基于非靶向代谢组学的茄梨和红茄梨成熟期果皮代谢产物的差异分析

为了探究西洋梨品种茄梨及其红色芽变红茄梨成熟期果皮代谢产物差异,采用超高效液相色谱-质谱联用技术,对茄梨和红茄梨成熟期果皮进行非靶向代谢组学研究。通过主成分分析和正交偏最小二乘判别分析,构建了多变量统计分析模型,结合模型和变量重要性投影与最大差异倍数值,基于精确质量数、二级碎片以及同位素分布,使用PMDB(Plant Metabolome Database)数据库进行定性,筛选并鉴定出茄梨和红茄梨果皮中显著性变化(P<0.05, VIP(variable importance in project)≥1)的差异代谢物有83种,主要包括酚酸类、黄酮类和氨基酸类物质,涉及类黄酮代谢、氨基酸代谢、苯丙烷类代谢等代谢途径,其中53种物质含量上调,30种物质表达下调。通过KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库进一步对差异代谢物质进行通路富集分析,差异代谢物主要分布在20条代谢途径中,P<0.05的代谢途径有6条,分别是类黄酮生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成、苯丙烷生物合成、丁酸酯代谢、苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢。这些差异代谢物的变化可能是导致茄梨和红茄梨果皮色泽不同的原因。该研究从植物代谢组学角度初步揭示了茄梨和红茄梨成熟期果皮的代谢产物差异性。     

利用GC/MS测定海洋中贻贝、牡蛎体内的多环芳烃

应用毛细管柱气相色谱／质谱（GC／MS）联用技术对贻贝,牡蛎体内的几种多环芳烃含量进行了分析研究,贻贝,牡蛎样品经超声提取,层析分离后,由GC／MS测定,采用选择性离子检测模式,定性,定量检出了几种多环芳烃。     

基于光谱特征的雅鲁藏布大峡谷森林枯落物水源涵养能力反演研究

水源涵养是生态系统重要的服务功能，森林作为一种复杂的生态系统，其组成部分对于水源涵养的贡献率各不相同；森林枯落物直接覆盖于地表，既来自于林冠层也抑制土壤层的水分蒸散，因此枯落物层在水源涵养功能中发挥了重要作用。遥感和高光谱技术为远距离识别面状区域的水源涵养能力提供了解决方案，特别在高原地区，遥感是获取地表信息的快速手段。以雅鲁藏布大峡谷为研究区，用ASD(便携式地物)光谱仪测定主要树种(高山松、林芝云杉和川滇高山栎)的叶片高光谱数据并构建植被指数，同时，通过样地采样获取枯落物样本并计算样本的持水拦蓄性能，然后建立植被指数与有效拦蓄量的多元回归模型。在此基础上，基于Sentinel-2影像反演大峡谷主要树种枯落物的水源涵养能力分布情况，最后结合验证点对反演模型进行精度评价。结果显示：（1）三类树种的叶片反射率趋势相似，川滇高山栎的反射率最高，高山松次之，林芝云杉最低；（2）枯落物的有效拦蓄量从大到小排序为：林芝云杉(48.36 t·ha-1)>川滇高山栎(39.24 t·ha-1)>高山松(32.32 t·ha-1)。林芝云杉枯落物的分解程度和蓄积量均最高，因此持水拦蓄能力最强；川滇高山栎的革质叶片不利于分解堆积，进而限制蓄水能力；高山松含有较多油脂，不易被水浸湿，导致持水能力较弱。（3）通过Person相关系数分析和多元线性回归模型得知，叶片蜡质参数和衰减程度越高，枯落物的水源涵养能力越弱；植被生长态势越好、色素和叶片水分含量越高，其水源涵养能力越强。（4）枯落物水源涵养能力反演模型的精度评价结果良好，高山松、林芝云杉和川滇高山栎的样本检验点拟合优度R2分别为0.943，0.815和0.812，均方根误差RMSE分别为1.597，2.270和1.953，表明模型可以用于大峡谷森林枯落物水源涵养能力的预测分布研究。     

