动态局部搜索差分进化算法

针对差分进化算法存在进化后期收敛速度慢、易早熟等缺点,提出了一种基于动态局部搜索的差分进化算法(DLSDE).采用随机选择的方式进行变异并运用小概率扰动操作,增加种群的多样性,平衡算法的开发能力和探索能力;同时,对当前的最优解进行动态局部搜索,以加快算法的收敛速度.对标准测试函数进行仿真实验并与其他6种算法进行比较,结果表明DLSDE算法具有较快的收敛速度和较高的求解精度,对复杂的数值优化问题寻优效果很好.     

东北黑土线虫群落对长期免耕后土壤扰动的响应

【目的】目前对长期免耕土壤实施扰动后土壤生态系统稳定性的响应情况尚不了解。本研究选择土壤线虫作为指示生物,研究土壤线虫群落结构对长期免耕扰动前和扰动后的响应情况,为东北黑土区合理选择耕作措施提供科学依据和参考。【方法】以吉林省德惠市中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土长期保护性耕作实验站为依托平台,分别设置长期免耕（NT）及长期免耕后扰动（DNT）两种不同免耕耕作方式;在作物播种前,采集耕层（0—15 cm）土壤,进行线虫的分离鉴定。使用效应值（lnR）,以常规耕作（CT）为对照,度量不同轮作方式下（玉米-大豆轮作,CS;玉米连作,CC）长期免耕及长期免耕后扰动对土壤线虫的属数、多度和生态指数的影响效应。利用主成分分析（PCA）和冗余分析（RDA）进行土壤线虫群落组成及其驱动因子的分析。【结果】与CT相比,NT处理促进了各轮作方式下杂食/捕食线虫的多度,DNT处理显著（P<0.05）促进了玉米-大豆轮作下食细菌线虫的属数及多度、食真菌线虫和总线虫的多度,而对玉米连作下所有线虫营养类群的属数及多度具有抑制效应。NT、DNT处理的线虫群落组成与CT处理截然不同,其主要的土壤驱动因子分别是全氮含量和容重,可以解释线虫群落组成差异的10.5%和11.4%。此外,与CT相比,NT处理显著（P<0.05）促进了各轮作方式下的结构代谢足迹（Fs）,而DNT处理显著（P<0.05）抑制了几乎所有生态指数（除自由生活线虫与植物寄生线虫成熟度指数比率（MI/PPI）之外）。DNT处理对土壤线虫生态指数的抑制程度因轮作方式而异,与玉米连作相比,玉米-大豆轮作仍能维持对MI/PPI的促进效应。【结论】长期免耕能够在各轮作方式下形成较为稳定的土壤线虫群落结构;深翻和移除秸秆等土壤扰动会破坏长期免耕下土壤线虫群落结构的稳定性,但破坏程度因轮作方式而异。     

风浪扰动引起湖泊底泥磷释放的模拟实验研究

为研究湖泊沉积物在不同风浪扰动情况下对水体中各形态磷的变化的影响,进行了室内模拟风浪扰动实验。结果表明,水体中总磷(TP)的含量随着扰动频率的增加而升高。在水体其他各形态磷中,溶解性总磷(DTP)、溶解性有机磷(DOP)的含量在模拟风速大于10~12 m/s时保持稳定,并呈下降趋势。溶解性活性磷(SRP)的含量在模拟风速大于8~10 m/s时保持稳定,并随着扰动频率的增加略下降。颗粒磷(PP)的含量随着扰动频率的增加而增加。PP为上覆水中主要形态的磷,占上覆水磷总量的54.55%~67.09%,SRP仅占上覆水磷总量的1.94%~3.19%,PP占TP的百分比随着模拟风速的升高逐渐升高,而DTP,SRP和DOP占TP的百分比随着模拟风速的升高逐渐降低。水体中颗粒物分形维数随着扰动频率的升高呈现先增大后降低的趋势。在模拟风速5~7 m/s时水体中各形态磷的含量出现激增。实验结果表明随着风浪扰动的加强能引起浅水湖泊中颗粒态和溶解态磷的浓度的迅速提高,但是由于水中颗粒物的絮凝作用的加强,悬浮颗粒物对磷的吸附能力也相应提高,因此高频风浪扰动后水体溶解性磷浓度的增幅并不明显,而仅是对浮游生物生长贡献不大的PP增幅明显。     

