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草业科学 2024年

作者：南喆杨宏伟杨梦鹭蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室/内蒙古草地生态学重点实验室——省部共建草地生态学国家重点实验室培育基地/内蒙古大学生态与环境学院

在干旱半干旱城市草地监测领域中，草本植物的分类识别的用处及贡献不容小觑，但当前的深度学习模型在样本数据偏重且规模较小的任务中尚有不足之处。城市草地监测能够有效地评估草地的生长状况，并根据草本植物的分类，对当地生态系统... 详细信息

在干旱半干旱城市草地监测领域中，草本植物的分类识别的用处及贡献不容小觑，但当前的深度学习模型在样本数据偏重且规模较小的任务中尚有不足之处。城市草地监测能够有效地评估草地的生长状况，并根据草本植物的分类，对当地生态系统的潜在危害提供判断信息。基于ViT和ResNet50，本文构建了混合神经网络模型ResViT。ResViT在测试集准确率上最高优于AlexNet、ResNet50和VGG19模型，在平均召回率和F1评分上也均优于AlexNet、ResNet50和VGG19模型。ResViT的训练时间约是VGG19的一半。ResViT在16分类任务中测试集达到了95.45%的准确率和0.95的F1评分。综上所述，ResViT模型可以准确的高效的完成草本植物分类的图像识别任务，比其他三种模型均有优势。其在偏重的小规模数据集上展现出了优异的性能，显著降低了前期数据准备的成本，同时提升了训练效率减少了训练时间。因此，ResViT的建立为草本植物分类领域的研究提供了新视角，并有望在干旱半干旱城市草地监测的广泛应用中发挥重要作用。

关键词：草本植物分类卷积神经网络 ResViT模型干旱半干旱草地监测

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基于深度学习方法提取苜蓿人工草地空间分布信息

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中国草地学报 2023年第10期45卷 22-33页

作者：邓泽坤王婷赵晓旭周真董建军牛建明内蒙古大学生态与环境学院内蒙古呼和浩特010021 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010021 内蒙古草地生态学重点实验室—省部共建草地生态学国家重点实验室培育基地内蒙古呼和浩特010021

近年来,我国人工草地建设进入了快速发展阶段,及时、准确地获取大区域范围内人工草地空间分布信息,有助于提升草业宏观管理的数字化水平。以内蒙古阿鲁科尔沁旗的苜蓿人工草地为例,基于Sentinel-2多时相遥感图像,结合苜蓿光谱反射率随... 详细信息

近年来,我国人工草地建设进入了快速发展阶段,及时、准确地获取大区域范围内人工草地空间分布信息,有助于提升草业宏观管理的数字化水平。以内蒙古阿鲁科尔沁旗的苜蓿人工草地为例,基于Sentinel-2多时相遥感图像,结合苜蓿光谱反射率随刈割期变化的规律,利用ENVI NET 5深度学习模型提取苜蓿人工草地空间分布信息,并与面向对象的随机森林模型提取结果进行了比较。结果表明:(1)深度学习方法提取的2020年和2021年苜蓿草地的用户者精度分别为100.00%和98.80%,制图精度分别为98.42%和100.00%,总体精度分别为99.17%和99.33%,Kappa系数分别为0.98和0.99。随机森林模型的用户者精度分别为98.90%和96.61%,制图精度分别为97.82%和94.48%,总体精度分别为98.28%和94.68%,Kappa系数分别为0.94和0.90。深度学习模型提取的苜蓿人工草地空间分布信息各项精度指标均优于随机森林模型。(2)深度学习方法提取结果中的噪声像元较少,简化了复杂的分类后处理流程。此外,深度学习模型无需逐年建模,普适性强。综上所述,深度学习模型可以精确、便利地提取研究区域苜蓿人工草地信息,具有在类似地区大面积推广应用的潜力。

关键词：苜蓿人工草地遥感深度学习随机森林

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荒漠植物四合木(Tetraena mongolica Maxim.)EST-SSR标记的识别与开发

