放牧和水文扰动对湿草甸植物群落特征的影响

为实现对高原湿草甸的有效保护与恢复,针对高原湿草甸干扰现状,通过定位观测试验对不同放牧和水文扰动下湿草甸植物群落的特征进行了分析.结果显示:禁牧使群落内优势种重要值下降,放牧加水条件下优势种重要值提高,而禁牧加水则导致其重要值降低;放牧干扰对物种丰富度与Shannon-Wiener多样性指数的影响显著,水文干扰对放牧影响具有一定的促进作用;两种干扰对群落均匀度无显著影响;禁牧加水条件下群落地上生物量最高,放牧无水条件下最低,水文条件的改善有利于群落地上生物量的积累;地上生物量干鲜比总体以禁牧条件下较高,水文条件的改善降低了生物量干鲜比.     

基于外在扰动的双寡头价格博弈模型分析

在竞争市场中,企业可能会受到外部的扰动。在假设2个寡头企业分别为领导者和跟随者角色且具有有限理性的前提下,基于差异化产品的寡头模型,并结合扰动项构建价格竞争模型的动态系统。研究了外界干扰因素下双寡头价格博弈模型的动力学演化性质,包括系统平衡点的稳定性、李雅普洛夫指数和分岔图等。理论分析和数值仿真表明,价格决策中外界扰动的存在会使系统产生的分岔甚至混沌效应加强,显著地改变系统的动力学行为,因此在决策周期内应考虑外界扰动因素,了解其演化规律,并审慎决策。     

面向GF-1数据不同融合方法对扰动地块的提取

以GF-1影像为数据源,采用HPF变换(High-Pass fusion,高通滤波变换)、Ehlers变换(空间滤波变换)、Brovey变换(彩色标准变换)、GS变换(Gram-Schmidt,正交化变换)、PC变换(Principle Components,主成分变换)等5种常用融合算法,根据视觉分析和数理统计分析对融合后的影像进行质量评价,并通过面向对象分类方法对扰动图斑信息进行提取,研究适用于生产建设项目集中区扰动地表信息提取的融合算法。结果表明:基于PC和GS算法的融合结果影像视觉效果好,细节清晰,色调自然,纹理增强明显,较好的融合了多光谱影像的光谱信息和全色影像的空间信息。通过定量分析可知,PC变换最大程度地保持原多光谱影像的光谱特性,GS融合算法在增益效果上具有优势,融合影像信息量最大,纹理最为细致。总体而言,PC变换和GS变换影像融合算法在生产建设项目扰动图斑信息提取上具有很大的优势,在煤炭覆盖区提取正确率均为100%,在裸露地表和在建建筑用地混合区大于80%,较原始多光谱影像分类精度提高了约10%。该研究为推进国产高分遥感数据在生产建设项目水土保持监管中的高效应用奠定数据基础,对提升生产建设项目水土保持监管效率和信息化水平具有非常重要的意义。     

神府矿区弃土弃渣体侵蚀特征及预测

神府矿区在煤炭开采过程中形成了弃渣体、弃土体及扰动土体等不同下垫面类型,其物质组成、结构性及产流产沙规律与撂荒地有极大差异,且已产生严重的水土流失。采用野外模拟降雨试验方法,对比研究了弃土弃渣体、扰动土体与撂荒地侵蚀特征的差异。结果表明,(1)撂荒地侵蚀速率随降雨历时先下降后逐渐稳定,扰动土体侵蚀速率呈增大后趋于稳定;35°弃土体侵蚀速率增至峰值后减小并逐渐稳定,40°时则一直处于波动状态;石多砂少和砂多石少弃渣体在产流初期侵蚀波动剧烈,并伴有泥石流现象,15 min后基本稳定。(2)同一下垫面侵蚀速率随雨强增大而增大,而各坡度间侵蚀速率差异不显著(p0.05);雨强相同时各下垫面、坡度间侵蚀速率差异均显著(p0.05),复杂疏松的物质组成是弃土弃渣体及扰动土体侵蚀特殊于撂荒地的根本原因,相同降雨条件下石多砂少弃渣体、砂多石少弃渣体、弃土体及扰动土体侵蚀速率分别是撂荒地的6.51倍~14.25倍、57.91倍~239.2倍、43.60倍~180.1倍和2.27倍~3.06倍。(3)弃土弃渣体及扰动土体侵蚀速率与中值粒径、分形维数、降雨强度、坡度及径流参数呈幂函数关系。研究结果对矿区弃土弃渣侵蚀模型建立与生态环境建设有重要的科学意义。     

三维扰动波在局部粗糙边界层中的稳定性研究

采用局部喷、吸、喷和吸组合来模拟局部粗糙壁面,数值计算获得稳定的三维边界层的基本流.在此基础上研究了三维扰动波在该基本流中的空间演化问题,讨论了局部粗糙的形式、分布结构对三维扰动波的幅值增长率及流动稳定性影响.计算结果表明:三维局部粗糙对三维扰动波的增长、涡的形成都起着激励的作用.扰动波演化产生的平均流修正及局部粗糙诱导展向速度的存在,影响着流体运动稳定性.与光滑壁面相比,三维局部粗糙作用下扰动波的传播角度与相位角发生明显变化,而不同形式的二维局部粗糙壁面边界层显示出不同的稳定特性.     

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。     

基于标准化方法和统计分析法的土壤重金属环境基线值分析比较

通过监测研究区域208个监测点位表层土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn的含量,并以此为基础获得区域表层土壤重金属环境基线值,以及区域表层土壤重金属环境基线值相对于本底值的变化累积情况,以此来判断区域表层土壤重金属受人为活动的扰动程度。采用标准化方法和相对累积频率统计方法,分别获得基于这两种方法的重金属环境基线值及偏差,以两者的平均值作为研究区域表层土壤重金属环境基线值。结果显示:研究区域监测点位表层土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn分别有17.3%、1.0%、4.3%、0.0%、2.4%、3.8%、1.9%、0.0%的监测点位超出了农用地土壤污染风险筛选值限值,分别有26.9%、26.0%、29.8%、17.3%、16.8%,20.2%、28.4%、21.6%的监测点位较区域本底值均有不同程度累积;基于标准化方法和相对累积频率统计方法两种方法获得的重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn的环境基线值平均值分别为0.22、0.09、13.34、30.7、82.0、29.7、38.0、89.1 mg/kg,相对偏差为0.5%～12.0%;土壤中重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn的环境基线值较区域本底值的累积指数分别为1.5、1.2、1.0、1.1、1.0、1.0、1.0、1.0、1.0,重金属Cd的环境基线值较区域本底值有轻度累积,说明土壤重金属Cd已经受到一定程度的人为因素干扰,但影响程度较小,Hg有轻度累积的风险,As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn无明显累积。     

基于离散元法的铧式犁仿真优化分析及试验

本文以减小犁体阻力,提升耕作效率为目的,基于EDEM以抛物线曲面犁体为基础展开研究,对犁体耕作过程进行仿真分析,观察土壤颗粒的扰动行为,对犁体不同的导曲线、铧刃角、安装角和工作速度对于犁体耕作阻力的影响展开分析,得出了较为理想的犁体参数;结果表明,相比较于抛物线曲面,椭圆曲面在相对稳定阶段时阻力大小为1 591.551 N,比抛物线曲面降低了4.4%,并且对于土壤抬升效果更加明显;对犁体的前进速度、铧刃角和安装角进行单因素分析,在安装角为25°时犁体阻力最小,随着前进速度和铧刃角增加,犁体阻力也随之增大,故在合适的范围内应选取较低的前进速度和铧刃角以降低犁体阻力。     

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。