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黑龙江帽儿山温带森林类型土壤非生长季温室气体排放特征

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林业科学 2020年第10期56卷 11-25页

作者：刘辉牟长城吴彬张悦井立杰东北林业大学生态研究中心哈尔滨150040 国家林业和草原局大兴安岭调查规划设计院加格达奇165100

【目的】探讨东北温带8种森林类型非生长季土壤温室气体通量、非生长季土壤温室气体排放的年贡献率及增温潜势的规律,以期揭示森林类型变化对土壤非生长季温室气体排放的影响。【方法】采用静态暗箱-气相色谱方法,测定温带帽儿山2种人工... 详细信息

【目的】探讨东北温带8种森林类型非生长季土壤温室气体通量、非生长季土壤温室气体排放的年贡献率及增温潜势的规律,以期揭示森林类型变化对土壤非生长季温室气体排放的影响。【方法】采用静态暗箱-气相色谱方法,测定温带帽儿山2种人工林(红松人工林与兴安落叶松人工林,林龄均51年)、5种天然次生林(硬阔林、白桦林、山杨林、杂木林和蒙古栎林,林龄均为61~67年)和原始针阔混交林(林龄150年)非生长季土壤CO2、CH4和N2O通量及相关环境因子(0~40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度),采用单因素和Duncan法进行方差分析和多重比较(α=0.05),利用多元逐步回归从各月平均气体通量的可能影响因子(0~40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度)中筛选主要影响因子。【结果】帽儿山8种温带林型的非生长季土壤CO2通量(15.97~57.86 mg·m^-2h^-1)表现为2种人工林和4种次生林(蒙古栎林除外)显著高于原始林107.5%~147.1%和135.3%~262.3%(P0.05);非生长季N2O通量(7.68~40.55μg·m^-2h^-1)表现为2种人工林和3种次生林(硬阔林、山杨林和杂木林)显著高于原始林114.2%~286.6%和116.3%~192.0%(P<0.05);非生长季土壤CO2排放通量表现为原始林主要受T5及0~40 cm土层土壤pH值、含水率及硝态氮含量影响,人工林主要受T5和积雪厚度影响,次生林主要受T5和0~40 cm土层土壤铵态氮含量影响;CH4吸收表现为原始林仅受T5影响,人工林受积雪厚度影响,次生林受T5和0~40 cm土层土壤铵态氮含量影响;N2O排放表现为原始林仅受积雪厚度影响,人工林与次生林主要受积雪厚度及0~40 cm土层土壤铵态氮含量和含水率影响;与原始林相比,人工林和次生林使非生长季土壤CH4吸收的年贡献率(12.3%~30.2%)减少2.8%~10.0%(山杨林除外),而使CO2和N2O排放的年贡献率(4.8%~12.5%和7.0%~63.6%)增加了3.1%~7.7%或3.0%~56.6%;与原始林相比,人工林和次生林使非生长季土壤温室气体增温潜势(71.16~250.64 g CO2·m^-2)显著提高130%~190%和120%~250%(P<0.05)。【结论】温带原始红松林被皆伐后形成的人工林和次生林恢复至51~67年时,早期的人为干扰对其非生长季温室气体排放的影响尚未得到彻底消除;人工林和次生林CO2、N2O通量较原始林均显著提高,次生林CH4通量显著提高,人工林却显著降低。

关键词：温带森林人工林和次生林非生长季温室气体排放主控因素增温潜势与年贡献率

间伐强度对温带兴安落叶松林土壤温室气体通量日变化影响

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间伐强度对温带兴安落叶松林土壤温室气体通量日变化影响

作者：井立杰东北林业大学

学位级别：硕士

土壤温室气体排放日变化研究将有助于减少陆地生态系统碳氮估算不确定性,而采伐干扰对其日动态有何种影响仍不清楚。本研究采用静态暗箱-气相色谱法,同步观测我国温带帽儿山兴安落叶松林(Larix gmeinii)不同间伐强度(对照LW、轻度间伐LQ... 详细信息

