湖南省水土保持科技示范园标准化建设评价体系探索

目前水土保持科技示范园建设仍处于初期探索阶段,现行政策与地方实际情况的匹配度不高。基于水利部发布的《国家水土保持示范创建管理办法》,结合湖南省水土保持科技示范园发展现状和特点,采用层次分析法从基础条件、硬件措施、软件措施3个方面构建湖南省水土保持科技示范园标准化建设评价体系,确定各指标因子权重,建立百分制赋分标准。通过对湖南省3个国家水土保持科技示范园和1个省级水土保持科技示范园进行评价,发现评价结果基本符合各示范园的具体情况,验证了该评价体系的科学性和合理性。同时,从打造示范样本、老园区设备升级、加强科技创新和信息共享、推动交流合作等方面提出湖南省水土保持科技示范园发展建议,以推动湖南省水土保持高质量发展。

华北土石山区油松生长季夜间液流分配特征

【目的】通过对油松生长季夜间液流特征和环境驱动因素的研究,揭示夜间液流组分拆分特征,探讨夜间液流的组分与气象因子之间的相关关系,以及茎干补水对气象因子的响应,为华北土石山区水资源和水源涵养林管理决策提供理论依据。【方法】以华北土石山区的油松作为研究对象,根据径阶大小选取18棵样树,在2014年生长季运用Granier热扩散探针技术(TDP)持续观测夜间液流,结合称重式蒸渗仪和自制微型蒸渗仪来计算蒸腾量,解析夜间液流的去向;并进行夜间液流与土壤含水量、大气温度、湿度及光合有效辐射等气象因子的相关分析,以确定主要驱动因素。【结果】在6—9月典型晴天,夜间液流速率都呈逐渐降低趋势,18:00—24:00的夜间液流速率高于00:00—05:00,夜间液流主要用于对白天失水过多的茎干进行补水,以至于在24:00时油松茎干储水量基本达到饱和,因此,00:00—05:00夜间液流速率趋于稳定;油松夜间液流用于茎干补水的比例(95.34%)显著高于用于夜间蒸腾量的比例(4.66%);油松夜间茎干补水量与饱和水汽压差呈极显著正相关(R^(2)=0.793,P<0.01),而对土壤含水量变化响应不敏感(R^(2)=0.105,P>0.05),表明夜间液流主要受饱和水汽压影响。【结论】华北土石山区的油松生长季夜间液流随着夜间时间的进行呈现逐渐降低的趋势;绝大部分的夜间液流用于夜间茎干补水,在气象因子中,饱和水汽压是驱动夜间茎干补水及夜间液流的重要因子(P<0.01)。

半城子流域3种林地枯落物的持水能力

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。

暴雨条件下北京山区主要乔木蓄水能力研究

利用大型称重式蒸渗仪记录2012年7月21—22日北京暴雨全过程下土体水重的变化,分析不同树种土体水重的增幅和总量的差异。同时运用土壤三参数测定仪对蒸渗仪的不同深度土体中土壤含水率进行观测,分析降雨过程中各层含水率的动态变化。结果表明,暴雨条件下蒸渗仪土体水重呈先猛增后缓增的趋势,五角枫的土体水重增加最多,渗漏量最少;油松土体水重增加最少,渗漏量最多。土体水重大小依次为:五角枫>侧柏>空地>油松。不同深度土层在暴雨过程中都有水分猛增的过程,表层土发生较早,且增幅大;深层土发生晚,增幅小。五角枫各层土体的含水率最高,油松的最低,含水量大小依次为:五角枫>空地>侧柏>油松。

水碳控制条件对闽楠叶片气孔特征和气体交换参数的影响

通过模拟实验,探究水碳控制条件对闽楠(Phoebe bournei)叶片气孔特征和气体交换参数影响的潜在机制。利用人工培养箱,控制其他环境条件均一,设置4种CO2浓度梯度和2种土壤含水量梯度将闽楠幼树进行培养(4个月)。研究表明:1)高CO2浓度引起闽楠叶片尖部、中部和尾部气孔密度下降,田间持水量处理下的气孔密度高于干旱处理,且CO2浓度越高,不同水分梯度下气孔密度的差异越大。2)同一土壤水分梯度下,CO2浓度每升高100×10-6,气孔张开的比例仅减少2%~4%,而不同土壤水分梯度,气孔张开比例的范围为15%~50%。3) CO2浓度与闽楠叶片净光合反应速率、蒸腾速率和水分利用效率呈指数关系,且在田间持水量处理下,三者对CO2浓度的响应比干旱胁迫下更迅速,而水分梯度对叶片各气体交换参数响应较弱。闽楠叶片气孔密度、气体交换参数对CO2浓度响应的敏感性高于土壤水分,而气孔张开程度和气孔导度对土壤水分响应更强烈。

