检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2066-2074页

作者：乔智姜群鸥律可心高峰北京林业大学水土保持学院北京100038 北京林业大学水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京100038

随工业化及社会经济迅速发展,水源地面临的水体污染、恶化不断加剧,开展有效的水质监测是水源保护的重要前提。密云水库是北京重要的地表水源地,在保护首都水源安全方面发挥着重要作用。为更精准的监测密云水库水质参数及污染程度,采用... 详细信息

随工业化及社会经济迅速发展,水源地面临的水体污染、恶化不断加剧,开展有效的水质监测是水源保护的重要前提。密云水库是北京重要的地表水源地,在保护首都水源安全方面发挥着重要作用。为更精准的监测密云水库水质参数及污染程度,采用4期无人机高光谱遥感数据,基于随机子空间的集成深度置信神经网络算法(EDBN),构建密云水库水质参数反演模型,对密云水库总氮(TN)、总磷(TP)两项水质参数进行反演。首先,采用基于递归特征消除法对高光谱影像降维处理,将光谱数据与地面水质监测数据进行叠加,通过最小化训练过程中误差来确定隐藏层数、神经节点数等网络结构参数;然后采用由知识源域向网络迁移方式逐步拓展网络,对密云水库总氮和总磷两个水质参数进行训练并对结果进行验证;最后,反演密云水库潮河大坝和白河大坝区域水质参数,揭示其主要水质参数时空演变规律。研究结果显示:(1)构建总氮、总磷反演模型R^(2)分别为0.8355、0.7703,MSE分别为0.0153、0.0008,这表明基于随机子空间的集成深度置信神经网络算法模型对密云水库水质参数反演效果较好;(2)密云水库总氮浓度变化随季节发生一定波动,在夏季浓度较低,秋季相对较高。总磷浓度变化相对平稳,表明密云水库周边区域对磷污染控制效果良好;(3)白河大坝区域水质优于潮河大坝区域,总氮浓度相对偏高,整体处于Ⅲ类水平。而总磷浓度较低,整体处于Ⅱ类水平,较好时可以达到Ⅰ类水平。整体水质可以满足饮用水源的标准,但仍需加强对氮、磷污染物有效监管。研究结果将为密云水库水质高效监测与水源保护提供重要科学依据。

关键词：无人机高光谱深度神经网络算法水质反演密云水库

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基于InVEST模型云南省生态系统服务功能综合评估

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北京林业大学学报 2024年第11期46卷 103-112页

作者：王卓尧任宇飞姜群鸥甄子雲解晨北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京100083

【目的】评估云南省生态系统服务价值,探究生态系统服务空间分布与时间变化特征,旨在为云南省的生态保护和可持续发展提供科学依据和决策支持。【方法】基于InVEST模型,对云南省2010和2020年土壤保持、碳储量、水源涵养和水质净化服务... 详细信息

【目的】评估云南省生态系统服务价值,探究生态系统服务空间分布与时间变化特征,旨在为云南省的生态保护和可持续发展提供科学依据和决策支持。【方法】基于InVEST模型,对云南省2010和2020年土壤保持、碳储量、水源涵养和水质净化服务进行评估,全面解析生态系统服务功能时空演变特征。采用分位数分割法确定各类生态系统服务边界点,拟合这些生态系统服务之间的约束关系。采用成本替代方法,定量估算云南省生态系统服务价值。【结果】(1)除水质净化服务外,其他3项服务质量整体上呈西高东低的格局;全区大部分为低氮磷负荷区,氮磷负荷量高值区较为分散。(2)在垂直分布上,除水质净化服务,其他3项服务高值区主要分布在海拔2400~2800 m区间范围内。(3)相较于2010年,2020年云南省土壤保持、碳储量服务得到改善,水源涵养与水质净化服务出现退化。(4)除2010年水质净化服务氮负荷对土壤保持服务的约束关系呈现负凸曲线,其余生态系统服务之间的约束关系为驼峰型或双驼峰型。2020年阈值较2010年整体呈现左移趋势。(5)2010—2020年,云南省综合生态系统服务价值有所下降,主要体现在水源涵养服务。2010年云南省生态系统服务总价值为1.79×10^(12)元,平均价值4.54×10^(6)元/km^(2)。2020年下降至1.71×10^(12)元,平均价值4.33×10^(6)元/km^(2)。【结论】云南省生态系统服务价值较高,2010—2020年,土壤保持与碳储量服务得到改善,水源涵养与水质净化服务出现退化。

