中国水生态足迹广度、深度评价及空间格局

运用生态足迹方法对水资源进行流量资本和存量资本区分,测算分析了中国31个省市1997—2014年的水生态足迹广度与深度。结果显示:(1)中国的水生态足迹广度受年际水资源量丰枯影响,总体呈波动趋势;各省市的水生态足迹广度存在着明显差异,南方地区水生态足迹广度普遍大于北方地区;(2)研究期内,中国的水生态足迹深度只有1998年为1,其余年份的水资源流量资本已不能满足人类生产生活的需求,需要消耗水资源存量资本;各省市之间水生态足迹深度相差较大,整体上北方高南方低,其中14个省份18年的平均水生态足迹深度为1,平均水生态足迹深度最高的地区是宁夏的308.12;(3)运用空间自相关方法对31个省市的水生态足迹广度和深度进行分析得出,中国省际水生态足迹广度与深度均存在明显的空间集聚现象。水生态足迹广度H-H集聚地区主要集中在中国南方地区,水生态足迹深度H-H集聚地区主要集中在中国北方地区。通过对全国水生态足迹广度与深度的测度分析为水生态足迹分析提供新的研究方法,同时也为区域水资源可持续利用提供理论依据。     

秦岭太白红杉种群空间分布格局动态及分形特征研究

采用相邻格子样方法采集数据,应用计盒维数和信息维数研究了太白红杉种群空间格局的分形特征,结果表明,太白红杉种群有较高的计盒维数(1.8087)和信息维数(1.7931),表明其对空间占据程度较高.用分布系数法和Morisita格局指数法检验格局类型,发现不同年龄组太白红杉种群均呈聚集分布.运用Greig-Smith的方法研究格局规模,发现太白红杉种群在128m²和512m²处聚集,不同年龄组在不同规模尺度聚集.以区组分布格局强度(PI)检测聚集强度,发现太白红杉种群格局强度随尺度变化程度较高,个体分布不均匀,随着年龄的增大,其聚集强度呈下降趋势.太白红杉种群的空间分布格局特征是其对严酷生境长期适应的结果.     

放牧和水淹干扰对松嫩平原碱化草地空间格局影响的分形分析

对东北松嫩平原碱化草地植物群落空间格局的分形性质进行了分析,分别用边长面积指数和Ｋｏｒｃａｋ相对斑块化指数估计了斑块边界复杂性和斑块面积大小频率分布格局。结果表明：随放牧强度增加,占优势的羊草（Ｌｅｙｍｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｔｒｉｎ．）Ｔｚｒｅｌ）斑块的斑块化加剧,而斑块的边界在中度放牧时最不规则;在水淹地,占优势的羊草斑块和次优势的碱茅（Ｐｕｃｉｎｅｌｉａｓｐｐ．）斑块、獐茅（Ａｅｌｕｒｏｐｕｓｌｉｔｏｒａｌｉｓ（Ｇｏｕａｎ）Ｐａｒｌ．ｖａｒ．ｓｉｎｅｎｓｉｓＤｅｂｅａｕｘ）斑块的斑块边界复杂性和斑块化程度比未水淹地都低,说明水淹降低了群落复合体内的异质性;在水淹地,优势斑块的边长面积指数和Ｋｏｒｃａｋ指数均低于次优势种,但在重度放牧地结果正好相反,可能是由于两种样地处于不同的演替阶段;而且,斑块边界复杂性符合同一尺度规律,在现有的面积范围内没有尺度转换,斑块面积大小的频率分布格局则存在尺度转换点。     

三峡水库蓄水前后水生态系统动态的初步研究

本专辑登录的论文系中国科学院知识创新工程重要方向性项目“三峡水库库区蓄水前后水生态系统变化的研究”的部分研究结果,内容包括1)蓄水前后水体理化参数变化;2)蓄水前后水生生物群落变化;3)三峡水库的富营养化问题;4)春季水华暴发过程的连续监测与动力学;5)对三峡水库生态学研究的几点思考和建议。       

天目山物种多样性尺度依赖及其与空间格局关系的多重分形

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。     

分形理论及其在土壤空间变异研究中的应用

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.     

