我国智慧林业关键技术研究进展

我国林业信息化已经进入智慧林业阶段,新一代信息技术在智慧林业建设中发挥着重要的作用。本文围绕智慧林业的内涵和发展路径,提出智慧林业建设体系架构,分析智慧林业中物联网、3S和北斗导航、云计算、大数据、移动互联网等关键技术的研究现状,剖析存在的主要问题,探讨未来发展趋势及研究重点。研究表明,我国智慧林业关键技术研究存在基础设施不完善、技术成本较高、技术标准不统一、信息互联互通不强、数据质量不稳定、数据挖掘不深、技术融合集成不足和专业技术人才匮乏等主要问题。研究认为,林业数据挖掘与深层应用、林业云遥感大数据研究、林业块数据研究以及林业物联网、云计算和移动互联网的深度融合是我国智慧林业关键技术未来的发展趋势和研究重点。

1995—2020年我国天然橡胶生产时空变化分析

天然橡胶是四大工业原料中唯一的可再生资源,是国防和工业建设不可缺少的战略资源,天然橡胶生产时空变化研究具有重要的理论和现实意义。文章基于长面板数据集,应用GIS技术综合分析了1995—2020年我国天然橡胶时空变化特征。结果表明,从时序变化看,1995—2020年我国天然橡胶的实有面积和开割面积呈波动中有增加的态势,当年定植面积呈先波动增加后波动减少的态势,干胶产量呈波动中有增加的态势,干胶单产呈小幅波动的态势;从空间变化看,我国天然橡胶生产主要分布于云南和海南,2020年云南和海南两省合计的实有面积占比达95.74%,云南于2011年超过海南成为全国橡胶林实有面积最大的省;从时空交汇来看,云南于2011年超过海南成为全国橡胶林实有面积最大的省,天然橡胶生产日益向云南和海南聚集,广东、广西和福建三省(区)的生产劣势更加突出;从生产重心来看,1995—2020年间我国天然橡胶生产重心明显向西北方向移动。

基于净初级生产力和作物模型的橡胶林估产方法探析

天然橡胶是四大工业原料中唯一的可再生资源,是国防和工业建设不可或缺的战略资源。天然橡胶产业发展不仅保障了特殊历史时期的战略物资供给,还对新形势下我国天然橡胶有效供给起到了“压舱石”的作用。我国属于非传统橡胶种植区,由于自然条件的限制,不论是现在还是将来,我国天然橡胶供不应求的状况无法改变。同时,我国进口天然橡胶集中在少数几个国家,进口集中度高,对外高度依存的状况不可改变,资源供应存在安全隐患。

基于Gaofen-2影像和面向对象的椰子林分类研究

椰子是重要的热带经济作物,海南椰子种植面积占全国的90%以上。快速获取椰子种植面积及其空间分布信息对热带作物产业规划具有十分重要的作用。本研究基于国产Gaofen-2高分辨率卫星影像,以文昌市东郊镇为试验区,开展椰子林遥感分类研究。基于最优分割尺度的面向对象分类方法,选取4个光谱特征、5个植被指数和32个纹理特征为辅助参量,构建了4种不同的面向对象分类组合(光谱特征、光谱特征+纹理特征组合、光谱特征+植被指数组合、光谱特征+纹理特征+植被指数特征组合)进行椰子林分类提取,并与基于像元的椰子林分类结果进行对比分析。结果表明:(1)仅采用基于像元分类方法,椰子林的总体分类精度(overall accuracy,OA)和用户精度(user’s accuracy,UA)分别达到87.05%和85.21%。(2)相比基于像元分类,4种面向对象分类组合的OA值提高了5.51%~8.72%。(3)光谱特征和纹理特征组合提取椰子林分类结果最优,OA值和UA值分别达到95.77%和97.15%;光谱特征和植被指数的组合也得到了较好的分类结果,OA值和UA值分别为94.88%和94.42%;所有的光谱特征、植被指数和纹理特征全部参与分类得到的OA值和UA值分别为94.67%和94.17%,低于仅使用光谱特征或者植被指数的组合。综上,国产高分辨率Gaofen-2影像在椰子林遥感精准识别中具有很大的潜力,结合纹理特征的面向对象分类方法可以更准确地提取椰子林分类信息,研究结果可为多云多雨地区大尺度椰子林遥感识别提供技术参考。

