The Generalized Conjugate Direction Method for Constrained Optimization A Geometrical Approech

The conjugate direction method for solving the unconstrained optimization problem is extended to solving the constrained optimization problem by method of differential geomtry.By inducing a new class of affine connections on a constrained sub-manifold, the primary constrched optilnhation problem is converted to a unconstrained local quadratic programming problem.Based on the definition and construction of a new class of generalized conjugate directions, it isproved that optimum value of the primary constrained optimization problem must be located on thegeodesic line which is formed by the conjugate directions mentioned above and can be reached withinfinite searching step. Therefore a new curve search algorithm with generalized conjugate directions isput forward.     

典型自然带土壤氮磷化学计量空间分异特征及其驱动因素研究

植物生活型、地形及区域气候特征等对土壤养分的空间分布有着重要的影响。通过对我国典型自然带土壤氮磷化学计量与植物生活型、地形及气候因素间相互关系的研究,探讨了我国土壤氮磷的空间变异与分布特征及其主要控制因素。结果发现,5个自然带的土壤全氮(TN)和氮磷比(N/P)存在显著差异(p0.01);除温带荒漠带较低(0.47 mg g~(-1))外,土壤全磷(TP)均值总体变化不明显(p0.05)。在不同自然带区域内,TN、TP及N/P变化与海拔、温度及降水呈现出显著的线性和非线性二次相关,即表现出线性与单峰模式。暖温带落叶阔叶林带、温带草原带、温带荒漠带森林土壤中TN,以及青藏高原高寒植被带草本土壤中TP、温带荒漠带森林土壤的N/P主要受海拔因素的影响,而温带草原带草本植物的土壤TP则主要受降水的影响。同时,研究还发现,在多要素共同作用时,其影响程度也略有差异,温度和海拔作为控制因素影响亚热带常绿阔叶林带森林和温带草原带草本土壤TN变化,但前者受温度控制更为明显,后者则以海拔为主要驱动因素,而温带荒漠带草本土壤和森林土壤的TN主要受海拔和降水作用的影响,但以降水影响为主;亚热带常绿阔叶林带森林土壤TP,温带草原带、温带荒漠带和青藏高原高寒植被带草本土壤的N/P受植物生活型、地形及气候的共同影响,但程度略有不同,其中TP表现为降水温度海拔,而N/P为温度海拔降水。因此,在自然带和植物生活型的主控背景下,海拔、温度和降水的主控或交互作用直接驱动土壤氮磷及其化学计量特征的空间分异。     

基于颗粒模型的风积砂层降雨入渗深度计算及验证

为了研究沙漠干旱区降雨对砂层非饱和带水分的贡献,该文对风积砂层水分入渗过程中的水分存在形式和运移机理进行了理论和力学分析。通过以触点水为主要储水单元的立方布局颗粒模型推导出水分入渗过程中湿润深度的解析表达式,并进行验证。物理和力学分析表明,砂颗粒表面很难形成较厚的薄膜水,砂层非饱和带水分大部分以触点水的形式存在。模型计算结果表明,水分入渗的湿润深度与入渗水量和触点水湿润角有关。模型验证表明,水分入渗湿润深度的解析表达式在风积砂层入渗深度计算中具有一定的适用性,但触点水湿润角与砂颗粒粒径的函数关系还有待进一步研究当设定触点水湿润角为π/4时,比例常数为11.5。该研究可为干旱区农业规划提供依据。     

1951-2016年长江荆南三口地区旱涝演变与急转特征分析

根据荆南三口地区22个气象站点1951—2016年月降水资料,采用标准化降水指数（SPI）及夏季长周期旱涝急转指数（LDFAI）,辅以EOF分析、小波分析、M-K检验等相关分析方法,分析荆南三口地区66年旱涝的变化特征。结果表明：（1）旱涝年际变化较大,20世纪50年代前涝后旱、60—70年代整体干旱、80年代旱涝交替、90年代洪涝、21世纪前涝后旱,且四季均可发生旱涝事件。（2）空间尺度可分为3个区域类型,东南部（湿润区）、中部（降水均匀区）、西北部（偏干区）,且季节空间分布上存在较大差异,西北部的五峰、宜昌、荆州等地四季干旱较多,中部的安乡、南县、华容等地四季洪涝较多。（3）年与四季多以5年、10年周期为主,并具有30~35年的长周期。（4）旱涝急转指数在1981年和2015年发生显著变化,而旱涝强度在1972年和2014年发生显著突变。（5）宜昌、石门、澧县等夏季多为旱转涝;五峰、宁乡、安乡、华容、常德等地夏季多为涝转旱。     

