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相似文献
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1.
老芒麦(Elymus sibiricus)种群地上生物量空间分布格局研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
采用分形几何学的方法对老芒麦(Elymus sibiricus)种群地上生物量空间分布格局进行了研究,结果表明:1)在某一时刻老芒麦不同植株地上生物量的空间分布格局具有相似性,7月6日的分形维数最大,为1.5054;6月16日、7月31日以及8月10日的分形维数较小,分别为0.7001、0.4675和0.3428。2)虽然在整个生长季内,老芒麦地上生物量与株高的对数值之间存在线性关系,但仍然存在许多细节问题,3)老芒麦株高在20-59cm尺度范围内,双对数半方差图存在明显的2个线性区域,反映出生物量空间分布格局的异质性。4)高度间隔为4cm以下的分形维数为1.63465,高度间隔大于4cm时的分形维数为1.0407。  相似文献   

2.
为了揭示种群空间分布特征随尺度的变化规律,探讨不同种群对空间资源的占据能力和生态适应能力及分形差异,采用计盒维数、信息维数和关联维数对木论自然保护区铁榄群落主要乔木种群格局特征进行了研究。结果表明,优势种铁榄(Sinosideroxylon pedunculatum)、东女贞(Ligustrum japonicum)、小栾树(Boniodendron minius)、稀有濒危种掌叶木(Handeliodendron bodinieri)、青檀(Pteroceltis tatarinowii)5个种群在相应的尺度具有明显的分形特征;计盒维数和信息维数大小顺序一致,均为:铁榄〉东女贞〉小栾树〉掌叶木〉青檀;在5个种群中,铁榄计盒维数为1.7763最大,接近2,对空间环境的占据能力最强,信息维数(1.7206)也最大,个体聚集强度强,在群落中处于绝对优势地位,青檀计盒维数(0.8316)和信息维数(0.8990)最小,对环境的占据利用能力弱,个体聚集程度整体较弱,在群落中处于伴生地位;在0.5~50m的尺度上,关联维数大小顺序为:铁榄(1.7314)〉东女贞(1.6688)〉小栾树(1.6050)〉青檀(0.7868),而掌叶木只有在大的尺度上才出现关联,且关联较强。3个分形维数大小的不同组合,能够全面揭示不同种群格局特征和种群在群落中所处地位的差异。  相似文献   

3.
遗传算法支持下土地利用空间分形特征尺度域的识别   总被引:1,自引:0,他引:1  
吴浩  李岩  史文中  陈晓玲  付东杰 《生态学报》2014,34(7):1822-1830
针对土地利用空间分形特征只存在于有限尺度域的现象,采用无标度区内离散点拟合的离差平方和平均值最小作为目标函数,提出了一种基于遗传算法的土地利用空间分形特征尺度域的识别方法,用于准确计算分形维数的有效区间范围。以武汉市武昌区水域空间分形特征为例,利用Quickbird多光谱遥感影像提取土地利用空间信息,重点讨论了基于遗传算法识别土地利用空间分形特征尺度域范围的总体思路、适应度函数和遗传算子等环节;然后分别从测定系数、标准差和无标度区间3个角度,将其同人工判断法、相关系数法以及强化系数法进行对比讨论;并结合研究区域实际的水域空间分布格局,分析不同方法计算所得半径维数的合理性。结果表明,土地利用分形特征尺度域的范围对分形维数计算结果有较大影响;相对于传统计算方法来说,遗传算法在尺度无标度区间识别上具有更高的精度,可以为土地利用空间格局分形特征的研究提供客观指导意见。  相似文献   

4.
基于分形理论的木材顺纹理断裂研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究5种木材顺纹理断裂性质和断面分形特征,测量断口表面的分形维数,建立了分形维数与断裂韧性间的关系.研究结果表明:(1)不同树种因其构造差异对裂纹扩展的阻力不同,这种差异同样也表现在材料断裂表面的形貌特征上;(2)木材顺纹理断裂韧性K(IC)^(TL)与分形维数D之间有很高的正比关系:y=0.036x+2.162,(R^2=0.98),揭示了断口分形维数与材料性能之间的内在联系.  相似文献   