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植物遗传资源学报 2021年第2期22卷 540-549页

作者：黄蕾贾媛媛张雅楠李佳彬党振华内蒙古大学生态与环境学院/蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室/省部共建草地生态学国家重点实验室培育基地呼和浩特010021

四合木(Tetraena mongolica Maxim.)是内蒙古东阿拉善-西鄂尔多斯地区的特有珍稀植物,为古地中海孑遗物种。自然环境恶化和人类活动干扰,使其生境发生了严重的破碎化,甚至消失。有限的分子标记限制了对该植物种质遗传多样性和生存现状... 详细信息

四合木(Tetraena mongolica Maxim.)是内蒙古东阿拉善-西鄂尔多斯地区的特有珍稀植物,为古地中海孑遗物种。自然环境恶化和人类活动干扰,使其生境发生了严重的破碎化,甚至消失。有限的分子标记限制了对该植物种质遗传多样性和生存现状的认识。本研究通过转录组测序,构建了含有119603条Unigenes的四合木表达序列文库,系统识别了表达序列标签简单重复序列(EST-SSR,expressed sequence tag-simple sequence repeat),进行了SSR位点的特性分析和标记开发。结果显示,在21065条Unigenes中共检测出25721个SSR位点;SSRs在四合木转录组中的出现频率为21.51%,单、二和三核苷酸重复最丰富的类型为A/T、AG/CT和ATC/ATG;在选取的39个SSR中,32个具有多态性,在48个个体中共鉴定出140个条带,Ho和He的变化范围分别为0.167~0.792和0.252~0.789,均值分别为0.462和0.579,PIC值变化范围为0.218~0.746,均值为0.518。本研究所开发SSR标记可进一步应用于四合木遗传结构和适应进化机制的研究中,能推动该种质资源的保护、开发与利用。

关键词：四合木转录组 EST-SSR 标记开发

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不同放牧退化阶段大针茅草原土壤有机碳稳定性及其来源研究

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中国草地学报 2021年第7期43卷 37-44页

作者：任瑾涛张璞进吴英朱蔚娜金正亮张艳丽宝文智清华内蒙古大学生态与环境学院/省部共建草地生态学国家重点实验室培育基地/内蒙古大学蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010021 内蒙古自治区农牧业科学院内蒙古呼和浩特010031

通过测定不同放牧退化阶段(轻度、中度和重度退化)大针茅典型草原的土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)和惰性有机碳(ROC)的含量,探究放牧退化过程中大针茅草原土壤总有机碳的组成及其稳定性。同时在群落调查的基础上,采用δ^(13)C稳... 详细信息

通过测定不同放牧退化阶段(轻度、中度和重度退化)大针茅典型草原的土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)和惰性有机碳(ROC)的含量,探究放牧退化过程中大针茅草原土壤总有机碳的组成及其稳定性。同时在群落调查的基础上,采用δ^(13)C稳定同位素技术阐明大针茅草原在放牧退化过程中群落组成变化对土壤总有机碳的影响。结果表明:(1)不同放牧退化阶段,TOC、LOC、ROC含量均随土层深度的增加而逐渐降低,且中度退化阶段TOC、LOC、ROC含量最高;(2)不同放牧退化阶段惰性碳指数值差异不显著,表明放牧未对大针茅群落土壤总有机碳的稳定性产生影响;(3)不同放牧退化阶段,大针茅草原土壤总有机碳主要来源于C_(3)植物。但是随着退化程度加剧,大针茅草原C_(3)植物的生物量降低,C_(4)植物的生物量增加,C_(4)植物对0~10cm土层土壤总有机碳的贡献增强。综上所述,以上结果可为综合评估长期放牧对大针茅草原土壤碳汇服务功能的影响,以及制定我国温室气体减排增汇策略提供科学依据。