黑河中游不同土地利用方式地面节肢动物对土壤盐渍化的响应

在甘肃河西走廊黑河中游荒漠绿洲过渡区,天然沙质草地被相继转变为农田和防风固沙人工林,但目前尚缺乏不同土地利用/管理方式下地面节肢动物群落对土壤盐渍化响应的系统研究。以天然沙质草地转变的人工梭梭灌木林、人工杨树林、人工樟子松林和农田为研究对象,以天然草地为对照,基于5种研究样地表层土壤盐分及其组成和地面节肢动物群落的观测数据,采用RDA(Redundancy analysis)排序分析等方法,研究了不同土地利用/管理方式下地面节肢动物个体数量和类群丰富度对土壤盐分环境变化的响应机制。主要结果为:(1)土地利用变化与管理措施相互作用驱动了地面节肢动物群落的演变过程,天然草地植被转变为人工林和农田20多年后,显著降低了地面节肢动物群落的数量而对类群丰富度无显著影响。(2)地面节肢动物群落的变化受土壤pH、Na+、Mg2+、Cl-离子的共同影响,其中土壤pH、Na+和Mg2+离子对动物群落变化的贡献率最大,是关键生态因子。(3)动物个体数量随土壤pH的增加而增加,随Mg2+、Cl-离子浓度的增加而下降。研究表明,土地利用变化引起的土壤盐分环境改变是驱动地面节肢动物群落演变的重要因素之一。     

吉林省中东部被扰动小流域的生态建设

采取仿自然原型与结构一功能原理，把分水岭建成保护区，披面建成生产区，沟谷建成治理区，发挥小流域整体的生态，经济效益是被扰动小流域景观生态建设的一条行之有效的途径。     

具有负载扰动时晶闸管直流调速系统的最优设计

本文以状态空间分析法介绍了工程上普遍应用的晶闸管直流双环调速系统,基于二次型最优控制的状态调节器的设计方法,给出了模拟电路,实验表明,采用状态反馈和扰动前馈补偿的最优控制,使系统性能比用经典理论设计的调节器优越。     

离子强度及pH对不同类型土壤中胶体释放的影响

采用实验室土柱纵向淋溶法,研究了离子强度及pH变化对常熟乌栅土原状、扰动土柱以及东北黑土、江西红壤扰动土柱土壤胶体释放的影响。结果表明离子强度变化对我国不同类型土壤胶体释放影响不同：淋洗液电解质为NaCl时,对于常熟乌栅土以及东北黑土,离子强度减小促进胶体的释放,反之抑制胶体的释放;对于江西红壤,离子强度变化对土壤胶体释放则不产生影响。淋洗液电解质为CaCl2条件下,土壤胶体的释放量低于淋洗液为NaCl,且离子强度变化对三种土壤胶体的释放均不产生明显影响。相同条件下,常熟乌栅土及东北黑土胶体释放量远远大于江西红壤,pH变化则对上述类型土壤胶体释放的影响不明显。研究结果有助于进一步阐明水化学条件的变化对我国不同类型土壤胶体释放的影响规律。     

