基于Holdridge和CCA分析的中国生态地理分区的比较

在前人工作基础上,对中国自然地理要素与生态地理区域的关系进行了综合分析,采用全国地形、土壤、气候、植被及遥感植被指数等数据,综合分析中国范围生态地理区域的分异规律,制订了生态地理分区的初步方案,并建立了相应的地理信息系统。基于Holdridge模型和CCA分析划分中国生态地理分区,建立了分区的指标体系,得到中国生态分区的大致界线,初步总结了各生态地理分区的地形、植被、气候等综合自然地理特征,完成对中国区域生态地理分区的划分。基于CCA分析的生态地理的分区,不仅结合自然区划和生态地理两种方法,而且加入了生态群落和遥感数据的综合应用。结果显示,由于受到模型适用性及数据误差的原因,基于CCA分析的结果比Holdridge模型的结果更合理一些。

3座南亚热带串联调水水库浮游植物群落的CCA分析(英文)

蛇地坑水库、南屏水库、竹仙洞水库是珠海市对澳门供水的3座串联水库,平均每天对澳门和拱北水厂供水2.2×105 m3。但水库自身流域集水难以满足水量需求,从广昌和平岗泵站从磨刀门水道抽水通过管道输入南屏水库,再进入竹仙洞水库或由洪湾泵站由洪湾水道抽水先进入蛇地坑水库后再进入竹仙洞水库。当竹仙洞水库供水不足时,蛇地坑水库泄水向竹仙洞水库输水洪湾泵站取水点位于磨刀门水道的下游,水质较差,长期调水入库增加了水库的营养盐负荷。蛇地坑水库的调水主要发生在1月份和3月份,水力滞留时间较长;南屏和竹仙洞水库的调水入库频繁,水体水力滞留时间短,平均为23.5和10天。2006年对3座水库进行了富营养化和浮游植物调查,营养盐浓度较低的蛇地坑水库4月份发生了蓝藻水华,而营养盐浓度较高的南屏和竹仙洞水库的蓝藻的生物量均很低,前者以硅藻为主要浮游植物类群,后者以绿藻为主。是什么原因导致这3座水库浮游植物群落结构的差异?蛇地坑水库的浮游植物以微囊藻、卷曲鱼腥藻、蓝纤维藻、小球藻和小环藻为优势;南屏水库浮游植物主要以假鱼腥藻、小环藻、针杆藻和微小多甲藻为优势种;竹仙洞水库浮游植物主要以衣藻、小环藻、游丝藻和隐藻等为优势种。三个水库相比较,蛇地坑水库4月份蓝藻占优势,其后主要以绿藻占优势,12月份是硅藻占优势;南屏水库4月份以绿藻为优势类群,随后的三个月以硅藻为优势类群,蓝藻在6月和8月为次优势类群,绿藻门的实球藻是12月份的优势种;竹仙洞水库浮游植物4月份丰度最高,绿藻门的四鞭藻是该时期的优势种,6月份竹仙洞水库浮游植物优势类群和4月份类似,但生物量明显下降,随后的三次采样,优势种更替较频繁,硅藻、绿藻、蓝藻和裸藻先后成为优势门类。应用典范对应分析(CCA) 对3座水库的浮游植物与环境因子关系分析:pH值、水位库容、正磷和水力滞留时间与浮游植物的分布关系最为直接;而透明度和降雨量对其也有一定的影响。在蛇地坑水库中,总磷、正磷酸盐浓度是影响蓝藻丰度的主要因子,硅藻则与库容和透明度有关。在南屏水库中,硅藻在短水力滞留时间期间丰度高,微小多甲藻的丰度主要出现在丰水期。竹仙洞水库的绿藻分成两个集群:四鞭藻、游丝藻等大型绿藻在低温、低水位和较长水力滞留时间的4月份较高;小球藻、栅藻、月牙藻等小型种类则与较高的水位和正磷酸盐浓度呈正相关。南屏水库与竹仙洞水库的浮游植物优势种类相似,蛇地坑水库的优势种则与它们存在较为明显的差异。从生物量上看丰水期南屏水库的硅藻为优势,而竹仙洞水库以绿藻为优势,主要是南屏水库截留了河流中含硅丰富的泥沙,且水体动荡更大的原因。影响这3座水库浮游植物群落组成的主要因素是水力滞留时间,短水力滞留时间抑制了南屏和竹仙洞水库中的蓝藻成为优势类群。

