北京山区不同植被恢复类型土壤质量综合评价

[目的]综合评价北京山区不同植被恢复类型土壤质量,并进一步确定影响土壤质量的关键因素,为该地区植被恢复与重建提供数据支撑。[方法]以立地条件相近的侧柏纯林、油松纯林、侧柏油松混交林、侧柏针阔混交林、油松针阔混交林、落叶阔叶混交林和无林地(对照)为研究对象,测定14个土壤理化指标作为土壤质量评价的总数据集(TDS),采用主成分分析法(PCA)和Pearson相关性分析建立土壤质量最小数据集(MDS),利用线性(L)和非线性(NL)2种评分方法计算土壤质量指数(SQI)和一般线性模型(GLM)确定影响土壤质量的关键因素。[结果]植被恢复后相较于无林地,土壤容重、砂粒含量下降,而有机质、全氮、全钾、速效氮、速效钾等土壤养分含量增加。筛选出的研究区土壤质量评价MDS指标为全氮、砂粒、全钾、pH、有效含水量。4种方法(SQI-LT、SQI-NLT、SQI-LM、SQI-NLM)下,不同植被恢复类型的SQI值排序均为落叶阔叶混交林>侧柏针阔混交林>油松纯林>油松针阔混交林>侧柏油松混交林>侧柏纯林>无林地,植被恢复后土壤质量显著提升。SQI-NLM的土壤质量评价方法在北京山区具有更好的适用性。相较于无林地,其他植被恢复类型的SQI-NLM分别提高64%,48%,45%,36%,33%,27%。GLM模型解释了土壤质量指数总变异的85.24%,植被类型对土壤质量指数的解释比例最大(45.09%)。[结论]选择适宜的植被恢复类型是改善区域土壤质量的关键。未来实施植被恢复时,树种选择上优先考虑阔叶树种。造林配置方式的选择应取决于树种而定,如侧柏纯林中引入本土阔叶树种形成侧柏针阔混交林或选择油松纯林是最佳造林模式。

元地球与数字孪生:思想突破、技术变革与范式转换

数字孪生在航天、工业制造领域已应用了20多年,但引入海洋科学还是首次。通过数字孪生技术,实现真实地球与虚拟地球的融合,构建一个真实地球与数字地球的虚实共同体,这里称为“元地球”。本文介绍了元地球与早期提出的数字地球、虚拟地球、玻璃地球、智慧地球的本质区别,进而突出元地球理念或思想上的巨大突破。基于现今元宇宙BIGANT技术体系,构架跨越地球各圈层的实时、全天候、立体观测感知系统,打通地球系统各圈层动力学模拟隔阂,实现超越现今地球,再现深时地球,实现时空穿越,从而集数字地球、虚拟地球、玻璃地球、智慧地球、现今地球、深时地球的特性于一个共同体,这个深时的虚实共同体就是元地球。这一理念必将催生新的技术范式变革,进而超越现实地球、虚拟地球,开启人类认识地球、探测地球、开发地球的全新方式。在实现研究范式转换的同时,推动元地球的多场景应用,这也必将催生未来的万亿新产业。

基于遥感指数与深度学习的黄河冰凌遥感监测识别分析

黄河流域特殊的地理位置和环境因素造就了其复杂的凌情特征,及时准确掌握凌汛期间冰凌变化规律与特点是凌汛监测防治的关键任务。卫星遥感可实现黄河冰凌的大范围快速提取,目前常用的方法有遥感指数与深度学习两类,为验证和对比不同方法对黄河冰凌遥感监测识别的有效性,基于Sentinel-2遥感数据,利用归一化积雪指数及其改进形式和U^(2)-Net等三种方法对2023年黄河宁蒙段冰凌进行遥感提取。结果表明:NDSI、MNDSI、U^(2)-Net三种方法的结果分类精度分别为83.42%、87.98%和92.01%;Kappa系数分别为0.88、0.90和0.97;三种方法均对冰凌有较好的提取效果,但指数法对于流凌、清沟等其他类型的识别效果较差,浅滩处提取的边界较为杂乱,U^(2)-Net可以精确区分出清沟,提取冰凌边界的效果更好。

