利用最大熵和CARAH模型评估重庆春马铃薯晚疫病气候风险

基于2019-2023年2-6月重庆市260个地面气象观测站逐小时平均气温、平均相对湿度数据,利用CARAH晚疫病模型模拟重庆春马铃薯晚疫病侵染风险的空间分布,通过气候网格数据构建最大熵模型,筛选马铃薯晚疫病气候影响因子,评估春马铃薯晚疫病气候风险,为春马铃薯晚疫病预测与科学防控提供参考依据。结果表明:基于CARAH模型采用小时级气象数据模拟晚疫病侵染的准确性较高,空发生率为12.5%,漏发生率为18.5%,TS评分为0.73。降水量是影响重庆春马铃薯晚疫病风险分布的主导因子,相对湿度和气温是重要因子,其幼苗期、现蕾开花期气候变量对晚疫病风险的影响较大。各马铃薯熟性(早/晚)与感病性(抗病/感病)组合的晚疫病低风险区面积少于或接近1万km^(2),平均面积占比为10.2%,中风险区和高风险区面积均超过3万km^(2),平均面积占比分别为43.7%和46.1%。重庆春马铃薯晚疫病气候风险呈中间高、周边低的空间分布特征,高风险区集中于重庆的川东平行岭谷地区,中风险区主要分布于渝东北大巴山区、渝东南武陵山区以及渝西川中丘陵一带,低风险区多呈片状分散在重庆边缘地带。重庆春马铃薯生产面临较高的晚疫病气候风险,空间分异特征显著,应通过合理生产布局和改进栽培技术加以应对。

自动水封燃气切断阀的研制与应用

针对燃气、烟气、毒气等介质输送管道用阀门密封要求零泄漏、安全可靠、使用寿命长等特点,研制出一种新型燃气切断阀,该阀门采用在双闸板双密封座闸阀中腔充水密封的方式,实现管道介质的完全切断和流通,确保密封零泄漏;两闸板中腔采用丝杆丝母压紧楔块膨胀楔紧密封,关闭阀门时,丝杆轴向力通过楔块转化为密封副密封力,密封可靠;开启阀门时,丝杆提起楔块,闸板与阀体密封座瞬间脱离,密封副无摩擦、无磨损、启闭轻便、使用寿命长。针对阀腔内长期使用水渗漏减少而造成密封不可靠问题,进而升级设计出一种自动水封燃气切断阀,实现自动补水,确保了设备使用的可靠性。该阀已成功应用于冶金、石油、化工、电力和市政工程的燃气、烟气、毒气输送等工程管道。

气候背景下林麝适宜生境的最大熵模型(MaxEnt)研究

基于公开发表的林麝(Moschus berezovskii)在中国范围内地理分布数据和生境气候数据,利用刀切法提取影响林麝存在概率的关键气象因子,并运用MaxEnt模型与ArcGIS软件分析不同情景下林麝在中国的适生范围。结果表明,最暖季降水量、最干季均温、最湿季降水量、年均温、季节性温差、最湿季均温、最暖季均温、最干季降水量8个关键气候因子对林麝的分布有重要影响;利用受试者工作特征曲线检验林麝生境范围预测模型,得出模型预测结果达到优秀水平(AUC=0.993)。当前气候情景下,林麝生境适宜区主要分布在腾冲-漠河线以南,适宜生境面积为4.13×106km2,占中国国土面积的43%;RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种未来气候情景下,至2050s(2040—2059年)林麝高、中、低适生面积均有所减少,其中低适生面积减幅最大(达到50%);2080s(2070—2089年)较2050s,RCP2.6和RCP4.5情景下林麝高、中、低适生面积有所增加,RCP8.5情景下则有所减少。以平原、丘陵地貌为主的林麝适生区东南区域,对未来气候条件的变化负面响应较明显,而以高山为主的西南地区则能够较好地应对未来气候条件变化,所以建议以西南地区为核心建立林麝保护区,并严格控制人员进入保护区,以达到更好地保护野生林麝的目的。

