不同放牧强度对荒漠草原草地微斑块特征的影响

草地植被的斑块化分布是其对自然条件与利用方式长期适应的外在表现。在草地放牧生态系统中,采食、践踏和排泄物沉积等作用都可以引起草地植被变化,导致草地植被异质性。为探究放牧强度对内蒙古荒漠草原斑块特征的影响,本文以四子王旗荒漠草原为研究对象,利用无人机遥感结合野外调查的方法对该草原不同放牧强度下微斑块的特征进行分析,主要结论如下:(1)随放牧强度的增加,草地斑块多趋于细小破碎、空间分布分散的状态,中度放牧区蔓延度指数值最小,为57.41,且景观分离指数和分散指数均为最大,分别是0.74和42.1。(2)随放牧强度的增加,短花针茅(Stipa breviflora)和冷蒿(Artemisia frigida)斑块聚集度提高,空间分布均匀;而无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、刺藜(Chenopodium aristatum)斑块的空间分布和形状分散杂乱,抗干扰的能力较差。综上可知,荒漠草原植物群落稳定性的维持可在不同干扰强度或干扰条件变化之间相互转化,来保证其生态系统维持生态功能。

草地微斑块与草地退化关系的研究

草地植物群落微斑块的大量存在是天然放牧型草地最基本的特征之一。通过在轻、中、重3个草地退化梯度上对微斑块的种类、数量、面积及不同斑块间植被群落性状的比较分析,将草地微斑块粗略划分为裸地演替型斑块与放牧演替型斑块两大类别;剖析了微斑块的组成、结构和功能及多样性格局与草地退化程度间的内在关系。在此基础上,对草地微斑块的成因、草地微斑块相关指标在确认草地退化程度上的应用、利用微斑块的有关信息实施草地管理等问题提出了讨论性意见。

基于无人机遥感的荒漠草原微斑块识别研究

荒漠草原是草原的极限状态,也是草原向荒漠过渡的一类草原。荒漠草原不同群落斑块之间的识别是评价草原荒漠化的一个重要指标。探索一种高效、快速的识别荒漠草原不同群落斑块之间的分布情况对动态监测草原荒漠化进程和合理开发草地资源有重要意义。本文以无人机搭载高光谱仪进行荒漠草原遥感影像数据采集,利用主成分分析(PCA)对数据进行降维。通过对卷积神经网络进行改进,将不同卷积层的特征进行融合,进而提出一种具有多层特征融合的2D卷积神经网络(MFF-2DCNN)识别方法。结果表明,该模型对荒漠草原微斑块识别总体精度达92.23%,与SVM、KNN和原始2D-CNN相比分别提升4.35、25.71、0.95个百分点。无人机遥感与卷积神经网络的有效结合为荒漠草原不同群落斑块之间的识别分类提供新思路。

高原鼠兔干扰对藏北高寒草甸微斑块植物多样性的影响

高原鼠兔干扰是藏北高寒草甸退化的因素之一,同时也对退化草地中微斑块的植物群落产生影响。为了解以高原鼠兔为主要影响因素的藏北退化高寒草甸微斑块植物群落特征,本文通过野外调查法研究了不同退化程度草地微斑块植物群落的差异。结果表明:严重退化草地微斑块植物群落盖度和生物量显著高于中度退化、轻度退化草地微斑块;各退化程度草地微斑块植物种以菊科、蔷薇科、禾本科、莎草科、玄参科和豆科为主;中度退化草地微斑块植物的物种丰富度和多样性指数显著低于轻度退化、严重退化草地微斑块。说明中度退化草地的高原鼠兔干扰最强烈,微斑块植物多样性受其影响最大;严重退化草地微斑块植物则已开始更新。