5.
保安湖—湖湾大型水生植物群落格局的研究   总被引:6,自引:2,他引:4  
用地质统计学中的半方差和双对数半方差图对保安湖-湖湾(黄风口)的大型水生植物群落格局进行了研究,在不同的尺度上对群落及其主要组成种类的空间异质性进行了定量的描述。结果表明:保安湖黄风口大型水生植物群落的双对数半方差图存在线性区域,群落具有分形特征(自相似性).在不同的尺度下,群落和各组成种类空间格局具有不同的分形维数值,异质性程度存在差异。但其异质性程度不高,建议进行群落调查时,样方尺度应取520m;单一种群调查时的样方尺度取380m.    相似文献   

6.
以浙江省天目山国家级自然保护区为例,采用多尺度分析思想,利用多重分形分析方法,研究了不同尺度下物种多样性的变化、空间分布格局以及多样性与空间格局之间的关系。研究主要得到3方面的结论:(1)物种多样性具有尺度依赖性,随着空间尺度的增大,Shannon-Wiener多样性指数Ⅳ增大,Margalef多样性指数足和均匀度指数E减小;(2)多重分形参数αmin。多重分形谱的变化范围SR等能够定量反映物种的空间分布特征,空间大尺度越大,物种越聚集,空间分布越不均匀;(3)物种多样性与空间格局存在线性或幂函数关系。研究表明多重分形分析定量描述物种空间格局是有效性的,多重分形参数与生物多样性之间的定量关系为研究物种空间格局、生态属性与尺度之间的关系奠定了基础。因此,分形结合传统方法,在生物多样性方面的研究将有很大的潜在价值。  相似文献   

7.
流域非点源氮素流失空间分异特征的多时间尺度分析   总被引:3,自引:3,他引:0  
刘梅冰  陈兴伟  陈莹   《生态学杂志》2015,26(7):2183-2191
流域非点源污染关键源区的定位是控制和治理流域非点源污染的重要问题,为进一步揭示时间尺度对流域非点源氮素流失空间分异特征的影响,通过构建山美水库流域SWAT模型,在对各个子流域的总氮(TN)流失强度进行模拟的基础上,从多年平均、多年月平均、场次暴雨洪水过程等3种时间尺度,对氮素流失的空间分异特征和关键源区进行分析,并通过多元线性相关分析,对自然和人为因素的影响进行研究.结果表明: 不同时间尺度下流域氮素流失空间差异均十分显著,氮素流失空间分异程度以多年月平均最高,场次暴雨洪水过程最低;桃溪亚流域氮素流失量最大,是非点源氮污染关键源区.不同时间尺度下,土地利用类型均是影响流域非点源氮素流失空间分布的主要因素,而降雨、径流等自然因子对氮素流失空间分异的影响仅表现在不施肥月份和部分不施肥场次的暴雨洪水过程,这种规律与土地利用及施肥具有显著空间变化、而降雨径流的空间变异程度低有关.  相似文献   

8.
分形理论及其在土壤空间变异研究中的应用   总被引:10,自引:0,他引:10  
Zhang FS  Liu ZX 《应用生态学报》2011,22(5):1351-1358
土壤具有不同程度的空间变异性,土壤空间变异研究对于土壤管理有重要意义.本文简要综述了分形理论及其在土壤空间变异研究中的应用,重点讨论了利用矩方法计算土壤属性分形维,多重分形分析土壤空间变异性及基于多重分形谱参数的土壤属性尺度转换.早期研究验证了分形理论在分析土壤空间变异中的有效性和应用潜力,国内外近期研究则报道了利用分形及多重分形理论分析土壤空间变异的最新进展.分形理论可以成为量化土壤属性空间变异性及尺度转换的重要工具.  相似文献   

9.
兴安落叶松种群格局的分形特征——关联维数   总被引:20,自引:1,他引:19  
种群格局关联维数揭示出个体空间关联的尺度变化规律,表明种群个体的空间相关程度。采用关联维数对大兴安岭兴安落叶松种群格局的研究表明,各类兴安落叶松林中兴安落叶松种群格局具有较高的关联维数(接近2),个体空间关联程度较高,其次序为杜鹃-兴安落叶松林(1.746)>草类-兴安落叶松林(1.740)>越桔-兴安落叶松林(1.550)>杜香-兴安落叶松林(1.468)。兴安落叶松-白桦林中兴安落叶松种群格局的关联维数较小(<1.512,远离2),个体间关联较弱,处于劣势伴生地位。通过将各天然森林类型与兴安落叶松人工林比较显示,个体空间相关程度由高至低的次序为兴安落叶松人工林(1.762)>兴安落叶松天然林(1.626)>兴安落叶松-白桦林(1.434),揭示出兴安落叶松种群在不同森林类型中个体空间关联的尺度变化的差异。文中还对综合运用各种分形维数揭示种群格局尺度变化特征的问题进行了讨论。  相似文献   