基于周丛藻类的雅鲁藏布江流域水生态系统健康评价

为评估雅鲁藏布江流域水生态系统的健康状态, 研究于2013年10月、2014年4月和2014年7月, 在雅鲁藏布江流域干流及其4大支流上设置了26个采样点, 先对河流每个点位的海拔、坐标、河道底质类型及构成比例、河岸植被类型、水电工程等环境数据进行收集, 随后采集周丛藻类群落数据, 并在此基础上构建了周丛藻类生物完整性指数(P-IBI)评价指标体系, 结果显示: 调查期间, 雅鲁藏布江流域干支流共观察到周丛藻类7门10纲23目34科70属(种), 硅藻门(35.71%)、绿藻门(32.86%)和蓝藻门(20.00%)为前3个优势门类, 周丛藻类的优势种均属于硅藻门, 该水域属硅藻-绿藻-蓝藻型水体。周丛藻类Shannon-Wiener多样性指数的变幅为4.84—9.41, Pielou均匀度指数的变幅为2.41—4.80, 则表明雅鲁藏布江流域整体为轻污型-清洁型水体。周丛藻类的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数与P-IBI评价指标体系共同说明: 雅鲁藏布江流域干流上下游及其4大支流水生态系统的健康状态优于雅鲁藏布江流域干流中游的健康状态。研究雅鲁藏布江流域水生态系统周丛藻类的群落特征和水环境的健康状态, 一方面能为西藏土著鱼类食性、摄食机制等的研究提供饵料数据基础, 另一方面能对河流水生态系统的健康状况进行科学评价, 从而保障西藏水生态安全。     

芦苇生长格局分形特征的初步研究

应用非线性科学澡的分形几何理论,以黄淮海平原封丘试区的芦苇为例,研究芦苇生长格局的分形特征。计算表明,芦苇大小分布的分形维数在０．６２３５－０．８７６１之间。统计分析表明,其分布局局可明显地分为两个时期在芦生长的初期,其大小分较为均匀,而在芦苇生长中的中后期,大小分布差异较大。     

西安市典型区域城市生态单元空间格局研究

综合利用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术手段,选取西安市南郊城乡结合部为研究区,采用室内遥感影像判读、野外考察验证与室内机助制图相结合的方式,根据城市生态单元分类体系,在GIS的支持下建立了研究区城市生态单元数据库,并在此基础上,通过计算研究区城市生态单元的平均面积、形状指数、分形分维数、稳定性指数、MoranI指数这五项指数,对城市生态单元空间格局进行定量化研究.结果表明,城市生态单元主类斑块数量和斑块总面积基本保持正比例关系,形状指数和分形分维数之间、稳定性指数和MoranI指数之间均存在着正相关关系.     

酸雨对水生态系统的影响

水体酸化是一个渐进而复杂的过程,引起水体酸化的因素很多,如酸沉降、工农业酸性废水的排放、有机物生化降解、不适当施肥产生的多余含氮化合物的氧化、森林砍伐和收获农作物(意味着从土壤中吸收盐基离子,释放氢离子)等,其中酸沉降是引起水体酸化的主要原因.       

地统计学分析方法在水生态系统研究中的应用

简要介绍了地统计学分析方法的发展和在生态学中的应用情况,提出了将这种方法应用于水生态系统空间格局分析的可能性,然后用梅子垭水库水体藻类叶绿素a含量为例对其浓度场的水平2维空间格局进行了分析,并以此确定了叶绿素a在整个空间和不同方位上空间格局的变化情况。       

保安湖莲群丛分布格局分形特征的初步研究

应用非线性科学中的分形几何理论,以保安湖扁担塘湖汊中的莲群丛为对象,研究该群丛小尺度水平格局的分形特征。主要应用计盒维数和信息维数公式计算群丛中莲种群和菱种群的个体分布格局的分维值,莲的计盒维数为1.92,信息维数为1.88;菱的计盒维数为1.04,信息维数为1.11.表明在采样区莲的空间占有程度远大于菱,是该时期的优势种,而菱则成为伴生种。莲在各尺度上的分布较均匀。最后讨论了莲的分维值在连续样方上的变化。       

次生针阔混交林动态经营后空间结构动态分析

本文运用"时空替代"方法和分形理论,探讨了对现有的次生针阔混交林实施"团块状保留母树团"经营后,不同经营时间林分组成树种的空间结构的动态变化。得出随经营时间的推移,乔木层占据空间的总体能力逐渐增强,也趋于稳定,形成多层次的林冠郁闭,同时红松、椴树、水曲柳逐渐占据优势地位;而灌木层与乔木层相反,随经营时间的推移占据空间的能力逐渐减小并趋于稳定,在它们中,经营之初占优势地位的喜光种类逐渐退出,以典型针阔混交林下种类如丁香、山梅花、刺五加逐渐占据优势。反映出该经营方式促进了林分快速地向典型的红松针阔混交林演替的趋势。     

