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应用基础与工程科学学报 2015年第1期23卷 12-29页

作者：秦伟曹文洪左长清朱清科张晓明中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 水利部水土保持生态工程技术研究中心北京100048 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

针对黄土高原坡面沟缘线上、下侵蚀产沙分异显著的特点,以及机理模型在大中流域不易应用的现状,利用基于Hc-DEM的沟缘线自动提取技术,划分流域沟间地和沟谷地地貌单元.在改进坡长因子算法和改造沟坡侵蚀模型的基础上,提出沟间地运用通... 详细信息

针对黄土高原坡面沟缘线上、下侵蚀产沙分异显著的特点,以及机理模型在大中流域不易应用的现状,利用基于Hc-DEM的沟缘线自动提取技术,划分流域沟间地和沟谷地地貌单元.在改进坡长因子算法和改造沟坡侵蚀模型的基础上,提出沟间地运用通用土壤流失方程为模型框架评估面蚀为主的坡地侵蚀,沟谷地运用改造沟坡侵蚀模型评估冲蚀为主的沟谷侵蚀,并与泥沙输移比分布模型集成确定流域侵蚀产沙分布的模型体系.经在北洛河上游流域检验,模型体系能良好模拟流域多年平均侵蚀产沙,在年际尺度也具有较好可靠性,可为黄土高原大中流域水土保持效益评价和水土流失防治规划提供技术支撑.

关键词：侵蚀产沙模型通用土壤流失方程沟谷侵蚀泥沙输移比黄土高原大中流域

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基于TRMM数据提取降雨侵蚀力的校正方法——以蓟运河上游地域为例

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中国水土保持科学 2015年第4期13卷 94-102页

作者：靳秋桐史明昌张举涛王珊胡影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 北京地拓科技有限责任公司北京100084 高德软件有限公司北京102200

由于TRMM数据的时间分辨率较低,导致用TRMM数据计算某一区域指定时间段内的降雨侵蚀力存在较大的系统误差。为解决该问题提出通过统计研究区气象站实际降雨过程的数据,或者通过模拟研究区典型降雨过程,确定不同降雨过程中不同时间分辨... 详细信息

由于TRMM数据的时间分辨率较低,导致用TRMM数据计算某一区域指定时间段内的降雨侵蚀力存在较大的系统误差。为解决该问题提出通过统计研究区气象站实际降雨过程的数据,或者通过模拟研究区典型降雨过程,确定不同降雨过程中不同时间分辨率下降雨侵蚀力的差异程度,并以此对每一场降雨的降雨侵蚀力进行修正,进而校正指定时间段的降雨侵蚀力。为验证该方法的有效性,以蓟运河上游地区为研究区,在Matlab 2010b中对当地典型降雨过程进行模拟,计算当地不同时间分辨率下降雨侵蚀力差异程度,并利用典型降雨年份2008年的TRMM 3B42数据（0.25°×0.25°空间分辨率及3 h时间分辨率）通过ENVI-IDL语言程序进行校正计算。结果表明,经过校正后,研究区年降雨侵蚀力分布约为900~2 900 MJ·mm/（hm^2·h）。该结果与这一地区多年平均降雨侵蚀力的量级及分布一致,说明该校正方法是一种切实可行的、能有效提高TRMM数据应用精度的方法;但是受TRMM数据空间分辨率的限制,该方法只适用于研究大中尺度区域降雨侵蚀力。

关键词：降雨侵蚀力 TRMM 系统误差校正方法蓟运河流域

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河北省吴桥县土壤微量元素空间分布特征

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中国水土保持科学 2015年第1期13卷 91-95页

作者：范文杰张洪江程金花姚晶晶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 河北省林业厅石家庄050001

为揭示土壤微量元素在空间上的分布,更好地指导农田培肥管理,以河北省吴桥县4 965份土壤样品为研究对象,利用地统计学与GIS相结合的方法,分析土壤有效铁、有效铜、有效锰、有效锌等土壤养分质量分数的空间分布特征。结果表明：1）吴桥... 详细信息

为揭示土壤微量元素在空间上的分布,更好地指导农田培肥管理,以河北省吴桥县4 965份土壤样品为研究对象,利用地统计学与GIS相结合的方法,分析土壤有效铁、有效铜、有效锰、有效锌等土壤养分质量分数的空间分布特征。结果表明：1）吴桥县土壤有效铁、有效锰、有效铜及有效锌平均质量分数分别为11.54、11.84、1.30和0.97 mg/kg。2）通过半方差函数相关参数分析,土壤耕层中有效铁和有效铜的空间自相关范围较大,变程分别为879和660 m;耕层有效锌和有效锰的变程较小,分别为33和36 m。3）4种有效微量元素的变程大小顺序为有效铁〉有效铜〉有效锰〉有效锌。4）4种微量元素变异函数的理论模型符合指数模型,有效铁和有效铜的块基比在25%-75%之间,具有中等的空间相关性;有效锰和有效锌的块基比〉75%,系统空间相关性很弱。通过普通克里格插值所得的空间分布图能很好地反映土壤微量元素的空间分布特征,经检验插值精度较高。