特大暴雨对京承高速公路边坡防护工程的影响及其对策

为了解决2011年和2012年北京2场强暴雨期间京承三期高速公路道路边坡出现的滑坡问题,对道路边坡26处滑坡处进行实地调查,同时分析暴雨中出现边坡滑坡的原因和发生机制。结果表明:京承高速公路边坡出现滑坡主要存在边坡植被层滑坡、六棱花饰护坡冲毁、坡顶垮塌和坡体滑动等7方面问题。在此基础上,提出了完善坡体内外的截排水系统、避免形成大面积汇流、挂网绿化应对植被层与坡面之间加固等几方面对策和建议,可为今后边坡防护设计和暴雨条件下边坡滑坡应急处理提供依据和参考。

弯曲时片压气机时栅内二次流的数值研究

本文应用Ｂｅａｍ－Ｗａｒｍｉｎｇ近似隐式因子分解格式以及ＭＭＬ代数湍流模型，采用拟压缩性方法求解雷诺平均拟压缩Ｎ－Ｓ方程组，对弯曲叶片压气机叶栅内的三维粘性流场进行了数值研究．结果表明，正弯曲叶栅内通道涡较直叶栅强，其诱导产生的壁面涡较弱且位于吸力面与壁端的角区内，与壁角涡接近．在正弯曲叶栅出口处，通道涡开始处于破裂前期，叶栅总损失增加。反弯曲叶栅通道涡较弱，其诱导的壁面涡很强，位于通道涡左上方，壁面涡和通道涡的有利作用，使通道涡更稳定，叶栅总损失比直叶栅和正弯曲叶栅要小．

“水土保持规划学”课程实践教学改革的探讨

"水土保持规划学"是高校水土保持专业的骨干课程,具有综合、理论和实践性强等特点。目前,在该课程的实践教学过程中,存在教学内容与实际情况结合不紧密、实践教学体系不完整等问题。通过更新教学内容、针对性地撰写实践指导书和保障实践性教学时间等措施,增强了教学与实际情况的紧密结合,建立了系统完整的实践教学体系。改革后,学生对该课程的学习兴趣有所提高,课堂参与度、对课堂知识的理解运用度、实践能力以及考核成绩等都有了较为显著的提升,达到了该课程的教学目标,提高了教学质量,获得了良好的教学效果。

专业类高校博士研究生课程教学中存在的问题及对策

博士研究生教育是研究生教育体系中专业创新型人才培养的核心,是硕士研究生教育之后在专业领域继续探索与创新的阶段,是研究生学位中最高的一级。近年来,随着研究生招生规模的扩大,博士研究生的人数也逐年增加,由于高校现有师资力量与招生数量之间的矛盾凸显,使博士研究生教育的教学质量提升面临新的考验。目前,博士研究生课程教学中,存在学生数量少,难达到开课条件,学生专业背景多样化和授课深度、广度与形式难统一以及教学场地匮乏和考核过于宽松等问题,制约着专业类高校博士研究生课程教学效果的快速提升。通过建立兄弟院校共享机制下的集中式教学,分类定制培养方案、教学手段智能化、专项设立研究生教学场地以及提高课程考核标准等改革措施,可有效解决专业类高校博士研究生课程教学中存在的问题,成为目前专业类高校博士研究生课程教学中建议采取的方法。

北京山区油松的耗水规律

为了探究北京山区常绿树的耗水规律,利用大型称重式蒸渗仪于2010年对北京西山地区油松蒸腾进行连续高精度的观测,分析油松蒸腾的动态变化,同时结合气象因子的观测数据,分析蒸腾强度与气象因子的相关性,从而定量得到各因子对蒸腾的影响程度。结果表明:油松晴天蒸腾日变化呈单峰曲线趋势,在中午时刻出现最大值,与太阳辐射和气温变化趋势保持一致;阴雨天表现为多峰曲线趋势。在各气象因子中,蒸腾强度(Ti)与大气温度(Ta)、大气相对湿度(RH)、冠层净辐射(Rn)和饱和水汽压差(VPD)的相关性较好,其相关方程为Ti=2.228-0.07Ta-0.032RH-0.002Rn+1.108VPD。

“水土保持与荒漠化防治专业综合实习”课程教学新模式的探索

"水土保持与荒漠化防治专业综合实习"课程具有较强的综合性和实践性,其实习教学效果的好坏直接关乎到学生运用水土保持与荒漠化理论知识解决实际问题能力的强弱。目前,"水土保持与荒漠化防治专业综合实习"课程存在教学内容陈旧、各实习课程间重叠度高、实习形式匹配性不强、实习总结形式单一、实习效果不佳等问题。通过统筹调整实习内容,建立综合系统性的实习内容、丰富多样化的实习形式和现场汇报的实习考核制定等,构建了"水土保持与荒漠化防治专业综合实习"课程教学新模式。新模式下的"水土保持与荒漠化防治专业综合实习"的整体教学效果显著提升,学生的参与感和积极性明显增强,相应的考核成绩也有了较大提升,提高了学生的实践能力,获得了良好的教学效果。