高寒草地鼠兔干扰下不同地表类型的土壤属性特征

为探究高原鼠兔(Ochotona curzoniae)活动对高山草甸土壤理化性质和生物活性的影响,以青海省果洛藏族自治州玛沁县为研究区,选取受高原鼠兔影响的草地为研究对象,根据有无鼠兔扰动和有鼠兔扰动下的不同地表特征,将有无鼠兔扰动的地表划分为4种类型,分析了4种地表类型土壤理化性质和生物学性质,并采用主成分分析方法对不同地表类型草地进行土壤质量评价。结果表明:(1)存在鼠兔扰动草地,洞口裸斑处土壤含水率、容重增加,土壤机械组成出现砂粒化发展趋势,土壤速效养分浓度升高,洞口裸斑处土壤碱解氮含量较扰动草地增加了41.31%,有机质含量和阳离子交换量在洞口裸斑处最高。(2)4种地表类型土壤酶活性均有不同程度的差异,蔗糖酶活性在不同地表类型下无显著差异,洞口裸斑处脲酶含量最高为3.31 mg/(d·g),磷酸酶和过氧化氢酶的活性在有鼠兔扰动下的3种地表类型均显著增加。(3)通过对不同地表类型土壤质量进行评价,得分排序为:Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ,鼠兔频繁活动的洞口裸斑处土壤质量较佳。鼠兔扰动对土壤性质影响显著,不同地表类型土壤质量存在差异。因此,鼠兔扰动改变了鼠洞周边土壤性质,使其物理化学性质发生显著变化。研究结果对进一步认识高原鼠兔扰动影响下的草地土壤性质变化具有重要支撑作用,也为青藏高原生态系统的管理与保护提供参考。     

外源有机物料提升农田黑土抗机械扰动能力研究

  目的  为探明外源有机物料是否可以增强农田黑土抗机械扰动能力。  方法  以典型黑土区长期机械作业的农田土壤为研究对象,设置添加3种常见外源有机物料(秸秆、生物炭、猪粪肥)、3个含量梯度(少量、实际还田量、大量) 10个处理的室内恒温恒湿培养试验,随后进行4个机械扰动强度(0、500、1500和4500 J)的模拟机械扰动试验,探讨在添加外源有机物料条件下机械扰动对土壤团聚体稳定性的影响。  结果  有机物料种类、添加量以及机械扰动强度显著影响平均重量直径、几何平均直径和团聚体破坏率,添加秸秆后的土壤团聚体平均重量直径分别是生物炭、猪粪肥的1.40、1.23倍;几何平均直径分别是生物炭、猪粪肥的1.22、1.12倍。  结论  添加秸秆可显著增强农田黑土团聚体抗机械扰动能力,添加猪粪肥效果次之,生物炭效果不显著;机械扰动以及有机物料修复均对 > 1 mm团聚体破坏率作用最为显著,> 1 mm团聚体可作为农田黑土抗机械扰动能力以及有机物料添加效果的评价指标。     

上游扰动条件下尾水管涡带演化和压力脉动研究

尾水管涡带是混流式水轮机流动不稳定的表征,严重时甚至会导致机组疲劳破坏。为准确捕捉不同工况下尾水管内流体流动的瞬态湍流特性,采用滑移网格技术以及SST k-ω湍流模型,通过现阶段最新进展的Liutex涡识别方法对尾水管涡带进行捕捉并对比分析,着重分析了不同来流对尾水管涡带的形成、发展、破裂和低频压力脉动的影响。结果表明：与文献实验结果的对比,验证了结果的准确性;上游不同来流条件下,尾水管涡带形态各异。最优工况时仅形成一个稳定的旋流结构,即纺锤形涡带,对流场影响较小。流量降低到设计流量的81%时,形成螺旋形涡带,涡带的偏心运动对主流产生了较大干扰作用,涡流、回流和流动分离等不稳定现象明显。由于涡带对主流的排挤作用,造成涡带与壁面之间出现明显的高速区,平均脉动压力系数幅值也比最优工况增加了1.36~4倍,压力脉动呈现出典型的低频、高幅特征;随着开度的继续降低,涡带体积大幅度增加,形成一个较大的空腔涡带,占据流域范围较广,与肘管壁面发生直接“冲击现象”;开度越小尾水管内产生的涡流越杂乱,流场越不稳定,当开度降至最低时,有形涡带消失,破碎后的杂涡充据着整个直锥段和弯肘段。