放牧对典型草原羊草微斑块优势种和土壤中微量元素的影响

以内蒙古呼伦贝尔鲁伦河流域克氏针茅草原为研究区域,通过对不同放牧强度下羊草微斑块样方调查,采集优势植物和土壤,分析Fe、Mn、Cu、Zn四种微量元素变化,探讨放牧对羊草斑块优势植物和土壤中Fe、Mn、Cu、Zn微量元素的影响。结果表明:随着放牧强度的增加,共有优势种羊草中Fe含量最高,其次为Mn、Zn,Cu含量最低。微斑块土壤中Fe、Mn、Cu、Zn四种微量元素的含量差异极显著,羊草中四种微量元素的含量均属于中等水平或低含量范围。土壤中Fe、Mn、Cu、Zn四种微量元素含量均低于国内外正常土壤平均含量。

高寒草原矮火绒草和紫花针茅微斑块对Rb^(+)的吸收距离

植物微斑块是草原植被基本的空间分布形式,空白裸地上的土壤养分资源在多远距离上能够被植物吸收是一个重要问题。利用稀有元素铷(Rb)示踪方法,通过分析Rb^(+)的吸收量和吸收距离,探讨青藏高原高寒草原群落群落优势种紫花针茅(Stipa purpurea)和伴生种(同时也是退化草地常见种)矮火绒草(Leontopodium nanum)对土壤养分和水分资源的吸收范围。结果表明:紫花针茅斑块对Rb^(+)的平均最大吸收距离(5.6 cm)约等于平均斑块间距(5.7 cm),而矮火绒草斑块平均最大吸收距离(34.2 cm)远大于紫花针茅和平均斑块间距;2个物种对Rb^(+)的吸收量都与斑块大小(生物量)呈极显著正相关(P<0.001);无论吸收量还是吸收距离,矮火绒草均大于紫花针茅。这说明裸地土壤中的养分资源可以被植物微斑块吸收利用,而且大斑块对资源占有的能力也越强。

围封和防除狼毒对狼毒斑块土壤理化性质和微生物量影响的研究

狼毒是青藏高原高寒退化草地主要滋生的毒害草种类,采用化学除草剂和草地围封方法能有效遏制狼毒种群扩张的现状。然而,针对狼毒形成微斑块对使用除草剂和草地围封措施后植被群落结构、土壤理化性质和土壤微生物量响应变化的研究较少。基于此,狼毒型退化草地采用短期围栏封育(1年),以围封地未防除和除草剂处理的狼毒微斑块为研究对象,比较和分析狼毒斑块内外物种多样性指数、土壤养分和土壤微生物量变化。结果表明:1)围封地未防除狼毒斑块内生物量和多样性指数高于狼毒斑块外,而防除狼毒斑块外生物量高于狼毒斑块内。2)围封地未防除狼毒斑块内表层土壤的全氮、硝态氮、铵态氮、速效磷、有机质和土壤含水量高于狼毒斑块外,而防除狼毒斑块外表层土壤的有机质和全钾含量高于狼毒斑块内;围封地未防除狼毒斑块内深层土壤铵态氮和硝态氮含量高于斑块外,防除狼毒斑块外深层土壤速效磷、铵态氮和有机质含量高于斑块内。3)防除狼毒和围封地未防除狼毒斑块外土壤微生物量碳高于狼毒斑块内,防除狼毒斑块外土壤微生物量氮增加而微生物量磷却快速降低。由此可见,狼毒型退化草地治理需采用“狼毒净”化学除草剂快速降低狼毒种群并辅以长期围封(禁牧)措施,可提高禾本科等优良牧草比例、调节草地群落结构趋于稳定和加速土壤养分循环,并最终实现狼毒型退化草地生态修复的目标。

放牧对高寒草地微尺度斑块及其构件特征的影响

斑块是放牧生态系统景观的固有组分,是草地生态系统结构与功能体现的基础单元,是生态系统过程、稳定性维持和退化生态系统恢复研究的核心内容。以高寒草地生态系统研究的重要工具之一微斑块为论述基础,从微斑块属性特性、构件特征及动态特征3个角度阐述了高寒草地演替中微斑块及其构件(植物群落、植物根系、土壤养分及土壤微生物)与干扰的响应及变化过程,梳理了微斑块镶嵌体空间资源配置与生态系统稳定性维持之间的耦合关系。对相关研究结果的概述有助于深刻理解草地生态系统维持机制、自组织形式及对干扰的应对策略,以期为受损高寒草地的恢复提供理论依据。