灰飞虱翅型及翅发育基因对长、短翅定向选择的响应

【目的】稻飞虱翅型调控的分子机理已较为清楚,但是在长、短翅品系不断纯化过程中翅型及翅发育基因表达水平的变化规律还不明确,因此本研究旨在阐明灰飞虱Laodelphax striatellus长、短翅品系的翅长、翅重及翅发育基因对翅型定向选择的响应,以期为明确灰飞虱翅型的遗传进化规律提供参考。【方法】在恒定条件下对灰飞虱长、短翅型分别进行14和13个连续代次的定向选择,建立长翅型和短翅型品系;测定各选择代次中两品系的长翅和短翅率、翅长和翅重;并采用qPCR方法测定翅发育基因InR1,InR2和FoxO的相对表达水平;通过比较长、短翅型品系的翅型指标和基因表达水平在各选择代次间的差异来表征翅型及翅发育基因的选择响应。【结果】长翅型和短翅型分别进行连续14和13代的定向选择,灰飞虱长翅型品系的长翅率以及短翅型品系的短翅率在各选择代次间均显著上升,均已保持在95%左右。随着选择代次的增多,长翅型品系的翅长不断增长,短翅型品系的翅长不断缩短,长、短翅型品系的翅重均呈变轻趋势。长翅型品系3龄若虫的InR1和InR2相对表达水平随选择代次的增多而下降,但FoxO相对表达水平不随选择代次变化;短翅型品系InR1,InR2和FoxO在3龄若虫中的相对表达水平随选择代次增多呈现上升趋势;这3个基因在成虫中的相对表达水平对长和短翅型的选择响应不明显。【结论】灰飞虱翅型对定向选择有明显的响应,选择翅型的比率显著上升并保持在高水平;长翅型品系经定向选择后翅变长、变薄,短翅型品系的翅则变短、变轻;多世代定向选择长翅型抑制了若虫的翅发育基因InR1和InR2的表达,而短翅型的多世代定向选择则激活了其表达,从而促进翅型纯系的形成与保持。研究结果预示灰飞虱种群能向长、短翅型纯系两个方向进化。

氮硫共掺杂碳点为荧光探针检测姜黄素的研究

本文以柠檬酸和L-半胱氨酸为原料,在微波加热的条件下合成了氮硫共掺杂碳点(NSCDs)。用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱对合成的掺杂碳点进行了表征。NSCDs的荧光强度随着不同浓度姜黄素的加入而逐渐猝灭。实验考察了溶液pH、NSCDs浓度、反应时间对NSCDs-姜黄素体系荧光强度的影响,优化了实验条件,建立了一种快速灵敏的检测姜黄素含量的方法。最佳实验条件下,姜黄素的浓度在0.2~15μmoL/L的范围内与NSCDs的荧光强度成良好的线性关系,其检出限为62nmoL/L。将该方法应用于实际尿样和血样中姜黄素的测定,回收率在98.0%~102%之间。同时对NSCDs与姜黄素体系的荧光猝灭机理进行了初步的探讨,姜黄素与NSCDs的相互作用主要为静态猝灭过程。

基于最大熵模型研究四川省鲜食葡萄种植潜在分布区及其气候特征

从不同地域鲜食葡萄的生长特性和生理机制出发,基于气候因子对鲜食葡萄区域分布的影响,从时间和空间尺度收集影响其种植分布的气候因子,结合鲜食葡萄种植园区分布信息,利用最大熵模型(MaxEnt)分析四川省鲜食葡萄的潜在空间分布及气候特征,并进行评价分析。结果表明:刀切法筛选出影响四川省鲜食葡萄潜在分布的4个主要环境变量(累计贡献百分率达89.8%)为≥10℃活动积温、气温年较差、年日照时数和年降水量,80%鲜食葡萄潜在分布面积的各影响变量指标范围分别为4145~6283℃·d、6.8~9.0℃、924~1314h和804~1247mm。鲜食葡萄种植高适宜区占全省面积的11.8%,主要分布在广安、成都、乐山西南部、宜宾和泸州北部以及凉山中部地区,气候特征为≥10℃活动积温5197~6082℃·d,气温年较差6.5~7.6℃,年日照时数902~1241h,年降水量861~1124mm;适宜区占全省面积的23.6%,广泛分布于除盆周山区之外的盆地大部分地区以及凉山南部、攀枝花西南部,气候特征为≥10℃活动积温5053~6144℃·d,气温年较差6.7~7.7℃,年日照时数868~1356h,年降水量807~1139mm;低适宜区占全省面积的23.1%,集中在盆北、盆西山区及攀西地区北部,气候特征为≥10℃活动积温3227~5549℃·d,气温年较差7.8~13.4℃,年日照时数948~2049h,年降水量643~1187mm;不适宜区占全省面积的41.5%,主要集中在川西高原和攀西东北部。研究结果说明气候因素仍然是影响四川省鲜食葡萄种植的主要环境因子,4个气候因子主导作用明显,模拟的潜在分布结果能够为四川省鲜食葡萄种植决策提供科学参考。

