基于OSG的Speedtree植物模型绘制研究

针对提高林业可视化中的森林植物真实感这一核心需求,提出引入Speedtree绘制技术解决此问题,具体做法是将Speedtree的植物模型导入OpenSceneGraph(以下简称OSG)三维渲染引擎,从而提高林业可视化系统中植物模型的真实感。探讨了Speedtree植物模型的特性及其在OSG中绘制的多种方法,在此基础上,探讨并研究Speedtree植物模型导入OSG的原理,基于Speedtree渲染接口实现Speedtree植物模型在OSG中的绘制。渲染结果显示Speedtree绘制技术的引入满足了林业可视化提高植物模型真实感的需求。

植物根系吸水模型研究进展

根系是植物获取水分的主要器官,它直接影响整个植株的输水量以及生命活动。在水资源短缺的状况下,了解根系生长过程中的需水特性并提高农业中水资源的利用率,一直是节水灌溉技术中研究创新的热点。因此,在研究过程中需要对植物根系的吸水量进行精确估算,建立根系吸水模型是定量化研究植物根系吸水特性的重要方法。概述根系吸水的原理及其主要影响因素,对不同研究方法下的根系吸水模型进行分类研究,并阐述其适用范围及优缺点,同时介绍了水盐共同胁迫下的根系吸水模型。最后对目前的根系吸水模型进行分析,提出了今后的研究方向。研究成果为构建水稻根系三维动态吸水模型提供了基础。

水库消落带植物多样性空间格局预测模型及环境解释--基于XGBoost-SHAP模型框架

生物多样性的监测与预测对实现生物多样性保护及其可持续管理至关重要。传统方法通过实地调查来构建环境与生物多样性之间的多变量关系模型。空间大数据技术及机器和深度学习算法的发展为探索环境-生物多样性关系和预测生物多样性空间格局提供了新的视角和方法。构建了一种基于XGBoost算法的预测模型,融合实地调查的植物多样性数据和来自多源数据库的环境变量数据,分别构建了气候、地形、土壤、水文和人类活动5类共34个环境变量与植物群落物种丰富度、物种多样性和谱系多样性的关系模型,对丹江口水库消落带的植物多样性空间格局进行预测,同时结合SHAP框架确定关键环境因素;并进一步预测2050年水库消落带的植物多样性空间格局。研究表明,XGBoost算法在预测水库消落带植物多样性方面表现较好,3个多样性指标中谱系多样性的预测模型展现了最优的预测能力,而物种多样性预测模型的预测能力相对较低。结合SHAP分析发现年平均水淹时长、人类足迹与最冷季平均气温是影响消落带植物群落物种丰富度、物种多样性和谱系多样性的关键环境因素,其中年平均水淹时长的影响最为显著,随着年平均水淹时长增加,物种丰富度、物种多样性和谱系多样性降低。本研究构建的可解释预测模型可有效揭示消落带的植物多样性空间格局,为消落带生物多样性的保护和可持续管理提供科学依据,为生物多样性的监测和管理提供了新方法,对评估全球变化对生态系统的影响并促进生物多样性保护有重要意义。

南亚热带生境下6种紫珠属植物的光响应模型拟合分析

利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数模型,对南亚热带生境下的6种紫珠属(Callicarpa)植物进行光合参数分析和光响应曲线拟合。通过对比4种模型计算光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、最大净光合速率(P_(nmax))、暗呼吸速率(R_(d))和表观量子效率(AQE)以及决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)等参数,筛选出6种紫珠属植物最适光响应模型。结果表明:直角双曲线修正模型是6种紫珠属植物进行光合研究的最适用光响应模型,杜虹花对强光和弱光的利用能力均最高,朝鲜紫珠的光合潜能最大。综上,不同紫珠属植物对光的利用能力既表现出种间差异性,又表现出种间相似性,4种光响应模型在紫珠属植物的光合参数计算上存在较大差异,但在模型的拟合优度和拟合精度上存在一致性。