关键词：土壤地统计微量元素空间分布克里格插值

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中国中东部农田作物水分利用效率时空分布及影响因子分析

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农业工程学报 2015年第11期31卷 103-109页

作者：仇宽彪成军锋贾宝全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 陕西千渭之会国家湿地公园管理处宝鸡721000 中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业局林木培育重点实验室北京100091 国家林业局城市林业研究中心北京100091

为研究中国中东部地区农田生态系统水分利用效率时空分布特征,该文利用遥感数据、气象数据以及国家分省区农业统计数据,基于农作物种植结构所划分的地区,通过趋势分析方法,分析了2003-2012年10 a间农田水分利用效率的时空分布特征。结... 详细信息

为研究中国中东部地区农田生态系统水分利用效率时空分布特征,该文利用遥感数据、气象数据以及国家分省区农业统计数据,基于农作物种植结构所划分的地区,通过趋势分析方法,分析了2003-2012年10 a间农田水分利用效率的时空分布特征。结果发现:华北地区农田多年平均水分利用效率(water use efficiency,WUE)高于南方水田区,山东半岛、辽东半岛以及江苏沿海地区农田WUE最高,多年农田WUE均值高达2.0 g/kg,而东北平原及东南丘陵地区农田WUE多年均值则较低,平均在1.5 g/kg以下。中国中东部农田WUE总体上呈上升趋势。其中,华北平原以及松嫩平原农田WUE增加趋势明显,最大年均增幅达0.02 g/(kg·a),而东南丘陵、江淮以及三江平原等地,农田WUE则呈减小趋势,最大年均降幅达-0.007 g/(kg·a)。整体上看,北方地区农田WUE的涨幅高于南方。考虑气候变化后,灌溉和施肥对中国中东部农田WUE的影响较小。气候变化则是影响中东部农田WUE的主要因素。在北方地区,对农田WUE变化有显著影响的因子为年降水量,而在南方地区,年均温的影响则更显著。相比于在中东部北方地区农田WUE年际变化主要受到年降水量对农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的影响,在南方地区,农田WUE年际变化则主要受到年均温对农作物总初级生产力(gross primary productivity,GPP)的影响。该研究可为农田区水资源合理利用以及中东部农田生态环境持续发展提供参考。

关键词：灌溉气候变化作物水分利用效率农田施肥中东部

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半城子流域3种林地枯落物的持水能力

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中国水土保持科学 2015年第6期13卷 26-32页

作者：贾剑波刘文娜余新晓荀志强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 河北省丰宁县林业局河北丰宁068350

为了探究华北土石山区常见乔木林地枯落物的持水能力,利用2014年7月在北京密云半城子流域的油松林、侧柏林和刺槐林林下采集的枯落物,采用烘干浸泡的方法进行枯落物持水能力分析,定量比较3种林地枯落物储量,持水特性和拦蓄变化规律。结... 详细信息

为了探究华北土石山区常见乔木林地枯落物的持水能力,利用2014年7月在北京密云半城子流域的油松林、侧柏林和刺槐林林下采集的枯落物,采用烘干浸泡的方法进行枯落物持水能力分析,定量比较3种林地枯落物储量,持水特性和拦蓄变化规律。结果表明:1)3种林地枯落物总储量表现为油松林(24.40 t/hm2)>刺槐林(19.68 t/hm2)>侧柏林(9.58 t/hm2),其总储量要高于一般林地;总厚度表现为油松林(3.57 cm)>刺槐林(3.30cm)>侧柏林(1 cm)。2)最大持水量表现为阔叶林高于针叶林,其中刺槐林(48.77 t/hm2)>油松林(40.27 t/hm2)>侧柏林(15.81 t/hm2),刺槐林与油松林差异性不显著,而侧柏与二者差异性显著。最大持水率表现出相同的规律,刺槐林(388.15%)>油松林(276.49%)>侧柏林(211.40%),三者差异性极显著,其中油松林的最大持水量和持水率低于全国平均水平。3)枯落物层的持水量、吸水速率与浸水时间分别符合对数函数和指数函数,而刺槐林持水量和吸水速率较大,推断出阔叶林在集中降水条件下的蓄水能力更强。枯落物有效拦蓄量与持水功能表现一致。均为阔叶林优于针叶林,有效拦蓄量表现为:刺槐林(46.80 t/hm2)>油松林(38.72 t/hm2)>侧柏林(14.19 t/hm2)。从枯落物总储量、最大持水量和最大持水率、有效拦蓄量等多个因素的计算判断出,半城子流域的枯落物呈现出针叶林枯落物量大但水文效应低,阔叶林量小但水文效应好的特征。因此,在林地树种配置与管理上,可以从枯落物的水文效应上考虑,提高流域林种结构的空间优化。通过研究枯落物的水文特性,可为当地造林树种选择和水源涵养生态服务评价提供理论基础和数据参考。