宁夏荒漠草原不同植物群落微斑块内土壤微生物区系特征

植物群落斑块化是天然放牧草地最基本的特征之一.为探索植物群落斑块化对土壤微生物群落组成及多样性的影响,本研究以宁夏荒漠草原为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法对比分析了不同植物群落微斑块内土壤微生物生物量和群落结构特征的变化.结果表明:1) 4种植物群落微斑块内土壤微生物种类丰富,且都表现为细菌含量最高,真菌和放线菌含量较少,革兰氏阳性菌含量高于革兰氏阴性菌;2) 4种植物群落中,甘草微斑块的土壤微生物总量显著高于猪毛蒿、苦豆子和黄芪;3)冗余分析表明,磷脂脂肪酸总量、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、厌氧菌、真菌/细菌均与土壤有机碳呈显著正相关,与pH呈显著负相关,表明土壤有机碳、pH是荒漠草原土壤微生物生长和发育的重要影响因素.

荒漠草原不同植被微斑块土壤粒径分布分形特征与养分的关系

采集宁夏中部干旱带荒漠草原4种植被(猪毛蒿、甘草、苦豆子、草木樨状黄芪)微斑块土壤剖面3个层次土壤,测定了各微斑块土壤颗粒粒级分布、有机质、pH值、土壤电导率(EC)、全氮、全磷和全钾等理化性质,探讨了不同植被微斑块土壤粒径分布的分形维数(D)特征及其与土壤理化性质的关系.结果表明:斑块化植被分布可影响土壤粒径分布,其影响作用以草木樨状黄芪微斑块最大(D=2.51),甘草微斑块最低(D=2.46);分形维数与黏粒、粉粒含量呈显著正相关,而与砂粒含量呈显著负相关;土壤粒径分布分形维数与pH和EC呈显著正相关,与有机质和全氮含量呈显著负相关,与全磷和全钾含量无显著相关关系.斑块化植被分布有潜在土地盐碱化和土地退化的趋势.

基于高光谱SMPI法的草原地表微斑块识别与分类

草原地表微斑块特指在高光谱图像上荒漠化草原鼠洞、裸土和植被所表现出的斑块。这些是评价草原退化的重要指标。地表微斑块的识别与分类是基于遥感草原退化监测与评价研究的基础性的工作,对草原区域性规划、系统恢复与重建理起到至关重要的作用。由于高光谱采集及分析诸多方面的原因,目前地表微斑块高光谱的识别研究较少。本研究首次以荒漠化草原实地地表微斑块为研究对象采集高光谱数据,提出了SMPI法(Surface Mini-Patch Index,地表微斑块指数法),实现了草原地表微斑块的高精度识别与分类。研究结果表明,SMPI法可将荒漠化草原地表微斑块进行高精度识别与分类,通过Kappa系数验证,整体验证精度高于96%。此研究为无人机或低空遥感进行草原退化监测与定量反演提供了基础。

基于高光谱MNF-SVM法荒漠化草原地表微斑块识别研究

植被群落结构和土壤性质改变是草原退化的主要表现,鼠害是加剧草原退化的重要因素,对地表微斑块识别是草原退化研究的基础。本文利用GaiaiSky-mimi型高光谱仪采集典型荒漠化草原高光谱影像,使用主成分分析法(Principal Components Analysis,PCA)与最小噪声分离法(Minimum Noise Fraction,MNF)对数据进行前期处理,后采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)法进行地表微斑块识别,并与迭代自组织数据分析法(Isodata)和K均值聚类法(K-means)识别结果进行比较。结果表明:经过MNF处理后,支持向量机法的总体识别精度和Kappa系数最高,识别结果优于其它2种识别方法,对目前处理荒漠化草原地表微斑块的识别具有准确性和实用性,同时为无人机高光谱遥感提供数据及理论支持。

