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基于改进的Lotka-Volterra种间竞争模型预测退化高寒草地人工恢复演替结果

生态学报 2019年第9期39卷 3187-3198页

作者：吴晓慧单熙凯董世魁高晓霞许驭丹张曦武胜男胡樱温璐刘世梁董全民王文颖北京师范大学环境学院北京100875 北京师范大学天文系北京100875 内蒙古大学生态与环境学院呼和浩特010021 青海师范大学生命科学学院西宁810008 青海大学畜牧兽医科学院西宁810016

结合青藏高原地区黑土滩型退化高寒草甸改建成人工草地后恢复过程中植物群落组分的数量特征变化,基于中心差分法、相对误差热图、ODE算法等研究方法进行计算机模拟,对Lotka-Volterra种间竞争模型进行非线性化改进,建立了适于高寒草地人... 详细信息

结合青藏高原地区黑土滩型退化高寒草甸改建成人工草地后恢复过程中植物群落组分的数量特征变化,基于中心差分法、相对误差热图、ODE算法等研究方法进行计算机模拟,对Lotka-Volterra种间竞争模型进行非线性化改进,建立了适于高寒草地人工恢复演替过程中的竞争效应预测模型,与经典的Lotka-Volterra种间竞争模型进行对比验证,实证了改进模型的可解性和准确性。并分析了改进的Lotka-Volterra模型的系统动力学行为,预测人工恢复植物群落各组分的竞争结局,判断人工草地恢复演替状况。结果表明:(1)随着恢复年限的增加,栽培植物(垂穗披碱草或草地早熟禾)与原生植物在经历一个激烈的竞争阶段后逐渐趋于动态平衡,表明人工种植的垂穗披碱草、草地早熟禾等本土植物,可以促进青藏高原地区'黑土滩'型退化高寒草甸的有效恢复;(2)综合各分组的恢复演替阶段特征,可食牧草、栽培植物和顶极植物均从第7年开始竞争力呈现明显下降的趋势,因此建议在对人工草地的恢复管理中,7—10年间进行适度的人为干预,如施肥、灭鼠害以及适当去除有毒有害杂草等;(3)综合各类植物的竞争演替预测情况,均从第20年左右开始逐渐趋于动态平衡。因此,根据该模型分析,从生态恢复的角度来看,'黑土滩'型退化草地进行人工恢复至少需要20年以上,才能获得较为稳定的植物群落。

关键词：高寒人工草地种间竞争模型计算机模拟恢复预测

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高科技企业技术标准竞争机制与战略选择研究——基于生态学Lotka-Volterra种间竞争模型的分析

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科技进步与对策 2015年第3期32卷 23-27页

作者：陈华涂强楠戴夏炜南昌大学管理学院江西南昌330031 南昌工程学院经济贸易学院江西南昌330099

借鉴生态学中的Lotka-Volterra种间竞争模型,建立高科技企业技术标准竞争的Lotka-Volterra模型,运用微分方程理论和稳定性理论,分析了高科技企业技术标准竞争可能出现的4种情形和3种竞争结果,得出企业要在技术标准竞争中胜出必须具备两... 详细信息

借鉴生态学中的Lotka-Volterra种间竞争模型,建立高科技企业技术标准竞争的Lotka-Volterra模型,运用微分方程理论和稳定性理论,分析了高科技企业技术标准竞争可能出现的4种情形和3种竞争结果,得出企业要在技术标准竞争中胜出必须具备两个优势条件,以这两个条件为基础,对企业"预期胜出"、"预期失败"、"预期共存"三种情况下的技术标准战略选择进行了分析,并提出了应对策略。

关键词：技术管理技术标准战略种间竞争模型高科技企业用户基数技术优势度

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依赖个体分布的种间竞争模型的建立

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空军工程大学学报（自然科学版） 2015年第2期16卷 91-94页

作者：刘佳李建全刘光荣空军工程大学理学院西安710051 空军工程大学装备管理与安全工程学院西安710051

以一个栖息地的2个物种为研究对象,通过假设其个体的分布和个体对同一资源的竞争方式,以实地框架模型为基础,采用自底而上的方式,建立依赖个体分布的种间竞争模型,将个体分布划分为泊松分布、负三项分布和独立负二项分布3种形式,将个体... 详细信息