乌梁素海冰封期浮游植物群落特征与环境因子CCA分析

冰封期湖泊水体及冰体内水质发生变化,直接影响水产健康养殖发展。基于2016年1月15日乌梁素海冰封期浮游植物及水质监测结果,分析冰封期湖泊浮游植物物种组成、密度及多样性指数空间动态,利用典范对应分析法(CCA)揭示浮游植物物种与环境因子关系。结果表明,冰下水体共鉴定出浮游植物7门32属37种,浮游植物群落组成呈硅藻—绿藻型;冰体中共检出7门34属60种,浮游植物群落组成以硅藻为主。冰体中Margalef丰富度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(J)变化趋势一致。3种指数综合显示乌梁素海冰封期浮游植物群落结构相对稳定。水体共发现优势种10种,冰体中优势种共14种。CCA排序显示,TP为影响乌梁素海冰下水体浮游植物群落分布最重要环境因子。冰层中NH4+、TP、TN等环境因子复杂分布对浮游植物群落在冰层中分布影响较大。研究结果为开展寒旱区冰封期水体及冰体中水质与浮游植物群落特征关系方面研究奠定基础。

加拿大一枝黄花不同居群叶表皮和茎结构特征及其与环境因子的CCA分析

对采自华东地区45个居群并移栽于同一生境条件下的加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)叶表皮和茎横切面结构特征进行了比较观察,并对叶表皮和茎结构特征与环境因子、居群分布与环境因子的相关性进行了CCA分析。结果表明,加拿大一枝黄花叶片上、下表皮毛均为单列多细胞型非腺毛,下表皮毛密度高于上表皮;上表皮细胞为多边形且垂周壁平直或波状,下表皮细胞为不规则形或多边形且垂周壁较平直或呈波状、浅波状;叶片上表皮几无气孔分布,下表皮均有气孔分布,气孔器为无规则型,气孔多近圆形;不同居群间表皮毛密度、气孔密度、气孔长度和宽度有显著差异,在较干燥环境下的居群表皮毛密度较大、气孔较小,在较湿润生境下的居群表皮毛较少、气孔较大。茎横切面均由表皮、皮层和中柱组成;各居群表皮和皮层结构没有明显差异,维管束数目差异明显(8.05～13.39 mm-1);髓部面积百分比也有明显差异(25.7%～49.5%)。叶表皮和茎结构特征的可塑性指数存在居群间差异,其中气孔密度的平均可塑性指数最大(0.38),髓部面积百分比的平均可塑性指数最小(0.13)。CCA分析结果表明,茎和叶表皮结构特征与土壤湿润度和纬度的关系较大,气孔密度、长度和宽度与土壤湿润度呈正相关,维管束数目、表皮毛密度及髓部面积百分比与土壤湿润度和纬度呈负相关;各居群的分布与分布地的土壤湿润度和纬度的相关性较大。结果显示,加拿大一枝黄花居群间的形态特征适应性分化利于其入侵不同的生境,而采用无性繁殖方式可保持其个体形态特征上的变异,从而增加其入侵的成功率。

城市空气质量的EOF展开及其与气象因子的CCA分析——以南京市为例

以南京市城区夏季情况为例,利用1996—1998年SO2、NOx、TSP日平均浓度资料,从空气污染物超标率原始序列出发进行EOF(经验正交函数)展开,分析了南京市大气污染静态状况及动态演变特征。还采用各测站SO2浓度与同期气象资料进行CCA(典型相关分析)的方法,比较了各气象因子对污染物浓度的影响大小。

