星影像的基础上,利用人机交互式解译的方法获取6期海岸线数据并统计其长度和类型的变化。在数字化岸线系统(DSAS)中对净移动距离(NSM)、变化率(EPR)以及线性回归率(LRR)进行分析,探讨海岸线动态变化中的潜在驱动因素。结果表明,1973年-2019年期间,惠州市海岸线的总长度由224565 m增加到249656 m,平均NSM为185.46 m,平均EPR为4.04 m/a。1973年-1984年海岸线总体表现为侵蚀特征,1984年以后总体呈趋势,其中1984年-1993年扩张幅度最高,NSM达到100.2 m。此外,不同岸线类型中人工岸线变幅最为明显(8.27%-57.45%),以大亚湾石化区、范和湾北岸围垦养殖段、惠州港、考洲洋段西部围垦养殖段以及临近黄埠镇段等区域为主。其变化原因主要有沿海养殖业的发展,港口、工业区和滨海旅游区的建设以及人口增长和经济发展需求下的建筑用地扩张。部分自然岸线段如巽寮湾段核心旅游区、双月湾东岸和西岸则在整个研究时间段内保持稳定。研究表明人为因素是惠州市近50年来海岸线变化的主要驱动因素,自然因素对海岸线变化影响较小。与整个中国大陆海岸线变化速率相比,惠州市的变化速率并不高。从近期,即2013年-2019年的变化率来看(EPR为2.51%),惠州市海岸线变化趋于稳定,预计未来一段时间内不会大范围向海扩张。

关键词：惠州市海岸线遥感 DSAS 动态变化

广州及附近地区地表水中稀土元素空间分异的景观效应探析

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地球化学 2024年第1期53卷 53-63页

作者：黄爱琳尹小玲王园园朱建喜邓丽明林田广东省科学院广州地理研究所广东省地理空间信息技术与应用公共实验室/广东省遥感与地理信息系统应用重点实验室广东广州510070 上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 中国科学院广州地球化学研究所广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510460 中国科学院大学北京100049

景观格局与生态过程的关系一直都是地球科学研究中关注的重点,地表水中稀土元素的迁移是一种连贯的地球化学行为,也可能受到景观格局的影响。本研究基于景观视角,对广州及周边5个区域的地表水进行采样,结合土地利用数据与数字高程数据,... 详细信息

景观格局与生态过程的关系一直都是地球科学研究中关注的重点,地表水中稀土元素的迁移是一种连贯的地球化学行为,也可能受到景观格局的影响。本研究基于景观视角,对广州及周边5个区域的地表水进行采样,结合土地利用数据与数字高程数据,分析各采样区地表水中稀土元素浓度分布特征,并以各采样点为中心进行不同空间尺度的缓冲区分析,计算各缓冲区内的景观格局指数,通过Spearman相关性分析与冗余分析(RDA)定量研究地表水中稀土元素浓度与地形因子以及景观格局指数的关系。结果表明:①地表水中稀土元素的空间分异程度与高程存在显著正相关关系,海拔越高,地表水中稀土元素浓度越高,而与坡度、坡向无明显相关关系。②地表水中稀土元素浓度与景观格局指数存在显著相关关系,景观异质性程度越高,地表水中稀土元素浓度越低,反之景观连接度越好,地表水中稀土元素浓度越高。③不同空间尺度下景观格局对地表水中稀土元素浓度的影响具有明显差异,多数景观格局指数与地表水中稀土元素浓度的相关性在缓冲区空间尺度达到4000 m以上时才最显著,且在4000 m缓冲区中景观格局指数对地表水中稀土元素浓度的解释度最高。若通过景观规划对区域地表水中稀土元素浓度进行有效管控,景观格局调控的空间尺度应该在4000 m以上才会取得显著的效果。

关键词：地表水稀土元素地形景观格局空间异质性

广州周边地区地表水稀土元素污染特征及来源解析

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地球化学 2024年第1期53卷 64-76页

作者：邓丽明王园园尹小玲朱建喜林卓玲黄爱琳广东省科学院广州地理研究所广东省地理空间信息技术与应用公共实验室/广东省遥感与地理信息系统应用重点实验室广东广州510070 中国科学院广州地球化学研究所广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510460 中国科学院大学北京100049 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306

以广州市周边地区地表水为研究对象,测定地表水中溶解态稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的浓度,采用单因子评价指数、内梅罗综合污染指数以及潜在生态风险指数对地表水中溶解态稀土元素进行污染和风险... 详细信息

