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2001—2021年中国植被覆盖对夏季城市热岛效应的影响

生态学报 2024年第24期44卷 11020-11034页

作者：刘宸瑄王丽群许行张守红张志强山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站临汾042200 林木高效生产全国重点实验室北京100083 国家林业和草原局水土保持重点实验室北京100083 北京林业大学水土保持学院北京100083 中咨集团生态技术研究所(北京)有限公司北京100048

研究城市热岛强度和城乡植被覆盖度的时空变化格局,探究城乡植被覆盖对城市热岛效应的影响,是制定基于自然途径缓解城市热岛效应的重要基础。利用MOD11A2地表温度(LST)产品和MOD13A2增强植被指数(EVI)产品,结合Mann-Kendall非参数检验、... 详细信息

研究城市热岛强度和城乡植被覆盖度的时空变化格局,探究城乡植被覆盖对城市热岛效应的影响,是制定基于自然途径缓解城市热岛效应的重要基础。利用MOD11A2地表温度(LST)产品和MOD13A2增强植被指数(EVI)产品,结合Mann-Kendall非参数检验、Theil-Sen斜率估计探究2001—2021年中国311个城市热岛强度和城乡植被覆盖度的时空变化格局,运用Spearman相关分析和线性回归分析探究城市热岛强度(SUHII)和城乡植被覆盖度差值(ΔEVI)的关系。结果表明:(1)夏季白天和夜间城市热岛强度分别以0.05℃/a和0.02℃/a的速率显著增长(slope>0,P<0.05);(2)城市建成区和乡村地区夏季EVI分别以0.0006/a和0.0027/a的速率显著增长(slope>0,P<0.05),城市建成区EVI增长速率小于乡村地区;(3)夏季白天城市热岛强度随着城乡植被覆盖度差值(ΔEVI)的降低而增强,速率为0.48℃/ΔEVI,在全国范围内,城乡植被覆盖度差值(ΔEVI)可解释城市热岛强度变化的34%。(4)中国城市热岛主要增强模式为城市建成区地表温度增长速率快于乡村地区,在这些城市中,56.16%的城市ΔEVI变化模式为EVIurban下降而E_(VIrural)上升,40.41%的城市ΔEVI变化模式为E_(VIurban)和E_(VIrural)均上升。2001—2021年,尽管中国城乡植被覆盖均呈显著增加趋势,但夏季城市昼夜热岛强度均显著增强。因此,在城市化不断演进与气候变化加剧叠加的背景下,加大城乡植被建设力度,特别是扩大城市建成区森林植被面积、增加城市绿量,缩小城乡植被的差异可以有效缓解城市热岛效应。

关键词：城市热岛效应植被覆盖时空变化中国

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节水减氮对北京地区夏玉米水氮利用的影响

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中国水土保持科学 2021年第4期19卷 103-113页

作者：王悦陈立欣范海燕杨胜利张志强国家林业和草原局水土保持重点实验室北京100083 北京市水土保持工程技术中心北京100083 北京林业大学水土保持学院北京100083 北京市水科学技术研究院北京100048 北京市非常规水资源开发利用与节水工程技术研究中心北京100048

针对农业生产中水资源短缺和农业氮肥施用过量问题,探索灌水和施氮与玉米产量、水氮利用和硝态氮积累的关系问题,可为玉米栽培的田间水肥管理提供技术参考。于2019年6—10月在北京开展田间实验和室内分析,设置4个灌水水平(W_(0):0,W_(1)... 详细信息