2008年苏州阳澄湖浮游藻类群落结构与环境因子的CCA分析

2008年1月—12月对江苏阳澄湖的浮游藻类进行了调查,分析了藻类的群落结构、物种多样性以及其与阳澄湖生态环境的相互关系。共发现藻类8门124属324种(包括变种),全年优势种为铜绿微囊藻(Microcystis aerugini-sa)、小席藻(Phorimidium tenus)、不定微囊藻(M.incerta)、密集微囊藻(M.densa)等。藻类的年平均丰度为3462.93×104cell/L,年平均生物量为8.09 mg/L。利用生物学指标对湖泊进行营养状况评价,阳澄湖属于α-中污染富营养型湖泊。CCA分析表明阳澄湖的蓝藻主要分布在夏、秋季,绿藻在夏季受到微囊藻的抑制,硅藻主要分布在春、冬季,金藻和黄藻主要分布在冬季;温度是阳澄湖藻类的首要影响因子,总氮与总磷的影响作用由入湖河道向东湖逐步减小。

基于CCA分析土壤因子对苔藓植物分布的影响

土壤是苔藓植物的主要生长基质之一。为探讨环境因子对苔藓植物的生长和分布的影响,对藏东南色季拉山不同海拔梯度的425个样方内的28科136种土生苔藓植物与土壤海拔、pH、EC、SOM、TN、TP、TK、AK、POC、EOC、DOC、TC等共计14个指标之间建立典范对应分析,结果表明:(1)对色季拉山苔藓植物科多样性及盖度影响最大的环境因子是土壤有机质含量和海拔高度;(2)对色季拉山苔藓植物物种多样性和盖度影响最大的环境因子是土壤pH值、土壤有效钾含量、土壤有机质含量和海拔高度;(3)对色季拉山阳坡苔藓植物物种多样性和盖度影响最大的环境因子是土壤pH值、土壤有机质含量和海拔;(4)对色季拉山阴坡苔藓植物物种多样性和盖度影响最大的环境因子是土壤pH值、土壤有效钾含量、土壤有机质含量和海拔。说明土壤的pH值、AK、SOC、OP及TN的含量在不同程度上影响苔藓植物的生长和分布。

基于CCA分析法电网连锁故障分析

通过以往大停电事故分析不难发现,其事故本质为源故障发生后,后续局部调整失败导致的连锁故障传递使电网运行环境恶化,最终引发大停电事故。基于CCA(cause consequence analysis)分析方法,依据电网拓扑结构和控制设备基本特性对电网的连锁事故的原因以及控制失败后可能引发的后果进行了分析,对电网故障的动态传递过程给予了较为直观的揭示和说明,并利用该方法对2011年美墨大停电事故进行了实例事故分析,验证其适用性,为大停电事故分析提供借鉴。

基于CCA的太行山区土地利用变化驱动机制分析

基于典范对应分析方法(Canonical Correspondence Analysis,CCA),以太行山区1990年、2015年的土地利用数据及经济社会统计资料为数据源,选取14个经济社会指标,对太行山区近25年来的土地利用变化及其驱动机制进行分析。结果表明:1) 1990—2015年,太行山区土地利用变化面积为5 440. 58 km^2,占太行山区土地总面积的3. 97%。建设用地面积增加了2 002. 59 km^2,增幅居所有土地利用类型首位;耕地面积减少了1 763. 69 km^2,是面积减少最多的土地利用类型,耕地净转移为建设用地是土地利用转移的主导类型。2) CCA分析结果通过95%的显著性检验,太行山区低山丘陵区和盆地区经济社会发展水平较高的县市建设用地面积增加1 137. 47 km^2,耕地面积减少811. 34 km^2,低山丘陵区和盆地区土地系统变化受经济增长、人口增长及城镇化主导因素驱动作用明显;山原区经济社会发展水平较低的县市草地面积减少492. 27 km^2,林地面积增加187. 42 km^2,其土地系统变化受农业生产主导因素驱动作用强烈。区域经济社会发展水平和地形差异是导致太行山区土地系统变化及其驱动机制空间分异的动因。

