数值模型结构不确定性对模拟结果的影响分析

以内蒙古鄂托克旗为例,基于GMS中的MODFLOW模块构建了地下水流数值模拟模型,分析了模型结构(含水层厚度、参数分区)与模型参数不确定性因素对模拟结果的影响.研究结果表明:含水层不确定情景(含水层下边界概化为隔水底板平均值870 m)与实际情况水头差值绝对值的累计和最大为701 m,对模拟结果起了主控作用;当含水层下边界概化为910,940 m时,累计和分别增加为1 013,1 593 m;与仅考虑单个不确定性因素相比,同时考虑模型参数与含水层不确定情景累计和最大为738 m,同时考虑参数分区与含水层不确定情景累计和最大为791 m.因此,在构建地下水流数值模拟模型时,应优先考虑含水层空间结构概化的合理程度,同时考虑多个不确定性因素对模拟结果的综合影响,使地下水数值模拟模型能更精确地反映真实的地下水流状况.     

岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

宁夏鸣翠湖富营养化评价及空间分布特征

为评价宁夏回族自治区鸣翠湖国家湿地公园水体富营养化,2020年9月布点采样设计6个采样点,通过对单因子指数法的利用,并结合以综合污染指数法和富营养化状态指数法,进一步实现了对水质的评价,运用ArcGIS10.2分析了其富营养因子空间分布特征。结果表明:鸣翠湖水体整体达Ⅱ类水质标准;鸣翠湖水体综合污染指数位于0.7~1.0之间,整体水质为“轻污染”级别;鸣翠湖综合营养状态指数位于30~41这一区间之中,为贫营养到中营养状态;鸣翠湖水体富营养指标呈明显的空间异质性。     

春季冻融期寒温带主要森林类型土壤氮矿化特征

目的春季冻融期是连接冬季与生长季的关键时期，期间强烈的温度变化可能深刻影响土壤生态过程。研究春季土壤冻融过程对氮素矿化的影响，揭示我国寒温带地区冻融对土壤氮矿化的影响规律,为寒温带地区森林生态系统氮素研究和森林生产力评价提供理论依据。方法本研究以寒温带地区3种典型森林（兴安落叶松林、樟子松林、白桦林）为研究对象，利用树脂芯法测定和分析了在春季解冻期间土壤无机氮（NH₄+-N、NO₃?-N）以及净氨化速率、净硝化速率、氮矿化速率的动态变化。结果寒温带春季冻融期3种林型土壤无机氮含量均表现出释放特征，且在冻融末期有大幅增加趋势，但不同林型其变化规律有所不同，3种林型土壤铵态氮含量占无机氮含量的83.91% ~ 97.22%，是春季冻融期土壤无机氮的主要存在形式。冻融循环期间兴安落叶松林、樟子松林和白桦林0 ~ 10 cm土层土壤净氮矿化速率分别增加了1.86、6.18和0.25倍。10 ~ 20 cm土层土壤净氮矿化速率除兴安落叶松林有所降低外，樟子松林和白桦林土壤净氮矿化速率分别增加了4.09和2.25倍。土壤净氨化速率占土壤净氮矿化速率的73.47% ~ 96.76%，土壤氮矿化以氨化作用为主。土壤含水量是土壤有机氮矿化作用的主要影响因素。结论寒温带冻融作用有利于土壤有机氮的矿化，且阔叶林土壤氮矿化对冻融循环的响应强于针叶林。      

基于改进最大值法合成NDVI的夏玉米物候期遥感监测

利用遥感技术监测农作物物候期,能够及时有效地评估作物生长趋势、提高农情信息化管理水平。本研究利用2016年MODIS 8天合成数据,提出改进的最大值合成法,结合S-G滤波和Logistic函数拟合重构夏玉米生长曲线,最后利用曲率法提取夏玉米的拔节期和成熟期,利用动态阈值法提取夏玉米的出苗期和抽雄期。结果表明:采用本文提取的夏玉米物候期与实测物候期相比,平均误差为2.76 d,其中在抽雄期的绝对误差为1.06 d,运用改进的最大值合成提取作物NDVI时序数据可有效去除连续云雾对植被指数的影响,提高监测作物物候期的准确性,为精准农业提供技术支撑。     

不同地下水埋深土壤水分入渗规律研究

【目的】分析农田土水势的分布对作物的生长状况和农田水分循环的影响。【方法】采用观测室内层状长土柱(土柱长L=335 cm)在上边界条件为薄层积水、下边界控制不同地下水埋深时的水分入渗及蒸发过程的试验,分析了不同地下水埋深时土水势与零通量面的变化特征。【结果】入渗率随时间总的变化趋势是减小,入渗率随时间的变化一般经历3个阶段:迅速减小、缓慢减小和稳定阶段;累积入渗量随时间增加,与时间呈幂拟合关系;入渗初始阶段湿润锋运移速率较快,之后随着时间的推移,湿润锋运移速率逐渐减小,至某一时间后趋于稳定。【结论】湿润锋运移距离与时间的平方根呈线性关系     