关键词：枯落物最大持水量有效拦蓄量密云

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土壤-植物系统中重金属迁移性的影响因素及其生物有效性评价方法

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中国水利水电科学研究院学报 2015年第3期13卷 177-183页

作者：赵云杰马智杰张晓霞薛筱禅历梦颖程雨薇查同刚北京林业大学水土保持学院教育部水土保持与荒漠化防治重点实验室北京100083 中国水利水电科学研究院北京100038

土壤-植物系统中重金属迁移性取决于其在土壤中的化学形态、赋存状态和土壤环境,反映土壤重金属的污染程度和对生态环境及人体健康的危害;土壤重金属生物有效性的评价方法研究,可为认识土壤重金属污染危害,修复重金属污染土壤提供理论... 详细信息

土壤-植物系统中重金属迁移性取决于其在土壤中的化学形态、赋存状态和土壤环境,反映土壤重金属的污染程度和对生态环境及人体健康的危害;土壤重金属生物有效性的评价方法研究,可为认识土壤重金属污染危害,修复重金属污染土壤提供理论基础。本文系统综述了土壤理化性质、重金属特性、植物种类与根际效应、人为活动及其它因素对土壤-植物系统中重金属迁移性的影响机理;阐明了总量预测法、化学形态提取法、自由离子活度法和生物学评价等方法的应用及其优缺点,并对今后研究进行了展望。

关键词：土壤-植物系统重金属迁移性生物有效性评价方法

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汶川地震灾区泥石流群发雨量及预警等级划分

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北京林业大学学报 2015年第9期37卷 37-44页

作者：马超何晓燕胡凯衡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100083 中国水利水电科学研究院中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地灾害与地表过程重点实验室

确定泥石流激发雨量阈值以及建立有效的预警预报等级是泥石流防灾减灾的重要手段之一。就2008—2013年汶川灾区群发性、局部地区暴发的泥石流雨量过程进行分析,分别得到北川、清平、都江堰、映秀4个地区泥石流暴发的"雨强-历时&qu... 详细信息

确定泥石流激发雨量阈值以及建立有效的预警预报等级是泥石流防灾减灾的重要手段之一。就2008—2013年汶川灾区群发性、局部地区暴发的泥石流雨量过程进行分析,分别得到北川、清平、都江堰、映秀4个地区泥石流暴发的"雨强-历时"阈值。其中,都江堰地区阈值较高,映秀最低;北川地区群发性泥石流阈值较局部地区要高,而其他3个地区不明显,部分地区群发性泥石流I-D值还低于局部地区泥石流I-D值。根据群发性和局部区域泥石流暴发的雨强-历时、前期降雨+实时降雨关系,初步建立了以上4个地区的预警预报等级,以期能为该区泥石流预警预报提供参考。

关键词：群发性泥石流预警预报汶川地震雨量阈值

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北京西山侧柏人工林土壤呼吸组分及其影响因素

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环境科学学报 2015年第9期35卷 2948-2956页

作者：涂志华庞卓赵阳郑力文余新晓陈丽华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 北京市农林科学院北京草业与环境研究发展中心北京100097 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048

采用挖壕法,利用LI-8100土壤CO2通量自动观测系统,确定了北京西山侧柏人工林土壤呼吸中异养呼吸和根系自养呼吸的贡献率及其影响因子,分析了土壤呼吸的日、月际时间尺度的变异特征,并利用经验模型分析了土壤温度、土壤体积含水量对土壤... 详细信息