北京市区绿色空间滞尘分布反演研究

北京市作为中国政治中心和京津冀特大型城市,近40年来城市化进程迅速,大气颗粒物和尘埃粒子污染问题较为突出,发挥绿色空间滞尘功能具有重要现实意义。将高光谱技术与遥感技术相结合,反演了市域尺度绿色空间滞尘分布。以北京市区绿色空间常见植被大叶黄杨(Euonymus japonicus)为研究对象,通过室外采样与室内试验获取叶片样本的滞尘量、光谱反射率和叶面积等数据,比较叶片滞尘前后的原始光谱曲线和反射率一阶导数特征,分析不同滞尘量对光谱反射率的影响,探究对叶片滞尘量高度敏感的波段。利用光谱响应函数将地面采集的窄波段光谱反射率数据分别转化遥感卫星的宽波段光谱反射率数据,建立对应卫星波段植被指数比值与滞尘量的回归模型,选取拟合效果最好的回归模型作为滞尘反演模型。结合GF-2影像所提取北京市区绿色空间范围,采用滞尘反演模型获取北京市区绿色空间滞尘分布。进而插值得到北京市区尘埃污染分布,采用空间自相关模型检验其空间聚集特性。结果表明：740~1 870 nm波段, 滞尘后光谱反射率明显低于滞尘前反射率,滞尘对红边、黄边、蓝边位置没有明显影响,对“红边幅值”和“红边面积”影响较明显,利用Sentinel-2影像计算的EVI指数与滞尘量相关性最高,所构建的线性与二次滞尘回归模型决定系数(R2)分别为0.705和0.751;利用2021年4月7日和2021年6月3日的Sentinel-2影像反演获取了北京市区绿色空间滞尘分布,其滞尘分布趋势表现为：市中心高于郊区,北部高于南部,东部高于西部。北京市区中部、北部和东部易产生尘埃污染。污染分布具有明显聚集性,并非完全随机。     

含预制裂纹L形梁柱试件动态断裂过程

针对含预制裂纹L形梁柱试件，为研究预制裂纹动态扩展的力学特征及其对梁柱试件破坏模式的影响，采用数字动态焦散线实验系统，对距节点核心区不同距离l处含有预制裂纹的试件进行落锤冲击实验，得到预制裂纹的扩展轨迹、速度、动态应力强度因子的变化规律。结果表明，l值增大，扩展裂纹在梁下边缘的贯通点与预制裂纹的夹角逐渐增大，曲裂程度变大。裂纹扩展速度随着l的增大振荡性增强，裂纹扩展平均速度逐渐降低。l值为2 mm时，裂尖表现为Ⅰ型断裂，l值增大，裂尖受到剪应力作用增强，Ⅰ型动态应力强度因子减小，Ⅱ型动态应力强度因子增大，断裂逐渐转变为Ⅰ-Ⅱ复合型。     

计算机仿真技术在单缝衍射实验中的应用

夫琅禾费单缝衍射包含着衍射现象的许多主要特征.对夫琅禾费衍射条纹的生成原理进行研究,应用仿真技术对夫琅禾费衍射过程进行动态模拟,并采用了菲涅耳半波带法对衍射条纹上的明纹和暗纹的生成原理进行了分析,探讨了不同参数对衍射条纹的影响.     

低熔点混合硝酸盐相变传热过程研究

为得到混合熔盐在单罐蓄热系统内的相变传热规律,本文针对具有低熔点的四元混合硝酸盐展开研究,采用VOF与焓-多孔介质耦合模型对底部加热条件下蓄热单元内相变材料(PCM)的相变蓄热过程进行模拟,并利用实验进行验证。结果表明:相变过程中罐内出现明显温度分层现象,固液界面出现波动。蓄热单元中所产生的自然对流强弱直接影响热量传递,同时固液相界面的位置决定自然对流的发展。本文研究结果对相变材料的高效利用与单罐蓄热系统的优化提供理论依据。     

