典型喀斯特白云岩小流域土壤-表层岩溶带厚度空间异质性特征

土壤-表层岩溶带厚度是喀斯特地球关键带的关键指标,明确其空间异质性特征对于理解地球关键带结构演化机理以及评估水源涵养功能具有重要意义。在广西环江木连小流域1.4 km 2范围内,通过高密度电法(ERT)探测45条样线,共获取1731个样点的土壤-表层岩溶带厚度及环境因子数据资料,研究了土壤和表层岩溶带厚度的空间分布格局及其影响因素。结果表明,土壤和表层岩溶带厚度平均值分别为1.15 m和6.44 m,且分别呈现强变异程度和中等变异程度。地统计分析结果表明球状模型和指数模型分别可以反映土壤和表层岩溶带的空间结构特征。土壤厚度呈现中等空间自相关性,变程长,空间连续性好;而表层岩溶带呈现强烈的空间自相关性,变程短,空间依赖性强。土壤厚度受到环境因子(地形湿度指数、垂直曲率、曲率、坡向、坡度、高程、覆盖度、出露基岩率和植被归一化指数)的多重影响,而表层岩溶带厚度受部分环境因子影响的同时,与土壤厚度和植被类型的相关性更高。研究结果有助于喀斯特区土壤-表层岩溶带演化机理认识,并为土壤-表层岩溶带厚度的空间预测提供科学依据。

可达性对城市群多模式交通碳排放的空间异质性影响

当前,在交通行业碳减排存在巨大挑战以及未来中国城市群交通发展长远规划双重背景下,如何通过改善交通可达性提高居民出行效率和减少碳排放是亟待解决的关键问题之一。本文基于城际出行手机信令数据,从居民出行的角度提出城际多模式交通客运碳排放量方法,并采用梯度提升决策树(GBDT)模型及多尺度地理加权回归(MGWR)模型探讨可达性对区域碳排放量的空间异质性影响。以关中平原城市群为例进行验证,结果表明:城际公路客运碳排放量远大于铁路,呈现沿交通基础设施线路分布的特征;在整体区域范围内,可达性指标对碳排放水平具有一定的正向边际效应;MGWR能够刻画碳排放与可达性指标关系的空间异质性及尺度差异;经济潜能可达性、介数中心性及接近中心性对城际碳排放具有显著的正向空间异质性影响,但影响尺度不同;公路客运碳排放对介数中心性及接近中心性要素较为敏感,经济潜能对碳排放的影响较为平稳;铁路出行可达性的提升对中心城市的影响效应低于周边区县城市。

考虑空间异质性的短距离上学方式选择机理

短距离出行是学生日常出行的重要组成部分,合理引导短距离上学群体交通方式选择对于促进学生健康发展和缓解高峰期间道路交通拥堵具有重要意义.本研究以中国南京市为例,利用贝叶斯分类法识别出南京市学生的短距离出行阈值为2.7 km,在此基础上,分别构建多项logit(multinomial logit,MNL)模型与地理加权多项logit(geographically weighted multinominal logit,GWMNL)模型,探讨个人属性、出行特征、家庭特征及建成环境对短距离学生群体上学方式选择的影响及其空间异质性.结果表明,相比MNL模型,GWMNL模型具有更好的拟合度和解释能力,说明学生上学交通方式选择行为因居住位置不同存在明显差异.与居住在学校附近的低龄学生相比,核心区与近郊区较短出行距离的高龄学生更倾向于乘坐小汽车上学,而远郊区(六合区和江宁区)的高龄学生更倾向于选择积极出行(步行和自行车)和电动自行车上学.小汽车数量对学生选择积极出行、电动自行车及公共交通上学均有消极影响,且这种消极影响从市中心向外围区域逐渐增强.最近公交站距离对居住在核心区与近郊区的学生选择公共交通具有明显促进作用,而对部分远郊地区的学生选择公共交通具有抑制作用,且在南京市的北部和东部地区尤为明显.研究结果可为不同区域学生群体短距离积极出行引导策略的制定提供参考.