土壤温室气体排放日变化研究将有助于减少陆地生态系统碳氮估算不确定性,而采伐干扰对其日动态有何种影响仍不清楚。本研究采用静态暗箱-气相色谱法,同步观测我国温带帽儿山兴安落叶松林(Larix gmeinii)不同间伐强度(对照LW、轻度间伐LQ-25%、重度间伐LZ-50%,间伐至今21年)下的土壤C02、CH4和N20通量在春、夏、秋3个季节的日通量及其相关环境因子(温度、湿度),揭示采伐干扰对温带森林土壤温室气体排放日动态的影响规律及其主控因子。并确定该区春、夏、秋3季间伐落叶松林3种温室气体1d中最佳观测时间,以便为减少长时间尺度观测结果的不确定性提供依据。结果表明:(1)间伐强度对各季节气温、土壤温度及湿度日变化影响不同。仅LZ使春季土壤30-40cm日均温度显著升高42.6%-81.1%(p夜型)及趋势(单峰型、恒定型及偏态型)也不同,间伐未改变其格局及趋势。(3)间伐强度对各季节土壤CH4日通量(-0.021--0.076 mg.m-2.h-1)影响不同,LQ、LZ使春、秋季CH4日通量降低26.2%～27.6%(p>0.05)和38.2%～50.0%(p日、日≈夜及日≈夜型)及趋势(偏态型、阶梯型及恒定型)不同,间伐改变了其春、夏季日格局及趋势。(4)间伐强度对各季节土壤N20日排放通量(0.004-0.053 mg.m-2.h-1)均无显著影响,但LQ使其夏、秋季N20日通量降低幅度较大(21.6%～55.6%,P>0.05);且各季节N20日变化格局(日≈夜、日≈夜及日>夜型)及趋势(恒定型、恒定型及单峰型)不同,LZ改变夏季N20日变化格局及趋势,LQ、LZ改变秋季日变化趋势。(5)间伐增加了春、秋季土壤CO2日排放与土壤温度相关性而降低其与湿度相关性;降低了春季CH4日吸收与土壤温湿度相关性,LZ增加夏季CH4日吸收与深层土壤温度、湿度相关性;降低了春、秋季N2O日排放与土壤湿度相关性,但增加了夏季N2O日排放与土壤温度、湿度相关性。(6)在温带帽儿山落叶松人工林地中,3种处理样地春季CO2通量最佳观测时间可统一到9:00或21:00;夏季为6:00或12:00;秋季为21:00。春季3者CH4通量最佳观测时间为12:00;夏季LW与LQ为9:00,LZ为12:00;秋季LW与LQ为9:00,LZ为15:00。春季N20通量最佳观测时间中LW为12:00,LQ与LZ为9:00;夏季3者均为 15:00;秋季 LW 与 LZ 为 12:00,LQ 为 15:00。

关键词：温带兴安落叶松人工林土壤温室气体日动态间伐影响

透光抚育对温带帽儿山红松林非生长季土壤温室气体排放的影响

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应用生态学报 2018年第7期29卷 2183-2194页

作者：张悦牟长城刘辉井立杰东北林业大学生态研究中心哈尔滨150040

非生长季土壤温室气体排放在碳氮循环中具有重要作用,而采伐干扰对非生长季森林土壤温室气体排放具有何种影响并不明确.采用静态暗箱-气相色谱法,同步观测温带帽儿山50年生红松人工林在不同透光抚育方式下(次生林冠下栽植红松10年时设... 详细信息

非生长季土壤温室气体排放在碳氮循环中具有重要作用,而采伐干扰对非生长季森林土壤温室气体排放具有何种影响并不明确.采用静态暗箱-气相色谱法,同步观测温带帽儿山50年生红松人工林在不同透光抚育方式下(次生林冠下栽植红松10年时设立为对照;半透光抚育:伐除上层林木50%;全透光抚育:伐除上层林木100%)非生长季土壤3种温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放通量及其相关环境因子(土壤温度、含水量及碳氮含量等),研究采伐干扰对非生长季森林土壤温室气体排放的影响及主控因子.结果表明:透光抚育会降低非生长季土壤CO_2、CH_4和N_2O的排放通量,全透光和半透光抚育显著降低了温带红松林非生长季土壤CO_2排放量21.0%和22.8%,并降低CH_4吸收量16.0%和16.4%,但差异不显著,全透光抚育显著降低N_2O排放量23.5%,而半透光抚育降低11.2%且差异不显著.温带红松林非生长季土壤CO_2、CH_4和N_2O的年贡献率分别为11.7%~14.2%、13.1%~17.0%和63.9%~72.6%,透光抚育降低了非生长季土壤CO_2(1.4%~2.5%)和CH_4(0.7%~3.9%)年贡献率,但提高了N_2O年贡献率(2.4%~8.7%).透光抚育增加了CO_2排放与土壤温度、含水量、硝态氮及铵态氮的相关性,降低其与有机碳的相关性,增加了CH_4排放与土壤含水量、酸碱度、有机碳和铵态氮的相关性,降低其与硝态氮的相关性,增加了N_2O排放与土壤温度相关性,降低其与硝态氮和铵态氮的相关性,改变了其与土壤酸碱度的正负相关关系.因此,透光抚育经营方式能够显著影响温带森林非生长季土壤温室气体排放,其中全透光抚育降低非生长季土壤N_2O排放能力要强于半透光抚育.