低速大迎角三角翼旋涡流动的有粘与无粘数值模拟

通过人工压缩性方法求解了三维定常不可压Euler方程和雷诺平均Nayierstokes方程，应用Beam－Warming近似因子分解格式及其对角化形式，采用BaldwinLomax代数湍流模型。计算模型为70°三角翼，分析了有粘与无粘流动旋涡特性的影响，尤其是对Euler方程模拟大迎角分离涡、涡破裂的能力及其局限性提供了数值验证，计算结果与实验结果相一致。

红门川流域土地利用景观动态演变及驱动力分析

为探讨首都圈水源保护区土地利用景观演变过程及其驱动因素,以密云县红门川流域为研究对象,运用景观生态学、马尔科夫模型等方法研究流域景观动态演变,结合灰色GM(1,1)预测模型、主成分分析等方法从社会经济、自然条件与区域政策、人口3方面探讨了流域景观变化驱动力。结果表明:1990-2005年间,水域面积迅速减少和居民与工矿用地持续增加是流域景观格局变化的最明显特征;流域景观破碎度增加,不同景观类型斑块分布趋于聚集,斑块形状趋于复杂化;预测2020年流域水域面积较1990年减少67.5%,水域减少会加剧流域用水矛盾;2020年流域森林覆被率降至73.81%,但仍满足以水源涵养为目标的适宜森林覆盖率要求;降水减少是流域水域面积变化的主要原因;区域政策是林地结构发生变化的根本原因;而人口因素则是导致居民与工矿用地面积增加,未利用地、水域等向耕地转化的主要驱动力。研究结果可为该区域土地资源的可持续利用、开发和管理提供科学依据。

基于生态服务价值的多目标水源地土地利用结构优化

为探讨首都水源地最佳水土资源优化配置模式，选取北京山区怀柔水库流域为研究对象，基于研究区5期（1990、1995、2000、2005和2008）卫星遥感影像数据，分析了怀柔水库流域1990-2008年间土地利用时空变化特征，并基于生态服务价值理论、灰参数线性规划理论和CLUE-S 模型对怀柔水库流域土地利用进行空间优化配置模式研究.结果表明：现有土地利用结构在优化配置后流域生态系统服务功能价值较2008年增加1795.4万元，增幅5.4%.其中，流域涵养水源功能价值量增加最多，为560.9万元，净化大气的价值增长幅度最大，增长率达到9.3%.研究结果可为该区域水土地资源的可持续利用、开发和管理提供科学依据.

“荒漠化防治工程学”课程教学中存在问题及对策

“荒漠化防治工程学”是水土保持与荒漠化防治专业的核心必修专业课,也是从事水土保持工作的必修课程。目前,“荒漠化防治工程学”课程存在课程教材陈旧,与目前教学需求匹配度不高;实践类课程难以开展,教学效果不佳;教与学均存在短板,师生互馈不流畅等问题。通过完善“荒漠化防治工程学”课程教材体系,加强兄弟院校互通,共享实践类教学资源,线上/线下课程互补以及智慧教学等方面,提出“荒漠化防治工程学”课程的改革对策。改革后,学生的学习兴趣和参与实习的热情明显提高,学生的科研素养和能力得到有效提升,课程实习效果得到学生和同行专家的广泛好评。

北京山区侧柏和栓皮栎的水分利用特征

【目的】探讨北京山区典型乔木侧柏和栓皮栎的水分利用情况,为北京山区植被建设提供参考和理论依据。【方法】通过测定其木质部水分及其不同水源的稳定氢氧同位素值,利用多源线性混合模型（iso-source）,再结合茎干液流计（TDP）,分析不同水源对2种植物的贡献率和贡献量。【结果】结果表明：1）2个树种在旱季和雨季的茎干液流通量排序为：旱季侧柏（5.87 kg）〈旱季栓皮栎（9.42 kg）〈雨季侧柏（13.42 kg）〈雨季栓皮栎（18.26 kg）。2）侧柏在旱季主要利用深层60-80 cm的土壤水分和地下水,利用率分别为19.8%和51.4%,日平均利用量为1.16和3.02 kg;在雨季主要利用表层0-20 cm的土壤水分和地下水,利用率分别为51.4%和27.7%,日平均利用量为6.90和3.72 kg。3）栓皮栎在旱季表层0-20 cm的土壤水分和深层60-80 cm的土壤水分利用率贡献最大,分别为53.5%和20.2%,日平均利用量为5.04和1.90 kg;在雨季的水分利用率贡献最大的还是集中在表层0-20cm的土壤水和地下水分,利用率分别为51.8%和38.1%,日平均利用量为9.46和6.96 kg。【结论】从侧柏和栓皮栎的水分利用特征来看,2个树种对各水源的利用深度相似,在造林树种选择时,应避免混交产生竞争。在季节性干旱的北京山区水分匮缺,在造林时应优先选择蒸腾耗水较小的侧柏树种。