10.
近年来, 关于DNA 序列的分形尺度特性的研究引起了研究者广泛的兴趣, 许多研究表明,DNA 序列的外显子和内含子区域具有不同的分形尺度特性,这有可能成为区别外显子和内含子序列的特征之一。文中应用WTMM( Wavelet Transform Modulus Maxim) 方法分析DNA 序列的分形结构,计算表征分形结构尺度特性的量化参数 Hlder 指数。考虑到外显子序列的三联体编码特性, 计算了DNA 序列及三个不同的相位序列分别在三种DNA walk 方式下得到的序列的Hlder 指数,并将每个Hlder 指数作为一维特征,考察外显子与内含子序列的分布。计算结果表明,只按单个分形尺度参数来看,外显子与内含子不具有可分性。在此基础上,从模式识别的角度出发, 将外显子与内含子视为由此构成的多维特征空间中的两个模式类, 由此设计基于LLM(LocalLinear Map) 神经网络的分类器,并对分类器的错误率进行估计,实验结果表明外显子序列与内含子序列在此特征空间中具有聚类特性,从而表明以这一组分形尺度参数作为序列特征,外显子与内含子具有可分性。这一结果为研究外显子与内含子序列的识别算法提供了新的线索  相似文献   

11.
DEM栅格分辨率和子流域划分对杏子河流域水文模拟的影响   总被引:9,自引:0,他引:9  
邱临静  郑粉莉  YIN Runsheng 《生态学报》2012,32(12):3754-3763
以黄土丘陵沟壑区杏子河流域为研究区,采用数字滤波法分割了杏子河招安水文站1958—1974年的基流量,评价了SWAT模型在该流域水文模拟的适用性,并分析了DEM栅格分辨率和子流域划分对SWAT水文模拟的影响。结果表明,SWAT模型适用于该流域年河川径流、地表径流、基流及产沙量的模拟。当DEM栅格分辨率在20—150 m之间时,SWAT能有效地模拟年河川径流、地表径流、基流及产沙量,各水文要素模拟结果的R2和NSE分别在0.93和0.51以上,RSR在0.43以下;而当栅格分辨率大于150 m时,各水文要素的模拟效果存在差异。子流域划分对流域产流模拟影响较小,而对产沙模拟影响较大。当子流域提取阈值在12—100 km2之间时,不同的子流域划分对产沙量几乎没有影响,若超出该阈值范围,模型会低估产沙量。因此,可针对不同的水文要素选择合适的DEM和子流域提取阈值,以提高模拟精度和运行效率。  相似文献   

12.
Zhang X M  Yu X X  Wu S H  Zhang M L  Li J L 《农业工程》2007,27(2):414-421
In this study Qiaozidong and Qiaozixi watersheds in Loess Plateau were selected as the case to investigate the effects of land use/coverage change on hydrological dynamics. The results showed that the runoff coefficient of controlled watershed reduced by about 50%, 85%, 90%, respectively, in wet, normal and dry years in comparison with that of uncontrolled watershed. The average runoff coefficient reduced by 73.6% during the period of 1995–2004 compared with that in the previous period of 1986–1994 for land use in controlled watershed. And the impacts of land use and vegetation changes on runoff were strengthened in response to the increasing rainfall. Additionally, the impacts of land use/coverage change on runoff yield are characterized by seasonal fluctuation. The maximum monthly runoff reduction in the both watersheds occurred in May, which was consistent with the period of the maximum land coverage appeared. Finally, when the rainfall intensity reached a certain threshold, the variance of flood peak in two watersheds reduced, which showed that the effects of forest on flood weakened. The flood peak discharge frequencies indicated that peak discharge would respond to the land use and vegetation change obviously on condition that there were the same frequencies of rainfall intensity in the earlier and later periods.  相似文献   