互联网使用对中国居民家庭消费结构的影响及其空间异质性

基于中国家庭追踪调查(CFPS)数据,对互联网普及与居民家庭消费水平时空演变进行分析,并检验互联网使用是否会对居民家庭消费水平和结构产生影响,是否促进居民家庭消费升级。发现:①互联网使用人数、使用互联网进行商业活动的频率以及居民家庭总消费在时序上均显著增长;东部地区享受型消费占比最高,中部地区发展型消费占比最高,东北地区生存型消费占比最高;互联网使用人数和家庭总消费呈现空间集聚特征,且表现出空间扩张和向西南方向移动的趋势。②互联网使用在促进家庭总消费的同时,也推动家庭消费结构由生存型向发展型和享受型转变。此外,互联网使用对于不同区域、城乡家庭的影响也存在显著差异,在城镇、西部、东北地区家庭消费升级中有更突出的积极作用。

收缩城市的空间异质性特征评价及其驱动因素分析——以山东省为例

中国进入城镇化快速发展阶段后,收缩城市逐渐成为高质量发展背景下困扰城市发展的一个重大问题。文章以山东省地级市为研究对象,选取2011—2020年山东省16个地级市相关数据,构建人口、经济、社会、环境、空间五大维度的城市综合发展水平评价体系,对山东省收缩城市的空间异质性进行分析,建立面板数据随机回归模型探析城市收缩形成动因并提出应对策略。结果表明:(1)研究期间山东省收缩现象较为普遍,收缩城市空间分布具有明显差异性。整体上看以鲁中南和鲁西地区收缩程度最深,不同维度方面各收缩城市收缩度以轻度收缩为主,但以鲁南和鲁西地区各维度更为严重;(2)经济和人口因素仍是导致山东省城市收缩的主要原因,但失业率的提高、工业烟(尘)排放量增加、人口-城市扩张不协调对山东省城市间人口的流动起加速推动作用。

岷江上游干旱河谷−山地森林交错带土壤碳氮含量及同位素的空间异质性

【目的】探究岷江上游干旱河谷−山地森林交错带土壤碳氮循环的空间异质性及其影响机制,为该地区科学管理提供理论依据。【方法】于岷江上游干旱河谷与山地森林的过渡区选取具有典型代表性的橿子栎(Quercus baronii)灌木林为研究对象,基于拉丁超立方体抽样设计对样地土壤进行取样,采用经典统计学和地统计学相结合的方法分析了样地土壤碳氮含量和碳氮同位素的描述性统计特征、空间异质性、空间相似性及其相关关系。【结果】岷江上游干旱河谷−山地森林交错带橿子栎灌木林土壤δ^(13)C和土壤δ^(15)N分别呈现弱变异和中等程度的空间变异。土壤δ^(13)C和土壤δ^(15)N均呈现正的空间自相关关系,并且土壤δ^(13)C的空间聚集性高于土壤δ^(15)N。土壤δ^(13)C的空间异质性由结构性因素主导,土壤δ^(15)N的空间异质性受结构性因素和随机性因素共同影响。土壤δ^(13)C与土壤δ^(15)N的空间分布具有很强的相似性,并且都与土壤碳氮含量具有较强的空间关联。土壤δ^(13)C与土壤δ^(15)N具有很强的相关关系,并都受到土壤水分、碳氮含量及其比值的直接或间接影响。【结论】岷江上游干旱河谷−山地森林交错带橿子栎灌木林具有不同的土壤碳氮同位素空间变异程度和耦合的碳氮同位素关系。