基于LUCC的黄土丘陵区生态服务价值动态演变研究

结合黄土丘陵区土地利用特点,对该区域不同土地利用类型单位面积生态服务价值表进行了扩展与修正.并以该区域典型流域罗玉沟4期土地利用数据为基础,分析并预测了该流域1986—2020年间土地利用变化特征及其生态服务价值动态演变规律.研究结果表明,1986—1995年间流域土地利用类型发生巨大变化,72.98%的坡耕地转变为梯田,同一时期内流域生态服务价值增加15.04%;1995、2008以及2020年流域生态服务价值较1986年分别增加15.31%,13.29%和15.64%,具体表现为支持服务与供给服务价值的增加.坡耕地、梯田、林地是流域生态服务价值构成的主体,平均占总生态服务价值的82.35%;坡改梯工程的实施是流域生态服务价值增加的主要驱动力,而城镇建设面积的增加则会在一定程度上导致流域生态服务价值减少.

华北山区油松侧柏降雨前后水分来源

北京山区处于季节性干旱的生态脆弱地带,研究其典型树种在降雨前后的水分来源对干旱区水分利用具有重要意义。本研究基于氢氧同位素技术,以北京山区典型乔木树种油松和侧柏为研究对象,测定分析树木枝条、土壤、地下水和降雨等氢氧同位素组成,探明2种乔木树种在降雨前后主要水分来源。结果表明：不同树种在同一时期的水分来源不同,同一树种在降雨前后水分来源不同。油松表层根系分布虽少,但在雨前仍能吸收利用含水量较高的表层土壤水,利用率为36.0%;为获得稳定水源,油松在降雨前后都利用发达的主根系吸收利用地下深层水分,利用率分别为38.0%和58.2%。侧柏在雨前干旱缺水时能利用深层水维持正常生理活动,利用率为71.2%,但分布在土壤表层0~20 cm的侧根系对降雨反应较为敏感,雨后的侧柏主要利用表层土壤水分,利用率为71.6%。试验结果将对于干旱半干旱地区人工造林、树种配置和缓解水资源短缺具有重要意义。

压气机叶栅内二次流的数值研究

本文应用 Beam-Warming近似隐式因子分解格式以及 MML代数湍流模型 ,采用拟压缩性方法求解雷诺平均拟压缩 N-S方程组 ,对压气机叶栅内三维粘性流场进行了数值研究。结果发现 ,在给定的流动条件下 ,叶栅内有多涡系组成的二次流旋涡结构。这些涡系的产生、发展、破裂以及相互作用显示了叶栅通道内三维流动的主要特征并对流动损失具有重要影响。计算结果与实验结果比较 ,两者吻合较好。

北京山区栓皮栎林水分来源及生长季动态规律

栓皮栎是北京山区分布范围较广的典型阔叶树种,揭示其在生长季内不同土壤水分条件下的水分利用策略具有重要意义。本研究通过测定分析生长季内栓皮栎枝条水、土壤水和地下水的δD和δ18O值,并利用多元混合模型（Iso-source软件）计算栓皮栎对土壤水或地下水的利用比例,再结合叶片水势、气孔导度（Gs）、光合速率（Pn）和蒸腾速率（Tr）等生理生态因子同步观测,了解北京山区优势乔木树种栓皮栎在生长季内的水分来源及生理生态适应。结果表明：栓皮栎对不同深度土壤水分利用比例具有季节变化特征,4—6月,栓皮栎主要利用表层0～30 cm土壤水、深层80～100 cm土壤水和地下水,且对3者的水分利用较为均衡;进入7—8月,栓皮栎的水分来源从表层土壤水逐步转向深层土壤水和地下水,对表层的土壤水利用较少;雨季过后进入降雨较少的9—10月,栓皮栎的水分来源又从深层土壤水和地下水逐步转向表层土壤水。生长季内土壤水分的季节波动明显影响栓皮栎的叶片气体交换过程,林地水土条件较好时,栓皮栎较高的气孔导度使其水分利用效率较低;当林地水分条件变差,栓皮栎能通过降低气孔导度减少水分损失来获得较高的碳同化速率,维持较高的水分利用效率来适应干旱生境,表现出较强的适应能力。