基于光谱特征的高寒山区森林生态系统水源涵养分布反演研究

森林生态系统水源涵养具有调节气候,维持生态水平衡等生态功能。青藏高原作为高寒地区,由于其高海拔,环境恶劣的特征,无法实地人工观测水源涵养量。为更好地获取高寒地区的水源涵养量,通过遥感反演的方式得到特定地区的水源涵养价值量。以林芝巴宜区为研究区,研究区内林芝云杉、高山栎、高山松和雪层杜鹃四种植被为主要树种,遥感影像无法直接获得水源涵养信息,但可以通过构建植被叶片光谱信息与水源涵养量之间的定量关系来反演水源涵养价值量。研究不同植被与水源涵养量的定量关系,每种植被采集10个样点共1 000个叶片样本和水源涵养数据,利用ASD光谱仪获取高光谱数据,通过相关性选取拟合参数,构建水源涵养回归模型。利用Sentinel-2遥感影像反演研究区内植被的水源涵养分布,并对反演结果进行验证。结果表明,四类植被叶片的反射光谱,均呈现出相似的规律性,在可见光波段差异不明显,近红外到中红外波段呈现出明显四个水吸收带,在红光到近红外波段（700～1 400 nm）反射率最高。光谱反射率大小表现为高山栎>高山松>林芝云杉≈雪层杜鹃。通过实验获取植被冠层截流量、枯落物持水量和土壤含水量,三者之和代表植被的水源涵养量,分析植被的光谱特征与水源涵养量的关系,并通过Pearson系数评价波段参数与水源涵养的定量化关系,确定R₅₄₀,R_{1 950},NDWI和NDVI四个参数与水源涵养量显著相关。根据上述参数与四类植被的水源涵养量构建水源涵养回归模型,并通过模型反演研究区内植被水源涵养量,检验模拟精度,整体反演精度R2大于0.7,RMSE基本小于10,说明预测模型反演效果较好,模型可有效估算森林生态系统的水源涵养量。     

北京市平谷区桃林土壤重金属元素含量反演估测

矿产资源开采中产生的废渣废液长期堆存后产生的渗滤液向土壤中扩散易造成周围土壤的重金属污染,影响作物生长;人类通过食物链食用含重金属元素的果实后,会引起神经系统的神经衰弱、手足麻木,消化系统的消化不良,血液中毒和肾损伤等症状;这种对生态环境和人身安全的污染和损害是十分严重的。因此如何快速有效摸清矿区周围农作物土壤污染情况尤为重要。多光谱遥感由于具备光谱分辨率高、实时无损、大面积监测等优势,在突破植被屏障监测土壤重金属上具有巨大的潜力。以平谷区主要的农作物桃树为研究对象,利用桃叶的高光谱数据、土壤采样数据,分析桃叶光谱曲线的响应特性,对桃叶反射光谱进行一阶／二阶微分、标准正态、连续去统等四种变换,结合相关分析及多元线性回归模型确定光谱特征变量,构建植被指数HMSVI;结果表明HMSVI与土壤中Cd,AS和Pb含量的相关性较常用植被指数高。运用线型回归方法进行元素含量与植被指数HMSVI建模后,选取拟合较好的模型,实现了叶片高光谱与土壤重金属含量的统计建模, 最后利用Sentinel-2遥感影像反演三种重金属含量空间分布,并对结果进行精度验证。结果表明：受重金属胁迫叶片的平均光谱反射率高于正常叶片且红边位置发生了“蓝移”现象。780,945和1 375 nm三个波段对三种重金属污染都较为敏感,利用三个波段构建的植被指数建立的反演模型能较好的用于桃林土壤重金属元素含量预测,其预测模型分别为Y=0.44X+0.193,Y=7.436lnX+13.161,Y=-15.359X+13.583X2+23.541,且具有较好稳定性和适宜性。空间反演结果表示,三种重金属高值区均大面积的分布在平谷区刘家店尾矿库、万庄尾矿库、金海湖尾矿库附近,西部相比东部矿区重金属污染更为严重。研究结果可以为北京平谷区桃林重金属污染的预防与治理提供基础数据支持。     

基于格雷码的分区间相位展开方法

格雷码因具有良好的鲁棒性和抗噪性,被广泛应用到结构光投影三维成像方法中。在三维测量过程中,由于设备以及其他环境噪声的影响,格雷码方法解码条纹级次边沿和截断相位边沿通常无法处于理想的对齐状况,使得展开的相位出现跳变现象。为了更好地避免级次跳变误差,使得边沿跳变区域的容错宽度更大,提出基于格雷码的分区间相位展开方法。在互补格雷码基础上增加一幅格雷码图像,利用所有格雷码解得附加码字,通过对附加码字进行不同位移量的条纹级次映射,得到2个辅助条纹级次。利用所有条纹级次,对截断相位进行分区间相位展开,在边沿跳变区域错误大于半个周期时,仍能获取到无跳变现象的展开相位。实验结果表明,当边沿错误区域宽度小于3/4个条纹周期宽度时,可以有效避免级次跳变产生的误差。