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基于RUSLE、InVEST和USPED的土壤侵蚀量估算对比研究--以陕北延河流域为例

农业现代化研究 2020年第6期41卷 1059-1068页

作者：翟睿洁赵文武贾立志北京师范大学地理科学学部/地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部/陆地表层系统科学与可持续发展研究院北京100875

黄土高原是我国水土流失的重灾区,准确地估算土壤侵蚀量对于当地的退耕还林、水土保持以及土地管理等措施的实行具有重要的指导意义。本研究选取黄土高原延河流域为研究区,以2000年、2005年、2010年和2015年共4期的Landsat TM遥感影像... 详细信息

黄土高原是我国水土流失的重灾区,准确地估算土壤侵蚀量对于当地的退耕还林、水土保持以及土地管理等措施的实行具有重要的指导意义。本研究选取黄土高原延河流域为研究区,以2000年、2005年、2010年和2015年共4期的Landsat TM遥感影像及日降雨量、土地利用、数字高程模型和土壤属性等为源数据,比较RUSLE、InVEST和USPED三个模型对土壤侵蚀的估算在该研究区的适用性,并分析不同地形和植被条件下土壤侵蚀的分布及变化规律。研究发现:1)2000年后延河流域土壤侵蚀量先增加后减少,2005年后减少幅度逐渐增加,表明退耕还林工程效果显著;2)与实测产沙量数据相比,RUSLE模型估算的侵蚀量偏大,USPED模型和InVEST模型的误差相对较低,建议在延河流域使用InVEST和USPED模型计算土壤侵蚀;3)土壤侵蚀量随坡度的增加而增加,RUSLE模型增加幅度最大;4)当NDVI>0时,土壤侵蚀量随NDVI的增加而减少,并且当NDVI在0~0.1时,土壤侵蚀量最大。

关键词：土壤侵蚀 RUSLE InVEST USPED 延河流域黄土高原

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1979−2018年冬季京津冀区域大风日环流型的聚类分析

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北京师范大学学报（自然科学版） 2020年第5期56卷 710-718页

作者：石晓雪龚道溢董雪晨北京师范大学地理科学学部应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

利用1979-2018年冬季(12月-次年2月)地面台站的逐日风速和ERA-Interim再分析资料,分析了冬季京津冀区域性大风的变化及其天气环流型.结果显示,在1979-2018年期间,共计出现区域性大风事件285 d,近40 a大风天气出现的频次以-0.96 d·(... 详细信息

利用1979-2018年冬季(12月-次年2月)地面台站的逐日风速和ERA-Interim再分析资料,分析了冬季京津冀区域性大风的变化及其天气环流型.结果显示,在1979-2018年期间,共计出现区域性大风事件285 d,近40 a大风天气出现的频次以-0.96 d·(10 a)^-1(P<0.05)趋势减少.层次聚类结果显示,导致区域性大风的主要天气环流型有2类:一类环流型事件为110 d,突出特征是欧亚大陆中高纬地区500 hPa位势高度场异常,沿西北-东南方向呈“负-正-负-正-负”分布,合成分析表明其异常信号从上游地区出现、东移、消失于西北太平洋地区,可持续近15 d;另一类环流型事件有175 d,对应的欧亚大陆地区环流异常自西向东呈“正-负-正-负-正”分布,异常信号可持续近18 d.合成显示,京津冀地区2类天气环流型在对流层中低层均为低压异常,同时近地面有异常强的偏北风和低温.1979年以来,这2类天气环流型的频次都在显著减少,前者的线性趋势是-0.72 d·(10 a)^-1(P<0.01),后者趋势是-0.23 d·(10 a)^-1(P<0.5),这说明第一类天气型频次的减少可能是近40 a京津冀地区大风事件下降的主要原因.

关键词：区域大风日层次聚类环流型京津冀

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基于道路通达性的高原地区震后应急救援方案研究

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自然灾害学报 2020年第4期29卷 113-123页

作者：李骏明刘吉夫郭兰兰邓志飞贾怡如李娇旸北京师范大学环境变化与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

高原地区地广人稀,零星分布的小聚落需要通过一条条交通要道和外界连通起来。因此,在遭遇灾害情况下,高原山地地区道路破坏对应急救援影响显著。但是由于应急救援车辆队伍在不同救援阶段行驶的区域大小尺度存在差异因而出现了对道路需... 详细信息