基于高光谱技术的滇池流域湿地植物氮含量估算模型构建

以滇池流域为研究区,利用S-R3500光谱仪采集芦苇、菰、香蒲和风车草4种典型滇池湿地植物的光谱数据,应用A33型连续流动分析仪测定湿地植物叶片氮含量,筛选出氮含量最敏感的光谱特征波段和变换形式参量,建立湿地植物叶片高光谱氮含量估算模型。结果表明:4种湿地植物的光谱曲线与健康绿色植被的光谱曲线趋势一致,但在800~1350 nm和1650~1800 nm波段存在差异,一阶微分、二阶微分和“三边”参数光谱变换可以更加突出4种湿地植物的光谱特征;芦苇二阶微分1836 nm、香蒲二阶微分881 nm、菰一阶微分1264 nm、风车草二阶微分1665 nm波长和氮含量相关系数绝对值最大;菰的“三边”参数红边面积和蓝边面积的比值、红边面积和蓝边面积的归一化值,香蒲的红边幅值、红边面积、“绿峰”反射率和“红谷”反射率比值、红边面积和蓝边面积比值和氮含量相关系数绝对值最大,且呈极显著相关(P<0.01);4种湿地植物基于光谱二阶微分构建的氮含量估算模型精度比一阶微分高,基于光谱“三边”参数构建的氮含量的估算模型精度最高且误差最小;4种湿地植物基于“三边”参数构建的氮含量估算多元逐步回归模型估测效果较好。基于高光谱技术的湿地植物养分含量估算模型技术可以长时序快速地监测大面积湿地植被养分含量的时空动态变化,为湿地植物远程管理提供基础数据和技术支持。

基于层次分析法的建筑再生骨料人工湿地植物评价模型构建与应用

研究以混合建筑再生骨料、红砖和砾石为填料,菖蒲、香蒲、鸢尾、芦苇、美人蕉、再力花、风车草为供试植物,利用层次分析法,构建了基于植物生长特性、生理特性、水质净化效果和经济成本为准则层的人工湿地植物评价体系。结果表明,对4个准则层进行排序为水质净化效果(0.6144)>生长特性(0.1727)>经济成本(0.1187)>生理特性(0.0942);在净化效果中,4个因子的权重排序为TN(0.3050)=TP(0.3050)>氨氮(0.2769)>COD_(Cr)(0.1131)。生长特性中风车草得分最高(0.585),鸢尾得分最低(0.229);生理特性中芦苇得分最高(0.410),鸢尾得分最低(0);净化效果中风车草得分最高(2.858),菖蒲和再力花得分最低(1.361)。根据该评价体系,7种植物的综合排序依次为风车草、香蒲、芦苇、美人蕉、鸢尾、菖蒲、再力花。为充分发挥植物在湿地中的作用,可选取综合排序前3的植物用于影响因素的研究。

植物乳杆菌对猪肉中单核细胞增生李斯特氏菌抑制模型的建立

人类患李斯特菌病的概率和食品中单核细胞增生李斯特氏菌的最大污染浓度(Nmax)紧密相关。益生菌作为生物保护菌应用在食品中控制单核细胞增生李斯特氏菌的生长已得到广泛应用,在复杂的食品环境中,益生菌对单核细胞增生李斯特氏菌生长特性的影响可通过细菌间的竞争抑制模型来描述。本研究首先确认益生菌植物乳杆菌植物亚种CICC6257(以下简称为植物乳杆菌CICC6257)在猪肉中的生长能力,探究该菌对猪肉品质的影响,然后对选择性培养基的菌落计数能力进行验证,最后基于预测微生物学方法研究植物乳杆菌CICC6257对猪肉中单核细胞增生李斯特氏菌生长特性的影响。结果表明:植物乳杆菌CICC6257在13℃贮藏的猪肉中生长良好,60h左右生长达到稳定期,并且在货架期内对猪肉的pH值无显著影响(P≥0.05);选择性培养基可以很好地对单核细胞增生李斯特氏菌和植物乳杆菌CICC6257进行分离计数;Jameson-effect模型能够准确描述植物乳杆菌CICC6257对单核细胞增生李斯特氏菌的抑制作用;植物乳杆菌CICC6257对单核细胞增生李斯特氏菌的迟滞时间(λ)和最大比生长速率(μmax)无显著影响(P≥0.05),但可将猪肉中单核细胞增生李斯特氏菌的Nmax显著降低0.75(lg(CFU/g))(P<0.05)。