基于问题解决的单元作业设计模型建构及其实施路径

长期以来,作业被视为巩固或补充教学的一个环节,这弱化甚至遮蔽了作业的独特育人价值。素养立意的作业是一种能动学习任务,以真实情境中复杂问题为逻辑起点,将问题解决能力作为直接目标,在综合考虑学生的生活情境、问题解决过程、所需条件和资源等核心要素的基础上,构建新的设计模式,进行单元整体设计,回归育人本质。这要求教师在设计作业时,遵循学生的学习发生规律,提高作业设计能力;关注学生的生活经验,设计适宜的作业情境和问题;明晰作业设计路径,指导学生开发作业资源;立足多元评价和反馈,反思与优化作业完成路径。

达芬奇机器人手术运营效率影响因素分析

目的:分析某三级甲等医院达芬奇机器人手术运营效率的影响因素,为提高机器人手术效率提供依据。方法:采集某院2018年1月—2020年12月开展的达芬奇机器人手术运行数据,分析首台手术开始时间、接台时间、手术时间占进出手术室总时间的比例、机器人专用手术间利用率等指标。结果:共采集到达芬奇机器人手术运营数据1843例,首台手术平均开始时间为09:25,准点率为21.7%,平均接台时间为(71±21)min,平均手术时间为(175±77)min,平均机器人手术时间为(123±59)min,机器人专用手术间日均手术2.9台/d,临时停台率为18.9%,夜间手术占手术总量21.9%。结论:达芬奇机器人手术的运营效率受多因素影响,提高首台手术准点开台率、缩短接台时间、降低临时停台率对提高机器人手术效率和专用手术间利用率至关重要。

高压XLPE电缆缓冲层缺陷研究现状综述

高压交联聚乙烯电缆因缓冲层缺陷引发的故障频发,已严重威胁到电力系统的安全运行。本文首先介绍了缓冲层的基本结构和作用,并在此基础上梳理了目前国内外对于缓冲层失效的相关研究;其次从缓冲层的材料特征和内部结构等角度结合电场仿真来分析缺陷发生的主要原因;之后对缓冲层缺陷中出现的白色粉末绝缘性能和理化特征进行总结,并提出其形成机理;最后对缓冲层缺陷的检测手段进行汇总,提出使用计算机断层成像技术对电缆缓冲层缺陷进行检测以弥补现有检测手段的不足,并建议对铝护套及缓冲层的材料或结构进行优化,以预防缓冲层缺陷的生成。

益肾化瘀续骨方联合地舒单抗对老年骨质疏松性腰椎压缩性骨折手术患者IL-6、β-CTX及骨密度的影响

目的探讨益肾化瘀续骨方在老年骨质疏松性腰椎压缩性骨折手术患者治疗中的应用价值。方法所有老年骨质疏松性腰椎压缩性骨折患者均于2022年3月至2023年8月在我院就诊并随机分组,经体质辨识属于肾虚血瘀证,两组均85例,入组后均采用经皮椎体后凸成形术,术后对照组采用西医常规治疗,观察组联合益肾化瘀续骨方治疗,方剂水煎取汁300 mL,分为两份,早晚餐后温服,治疗12周。治疗12周后比较疗效。结果治疗后两组血清D-二聚体(D-dimer,D-D)为5.02±0.63、白细胞介素-17(interleukin-17,IL-17)为(53.68±5.47)、β-胶原特殊序列(β-CTX)为(0.37±0.06)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)为(69.38±8.27)低于对照组,骨形态发生蛋白-2(BMP-2)为2.69±0.31、25羟基维生素D为(58.93±7.17)、血管内皮生长因子(VEGF)为(309.81±51.49)各项数值较对照组更高,观察组改善更显著(P<0.05);治疗后6、12周时两组骨密度(BMD)T值升高,观察组改善更显著,差异具统计学意义(P<0.05);治疗后两组中医总症状积分、Cobb角、腰椎功能障碍指数(ODI)更低,观察组改善更显著(P<0.05);治疗后观察组总有效率95.29%(81/85),对照组总有效率85.88%(73/85),差异有统计学意义(P<0.05)。结论益肾化瘀续骨方对于老年骨质疏松性腰椎压缩性骨折手术患者有积极意义,更有助于减轻炎症反应,调控骨代谢,改善腰椎功能,促进病情好转,进而提高临床疗效。