防城季节性雨林鹅掌柴群落主要树种株高的空间异质性特征

空间异质性研究对认识不同空间尺度上植物群落结构、功能和动态过程具有重要的理论意义。本研究选择防城季节性雨林鹅掌柴(Heptapleurum heptaphyllum)群落中的6个主要树种——鹅掌柴、肉实树(Sarcosperma laurinum)、银柴(Aporosa dioica)、黄椿木姜子(Litsea variabilis)、罗伞树(Ardisia quinquegona)和九节(Psychotria asiatica)为研究对象,采用地统计学方法分析各个树种株高的空间异质性特征。结果表明:在研究尺度范围内,除3 m以下和45 m以上的尺度呈随机分布外,鹅掌柴在其余尺度都呈集群分布;银柴在31 m以下尺度呈集群分布,31 m以上尺度呈随机分布;而肉实树、黄椿木姜子、罗伞树和九节在所有尺度上都呈集群分布。6个树种株高空间异质性的程度、组成、尺度和格局存在明显的差异。鹅掌柴、肉实树、银柴和黄椿木姜子株高的半方差函数符合指数模型,而罗伞树和九节的符合直线模型。鹅掌柴、银柴和黄椿木姜子株高的空间异质性由自相关因素和随机因素共同作用引起,而肉实树、罗伞树和九节株高的空间异质性主要由随机因素引起。研究结果有助于定量和直观地了解群落主要树种株高的空间分布现状和发展趋势,为防城季节性雨林的有效保护和管理提供理论基础。

北部湾城市群耕地集约利用空间异质性及其影响因素分析

为探究城市群耕地集约利用的空间异质性及影响因素与作用机理,本研究在综合评价框架下,从自然和人文两方面构建评测体系,运用主成分分析、Dagum基尼系数和地理加权回归模型,对2021年北部湾城市群进行实证分析。结果表明:耕地集约利用指数为0.334,基尼系数为0.183,以低度集约为主且存在明显的空间非均衡性,超变密度(50.33%)和省域内差异(45.60%)是空间非均衡的主要来源。气温(0.491)、农业播种面积占比(0.273)、高程(0.165)和城镇用地集约度(0.146)的地理加权回归系数相对较大且为正,降水(-0.440)、城镇化率(-0.207)和建设投入强度(-0.170)的回归系数相对较小且为负,各因素存在空间非平稳性。研究表明,北部湾城市群耕地集约利用空间异质性表现为格局的空间非均衡性和因素的空间非平稳性,多因素之间体现了耕地利用自然因素是基础本底、农用土地集约经营正向促进、非农用土地集约利用负向抑制的作用机理,提高城镇用地集约度、统筹农业播种规模、量化耕地报酬是提升耕地集约利用的关键抓手。

山丘区地表基质空间异质性特征及其对植被生态影响

地表基质是地球表层孕育和支撑森林、草原、水、湿地等各类自然资源的基础物质,受地球关键带空间结构、元素特征等因素的影响,山丘区地表基质呈现明显的空间异质性特征,并显著影响着所属植被的空间分布和生态演化。研究地表基质空间异质性特征及其对植被生态的影响机理,对于进一步认识地球关键带结构及地表作用规律,支撑国土空间生态环境修复具有重要意义。以宁波山丘区地表基质为研究对象,采取剖面研究和样品测试的方法,从地表基质空间结构和元素特征角度,对花岗岩、流纹岩和玄武岩3类典型地表基质空间异质性进行了分析。研究发现,花岗岩类具有土质粗、透水性强等特点,流纹岩类具有土质较粗、浅表透气好等特点,玄武岩类具有土质细、通气性差等特点。此外,花岗岩类主量和微量元素较缺乏,流纹岩类富含Mo和Zn,玄武岩类富含Fe、Mg、Co、Cu、Zn等元素,且玄武岩CIA值明显高于花岗岩和流纹岩。结果表明,山丘区地表基质空间异质性主要受基岩的结构和元素组成影响,并对植被生长产生明显的生态效应。地表基质的空间结构主要影响水分的分布与运移,元素特征影响着养分的分布状况,由此引起的水分和养分的空间分布和丰度差异直接影响着植被生长。