关键词：大针茅草原退化阶段土壤总有机碳惰性碳指数 δ^(13)C稳定同位素

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西鄂尔多斯狭叶锦鸡儿种群分布格局

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中国草地学报 2018年第6期40卷 78-85页

作者：孙艳霞杨九艳乔宜青清华乌乙罕内蒙古大学生态与环境学院内蒙古呼和浩特010021 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室暨省部共建草地生态学国家重点实验室培育基地内蒙古呼和浩特010021

在内蒙古高原西鄂尔多斯选不同盖度的狭叶锦鸡儿样地进行实地调查,根据植株体积划分龄级,运用点格局分析法对狭叶锦鸡儿种群分布格局及龄级之间的空间关联性进行研究。结果表明:狭叶锦鸡儿空间分布格局和空间关联性与空间尺度、植株发... 详细信息

在内蒙古高原西鄂尔多斯选不同盖度的狭叶锦鸡儿样地进行实地调查,根据植株体积划分龄级,运用点格局分析法对狭叶锦鸡儿种群分布格局及龄级之间的空间关联性进行研究。结果表明:狭叶锦鸡儿空间分布格局和空间关联性与空间尺度、植株发育程度及环境异质性有密切联系,在小尺度下趋向于随机分布,随尺度增大呈聚集分布;低盖度种群为典型的增长型种群,随着盖度的增加成长为稳定型种群;随植株龄级逐步增大,种群分布类型由聚集分布向随机分布转化;种群龄级相差越大,空间正关联性越弱。

关键词：狭叶锦鸡儿种群结构特征种群分布格局

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大针茅草原6种主要植物叶凋落物和根系分解特征与功能性状的关系

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植物生态学报 2021年第6期45卷 606-616页

作者：朱蔚娜张国龙张璞进张迁迁任瑾涛徐步云清华内蒙古大学生态与环境学院省部共建草地生态学国家重点实验室培育基地呼和浩特010020 内蒙古自治区农牧业科学院呼和浩特010031 内蒙古大学蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室呼和浩特010020

开展凋落物分解特征与植物功能性状间的关系研究对于认识生态系统功能的维持机制至关重要。为了阐明不同物种叶凋落物和根系分解的主要影响因素,该研究以大针茅(Stipa grandis)典型草原的大针茅、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、知... 详细信息

开展凋落物分解特征与植物功能性状间的关系研究对于认识生态系统功能的维持机制至关重要。为了阐明不同物种叶凋落物和根系分解的主要影响因素,该研究以大针茅(Stipa grandis)典型草原的大针茅、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、知母(Anemarrhena asphodeloides)、羊草(Leymus chinensis)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)和黄囊薹草(Carex korshinskyi) 6种植物的叶凋落物和根系为研究对象,采用凋落物袋法通过501天的野外分解实验对叶凋落物和根系的分解速率常数进行研究,并测定6种植物的叶片干物质含量、根比表面积、根组织密度以及叶凋落物和根系的碳(C)、氮(N)含量、纤维组分含量等功能性状,探讨了6种植物叶凋落物和根系的分解特征与其功能性状之间的关系。结果表明,6种植物叶片和根系性状的种间差异显著,大部分性状的最大值和最小值的比值在1到2之间,而个别性状如根系的C:N和根比表面积相差近4倍。叶凋落物和根系在分解过程中质量剩余率与分解速率常数整体变化趋势都表现出前期分解迅速,中期相对变缓,后期分解最慢的规律;并且糙隐子草的叶凋落物和根系分解最慢,而银灰旋花的叶凋落物分解最快,知母根系分解最快。通过相关分析和逐步回归分析发现,在不同分解时期,叶凋落物和根系的分解过程受到不同性状的影响。结构性碳水化合物含量是叶凋落物前期和后期分解以及根系前期分解的主要影响因素,非结构性碳水化合物含量则是根系中期和后期分解的主要影响因素;另外,叶凋落物在分解中期的分解速率主要受叶片干物质含量的影响,根系在分解中期和后期的分解速率还分别受到根系C:N和N含量的显著影响。研究结果对于预测大针茅草原的碳和养分循环过程具有重要指导意义。