高原地区地广人稀,零星分布的小聚落需要通过一条条交通要道和外界连通起来。因此,在遭遇灾害情况下,高原山地地区道路破坏对应急救援影响显著。但是由于应急救援车辆队伍在不同救援阶段行驶的区域大小尺度存在差异因而出现了对道路需求的不同考虑,由此导致如何解决大小尺度共同存在的情境下道路应急救援优化问题的提出。当前研究发现,迪杰斯特拉算法和蚁群算法的各自特点分别满足应急救援车辆队伍在不同区域大小尺度下行驶时对道路的不同需求,而将两者结合来解决大小尺度共同存在的情境下道路应急救援优化问题的研究尚且不多。因此,文章通过模拟地震并计算得到震后道路通达性结果,再针对道路需求差异并考虑不同区域大小尺度情况,分别采用迪杰斯特拉算法和蚁群算法,通过设置不同情景,规划总体应急救援方案。研究表明,该方案所提供的不同情境下应急救援规划路线具有一定科学性和合理性,并可以在关键节点等研究上提供支持。

关键词：高原地区地震应急救援道路通达性优化

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东北黑土区北部典型小流域融雪径流及发生条件分析

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中国水土保持科学 2019年第4期17卷 34-40页

作者：杨鑫刘刚谢云高晓飞王翔鹰王大安邢婉君北京师范大学地理科学学部北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室

为了研究黑土区小流域尺度融雪径流及发生条件,利用2005—2015年黑龙江省鹤山农场鹤北小流域把口站春季融雪径流资料和气象站日气温、降雪资料,建立融雪初日的有效积温公式,采用回归方法分析春季融雪径流深与降雪量和秋季降雨量的关系,... 详细信息

为了研究黑土区小流域尺度融雪径流及发生条件,利用2005—2015年黑龙江省鹤山农场鹤北小流域把口站春季融雪径流资料和气象站日气温、降雪资料,建立融雪初日的有效积温公式,采用回归方法分析春季融雪径流深与降雪量和秋季降雨量的关系,有效积温与降雪量的关系,并探讨本研究区融雪径流发生的条件。结果表明:1)研究区内小流域春季融雪径流初日多发生于3月下旬至4月上旬,近10年平均融雪径流深为11.9 mm,发生融雪径流的年份,冬半年累积降雪量增加1 mm使春季融雪径流深增加0.9 mm;2)小流域春季融雪径流深(D)可以用冬半年降雪量(P s)和8—10月降雨量(P r)拟合,其关系为D=0.91P s+0.034P r-21.02,冬半年累积降雪量和8—10月降雨量满足D>0时,才发生融雪径流;3)在累积降雪量达到融雪径流发生的前提条件下,融雪径流发生初日前期稳定通过界限温度-2.8℃的积温T A(℃·d)与冬半年累积降雪量(P s)的回归关系为:T A=18.29 ln(P s)-10.78。研究结果可为该区小流域融雪径流快速预报及农业生产提供科学依据。

关键词：降雪小流域融雪径流产流条件积温黑土区

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外源性碳氮添加对北方半干旱草原土壤有机质矿化的影响

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生态环境学报 2020年第6期29卷 1101-1108页

作者：田玉强陈颖欧阳胜男孙悦北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室/自然资源学院/地理科学学部北京100875 德国哥廷根大学农业土壤科学系德国哥廷根37077

除了全球气候变化的直接影响,由其引起的土壤外源性碳(C)、氮(N)输入可通过激发效应深刻影响半干旱草原土壤有机碳(SOC)动态。为探究外源性C、N输入对内蒙古半干旱草原生态系统原有土壤有机质(SOM)矿化过程的影响,采用13C标记技术,通过... 详细信息

除了全球气候变化的直接影响,由其引起的土壤外源性碳(C)、氮(N)输入可通过激发效应深刻影响半干旱草原土壤有机碳(SOC)动态。为探究外源性C、N输入对内蒙古半干旱草原生态系统原有土壤有机质(SOM)矿化过程的影响,采用13C标记技术,通过室内培养实验将浓度为3 mg·kg^−1的葡萄糖(G)、0.3 mg·kg^−1的铵态氮(AM)或硝态氮(NT),以单独或C、N组合的形式(G;AM;NT;G+AM;G+NT)添加到半干旱草原土壤中,探究外源添加物对土壤C矿化的影响。以21℃培养土壤18 d并测量土壤C-CO2释放量。结果表明,单独添加葡萄糖C源(G)显著促进了土壤累积C-CO2释放量(P<0.05),并在第4天达到最大,为未添加外源物土壤累积释放量的2.04倍。而单独添加AM或NT对SOM矿化具有抑制作用(P>0.05),其累积C-CO2释放量分别为未添加N源土壤的82%和77%。同时添加碳源和氮源(G+AM或G+NT),土壤累积C-CO2释放量显著大于只添加G的土壤,且累积C-CO2释放量表现为G+NT>G+AM(P<0.05);并且在培养的第4天添加G+NT达到最大的激发效应即未添加外源物土壤累积C-CO2释放量的3.13倍;同时添加C源和N源不仅对土壤SOM矿化产生显著激发效应(P<0.05),在培养过程中还表现出增强的激发效应(正叠加效应),即同时添加C、N的激发效应显著大于只添加C源的激发效应(P<0.05)。因此,在半干旱草原土壤中,微生物的生长和代谢主要受可利用性碳C限制,外源性C、N输入激活了处于休眠状态的土壤微生物,从而加速了SOM的分解。