城市闲置地自生植物种间联结及土壤因子分析——以郑州北龙湖公园为例

基于生态位理论、种间联结、典范对应分析(CCA)排序方法对郑州北龙湖公园闲置地内自生植物群落优势种的种间联结性及其与土壤因子的关系进行分析,以此来揭示自生植物群落的结构和分布特征。结果表明,1)自生植物群落优势种的生态位重叠程度总体偏低,种间竞争不激烈;重要值和生态位宽度较大的物种有紫马唐、鬼针草、狗尾草、牛筋草、刺苋和葎草。2)自生植物群落优势种总体联结性呈不显著正联结(P>0.05),χ^(2)检验与联结系数(A_(C))正负联结比分别为0.74、1.04,正联结优势不明显,表明自生植物群落优势种的种对间联结性较弱,稳定性相对较差,各物种趋于独立分布。3)CCA排序表明,影响自生植物群落优势种分布的土壤因子是土壤含水量和土壤pH。研究结果可为城市闲置地荒野景观营建提供理论依据和实践指导。

新疆米泉哈熊沟林场地面生地衣群落物种多样性及环境影响因子分析

为了探明新疆米泉哈熊沟林场地面生地衣群落的物种多样性及环境影响因子,对该林场海拔1600~2000 m区域的地面生地衣群落物种组成进行了调查,并以盖度为指标,应用除趋势对应分析(DCA)和双向指示种分析(TWINSPAN)法对该林场地面生地衣群落进行了数量分类;在此基础上,分析了各群丛的物种多样性和相似性,并应用典范对应分析(CCA)法探究了影响该林场地面生地衣群落种类分布的环境因子。结果表明:在调查区域内共鉴定出29种地面生地衣,隶属于5科9属;在科水平上,地卷科(Peltigeraceae)和石蕊科(Cladoniaceae)种类较多,分别有11和10种;在属水平上,石蕊属(Cladonia P.Browne)和地卷属(Peltigera Willd.)种类较多,均为10种。数量分类结果表明:调查区域内的地面生地衣群落可分成4个群丛,即土星猫耳衣+坚石蕊+雀石蕊群丛(Ass.Leptogium saturninum+Cladonia firma+Cladonia stellaris)(群丛1)、砖孢胶衣+坚石蕊+伴藓大孢衣群丛(Ass.Collema subconveniens+Cladonia firma+Physconia muscigena)(群丛2)、鸡冠胶耳衣+喇叭粉石蕊+尖头石蕊群丛(Ass.Lathagrium cristatum+Cladonia chlorophaea+Cladonia subulata)(群丛3)和犬地卷+雀石蕊+尖头石蕊群丛(Ass.Peltigera canina+Cladonia stellaris+Cladonia subulata)(群丛4),分别包含19、26、23和18种地面生地衣。群丛2和群丛3的Shannon-Wiener多样性指数、Patrick丰富度指数和Pielou均匀度指数明显高于群丛1和群丛4;群丛2与群丛4间的S?rensen相似性指数和Jaccard相似性指数均最大,分别为0.450和0.782。CCA排序结果显示:前3个排序轴的累计贡献率为76.2%,3个排序轴种类分布与环境因子的相关系数分别为0.948、0.917和0.844,说明排序结果能准确反映地面生地衣群落种类分布与环境因子的关系。9个环境因子中,郁闭度对地面生地衣种类分布的影响最大,光照度次之。研究结果显示:新疆米泉哈熊沟林场地面生地衣群落物种丰富度较低,不同群丛的物种多样性和相似性存在一定差异;郁闭度和光照度是影响该林场地面生地衣种类分布的重要环境因子。