关键词：温带红松林温室气体非生长季主控因子透光抚育

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基于信道建模的多层星地融合数据分配策略

通信学报 2024年第7期45卷 70-83页

作者：宋宇杰曹越陈诺孙智立武汉大学国家网络安全学院湖北武汉430070 萨里大学通信系统研究所吉尔福德GU27XH

为了解决空天地一体化网络中面临的星地链路切换效率低、数据分配不均、数据传输中断率高等问题,针对多层卫星架构的星地融合数据传输场景,提出了一种基于信道建模的多层星地融合数据分配策略。该策略考虑星地距离、自由空间路径损失、... 详细信息

为了解决空天地一体化网络中面临的星地链路切换效率低、数据分配不均、数据传输中断率高等问题,针对多层卫星架构的星地融合数据传输场景,提出了一种基于信道建模的多层星地融合数据分配策略。该策略考虑星地距离、自由空间路径损失、信道增益、剩余服务时间等因素,基于香农信道容量理论,构建信道模型感知的低地球轨道卫星服务能力量化模型,从而生成数据分配策略。考虑数据传输中断风险,依托数据交互历史信息,通过可靠性确认机制动态调整数据分配策略,以提升数据传输效率,实现中断避免的星地链路无缝切换。仿真结果表明,所提策略在投递率、平均投递时延与中断率方面均优于其他基准算法。

关键词：空天地一体化网络数据分配策略信道建模无缝切换

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基于RNN-IHBA算法的集成批量调度优化设计

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基于RNN-IHBA算法的集成批量调度优化设计

作者：井立会沈阳大学

学位级别：硕士

随着社会需求的增长,生产规模的日益增大,生产过程的复杂性也日益增加,为确保企业的高效、稳定的生产,同时实现最大的经济效益,原有的简单化、局部化、常规化、仅凭经验的生产方式已无法适应现代企业发展的需要,同时,由于各种不确定性因... 详细信息

随着社会需求的增长,生产规模的日益增大,生产过程的复杂性也日益增加,为确保企业的高效、稳定的生产,同时实现最大的经济效益,原有的简单化、局部化、常规化、仅凭经验的生产方式已无法适应现代企业发展的需要,同时,由于各种不确定性因素(如需求、加工时间或交货周期波动、设备故障、交货期变更、订单取消等)的影响,如何有效地完成顾客的交期成为一个新的难题。因此,为了解决企业批量生产调度问题,本文采用改进蜜獾算法(Improved Honey Badger Algorithm,IHBA)和神经网络方法,针对作业车间环境具有资源容量约束的批量确定和调度优化问题(Capacitated Lot-sizing and Scheduling Problem,CLSP)开展研究,主要研究内容如下:(1)构建不确定时间下的调度框架,考虑客户需求和作业处理时间的不确定性,基于预测性和周期性反应策略,提出一种考虑序列相关设置时间和容量约束的同时批量生产和车间调度问题。为解决需求和加工时间的不确定性,构建基于可满足性模块理论的确定性模型,引入安全库存和安全松弛概念,建立新的鲁棒优化模型。(2)针对以最小化生产总成本为优化目标的集成批量调度问题,基于传统的蜜獾算法,提出IHBA算法。通过改变混沌迭代初值产生混沌伪随机序列,利用逻辑映射机制提高元启发式算法的速度,解决过早收敛以及局部最优现象;采用神经网络对安全库存和安全松弛参数进行估计,使用均匀分布初始化网络权重,为了控制过度拟合,时间段的数量采用早期停止方法的函数,在开始滚动地平线方法之前,根据具体输入和输出对其进行离线培训。(3)通过实例对所提神经网络与IHBA算法进行对比分析,验证所构建的批量调度车间模型的拟合度良好。通过具体数值实验,与各种智能优化方法的比较,证明IHBA的有效性;最后,对某生产气门零部件的企业进行实例验证,根据其生产工序以及加工时间,构建生产模型,运用神经网络的IHBA算法获取最优调度策略。

