检索结果-内蒙古大学图书馆

林业科学 2024年第1期60卷 58-67页

作者：郑永林王云琦徐晓晓王玉杰李耀明北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

【目的】探究南方典型酸雨区树木生长的酸雨响应,为明晰酸雨对森林生态系统的影响提供科学依据。【方法】以重庆缙云山优势树种马尾松和润楠为研究对象,采用树轮气候学方法,分别采集马尾松40株和润楠35株建立树轮宽度年表,计算胸径断面... 详细信息

【目的】探究南方典型酸雨区树木生长的酸雨响应,为明晰酸雨对森林生态系统的影响提供科学依据。【方法】以重庆缙云山优势树种马尾松和润楠为研究对象,采用树轮气候学方法,分别采集马尾松40株和润楠35株建立树轮宽度年表,计算胸径断面积增长量,分析马尾松和润楠的生长趋势及其对酸雨因子的响应。【结果】1)马尾松和润楠标准年表的样本总体代表性分别为0.942和0.869,马尾松标准年表的样本总体代表性、平均敏感度、一阶自相关和第一主成分解释量均大于润楠;2)1961—2020年马尾松和润楠生长均曾受酸雨抑制,其中马尾松生长受抑制时间长于润楠,但均在2010年后出现生长恢复;3)缙云山酸雨类型从硫酸型过渡到硫酸-硝酸混合型,平均气温和降水量不是近20年树木生长的主要限制因子;马尾松和润楠径向生长与降雨pH呈显著正相关(P<0.05),与降雨中SO_(4)^(2-)浓度呈显著负相关(P<0.05);润楠径向生长与降雨中NO_(3)^(-)浓度呈显著负相关(P<0.05),马尾松径向生长与降雨中NH_(4)^(+)浓度呈显著负相关(P<0.05);4)多元线性逐步回归模型表明,年尺度的降雨SO_(4)^(2-)浓度和NO_(3)^(-)浓度分别对马尾松和润楠径向生长有极显著负面影响(P<0.01),分别可解释65.5%和29.5%的生长变异。【结论】酸雨中SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)浓度是缙云山地区树木生长的主要限制因子,利用树轮研究酸雨对树木生长的影响具有很大潜力。

关键词：酸雨马尾松润楠树轮硫酸根生长抑制

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次降雨条件下枯落物和土壤持水特性及其影响因素

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应用生态学报 2023年第12期34卷 3169-3176页

作者：何娇马岚孙旭张金阁北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学首都圈森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站北京100083

为明确森林枯落物层与土壤层的持水特性,将不同密度(0、300、600、900 g·m^(-2))油松枯落物覆盖于北方典型的黄土性褐土、石灰性褐土表面,通过人工模拟降雨试验,观测各坡位枯落物和土壤含水量随时间的变化规律,分析降雨结束后枯落... 详细信息

为明确森林枯落物层与土壤层的持水特性,将不同密度(0、300、600、900 g·m^(-2))油松枯落物覆盖于北方典型的黄土性褐土、石灰性褐土表面,通过人工模拟降雨试验,观测各坡位枯落物和土壤含水量随时间的变化规律,分析降雨结束后枯落物和土壤含水量的变化过程及影响因素。结果表明:油松枯落物含水量随降雨结束后历时的增加而大幅下降,各密度枯落物处理下枯落物含水量变化在22.9%~71.0%,其下降速率与时间呈递减的指数函数关系;枯落物含水量仅受枯落物密度影响,密度越大,枯落物含水量下降速率越大。土壤含水量随降雨结束后历时的增加呈波动下降趋势,其变化在1.5%~8.5%;土壤持水性受枯落物密度、土壤类型和坡位的共同影响,枯落物能有效减缓土壤水分的波动,枯落物密度越大,土壤含水量的变异系数越小,枯落物对土壤水分波动的减缓作用越大,土壤持水性能越好;黄土性褐土的持水能力显著高于石灰性褐土;坡下土壤的持水能力显著高于坡上和坡中,而坡上与坡中的差异不显著。

关键词：人工模拟降雨持水特性枯落物密度坡位土壤类型

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基于TCN-BiLSTM与LSTM模型对比预测北洛河径流

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北京林业大学学报 2024年第4期46卷 141-148页

作者：张梦凡丁兵兵贾国栋余新晓北京林业大学国家林业与草原局水土保持重点实验室北京100083 北京林业大学水保持学院首都圈森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