基于空间结构参数的大兴安岭天然落叶松单木直径生长模型

[目的]研究林分空间结构对兴安落叶松单木直径生长的影响,为大兴安岭天然落叶松次生林的有效恢复提供理论依据和技术支撑。[方法]以大兴安岭天然落叶松次生林为研究对象,基于塔河林业局盘古林场50株兴安落叶松解析木数据,采用S-Plus软件中的NLS函数对8种常用的林木生长模型进行拟合优度评价,进而确定最优基础模型;通过再参数化方法,考虑常用林分因子、单木因子、物种多样性以及林分空间结构等参数对林木直径生长的影响;最终,采用NLME函数构建兴安落叶松单木直径生长的最优混合效应模型,并系统评价不同模型的拟合优度。[结果]兴安落叶松单木直径生长的最优基础模型为Mitscherlich方程(调整系数Ra2=0.6285),其参数a分别与林分平均树高、单木胸径、混交度和角尺度显著相关,而参数b则与林分平均胸径和竞争指数显著相关;据此,建立的兴安落叶松广义直径生长模型的R_(a)^(2)值相较基础模型提升约31%(R_(a)^(2)=0.8264);通过引入随机参数(参数a1)、异方差函数(幂函数varPower)、时间序列函数(高斯结构corGaussian),单木水平的混合效应模型进一步将R_(a)^(2)值提升约17%(R_(a)^(2)=0.9710);五折交叉检验结果表明,混合模型的调整系数、平均绝对误差和均方根误差分别为0.9838、0.56 cm和0.72 cm,能够满足单木直径生长预测的需要。模型模拟结果表明,单木直径生长量随着单木胸径、角尺度和混交度的增加而增加,但随着林分平均胸径、平均树高和竞争指数的增加而减小;当各变量数值每增加10%时,其对应的胸径生长量依次为:+0.45 cm、+3.62 cm、+4.71 cm、-0.34 cm、-0.21 cm和-0.73 cm,但取决于不同的林分特征和生长阶段。[结论]林分角尺度、混交度和竞争水平对兴安落叶松单木直径生长具有显著作用,在后续森林经营中应通过合理的采伐来降低林木的竞争水平,并注重创建和维护林木的随机分布格局和混交程度。

美味猕猴桃地理分布模拟与气候变化影响分析

为了解气候变化对美味猕猴桃(Actinidia deliciosa)地理分布的影响,结合气候情景,采用Maxent预测美味猕猴桃的适生区的变化趋势。结果表明,基准气候和未来情景下构建的美味猕猴桃分布模型的AUC值均达到极好的标准。基准气候条件下,美味猕猴桃在中国的适生区为22°~38°N,96°~122°E,总面积为3.367 9×106 km2,高适生区位于秦岭-巴山、四川盆地东部、云贵高原东部、武陵山-巫山、武夷山脉。RCP4.5和RCP8.5情景下,美味猕猴桃在中国的高适生区面积将显著减少,中适生区面积则呈增加趋势,两种情景下高、中质心均向偏南或低纬度方向移动,RCP8.5情景下质心的迁移轨迹最长,变动范围最大。Maxent模型的准确预测对于优化猕猴桃产业结构具有重要指导意义。

川北不同海拔果园猕猴桃溃疡病病株的空间格局分析

采用隔行调查法调查川北不同海拔(高海拔、中海拔和低海拔)猕猴桃果园中猕猴桃溃疡病发生情况,利用经典的聚集度指标法和回归分析法对该病害的空间分布型进行测定。结果表明,3个不同海拔果园猕猴桃溃疡病病株在大田均呈聚集分布,分布的基本形式为个体群。分别计算了不同海拔猕猴桃溃疡病大田抽样的最适理论抽样数和序贯抽样数,确定了该病害抽样的最佳样方大小,提高调查抽样的效率。

红阳猕猴桃细菌性溃疡病田间分布型及抽样技术研究

利用经典的聚集度指标法和回归分析法对猕猴桃细菌性溃疡病在大田的空间分布型进行了测定。结果表明:猕猴桃溃疡病病株在大田呈聚集分布,分布的基本形式为个体群;该病害在一些田块的聚集是由其本身的聚集行为与环境因素共同影响所致的,而在其它田块则仅由某些环境因素所致;大田调查所需的最适理论抽样数随着病情指数的增加而减少。根据防治指标等建立了序贯抽样表,确定了该病害抽样调查的最佳样方大小。