关键词：集成批量调度动态事件数据驱动 IHBA算法安全库存安全松弛

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改进蜜獾算法和神经网络在CLSP中的应用

制造技术与机床 2024年第9期 181-188页

作者：董海井立会沈阳大学应用技术学院辽宁沈阳110044 沈阳大学机械工程学院辽宁沈阳110044

针对作业车间环境具有能力受限的批量调度问题(capacitated lot-sizing and scheduling problem,CLSP),提出基于改进蜜獾算法和神经网络的混合优化算法,以此来应对需求和处理时间的不确定性。首先,考虑需求和处理时间受到不确定性影响,... 详细信息

针对作业车间环境具有能力受限的批量调度问题(capacitated lot-sizing and scheduling problem,CLSP),提出基于改进蜜獾算法和神经网络的混合优化算法,以此来应对需求和处理时间的不确定性。首先,考虑需求和处理时间受到不确定性影响,构建基于可满足性模理论的确定性模型,引入安全库存和安全松弛两个弹性参数,以运营总成本最低为优化目标,建立需求不确定下的鲁棒优化模型;其次,提出基于改进蜜獾算法和神经网络的混合算法,利用混沌理论生成伪随机值,估计安全参数的标称值和变化幅度,提高算法速度;最后,进行示例验证,结果表明所提算法可优化调度准则,减小最优性差距,有效解决具有延期订单许可的问题,降低平均短缺成本。

关键词：批量大小和调度数据驱动优化人工神经网络

动态事件触发下的一阶非线性多智能体系统设定时间一致性

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工程科学学报 2024年第9期46卷 1604-1612页

作者：石井龙刘志杰郭皓晨刘剑东南大学自动化学院南京210096 北京科技大学智能科学与技术学院北京100083 东南大学经济管理学院南京210096

为了保证多智能体系统收敛速度快的同时节约通信资源,针对一阶非线性多智能体系统提出了动态事件触发设定时间一致性算法.相较于传统的有限时间和固定时间控制算法,设定时间控制算法引入时变函数,可以保证系统在任意预设时间内均可达到... 详细信息

为了保证多智能体系统收敛速度快的同时节约通信资源,针对一阶非线性多智能体系统提出了动态事件触发设定时间一致性算法.相较于传统的有限时间和固定时间控制算法,设定时间控制算法引入时变函数,可以保证系统在任意预设时间内均可达到一致性.同时,设定时间控制算法的收敛时间上界不依赖于系统初始状态、拓扑结构和控制参数,可以根据用户需求任意提前设置.故设定时间控制算法解决了计算冗杂的问题,同时可以保证控制精度.为了进一步减少触发次数,在现有的静态事件触发控制算法的基础上引入新的动态变量,进而设计出动态事件触发算法.动态变量随时间改变,可以降低触发次数,从而减少控制器更新频率和执行机构的磨损程度.鉴于非线性系统广泛存在于实际应用场景中,基于非线性系统设计的控制算法更具有一般性.最后,通过数值仿真验证动态事件触发设定时间一致性算法的有效性.综上,本文所提出的动态事件触发设定时间一致性算法可以保证一阶非线性系统在任意设定时间内实现一致性,并且减少触发次数,更可能应用于实际工程.

关键词：设定时间一致性动态事件触发控制非线性动力学时变函数多智能体系统

铈掺杂氨基功能化金属有机骨架活化过硫酸盐降解苯酚的研究

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铈掺杂氨基功能化金属有机骨架活化过硫酸盐降解苯酚的研究

作者：莫立杰安徽建筑大学

学位级别：硕士

近年来,以酚类化学品为代表的有机污染物对自然水体造成一定污染,给人类健康和生态系统带来了严重危害。基于硫酸根自由基的高级氧化技术（SR-AOPs）以其高效、绿色、能耗低、反应条件适用性广等优点,被广泛应用于药物和染料等有机物污... 详细信息