13.
植被覆盖和气候变化对径流的影响可能具有尺度依赖性,而在生态环境脆弱和地质结构复杂的西南喀斯特区开展研究较少。为此,以喀斯特地貌广泛发育的西江流域为研究区,选取郁江、红水河、浔江和梧州4个流域,利用Mann-Kendall趋势检验对4个流域年径流深、NDVI、降水量、潜在蒸散发和气温(1982—2015)的变化趋势进行了分析,运用多元经验模态分解(MEMD)量化了流域径流深与植被和气候因子在不同尺度上的相关性,并预测了年径流深,旨在研究喀斯特流域径流对植被和气候变化的多尺度响应。结果表明,径流深仅有红水河流域呈显著下降趋势(P0.05)。其中郁江流域径流深主要表征尺度为3年和5年,红水河流域径流深主要表征尺度为10年和22年,浔江和梧州流域径流深主要表征尺度为3年和22年。径流深与植被和气候因子的关系具有尺度依赖性,在不同尺度下,4个流域径流深与降水量和潜在蒸散发始终呈显著相关性(P0.05),而径流深与NDVI和气温的多尺度关系在某些表征尺度上并不显著。利用MEMD法对径流深的预测效果(R~2=0.81—0.86)要优于基于原始数据的多元逐步回归方法(R~2=0.69—0.78)。本研究可以为合理利用喀斯特流域水资源,促进流域社会经济可持续发展和生态环境保护提供科学依据。  相似文献   

14.
根据岷江上游杂谷脑河流域典型的高山峡谷地区主要水文特点,选择通用性较强的水文过程模式,构建高山峡谷地区森林流域分布式降雨-径流过程模型,避免过多复杂的区域性模型参数率定,保证模型在相似地区的可移植性;并选择杂谷脑水文站上游地区进行降雨-径流过程模拟,得到1999年和2000年模拟时段长度为1000 h的两个径流过程,对模拟与实测的径流过程、累积径流量、洪峰流量与峰现时间等进行比较,其拟合效果较好.该模型结构简单,引入的经验参数较少,可推广应用到其它尺度流域.  相似文献   

15.
毛乌素沙地沙生半灌木群落的空间异质性   总被引:31,自引:9,他引:22  
陈玉福  于飞海  董鸣 《生态学报》2000,20(4):568-572
在使用 5m× 50 0 0 m样带进行调查获得的植被盖度数据的基础上 ,通过半方差分析和分形分析揭示了毛乌素沙化草地沙生半灌木群落植被盖度的空间变异特点。半方差分析揭示出植被盖度的多尺度变异和等级斑块结构 ,在取样范围内至少存在着 3个等级。分形分析得出毛乌素沙地沙生半木群落植被盖度的分维 D=1 .90 ,接近于 2 ,指示着大部分空间变异发生在较小的尺度上 ;分段分形分析得出不同尺度范围内的分维 ,反映了空间异质性的多尺度变异性。这一结果揭示了荒漠化过程引起的生境破碎化  相似文献   

16.
Whether vegetation reduces soil loss by reducing runoff volume or rather by changing runoff-sediment yield relationship has received little attention. Base on the observed data from monitoring stations and the published data from other research, this issue is addressed at different scales in hilly areas of the Loess Plateau, North China. At the plot scale, vegetation helps reduce soil loss not only by reducing runoff volume, but also by changing the runoff-sediment yield relationship, resulting that the sediment-reduction rate is higher than the runoff-reduction rate. At the watershed scale, gully erosion and mass wasting process are dominant. Vegetation measures are insufficient to control local mass movement, implying that sediment availability remains high even after vegetation is established. It is also hard for slope vegetation to change the capacity of the sediment transport system at the watershed scale. Therefore, vegetation cannot change the runoff-sediment yield relationship at the watershed scale. This implies that vegetation reduces sediment yield only by reducing runoff volume and the sediment-reduction rate approximates the runoff-reduction rate at the watershed scale. Other slope measures for soil conservation such as terraces are considered to have the same effect on the runoff-sediment yield relationship as the vegetation. Several case studies involving different spatial scales are presented and confirm this conclusion.  相似文献   