关键词：大针茅草原凋落物植物功能性状分解速率

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粪食性金龟功能群对草原牛粪分解过程中温室气体排放的影响

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生态与农村环境学报 2021年第1期37卷 65-72页

作者：王亚东王昊程建伟张俊珍王桠楠刘阳刘新民李永宏内蒙古大学生态与环境学院内蒙古呼和浩特010021 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室/省部共建草地生态学国家重点实验室培育基地内蒙古呼和浩特010021 内蒙古师范大学生命科学与技术学院内蒙古呼和浩特010022

粪食性金龟作为生态系统的工程师,在动物粪便分解和有机质转移中具有重要作用。通过在内蒙古典型草原区设立粪分解隔离实验,设置无粪金龟处理(T0)、泥蜉金龟(Aphodius sordecens)处理(T1)、小驼嗡蜣螂(Onthophagus gibbulus)处理(T2)、... 详细信息

粪食性金龟作为生态系统的工程师,在动物粪便分解和有机质转移中具有重要作用。通过在内蒙古典型草原区设立粪分解隔离实验,设置无粪金龟处理(T0)、泥蜉金龟(Aphodius sordecens)处理(T1)、小驼嗡蜣螂(Onthophagus gibbulus)处理(T2)、2种粪金龟组合处理(T3)和仅土壤对照处理(CK)5个处理,测定各处理牛粪分解过程中二氧化碳(CO 2)、甲烷(CH 4)和氧化亚氮(N 2 O)排放通量后计算得到CO 2总量,并分析温室气体排放通量与环境因子之间的关系。结果表明,CK处理牛粪分解产生温室气体主要为CO 2(2106 mg·m^-2·h^-1),而CH 4(2.769 mg·m^-2·h^-1)和N 2 O(0.019 mg·m^-2·h^-1)较少。与T0处理相比,T1处理CO 2总量(2657 mg·m^-2·h^-1)显著增加(P<0.05),而T2处理(2422 mg·m^-2·h^-1)和T3处理(2398 mg·m^-2·h^-1)CO 2总量无显著差异(P>0.05)。不同粪食性金龟功能群对温室气体排放的影响随粪便分解时间和环境条件而异,在新鲜粪便期,T2处理温室气体排放显著减少(P<0.05),而T1和T3处理变化不显著(P>0.05);在粪便干燥期,粪金龟对温室气体排放影响不显著(P>0.05)。温室气体排放通量与土壤温度呈显著正相关(P<0.001),中等湿度条件下甲烷(P<0.001)和二氧化碳(P<0.01)通量较高。适当的温度和湿度条件会促进草原牛粪分解过程的温室气体排放,2种粪食性金龟均可在不同时期影响粪便分解过程中温室气体排放量。

关键词：粪金龟功能型牛粪温室气体典型草原环境因子

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荒漠草场地上生物量的遥感监测——以内蒙古阿拉善盟为例

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中国草地学报 2020年第2期42卷 105-116页

作者：陈琪赵健杨九艳孙艳霞贾喆亭闫瑞玲李红霞内蒙古大学生态与环境学院内蒙古呼和浩特010021 阿拉善盟额济纳旗草原工作站内蒙古735400 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室暨省部共建草地生态学国家重点实验室培育基地内蒙古呼和浩特010021

基于1981~2000年NOAA-NDVI、2001~2018年MODIS-NDVI遥感数据以及72个样地调查数据,构建地面样方地上生物量和遥感数据的关系模型,分析内蒙古阿拉善盟草地地上生物量的时空分布规律。结果表明:(1)建立的各生物量模型中,幂函数的相关性最... 详细信息