关键词：碳氮添加半干旱有机质矿化 13C 土壤激发效应

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基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图研究

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水土保持通报 2020年第5期40卷 196-200,208,F0002页

作者：李骜顾治家北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 信阳师范学院地理科学学院河南省水土环境污染协同防治重点实验室河南信阳464000

[目的]开展水土流失调查,提取和制作必需的数据、图件及相关资料,实现水土流失调查对县域水土保持规划的全面支撑。[方法]基于黑龙江省齐齐哈尔市拜泉县小流域划分,开展土壤侵蚀严重指数图、土壤侵蚀强度图和水土流失面积比例图的对比... 详细信息

[目的]开展水土流失调查,提取和制作必需的数据、图件及相关资料,实现水土流失调查对县域水土保持规划的全面支撑。[方法]基于黑龙江省齐齐哈尔市拜泉县小流域划分,开展土壤侵蚀严重指数图、土壤侵蚀强度图和水土流失面积比例图的对比分析。[结果]基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀图具有明显的比较优势:(1)该图能够综合反映县域水土流失的面积、强度和分布,并定量、精准地落实到水蚀单元——小流域上;(2)基于该图,能够直接生成规划必需的水土流失重点防治区分布图、水土流失防治格局图和重点项目分布图;(3)基于该图,结合小流域土壤侵蚀强度图,可为小流域尺度上、治理模式层面的措施典型设计及其配置提供落实到地块的基础数据。[结论]从开展水土流失调查,划定水土流失重点预防区和重点治理区、全面支撑水土保持规划的全流程角度分析,基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图具有更好的比较优势。

关键词：县域小流域土壤侵蚀严重指数土壤侵蚀制图

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基于位序钟的成渝城市群城市位序——规模动态分析

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经济地理 2020年第12期40卷 48-55页

作者：韩剑萍黄庆旭何春阳朱磊苟思远绵阳师范学院资源环境工程学院中国四川绵阳621000 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室中国北京100875 北京师范大学地理科学学部中国北京100875

文章采用位序钟方法,在城市群和不同规模城市尺度分析了成渝城市群城市位序—规模的时空动态特征,并探讨主要影响因素。结果表明,改革开放40年来,成渝城市群的城市位序波动较大,平均每个城市的位序变动了20位。其中,特大城市位序稳定,... 详细信息

文章采用位序钟方法,在城市群和不同规模城市尺度分析了成渝城市群城市位序—规模的时空动态特征,并探讨主要影响因素。结果表明,改革开放40年来,成渝城市群的城市位序波动较大,平均每个城市的位序变动了20位。其中,特大城市位序稳定,中等城市位序上升,大、小城市位序下降,其年均城市位序变化量分别为0、-14.9、1.8和3.8位/个。社会经济发展、规划政策和区位特征共同影响城市位序动态。特大城市的"虹吸"效应仍然显著,而"涓滴"效应不明显。特大城市与大城市城市人口和GDP的比值由1990年的7.6和5.4,扩大到2015年的8.7和9.4。2000年以来鼓励中小城市发展的政策促进中等城市的位序上升。但受自然区位和基础设施等影响,小城市位序整体下降。未来,应着重培育绵阳和南充等大城市,向上承接特大城市的扩散转移,向下辐射带动周边中小城市的发展。

关键词：城市景观位序等级钟规模分布新型城镇化城市可持续性成渝城市群

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重庆市合川区双凤坡面径流小区产流产沙影响因素探讨

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中国水土保持 2022年第10期 60-63,I0007页

作者：于秀娟魏欣叶瑛郑云泽重庆市水土保持监测总站重庆401147 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 重庆市合川区水利工程质量技术指导中心重庆401520