【目的】本研究旨在探究TCN-BiLSTM耦合模型与传统LSTM模型在径流模拟预测中的性能,为洪水风险管理和区域水资源规划提供准确有效的径流预测模型。【方法】以北洛河流域为研究区,基于双向长短期记忆网络(BiLSTM)和时域卷积网络(TCN)建... 详细信息

【目的】本研究旨在探究TCN-BiLSTM耦合模型与传统LSTM模型在径流模拟预测中的性能,为洪水风险管理和区域水资源规划提供准确有效的径流预测模型。【方法】以北洛河流域为研究区,基于双向长短期记忆网络(BiLSTM)和时域卷积网络(TCN)建立一种新的径流预测耦合模型TCN-BiLSTM。利用相关性分析,筛选预测径流的输入因子,确定4种不同的输入方案应用于TCN-BiLSTM耦合模型和传统LSTM模型,每个模型分别预测1、2、3 d的径流量。采用平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和拟合优度(R^(2))来评估模型的预测性能。【结果】(1)TCN-BiLSTM耦合模型整体预测性能优于LSTM模型,TCN-BiLSTM模型R^(2)达到0.91,高于LSTM的0.89。相比于LSTM,TCN-BiLSTM对于峰值和突变点的捕捉能力更强,对于波动大的复杂数据预测效果更优;(2)在针对未来1~3 d径流量预测中,随着预见期的延长,4种方案下TCN-BiLSTM和LSTM模型的预测效果均有所下降,相较于预测1 d,预测3 d的TCNBiLSTM和LSTM模型的R^(2)分别平均下降了0.17和0.14,RMSE分别平均增大了4.59和4.40,MAE分别平均增大了1.26和1.31;(3)在4种输入方案里,日累积降水量和日径流量作为输入变量时,模型的预测效果最好。降水数据的加入使得TCN-BiLSTM和LSTM模型相较于单一日径流数据作为输入变量时,1、2、3 d径流量预测的R^(2)分别提高15%、14%、6%和18%、14%和1%。【结论】TCN-BiLSTM耦合模型和LSTM模型R^(2)均能达到0.85以上,TCN-BiLSTM模型R^(2)较LSTM提高了2%。对比来看,TCN-BiLSTM模型在拟合洪水过程中表现更为优异,对于汛期的预测性能优于非汛期。输入变量对模型的影响较大,有效且高质量的气象数据能够提高模型的预测性能。

关键词：水文模拟 TCN-BiLSTM 日径流预测北洛河流域

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重庆缙云山森林火灾干扰边坡的滑坡易发期预测

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农业工程学报 2023年第9期39卷 131-141页

作者：李通王云琦祁子寒何相昌李克文北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

为明确缙云山火灾后边坡的失稳机制并预测未来滑坡风险,该研究通过对火林地根-土体物理性质勘测和试验,借鉴森林砍伐与根系强度预测模型-SIDLE曲线模型预测了根系强度的衰减和恢复动态,并采用COMSOL模拟了未来40 a林地边坡在正常状态和... 详细信息

为明确缙云山火灾后边坡的失稳机制并预测未来滑坡风险,该研究通过对火林地根-土体物理性质勘测和试验,借鉴森林砍伐与根系强度预测模型-SIDLE曲线模型预测了根系强度的衰减和恢复动态,并采用COMSOL模拟了未来40 a林地边坡在正常状态和极端降雨事件后的稳定性动态。结果表明:(1)缙云山林缘边坡为约1.5 m厚的砂质壤土-砂质泥岩双层土坡结构,上下层渗透性和土体强度差异悬殊;(2)林缘边坡在自然状态下处于稳定状态,潜在滑动面位于深层(稳定系数FOS>2);极端降雨条件下,潜在滑动面位于土层结构面上,该处易出现带状积水,正孔隙水压力约10 kPa,极端降雨后无根系状态临界FOS为1.13,根系固土状态下临界FOS为1.32;(3)火灾发生后对自然状态下边坡深层稳定性影响较小,而极端降雨后边坡浅层稳定性随火灾后的年动态呈现快速降低而后缓慢恢复的趋势,期间FOS谷值处便出现长达数年的浅层滑坡易发期。缙云山林缘边坡的失稳机制为降雨过程中土层界面处正孔隙水压力积累弱化了有效应力。结合文献已有灌木根系数据和本区植物根系固土特性和土层特征,保守估计该次火灾发生后6~9 a为滑坡易发期,FOS为1.22~1.32,至少18~24 a后才可完全恢复至火灾前的稳定条件。研究结果有助于了解区域浅层滑坡形成机制,为火后森林恢复和边坡风险评估提供初步参考。