17.
Zheng M G  Cai Q G  Chen H 《农业工程》2007,27(9):3572-3581
Whether vegetation reduces soil loss by reducing runoff volume or rather by changing runoff-sediment yield relationship has received little attention. Base on the observed data from monitoring stations and the published data from other research, this issue is addressed at different scales in hilly areas of the Loess Plateau, North China. At the plot scale, vegetation helps reduce soil loss not only by reducing runoff volume, but also by changing the runoff-sediment yield relationship, resulting that the sediment-reduction rate is higher than the runoff-reduction rate. At the watershed scale, gully erosion and mass wasting process are dominant. Vegetation measures are insufficient to control local mass movement, implying that sediment availability remains high even after vegetation is established. It is also hard for slope vegetation to change the capacity of the sediment transport system at the watershed scale. Therefore, vegetation cannot change the runoff-sediment yield relationship at the watershed scale. This implies that vegetation reduces sediment yield only by reducing runoff volume and the sediment-reduction rate approximates the runoff-reduction rate at the watershed scale. Other slope measures for soil conservation such as terraces are considered to have the same effect on the runoff-sediment yield relationship as the vegetation. Several case studies involving different spatial scales are presented and confirm this conclusion.  相似文献   

18.
以黄土高原第三副区桥子东、西沟流域为例,分析了土地利用/土地覆被变化的水文动态响应。研究结果表明:土地利用/土地覆被对年径流有显著影响,治理流域较未治理流域在丰水年、平水年和枯水年的径流系数分别减少约50%、85%和90%;流域土地利用后期(1995~2004年)较前期(1986~1994年)多年平均径流系数下降73.6%,且随降雨增多,土地利用与植被变化对径流的响应增强。土地利用/土地覆被变化对径流量的影响具有季节性特征,治理与非治理流域多年平均最大月径流系数减少时期与流域最大地表覆盖期具有一致性,即5月份径流系数减少值最大;同一降水条件下流域两期土地利用的产流量仅在生长季具有明显的差异。流域洪水径流量与场降雨量和30min最大雨强有较好的相关关系,场降雨量与30min雨强对治理流域洪水流量的影响要强于非治理流域;暴雨在达到一定强度后,对比流域的洪峰流量差异减小,即森林植被对洪水的影响减弱。经洪水频率分析,认为流域前后两期土地利用若具有相同频率的降雨强度,则一定频率范围内洪峰流量对土地利用与植被变化产生明显响应。  相似文献   

19.
The abandonment of traditional anthropogenic activities is an important driver shaping landscape patterns. Therefore, multi-scale pattern analysis over time is needed to identify appropriate scales for biodiversity conservation and monitoring of abandoned landscapes. We compared spatial and temporal changes in a pair of alpine watersheds in Italy (Cajada and Tovanella), which are similar in size, geo-climatic conditions, and land-use histories; but have had divergent anthropogenic abandonment processes since the 1950s. We hypothesize that this divergence has led to corresponding dissimilarities in multi-scale patterns of landscape change. To examine this hypothesis, we analyzed land cover maps from three years (1954, 1980/83, 2006) and described the changes using transition matrices. For each year and watershed, landscape heterogeneity and a set of class-level metrics (i.e. percentage of the landscape, area-weighted mean patch size, patch density, area-weighted mean shape index, edge density, and aggregation index) were also measured at different scales using random sampling techniques, and the results were summarized by using scalograms. Woodland expansion occurred mainly at the expenses of grasslands, meadows, and shrublands. These changes were greater during the first time-period (1954-80/83) than in the more recent period (1980/83-2006), with a mean annual value that decreased from +5.18 to +1.33 ha/year and from +4.08 to +1.96 ha/year in the abandoned and managed watersheds, respectively. Landscape heterogeneity decreased over time with a similar pattern in both watersheds, which indicates a general process of homogenization. Management regime affected the spatial-scale response of class-level metrics; these metrics showed a variety of multi-scalar responses, which were not always consistent over time and under different management regimes. When considering the response of the indices across spatial-scales for both watersheds, certain historical curves showed a scale break, representing a significant change in the shape and slope of the curve (i.e. scale divergence). The presence of scale breaks in the scalograms can potentially reveal important thresholds for biodiversity. For example, grassland and meadow patch density at small spatial scales (<200 m radius), which was found to be important for protected butterfly species, had a greater reduction over time in the managed watershed when compared to the abandoned watershed. In conclusion, the findings of this study indicate that there is good potential for understanding changes in landscape patterns under different management abandonment regimes by combining spatial and temporal analysis of class-level metrics.  相似文献   

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