最大熵模型在植物生态评估领域的应用

最大熵(MaxEnt)模型能够高效评估植物种群响应环境变化导致的适宜生境变迁问题。为深入了解MaxEnt模型在植物生态评估领域的应用现状与前沿趋势,检索Web of Science数据库2001—2023年该领域的相关文献,利用VOSviewer、HistCite TM和R-Studio等软件,系统总结并分析了该领域的研究国家、机构、作者、关键词以及结构概念等。结果显示,中国(410篇,22.82%)、美国(231篇,12.85%)和印度(81篇,4.51%)是发文量排名前3的国家。中国科学院、墨西哥国立自治大学以及陕西师范大学是高产量的研究机构。Smith M.J.、Wan J.和Kumar S.分别是引文量排名第1,发文量最多和发文持续时间最长的学者。社会结构分析揭示,该领域整体呈现小世界,分散未网络化的合作特征,来自同一个国家的机构之间合作更为密切,国际间合作较为匮乏。关键词分析揭示11个热门关键词的频率≥150次,如气候变化(252次)、植物(247次)。MaxEnt模型在该领域主要被用于解决植物应对气候和环境胁迫、种群多样性和适宜生境分布范围的扩张或收缩变化的问题。3个热点方向值得被重点关注,即优化物种分布模型存在的缺陷、单一模型评估植物应对气候变化的响应模式、多种模型联合评估植物响应环境变化的生境变迁规律。该研究为MaxEnt模型在植物研究领域的应用提供了新的评估数据和潜在的研究方向。

基于SPEEDTREE软件虚拟园林植物的建造研究

虚拟植物模型在整个场景中与景观要素模型(园林建筑模型,山石水体模型,道路模型,小品模型等等)共同构成。植物景观是园林景观设计中的软质景观,是具有生命的景观表现,不仅能体现景观的四维性,还能体现小气候环境下的五维景观,因此对于植物的设计是园林设计中重要的内容。该文比较详细地概述了植物可视化技术在园林规划设计中的应用,重点介绍了SPEEDTREE软件的功能与植物建模技术,以供相关人员参考。

基于数字孪生技术的烤烟植物工厂种植模型构建与应用

为研究不同生长条件对烤烟生长状态的影响,对烤烟在植物工厂环境下的生长特点进行深入研究,并通过植物工厂环境调控技术实现对其生长过程的实时监测。基于烤烟生长环境的生理基础,构建烤烟数字孪生模型,在虚拟环境中模拟和预测真实环境中的种植过程。结果表明,烤烟数字孪生模型依托数字孪生技术,能够实时、精确地模拟烤烟生长状态,并根据反馈信息做出相应的分析、决策,从而对烤烟生长过程进行精准管理和优化,提高烤烟的产量和品质。

同种异体移植物炎性因子-1在糖尿病睾丸大鼠模型中的表达及意义

目的探讨同种异体移植物炎性因子-1(AIF-1)在糖尿病(DM)睾丸大鼠模型中的表达及其意义。方法糖尿病睾丸(DMT)大鼠模型,随机分为糖尿病睾丸4周组(DMT4W组)、糖尿病睾丸8周组(DMT8W)、糖尿病睾丸12周组(DMT12W)。正常对照组(NC组)分为正常对照4周组(NC4W)、正常对照8周组(NC8W)、正常对照12周组(NC12W)。组织病理学检测各组睾丸形态学变化,免疫组织化学检测AIF-1蛋白表达,免疫荧光法观察AIF-1和NF-κB p65蛋白表达。结果组织病理学显示,与NC组相比,DMT组内睾丸内生精细胞数量,支持细胞、间质细胞、精子数明显减少。免疫组织化学结果显示,与NC组相比,DMT组睾丸内AIF-1蛋白表达显著增加(P<0.05)。免疫荧光结果显示,与NC组相比,DMT各组AIF-1和NF-κB p65蛋白荧光强度显著增强。结论DMT组织AIF-1蛋白过表达,提示其在DMT病变过程可能起重要作用,有望成为治疗新靶点和诊断标记物。