基于遥感生态指数的海南五指山市生态环境质量评价及成因分析

五指山市作为海南生态环境保护的核心区,研究其生态环境质量及成因对保护海南生态环境完整性具有重要指导意义。以五指山市为评估单元,选取2001、2005、2010、2015、2021年Landsat影像,利用遥感生态指数(RSEI)对其生态环境质量进行评价与分析,并用Sen趋势分析和MK检验分析RSEI变化趋势,最后通过最优地理探测器模型(OPGD)分析2021年生态环境质量空间分异成因。结果表明,1)时间尺度上,2001-2021年五指山市RSEI先下降后上升,RSEI均值从2011年的0.579波动上升到2021年的0.682;2001-2021年五指山市RSEI一般和良等级的占比最大,超过92.27%;RSEI等级为良的区域波动增加,RSEI等级为一般的区域波动减少,这表明五指山市RSEI呈高质量波动式增长。2)空间尺度上,RSEI等级为差和较差的区域集中在低海拔水系周边的乡镇;一般等级主要围绕差和较差等级的周围;良和优等级分布在四周、中东部海拔高地区。RSEI显著改善区域与海南热带雨林国家公园五指山片区一致;而显著退化区域则分布在人口密集的乡镇地区。3)变化趋势上,研究区有92.58%的区域呈增加趋势,显著改善区域有5.93%;RSEI呈减少趋势的区域有7.42%,显著变差的有0.01%;趋势变化显示,21年间五指山市RSEI整体呈变好趋势,但是显著改善区域面积有限,仍需持续加强生态环境建设。4)驱动因子分析,气温、高程为主的自然因子和生产总值为主的社会因子是2021年五指山市RSEI空间分异的主要影响因子。高程在单因子中具有最大解释力,气温和高程交互作用对RSEI解释力最高,而降水对五指山市RSEI不具影响力。

湖南省“一村一品”发展现状及空间分布特征分析

【目的】探究湖南省“一村一品”发展情况及空间分布格局,为农业特色产业优化布局和提升现代农业发展水平提供理论依据。【方法】基于2011—2022年湖南省获得农业农村部认定的135个全国“一村一品”示范村镇数据,借助地理信息系统(GIS)技术,综合利用平均最近邻域分析、核密度分析、地理重心迁移等空间分析方法,对湖南省“一村一品”示范村镇空间分布特征及演变规律进行分析。【结果】湖南省“一村一品”示范村镇空间分布特征表现为西北部、东北部和南部示范村镇分布多,中部和中西部分布较少;2011—2022年“一村一品”示范村镇呈极显著聚集分布(P<0.01),主要聚集在区位特色资源明显的湘西,以及交通便利、经济发达的长沙和湘潭。湖南省不同地区“一村一品”产业结构发展不均衡。种植业是最具优势产业,其产业聚集度在全省呈遍地分布的特点,高值区聚集在长株潭都市农业区。“一村一品”产品类别多样化且有明显分布特点,其中果品、蔬菜和茶叶三大类最为突出及具有竞争力。果品类主要聚集在东南西三面环山的主产区,其分布与海拔呈显著正相关(r=0.96,R^(2)=0.93,P<0.05);蔬菜类主要聚集在长株潭都市农业区,茶叶类主要集中在茶叶主产区湘西。“一村一品”获批数量呈波动增长趋势,示范村镇的地理重心整体上分布在中部。【建议】加大特色资源挖掘,提升示范村镇数量和质量;深入发展农产品深加工、涉农服务业、电商和信息化乡村产业融合发展平台,促进一二三产融合发展;依据现有特色产品的区位优势,优化乡村产业布局;重视品牌的差异化定位,多途径培育品牌,多样化推广宣传,提升品牌影响力。