针对农业生产中水资源短缺和农业氮肥施用过量问题,探索灌水和施氮与玉米产量、水氮利用和硝态氮积累的关系问题,可为玉米栽培的田间水肥管理提供技术参考。于2019年6—10月在北京开展田间实验和室内分析,设置4个灌水水平(W_(0):0,W_(1):60 mm,W_(2):120 mm和W_(3):180 mm)和4个施氮水平(N_(0):0,N_(1):150 kg/hm^(2),N_(2):275 kg/hm^(2)和N_(3):400 kg/hm^(2)),采用多元回归和空间分析方法,分析降水条件下灌水施氮对玉米田间耗水、产量、水氮利用效率、硝态氮积累的影响。结果表明:1)随灌水量增加,土壤贮水消耗量占田间耗水量比例减小,W_(1)水平下,N_(1)处理土壤贮水消耗量占比较N_(0)处理提高16.99%,施氮有利于提高玉米对土壤水的利用能力;2)产量随灌水量和施氮量增加呈先增后减的趋势,W_(1)处理产量较W_(0)处理提高18.89%,N_(1)处理产量较N_(0)处理提高29.54%,W_(1)N_(1)处理在获得高产的同时提高水氮利用效率;3)灌水和施氮会促进土壤硝态氮积累和垂向运移,增加硝态氮淋失风险;4)灌水81~102 mm、施氮143~161 kg/hm^(2)时,玉米产量和水氮利用效率达到最优值的95%以上,且硝态氮积累量较低。本研究发现,在枯水年降水条件下,研究区灌水81~102 mm、施氮143~161 kg/hm^(2)可满足玉米生长,实现保障产量、提高水氮利用效率和降低环境污染风险的优化目标。

关键词：灌水量施氮量夏玉米产量水氮利用效率硝态氮

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六盘山半干旱区华北落叶松人工林林下日蒸散特征及其影响因子

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林业科学 2019年第9期55卷 11-21页

作者：韩新生王彦辉李振华王艳兵于澎涛熊伟中国林业科学研究院森林生态环境与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 宁夏农林科学院荒漠化治理研究所宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室银川750002 新乡学院生命科学技术学院新乡453000

【目的】在半干旱的六盘山北侧叠叠沟小流域研究华北落叶松人工林的林下日蒸散变化特征,分析其对环境变化的响应规律,以期为准确计算和预测森林蒸散、实现森林精细化管理和缓解林水矛盾提供科学依据。【方法】选择华北落叶松人工林典型... 详细信息

【目的】在半干旱的六盘山北侧叠叠沟小流域研究华北落叶松人工林的林下日蒸散变化特征,分析其对环境变化的响应规律,以期为准确计算和预测森林蒸散、实现森林精细化管理和缓解林水矛盾提供科学依据。【方法】选择华北落叶松人工林典型样地,在2013年8-10月,监测林内外气象条件,并选取能代表多种气象因子综合作用的潜在蒸散作为影响林下蒸散的气象指标;在样地内代表性地点布设11个微型蒸渗仪,其中5个保持自然状态,6个进行防雨处理,以加大土壤湿度变化范围和利于分析土壤湿度对林下蒸散的影响;逐日监测林下蒸散量和蒸渗仪内土壤湿度;分析林下蒸散对土壤湿度和气象因子的响应规律,在此基础上建立考虑二者综合影响的林下日蒸散模型。【结果】研究期间的林下日蒸散波动幅度较大,但随气温、太阳辐射、降雨量逐渐降低而逐渐减小;林下蒸散明显受到诸多气象因子影响,但主要气象因子存在月份和天气类型差异,从8月份的饱和水汽压差变为9月份的太阳辐射和10月份的日最高气温,多云天为潜在蒸散和太阳辐射,晴天为温度,阴雨天为潜在蒸散;除潜在蒸散这个体现多个气象因子综合影响的气象指标外,土壤湿度也是影响林下蒸散的重要因素,且其影响在防雨和自然处理下表现一致;林下日蒸散随潜在蒸散和土壤湿度增加均呈先快速升高、后缓慢升高、在达某个阈值5 mm·d^-1,土壤体积含水量35%或相对含水量056)后趋于平稳的变化趋势;建立了耦合日潜在蒸散(PET,mm·d-1)和土壤体积含水量(VSM,%)影响的林下日蒸散(ETU,mm·d^-1)模型,并基于实测数据拟合了模045PET2+1392PET)[1-EXP(-1292VSM)],精度较高(R2=080)。【结论】六盘山半干旱区华北落叶松人工林林下日蒸散量随潜在蒸散和土壤湿度增加而升高,后增速渐缓并在超过阈值后趋于平稳,综合考虑这二者影响的林下蒸散模型能准确计算和预测林地蒸散。

关键词：华北落叶松人工林林下蒸散耦合模型土壤湿度潜在蒸散半干旱区

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不同地表粗糙度坡面流水力学特性试验研究

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陕西师范大学学报（自然科学版） 2023年第6期51卷 1-10页

作者：张旖璇马岚薛梦华孙旭王福星李浩玉宋天翼北京林业大学水土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 北京林业大学国家林业和草原局水土保持重点实验室北京100083 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