黄河内蒙古河段水文情势变化及生态效应初探

选择月均流量、日均流量变幅、极端流量和脉冲延时4个水文情势指标,采用IHA-RVA(水文情势变化指标-变化范围法)分析黄河干流内蒙古河段水文情势的时空变化特征,辨析黄河鱼类生态习性与径流组分的响应关系,探讨内蒙古河段流量过程、极端流量变化的生态效应。黄河干流上游河段水利工程运行后,内蒙古河段的水文情势明显改变,进而改变该河段的生态水文联系过程。黄河内蒙古河段枯水期月均流量增加(1、2月份月均流量增幅超过70%)、最小日均流量增加(石嘴山断面最小日流量增幅超过50%),保障了河道流水栖息生境,有利于鱼类越冬。该河段日均流量变幅降低,有利于粘性卵孵化。但是内蒙古河段汛期月均流量减小(7-10月份月均流量降幅接近50%),大、小洪水持续时间缩短,不利于扩展横向栖息地;最大流量出现时间在上游河段延迟超过2个月、在中下游河段提前约1个月,洪水脉冲刺激时间紊乱可能影响鱼类繁殖行为。研究可为黄河内蒙古河段鱼类栖息地保护以及上游水库生态调度提供技术支持。

肘关节后囊损伤后愈合不同阶段的生物力学

目的评估关节后囊损伤愈合过程中不同阶段,肘关节内部软组织的力学行为。方法建立考虑肌肉主动行为的肘关节有限元模型,模拟肘关节在无损伤和关节后囊损伤后2、4、6、8周时屈曲运动,分析关节囊、尺骨软骨和韧带von Mises等效应力变化。结果无损伤以及损伤后2、4、6、8周时,关节囊在肘关节屈曲60°时应力分别为8.23、7.87、8.27、8.99、10.5 MPa。在肘关节屈曲30°时,与无损伤相比,损伤后2、4、6、8周时尺骨软骨应力分别为增加13.0%、28.3%、41.3%和45.7%。与损伤后2周相比,损伤后4周时桡侧副韧带在屈曲15°、30°、45°、60°、75°时应力分别减少12.5%、22.2%、13.6%、3.2%和10.6%。结论肘关节后囊损伤愈合过程中,骨与软组织生物力学特征变化显著。研究结果可为关节囊挛缩的预防和治疗以及康复辅具的开发提供理论依据。

电力系统中的雷电暂态感知、监测和应用

雷电是造成电力系统故障的首要原因,实现对雷电暂态电压电流信号的感知、监测和数据应用对于维护系统安全稳定运行具有重要意义。面向日益复杂的新型电力系统结构形态,传感器件在满足雷电宽频测量的基础上,监测装置正朝着微型化、高精度、强互联和易取能方向发展。因此,该文基于雷电暂态感知方法、监测装置关键技术和雷击数据统计应用的研究现状,首先介绍了基于不同原理的电压/电场和电流/磁场传感技术,并分析了各自的优缺点;其次梳理了传感器微型化、时间同步、通信和供能等关键技术的最新进展;随后通过对雷击暂态波形的统计分析,探讨了监测数据在雷击故障识别与定位中的应用;最后对电力系统中雷电暂态感知、监测与应用进行总结并对其发展趋势作出展望。

下肢康复减重支撑系统的结构设计与分析

面向我国脑卒中和老龄化等原因导致的下肢运动功能障碍患者,开发了一种基于人体足底压力分布和重心轨迹的双腋支撑下肢康复减重系统。首先,分析研究了减重支撑训练对足底压力的影响;其次,基于人机工程学理论并结合人体重心轨迹研究,对总体结构进行了分析与设计,并确定了相关尺寸;然后,通过静力学分析,验证了结构的可靠性;最后,对减重模块进行了运动学分析和动力学仿真。该系统可帮助下肢运动功能障碍的患者实现模仿正常人行走的康复训练。