鼻咽癌中Period2下调ERK/MAPK磷酸化水平的机制

目的探讨生物钟基因Period2在鼻咽癌中下调ERK/MAPK磷酸化水平的分子机制。方法用慢病毒对细胞进行感染,构建细胞系。采用Label-free蛋白质组学检测方法对PER2蛋白表达进行验证。采用不同浓度的ERK通路激活剂Ceramide C6干预各组细胞,MTT检测各组细胞的增殖能力,筛选最佳药物浓度和作用时间。采用ERK通路激活剂Ceramide C6干预细胞,正常对照组采用等剂量药物溶剂进行处理,分为6组。Western blot检测各组细胞PER2、ERK、p38MAPK、p-ERK、p-p38MAPK蛋白的表达。流式细胞术检测细胞周期,Transwell实验检测各组细胞侵袭能力,进一步明确PER2调控ERK、MAPK磷酸化的机制。用免疫组化检测PER2、p-ERK在人体鼻咽癌样本中的表达,并分析PER2、p-ERK与鼻咽癌临床特点的相关性。结果蛋白质组学检测结果示PER2过表达组的PER2蛋白表达明显高于阴性病毒对照组和空白对照组(P<0.05)。Top 20差异蛋白显示MAPK3在PER2过表达组和对照组差异有统计学意义(P<0.05)。MTT实验结果:不同药物浓度处理后,根据每组细胞抑制率,得出最佳的药物作用浓度10μmol/L,最佳处理时间24 h。WB结果显示PER2过表达下调p-ERK、p-p38MAPK蛋白表达,ERK通路激活剂Ceramide C6干预后,在PER2-OE组中ERK、p38MAPK蛋白水平无明显变化,但p-ERK、p-p38MAPK蛋白表达水平上调,干预前后差异有统计学意义(P<0.01)。细胞周期实验结果显示:ERK通路激活剂Ceramide C6干预各组细胞后,使细胞在G1期的比例明显增加,而在G2期数量减少。Transwell实验结果显示PER2过表达抑制细胞侵袭能力,此种现象不能被磷酸激酶逆转。在鼻咽癌组织、鼻咽部黏膜中PER2蛋白、p-ERK蛋白表达阳性率差异有统计学意义(P<0.05)。PER2蛋白表达与肿瘤的T分期相关(P<0.05)。在鼻咽癌组织中PER2蛋白与p-ERK蛋白表达相关(P<0.05)。结论PER2过表达下调ERK/MAPK磷酸化水平,可能不是直接作用于ERK和p38MAPK的磷酸化位点,而是与调控ERK和p38MAPK的关键节点有关。鼻咽癌组织中PER2蛋白呈低表达,p-ERK蛋白呈高表达,两者相关,并且与肿瘤的发生、发展关系密切。

选区激光熔化3D打印钛合金及其复合材料研究进展

选区激光熔化(SLM)3D打印技术作为近年来快速兴起的增材制造技术,在航空航天、国防和生物医疗用高性能钛合金及其复合材料关键及复杂结构件方面具有显著优势、发展潜力巨大.SLM 3D钛合金晶粒细小且常含有大量的α′马氏体,而SLM 3D钛基复合材料中则通常可以原位生成纳米尺度的TiBw和TiCp等陶瓷增强相,使得成形构件的力学性能显著优于铸件和粉末冶金制品水平.本文在介绍SLM 3D打印技术的原理与特点基础上,着重评述了其在钛合金及其复合材料的应用基础研究及工程应用进展,并对未来相关关键基础科学与技术问题进行了展望.

基于空间信息的农业干旱综合监测模型及其应用

为提高农业干旱监测的准确性,采用遥感信息与地面气象观测数据相结合的方法进行农业干旱监测研究。选择适合高植被覆盖区旱情监测的标准化植被供水指数及适合热带气候区旱情监测的综合降水指数作为参数,通过与同步实测土壤含水量的数据融合构建了海南岛农业干旱综合指数模型。经检验,模型的均方根误差RMSE为4.65%,相对均方根误差RMSEr为19.28%,模型具有较高的精度,可以用来监测海南岛的农业干旱。应用模型对2004年10月至2005年1月海南岛农业干旱进行了监测。结果表明,海南岛旱情西部重于东部、北部重于南部、四周平原重于中部山区。2004年10月上旬起旱情持续加重,12月上旬达到旱情高峰,12月中旬旱情略有缓解,但直至监测末期2005年1月下旬旱情依然严重。旱情最严重的时段(2004年12月上旬),海南岛干旱影响范围广,水田和旱地的重旱面积比例分别为59%和61%,其他林地的重旱面积比例也达到了20%。监测期内,海南岛作物生长过程受到明显抑制,干旱造成NDVI累积值较上一生长季同期下降6.34%,2004年10月至12月海南岛天然橡胶减产约1.16万t。该文为农业干旱监测提供参考。