关键词：土地利用土壤保持碳储量产水量水质净化云南省生态系统

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基于稳定同位素的SPAC系统水分转化研究进展

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南京林业大学学报(自然科学版) 2023年第2期47卷 234-242页

作者：林雯淇贾国栋北京林业大学水土保持学院水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室

大气-土壤-植被连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC)系统水分转化过程是生态水文学重要的研究内容。稳定同位素作为天然的示踪剂能有效示踪、整合和指示SPAC系统中的水分输入、输出以及转化过程。笔者在简述稳定同位素应用... 详细信息

大气-土壤-植被连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC)系统水分转化过程是生态水文学重要的研究内容。稳定同位素作为天然的示踪剂能有效示踪、整合和指示SPAC系统中的水分输入、输出以及转化过程。笔者在简述稳定同位素应用原理的基础上，以垂直方向上SPAC系统水分运移的视角，阐释基于稳定同位素技术的土壤-根系界面水分运移、植物传输水分中存在的分馏和植物冠层-大气界面水分交换的研究进展，探讨了SPAC系统水分转化研究中稳定同位素技术在分馏机制、时间分辨率与空间异质性方面的局限性。认为未来基于稳定同位素的SPAC水分转化研究还需着重在以下3个方面进行：(1)借助广泛应用于其他领域的便携式同位素分析仪对各种同位素水池同位素组成进行原位观测；(2)结合多种同位素分析水体同位素组成来分析土壤-根系界面水分运移过程，进一步确定树木水分来源，提高识别和划分的准确性，并以此完善稳定同位素应用模型；(3)利用同位素标记盆栽实验精准控制叶片吸水的水源，高分辨率地解析叶片吸水的发生位置以及时间；(4)结合控制性同位素标记实验并利用离心技术提取木质部导管中的汁液水，对比分析各水池同位素偏差，以深入开展同位素分馏机制的研究。

关键词：大气-土壤-植被连续体(SPAC) 稳定同位素水分来源叶片吸水同位素分馏

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重庆四面山不同林分土壤抗蚀抗冲特征

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中国水土保持科学 2024年第1期22卷 52-62页

作者：程金花沈子雅北京林业大学水土保持学院北京100083 国家林业局水土保持与荒漠化防治重点实验室北京100083

为探讨重庆四面山地区不同林分土壤抗蚀抗冲特征,采用水浸试验和冲刷试验,计算土壤抗蚀指数与抗冲系数,对四面山4种林分类型(针叶林、阔叶林、针阔混交林和楠竹林),共9个不同植物组成的林地土壤抗蚀抗冲特征进行研究。结果表明:1)阔叶... 详细信息

为探讨重庆四面山地区不同林分土壤抗蚀抗冲特征,采用水浸试验和冲刷试验,计算土壤抗蚀指数与抗冲系数,对四面山4种林分类型(针叶林、阔叶林、针阔混交林和楠竹林),共9个不同植物组成的林地土壤抗蚀抗冲特征进行研究。结果表明:1)阔叶林的抗蚀指数最大,楠竹林抗蚀指数最小,随着土壤深度的增加,土壤抗蚀性能减弱,天然针阔混交林土壤抗蚀指数上下层差异最大(1.92倍)。2)二次多项式函数能高度拟合不同林分土壤抗蚀指数与水浸时间的关系(R2>0.95),随着水浸时间的增加,不同林分土壤抗蚀性能下降。3)土层越深,土壤抗冲系数越大,抗冲性能越强,坡面上层土壤抗冲系数为下层的1.05~5.79倍。阔叶林的抗冲性优于其他林分。4)≤1和>1~3 mm根径的根系总根长与根长密度与土壤抗蚀指数显著正相关(P<0.05),与土壤抗冲性呈显著负相关(P<0.05)。土壤抗蚀性和抗冲系数与总根质量、根质量密度呈显著负相关(P<0.05)。研究结果可为重庆四面山水土保持措施布设、选择合理的植被恢复模式及配置方式提供理论依据。