白藜芦醇改善多囊卵巢综合征模型大鼠卵巢颗粒细胞线粒体功能和抑制凋亡的作用

目的:观察白藜芦醇对多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)模型大鼠卵巢颗粒细胞增殖和凋亡的影响以及线粒体的形态和功能的改变,并探讨其可能的保护机制。方法:32只雌性SD大鼠幼鼠随机分为2组,PCOS模型组(n=24)和模型对照组(n=8)。成功提取PCOS组颗粒细胞并体外培养,然后用不同浓度的白藜芦醇处理颗粒细胞,CCK-8法检测细胞活力的变化;Mito Tracker Deep Red染色观察细胞线粒体的形态变化;JC-1检测线粒体膜电位的变化;ATP检测试剂盒检测ATP的变化;分光光度计检测与凋亡密切相关casppase-3和caspase-9酶活性变化;最后,蛋白免疫印迹法检测颗粒细胞内caspase-3和caspase-9蛋白水平的变化。结果:白藜芦醇处理PCOS模型大鼠卵巢颗粒细胞后,颗粒细胞的增殖活性明显增强(P=0.000);Mito Tracker Deep Read染色结果显示线粒体质量明显增加,形状呈管状或长条状;颗粒细胞内ATP产量和线粒体膜电位也明显增加(P=0.000、P=0.000)。另外,白藜芦醇也降低了caspase-3和caspase-9酶活性和蛋白水平的表达(P=0.000、P=0.000)。结论:白藜芦醇抑制了PCOS模型大鼠卵巢颗粒细胞的凋亡,也促进了细胞的增殖,其机制与白藜芦醇改善颗粒细胞线粒体的形态和功能有关。

铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为与热加工图

目的研究铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为,并建立热加工图评估出合适的热变形参数。方法在变形温度900~1200℃和应变速率0.01~10 s^(−1)条件下开展热压缩实验,分别构建应变0.2、0.4、0.6、0.8下的热加工图,结合扫描电镜对变形后的微观组织进行分析。结果30CrMnSiNi2A钢在压缩过程中真应力的变化是加工硬化和动态软化协同作用的结果;在低应变速率时(0.01、0.1 s^(−1)),流动曲线在应力值达到峰值应力(σp)后都表现出流动软化现象,而在高应变速率下流动曲线则表现出连续的加工硬化现象。结论根据变形试样的微观组织和塑性流动是否稳定,可将热加工图分为3个区:流动失稳区、不完全动态再结晶区、完全动态再结晶区,在完全动态再结晶区内的晶粒细小均匀,所以将变形温度1100~1180℃、应变速率0.01~0.5 s^(−1)确定为适合于30CrMnSiNi2A钢的加工窗口。

仿生犁铧耐磨性能仿真分析与试验研究

目的解决传统犁铧耐磨性差、使用寿命短等问题。方法以栉孔扇贝壳为仿生原型,对其表面几何特征进行提取,将棱纹几何结构特征应用于犁铧的设计。设计6种不同仿生棱纹方向及3种不同仿生棱纹间距的犁铧试样,建立离散元模型,分析土壤颗粒运动速度场以及犁铧耕作阻力图。结果表面仿生结构设计改变了土壤颗粒的流动方向,减小了土壤堆积量,降低了所需牵引力,从而提高了耐磨性能。不同仿生棱纹方向犁铧试样中,F-1竖棱纹结构试样的平均耕作阻力最小,平均耕作阻力值为1681.73 N;不同仿生棱纹间距犁铧试样中,棱纹间距为5 mm的F-1-1仿生表面接触的土壤颗粒的运动速度分布和趋势最佳。通过田间试验得出,同种仿生棱纹方向结构设计下,棱纹间距为5 mm的F-1-1试样的耐磨性能最佳,相比传统犁铧试样磨损量减少17.25%。结论合理改变表面仿生棱纹方向与间距设计可显著提高犁铧耐磨性,为仿生技术在农业机械方向上的应用提供参考。

基于太赫兹成像检测技术与特征提取方法结合巴旦木饱满度检测方法研究

巴旦木是一种营养丰富的坚果,对巴旦木的品质进行检测具有重要的经济价值和实际意义。由于巴旦木具有较为坚硬的外壳,传统的检测手段较难实现内部检测,因此,采用新兴的太赫兹透射成像检测技术,开展巴旦木饱满度的检测研究。首先采集不同饱满度巴旦木的太赫兹透射图像,并且从太赫兹图像的感兴趣区域分别提取无样品区域、空壳区域和满仁区域的太赫兹光谱信息;为了提高模型的精度,减少计算量,采用竞争性自适应重加权算法(CARS)、无信息变量消除(UVE)、连续投影算法(SPA)、蒙特卡罗无信息变量消除法(MCUVE)和遗传算法(GA)对太赫兹光谱信息进行特征提取,建立对应的最小二乘支持向量机(LS-SVM)、随机森林(RF)和K-近邻(KNN)定性判别模型,对巴旦木的饱满和空壳区域进行检测和鉴别。此外,对太赫兹特征图像转为JPG格式,接着转化为RGB格式进行G通道提取和图像二值化分离出外壳和果仁图像,检测饱满度为太赫兹特征图像的壳仁像素点之比;对原始图像进行轮廓提取和图像二值化分离出外壳和果仁图像,实际饱满度为原始图像的壳仁像素点之比。通过计算检测饱满度和实际饱满度的误差,证明了太赫兹透射成像技术检测巴旦木饱满度的可行性。建立的KS-GA-RF模型的鉴别效果最优,准确率为98.21%;通过壳仁像素点之比分别计算出对应的检测饱满度和实际饱满度,误差为16%。研究验证了采用太赫兹图、谱相融合的方法,可以很好地实现对巴旦木内部种仁饱满度可视化检测,为巴旦木的准确分级提供了新的思路,也为太赫兹成像技术检测其他坚果饱满度提供了理论参考,具有重要的应用价值。