淮河流域河南段水生植物多样性评价及其影响因素分析

通过对淮河流域河南段开展野外调查及室内监测,分析河流水生植物类群组成及优势物种,从多样性、丰富度、优势度、均匀度4个方面对水生植物进行健康评价,采用CCA分析法探讨影响水生植物的关键环境因素。结果表明,淮河流域河南段共有水生植物38种,隶属于25科33属,分布广泛的优势种为芦苇、水花生、金鱼藻、轮叶黑藻、水蓼、水鳖、篦齿眼子菜。针对健康评价结果,淮河流域河南段水生植物呈现病态到健康状态。分析表明河流生态系统遭受破坏,生态系统呈现不稳定状况,主要原因为水质污染及人为活动干扰强烈。根据水生植物分布与水环境因子CCA响应关系研究,影响水生植物的主要因子为TP、COD、p H、电导率、氨氮。

太泊湖浮游植物群落结构特征及其与环境因子相关性分析

2013年5月—2014年3月在太泊湖布点,隔月进行1次采样,监测分析该湖浮游植物群落结构的时空变化和水质情况。结果表明,在该湖中共鉴定浮游植物79种,隶属于7门,主要为绿藻、蓝藻、硅藻;浮游植物细胞丰度在夏、秋、冬季较高,且逐渐增大,春季最低,空间分布上有差异;其优势种集中在绿藻门,藻类污染指数值为3的小球藻一直是优势种,9月优势种种类最多,绿藻商为12;湖水富趋于重富营养化状态。对高丰度藻类和环境因子进行相关性分析发现,蓝藻门和绿藻门呈显著正相关,蓝藻门和绿藻门的细胞丰度与总硬度呈极显著负相关,与钙呈显著负相关,黄藻门的细胞丰度与镁呈显著负相关;各藻类细胞丰度和环境因子典范对应分析(CCA)表明,不同藻类受不同环境因子影响。

尚湖浮游植物时空变化特征及影响因素分析

2016年对常熟市重要饮用水源地尚湖开展了4个季度的浮游植物监测与分析,结果表明:4个季节采样定量检测到尚湖浮游植物8门79属141种,其中绿藻(56种)、蓝藻(33种)和硅藻(32种)为物种数较多的门类,主要优势种属有水华束丝藻、肘状针杆藻、梅尼小环藻、颗粒直链藻、狭细颤藻、极细微曲壳藻等;全湖藻类密度与生物量大小按季节排序均为夏季>冬季>秋季>春季;尚湖不同湖区浮游植物群落结构的关键影响因子存在差异,DO、TN和SD对于取水口所在的东南半湖浮游植物群落结构变化有关键的影响作用,在西北半湖,TP和NH_3-N对浮游植物群落结构变化具有更关键的影响。

黄海北部近岸海域渔业生物群落结构

为摸清黄海北部近岸海域渔业生物群落结构现状,并揭示其时空变化的主要环境驱动因子,于2021年4—11月在该海域开展了6航次底拖网及环境调查。运用丰度-生物量比较曲线、聚类分析和非度量多维标度排序等方法分析了海域渔业资源种类组成及优势度、群落多样性及年内演替;运用典范对应分析(CCA)探讨了群落结构时空变化与环境因子之间的关系。结果显示,调查采集到的种类共有89种,包括鱼类50种和无脊椎动物39种。鳀已成为海域主要中上层优势鱼种,大泷六线鱼、细纹狮子鱼和脊腹褐虾等冷温性种类成为季节性主要渔业生物,小黄鱼、蓝点马鲛和鲐等传统资源仍在衰退过程中。调查发现部分真鲷幼体及集群蓝圆鲹幼体,海域或有其育幼场存在。调查期间内群落大部分时间处于不稳定状态,其中4月群落显示中等干扰,5—11月群落均显示严重干扰。在所选环境因子中,海表温(SST)、海底温(SBT)、海底盐(SBS)和叶绿素(Chl.a)是导致群落结构时空变化的主要环境因子,其中SST和SBT的影响尤为显著。本研究系统阐明了黄海北部近岸海域渔业生物群落结构特征和季节性演替,为进一步了解该海域渔业生物群落结构现状及其对环境因子的响应提供了参考。

