基于图像处理方法的牧草根系分形维数估算

应用图象处理方法,给出了根系分形维数估计的网格计数法,得到了相应的算法,同时用Java实现了该算法,为根系研究提供了一种新的思路和方法。在此基础之上,计算了多年生黑麦草（Lolium perenne L．）根系的分形维数,与实测数据基本吻合,此方法可用于多种植物根系的分形维数计算。     

践踏和降水对环县典型草原土壤颗粒分维特征的影响

采用试验践踏与模拟降水控制试验,对16个不同试验组合样区表土(0~15 cm)质地的机械组成进行分析,结果表明,随着践踏强度增加,土壤颗粒表现出不同程度的粗化趋势,降水具有双向调节的作用。利用分形模型计算了土壤粒径分形维数,计算结果表明,分形维数指标与践踏强度呈负相关关系。但分形维数递减幅度与模拟降水处理水平相关,在模拟降水处理水平依次为干旱、自然降水、平水、丰水时,粒径分形维数递减幅度依次为4.33%,2.61%,1.34%和1.23%。降水与践踏的匹配关系,对形成确定的分形维数具有决定性作用。由于具有较高分形维数的土壤更易发生放牧侵蚀,若管理不善则会发展为荒漠化。因此,在此种意义上来说,土壤分形维数的测算对进一步研究放牧侵蚀机理和荒漠化形成过程可能具有推动作用。     

颗粒分维特征的影响

采用试验践踏与模拟降水控制试验，对１６个不同试验组合样区表土（０～１５ｃｍ）质地的机械组成进行分析，结果表明，随着践踏强度增加，土壤颗粒表现出不同程度的粗化趋势，降水具有双向调节的作用。利用分形模型计算了土壤粒径分形维数，计算结果表明，分形维数指标与践踏强度呈负相关关系。但分形维数递减幅度与模拟降水处理水平相关，在模拟降水处理水平依次为干旱、自然降水、平水、丰水时，粒径分形维数递减幅度依次为４．３３％，２．６１％，1.34和1.23％。降水与践踏的匹配关系，对形成确定的分形维数具有决定性作用。由于具有较高分形维数的土壤更易发生放牧侵蚀，若管理不善则会发展为荒漠化。因此，在此种意义上来说，土壤分形维数的测算对进一步研究放牧侵蚀机理和荒漠化形成过程可能具有推动作用。     

分形理论在草地科学中的应用概述

分形理论是非线性科学的一个重要分支,是科学研究中一种重要的数学工具和手段,分形理论的引入给解释和解决草地科学领域出现的一些复杂问题提供了一种新的思路和方法。其中根系形态的分形维数能反映根系的分支结构;土壤的分形与植被恢复年限(或退化程度)、土壤质地、土壤理化性质有密切关系;斑块的分形是景观破碎化和景观格局的重要指标,可以解译斑块演替过程;同时,分形能较好地反映群落多样性和均匀度的空间分布格局,有效分析尺度依赖问题;遥感信息的收集和遥感图像处理应用分形理论可提高精度;此外,根据动物觅食路径的分维和植被空间结构的分维来确定动物活动和载畜量可以提高草地利用率。然而,有关分形在草地科学中的应用研究多停留在分形指标的计算上且实用性较差,实践探索基于分形的元胞自动机来模拟三江源区草地秃斑块动态的真实性与准确性及分形理论综合集成研究或将成为草地科学新的研究领域。     

北疆退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征

研究了新疆北部退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征,探讨了土壤颗粒分形维数与土壤理化性质的关系。结果表明,该退化草地土壤颗粒的分形维数在2．316～2．753,随着草地退化程度加剧,土壤黏粒含量增高,分形维数逐渐增大。表层土壤的分形维数与粉粒含量呈极显著负相关,与黏粒含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数与土壤物理性质没有相关性。由于土壤表层（0～10cm）受放牧影响较大,致使其化学性质与土壤颗粒的分形维数没有相关性。土壤颗粒的分形维数与土壤下层（10-30cm）的全磷、pH值、全钾和速效钾含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数的变化在一定程度上能够很好地表征退化草地土壤的理化性质的变化趋势,可以作为评价退化草地土壤性状的一个综合指标。     