自贡市水稻二化螟发生气象等级预报研究

利用2000—2018年四川省自贡市水稻(Oryza sativa L.)二化螟[Chilo suppressalis(Walker)]发生历史资料与气象资料研究自贡市气象条件对水稻二化螟发生的影响。通过对水稻二化螟灯下诱蛾量与气象条件的分析,选取相关性显著、生物学意义明确的气象因子,采用多元回归分析建立自贡市水稻二化螟发生气象等级预报模型。结果表明,自贡市冬季平均气温对水稻二化螟发生气象等级影响最为显著,翌年各时段温度、降水和湿度条件次之,且常年较高的冬季气温是导致二化螟发生气象等级多年处于3~4级的最关键气象因素。历史回代检验气象等级拟合准确率达72%,2018年试报检验气象等级准确率达到100%,模型预测效果较好,能够为自贡市开展水稻二化螟防治提供科学的气象决策依据。

“海沃德”猕猴桃细菌性溃疡病田间分布型研究

本研究利用经典的聚集度指标法和回归分析法对该病害的空间分布型进行测定,探明猕猴桃溃疡病的田间分布情况。结果表明,猕猴桃溃疡病病株在大田呈聚集分布,分布的基本形式为个体群。分别计算了猕猴桃溃疡病大田抽样的最适理论抽样数和序贯抽样数,确定了该病害抽样的最佳样方大小,通过上述研究有效提高调查抽样的效率,为提高该病害田间调查的准确性和制定有效的防治措施提供依据。

RCP2.6情景下四川省猕猴桃溃疡病菌潜在分布预测

基于当前和RCP2.6情景,选用MaxEnt模型对猕猴桃溃疡病菌(Pseudomonas syringae pv.actinidiae)在四川省的潜在分布区进行预测,并分析21世纪30年代、50年代、70年代和80年代的适生区变化。结果表明,利用ROC曲线对模型模拟的准确度进行评价,训练数据和测试数据AUC分别介于0.915~0.979和0.924~0.970,预测结果准确。当前气候条件下,猕猴桃溃疡病菌在四川省的高适生区主要位于成都市、德阳市、绵阳市、广元市、巴中市、达州市和雅安市,中适生区在四川省21地市(州)均有分布。RCP2.6情景下,与当前情景相比,高适生区和低适生区面积均显著增加,中适生区面积显著减少,不同适生区几何中心位置和迁移规律均有所不同,但总体上均向北移动。

四川盆区直播和移栽水稻的连阴雨灾害危险性

连阴雨灾害是四川盆区发生频繁的一种复合灾害,水稻各生育阶段均可能遭遇连阴雨天气,对产量和品质造成影响。本研究利用四川盆区1981—2019年105个气象观测站的气象资料,结合水稻生产观测资料、农业统计资料和基础地理信息,对移栽和直播水稻在播种-拔节期、拔节-孕穗期、孕穗-灌浆初期、灌浆中后期-成熟期4个生育阶段和全生育期连阴雨灾害危险性进行定量评价和比较。结果表明:研究区水稻连阴雨灾害危险性指数在播种-拔节和灌浆中后期-成熟期较高;水稻全生育期连阴雨灾害危险性指数表现为盆地北部、西南部边缘高,盆中、盆西和盆南较低;高危险性区域分布最少,在盆北边缘集中分布,在盆南区域零星分布;低危险性区域分布最广,集中在盆西和盆中大部;移栽水稻的高危险性区域总面积是直播水稻的2.4倍。

四川盆区油菜播期涝渍害时空特征及危险性

探究油菜播种期内的涝渍害时空变化特征及危险性,有利于增加油菜种植气候适应能力,从而为种植结构调整、农业政策制定、防灾减灾提供依据。基于四川盆区105个气象站点逐旬气象数据、油菜生育期观测数据、统计资料,利用显著性检验、地理信息技术,分析了1981—2020年4个年代际油菜播种期涝渍指数、轻/中度涝渍害发生频率、涝渍害危险性的时空变化特征。结果表明:1981—2020年,油菜播期涝渍害指数均值为0.12~0.56,且各年代际、各区域间差异明显。在各年代际,中度涝渍害发生频次均高于轻度涝渍害发生频次。危险性指数的平均值和最高值在1991—2000年均为最低水平,空间分布上盆南和盆周较高,盆西和盆东较低。研究结果与四川盆区气候变化趋势、气象灾害时空分布相吻合。在涝渍害较重且种植面积较大的区域,推广育苗移栽和耐湿品种,减轻涝渍害影响。

