基于光谱指数波段优化算法的小麦玉米冠层含氮量估测

作物关键生育时期冠层氮素含量的实时监测对于优化氮肥用量和减少环境风险具有重要的意义。为了寻求预测不同作物氮素含量的最佳光谱参数,实现作物氮素无损营养诊断。本研究通过2008年—2011年在德国慕尼黑弗莱辛和河北曲周的不同氮量的小麦玉米田间试验,采用高光谱仪获取小麦玉米冠层的反射光谱,利用光谱理论模型进行光谱指数波段的优化,从而抽取不同冠层结构条件下的小麦玉米氮素营养敏感波段。结果表明与传统的基于红光的光谱指数相比,优化光谱指数显著提高了小麦玉米冠层氮素含量的预测能力,克服了传统的基于红光光谱指数的饱和问题。优化光谱指数的波段结合随着作物品种及其冠层结构的变化而变化,其优化波段范围主要集中在红边(730～760 nm)和红边向近红外的过渡区域(760～880 nm)。优化结果显示玉米最佳光谱指数为R_λ766/R_λ738-1,小麦最佳光谱指数为R_λ796/R_λ760-1,玉米小麦相结合优化后的最佳光谱指数为Rλ₈₇₆/Rλ₇₃₀-1。结果进一步验证了优化光谱指数估测的不同作物含氮量的预测值与实测值相关性最高,且验证偏差最小,证实了优化后的光谱特征参数可对不同作物氮素丰缺状况进行快速、准确、无损估测。试验结果也为设计作物冠层氮素传感器和更好的利用现有基于卫星的传感器实施区域上的作物氮素营养监测提供了理论基础。     

自驱动Janus微球的分数Brownian运动研究

Janus微球是形状规则但表面构成不同的特殊颗粒.在PIV实验平台上,以Pt-SiO2型Janus颗粒(Φ=1μm,Φ=2μm)为研究对象,获取了通过非对称催化分解H2O2产生自驱动情况下颗粒的不规则运动轨迹,通过统计得出不同观测时间下Janus颗粒在不同浓度H2O2溶液(0%,2.5%,5%,10%和15%)中的Hurst指数,实验清晰地表明了颗粒轨迹所具有的无规则运动与定向运动的叠加以及反常扩散特征.随后将这一复杂运动分解为随机的Brownian(布朗)运动、自驱动及随机转动的共同作用,并得出了不同因素所主导的特征时间尺度,合理地解释了所观察到的现象.     

相位差法波前传感系统自身误差的分析及消除方法

 针对附加像差为离焦的情况,对焦面位置误差、离焦量误差、图像对准误差以及图像噪声等因素带来的波前传感误差进行了数值模拟,并给出了确定焦面位置、对准焦面图像和离焦面图像、精确计算分光比、确定离焦量以及处理图像噪声的方法。使得传感结果的均方根误差分别由0.088 8λ,0.059 0λ,0.128 4λ,4.170 6λ,0.152 6λ降为0.002 1λ,0.002 1λ,0.002 1λ,0.002 1λ,0.029 2λ。结果表明:这些方法可以有效地减小传感误差,大大提高了传感精度,为相位差法的实际应用提供了重要的技术支持。     

流动注射化学发光法及光度法用于巴戟天提取液抗氧化活性的研究

将中药巴戟天提取液加入鲁米诺-H₂O₂-CuSO₄化学发光体系,测量其发光强度, 根据系统化学发光被抑制的程度可以评价巴戟天的抗氧化活性,并将巴戟天与抗坏血酸的抗自由基活性进行了对比实验,实验证明巴戟天提取液具有明显的抗自由基活性;采用分光光度法测定体系吸光度的变化来研究巴戟天对OH·及O₂-·自由基的清除作用,以抗坏血酸作阳性对照,结果发现：巴戟天对OH·及O₂-·自由基均有良好的清除作用,结果较为满意。提示中药巴戟天可作为潜在的具有抗氧化活性的天然药物。     

