晋陕宁黄土丘陵区生态修复与农林牧业持续发展仿真研究

晋陕宁黄土丘陵区土壤侵蚀严重,生态环境脆弱,不合理利用土地是其主要原因,生态修复与环境重建是该区生态与经济持续发展的重要战略措施。应用系统动力学（System Dynamic,简称SD）和“反馈控制（Feedback control）理论建立了该区生态修复和环境重建的SD模型,它分为人口、农业、林业、牧业、农村经济、土壤侵蚀和生态环境6个模块,仿真时间1990～2080年,步长1a。经检验该SD模型的有效性为93．5％,可用于未来仿真预测。根据该区的生态环境特点和农牧业发展现状,选择生态环境恢复重建的3种典型模式——同步发展模式（A模式）、逐步调整模式（B模式）和现状发展模式（C模式）进行仿真研究,预测3种模式2000～2080年的土壤侵蚀、土地利用的发展动态以及农林牧业和生态环境演化趋势。仿真结果表明：土地利用与农、林、牧业持续发展密切相关,坡耕地和草场退化是制约农林牧业发展的主要因素。合理调整土地利用结构和加速治理侵蚀,可促进生态环境逐步恢复和农林牧业持续发展。同步发展模式（A模式）是该区生态修复和环境重建的3个仿真模式中的最优策略,它可促进农林牧协调发展和生态一经济趋向良性循环,并提出该区生态修复与环境重建的对策措施。该SD模型结构合理,运行功能良好,能较真实的模拟具有多变量、非线性变量的复杂生态系统的动态行为,为生态修复研究提供一种有效工具。     

有氧康复运动对慢性心力衰竭患者心室重构及血管内皮功能的影响

目的:探讨有氧康复运动对慢性心力衰竭(chronic cardiac failure,CHF)患者心室重构及血管内皮功能的影响。方法:78例CHF患者随机分为运动组(n=39)、对照组(n=39)。对照组给予常规内科药物治疗、日常活动能力训练,运动组在此基础上根据美国心脏病学会(American Heart Association,AHA)的《三阶段康复运动方案》进行有氧康复运动,共持续12周。比较两组治疗前后心脏结构和功能、血管内皮功能及生活质量的改善情况。结果:干预后,两组左室收缩末期内径(left ventricular end systolic diameter,LVESD)、左室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic diameter,LVEDD)、明尼苏达心衰生活质量(Minnesota Living With Heart Failure,MLHF)评分、血清内皮素-1(Endothelin-1,ET-1)、血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)水平均明显减小,左室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)、6分钟步行试验(6 minute walking test,6MWT)、血清一氧化氮(nitric oxide,NO)、降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)水平均明显升高,且运动组LVESD、LVEDD、MLHF评分、血清ET-1、Ang Ⅱ水平明显低于对照组,LVEF、6MWT、血清NO、CGRP水平明显高于对照组,差异均有统计学意义(P0.05)。运动组干预期间心衰再入院率显著低于对照组,差异均有统计学意义(P0.05)。结论:有氧运动康复训练有助于改善CHF患者的血管内皮功能,延缓或逆转心室重构,提高生活质量,改善预后。     

退耕地人工植物群落根系生态位及其分布特征

根系生态位研究是全面掌握植物群落特性、种间搭配以及生态功能的重要科学问题。其测度方式、分布特征、影响因素等方面内容,对于合理指导退耕还林还草工程十分必要。将植物群落根系视为“标准地”,分布于每个土体层次的每个径级根系视为“植物种”。根量、根长、根数作为“植物种”的观测变量,仿照群落生态学方法,提出了一种综合计算根系生态位指数的方法。即将整个研究区域作为一个系统．将这一系统中所有植物群落。统一选用指标最大值。在纵向(即相对于指标维的不同指标)用上限效果测度公式统一进行归一化处理,然后在横向(土层、径级间。简称层径级)进行合并运算,得出层径级根系参数,这一参数定义为层径级根系生态位指数;而将某一群落各层径级生态位指数之和,定义为植物群落根系生态位指数。从而使区域内所有植物群落间具有可比性。使用这一方法,对国家退耕还林还草科技试验县——青海省大通县退耕地人工植物群落根系进行了系统研究。研究结果表明,根系生态位垂直空间分布大多数为典型的表层聚积型,表土层0～20cm根系生态位指数明显高于其它层次。植物群落根系比单一种群或纯林根系具有更高的生态位指数。根系生态位径级分布包括J型、反J型、S型和U型。J型多为粗根一深根型植物群落根系,反J型为细根一浅根型植物群落根系,S型和U型为上述2种类型之间的过渡型。根系生态位指数与植物群落地上部分鲜重生物量、根系丰富度呈显著正相关。退耕地植物群落根系的生态位指数较为接近天然植被,明显高于农作物根系。青海云杉 中国沙棘、中国沙棘、青海云杉等3种植物配置模式更有利于退耕地植物根系生态位的恢复。实施退耕还林还草工程是有效增加根系生态位、提高根系多方面功能的重要途径。     