以一个栖息地的2个物种为研究对象,通过假设其个体的分布和个体对同一资源的竞争方式,以实地框架模型为基础,采用自底而上的方式,建立依赖个体分布的种间竞争模型,将个体分布划分为泊松分布、负三项分布和独立负二项分布3种形式,将个体对资源的竞争方式划分为争夺性竞争、竞赛性竞争和兼容性竞争3种类型。在一个物种的竞争方式为争夺性,而另一个为竞赛性或兼容性的情形下,对个体分布服从负三项分布的情况进行了建模,通过对模型的分析,得出争夺性竞争和竞赛性竞争都是兼容性竞争的特殊情况。当个体分布服从泊松分布和独立负二项分布时,可推导出相应的2个物种对同一资源竞争的种群动态模型。

关键词：种间竞争模型实地框架资源分配个体分布

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沙区植物种的一类种间竞争模型及应用

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西北植物学报 2003年第1期23卷 138-140页

作者：陆凡李自珍兰州大学干旱农业生态国家重点实验室兰州730000

以沙坡头人工固沙植物油蒿和柠条为研究对象,针对水分是沙坡头植物生r长的限制因子的现实,研究了在水分条件限制下两种植物的种间关系,建立了混播油蒿、柠条种间竞争模型,验证了油蒿、柠条既竞争又稳定共存的关系,其目的为充分有效利用... 详细信息

以沙坡头人工固沙植物油蒿和柠条为研究对象,针对水分是沙坡头植物生r长的限制因子的现实,研究了在水分条件限制下两种植物的种间关系,建立了混播油蒿、柠条种间竞争模型,验证了油蒿、柠条既竞争又稳定共存的关系,其目的为充分有效利用水资源、稳定人工生态系统提供科学依据。

关键词：沙区植物种种间竞争模型应用

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科技企业集群内竞争与合作模型研究

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武汉理工大学学报 2009年第14期31卷 161-164页

作者：李峰武汉理工大学管理学院武汉430070

在Lotka和Volterra提出的种间竞争模型基础上,研究建立了集群内企业的竞争模型和合作模型,依据模型分析讨论了如何处理集群内企业间竞争与合作,以实现集群企业的协同进化、共同生存、繁荣发展。并依据分析结果,对企业集群如何健康、持... 详细信息

在Lotka和Volterra提出的种间竞争模型基础上,研究建立了集群内企业的竞争模型和合作模型,依据模型分析讨论了如何处理集群内企业间竞争与合作,以实现集群企业的协同进化、共同生存、繁荣发展。并依据分析结果,对企业集群如何健康、持续发展提出了一些建议。

关键词：企业集群种间竞争模型竞争模型合作模型协同进化

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基于Lotka-Volterra的微博谣言事件演进分析

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情报杂志 2013年第11期32卷 110-116页

作者：刘咏梅彭琳赵振军中南大学商学院长沙410012

微博作为新媒体时代的重要工具,为谣言的传播提供了沃土,谣言及其相伴而生的反谣言在传播过程中相互竞争。研究微博谣言事件中,谣言和反谣言的交互演进规律有助于快速有效地澄清谣言。借鉴生态学中的Lotka-Volterra种间竞争模型,建立了... 详细信息

微博作为新媒体时代的重要工具,为谣言的传播提供了沃土,谣言及其相伴而生的反谣言在传播过程中相互竞争。研究微博谣言事件中,谣言和反谣言的交互演进规律有助于快速有效地澄清谣言。借鉴生态学中的Lotka-Volterra种间竞争模型,建立了谣言-反谣言的传播模型,分析其在相互抑制、相互促进、促进-抑制、抑制-促进的四种作用模式下的平衡点,研究发现最终的平衡点仅由谣言-反谣言之间的影响系数来决定,同时试图以微博案例来解释微博谣言难以根除的原因。为验证模型的有效性,采用了微博2013年8月"成都高新区奥克斯广场发生劫持公交事件"的谣言事件为实证案例,采集微博相关数据,对模型进行了较好的拟合。最后提出了应对谣言、管理微博的建议。