农作物秸秆的综合利用与可持续发展

农作物秸秆是一种宝贵的生物质资源,我国秸秆资源丰富,具有较大的综合利用潜力。为此,分析了秸秆的利用价值,对我国秸秆资源的利用现状、总量和分布进行了介绍,并从燃料化、饲料化、肥料化、原料化和基料化5个角度阐述了秸秆利用的技术特点和应用现状。研究结果表明:实现农作物秸秆的综合利用,对于促进农业可持续发展具有重要意义。

兰州市大气污染对绿化植物生理特性的影响

以兰州市常见的绿化树种槐树(SophorajaponicaL.)的成熟叶片为材料,从细胞膜渗漏率、光合色素含量、 叶提取液pH值、脯氨酸含量、SOD酶活性等方面探究了兰州不同地区大气污染对植物生理特性的影响.不同污染地 区国槐叶片的叶绿素含量、可溶性糖的含量、叶提取液pH值随污染程度的加剧而减少,而细胞膜渗漏率、脯氨酸含 量SOD酶活性则上升.数据综合分析表明:大气污染对植物生理特性的影响呈现连锁性状态.5个研究地点的污染程 度由大到小的顺序为:白银(重工业污染区)>西固区(重工业区)>城关区(交通枢纽区)>安宁区(居民区)>红古区 (轻度污染区).

基于环境减灾卫星CCD数据的海南岛洪涝灾害监测

洪涝灾害监测是农情监测的主要任务之一,遥感监测可以弥补地面观测耗人、耗财、信息滞后等诸多不足,已成为洪涝灾害研究领域的重要发展方向。该文基于HJ-1A/1B-CCD数据,以海南岛为研究区,选取研究区内400个训练样本,利用区分度(division degree,DD)对归一化差异水体指数(normalized difference water index,NDWI)、基于蓝光的归一化差异水体指数(normalized difference water index based on blue light,NDWI-B)和混合水体指数(combined index of NDVI and NIR for water body identification,CIWI)3种水体指数进行比较分析。分析结果显示,在应用HJ-1CCD数据进行纯水体、湿地识别时,NDWI-B模型效果最好(综合区分度分别为31.30%、28.13%),是海南岛洪涝灾害监测的最优模型。经验证,NDWI-B模型的水体识别总体精度达91.50%。通过对采样点的水体指数值与地物类型的反复对比确定NDWI-B模型的水体识别阈值为-0.015。利用NDWI-B模型对海南岛2010年9月25日至10月25日的洪涝灾情进行监测。结果表明,10月12日的灾情最为严重,全岛洪水淹没面积达到监测期内最高值,为120.22km2,除东方、昌江、乐东外所有市县均出现新增水体,新增水体主要分布于村庄、耕地、道路、城镇居民地等。从区域上看,东部的文昌、琼海、海口、定安为洪涝重灾区,西部的东方、昌江、乐东为洪涝轻灾区。全岛洪涝影响最大的土地利用类型为水田,其次为旱地。10月12日,水田、旱地的淹没面积分别为61.46和29.59 km2,耕地(水田和旱地)淹没面积占总淹没面积的比例为75.73%。NDWI-B模型具有水陆区分度较大和水体面积提取精度较高的优点外,还能够识别小范围水体和湿地,是海南岛洪涝灾害监测较为理想的模型。该文为海南岛水资源管理、洪涝灾害动态监测及防灾减灾提供参考。