不同修复措施对黄河源退化高寒草甸植物群落与土壤养分的影响

为了揭示退化高寒草甸逆向转变的驱动因子,通过野外调查和室内分析相结合的方法探究了黄河源不同修复措施(施有机肥F、免耕补播N、施有机肥+免耕补播FN)处理高寒草甸植物群落特征、土壤理化性质和两者相关性的变化规律,阐明不同修复措施对黄河源退化高寒草甸植物群落与土壤养分的影响。结果表明：免耕补播显著增加草甸物种丰富度指数(P<0.05);施有机肥+免耕补播显著增加草甸植物盖度、总生物量、Shannon Wiener多样性指数和Pielous均匀度指数(P<0.05)。不同人工修复后草甸植物功能群地上、地下生物量变化趋势基本一致(除豆科)。和对照相比,莎草科,杂类草地上和地下生物量含量在N、FN处理分别降低83.04%、73.86%、30.43%、92.37%和96.51%、84.09%、85.68%、95.36%;禾本科地上和地下生物量含量在F、N和FN处理分别增加7.29%、23.45%、17.93%和6.04%、4.03%、10.52%;豆科地上生物量含量基本保持不变,地下生物量含量在F、N和FN处理分别降低24.43%、82.19%和42.61%。F显著增加土壤有机碳含量(...     

针刺运动疗法联合早期康复训练对急性踝关节扭伤患者踝关节功能、血清炎症因子和致痛物质水平的影响

摘要 目的：观察针刺运动疗法联合早期康复训练对急性踝关节扭伤患者踝关节功能、血清炎症因子和致痛物质水平的影响。方法：选取湖南中医药大学第一附属医院2019年5月~2022年1月期间收治的116例急性踝关节扭伤患者。按照随机数字表法分为对照组（早期康复训练,n=58）和研究组（针刺运动疗法联合早期康复训练,n=58）。观察两组治疗前、治疗4周后的疗效、量表评分[视觉模拟评分（VAS）、美国足与踝关节协会（AOFAS）踝-后足功能评分]、踝关节功能、血清炎症因子[白细胞介素（IL）-1β、IL-6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）]和致痛物质[神经肽（NPY）、P物质（SP）]水平。结果：研究组的临床总有效率为96.55%,高于对照组的77.59%,差异有统计学意义（P<0.05）。治疗4周后,研究组的AOFAS评分高于对照组（P<0.05）,VAS评分低于对照组（P<0.05）,血清IL-6、TNF-α、IL-1β水平低于对照组（P<0.05）,踝关节背伸活动度、踝关节跖屈活动度大于对照组（P<0.05）,血清NPY、SP水平低于对照组（P<0.05）。结论：急性踝关节扭伤患者经针刺运动疗法联合早期康复训练干预后,可有效降低其血清致痛物质和炎症因子水平,有利于疼痛症状的缓解及踝关节功能的恢复。     

门诊和住院运动锻炼为核心的整体管理对慢性心力衰竭患者心脏康复治疗效果影响的临床研究*

目的: 探讨门诊运动康复和住院运动康复对慢性心力衰竭（CHF）患者心脏康复治疗效果的影响。方法: 选择2015 年9 月至2018 年9 月间在北京康复医院临床诊断为CHF患者36 例,按照随机原则和患者参与意愿分为3组：对照组（n=12）：进行除运动锻炼治疗之外的常规心脏康复指导;住院运动康复组（n=12）和门诊运动康复组(n=12）：患者在我院分别住院或门诊进行运动锻炼为核心的心脏康复。根据心肺运动试验（CPET）制定个体化运动处方。功率车运动强度为无氧阈以上Δ50%功率负荷,30 min/d,每周5 d,共12 周。治疗前、后分别评估患者CPET指标、超声心动图指标、6 min步行距离（6MWD）、生活质量（QoL）评分等。结果: 所有CHF患者安全无并发症完成症状限制性CPET,运动康复组患者安全完成全程12 周运动康复。组间比较显示,治疗前,3组患者CPET指标、超声心动图指标、6MWD和QoL均无明显差异（P>0.05）。治疗后,住院和门诊运动康复组患者无氧阈（ml/min, ml/（min·kg）, %pred）、峰值摄氧量（ml/min, ml/（min·kg）, %pred）、峰值氧脉搏（ml/beat）、峰值功率（W, %pred）、左心室射血分数、6MWD较对照组升高（P<0.05）,QoL 评分较对照组降低（P<0.05）;门诊运动康复组和住院运动康复组之间比较,CPET指标、超声心动图指标、6MWD和QoL评分等均无明显差异（P>0.05）。治疗前后比较显示,对照组患者治疗后上述指标与治疗前比较,差异均无统计学意义（P>0.05）;治疗后住院运动康复组和门诊运动康复组患者无氧阈（ml/min, ml/（min·kg））、峰值摄氧量（ml/min, ml/（min·kg）, %pred）、峰值氧脉搏（ml/beat, %pred）、峰值功率（W/min、%pred）、左心室射血分数和6MWD均较治疗前升高（P<0.05）,QoL 评分较治疗前降低（P<0.05）。结论: 门诊运动康复可显著改善CHF患者心肺功能、运动耐力和生活质量,与住院运动康复效果无明显差异。门诊康复作为心脏康复一种有效的治疗模式,值得大力推广。     