城市发展对临空经济区空间异质性影响研究

临空经济区建设对推动产业结构升级、促进经济高质量增长至关重要。为探究城市发展对临空经济区的空间异质性影响,以全国51个国家级及地方临空经济区为研究对象,采用核密度分析法可视化并充分讨论了临空经济区发展的演化过程,同时构建了融合综合交通时间、航空运输业务水平等属性的复合邻近关系,在此基础上提出了基于多维距离的地理加权回归模型(MD-GWR),并以此对临空经济区发展的驱动因素进行建模,从而提出了促进各地区临空经济增长的差异化政策。研究表明:MD-GWR模型相比经典GWR模型拥有更优异的拟合精度,较经典GWR模型与OLS模型分别提升了12.52%与40.17%;城市经济体量、商业贸易、招商引资、企业规模、科技实力、产业结构对临空经济增长影响均存在显著的空间异质性,对不同地区的影响程度与方向具有较大差异;为推动临空经济区高质量发展,应进一步提升东北及西北地区城市的对外开放水平,提高东部地区城市的外商投资质量,完善东北及中西部地区城市的产业结构调整政策,加大乌鲁木齐、长春等城市的科技研发资金投入。研究结果有助于明确我国各城市临空经济区的发展规律与驱动机理,为制定具有针对性且差异化的临空经济区发展政策提供理论依据,对促进临空经济高质量增长具有重要意义。

2001—2020年黄土高原气候对植被NDVI空间异质性的影响

选用2001—2020年归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)和气候数据,通过地理加权法探究黄土高原气候变化对植被及其变化趋势的影响。结果表明,黄土高原NDVI与地表温度在空间上具有非平稳关系,NDVI与温度指标的回归系数主要以负值为主,主要集中在北部的内蒙古高原,空间正相关则集中分布于胡焕庸线以南区域;对比不同气候指标的标准化系数可知,降水量是黄土高原植被变化的主要因素,占黄土高原总面积的30.90%,植被受水分控制作用较为显著的区域主要集中在黄土高原中北部的内蒙古高原及西部祁连山附近;而黄土高原中南部植被活动的主导因素为气温,面积占42.91%,其中最高气温对NDVI的主导区域范围最广,影响区包括甘肃省东部、陕西省中部、山西省南部及河南省,其植被主要以农业和林业为主,降水量充沛,随着温度的升高,植被活动均有所增强。NDVI变率与气候变率的回归结果表明,黄土高原气温增高对植被的生长起到促进作用的区域较广;但黄土高原西北部也存在气温和降水量减少而植被却表现为增长趋势的情况。

基于多尺度地理加权回归模型的城市住宅价格影响因素空间异质性——以桂林市主城区为例

基于桂林市2022年10月二手房价格数据,结合多尺度地理加权回归(multi-scale geographically weighted regression,MGWR)模型,分析不同尺度下城市住宅价格影响因素的空间异质性。结果表明:(1)桂林市住宅价格呈显著空间自相关,局部空间自相关结果表明,桂林市住宅价格空间呈显著的集聚分布,以“高-高”和“低-低”集聚为主,“高-低”和“低-高”集聚范围较小;(2)相较于普通最小二乘法(ordinary least squares,OLS)和地理加权回归(geographically weighted regression,GWR)模型,MGWR模型的R2更高,能更准确地测度变量对住宅价格的影响程度和空间差异性;(3)住宅房龄、教育医疗和商务设施为全局变量,绿化率、公共交通设施、铁路设施配套、生活配套和旅游景点的空间异质性处于中等水平,对外交通设施的空间异质性较大,在局部范围内对住宅价格有显著影响且差异明显;(4)住宅房龄、生活配套和旅游景点对住宅价格具有负向影响,教育医疗和商务配套对住宅价格具有正向影响,其余变量在不同空间区位上对住宅价格表现出抑制或增值作用。