降雨量对洱海流域稻季氮磷湿沉降通量及浓度的影响

为了探究洱海流域稻季氮磷湿沉降规律,于2016及2017年稻季在大理洱海流域收集湿沉降样品,分析样品中总磷(total phosphorus,TP)、总氮(total nitrogen,TN)、NO_3~--N、NH_4~+-N等指标及其变化规律。结果表明,TN、TP湿沉降通量主要受降雨量支配,2016与2017年稻季单次降水TN、TP湿沉降通量与降雨量均呈极显著的线性正相关关系。TN、TP湿沉降浓度总体上随降雨量的增大而减小,同时与是否发生连续降雨及是否大规模施肥有关。以2017稻季氮素湿沉降为例,2017年稻季NH_4~+-N和NO_3~--N湿沉降对TN的占比分别为53.1%和20.6%,湿沉降以NH_4~+-N为主。可溶性无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)对TN的占比随着降雨量的增大而减小,随着连续降雨的延续而增大。2016及2017年稻季湿沉降TN质量浓度分别为0.87~4.03和0.90~6.85 mg/L,均远大于湖泊富营养化阀值,对洱海水生生态系统产生不利影响。     

Corn Monoculture Yield Response to Fertilization and Nitrate Nitrogen Distribution

The objectives of this study were to determine the effects of fertilization system, nitrate (NO₃)– nitrogen (N) distribution along soil profile, and their interaction on corn yield. The study was conducted at the experimental field of Institute of Field and Vegetable Crops in Novi Sad (Serbia) during 2001–2004. Corn monoculture included four fertilization variants: control (Ø), nitrogen–phosphorus–potassium (NPK) mineral fertilizers, mineral fertilizer + corn stalks (NPK + S), and mineral fertilizers + manure (NPK + M). The greatest yield was found in the variant NPK + M (9.25 t ha^?1). Path coefficients showed that greatest direct positive effects on corn yield were exhibited by NO₃-N levels at soil depths of 60–90 cm and 30–60 cm. The path analysis showed that winter precipitation (WP) had a direct negative effect on yield performance. However, the effect of the downward movement of NO₃-N from the topsoil to deeper soil layers of WP on yield was positive.     

Interactions of organic phosphorus with soil minerals and the associated environmental impacts: A review

As an important part of the soil phosphorus(P) pool, organic P(OP) is widely found in terrestrial and aquatic environments(e.g., soils and sediments).The interfacial behavior of OP on natural minerals affects the transport, transformation, and bioavailability of P in the environment. This paper reviews the processes involving adsorption-desorption, dissolution-precipitation, and enzymatic/mineral-mediated hydrolysis of OP at the mineral-water interface, and their subsequent effects on OP speciat...     

城市不透水表面的梯度格局、演变驱动与景观优化

不透水表面扩张对城市生态系统的过程、功能、服务有显著影响,研究其演变规律对城市发展有重要意义。以南京市为研究区,基于2000—2020年土地利用数据,采用空间梯度分析与景观格局分析相结合的方法,沿城市中心向外设置等距辐射状梯度带,分析不透水表面时空分布和梯度变化特征,同时建立沿江、跨江样带,研究不透水表面扩张规模与方向演变背后的驱动机制,最终为南京市景观格局优化提供政策依据。结果表明：(1)不透水表面景观优势度沿梯度带逐渐降低,城市中心不透水表面高度集聚,外围城区是扩张的重点区域,耕地、林地、水域等景观面积缩减严重,景观格局变化剧烈,城郊区域保持低速稳定扩张。(2)地形地貌与河流水系显著影响不透水表面扩张方向,政策规划也起到一定的作用,经济发展、人口增长、产业结构优化影响不透水表面扩张规模。(3)南京市应从改善城市生活空间、转变城市发展模式、控制城市扩张规模3个方面对城市景观格局进行优化。     

石油污染土壤鞘氨醇单胞菌遗传多样性16S rDNA-PCR-DGGE分析

鞘氨醇单胞菌是降解多环芳烃(PAHs)的重要功能微生物。然而,采用属特异引物直接从PAHs污染土壤中检测鞘氨醇单胞菌进而研究鞘氨醇单胞菌在污染土壤中的多样性、种群结构及其与PAHs污染的关系鲜有报道。本研究自行设计鞘氨醇单胞菌属特异性引物,通过16S rDNA-PCR-DGGE技术对沈抚灌区石油污染土壤鞘氨醇单胞菌遗传多样性进行了研究。结果表明,自行设计的鞘氨醇单胞菌属引物732f-982r能够特异、灵敏的从环境样品中检出鞘氨醇单胞菌。当沈抚灌区原位污染土壤的PAHs浓度小于5 mg kg-1时,鞘氨醇单胞菌多样性随着PAHs浓度的增加而增加;而初始PAHs浓度高的实验室模拟实验土壤,其鞘氨醇单胞菌多样性较低。鞘氨醇单胞菌种群结构受污染土壤总石油烃(TPH)含量的影响,TPH含量接近的土壤,鞘氨醇单胞菌的群落结构较为相似。