一类种群策略调控下海洋营养-浮游植物-浮游动物Filippov模型的分岔与混沌

针对种群策略调控下浮游模型的稳定性以及多种分岔与混沌现象等问题,建立了一类与海洋生态系统相关的三维营养-浮游植物-浮游动物Filippov模型。利用非光滑动力系统的定性技术,研究了子系统和滑动向量场中平衡点的稳定性和分岔集,并得到了跨临界分岔、滑动分岔等丰富行为。最终证明控制阈值参数在0.1附近时发生了倍周期分叉乃至混沌。该研究可用于海洋生态保护等实际领域,有利于促进Filippov生态系统的动力学理论发展。

基于注意力机制轻量化模型的植物病害识别方法

针对现有植物病害识别模型存在响应速度慢、参数量多、计算机内存资源消耗大等问题,本研究提出了一种轻量化神经网络模型,该模型由特征提取层、特征增强层和分类器组成。为了减小模型大小并提高网络响应速度,在特征提取层中使用深度可分离卷积进行特征提取。为了防止网络传播过程中的梯度消失并增强病害像素特征融合,在特征提取层中引入了大卷积核倒置残差结构(IRBCKS)模块。此外,在特征增强层集成了轻量级卷积块注意力模块(CBAM)注意力机制,以捕捉植物病害相关图像中像素之间的关系,增强关键信息的提取。最后,采用剪枝技术剔除模型中冗余特征信息,从而再次减少模型参数量,形成最终的轻量级网络模型Cut-MobileNet。为验证该模型的先进性,将其与轻量化模型(MobileNet V2、SqueezeNet、GoogLeNet)和非轻量化模型(Vision Transformer、AlexNet)进行性能对比,研究结果表明,Cut-MobileNet在浮点运算量、准确率、单张图片推理时间、参数量、F1值和模型大小等性能指标上都取得了较优的效果。

基于HeLa细胞模型探究植物乳杆菌CY1-2的抗氧化机理

建立植物乳杆菌CY1-2保护偶氮二异丁脒盐酸盐(ABAP)损伤HeLa细胞模型,利用细胞增殖试验、细胞形态学观察及免疫印迹试验探究植物乳杆菌CY1-2的细胞保护机制。结果表明,当菌液浓度为108 CFU/mL的植物乳杆菌CY1-2保护细胞3 h后,再用浓度为110 mmol/L的ABAP损伤细胞3 h。在此模型条件下,植物乳杆菌CY1-2菌体及无细胞提取物均能有效提高HeLa细胞的存活能力,细胞存活率分别提高9.41%和25.71%。通过显微镜观察发现,与损伤组相比,经植物乳杆菌CY1-2无细胞提取物保护的HeLa细胞大而饱满,边缘清晰且伸展性好。免疫印迹试验表明,与损伤组相比,植物乳杆菌CY1-2无细胞提取物能够正向调控HeLa细胞的kelch样ECH关联蛋白1(Keap1)、核因子E2-相关因子(Nrf2)和血红素加氧酶-1(HO-1)蛋白表达量,分别提高了18%,47%和58%。植物乳杆菌CY1-2保护ABAP氧化损伤HeLa细胞的机制是激活细胞Keap1-Nrf2-ARE信号通路,提高其抗氧化能力。本研究结果为开发乳酸菌抗氧化剂提供一定的理论依据。

植物截留动态全过程模型研究

近年来极端天气导致洪涝灾害频繁发生,为提高自然生态系统的稳定性,我国制定大面积造林种草的国土绿化规划,利用植物拦截降雨、延迟汇流、削弱洪峰,抑制洪涝灾害。目前存在的植物截留动态过程模型大都基于数据拟合,关注植物截留内在机理的模型较少,且大都没有完整探究植物截留全过程。为阐述树冠特征及降雨特征对植物截留过程的影响,准确刻划植物截留动态全过程,基于水量平衡原理建立模型,模型分为:树冠截留阶段、树干截留阶段、树冠及树干饱和阶段、雨后干燥阶段,完整描述植物累计截留量的动态变化过程,并通过叠加全过程模型曲线的方式解决持续性降雨的植物截留问题。经验证,植物截留动态全过程模型的平均绝对误差处于0.0435~0.0714之间,均方根误差处于0.0753~0.0910之间,对植物截留过程的模拟效果整体较好,具体体现为:①模型与实验的累计截留量变化过程曲线在降雨阶段、饱和阶段及雨后水滴滴落阶段的变化趋势基本一致;②模型与实验的饱和截留量及达到饱和的时间相近,且模型整体呈现降雨强度越大,拟合效果越精确的特点。模型可以较好呈现不同降雨特征及植物特性下的累计截留量变化过程,可以用于植物截留量预测。