采用挖壕法,利用LI-8100土壤CO2通量自动观测系统,确定了北京西山侧柏人工林土壤呼吸中异养呼吸和根系自养呼吸的贡献率及其影响因子,分析了土壤呼吸的日、月际时间尺度的变异特征,并利用经验模型分析了土壤温度、土壤体积含水量对土壤呼吸的影响.结果表明：1土壤呼吸速率、异养呼吸速率的昼夜变化呈现单峰变化趋势,峰值出现在14：00—15：00;月际变化也呈单峰变化趋势,峰值出现在7—8月;观测期内土壤呼吸速率日均值变化范围在0.09～12.16μmol·m-2·s-1,异养呼吸速率日均值变化范围在0.02～10.86μmol·m-2·s-1,年均贡献率为69.59%;自养呼吸速率日均值为0.01～6.79μmol·m-2·s-1,年均贡献率为30.41%.2土壤温度的日、月际变化均呈单峰形曲线变化而土壤体积含水量变化规律不明显;整个观测期间土壤呼吸速率的温度敏感系数Q10为2.91,异养呼吸速率的Q10为3.52.3模型研究表明,相对于土壤温度、土壤体积含水量单因素模型,土壤温度与土壤体积含水量的复合模型对土壤呼吸速率变化解释能力为86.8%,对异养呼吸速率的解释能力为74.4%.该研究为森林生态系统碳收支估测及碳循环提供数据依据。

关键词：侧柏人工林异养呼吸自养呼吸 Q10值土壤温度土壤体积含水量

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初冬时期树枝弯曲性能的试验

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东北林业大学学报 2015年第2期43卷 10-13,69页

作者：王淑娟吴亚明徐曼琼谢宝元水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室(北京林业大学) 北京100083 中国矿业大学清华大学

以初冬时期北京常见的7个树种树枝为试验材料,将树枝平均分为两份,分别在新鲜状态和自然干燥6个月后进行三点弯曲试验,计算出抗弯模量、抗弯强度和应变,试验结束后分别测出各树种树枝的含水率、基本密度和气干密度。结果表明,初冬时期... 详细信息

以初冬时期北京常见的7个树种树枝为试验材料,将树枝平均分为两份,分别在新鲜状态和自然干燥6个月后进行三点弯曲试验,计算出抗弯模量、抗弯强度和应变,试验结束后分别测出各树种树枝的含水率、基本密度和气干密度。结果表明,初冬时期各树种新鲜树枝的抗弯弹性模量在1 368~4 327 MPa,干树枝的抗弯弹性模量在2 827~6 174 MPa,干树枝的抗弯模量是新鲜树枝抗弯模量的1.29~2.58倍;新鲜树枝的抗弯强度在35.3~65.3MPa,干树枝的抗弯强度在55.3~178.5 MPa,干树枝的抗弯强度提高了53.1%~73.3%;新鲜树枝的应变因树种差异较大,最大可达6.40%,最小为0.54%,干树枝的应变在0.24%~3.36%,各树种干树枝的应变较新鲜树枝均有减小。统计结果表明,初冬时期树枝的弯曲性能与其含水率密切相关,即随着含水率的增加,抗弯模量与抗弯强度降低,而弯曲变形增加。在自然环境载荷作用下,新鲜树枝将发生较大弯曲变形,而干树枝可能被直接折断。

关键词：初冬时期树枝三点弯曲实验含水率抗弯模量抗弯强度应变

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构树林下枯落物对坡面流水动力学特性的影响

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水土保持学报 2015年第3期29卷 102-105页

作者：孙佳美李瀚之赵阳余新晓常玉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 中国水利水电科学研究院北京100038

为研究构树及其枯落物对坡面径流水动力学参数特征的影响,采用人工模拟降雨的方法对不同坡度和降雨强度条件下有枯落物覆盖和无枯落物覆盖的构树坡面径流的水动力学参数特征进行试验.结果表明：构树林下枯落物能减小坡面土壤侵蚀64％～8... 详细信息

为研究构树及其枯落物对坡面径流水动力学参数特征的影响,采用人工模拟降雨的方法对不同坡度和降雨强度条件下有枯落物覆盖和无枯落物覆盖的构树坡面径流的水动力学参数特征进行试验.结果表明：构树林下枯落物能减小坡面土壤侵蚀64％～84％,并且随着坡度和降雨强度的增加,减沙效应逐渐变小;坡面径流雷诺数随降雨历时增加呈现先增大后稳定的趋势,雷诺数随坡度的增加显著增加,随降雨强度的增加显著增加,并且降雨强度对雷诺数的影响更加明显,构树林下枯落物对坡面径流雷诺数影响显著,能有效减小径流雷诺数;径流功率随降雨的进行呈现逐渐增大并最后稳定的趋势,坡度和降雨强度的增加均会导致径流功率增大,枯落物能够显著减小坡面径流功率,减弱径流的携沙能力.

关键词：枯落物坡面径流水动力学

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