木质素氧化解聚衍生芳香族化合物的研究进展

木质素作为自然界最丰富的可再生芳香族资源,由于具有复杂的三维网状结构和顽固的抗性,难以高值化利用。全球约有90%的工业木质素被直接用于燃烧发电,造成了极大的资源浪费。木质素氧化解聚转化为芳香族化合物是对其高值化利用的重要手段,本文在介绍木质素结构和种类的基础上,综述了木质素氧化解聚的研究进展,主要从化学催化氧化、电化学氧化、生物催化氧化解聚木质素的方法和氧化解聚产物4个方面进行总结,分析了各种氧化解聚方法的优缺点和适用范围,以及不同氧化解聚方法对木质素衍生产物的选择性影响。

收放伞绳对十字型伞静态气动特性影响的数值模拟研究

为研究十字型降落伞作为主动控制装置时,其可控性与气动特性的规律,建立了不同伞绳收缩比δ为0、10.0%、12.5%、15.0%、20.0%、25.0%时十字型伞无限质量充气的有限元模型,基于任意拉格朗日-欧拉方法进行数值模拟,分析了十字型降落伞收缩伞绳,引起伞面几何构型不对称对气动特性的影响.结果表明:不同攻角为0°、5°、10°时,十字型降落伞的平均阻力系数随伞绳收缩比δ的增大而减小;十字型伞的瞬时升力峰值随着伞绳收缩比δ的增加而增大,方向始终由伞绳收缩一侧指向另一侧,具有较强的时变特性.

基于XFLOW-ABAQUS联合仿真的十字形伞绕流流柔耦合数值模拟

以降落伞为代表的流柔耦合问题是一个涉及柔性结构大变形与周围流场相互耦合的复杂非线性问题.针对此问题,应用XFLOW-ABAQUS联合仿真对流柔耦合问题进行数值模拟.采用该方法对不同透气性的旗帜在Re=2.2×10^(4)气流中的拍动进行数值模拟,并与实验数据进行对比,验证该方法的有效性.然后对Re=6.2×10^(5)来流中柔性十字形伞的气动特性进行数值模拟,并与实验数据以及使用LS-DYNA的数值模拟结果进行比较,分析了十字形伞周围的流场特征,进一步证明了XFLOW-ABAQUS联合仿真在模拟流柔耦合问题上具有良好的表现.

面向新工科的地方农业院校传统工科专业升级改造探索

新时代传统工科专业的转型升级和改革创新,是以新工科建设内涵的新理念、新模式、新课程为抓手,提前进行未来人才的布局。该文通过以产业需求为导向升级人才培养目标、以技术发展为主线重构课程体系、构建农业场景实践教学模式、OBE教育理念重组教学资源、多主体协同重建育人机制等措施,在黑龙江八一农垦大学农业电气化专业进行改革实践,探索农业工程类专业升级改造路径,并形成具有借鉴价值的改革成果。

农业机械学三阶联动式育人教学实践

农业机械学课程传统教学存在学生专业认同感较弱,课程思政育人成果未能得到长效实践,以学生为中心的课堂主体地位尚不明显等痛点。该研究依托国家级一流专业建设点农业机械化及其自动化专业,秉承“立足垦区、服务现代化大农业发展”的课程定位,针对上述痛点积极开展课程思政教学实践。坚持以学生为中心,构建“品行养成+知识传授+能力培养+思维提升”“四位一体”进阶式联动育人模式,创新开展“基础阶课堂教学-递进阶交叉融合-高阶社会实践”三阶式教学模式,将北大荒精神、铁人精神、大庆精神等特色地域思政元素融入课堂教学全过程,强化课程思政育人成果实践,打造深度互动课堂。