基于重庆市合川区双凤坡面径流场坡度为10°、15°和20°的径流小区2021年度观测结果,探讨了坡度、植被覆盖、母质、降雨对坡面产流产沙的影响,结果表明:为了能够监测坡度对产流产沙的影响,径流小区的修建基础应完全一致,... 详细信息

基于重庆市合川区双凤坡面径流场坡度为10°、15°和20°的径流小区2021年度观测结果,探讨了坡度、植被覆盖、母质、降雨对坡面产流产沙的影响,结果表明:为了能够监测坡度对产流产沙的影响,径流小区的修建基础应完全一致,而通过填土方式修建的小区无法反映重庆地区真实的耕地坡面产流产沙情况;植被覆盖对坡耕地产流产沙的影响大于坡度的影响,在径流小区的作物生长初期最高产沙量高达454.90 kg,而后期植被覆盖较高时,产沙量最高仅为24.1 kg。研究结果可为坡面水土流失防治提供理论依据,为同类坡面径流小区建设提供借鉴参考。

关键词：径流小区植被覆盖产流产沙小区修建

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水源涵养内涵及估算方法综述

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南水北调与水利科技（中英文） 2021年第6期19卷 1041-1052页

作者：王云飞叶爱中乔飞李宗省缪驰远狄振华龚伟北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室陆地表层系统科学与可持续发展研究院北京100875 中国环境科学研究院北京100012 中国科学院西北生态环境资源研究院内陆河流域生态水文重点实验室兰州730000

水源涵养和生态系统过程与人类生产生活紧密相关,深入研究水源涵养对维持生态系统健康和人类社会可持续发展至关重要,对促进人与水和谐共生具有指导意义。随着对水源涵养研究与应用的深入,水源涵养内涵逐渐丰富,评估方法愈加多样,但以... 详细信息

水源涵养和生态系统过程与人类生产生活紧密相关,深入研究水源涵养对维持生态系统健康和人类社会可持续发展至关重要,对促进人与水和谐共生具有指导意义。随着对水源涵养研究与应用的深入,水源涵养内涵逐渐丰富,评估方法愈加多样,但以往的研究中水源涵养定义模糊,缺乏对各种评估方法的综合性对比分析,因此急需明确界定水源涵养内涵,分析各种估算方法的适用性。采用文献分析法系统梳理水源涵养研究历程,将其划分为认识与萌芽期、理论发展期、定量计算和模型综合评估等4个阶段;从定义、水量与功能等3个方面明确界定水源涵养内涵,从原理、时空尺度、适用范围及优缺点方面对已有水源涵养量估算方法进行对比和分析,并展望水源涵养研究的未来发展方向。

关键词：水源涵养定义功能计算方法模型

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黄土高原六道沟小流域近30年来土壤侵蚀变化评价

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中国水土保持科学 2020年第1期18卷 8-17页

作者：黄婷婷史扬子曹琦王丽娟杨扬刘宝元北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 北京市十三陵林场北京102200

为了探讨退耕还林(草)工程对黄土高原六道沟小流域土壤侵蚀的影响,为黄土高原小流域土地利用规划与水土流失防治提供参考依据。结合航片、遥感影像与实地调查,采用土地利用转移矩阵与中国土壤流失方程(CSLE)分析黄土高原六道沟小流域199... 详细信息

为了探讨退耕还林(草)工程对黄土高原六道沟小流域土壤侵蚀的影响,为黄土高原小流域土地利用规划与水土流失防治提供参考依据。结合航片、遥感影像与实地调查,采用土地利用转移矩阵与中国土壤流失方程(CSLE)分析黄土高原六道沟小流域1990—2017年近30年来的土地利用与土壤侵蚀时空变化。结果表明:1)1990—2017年间,小流域旱地持续减少,灌木林地、农村居民点和独立工矿用地持续增加,且2002年实施退耕还林(草)后,土地利用变化速率明显加快;2)近30年来小流域土壤侵蚀总体呈减弱趋势,年均土壤侵蚀模数从1990年的27.8 t/(hm^2·a)减少至2017年的7.2 t/(hm^2·a);微度侵蚀面积占比不断增加,强烈及以上强度面积比例不断减小;3)各土地利用类型中,独立工矿用地侵蚀强度最大,旱地次之,草地和灌木林地最小。研究结果证实,退耕还林(草)工程对六道沟小流域的土壤侵蚀起到了显著的遏制作用。

关键词：土壤侵蚀土地利用中国土壤流失方程(CSLE) 退耕还林(草) 黄土高原

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