为进一步探明坡面流水力学特性,通过室内定床放水冲刷试验,研究了不同流量和坡度下不同粗糙度(0.2~0.6 mm、0.6~1 mm、1~1.4 mm、1.4~2 mm、2~3 mm粒径和光滑对照组)下垫面的坡面流水力学特性。结果表明:下垫面粗糙度的增加减缓了坡面... 详细信息

为进一步探明坡面流水力学特性,通过室内定床放水冲刷试验,研究了不同流量和坡度下不同粗糙度(0.2~0.6 mm、0.6~1 mm、1~1.4 mm、1.4~2 mm、2~3 mm粒径和光滑对照组)下垫面的坡面流水力学特性。结果表明:下垫面粗糙度的增加减缓了坡面流流速,增大了水深,且流速和水深均与流量、坡度和粗糙度因子呈良好幂函数关系;雷诺数在对照组达最大值,粗糙度的增加使流型趋于缓流;阻力系数随粗糙度呈正势变化,其与流量、坡度、粗糙度因子的幂函数回归关系较好;计算径流剪应力与实测径流剪应力在对照组下垫面的关系良好,粗糙度增加对实测径流剪应力的增加有一定影响。研究成果对深入认识土壤侵蚀机理和坡面侵蚀防治具有重要意义。

关键词：坡面流粗糙度水力学参数径流剪应力

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宁南黄土丘陵区3种典型林分的结构与水文影响比较

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水土保持学报 2018年第6期32卷 192-199页

作者：韩新生许浩蔡进军王月玲董立国宁夏农林科学院荒漠化治理研究所宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室银川750002 中国林业科学研究院森林生态环境与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

为分析宁南黄土丘陵区林分结构的水文功能影响关系及差异,以彭阳县3种典型林分(山杏纯林、山杏柠条混交林、山杏沙棘混交林)为对象,在2017年生长季观测了林下草本生物量和生物多样性、冠层降雨再分配、林下蒸散、土壤湿度的变化特征。... 详细信息

为分析宁南黄土丘陵区林分结构的水文功能影响关系及差异,以彭阳县3种典型林分(山杏纯林、山杏柠条混交林、山杏沙棘混交林)为对象,在2017年生长季观测了林下草本生物量和生物多样性、冠层降雨再分配、林下蒸散、土壤湿度的变化特征。结果表明:(1)林分地表覆盖度大小顺序为山杏沙棘混交林(0.81)>山杏柠条混交林(0.71)>山杏纯林(0.67);草本植物地上生物量为山杏沙棘混交林(0.86)>山杏纯林(0.62)>山杏柠条混交林(0.41);草本植物生物多样性为山杏柠条混交林>山杏沙棘混交林>山杏纯林。(2)3种林分类型的冠层都相对稀疏,降雨穿透率均>90%,穿透雨量与林外降雨呈线性正相关;干流量和林冠截留量与林外降雨呈对数关系。(3)林下蒸散的季节变化呈"单峰型",研究期间林下蒸散表现为山杏沙棘混交林(245.0mm)>山杏纯林(227.7mm)>山杏柠条混交林(220.9mm),其中山杏柠条混交林的月际间差异最小。(4)生长季内土壤湿度在中上层(0—80cm)表现为逐渐降低趋势,在深层则相反;深层土壤水分的林分差异为山杏纯林>山杏沙棘混交林>山杏柠条混交林。在干旱缺水、侵蚀严重的黄土区,要恢复以水土保持为主要功能的稳定植被时,既要考虑植被配置模式对地表覆盖和草本生物量及物种多样性的影响,也要考虑对土壤湿度的影响,因此建议在植被恢复中尽量选择山杏沙棘混交林和山杏纯林。

关键词：林分结构降雨再分配林下蒸散土壤湿度黄土丘陵区

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无人机在拦沙工程设计中的应用——以2021年神木市拦沙工程为例

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中国水土保持 2023年第11期 10-12页

作者：杨磊刘郭阳尤雪静黄河水土保持绥德治理监督局(绥德水土保持科学试验站) 陕西榆林719000 黄土高原水土保持与生态修复国家林业和草原局重点实验室陕西榆林719000