关键词：边坡失稳降雨入渗森林火灾根系固土流固耦合边坡稳定

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风荷载作用下三种乔木对边坡变形和稳定的影响

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农业工程学报 2023年第5期39卷 110-119页

作者：李通王云琦何相昌祁子寒骆丕昭北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

植被对边坡稳定影响机制是全世界性的课题,研究多集中于根系固土能力和边坡稳定性增益方面,针对植被边坡土体变形和稳定性对风荷载作用的响应机制并不清晰。为探讨风荷载作用下土体应力发展和稳定性影响规律,该研究基于前期调查选取缙云... 详细信息

植被对边坡稳定影响机制是全世界性的课题,研究多集中于根系固土能力和边坡稳定性增益方面,针对植被边坡土体变形和稳定性对风荷载作用的响应机制并不清晰。为探讨风荷载作用下土体应力发展和稳定性影响规律,该研究基于前期调查选取缙云山3种典型乔木(杉木、润楠、大头茶),采用Geo-studio建立边坡数值模型,分析了各坡体模型在不同风速下的应力、位移和边坡稳定系数。结果表明:1)风荷载作用下,在根土盘位置出现了应力集中现象,迎风侧根土盘上部和下部表现为压力和张力,背风侧则相反;随风速和坡度增大,整体转动趋势加剧,总位移中坡位>上坡位>下坡位。2)当坡度较小时,边坡稳定系数随风速增大先轻微增大后迅速降低,坡度较大时,稳定系数随风速变化单调递减。45°陡坡在最大风速(30 m/s)下,大头茶、润楠和杉木的安全系数较无风时分别降低3.6%、27%、11.8%,大头茶边坡在风荷载下平均应力和总位移最小,稳定性受风荷载影响最小。3)林冠宽度、根盘直径对边坡稳定性影响的极差随风速增大而放大,冠高和根盘深度的极差变化不大,林冠宽度和根土盘直径参数为主要影响稳定性的主要因子。类似大头茶具有较大根土盘直径的树种护坡作用受风荷载影响较小,而类似润楠和杉木具有较大树冠高度,较小根土盘直径和较大根系深度的植边坡在风荷载作用下应力集中现象和位移增大趋势明显,风力对稳定性不利,不建议作为多风区域高边坡防护树种。研究结果有助于理解和认识风荷载下土体应力传递机制和对边坡稳定的影响,为多风区域植被边坡防护提供依据。

关键词：边坡稳定根系固土数值模拟倒伏树木缙云山风灾

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晋北不同华北落叶松人工林生物量碳分布特征及其与气候因子的关系

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应用与环境生物学报 2025年第1期31卷 41-52页

作者：李华一韩海荣达安吴会峰北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 内蒙古七老图山森林生态系统国家定位观测研究站赤峰024400

为探索气候变化下黄土高原退耕还林区人工林的固碳功能,以晋北3种林分类型华北落叶松人工林为研究对象,通过树木年轮法和生物量异速生长方程法分析不同林分类型华北落叶松生物量碳分布特征,并解析华北落叶松乔木层及其各器官碳密度年增... 详细信息

为探索气候变化下黄土高原退耕还林区人工林的固碳功能,以晋北3种林分类型华北落叶松人工林为研究对象,通过树木年轮法和生物量异速生长方程法分析不同林分类型华北落叶松生物量碳分布特征,并解析华北落叶松乔木层及其各器官碳密度年增量与气候因子的关系.结果表明:不同林分间华北落叶松碳密度年增量年际变化基本一致,其中华北落叶松-柠条混交林的碳密度增加最快,从2002年的1.11 t/hm^(2)增加到2022年的44.74 t/hm^(2).华北落叶松不同器官碳密度分布格局随林龄变化显著,幼龄林时期树枝对华北落叶松碳密度年增量的贡献最大,随着林龄的增加,树干和树根占比逐渐增大.不同林分类型华北落叶松碳密度年增量与上年7月和当年7-8月的降水呈显著正相关,与12月降水呈显著负相关;而与上年7月及当年7-8月平均气温和月均最高温呈显著或极显著负相关,与3月的平均温度呈显著正相关.气候因子对华北落叶松纯林碳密度的影响显著高于两种混交林.另外,随机森林结果表明气候因子对华北落叶松不同器官碳密度年增量的相对重要性的差异显著.综上所述,华北落叶松碳密度增量受温度与降水共同影响,其中温度的影响更显著;在未来该地区暖干化的气候变化趋势下,华北落叶松的固碳潜力可能会降低,而混交可以有效缓解气候因子对华北落叶松固碳速率的限制,是气候变化下提高碳储量、增加植被固碳能力的有效手段.(图7表2参45)