基于改进贸易引力模型的中国植物油料进口流量及潜力分析

旨在为保障国内油料安全提供参考依据,基于中国植物油料进口实际情况,构建改进的贸易引力模型,以2013—2022年中国植物油料进口贸易的26个国家为研究对象,实证考察中国植物油料进口流量的影响因素及潜力。结果表明:经济规模、地理距离、相似需求、边界相邻对中国植物油料进口起到促进作用,而人口规模、要素禀赋、开放程度、汇率水平、区域组织则对中国植物油料进口产生一定的阻碍作用;中国从巴西进口的植物油料属于“过度进口”,从蒙古国、美国、俄罗斯、巴基斯坦等22个国家进口的植物油料属于“进口饱和”,而从墨西哥、乌克兰、布基纳法索进口的植物油料属于“进口不足”。因此,需要提高国内植物油料生产效率和能力、鼓励国内企业积极参与植物油料进口市场、重视中国与植物油料贸易伙伴国的国别异质性、努力推动新兴市场战略等则有利于实现优势互补,进而保障国内植物油料安全。

基于学习通+BOPPPS模型的混合式教学设计与实践——以植物生产与环境课程为例

植物生产与环境是农学类中职学生的一门重要专业基础课程,既是学生后续学习专业核心知识、提升职业技能的基础,又是培养学生知农爱农情怀、强农兴农能力、学农为农使命的有效载体。为此,通过分析教学过程中存在的问题,建立“学习通+BOPPPS”的混合式教学模式,采用线上线下教学结合方式,将传统的课堂教学分为课前线上自主学习、课中互动参与、课后巩固升华3个阶段,实现学生积极主动的参与式学习,将在线教育的优势融入课堂教学中,探索出一条线上线下融合、开放、创新的教学路径。

PBPK模型在植物活性成分药动学研究中的应用进展

植物活性物质是大量存在于植物非营养素中的一类物质,多具有保健、治疗等作用。因此,了解和研究活性物质的体内药动学对推动化学物质机制研究和新药研发具有重大意义。生理药动学模型是一种基于机体的生理、生化、解剖和药动学基础的综合工具和数学模型。该模型以文献、计算机研究、体外实验等作为基础,预测和外推药物的药动学过程和剂量反应关系,为植物活性成分的临床前研究和临床应用提供支持,并且减少研究成本和时间,更加符合当代毒理学领域的发展趋势。

融合蛋白质语言模型与深度神经网络的植物蛋白质相互作用预测研究

预测植物中的蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)具有重要的生物学意义。同时采用了4种编码方法及深度神经网络构建了蛋白质相互作用预测模型。结果表明,提出的融合蛋白质语言模型Ankh与深度神经网络的方法构建的PPI预测模型性能在3种植物数据集上均获得了最优的AUPR和AUC值,Sen及MCC值也均优于其他4种蛋白质相互作用预测模型。当模型在水稻、大豆的植物PPI数据集上进行测试时,所提出的模型AUPR值分别为0.8025、0.7301,AUC值分别为0.9562、0.9507。这些优异的结果表明,融合蛋白质语言模型Ankh的PPI模型可以作为植物蛋白质相互作用预测的一个有前途的工具。

基于BOPPPS模型的植物生理学实验项目式教学路径研究

为训练学生的科研技能,提升学科综合素养,在植物生理学实验中开展基于BOPPPS模型的项目式教学探索。依据项目式教学不同阶段的特点,分别建立项目方案设计阶段和项目实施阶段基于BOPPPS模型的教学路径,合理构建课内外相结合的教学框架,设计教与学同步良性互动的教学活动,强调多角色体验的参与式学习,实现项目式教学自主性、开放性与BOPPPS模型有序性的有效结合。基于BOPPPS模型的项目式教学提高学生的科研素养,取得良好效果,为BOPPPS教学模型的创新应用提供新思路。