四川省猕猴桃溃疡病潜在分布预测及适生区域划分

为探明猕猴桃溃疡病在四川的适生性,选用MaxEnt模型,基于分布信息和环境变量,对该病在四川潜在分布区进行预测,分析主要环境变量对其分布的影响,并利用受试者工作特征曲线对模拟准确度进行评价.结果表明:10次重复模拟的曲线下面积平均值为0.914,预测结果准确.猕猴桃溃疡病在四川的高适生区主要位于成都市、德阳市、绵阳市、广元市、巴中市、达州市和雅安市,中适生区在四川21地市州均有分布.刀切法筛选出影响猕猴桃溃疡病潜在分布的主要环境变量及其指标为:最冷月最低气温(-6.8~7.5℃)、最暖季度平均气温(15.6~32.3℃)、最干季度平均气温(-0.8~21℃)、年降水量(709~950.9 mm)和气温季节性变化标准差(4.7~9.6℃).本研究对制定猕猴桃溃疡病早期监测、预警及控制措施意义重大.

基于MaxEnt模型的川西高原松茸气候生态适宜性与潜在分布

通过野外实地调查,结合文献中松茸分布数据,采用生态位因子分析和最大熵模型对川西高原松茸的分布规律及适生区范围进行模拟和验证,分析气候因子与动态分布之间的关系,预测未来松茸适生区的变化。结果表明:模型训练集和验证集曲线下面积(AUC)值均>0.90,模型预测结果极准确。影响松茸潜在分布的环境变量主要有最冷月最低温度、最冷季雨量、气温年温差等气候因子和土壤类型,累计贡献率达90.3%。松茸适宜分布区的生态位参数为:最冷月最低温度-18.5~-5.4℃、最冷季雨量15.7 mm以下、气温年温差39.5~45℃、土壤类型为半淋溶土(包括燥红土、褐土、灰褐土、黑土和灰色森林土)。川西高原松茸的适生区分布在高原西南部、南部、中部、东部的海拔1900~3600 m地区。雅江、乡城、康定、九龙、稻城、理塘、巴塘、丹巴、马尔康、小金、金川、理县、茂县等县(市)的部分乡镇松茸适生指数较高,得荣、道孚、新龙、炉霍、白玉、泸定、壤塘、汶川、黑水、九寨沟等县(市)的部分乡镇有松茸中、低适生区存在。适生区破碎分散,依河流和山脉走向呈片状或枝状不连续分布,中适生区与高适生区相连,低适生区是高、中适生区的延伸。未来气候变化对川西高原松茸生长有利,气候适生区总体呈增加趋势,低海拔岷江流域受影响程度高于高海拔地区。

Identification and comparative analysis of the major chemical constituents in the extracts of single Fuzi herb and FuziGancao herb-pair by UFLC-IT-TOF/MS

AIM: The aim of this work was to establish a specific and sensitive method to comprehensively investigate and compare chemical constituents of Fuzi-Gancao herb pair(FG), consisting of Aconitum carmichaelii Debeaux(Fuzi, Chinese) and Roast Radix Glycyrrhizae(Glycyrrhiza glabra L., Gancao, in Chinese) and Fuzi alone to explore the underlying interaction mechanism of FG. METHOD: An ultra-fast liquid chromatography-ion trap/time-of-flight mass spectrometry(UFLC/MS-IT-TOF) method using diazepam as internal standard was developed for the identification and semi-quantitative analysis of the phytochemical constituents of Fuzi and FG. Chromatographic separation was achieved on a UFLC column using a gradient program with 40 mmol?L-1 ammonium acetate and acetonitrile as the mobile phase. RESULTS: Fifty-one of the sixty compounds, including forty-five C19-diterpenoid alkaloids and six C20-diterpenoid alkaloids were tentatively identified in the extracts of Fuzi and FG through accurate mass measurements and fragmentation patterns. Comparing the contents of these alkaloids in these two extracts, it was found that the diester-diterpenoid alkaloids(DDAs) and the alkylolamine-diterpenoid alkaloids(ADAs) were increased, while the monoester-diterpenoid alkaloids(MDAs) were decreased in the extracts of FG. CONCLUSION: This work provided comprehensive information for the quality control of Fuzi preparations, and the further investigation on the compatibility mechanisms of FG.