基于1981~2000年NOAA-NDVI、2001~2018年MODIS-NDVI遥感数据以及72个样地调查数据,构建地面样方地上生物量和遥感数据的关系模型,分析内蒙古阿拉善盟草地地上生物量的时空分布规律。结果表明:(1)建立的各生物量模型中,幂函数的相关性最优,模型精度达78%,可进行遥感估测实际应用;(2)阿拉善盟草场38年间平均地上生物量为123.7kg/hm^2,变化范围在80~200kg/hm^2之间;(3)阿拉善盟草场地上生物量的空间分布格局整体为东高西低的趋势,随时间的推移西部地区生物量有下降趋势,而东部地区生物量则有升高趋势;(4)研究区温度和降水量随时间变化均呈上升趋势,变化速率分别为0.2℃/10a和4.8mm/10a。温度和降水量都有明显的空间差异,生物量与降水量的相关性比与温度相关性强。

关键词：阿拉善盟地上生物量遥感归一化植被指数

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不同放牧方式对阿拉善左旗主要草场类型群落特征和土壤养分的影响

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草地学报 2021年第5期29卷 991-1003页

作者：李娜娜杨九艳贾喆亭闫瑞玲陈琪内蒙古大学生态与环境学院内蒙古呼和浩特010021 内蒙古大学蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室暨省部共建草地生态学国家重点实验室培育基地内蒙古呼和浩特010021

为探究不同放牧方式对阿拉善左旗草场的影响,本试验选取绵刺(Potaninia mongolica)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、红砂+藏锦鸡儿(Reaumuria soongorica+Caragana tibetica)和红砂+珍珠猪毛菜(Reaumuria soongorica+Salsola passerina)4种主要的草场类型,分析长期禁牧、2016年政策允许开始放牧及长期放牧3种放牧方式下草场群落数量特征、群落物种多样性和土壤养分的差异。结果表明:禁牧对于草场植被恢复有显著效果,但长期禁牧会降低群落物种多样性;长期禁牧后于2016年开始放牧的草场生长状况更好,群落的高度、盖度、密度和生物量等数量特征显著提高,并且改善了土壤养分状况。综上所述,阿拉善目前所制定的禁牧与放牧相结合的放牧利用方式是科学合理的,既能保护草地又可获得经济收益。

关键词：阿拉善草场放牧方式群落特征物种多样性土壤养分

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阿拉善高原红砂(Reaumuria songarica)种群空间分布格局

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中国沙漠 2020年第1期40卷 105-115页

作者：孙艳霞杨九艳乔宜青郭超莉邵奕铭王健宇内蒙古大学生态与环境学院内蒙古呼和浩特010021 内蒙古大学蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室暨省部共建草地生态学国家重点实验室培育基地内蒙古呼和浩特010021

为揭示阿拉善高原红砂(Reaumuria songarica)种群扩散、生长特征和空间分布规律,采用大小结构分析法和Ripley's K函数对湿润梯度下的红砂种群结构、空间分布格局及各龄级间空间关联性进行了研究。结果表明:红砂种群结构以稳定型为主... 详细信息

为揭示阿拉善高原红砂(Reaumuria songarica)种群扩散、生长特征和空间分布规律,采用大小结构分析法和Ripley's K函数对湿润梯度下的红砂种群结构、空间分布格局及各龄级间空间关联性进行了研究。结果表明:红砂种群结构以稳定型为主,其次是衰退型,幼龄植株极少,种群更新受限;随气候湿润度的降低,红砂种群及各龄级空间分布格局由多样化向单一形式转变,即聚集分布向随机分布或均匀分布类型变为主要呈随机分布类型,在较湿润地区,各龄级间的空间关联性相对复杂,总体上随尺度的增大表现正关联→无关联→负关联,在较干旱地区,大体上表现为无关联。红砂是阿拉善高原的主要建群种,在生态恢复的过程中应遵循自然生长和分布规律,通过最优化的人工抚育和保护提高植株成活率和繁殖率,充分发挥红砂种群防风固沙的能力。

关键词：阿拉善高原红砂(Reaumuria songarica) 空间分布格局

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