基于HJ-1A/1B数据的天然橡胶干旱监测

为对橡胶林进行干旱动态监测及其影响定量评估,提高农作物干旱监测的准确性和实时性,该文基于HJ-1A/1B数据和地面气象观测数据,以标准化植被供水指数及综合气象干旱指数为变量,通过与同步实测土壤含水量的数据融合构建天然橡胶干旱监测综合模型。经检验,模型的相对均方根误差、纳什效率系数、一致性指数分别为11.02%、0.40、0.85,模型具有较高的精度。应用模型对2010年5月至7月海南农垦国营阳江农场橡胶林干旱进行了监测。结果表明,干旱存在较明显的空间差异,西部重于东部、北部重于南部。5月上旬起旱情持续加重,7月上旬达到旱情高峰,直至监测末期(7月下旬)干旱虽然有所缓解,但旱情依然严重。干旱对橡胶树生长有明显的抑制作用。干旱对橡胶树归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、净初级生产力(net primary production,NPP)的影响存在滞后效应,滞后长度约1旬。干旱对NPP的影响从当旬开始有效,并延续3旬左右,干旱对NPP的延续效应较对NDVI明显。干旱对橡胶树产胶潜力、干胶产量的影响从当旬开始有效,并延续3旬左右,干旱对干胶产量的影响较对产胶潜力更为直接和长效。阳江农场橡胶林77.22%的像元产胶受抑与综合旱情指数呈现负相关性,其中26.70%为显著负相关。该文为天然橡胶干旱监测及评估提供参考。

芍药花精油化学成分及其抗氧化活性

【目的】研究不同采摘时间鲜芍药花精油的化学成分及其体外抗氧化活性,为适时采收、合理开发及利用芍药花资源提供科学依据。【方法】采用水蒸气蒸馏法提取日出前(06:00-07:00)和下午(17:00-18:00)采摘的芍药花精油,通过气相色谱-质谱联用技术对其化学成分进行分析鉴定,采用峰面积归一化法确定各组分的相对含量;测定质量浓度为20,50,100,150和200μg/mL芍药花精油溶液对DPPH自由基、ABTS自由基的清除效果,及对亚油酸脂质过氧化的抑制作用。【结果】从采摘于日出前的芍药花精油中共鉴定出35种化学组分,占精油总量的98.85%,主要成分为正二十五烷(21.14%)、正二十九烷(10.52%)、正二十三烷(9.30%)、棕榈酸(9.14%)、亚油酸(8.43%)、正二十四烷(6.74%)、3-十二烷基-2,5-呋喃二酮(4.13%)、正二十一烷(3.58%)、金合欢基丙酮(3.45%)、正二十六烷(3.21%)、香叶基芳樟醇(2.78%)等。从采摘于日出后经日晒的芍药花精油中共鉴定出27种化学组分,占精油总量的98.10%,主要成分为正二十五烷(22.54%)、棕榈酸(11.81%)、正二十七烷(10.27%)、正二十三烷(8.28%)、六氢金合欢基丙酮(8.80%)、金合欢基丙酮(7.35%)、正二十四烷(6.07%)、正二十六烷(3.96%)、正二十一烷(3.90%)、β-4,8,13-杜法三烯-1,3-二醇(3.40%)等。精油体外抗氧化活性结果表明,芍药花精油对DPPH自由基和ABTS自由基具有一定的清除能力,同时对亚油酸脂质过氧化具有一定的抑制作用,且体外抗氧化作用随着精油质量浓度的增大而增强。【结论】芍药花精油化学成分较丰富,且具有较好的体外抗氧化活性,在食品香料和医药方面具有较高的开发利用价值。

气力式水稻穴盘成型机气流分配室流场仿真与优化设计

合理的气流分配室结构是气力式水稻穴盘成型机正常工作的前提条件。为了保证气流分配室具有均匀的流场结构,生产出合格的穴盘,以气体控制方程为理论依据,利用FLUENT软件对气流分配室内气流场进行了仿真分析。结合正交试验设计和数值模拟技术,以腔体厚度、通气孔直径和底角为影响因素,速度不均匀系数为评价指标,对气流场进行了单因素和正交模拟仿真试验,结果表明各因素对试验结果影响的主次顺序为配气腔体厚度、通气孔直径、底角;当腔体厚度、通气孔直径和底角分别为110 mm、15 mm和0°时,气流分配室流场均匀性较理想,此时速度不均匀系数为11.37%。试验结果表明,仿真结果与实测结果的平均相对误差为1.59%,双侧相关系数为0.028,存在显著相关关系;穴盘生产成型率为92.3%,穴孔质量和底面厚度的变异系数分别为10.2%和9.81%,满足穴盘生产要求。