在黄河中游粗泥沙集中来源区进行高标准拦沙工程建设,能有效拦截小流域内的泥沙,调蓄和利用洪水。2021年神木市计划建设100余座拦沙工程,目前已经完成建设任务。在神木市拦沙工程设计中,利用无人机航拍,提供了直观、清晰的三维实景影像... 详细信息

在黄河中游粗泥沙集中来源区进行高标准拦沙工程建设,能有效拦截小流域内的泥沙,调蓄和利用洪水。2021年神木市计划建设100余座拦沙工程,目前已经完成建设任务。在神木市拦沙工程设计中,利用无人机航拍,提供了直观、清晰的三维实景影像及模型,为拦沙工程的科学布局、精准落地提供了基础数据支撑,使初步设计深度达到了施工要求,确保了整个工程的建设地点、目标任务和建设时序的合理性。无人机在神木市拦沙工程设计中的实践应用,形成了一套成熟、完整的技术路线,可为黄河中游粗泥沙集中来源区的拦沙工程设计提供借鉴。

关键词：无人机拦沙工程设计技术流程神木市

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宁夏六盘山北部华北落叶松林树高与胸径生长的多因子响应耦合模型构建

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林业科学 2024年第11期60卷 13-24页

作者：韩新生王彦辉于澎涛李振华于艺鹏王晓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 宁夏农林科学院林业与草地生态研究所、宁夏防沙治沙与水土保持重点实验室、宁夏生态修复与多功能林业综合研究中心银川750002 中国水利水电科学研究院北京100038 新乡学院土木工程与建筑学院新乡453003

【目的】分析宁夏六盘山半干旱区叠叠沟小流域华北落叶松人工林林龄、密度和主要立地因子对树高和胸径生长的影响,建立树木生长的多因子响应耦合模型,为该地区华北落叶松人工林生长预测和可持续经营提供理论依据。【方法】2018和2019年... 详细信息

【目的】分析宁夏六盘山半干旱区叠叠沟小流域华北落叶松人工林林龄、密度和主要立地因子对树高和胸径生长的影响,建立树木生长的多因子响应耦合模型,为该地区华北落叶松人工林生长预测和可持续经营提供理论依据。【方法】2018和2019年,在六盘山半干旱区叠叠沟小流域分别选择42和57块华北落叶松人工林样地,调查树高、胸径、林龄、密度等林分结构特征以及坡向、土壤厚度等立地因子,并收集2003—2017年在叠叠沟小流域调查的93块样地历史数据。基于192块样地数据,分析树高和胸径对林龄、密度、坡向、土壤厚度等因子的响应规律,利用2/3和1/3的数据建立和验证树高与胸径生长的多因子响应耦合模型。【结果】树高和胸径对林龄、密度、坡向、土壤厚度的响应规律各异;树高和胸径随林龄增加先快速增加,后在林龄超过20年时缓慢增加;树高和胸径随密度增加先表现为稳定,后在密度分别超过2000、1500株·hm^(-2)时缓慢下降,在密度超过3000、2300株·hm^(-2)时加快下降;树高和胸径随坡向偏离正北方向的角度增加先表现为稳定,后在坡向超过80°时迅速降低;树高和胸径随土壤厚度增加先表现为增加,后在土壤厚度分别超过90、80 cm渐趋稳定。基于连乘耦合、立地指数和立地因子3种林木生长模型表达式,建立树高和胸径响应林龄、密度、坡向、土壤厚度和立地指数的耦合模型并拟合模型参数;树高模型的确定系数分别为0.804、0.902、0.806,NS系数分别为0.793、0.903、0.762;胸径模型的确定系数分别为0.846、0.803、0.834,NS系数分别为0.837、0.840、0.818;3种模型拟合效果均较好。【结论】宁夏六盘山半干旱区华北落叶松人工林树高和胸径生长随林龄、密度、坡向、土壤厚度增加分别表现为先快后慢增加、先稳定后下降、先稳定后降低、先升高后稳定,建立的连乘耦合、立地指数和立地因子多因子耦合模型精度均较高,但鉴于研究区尚未确定立地指数分布规律并综合考虑各模型精度、应用难度、结构复杂程度差异,建议采用多因子连乘耦合模型预测华北落叶松人工林树高和胸径生长。