基于气候时滞效应和空间异质性对中国植被总初级生产力的模拟

植物总初级生产力是定量描述生态系统固碳能力的重要指标,为了分析气候时空滞后效应和空间异质性对植被总初级生产力(GPP)的影响,以当年气象数据组(CC)、10年平均气象数据组(MC)和邻域气象数据组(FM)分别代表气候波动性、时间滞后效应和空间异质性,以及地形数据为自变量,构建随机森林模型,模拟了2000—2014年的历史时期的GPP值以及2015—2021年在SSP126、SSP245、SSP370和SSP585排放情景下的GPP值,计算模拟解释率,因子贡献率,最终确定最佳气象数据组。结果表明(1)地形因子中坡度对GPP的影响最大,气象因子中降水量对GPP的影响最大,整体而言GPP与地形因子较气象因子相关性强,是地形再分配气象因子的结果;(2)各时期GPP模型之间交叉模拟值与MODIS数据对比发现模型解释率R2均达到0.80以上,表明所建预测GPP的随机森林模型稳定性较强;(3)历史气象数据的GPP模型结果显示CC对当年GPP的解释率更高,表明气候波动性更好地展现当年气象与GPP间的关系;(4)基于历史时期和4种未来气候情景下3个气象数据组建立的模型之间交叉模拟,结果表明MC预测模型的解释率最高,表明该数据组稳定性最强,反过来采用4种未来气候情景下3个气象数据组的模型模拟历史时期的GPP,结果表明MC与其他两个气象数据组之间存在显著性差异(P<0.05),充分表明植被GPP响应气候具有时滞效应,并其影响程度显著大于气候的空间异质性和波动性,即前9年的气候持续影响植被GPP;(5)统计3个气象数据组在历史时期出现的概率,可知MC出现概率高的区域占比比其他两个数据组的大,在林地、灌木和草本三种景观类型中也出现相同的结论,另外MC对中高海拔和陡坡的预测能力比其他两个数据组的强,表明中高海拔地区在分配太阳辐射等复杂过程存在明显的时滞效应,而平缓地区易受当年和气候空间异质性影响。因本研究以10年为平均值计算单元,最佳时间滞后效应可能会比10年短或更长,需要进一步探讨,结论为气候变化背景下GPP模拟预测提供了最佳气象数据组。

肉鸭肠道微生物空间异质性分析

【目的】本试验旨在通过宏基因组测序、物种注释和功能注释比较肉鸭不同肠段的微生物群落多样性、种类、相对丰度差异,探究肉鸭肠道微生物的空间异质性。【方法】选取饲养于相同环境的6周龄北京鸭和连城白鸭共6个个体,依次采集其十二指肠、空肠、回肠和盲肠内容物,基于宏基因组测序方法获得肠道微生物的种类和相对丰度。基于微生物丰度表,利用wilcoxon秩和检验进行不同肠段的优势微生物、微生物种类数、微生物相对丰度、微生物群落多样性和微生物功能多样性差异比较,并利用t检验筛选了北京鸭和连城白鸭各肠段的显著差异菌属。【结果】本试验共鉴定到45个菌门、84个菌纲、186个菌目、418个菌科、1400个菌属和3467个菌种。其中4个肠段的优势菌门均为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),四大菌门在不同肠段之间分布存在差异。4个肠段的优势菌属均为拟杆菌属(Bacteroides)和Phocaeicola等10个相同菌属,而且优势菌属的种类和丰度在不同肠段存在组间差异。从十二指肠到盲肠,微生物的组成、相对丰度和群落多样性变化显著(P<0.05),其中十二指肠、空肠和回肠的微生物组成相似性很高,与盲肠微生物存在明显分离;同时,盲肠微生物的群落多样性也极显著高于其他肠段(P<0.01)。与十二指肠、空肠、回肠相比,盲肠微生物的细菌趋化性、氨基糖、核苷酸糖代谢脂肪酸的生物合成等代谢通路均上调,且盲肠富集到31个北京鸭和连城白鸭差异菌属,数量高于十二指肠、空肠、回肠。【结论】肉鸭盲肠富集的微生物数量、相对丰度、群落多样性均高于十二指肠、空肠和回肠。本研究结果为解析肉鸭肠道微生物调控机制和精准调控肉鸭的能量代谢水平和免疫机能提供理论依据,为肉鸭肠道微生物的进一步研究提供借鉴。