关键词：黄土高原林分类型华北落叶松碳密度气候因子

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多模型耦合与GIS支持下的西南高山峡谷区经果林措施适宜性评价

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生态学报 2025年第9期45卷 4573-4589页

作者：徐晓铮张会兰安妮谷方正重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京林业大学水土保持学院北京100083 云南建水荒漠生态系统国家定位观测研究站北京林业大学水土保持学院北京100083

针对水土流失综合治理过程中出现的负向效应情况,评价水土保持措施是选择适宜生态治理策略的重要环节。以西南高山峡谷区永胜县为例,以GIS为支持,发展一种基于证据权模型、Logistic回归模型和证据权-Logistic回归耦合模型的多模型评价模... 详细信息

针对水土流失综合治理过程中出现的负向效应情况,评价水土保持措施是选择适宜生态治理策略的重要环节。以西南高山峡谷区永胜县为例,以GIS为支持,发展一种基于证据权模型、Logistic回归模型和证据权-Logistic回归耦合模型的多模型评价模式,评估现有经果林措施的立地适宜性和社会发展可行性。结果表明:(1)通过绘制经果林措施点频数分布雷达图,筛选出12个在不同分级区间内呈现显著波动趋势的评价指标。(2)采用皮尔逊相关性分析、A-C测试和方差膨胀因子(VIF)、容忍度(TOL)方法,验证了12个评价指标的独立性。通过指标结果拟合,坡度和土地利用类型指标的权重较大。(3)采用Sridevi Jadi经验概率法、10折交叉验证法和ROC曲线法检验模型精度,三种模型均能评价经果林措施的适宜性。其中证据权-Logistic回归耦合模型的结果优于两个单一模型。根据重要性分析,坡度指标对结果起主导作用(RD=1.39)。(4)永胜县经果林措施整体呈现良好态势,表现出较为明显的高值与低值交错的空间分布格局,适宜性等级与措施占比呈逐级递增趋势。在不适宜-适宜区间的适宜性等级占比变化中,证据权-Logistic回归耦合模型的增幅达到17.83%,显示出更为优异的分区效果。本研究为西南高山峡谷区县域尺度的水土保持措施评估提供了参考,对水土流失治理和生态恢复建设具有指导意义。

关键词：西南高山峡谷区经果林措施多模型评价模式证据权-Logistic回归耦合模型适宜性评价

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初始含水率和降雨能量对黑土团聚体溅蚀特征的影响

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水土保持学报 2024年第2期38卷 68-75页

作者：张转敏王彬饶伟王文刚北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

[目的]为明晰降雨能量和初始含水率对土壤团聚体溅蚀过程机制的影响。[方法]选取东北典型耕层黑土为研究对象,通过人工模拟降雨试验,探讨不同初始含水率、降雨能量和团聚体初始粒径的团粒溅蚀特征。[结果](1)4种初始粒径黑土团聚体的溅... 详细信息

[目的]为明晰降雨能量和初始含水率对土壤团聚体溅蚀过程机制的影响。[方法]选取东北典型耕层黑土为研究对象,通过人工模拟降雨试验,探讨不同初始含水率、降雨能量和团聚体初始粒径的团粒溅蚀特征。[结果](1)4种初始粒径黑土团聚体的溅蚀量均在初始含水率4%时最大,其中初始粒径<0.25 mm团聚体溅蚀量是相同降雨能量下各粒径团聚体溅蚀量的1.21~5.50倍。随初始含水率的增加各初始粒级团聚体溅蚀量呈减小趋势,而初始含水率>25%后则呈增大现象。(2)4种初始粒径黑土团聚体的溅蚀量均随降雨能量的增加而增大。相较于降雨能量305 J/(m^(2)·h)(1 m)条件,当降雨能量增加至909 J/(m^(2)·h)(5 m)时,不同初始粒径团聚体溅蚀量分别增加15.37~20.70(<0.25 mm),52.30~417.60(0.25~1 mm),51.58~359.36(1~3 mm),68.73~777.99倍(3~5 mm)。不同初始粒径黑土团聚体溅蚀量存在明显的阈值,当降雨能量达到529 J/(m^(2)·h)(2 m)以上时,不同降雨能量梯度下的溅蚀量存在显著差异。(3)降雨能量是影响溅蚀量的关键因素。降雨能量对溅蚀量的直接效应为0.811,存在显著正向影响,且相关程度最高;初始含水率和团聚体初始粒径的直接效应分别为0.193和0.352,存在显著负向影响。[结论]研究结果可为东北黑土区坡面土壤侵蚀过程机制研究和土壤侵蚀机理模型构建提供科学依据。