关键词：抗蚀指数抗冲系数林分类型重庆四面山

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降水控制对侧柏液流变化特征及其水分来源的影响

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植物生态学报 2023年第11期47卷 1585-1599页

作者：张潇武娟娟贾国栋雷自然张龙齐刘锐吕相融代远萌北京林业大学水土保持学院北京100083 水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京100083

北方土石山区因年内降水不均,常出现季节性干旱。探究降水对侧柏(Platycladusorientalis)液流特征与水分来源的影响,对构建稳定生态系统具有重要意义。该研究以北京山区侧柏人工林为研究对象,利用热扩散式边材液流探针技术(TDP)和氢氧... 详细信息

北方土石山区因年内降水不均,常出现季节性干旱。探究降水对侧柏(Platycladusorientalis)液流特征与水分来源的影响,对构建稳定生态系统具有重要意义。该研究以北京山区侧柏人工林为研究对象,利用热扩散式边材液流探针技术(TDP)和氢氧同位素示踪技术对不同控水处理的侧柏进行观测,同步监测气象、土壤水分含量等环境因子。结果表明:(1)侧柏液流量呈现二倍降水与自然降水>一半降水>无降水。(2)降水增加土壤相对有效含水率(REW),进而提高侧柏液流对环境因子的响应程度,侧柏液流主要受饱和水汽压差(VPD)的影响,太阳辐射(R_(s))与风速(WS)影响程度较低。(3)侧柏水分来源特征随降水梯度呈规律性变化,随土壤含水量升高,其水分来源逐步向浅层土壤转变。对比降水前后,除无降水区内侧柏水分来源无明显变化外,其他处理区侧柏均在降水后增加了对0-40cm土壤水的利用比例,当降水后自然降水区与二倍降水区的土壤处于相对含水量较高时期,这种变化更为明显。综上所述,侧柏根据降水和土壤水分的变化调整液流运动和吸水深度,这种自适应特性有利于其度过极端干旱胁迫和生存。

关键词：树木液流降水变化水分来源环境因子

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模拟降雨条件下灌草配置对坡面侵蚀泥沙颗粒分布的影响

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农业工程学报 2022年第11期38卷 125-133页

作者：沈子雅程金花管凝曾合州秦建淼赵梦圆北京林业大学水土保持学院北京100083 国家林业和草原局水土保持与荒漠化防治重点实验室北京100083

为探究不同灌草配置方式对侵蚀泥沙颗粒的分布特征的影响,以种植胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)及紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的灌草褐土坡面为研究对象,分别进行降雨强度为30、60、90 mm/h的室内模拟降雨试验。设计3种灌草覆盖度... 详细信息

为探究不同灌草配置方式对侵蚀泥沙颗粒的分布特征的影响,以种植胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)及紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的灌草褐土坡面为研究对象,分别进行降雨强度为30、60、90 mm/h的室内模拟降雨试验。设计3种灌草覆盖度(灌草覆盖度比例分别为1:2(Ⅰ)、2∶1(Ⅱ)、1∶1(Ⅲ))及3种灌草空间配置方式(灌木位于坡上(US)、坡中(MS)、坡下(LS)),以裸坡作为对照组,分析降雨条件下灌草不同覆盖度及空间配置交互作用下侵蚀泥沙颗粒分布特征。结果表明:1)粉粒是侵蚀泥沙中的主要颗粒组成,均值为73%。随着降雨强度的增大,侵蚀泥沙逐渐粗化。90 mm/h雨强条件下,不同灌草配置方式下的粉粒含量值中Ⅱ-LS配置最大(84.8%),Ⅲ-US最小(40.4%)。2)平均重量直径变化范围为0.023~0.078 mm,分形维数变化范围为2.184~2.740。分形维数和富集率大小规律与平均重量直径相反,细颗粒富集率均大于1。平均重量直径和分形维数的大小主要取决于粗颗粒(极细砂、细砂、中砂)的含量。3)灌草覆盖度和空间配置交互作用对泥沙颗粒分选的作用并不显著(P>0.05)。灌木位于坡下且灌木覆盖度50%、草本覆盖度25%时(即Ⅱ-LS),对坡面径流泥沙起到较好的水土保持效果。该研究可为华北土石褐土区水土保持措施布设提供理论参考与技术依据。