神东矿区干旱空间异质性及其环境驱动机制

【目的】分析神东矿区干旱空间异质性及其环境驱动机制,为该地区生态环境改善的精准施策提供参考。【方法】基于温度干旱植被指数(Temperature Vegetation Drought Index, TVDI)分析神东矿区2002—2018年植被生长季的地表干旱状况,利用地理探测器分析不同环境因子对干旱空间异质性的影响。【结果】2002—2018年,空间平均TVDI呈持续下降趋势,2018年空间平均TVDI最低,为0.561。年内干旱程度最严重时期集中在5—8月,研究区西南部干旱程度大于东北部。降水、归一化植被指数、土壤类型的地理探测器q>10%,以上因子与其他因子之间的交互作用能增强单因子对干旱空间异质性的解释性能。塌陷区年平均TVDI高于非塌陷区。【结论】TVDI可有效表征矿区干旱状况,降水、归一化植被指数、土壤类型为影响研究区干旱空间异质性的主要因子。

湖泊环境因子空间异质性及其对食物网结构的影响研究——以白洋淀为例

湖泊环境因子变化会影响食物网和生态系统结构。为了明晰湖泊环境因子空间变化对食物网结构的影响,本研究选取白洋淀为研究区,分别于2018年4月(春季)和8月(夏季)采集水体、沉积物和生物样品。淀区共设置32个采样点,根据土地利用类型划分为3个不同区域:重度干扰区(生境1)、中度干扰区(生境2)和轻度干扰区(生境3)。本研究分析了水体、沉积物的主要理化因子和食物网结构的时空变化,利用模糊聚类法阐明环境因子空间变化对食物网结构的影响,运用空间自相关分析环境因子的空间异质性,利用典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)和偏最小二乘回归分析识别影响食物网结构的关键环境因子。结果表明:(1)就物理生境条件而言,水深(water depth,WD)、pH、温度(temperature,T)、透明度(transparence,Tran)和溶解氧(dissolved oxygen,DO)最大值均在生境3;而就水化学条件而言,总氮(total nitrogen,TN_(sediment))、总磷(total phosphorus,TP_(sediment))和总有机碳(total organic carbon,TOCs)最大值均在生境2;(2)模糊聚类分析表明,环境因子数值越大,食物网结构特征指数越低,食物网结构越不稳定;(3)空间自相关分析表明,T、Tran、pH和化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)莫兰指数分别为0.14、0.10、0.44和0.37,其值呈现正相关,在空间上形成高低聚类;(4)CCA和偏最小二乘回归分析结果表明,WD、TP_(water)、TN_(sediment)和T是影响白洋淀食物网结构的关键环境因子。因此,在全球气候变化和快速城市化背景下,应重点监测T、WD和营养盐。

顾及空间异质性和特征优选的滑坡易发性评价方法

高效、精准、可靠的滑坡易发性评价方法是灾前科学预警和全面防治的关键手段。然而,传统滑坡易发性评价方法未能有效解决空间异质性和冗余特征造成的预测偏差。针对该问题,本文提出了一种顾及空间异质性和特征优选的滑坡易发性评价方法(spatial feature optimized Stacking,SF-Stacking)。该方法首先使用AGNES聚类(agglomerative nesting)将研究区全局栅格单元分成若干个局部子区,然后采用一种特征优选策略为每个子区选择最优致灾因子组合,最后采用Stacking集成技术耦合多种机器学习算法实现滑坡易发性评价。以宜宾市为研究区,基于滑坡灾害易发性分区图和统计学指标,将SF-Stacking方法与7种传统方法对比表明,SF-Stacking方法的准确性最优,稳健性最强,可解释性最高。