黄土丘陵沟壑区不同植被恢复类型昆虫群落结构及多样性的研究

为探讨黄土高原植被恢复过程中植物与昆虫群落的关系,评价人工植被和自然恢复植被种类搭配的合理性,为退化生态系统的植被恢复提供依据。采用样地调查法,在黄土丘陵沟壑区纸坊沟流域研究比较了不同植被恢复类型昆虫群落组成、结构及多样性的变化。结果表明,2种不同植被恢复类型区昆虫有189种(含蜱螨目),分别隶属13目84科。而不同植被恢复类型昆虫群落的物种数、丰富度、多样性、均匀度及优势度指数值均有明显差异。以20a自然封育植被恢复区昆虫群落的物种数、丰富度、多样性、均匀度指数值均较高,其值分别为160、21.17、1.4914和0.6918。优势度则以人工治理区(0.7251)>自然封育区(0.5845)。说明从人工治理区到自然封育区,随着植被种类增加,昆虫种类相应增加,优势种由突出降至不明显,昆虫群落稳定性提高。     

Seed germination and dormancy traits of forbs and shrubs important for restoration of North American dryland ecosystems

• In degraded dryland systems, native plant community re‐establishment following disturbance is almost exclusively carried out using seeds, but these efforts commonly fail. Much of this failure can be attributed to the limited understanding of seed dormancy and germination traits.
• We undertook a systematic classification of seed dormancy of 26 species of annual and perennial forbs and shrubs that represent key, dominant genera used in restoration of the Great Basin ecosystem in the western United States. We examined germination across a wide thermal profile to depict species‐specific characteristics and assessed the potential of gibberellic acid (GA₃) and karrikinolide (KAR₁) to expand the thermal germination envelope of fresh seeds.
• Of the tested species, 81% produce seeds that are dormant at maturity. The largest proportion (62%) exhibited physiological (PD), followed by physical (PY, 8%), combinational (PY + PD, 8%) and morphophysiological (MPD, 4%) dormancy classes. The effects of chemical stimulants were temperature‐ and species‐mediated. In general, mean germination across the thermal profile was improved by GA₃ and KAR₁ for 11 and five species, respectively. We detected a strong germination response to temperature in freshly collected seeds of 20 species. Temperatures below 10 °C limited the germination of all except Agoseris heterophylla, suggesting that in their dormant state, the majority of these species are thermally restricted.
• Our findings demonstrate the utility of dormancy classification as a foundation for understanding the critical regenerative traits in these ecologically important species and highlight its importance in restoration planning.

     

Roads as Ecological Edges for Rehabilitating Coastal Dune Assemblages in Northern KwaZulu-Natal, South Africa

Abstract Post‐mining coastal dune rehabilitation north of Richards Bay, KwaZulu‐Natal started 20 years before field work for the present study commenced. This resulted in the development of a known age sere of coastal dune forest succession. These rehabilitating areas are fragmented by roads that may act as ecological edges. To establish whether roads affect regenerating bird, millipede, and rodent assemblages, multivariate techniques were applied to test for existence of edge and core assemblages within seral stages representative of the coastal dune forest successional sere. Edge and core assemblages were identified for both the bird and millipede communities but not for the rodent community. Low rodent numbers may have concealed edge effects, but the absence of edge and core assemblages could also be ascribed to the absence of a forest core. In the bird community species composition, richness, density, and total number of species contributed to the identification of edge and core assemblages. Within seral stages the species composition of millipedes differed between the edge and core assemblages. However, if the site was the same age the number of species in edge and core assemblages was similar. The generality of the edge concept should be approached with caution when dealing with taxa comprising species with such diverse natural histories as in the present study. It should also be kept in mind that some species require forest interiors for survival.     

Intelligent Touchscreen Joystick for Controlling Electric Wheelchair

Background

The objective of this research was to design, implement, use and evaluate a human-machine touch interface for driving an electric wheelchair. This new interface allows control of the electric wheelchair with touch screen smartphone technologies (android, IOS or Windows phone). In addition, an intelligent calibration algorithm, based on the neural network (NN), is implemented in this interface to overcome manoeuvring problems, namely the inability to move correctly in one or more directions.