以广州市周边地区地表水为研究对象,测定地表水中溶解态稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的浓度,采用单因子评价指数、内梅罗综合污染指数以及潜在生态风险指数对地表水中溶解态稀土元素进行污染和风险评价,通过APCS-MLR受体模型对广州市周边城区地表水中溶解态稀土元素的来源进行定量化解析,探究高度城市化的非矿区地表水中稀土元素的浓度分布特征。结果表明,研究区地表水溶解态稀土元素La、Ce、Nd、Pr、Gd、Dy、Sm、Er、Yb、Ho、Tb、Eu、Tm和Lu的平均浓度分别是背景值的6.97、5.15、4.06、4.58、1.58、1.71、1.14、1.26、1.22、1.67、1.33、0.47、0.83和0.80倍,表明广州市周边地区地表水中稀土元素可能存在富集现象,尤其是La、Ce、Nd和Pr等轻稀土元素。空间分布特征表明,稀土元素浓度较高的区域集中在位于广州市市内的石门山、黄山鲁和白云山,推断轻稀土元素浓度可能会受到城市中剧烈的人为活动影响。单因子污染指数结果表明,研究区地表水主要受轻稀土元素(La、Ce、Pr和Nd)污染;内梅罗综合污染指数分析表明,石门山、罗浮山、白云山和黄山鲁采样区地表水中稀土元素属于重度污染水平。潜在生态风险评价结果表明,轻稀土元素La、Ce、Pr和Nd为主要污染因子,石门山、白云山和黄山鲁采样区地表水中稀土元素污染属于中度风险水平;罗浮山和帽峰山属于低风险水平。皮尔逊相关性分析显示研究区地表水中稀土元素之间存在较强的相关性;由APCS-MLR受体模型分析得出2个主要污染源(源1和源2)和未解析源(源3),源1为自然源,贡献率为80.96%~99.12%,为研究区地表水稀土元素的主要来源;源2为人为源,主要由交通运输、工业活动等引起,其贡献率为0.32%~8.67%,是研究区地表水稀土元素的第二大来源。

关键词：高度城市化地区溶解态稀土元素污染特征潜在生态风险 APCS-MLR受体模型

基于光热反射技术的耐事故核燃料导热性质研究

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核动力工程 2024年第S01期45卷 96-102页

作者：王宇舟张强马显锋朱斐廖京京中山大学中法核工程与技术学院广东珠海519082 中国核动力研究设计院成都610213

为改善新型耐事故核燃料的导热性能,提高导热性能测试方法的检测效率和测试精度,本文介绍了具有高空间分辨率和高测试频率的光热反射技术,阐述了此类技术的基本原理、实验装置和测试方法,重点介绍了针对核燃料研究所发展的空间域光热反... 详细信息

为改善新型耐事故核燃料的导热性能,提高导热性能测试方法的检测效率和测试精度,本文介绍了具有高空间分辨率和高测试频率的光热反射技术,阐述了此类技术的基本原理、实验装置和测试方法,重点介绍了针对核燃料研究所发展的空间域光热反射技术。以离子辐照样品和包覆核燃料涂层为例,介绍了空间域光热反射技术在原位测试领域的应用场景。针对离子辐照样品的不均匀损伤分布,开发了多层传热模型用于更准确地表征材料导热性质,采用该技术获得了UO_(2)燃料热导率随着离子注入剂量的定量衰减规律;准确表征了包覆核燃料微球各涂层在高温下的热输运性质,结合微结构研究揭示了缺陷相对于热解炭涂层热导率的影响。光热反射技术为探究辐照损伤和结构缺陷对于核燃料热量传输的作用机制提供了有力工具,为进一步改进燃料性能、开发高精度的燃料仿真模型提供了参考依据。

关键词：耐事故核燃料导热性质光热反射技术

滇中引水工程砂化白云岩隧洞围岩地质特征与破坏机制

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岩石力学与工程学报 2024年第S01期43卷 3464-3476页

作者：董家兴周志强赵永川米健李建国柳晓宁李超周伦顺沈桢洛沐红元昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500 云南省水利水电勘测设计研究院云南昆明650021

砂化白云岩岩体结构破碎,赋存地质环境复杂,因易发塌方、突水涌砂,可能诱发地面塌陷等灾害,在该地层中修建地下工程面临施工难度大、灾害处置难、施工安全风险高等挑战。滇中引水工程玉溪段共有5条输水隧洞穿越砂化白云岩地层,采用地质... 详细信息

砂化白云岩岩体结构破碎,赋存地质环境复杂,因易发塌方、突水涌砂,可能诱发地面塌陷等灾害,在该地层中修建地下工程面临施工难度大、灾害处置难、施工安全风险高等挑战。滇中引水工程玉溪段共有5条输水隧洞穿越砂化白云岩地层,采用地质调查与分析、微观结构测试与分析等方法,研究隧洞沿线砂化白云岩空间分布特征及不同砂化等级白云岩的微观结构;通过施工跟踪、围岩失稳案例统计、理论分析归纳等手段,概括砂化白云岩隧洞围岩失稳的影响因素,探索围岩破坏机制并提出灾害的针对性防控措施。研究结果表明:(1)砂化白云岩空间分布和砂化程度与断裂、断层的发育密切相关,由地表向深部呈剧烈砂化→强烈砂化→弱砂化的分带性;滇中引水工程玉溪段砂化白云岩隧洞的砂化程度以强烈砂化、剧烈砂化为主;(2)砂化白云岩隧洞围岩失稳的影响因素主要包括砂化等级、断层、地下水、施工工艺与管理等因素;(3)无水条件下,砂化白云岩隧洞主要发生重力驱动型、应力-岩体结构复合驱动型的围岩塌方失稳;富水砂化白云岩洞段主要发生强烈、剧烈砂化岩体突水涌砂,其失稳机制主要为渗透失稳;(4)超前地质预报和灾害风险动态评价是砂化白云岩隧洞灾害防控的重要举措,止浆墙施作、围岩固结灌浆是突水涌砂的主要工程处置措施,施工经验仍然需要积累和总结。研究成果对砂化白云岩隧洞围岩灾变防控具有一定的指导价值。

关键词：岩石力学滇中引水工程砂化白云岩空间分布微观结构围岩破坏机制