基于CCA的坡面尺度生物结皮空间分布

生物结皮是干旱半干旱地区普遍存在的活地被物,在该区生态系统中具有重要的生态功能。探讨生物结皮的空间分布规律是科学管理该资源的理论基础。选择黄土高原水蚀风蚀交错区六道沟小流域内的典型坡面,通过全面调查并应用GS+和CANOCO统计软件进行分析,探讨了坡面尺度上生物结皮的空间分布特征及其影响因子。结果表明:(1)生物结皮的分布具有明显的空间分异性。沙土区生物结皮以大面积连续分布为主,平均结皮盖度在30%以上;在黄土区则以零星分布为主,结皮盖度大都在20%以下,主要分布在坡的边缘和末端。而生物结皮厚度和抗剪强度的空间变异不大,说明其主要与生物结皮的发育年限有关。(2)典范对应分析(CCA)表明:生物结皮的空间分布与土壤、植被、地表湿度、坡度坡向等有密切关系。其中,土壤类型和生物结皮的空间分布关系最大,可以解释生物结皮空间变异的20%。其次是植被群落类型和地形湿度指数,沙蒿(Artemisia desertorum Spreng.Syst.Veg.)地和小叶杨(Populus simonii Carr.)林地是其最理想的生长环境;其他如坡度、坡向、太阳辐射等也都对生物结皮的分布有一定的影响。总体上,生物结皮具有明显的地形、土壤和植被群落的选择性,偏向于生长在较湿润的沙生植被群落当中。

杭州市区土地利用景观格局演变及驱动力分析

基于遥感影像应用景观生态学及相关定量分析方法,剖析了杭州市区1991—2005年来的快速城市化阶段的土地利用景观格局演变特征,并引入典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)方法进行驱动力机制分析。研究表明:①杭州市近15年来土地利用景观结构发生了较大的变化,主要表现为农业景观与水体景观大量减少,并成为建设景观增加的主要来源,其中农业景观占建设景观来源的43.85%;②景观水平格局特征表现为斑块总数的增加、景观多样性的上升、景观破碎化程度呈现上升趋势、斑块优势在下降,说明大斑块对整个景观的控制作用随土地利用变化呈减弱趋势;③CCA排序结果清晰展现了杭州市8个区的景观格局指数与驱动因子的相互关系及空间特征。

一种新的有监督的局部保持典型相关分析算法

从模式识别的角度出发,在局部保持典型相关分析的基础上,提出一种有监督的局部保持典型相关分析算法(SALPCCA)。该方法在构造样本近邻图时将样本的类别信息考虑在内,由样本间的距离度量确定权重,建立样本间的多重权重相关,通过使同类内的成对样本及其近邻间的权重相关性最大,从而能够在利用样本的类别信息的同时,也能保持数据的局部结构信息。此外,为了能够更好地提取样本的非线性信息,将特征集映射到核特征空间,又提出一种核化的SALPCCA(KSALPCCA)算法。在ORL、Yale、AR等人脸数据库上的实验结果表明,该方法较其他的传统典型相关分析方法有着更好的识别效果。

基于加权局部判别CCA的多视角步态识别方法

为了解决步态特征提取难题和克服单一视觉的步态进行身份识别方法的局限性,提出一种加权局部判别典型相关分析(WLDCCA)算法。在此基础上,提出一种基于WLDCCA的多视角步态识别方法。该方法通过在WLDCCA中引入样本的类信息和局部信息,将不同视觉的步态特征有机地融合起来,提取的融合特征能够最小化同类样本之间的距离,同时最大化异类样本之间的距离,提高了步态识别的识别率和鲁棒性。在CASIA步态数据库上的实验结果验证了该算法的有效性和可行性。