关键词：华北落叶松人工林林木生长林龄林分密度立地指数耦合模型

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黄土丘陵沟壑区桥沟小流域水沙变化特征及成因分析

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中国水土保持 2022年第10期 9-15页

作者：刘思君刘立峰刘姗姗雷欣黄河水土保持绥德治理监督局(黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站) 陕西榆林719000 黄土高原水土保持与生态修复国家林业和草原局重点实验室陕西榆林719000

以黄土丘陵沟壑区桥沟典型小流域为原型观测流域,以实测的1986-2020年降水、径流、泥沙资料为依据,采用滑动平均法、双累积曲线法、Mann-Kendall非参数秩次相关检验法,对其水沙变化特征、变化趋势以及影响因素进行了分析。结果表明:在... 详细信息

以黄土丘陵沟壑区桥沟典型小流域为原型观测流域,以实测的1986-2020年降水、径流、泥沙资料为依据,采用滑动平均法、双累积曲线法、Mann-Kendall非参数秩次相关检验法,对其水沙变化特征、变化趋势以及影响因素进行了分析。结果表明:在显著性水平α=0.05下,桥沟小流域径流与泥沙在多年变化中均呈明显下降趋势,可划分为3个时期;径流量突变年份为2001年,年平均径流量减少幅度达85%以上,输沙量突变点为2002年,年平均输沙量减少幅度达90%以上,导致桥沟小流域水沙量减少的主要原因是1999年后退耕还林等水土保持措施的实施。

关键词：水沙变化趋势分析水土保持措施桥沟小流域

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榆林市南部冬枣设施栽培温度变化特征研究

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陕西林业科技 2024年第5期52卷 40-45页

作者：马瑞崔钰马三保刘立峰黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站黄土高原水土保持野外科学观测研究站黄土高原水土保持与生态修复国家林业和草原局重点实验室陕西榆林719000

为掌握冬枣关键物候期大棚温室内最适温度,本研究选取了陕北南部的冬枣日光温室为试验区,基于2021、2022和2023年观测设施栽培的冬枣温室室外、室内气温和地温等数据,开展了大棚冬枣设施栽培温度变化特征研究。结果表明:立春节气温度缓... 详细信息

为掌握冬枣关键物候期大棚温室内最适温度,本研究选取了陕北南部的冬枣日光温室为试验区,基于2021、2022和2023年观测设施栽培的冬枣温室室外、室内气温和地温等数据,开展了大棚冬枣设施栽培温度变化特征研究。结果表明:立春节气温度缓慢升高,冬枣开始萌动,温度≥0℃时促进大棚冬枣萌动;温度达到15℃左右有利于冬枣萌芽,萌芽期的棚内温度和地温与棚外平均温度变化范围差异较大,意味着冬枣萌芽期即雨水节气要严格控制好温棚内温度。在芒种节气要注意冬枣果实膨大期管理,白熟期经历了芒种、夏至、小暑3个节气,温室外和地温最高温度的最大值出现在小暑节气,温室内25℃以上时有利于果实生长。综上所述,冬枣各个物候期的室外、室内气温和枣树地温变化差异不尽相同,要严格控制好温室温度,特别是节气。

关键词：冬枣物候期温度节气陕北地区

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绥德站建站70年对水土保持试验研究的启示及未来研究方向分析

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中国水土保持 2022年第10期 5-8,I0007页

作者：党维勤李小兵郝鲁东刘姗姗田金梅黄河水土保持绥德治理监督局(黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站) 陕西榆林719000 黄土高原水土保持与生态修复国家林业和草原局重点实验室陕西榆林719000

在黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站成立70周年之际,通过梳理70年波浪式前进、螺旋式上升的非凡历史和相关科研成果及成就,分析总结取得这些成功背后的经验,提出水土保持科学试验研究的方向是:坚持习近平总书记针对黄土高原提出的... 详细信息

在黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站成立70周年之际,通过梳理70年波浪式前进、螺旋式上升的非凡历史和相关科研成果及成就,分析总结取得这些成功背后的经验,提出水土保持科学试验研究的方向是:坚持习近平总书记针对黄土高原提出的水土流失治理方针,研究新时代水土流失规律;聚焦黄土高原淤地坝和旱作梯田建设、植被选种选育、自然恢复等当前水土保持科学研究需要解决的关键问题、重点问题和热点问题;服务国家和地方的发展,开展有利于当地经济社会发展、生态文明建设的水土保持试验研究工作。

关键词：发展历史科研成果试验研究未来方向绥德站

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