北京森林类型生态系统服务空间异质性及其影响因素分析

量化评价生态系统服务是合理开发森林生态资源、实现其可持续发展的重要前提.本研究以北京市不同的森林类型(针叶林、阔叶林和针阔混交林)为研究对象,定量分析其生态系统服务及其权衡关系,并利用地理探测器分析其空间异质性的主要驱动因子.结果表明:1)针叶林净初级生产力(NPP)(324.08 g·m^(-2)·a^(-1))大于阔叶林(303.33g·m^(-2)·a^(-1))和针阔混交林(291.74 g·m^(-2)·a^(-1)),环境改善服务从大到小依次为针叶林(251.91 kg·a^(-1))、混交林(215.39kg·a^(-1))、阔叶林(155.36 kg·a^(-1));阔叶林产水服务和水土保持服务较高.2)各项生态系统服务空间异质性的主要驱动因子在不同森林类型中没有明显的差别,均为气候因子;产水量和环境改善的主要驱动因子为气温和降水;NPP的主要驱动因子为降水、气温和辐射.3)产水服务与NPP和水土保持之间存在协同关系,即产水服务越大时,NPP和水土保持服务也具有较大的值.4)交互探测表明,多数因子如高程与气候因子交互后,对各项生态系统服务的空间异质性的解释力度加强.因此,在以某项生态服务功能为目的进行造林时,应注重灌溉、保墒及保温等抚育措施,并综合考虑地形因子的影响.在分析人工林生态系统服务功能时还应充分考虑不同影响因子的交互作用.

生物物理刺激介导具有空间异质性的肝血窦微环境构建及其机制探究

目的肝脏重要组成单元肝血窦在生理及病理进展过程中具有显著空间异质性特征,但其机制尚不明确。现有临床数据提示,肝血窦不同区域存在显著生物物理因素差异。据此,本研究旨在构建体外工程化肝血窦机械力微环境,基于人胚胎干细胞(h ESC)分化得到具有仿生空间异质性特征的肝窦内皮细胞(LSEC)并探究其潜在机制。方法构建二维及三维机械力加载装置,实现对静水压力、流体剪切力及基底黏弹性的耦合及独立调控。通过RT-q PCR、RNAseq、蛋白质组学手段表征LSEC分区特征。基于扫描电镜表征筛孔结构并结合ac-LDL分析LSEC内吞功能差异。采用Western Blot表征调控内皮分化命运TGFβ通路的变化。结果生物物理因素的精细化调控可将h ESC诱导分化为具有窦状内皮标志物及筛孔结构、内吞功能的LSEC。同时,低基底刚度/低静水压有利于LSEC的近中央静脉汇管区(PC)特征形成,高基底刚度/高静水压有利于其近门静脉汇管区(PP)特征形成。流体灌注下三维工程化血窦中LSEC有ZO1形成。耦合机械力刺激下TGFβ下游SMAD总蛋白含量下降,PC条件SMAD磷酸化水平低于PP条件。结论生物物理因素可通过调控TGFβ通路抑制程度加速h ESC向LSEC的分化进程并使其具有肝窦空间异质性特征。研究结果可为精准构建体外肝脏仿生模型提供重要方法和调控依据。

荒漠草原生物量空间异质性对长期不同放牧强度的响应

研究植物群落空间异质性及其动态是认识生物多样性和生态系统稳定性维持机制的基础。本研究以拥有20年放牧历史的内蒙古荒漠草原放牧试验样地中的植物群落地上生物量为研究对象,基于地统计学分析不同放牧强度下植物群落地上生物量空间异质性。结果表明:(1)放牧显著降低了植物群落地上生物量,对变异系数未发生显著影响;(2)通过半方差函数进行拟合发现,CK,MG和HG处理植物群落地上生物量空间格局均符合指数模型,LG处理符合高斯模型,且结构比大小随放牧强度降低;(3)通过分形维数发现,随着放牧强度增大,空间分布呈现了较明显的均质化趋势;(4)结合2D和3D空间分布图看出,CK和LG处理中植物群落地上生物量为斑块化分布,MG和HG地上生物量则为梯度分布,趋于均质化。由此可见,随着放牧强度增大,植物群落地上生物量空间异质性逐渐降低。