关键词：谣言-反谣言传播种间竞争模型相互作用微博案例

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基于Logistic-Volterra模型的制造企业与物流企业联动发展稳定性分析

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计算机应用 2018年第2期38卷 589-595页

作者：王珍珍吴英杰福建师范大学经济学院福州350007 福州大学数学与计算机科学学院福州350116

现有研究主要考虑制造企业与物流企业之间的合作关系,而忽略两者之间的竞争关系。为此,在阻滞增长模型的基础上同时考虑了贡献系数和竞争系数,提出改进的Logistic-Volterra模型。首先,构建了Logistic-Volterra模型并对其均衡点进行求解... 详细信息

现有研究主要考虑制造企业与物流企业之间的合作关系,而忽略两者之间的竞争关系。为此,在阻滞增长模型的基础上同时考虑了贡献系数和竞争系数,提出改进的Logistic-Volterra模型。首先,构建了Logistic-Volterra模型并对其均衡点进行求解和判定,得出模型达到稳定性解的数学条件和现实解释;其次,运用Matlab数值模拟检验制造企业与物流企业形成稳定系统的影响因素,并比较分析了改进前后模型对系统的影响的差异;最后,以制造企业A和物流企业B为例,分析两家企业在开展合作过程中的竞争行为,并且分析这种竞合行为对双方利益的影响。理论分析和实验结果表明,系统的稳定性受到贡献系数、竞争系数以及环境容量的影响,考虑了竞争关系的模型所求出的解更具合理性,制造企业与物流企业必须正视竞争对双方带来的影响。

关键词：阻滞增长模型种间竞争模型制造企业物流企业联动发展稳定性

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内蒙古典型草原生长季内植物生长动态的数学模型与计算机模拟研究

内蒙古典型草原生长季内植物生长动态的数学模型与计算机模拟研究

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作者：张彩琴内蒙古大学

学位级别：博士

生物种群的研究方法正在从静态走向动态模拟，从定性描述走向定量和模型化，并向多学科交叉的方向发展。植物生长动态模型就是集多学科知识为一体，以数学模型、系统分析原理和计算机模拟的技术来定量地描述植物的生长、发育、产量形成... 详细信息