斑块微环境血管新生-炎症网络及中医药的调控作用

动脉粥样硬化斑块破裂是急性心血管事件发生的主要原因。斑块微环境中多种细胞、细胞因子和通路交互作用形成血管新生-炎症网络,该复杂网络的多种因素共同作用易致斑块破裂。中医学认为动脉粥样硬化斑块微环境的主要病理因素有瘀血、痰浊、毒邪,现有研究证实益气、活血、祛痰、解毒方药可调节血管新生-炎症网络从而稳定斑块、抗动脉粥样硬化。文中以血管新生-炎症网络为切入点探讨斑块不稳定的机制,探求中医药改善斑块微环境的防治思路,以期为动脉粥样硬化性心血管疾病的防治提供新策略。

苏尼特右旗荒漠草原三种放牧方式下群落斑块特征

利用景观指数、分形模型以及稳定性指数、单变量点格局方法,对内蒙古苏尼特右旗荒漠草原不同放牧方式下群落微斑块特征、形状分形及稳定性、分布格局进行探究,以期揭示荒漠草原微斑块自身特征及其与环境的关系。结果表明:1)3种放牧方式下群落斑块特征差异明显。休牧状态下芨芨草斑块面积占景观整体面积的91.15%,蔓延度指数(CONTAG)为77.92,连接性较好,为优势斑块,分形维数为1.43,稳定性较差;自由放牧状态下银灰旋花斑块空间分布最为密集;轮牧状态下锦鸡儿数量最多,分离度指数(SPLIT)为46.99,破碎化程度较高,分形维数为1.88,形状最不规则。2)3种放牧方式下各斑块类型在样地尺度范围(120 m×120 m)内主要呈聚集分布,且自由放牧状态下各斑块类型的聚集规模均较大,表明其资源分布不均匀。

斑块微环境与中医阴阳学说的关系

动脉粥样硬化斑块的形成、发展与机体和局部的内环境密切相关。斑块微环境既包括组成斑块本身的细胞成分及其分泌的因子,也包括存在于微环境中的促进斑块形成的各种病理因素。中医学认为,阴阳平衡是维持人体正常生命活动的基础,而斑块的形成是其微环境阴阳消长失衡的结果;当微环境中各种阴阳属性的因子过度转化时,则进一步加剧失衡状态,最终走向阴阳格拒,导致斑块破裂。中医药因其多靶点的调节作用,在维持机体阴阳平衡中具有显著的效果,而恢复疾病状态下的阴阳动态平衡是治疗动脉粥样硬化斑块的基本准则。

不同放牧强度下羊草草原群落斑块植被-土壤特征

植物群落斑块化是天然放牧草地最基本的特征之一,影响着草地生态系统结构和功能。本研究以不同放牧强度下典型羊草草原植物群落斑块为研究对象,对植物群落多样性特征、初级生产力、土壤理化性质、植物养分含量及其相关关系进行研究。结果表明:随着放牧强度的增加,斑块群落内植物种类组成发生改变并趋于简单化,放牧敏感物种消失,物种多样性降低;高放牧强度显著降低了植物群落的地上净初级生产力;初级生产力与土壤氮含量具有显著的正相关关系;随着放牧强度增加,土壤碳、氮、磷含量呈现增加趋势;由于放牧强度及斑块结构的影响,土壤碳、氮、磷含量存在空间分布差异;同时,斑块群落中植被碳、氮、磷含量与土壤碳、氮、磷含量之间没有显著的相关性。研究表明,放牧能够改变草地群落结构和功能,引起植被-土壤养分之间的非同步性发展。

从“脉中积”认识动脉粥样硬化

动脉粥样硬化与中医积病在病理形态和发生机制上具有一定的相似性,“脉中积”即痰浊、瘀血和毒邪等有形之物凝滞脉中。从斑块微环境角度阐释“脉中积”的生物学内涵和病理演变规律。认为AS发病初期为脾肾亏虚、血浊脉弱,中期为脉道失柔、脉络绌急,后期为脉络骤闭、脏腑受损。以缺血性心脏病为例,根据其不同阶段病机特点,斑块形成早期治以化痰降浊、养血护脉,斑块易损期治以活血解毒、畅脉稳斑,心脏恢复期治以温经通络、保脉育心。