非均质土坡降雨入渗的耦合过程及稳定性分析

针对天然土质边坡通常呈现非均质特性这一问题,进行了降雨入渗作用下非均质土坡稳定性分析,考虑了渗流场和应力场之间的耦合作用。以一简化非均质土坡模型为例,对比了耦合和非耦合情况下渗流场的差异,验证耦合的客观性和其必要性;细-粗型和粗-细型土坡的降雨入渗过程可分别分为2个和3个阶段;运用有限元强度折减法,以特征部位位移突变并结合塑性区贯通作为失稳判据,进行了土坡稳定性分析,发现雨水到达土坡土层接触面的时刻即为边坡稳定性突变的时刻;并通过深入分析孔隙水压力分布,揭示了降雨诱发非均质土坡的变形破坏机制。同时,就降雨强度、历时和渗透系数对非均质土坡入渗过程和稳定性的影响进行了大量的计算和分析,发现只有当雨水进入到下层土体时,该层土体渗透系数才会对土坡稳定性产生较大影响。

大籽蒿精油化学成分及其抗菌抗氧化活性

采用水蒸气蒸馏法提取采自西藏地区藏药大籽蒿的精油,通过气相色谱-质谱联用技术分析鉴定其化学成分,采用峰面积归一化法确定各成分的相对含量;并对大籽蒿精油体外抑菌能力和抗氧化能力进行测定。大籽蒿精油中共鉴定48种化合物,占精油总量的95.36%,主要成分为红没药醇、兰香油奥、α-水芹烯、棕榈酸和薰衣草醇等;体外抑菌结果表明,大籽蒿精油对枯草芽孢杆菌、粪肠球菌、金黄色葡萄球菌和新型隐球菌具有较强的抑菌效果,而对大肠杆菌具有较弱抑菌效果;体外抗氧化活性结果表明大籽蒿精油对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐自由基和羟自由基具有一定的的清除能力,且清除效果强于VC。

海南岛农业干旱综合监测研究

采用遥感信息与地面气象观测数据相结合的方法进行农业干旱监测研究。选择适合高植被覆盖区旱情监测的标准化植被供水指数及适合热带气候区旱情监测的综合降水距平指数作为参数,通过与同步实测土壤含水量的数据融合构建农业干旱综合指数模型。用检验样点的实测数据对模型进行精度验证与实用性评价,检验结果显示均方根误差RMSE为4.65%,相对均方根误差RMSEr为19.28%,说明该模型具有较高的精度,可以用来监测海南岛的农业干旱。利用模型对海南岛2004年10月至2005年1月旱情进行监测与分析。结果表明海南岛旱情西部重于东部、北部重于南部、四周平原重于中部山区。2004年10月上旬起旱情持续加重,12月上旬达到旱情高峰,12月中旬旱情略有缓解,但直至监测末期2005年1月下旬旱情依然严重。旱情随着海拔、坡度减小而加重的趋势明显;平地旱情比坡地重,旱情随坡向的分异不是很明显。

波形分析技术在识别小断层和剥蚀线中的应用

目前的勘探趋势已由构造油气藏转到岩性复合型油气藏。地层岩性油气藏的勘探难点之一就是如何准确识别小断层和地层油气藏中的剥蚀线。常规相干技术对于断距小于半个同相轴小断层就不尽人意。进行了针对小断层的识别研究,并结合当前最新技术思路,开发出一套基于波形分析技术的识别方法。该方法能够准确识别地层剥蚀线、小断层,提高了解释精度和速度,缩短了解释周期。

钻孔应变观测现状与展望

钻孔形变观测是研究地壳运动的主要观测手段,同时在地震前兆观测中占有重要地位。本文介绍钻孔应变观测的特点,日本、美国等发达国家在钻孔应变观测开展的情况,目前中国在钻孔应变观测中采用的主要的观测设备、仪器特点,中国应变监测台网的分布,以及中国目前开展的深井地震综合观测系统。