生物种群的研究方法正在从静态走向动态模拟，从定性描述走向定量和模型化，并向多学科交叉的方向发展。植物生长动态模型就是集多学科知识为一体，以数学模型、系统分析原理和计算机模拟的技术来定量地描述植物的生长、发育、产量形成的过程及其对环境的反应。因此，采用植物生长动态模拟方法不但可以预测生物量，而且便于对生长过程进行分析，从机理上揭示不同植物生物量形成的内在规律及其与环境的关系，有助于进一步认识组成草原群落的各个种群的增长特点及互补功能，对把握草地的可持续利用具有重要意义。论文以种群生态学理论为指导，以著名的Logistic方程为基础，建立了植物生物量积累随单因素和多因素变化的数学模型，运用数理统计及微分方程理论，结合计算机模拟技术，在内蒙古典型草原退化后围栏封育24年的羊草+大针茅样地，选择不同退化阶段的代表性植物羊草、大针茅、冰草、冷蒿，对其在同一个生长季内的生长动态及其差异进行模拟和比较研究；作为对经典的Lotka-Volterra模型的演绎和应用，建立了植物对水分利用的种间竞争模型，以羊草、大针茅为对象，模拟其竞争状态下的生长动态，分析植物生长系统的稳定性。（1）阐述选用代表种（重要种）羊草、大针茅、冰草、冷蒿的研究依据及意义；运用数理统计方法，分别对采样数据进行分析、检验，结果表明，每一采样日期下的植物单株生物量数据基本满足正态分布。（2）根据实测数据，采用多种数量化指标，分别比较一个生长季内的生长动态、绝对生长速率AGR、相对生长速率RGR。结果表明，植物地上生物量均呈S形增长，8月中旬达到最大值；主要生长季内受降水不足的抑制作用依次为：羊草>冰草>大针茅>冷蒿。生长主要集中在中前期，AGR大小依次为：冷蒿(0．0993 g·株-1·d-1)>大针茅(0．0295 g·株-1·d-1)>羊草(0．0024 g·株-1·d-1)>冰草(0．0022 g·株-1·d-1)。生长季初期RGR均表现出最高，依次为：冷蒿(0．1079 g·株-1·d-1·g-1)>大针茅(0．0643 g·株-1·d-1·g-1)>羊草(0．0553 g·株-1·d-1·g-1)>冰草(0．0422g·株-1·d-1·g-1)。不同的生活型，其生长曲线、生长速率都存在很大的差异，但同属于根茎型的羊草和冰草，其生长动态却明显相似。（3）采用Logistic模型分别对其一个生长季内的生长动态及其差异进行模拟和比较研究。根据种群动态模型的一般形式，推导了个体生长模型的数学依据；通过对Logistic模型进行求解和分析，结合生态学理论，将植物生长划分为四个阶段，确定了速生期和突变点；结合模型分析诠释了模型的物理意义；对植物的持续生长期从生态学的角度给出了时间概念上的定义及相应的解释，并由此对草地管理及可持续利用提出了保护建议。根据实测数据进行拟合，结果表明，四种植物均符合Logistic增长，拟合方程分别为：y= 0.200/(1+e2.032-0.060t)，y=1.205/(1+e2.608-0.042t),y=0.156/(1+e1.858-0.040t), y=3.177/(1+e2.770-0.077t)，由模型求出了植物的最大生长速度，从大到小依次为：冷蒿6．112e-02(g·株-1·d-1)>大针茅1．267e-02(g·株-1·d-1)>羊草2．995e-03(g·株-1·d-1)>冰草1．561e-03(g·株-1·d-1)；分属于不同生活型的羊草、大针茅、冷蒿在生长速度及生长曲线上均存在较大差异，而同一生活型（life form）中，羊草和冰草二者差异不大，在整个生长季内呈现相似的动态变化。（4）提出了改进的植物生长模型（?），推导出单因素的植物生长模型（?）和多因素的植物生长模型（?）；采用多元线性回归和Logistic方程相集成的办法，证明了模型（?）能够模拟和预测不同年份的植物生物量；并且多因素影响下生物量的相对增长量W随时间t的变化（?）仍是符合Logistic规律的，模型同时给出了综合参数（?）和（?）的估算方法。（5）运用偏相关分析和逐步回归法确定了降水和积温因子是4种植物生物量形成的重要因子，但降水较积温因子的影响更大(r12,3>r13,2;R1（2）2 > R1（3）2)；对4种植物影响的重要性次序为：羊草（0．964）>冰草（0．937）>大针茅（0．928）>冷蒿（0．906）；积温对植物影响的重要性次序为：羊草（0．918）>大针茅（0．909）>冰草（0．875）>冷蒿（0．754）。采用本文建立的单因素、多因素的植物生长模型，分别对4种植物生长特征进行了模拟和比较，结果表明，植物单株生物量随降水量变化、积温变化以及水热因子共同变化的潜在最大值一致

关键词：羊草+大针茅样地植物生长动态模型种群生态学理论植物单株生物量 Logistic方程计算机模拟种间竞争模型微分方程稳定性

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洞庭湖湿地植物种群中南荻与芦苇竞争关系量化评估及人工干预技术研究

洞庭湖湿地植物种群中南荻与芦苇竞争关系量化评估及人工干预技术...

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作者：肖晶湖南农业大学

学位级别：硕士

洞庭湖湿地是国际重要湿地,南荻与芦苇均为洞庭湖湿地优势挺水植物。然而南荻的生态效益和经济价值远高于芦苇,是世界公认的最佳能源植物和生态工业植物。自2018年造纸产业全面退出之后,南荻资源弃割弃收,随之而来的种群退化及生态安全... 详细信息