H_2在Li掺杂Al_7C~+上吸附的理论研究

利用密度泛函理论研究了H2分子在Li掺杂Al7C+团簇上的吸附.对于Al7C+团簇,H2分子的吸附能仅为-0.017eV,掺杂Li原子到Al7C+团簇可以明显增强对H2分子的吸附.吸附一个H2分子时吸附能可以达到-0.151eV,吸附四个H2分子的平均吸附能为-0.073eV.根据自然键轨道分析,电荷从Li原子向Al7C+团簇转移,带正电的Li离子极化H2分子并且增强了H2分子与Al7CLi+团簇之间的相互作用.     

指数总体删失数据的极大似然估计

对取自均值为λ的指数分布的缺失数据,在完全随机缺失、右删失、非随机缺失三种缺失机制下,分别推导了参数的极大似然估计,并做了随机模拟.     

应用主动作物冠层传感器对马铃薯氮素营养诊断

氮肥的充足供应是马铃薯高产的重要条件,然而氮肥的过量投入会导致资源浪费、环境污染,因此,氮素精准管理势在必行,而实时的氮素营养诊断是实现马铃薯合理氮素养分管理的前提。本研究通过在内蒙古武川县和林西县进行的田间试验,采用主动作物冠层传感器GreenSeeker对马铃薯各生育时期进行实时监测,建立了传感器读数NDVI值与地上部植株氮浓度以及整株吸氮量的关系。研究表明,由于受到土壤背景的影响,苗期NDVI值与马铃薯氮营养指标相关性较差。苗期以后,马铃薯在封垄前NDVI值与植株吸氮量呈显著的指数关系(R2=0.665),封垄后NDVI值与地上部植株氮浓度呈显著的线性关系(R2=0.699),且不受地域以及生育时期的影响。结果表明,主动作物冠层传感器GreenSeeker能够用于马铃薯氮素营养诊断,该结果为进一步建立应用主动作物冠层传感器的氮肥管理提供了理论依据。     

“一体化”共价有机框架光催化二氧化碳还原研究（英文）

自工业革命以来,温室气体CO₂大量排放使得环境问题日益突出,严重制约了人类的生存和发展.人工光合作用可利用取之不尽的阳光作为驱动力,将CO₂还原为可实际应用的化学燃料(CO、HCOOH等).人工光合作用体系通常包括两部分:光敏剂和催化剂.光敏剂吸收入射光的能量,电子由基态(价带)跃迁至激发态(导带);处于激发态的光敏剂将电子转移到催化剂上;最终由催化剂实现CO₂还原.对光敏剂和催化剂进行合理的调变可以构建更加高效、稳定的人工光合作用体系.共价有机框架(COFs)材料是由轻元素(C, H, O, N, B等)组成的有机小分子构筑单元通过动态共价键组装,所形成的具有预先设计的拓扑结构的一维、二维或三维的晶态有机多孔骨架材料.自从2005年首次报道COFs材料的成功合成以来,COFs逐渐地发展成为了一种具有高潜力和广泛的功能化应用前景的多孔骨架聚合物.特别是二维共价有机框架(2D-COFs).2D-COFs独特的平面扩展共轭π-π结构,使其具有较好的光吸收性能,轴向的π堆叠结构,有利于光生电荷的分离和转移, 2D-COFs材料...     

高精度相位差波前探测器的数值仿真和实验研究

相位差(PD)波前探测器具有光路简单、共光路测量等优点,不仅适合点目标,而且适合扩展目标.随着算法和硬件水平的不断提高,相位差法已经成为波前探测技术的一个重要发展方向.对相位差波前探测器进行了研究,成功实现了对点目标和扩展目标的波前探测,给出了数值仿真结果.针对点目标,搭建实验光路,对静态的单阶Zernike像差和随机...