不同根系分泌物对土壤N2O排放及同位素特征值的影响

【目的】探究植物根系分泌的主要组分（有机酸、氨基酸、糖类）对土壤N₂O排放及其微生物过程的影响,为选择适宜的植物进而控制土壤N₂O排放提供支撑。【方法】通过室内试验分别添加草酸、丝氨酸、葡萄糖于土壤中模拟根系的3种主要分泌物,每种分泌物设置两个浓度水平：低浓度（150 μg C·d ^-1）和高浓度（300 μg C·d ^-1）,另设置添加蒸馏水的对照组,共7个处理。将土壤置于120 mL玻璃瓶中进行培养,24 h内采集气体样品7次,每次培养2 h,获取N₂O排放速率、日累积排放量和同位素特征值（δ ¹⁵N ^bulk、δ ¹⁸O和SP（site preference,SP=δ ¹⁵N ^α-δ ¹⁵N ^β））。【结果】添加3种根系分泌物组分后,土壤N₂O排放速率均逐渐升高,且均高于对照。高浓度处理组N₂O累积排放量为：葡萄糖（（3.2±1.3）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>丝氨酸（（2.6±0.5）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>草酸（（1.4±0.2）mg·kg ^-1·d ^-1）处理,低浓度处理组为：草酸（（2.7±1.3）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>丝氨酸（（1.8±0.4）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>葡萄糖（（1.6±0.8）mg·kg ^-1·d ^-1）处理;添加根系分泌物的不同处理间土壤N₂O的δ ¹⁸O值无明显差异,并稳定在24.1‰—25.6‰,且均显著高于对照（（20.1±1.5）‰）;土壤N₂O的δ ¹⁵N ^bulk值与添加根系分泌物的种类有关,其中草酸处理组为（-20.06±2.22）‰、丝氨酸处理组为（-22.33±1.10）‰、葡萄糖处理组为（-13.86±1.11）‰、对照组为（-23.14±3.72）‰。各处理土壤N₂O的SP值的变化范围为13.13‰—15.03‰,根系分泌物浓度越高,SP值越低。综合分析不同处理4个指标（N₂O排放速率、N₂O的δ ¹⁵N ^bulk、δ ¹⁸O和SP值）的不同时刻的检测值与日均值的校正系数,添加根系分泌物后第16小时各处理4个指标的校正系数最接近于1。【结论】在NH+ 4-300 mg N·kg ^-1的土壤环境下根系分泌物促进N₂O的排放,且在培养期间（24 h）土壤N₂O排放速率逐渐升高。高浓度处理组葡萄糖对土壤N₂O排放速率促进效果最强,低浓度处理组草酸对土壤N₂O排放速率促进效果最强。与对照组相比,根系分泌物的添加使N₂O的δ ¹⁸O值显著升高;与对照组相比,葡萄糖的添加使δ ¹⁵N ^bulk值显著升高。根系分泌物浓度越高,反硝化作用对N₂O的贡献越大。     

基于粒子群算法的混联机构神经网络自适应反演控制

针对含有不匹配干扰的混联机构轨迹跟踪控制问题，提出了一种极限学习机与自适应反演控制相结合的控制策略。在对干扰进行分析的基础上，分别采用两个极限学习机网络对系统中的匹配和不匹配干扰进行逼近和补偿。基于Lyapunov函数稳定性设计了混联机构的控制律与自适应律，实现混联机构的轨迹跟踪控制。由于控制器可调参数较多，采用粒子群算法进行控制器参数的寻优整定。仿真结果表明，所提出的控制方法具有良好的轨迹跟踪精度和鲁棒性。     

磴口县地下水空间异质性分析及其对景观格局变化的响应

应用地统计学和地理信息系统方法，分析内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县地下水埋深对景观格局演变的响应。首先，通过半变异函数模型分析了磴口县地下水埋深的空间异质性特征，进而利用克里金插值对研究区2008、2016年的地下水埋深空间分布进行了拟合；其次，基于磴口县2008年与2016年的景观格局分布数据，研究了其景观格局演变特点；最后利用GIS叠加分析手段，将地下水埋深变化与景观格局演变数据进行耦合，分析了地下水埋深对景观格局演变的响应机制。研究结果如下：①空间上，磴口县地下水埋深大体遵循由东北向西南逐渐加深的趋势，研究时段内其空间异质性呈上升趋势，空间异质性中的随机扰动增强。②县域主要景观类型为林地，其次为沙地、裸地与水体，研究时段内建筑用地与水体增加明显，耕地与沙地略有减少。③景观格局演变对地下水埋深有较明显的影响，建筑用地的扩张使其加深，地表灌溉系统的不断完善使其上升。总体来看，磴口县地下水资源利用效率有较明显的提高。