一种基于多重分形特性检测海面弱目标的新方法

本文分析计算了海杂波的分形维数及多重分形特性。在此基础上,从时间和空间上综合考虑,利用杂波包含与不包含目标时多重分形谱的差别,提出一种新的检测方法。对实测数据的分析表明该方法是有效的,并且具有较小的计算量,为海杂波背景下的目标检测提供了一条新的思路和有效手段。     

黄土丘陵区不同恢复年限草地土壤微团粒分形特征

运用分形理论研究黄土丘陵区不同恢复年限草地土壤微团粒的粒径组成、分形维数特征及与土壤理化性质关系,使分形学在土壤微团粒性状与土壤肥力特征研究中得到进一步应用,并为评价草地生态系统土壤特征及生态恢复提供新方法。结果表明:表土层分形维数随植被恢复年限的增加而减少;剖面土壤沙粒含量越高,微团粒分形维数越低,粘粒规律相反,而粉粒与分形维数相关性不显著;土壤质地由粗到细使得分形维数由小到大变化;分形维数也可有效地表征不同植被恢复年限的草地土壤结构和养分的变化趋势;分形维数与土壤容重、非活性孔度、全磷、速效钾及氨态氮之间存在正相关性,与土壤活性孔度、孔隙比、有机质、全氮、碱解氮及硝态氮表现出负相关。     

草地开发与保护过程中土壤颗粒分形特征

为加强草地土壤修复状况的定量化表征,以毛乌素沙区天然草地与人工灌溉饲草料地为研究对象,对开发与保护过程中土壤理化性状变化及其与颗粒分形维数的关系进行了研究,结果表明,不同土壤分形维数为2.352.54;人工草地沙粒含量、分形维数大于天然草地,有机质含量小于天然草地。研究认为,土壤颗粒含量分形维数与粘粉粒、有机质含量呈正相关关系,与沙粒含量呈负相关关系,土壤颗粒分形维数能够定量表征土壤颗粒性状变化,可作为评价沙、退化草地土壤退化程度的定量综合指标。     

泥石流频发区不同土地利用类型下土壤分形维数与理化性质的关联度

为综合评价泥石流频发区不同土地利用类型下土壤的结构稳定性,本研究以蒋家沟为例,选取耕地、草地、林地为研究对象,裸地作为参照,基于分形理论分析了不同土地利用类型下土壤的分形特征,利用主成分分析方法,分析了影响土壤结构稳定性的主要影响因子,同时利用关联耦合度方法构建了土壤分形维数与理化性质间的耦合模型。结果表明,不同土地利用类型下土壤的分形维数介于2.71～2.75,0.5～2 mm土壤颗粒含量决定了不同土地利用类型下土壤的分形维数;土壤颗粒的分形维数与土壤碱解氮、容重、有机质含量显著相关,两者之间属于中等关联,土壤理化性质对分形维数的影响大小依次为容重>碱解氮>有机质;分形维数与理化指标的系统耦合度属于弱协调,未达到最佳状态;不同土地利用类型的系统耦合协调程度按大小排序为林地>草地>耕地>裸地。研究结果表明,增加植被覆盖和减少人为扰动有利于稳定的土壤结构形成。研究结论可以为流域植被恢复及土壤结构特征描述提供一定的理论依据。     

不同利用方式土壤颗粒分形特征及其与土壤有机碳库稳定性的关系

本文研究了不同利用方式下巴音布鲁克高寒草原0~50 cm土层土壤颗粒组成及其分形特征与土壤有机碳库活度的关系。结果表明:该区土壤颗粒以粉粒为主,分形维数分布在2.675~2.845之间,与0.05 mm粒径关系密切。长期封育和重度放牧分形维数随土层加深而降低,且与碳库活度显著相关;短期封育和中度放牧分形维数变化小,与碳库活度无显著相关性。