关键词：侵蚀土壤颗粒分选配置模式人工降雨

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海河典型流域气候变化和植被恢复对水文的影响——以张家口清水河流域为例

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林业科学 2025年第3期61卷 38-49页

作者：崔妞妞庞建壮张祎帆许行张勤张志强北京林业大学水土保持学院北京100083 山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站临汾042299 国家林业和草原局水土保持与荒漠化防治重点实验室北京100083

【目的】量化气候变化及大规模植被恢复对流域水文的影响,以期实现考虑流域水资源和生态效益权衡的林草优化配置。【方法】以海河流域的植被恢复典型子流域清水河为对象,基于半分布式水文模型(soil and water assessment tool,SWAT)和... 详细信息

【目的】量化气候变化及大规模植被恢复对流域水文的影响,以期实现考虑流域水资源和生态效益权衡的林草优化配置。【方法】以海河流域的植被恢复典型子流域清水河为对象,基于半分布式水文模型(soil and water assessment tool,SWAT)和情景模拟,定量评估气候变化和植被恢复对水文的影响。【结果】1)1969—2015年,清水河流域年均降水量呈不显著减少趋势(P>0.05),每10年减少1.70 mm;年均气温呈显著上升趋势(P<0.01),每10年增加0.30℃;年潜在蒸散呈不显著增加趋势(P>0.05),每10年增加7.30 mm;年径流深呈显著下降趋势(P<0.01),每10年减少5.80 mm。2)1985年与2015年两期土地利用相比发现,草地恢复为林地和耕地恢复为草地是主要植被恢复形式。3)率定后的SWAT模型可以较好地模拟清水河流域的水文变化,率定期和验证期的纳什效率系数NSE分别为0.69和0.77,决定系数R^(2)分别为0.69和0.77,百分比偏差PBIAS分别为-0.40%和-6.00%,均方根差与标准差的比值RSR分别为0.56和0.48。4)与基准期(1984—1993年)相比,植被恢复期(2006—2015年)的流域地表径流和壤中流因气候变化分别增加0.31和0.08 mm,因植被恢复分别减少1.43和0.46 mm,气候变化和植被恢复使流域土壤含水量减少且贡献分别为42.72%和57.28%,使流域实际蒸散增加且贡献分别为87.47%和12.53%。5)草地造林后实际年蒸散增加12.62 mm,年地表径流、壤中流和土壤含水量分别减少6.47、3.38和10.06 mm;退耕还草后年地表径流减少8.11 mm,实际年蒸散量、壤中流和土壤含水量分别增加7.27、1.21和4.37 mm。【结论】清水河流域不同水文指标对气候变化和植被恢复的响应不同,植被恢复是地表径流、壤中流、土壤含水量减少的主要驱动因素,实际蒸散增加的主要驱动因素是气候变化;不同植被恢复类型对水文的影响有显著差异,草地恢复为林地后耗水增加,退耕还草后可以保留更多降水。在水资源紧缺地区开展植被恢复,需要充分权衡不同植被类型的水文调节功能,从而制定可持续的适应性流域管理措施。

关键词：气候变化植被恢复 SWAT模型水文指标定量归因

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六盘山不同坡向华北落叶松林分蒸腾对环境因子的响应

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林业科学 2025年第3期61卷 108-120页

作者：杨世纪万艳芳白雨诗王冬梅于澎涛王彦辉王巍樾陈瑜佳北京林业大学水土保持学院、水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京100083 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091

【目的】在作为我国黄土高原重要水源地宁夏六盘山的半干旱区,定量研究华北落叶松人工林蒸腾对气象条件、土壤水分、林冠结构的响应规律及其坡向差异,为该区域林水协调管理提供理论依据。【方法】2023年5—10月,在叠叠沟小流域西北坡NW5... 详细信息