水生植物叶片的分形特征研究

应用分形几何理论对保安湖部分水生植物叶的分形特征进行研究 ,以寻找其中的自相似性特征 ,计算其分形维数 ,并力图了解各个分维的生态学含义。计算得到各物种分维平均值 ,马来眼子菜为 1 441(1 3 2 2 -1 52 0 ,sd =0 0 547) ,菹草为 1 472 (1 3 81-1 565,sd =0 0 489) ,大茨藻为 1 3 2 5(1 2 0 9-1 40 6,sd =0 0 470 ) ,轮叶黑藻为 1 10 3(1 0 0 1-1 2 17,sd =0 0 456)。按分维值排序 ,菹草 >金鱼藻 >马来眼子菜 >茨藻 >黑藻。叶片分维的大小 ,说明了不同种类水生植物叶片占据空间的程度和利用生态空间的能力有差异。通过对五种植物叶的空间格局的定量化描述 ,更好地理解水生植物对水环境的适应机理 ,为进一步对更大尺度下的水生植物空间格局研究提供基础信息     

植被格局的分形特征

目前植被格局研究存在一些问题,分形模型是解决这些问题的有力工具。选择从分枝到景观的各个等级层次上若干有代表性的研究实例进行介绍。给出了尺度,自相似性和分形维数在植被格局研究中的应用方法,说明了分形模型描述植被格局的实用性和优越性。在此基础上提出了植被格局的分形机制,认为植被格局是具有自组织特征的分形体。最后对植被格局的分形模型进行了评价,提出了研究中需要注意的若干问题以及未来的发展方向。     

铅染毒大鼠脑电信号的分形特性研究

利用混沌时间序列的分析方法,对铅中毒情况下的大鼠的脑电波进行了测试和分析,求出了其分形维数。从研究结果中得出了铅中毒情况与脑电信号的分形维数之间的关系,结果表明,铅中毒会引起脑电信号的分形维数的显著变化。通过这一工作,能够为临床上重金属中毒的早期诊断提供新的方便、灵敏的指标。     

中稻密植生态系统数学模型的初步研究

这篇稿件分别描述1982年双流中稻的3×7、5×7及7×7寸~2密植生态系统。我们假定该系统为线性及非时变和小区的肥水条件一致,这就形成单输入、单输出并具有反馈的线性非时变生态系统。根据系统的方块图,求得主要环节及该系统的传递函数的一般公式,各密植系统的实际传递函数即因此产生。通过它们的稳定性判断及灵敏度分析,选出5×7寸~2系统。但这三种密植的亩产相差不大(最大之差为30斤)。各密植系统的光能利用率不高,不及1.5％。如提高光能利用率,可能得到大量干物质及高额产量,这必须找出干物质最多时的苗数及叶面积指数的最佳值。要保证足够的苗数及适当的叶面积,只有在肥料上下功夫,所以我们把选出5×7寸~2扩大面积试种,把原来每亩纯氮用量17斤改为26斤,终于得到比以前好的结果。     

东江七种鱼类的生活史类型研究

本文通过渐近体长(L∞)、渐近体重(W∞)、生长系数(K)、初次生殖年龄(Tm)、最大年龄(Tmax)、瞬时自然死亡率(M)和性腺指数(Gl)等7个生态学参数来分析鱼类种群生活史类型。根据r-选择和K-选择的典型特征以及各参数间相互关系的显著性,性腺指数、瞬时死亡率和生长系数是判断东江7种鱼类种群偏向rF)和改变渔业补充年龄(tc)时的产量变化,分析产量变化曲线可知,作为偏向r型的种群,提高捕捞强度不能增加渔业产量,适当的捕捞强度可以取得较高的产量;在低龄阶段提高起捕年龄能增加一定产量,但到达一定年龄后再提高起捕年龄,反而引起产量大幅度下降。只有合理控制捕捞强度和起捕年龄,才能获取最大持续产量。       

白烨种群空间分布格局的研究

根据在白桦(Betula platyphylla)种群分布区内所选择的四个代表性地区的定位观测资料,本文运用数学分析方法,采用电子计算机进行运算,模拟,研究白桦种群的空间分布格局。结果表明:随着生境温度的逐渐降低或温度的逐渐升高,白桦种群由聚集分布过渡为随机分布,随着种群年龄的增加,种群空间分布格局表现出相同的变化规律。     

兴安落叶松分枝格局的分形特征

对于树木分枝格局分形特征的定量描述,可以加深对树木生长过程的理解。本文采用分形几何学对兴安落叶松(Larix gmelini)的分枝格局进行研究,结果表明1)兴安落叶松分枝格局是一种分形结构,存在自相似性。2)兴安落叶松分枝格局的分形维数介于1.4~1.7之间,揭示了它的结构复杂性程度和占据生态空间、利用生态空间的能力。分形维数在树木光合作用及生长发育研究中是一个有用的参数。