近年来,以酚类化学品为代表的有机污染物对自然水体造成一定污染,给人类健康和生态系统带来了严重危害。基于硫酸根自由基的高级氧化技术（SR-AOPs）以其高效、绿色、能耗低、反应条件适用性广等优点,被广泛应用于药物和染料等有机物污染物的降解。以Fe为中心的MOFs具有高比表面积、多孔性、结构灵活多变等特点,在吸附、气体储存和分离、催化等领域拥有较大的应用潜力。通过官能团修饰和金属掺杂等方式可以加速MOFs中Fe（Ⅲ）与Fe（Ⅱ）之间的转化,提高活化过硫酸盐降解有机污染物的速率。目前关于MOFs活化过硫酸盐的催化机理尚需研究。基于已有研究,本文以铁基MOF材料MIL-101（Fe）为基础,探究通过添加氨基官能团以及掺杂过渡金属Ce,探讨改进后的MOF催化剂活化过一硫酸盐降解苯酚的影响,主要结论如下:（1）通过添加氨基官能团,可以提高金属有机骨架作为PMS催化剂的活化效率。采用溶剂热法,制备了催化剂NH2-MIL-101（Fe）,并采用SEM、XRD、XPS及FT-IR表征分析证明了催化剂的成功制备;通过构建NH2-MIL-101（Fe）/PMS体系,以苯酚为目标污染物,研究了不同体系、温度、初始p H值、催化剂投加量、PMS浓度以及阴离子干扰对降解苯酚的影响;最后通过自由基淬灭实验对该体系降解苯酚的机理进行分析,并通过重复利用实验探究催化材料在实际废水处理过程的稳定性。结果表明:相较于催化剂MIL-101（Fe）,添加氨基官能团,可以提高催化剂的活化性能。在催化剂NH2-MIL-101（Fe）的投加量为20 mg,PMS浓度为1 mmol/L,溶液初始p H值为6.85,温度为25℃的条件下,NH2-MIL-101（Fe）/PMS体系在60 min内对100 m L浓度为10 mg/L的苯酚的降解率达到了51.54%,k值达到0.0129 min-1,并且在p H（3-9）范围内具有良好的降解效果,降解率达到51.54%以上。自由基淬灭实验结果显示,催化剂通过活化PMS生成自由基SO4·-、·OH、·O2-和非自由基1O2攻击苯酚,最终矿化生成CO2和H2O;催化剂NH2-MIL-101（Fe）经3次重复使用后降解率保持在29.61%以上。（2）通过掺杂过渡金属铈,可以有效提高金属有机骨架活化PMS的效率。通过溶剂热法,制备了催化剂NH2-MIL-101（Fe,Ce）,并采用SEM、XRD、XPS及FT-IR表征结果证明NH2-MIL-101（Fe,Ce）已成功制备;然后通过构建NH2-MIL-101（Fe,Ce）/PMS体系,以苯酚为目标污染物,研究了不同Ce掺杂比例的对比、催化剂投加量、PMS浓度、阴离子干扰、温度、初始p H值对苯酚降解的影响;通过自由基淬灭实验以及EPR自由基捕获实验对该体系中降解苯酚的机理进行分析,并通过ICP-OES探究催化材料在实际废水处理过程中的金属离子溶出情况,并采用液质联用LC-MS分析苯酚的降解路径。结果表明:与催化剂NH2-MIL-101（Fe）相比,掺杂过渡金属Ce,可以进一步提高催化剂的活化性能。在催化剂NH2-MIL-101（Fe,Ce）-15%的投加量为20 mg,PMS浓度为1 mmol/L,溶液初始p H值为6.85,温度为25℃的条件下,该体系在50 min内对100 m L浓度为10 mg/L的苯酚的降解率达到100%,k值达到0.054 min-1,并且在初始p H值为3～9的范围内均具有良好的催化活性。自由基淬灭和EPR自由基捕获实验结果显示,该体系存在自由基SO4·-、·OH、·O2-和非自由基1O2共同作用于苯酚,使其矿化生成CO2和H2O。图[26]表[6]参[135]

关键词：苯酚过一硫酸盐金属有机骨架催化高级氧化技术

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组织氛围对建筑工人安全行为影响机理研究

组织氛围对建筑工人安全行为影响机理研究

作者：牛立杰山东建筑大学

学位级别：硕士