【目的】在作为我国黄土高原重要水源地宁夏六盘山的半干旱区,定量研究华北落叶松人工林蒸腾对气象条件、土壤水分、林冠结构的响应规律及其坡向差异,为该区域林水协调管理提供理论依据。【方法】2023年5—10月,在叠叠沟小流域西北坡NW50°、正北坡N0°、东北坡NE30°的典型坡面中部,各设置1块20m×20m华北落叶松人工林固定样地,连续监测树干液流密度、气象因子(表示为日潜在蒸散量PET)和0~60cm土层含水量(表示为相对土壤含水量REW),并定期监测林冠层叶面积指数(LAI),分析不同坡向林分蒸腾对PET、REW和LAI的响应。【结果】1)2023年生长季(5—10月),正北坡林分日均蒸腾量最大(0.93mm·d^(-1)),比西北坡(0.59mm·d^(-1))和东北坡(0.73 mm·d^(-1))分别高0.34、0.20 mm·d^(-1);在干旱期(REW<0.45)的林分蒸腾各坡向间较接近且差异不显著(P>0.05)。2)林分日蒸腾量随REW和LAI增加呈先快速上升后缓慢上升并渐趋稳定的变化,可用指数函数描述;随PET增加呈先快速上升后缓慢上升并在达到某峰值后略微下降的变化,可用二项式函数描述。3)林分日蒸腾量对PET的响应在非干旱期(REW>0.45)显著强于干旱期(REW<0.45),表现为林分蒸腾量随PET增加的增长速率在非干旱期大于干旱期,且阴坡林分的增长速率明显高于半阴坡林分;而干旱期林分蒸腾量受到土壤水分的限制,表现为林分蒸腾随REW增加呈快速增加趋势,且半阴坡的增长速率明显高于阴坡,即半阴坡林分蒸腾对土壤干旱的响应比阴坡林分更敏感。基于各因子对林分蒸腾影响的贡献率分析,发现REW是导致干旱期林分蒸腾差异的主导因素,平均贡献率为10.21%,且在半阴坡样地的抑制效果最明显(11.8%);在非干旱期,LAI是导致林分蒸腾差异的主导因素,偏离正北方向越大时LAI抑制林分蒸腾效果越弱。【结论】在持续土壤干旱期,华北落叶松林分蒸腾受到土壤干旱的明显抑制,其中土壤水分相对较好的阴坡林分的蒸腾受到的土壤干旱限制作用低于半阴坡林分。在未来森林管理中,考虑到干旱事件会越来越频繁和严重,应根据不同坡向进行管理。本研究结果可为制定具有气候变化适应性的林水协调管理方案提供理论基础。

关键词：华北落叶松林分蒸腾坡向干旱土壤水分潜在蒸散

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六盘山华北落叶松优势木径向生长及主要环境因子的坡向差异

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林业科学 2025年第1期61卷 26-36页

作者：王巍樾万艳芳王冬梅于澎涛王彦辉白雨诗北京林业大学水土保持学院水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京100083 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所、国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091

【目的】探究六盘山半干旱区不同坡向华北落叶松人工林优势木径向生长对气象和土壤因子的响应差异,为未来气候变化背景下的森林生长预测和适应性管理提供科学依据。【方法】在六盘山叠叠沟小流域生长华北落叶松人工林的不同坡向(西北坡... 详细信息