洞庭湖湿地是国际重要湿地,南荻与芦苇均为洞庭湖湿地优势挺水植物。然而南荻的生态效益和经济价值远高于芦苇,是世界公认的最佳能源植物和生态工业植物。自2018年造纸产业全面退出之后,南荻资源弃割弃收,随之而来的种群退化及生态安全风险问题急需解决。基于此,本文以洞庭湖优势种群南荻与芦苇为实验材料,对收割与弃割情景下两物种的竞争关系进行量化评估,探究正常季末下收割与弃割处理对南荻种群生长及竞争力的影响,量化弃割后南荻种群退化及消失的生态风险;利用生态位种间竞争模型探究弃割对南荻芦苇混生种群的长期(40～80代)影响;探究收割条件下南荻与芦苇竞争力的季节动态变化趋势,明确合适的人为干预时间点;探究喷施赤霉素是否会对南荻竞争力与生物质品质有影响,明确合适的人为干预技术,为洞庭湖南荻种群复壮、生态功能的保护与提质提供方向指导与理论支撑。主要研究结果如下: (1)2018-2021年,南荻弃割后,其种群密度、生物量、株高均呈现为下降趋势,分别降低了68.75%、43.51%、15.71%。弃割处理下南荻纤维素含量显著高于收割处理(p<0.05),南荻半纤维素含量、木质素含量、纤维素结晶度、纤维素聚合度、灰分含量未表现出显著性差异。南荻弃割对其种群生物质产量具有显著的削减效应,对其生物质品质无显著影响。 (2)收割条件下,混生群落中南荻种群密度显著高于芦苇种群密度(p<0.05),南荻在混生群落中所占比例为66.67%;弃割条件下芦苇种群密度高于南荻。收割条件下南荻地上总生物量显著高于芦苇(p<0.05),南荻地上总生物量是芦苇的1.44倍;弃割条件下芦苇地上总生物量高于南荻。与弃割相比,收割是洞庭湖南荻更好的管理方式。 (3)通过观察模拟图像可知,南荻与芦苇在初始阶段,生存资源相对充足的情况下,二者都是一直保持着比较快速的生长繁殖状态,然后达到一定的数量后,在有限的生存资源条件情况下,种内斗争加剧,2种群之间的竞争也愈发激烈。随后在达到环境可承受的最大容量之后,南荻与芦苇种群密度均开始减少,收割条件下南荻种群大约在38代之后趋近于0,弃割条件下大约在30代之后趋近于0,而芦苇种群数量基本保持稳定。 (4)与单生时相比,混生群落内的南荻与芦苇种群密度、地上总生物量均有所降低。说明南荻和芦苇在混生种群中具有一定的竞争性,且二者之间的竞争强度随着植株的生长呈现先升高再降低的趋势。整体上表现为生长前期(3-4月份)芦苇竞争力强于南荻,生长中期(6-8月)南荻竞争力强于芦苇,而到生长后期(10月)二者竞争强度减弱。在长期生态演化过程中,洞庭湖区特殊自然环境条件下南荻的竞争力弱于芦苇。 (5)与不施赤霉素相比,低浓度赤霉素对南荻植株生长的影响不明显,3g/L赤霉素处理能显著提高混生群落内南荻植株的地上总生物量,对混生种群内芦苇的单株地上生物量、平均高度、基径具有抑制作用。外源喷施赤霉素对南荻纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、纤维素结晶及纤维素聚合度无显著影响。适当浓度的赤霉素能延长南荻种群的生存时间。

关键词：洞庭湖南荻芦苇收割与弃割种间竞争模型竞争动态赤霉素

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人口与资源环境复合系统协同演化模型研究

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北京信息科技大学学报（自然科学版） 2014年第4期29卷 64-68页

作者：张钰雯尹春华北京信息科技大学信息管理学院北京100192

以协同学理论和种间竞争模型为基础,构建人口与资源环境系统的评价指标体系和协同演化模型,并对模型进行相应的分析。以北京市2003——2012年人口与资源环境的统计数据为基础,建立相应的协同演化模型并计算。根据模型计算结果,分析当前... 详细信息

以协同学理论和种间竞争模型为基础,构建人口与资源环境系统的评价指标体系和协同演化模型,并对模型进行相应的分析。以北京市2003——2012年人口与资源环境的统计数据为基础,建立相应的协同演化模型并计算。根据模型计算结果,分析当前北京市人口与资源环境系统演化趋势。研究结果表明,模型能够很好的诠释人口与资源环境系统的协同演化趋势。

关键词：协同学理论复合系统种间竞争模型协同演化

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