关键词：初始含水率降雨能量溅蚀量典型黑土区

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降雨型浅层滑坡潜在重力侵蚀量模拟与计算

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中国水土保持科学 2024年第5期22卷 41-52页

作者：李通王云琦祁子寒李耀明何相昌骆丕昭北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

传统的边坡稳定模型以边坡安全评估为主,以降雨型滑坡为主的潜在重力侵蚀量模拟和预测为当前水土保持领域研究中亟待完善的工作,当前暂无系统的模型和计算流程可供参考。为实现降雨滑坡潜在重力侵蚀量的预测和量化,采用COMSOL Multiphys... 详细信息

传统的边坡稳定模型以边坡安全评估为主,以降雨型滑坡为主的潜在重力侵蚀量模拟和预测为当前水土保持领域研究中亟待完善的工作,当前暂无系统的模型和计算流程可供参考。为实现降雨滑坡潜在重力侵蚀量的预测和量化,采用COMSOL Multiphysics在流固耦合框架下自定义局部稳定系数标量场LFS,模拟暴雨条件下坡体滑床3D轮廓发展过程及潜在侵蚀量动态,并与传统强度折减法进行了对比。结果表明:暴雨过程中暂态饱和达到一定深度后坡面出现潜在重力侵蚀,随着降雨影响深度的增大,潜在侵蚀量持续增大,形成由浅渐深的潜在滑床,最大侵蚀深度位于坡脚;LFS法可实现与强度折减法较为吻合的滑床轮廓,且较强度折减法计算效率更高,结果更保守,可获得准确的临界失效范围;降雨型浅层滑坡潜在重力侵蚀量模拟流程为:1)实地地形、土壤、水文勘察,2)渗流-应力耦合模型构建,3)LFS等值面提取,4)几何体切割和体积积分。

关键词：降雨入渗流固耦合数值模拟边坡稳定潜在重力侵蚀

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1985—2021年青藏高原典型湖泊水文特征及关键影响因素

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水土保持学报 2024年第3期38卷 140-149页

作者：张嘉琪张会兰刘雪妍北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学重庆缙云三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站重庆400711

[目的]青藏高原的湖泊是气候变化的重要指示器,其扩张或缩减亦对青藏高原自然环境产生重要影响。[方法]选取位于青藏高原不同气候子区的3个典型湖泊(青海湖、羊卓雍错、乌兰乌拉湖),采用遥感监测手段,研究3个典型湖泊1985—2021年水文... 详细信息

[目的]青藏高原的湖泊是气候变化的重要指示器,其扩张或缩减亦对青藏高原自然环境产生重要影响。[方法]选取位于青藏高原不同气候子区的3个典型湖泊(青海湖、羊卓雍错、乌兰乌拉湖),采用遥感监测手段,研究3个典型湖泊1985—2021年水文特征的时空变化规律,揭示关键气候因子的作用,并进一步探讨冰川和冻土对典型湖泊的影响。[结果]研究期间,青海湖的面积和水位呈显著上升趋势,面积增长238.68 km^(2),水位增长1.32 m,空间上则向东西方向扩张;羊卓雍错湖泊面积呈先波动上升后减少趋势,面积和水位分别减少16.31 km^(2)和3.25 m,在空间上整体由四周向中心的萎缩态势;乌兰乌拉湖面积和水位呈显著上升趋势,分别增长125.57 km^(2)和8.12 m,扩张区域主要集中在南部。[结论]在暖湿化环境下,降水增多和冰川冻土加速融化导致的湖泊扩张是青藏高原最为突出的环境变化特征,其中,降水量变化是影响青海湖和羊湖面积变化的关键因素,且面积变化和降水量具有滞后性;而乌兰乌拉湖水位上升的主要原因是气温升高引起冻土的季节融化。探索青藏高原湖泊面积的变化,对深入研究全球气候变化及地表水资源评估具有重要指导意义。

关键词：青藏高原湖泊面积变化水位冰川冻土

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