【目的】探究六盘山半干旱区不同坡向华北落叶松人工林优势木径向生长对气象和土壤因子的响应差异,为未来气候变化背景下的森林生长预测和适应性管理提供科学依据。【方法】在六盘山叠叠沟小流域生长华北落叶松人工林的不同坡向(西北坡—北坡—东北坡—东南坡)设置11块样地,测定优势木单株平均胸高断面积年增长量(BAI),采用皮尔逊相关分析和结构方程模型,探究BAI在气候平缓期(1995—2004年)、迅速增温期(2005—2015年)和降水迅速增多期(2016—2020年)的坡向差异及主要影响因子。【结果】1)迅速增温期,干旱胁迫限制使得大龄(23~26年)优势木BAI在西北半阴坡和北坡阴坡快速减小(平均速率为–57.2 cm^(2)·a^(-1),P<0.01);小龄(9~14年)优势木BAI受迅速增温影响较小,在东北半阴坡和东南半阳坡增大(平均速率为125.43 cm^(2)·a^(-1),P<0.01)。2)气候平缓期,温度在坡向间影响差异较大,与西北阴坡呈负相关,与其他坡向呈正相关,但相关程度有所差异;迅速增温期,BAI在东北半阴坡和东南半阳坡与降水正相关,在西北半阴坡和北坡阴坡与温度负相关,此时土壤厚度与各坡向BAI相关性较高;降水迅速增多期,各坡向BAI多与标准化降水蒸散指数(SPEI)显著正相关,半阴坡BAI还与降水显著正相关,阴坡和东南半阳坡BAI还与温度显著负相关(P<0.05)。3)在气候平缓期,温度是主要影响因子,其直接和间接影响系数分别为0.55和–0.221;在迅速增温期,土壤因子对BAI生长的影响更大,其中土壤厚度与BAI呈显著正相关,总影响系数为0.533;在降水迅速增多期,BAI仅受SPEI显著正向影响,总影响系数为0.29。【结论】华北落叶松BAI在气候平缓期坡向间径向生长差异较小,且不同坡向受温度影响较大;在迅速增温期坡向间径向生长差异较大,此时不同坡向更受土壤厚度的影响;在降水迅速增多期后,坡向间径向生长差异开始减小,此时SPEI是主导坡向之间BAI生长差异的主要因子。可通过调整林分结构,提高六盘山半干旱区华北落叶松人工林抵御灾害胁迫的能力,实现长远可持续森林经营。

关键词：六盘山华北落叶松径向生长坡向差异环境因子

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永定河典型护岸植被土壤水分入渗特征及影响因素

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土壤 2023年第5期55卷 1129-1137页

作者：朱美菲程金花北京林业大学水土保持学院北京100083 国家林业局水土保持与荒漠化防治重点实验室北京100083

为探究永定河岸坡缓冲带不同护岸植被覆盖下土壤水分入渗状况及植被根系对其影响,为区域河岸带生态修复和水资源保护提供参考,选取永定河流域典型护岸植被柳树林、荆条林、狗尾草地为研究对象,通过亮蓝染色法结合Photoshop、Image Pro6.... 详细信息

为探究永定河岸坡缓冲带不同护岸植被覆盖下土壤水分入渗状况及植被根系对其影响,为区域河岸带生态修复和水资源保护提供参考,选取永定河流域典型护岸植被柳树林、荆条林、狗尾草地为研究对象,通过亮蓝染色法结合Photoshop、Image Pro6.0等图像处理技术,基于分形维数和多指标评价法定量评价了优先流发育程度,并探讨了不同植被根系对优先流的影响。结果表明:①研究区3种植被类型覆盖地土壤均存在水分优先入渗现象,土壤染色面积比随土层深度增加而逐渐减小,柳树林地平均染色面积比(38.32%)最大,为荆条林地和狗尾草地的1.11倍和1.37倍。狗尾草地的长度指数、优先流分数均显著低于柳树林地(P<0.05),3种植被覆盖地基质流深度无显著差异。②以优先流评价指数和分形维数评价优先流发育程度的结果呈一致,为柳树林地>荆条林地>狗尾草地,柳树林地的湿润锋迹线破碎化程度最高,优先流发育最显著。③有机质、非毛管孔隙度和根长密度对水分入渗均具有显著影响,总根长密度、非毛管孔隙度与染色面积比呈显著正相关,≥1 mm根系根长密度、有机质含量与分形维数呈显著正相关。3种植被覆盖地染色面积比和根长密度关系曲线拟合较好。总之,在外界条件相同的情况下,柳树林地水分优先入渗现象最明显;植物根系的径级、密度对优先流的发育具有显著影响,≥1 mm根系越丰富优先流现象越明显,而径级<1 mm的根系主要促进表层土壤水分均匀入渗。

关键词：优先流多指标综合评价法染色示踪分形维数根长密度

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