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黄河中游多沙粗沙区土壤水蚀时空变化及动态驱动力分析 被引量:3
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作者 张卓佩 牛健植 +4 位作者 樊登星 赵春光 苗禹博 杜洲 杨智勇 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期85-96,共12页
[目的]揭示黄河中游多沙粗沙区2000-2020年土壤水蚀时空演变特征,分析其动态驱动力。[方法]基于RUSLE模型,计算多沙粗沙区逐年土壤水蚀模数,分析2000年、2005年、2010年、2015年、2020年土壤水蚀强度变化特征,利用Sen+MK趋势分析法结合H... [目的]揭示黄河中游多沙粗沙区2000-2020年土壤水蚀时空演变特征,分析其动态驱动力。[方法]基于RUSLE模型,计算多沙粗沙区逐年土壤水蚀模数,分析2000年、2005年、2010年、2015年、2020年土壤水蚀强度变化特征,利用Sen+MK趋势分析法结合Hurst指数探究土壤水蚀模数时空变化特征,使用参数最优地理探测器中的因子探测与交互探测量化年平均降水、海拔、坡度、植被覆盖度、土地利用/覆盖类型、土壤类型6个因子对土壤水蚀空间分布的解释力。[结果](1)2000-2020年5期多沙粗沙区中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别下降48.09%,77.93%,83.01%,36.13%;微度和轻度侵蚀面积分别上升46.22%,0.33%。现阶段多沙粗沙区以微度和轻度侵蚀为主,二者面积占比分别为62.49%,42.07%。(2)多沙粗沙区土壤水蚀模数总体年际变化呈波动显著下降趋势,由2000年的2214.89 t/(km^(2)·a)降至2020年的1169.44 t/(km^(2)·a)。2000-2020年多沙粗沙区土壤水蚀模数空间变化趋势主要表现为下降状态,面积占比为76.13%,未来仍将以下降状态为主,面积占比为62.50%。(3)6个因子间的交互作用解释力均大于单因子,且主要表现为非线性增强和双因子增强;多沙粗沙区土壤水蚀2000-2005年由降水和土地利用/覆盖主导,2010-2020年由植被覆盖度和土地利用/覆盖主导。[结论]2000-2020年多沙粗沙区土壤水蚀状况不断好转;未来共有62.50%的区域土壤水蚀模数为持续下降与未来下降状态,但仍有20.44%的区域存在上升的潜在风险;退耕还林还草工程改变土地利用/覆盖格局,使得多沙粗沙区土壤水蚀驱动力呈动态变化;在今后多沙粗沙区土壤水蚀防治,优化土地利用/覆盖格局时需要充分考虑坡度因子。 展开更多
关键词 多沙粗沙区 RUSLE模型 土壤水蚀 趋势分析 地理探测器
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基于SWAT和PLUS模型的窟野河流域径流对土地利用变化的响应及预测 被引量:2
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作者 杨智勇 牛健植 +3 位作者 樊登星 张卓佩 杜洲 赵春光 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期289-299,共11页
[目的]为揭示窟野河流域径流对土地利用变化的响应,并预测未来径流变化。[方法]以窟野河流域为研究区,基于SWAT和PLUS模型,通过2000年、2005年、2010年、2015年、2020年和预测得到的自然发展情景下2025年、2030年7期土地利用数据,定量... [目的]为揭示窟野河流域径流对土地利用变化的响应,并预测未来径流变化。[方法]以窟野河流域为研究区,基于SWAT和PLUS模型,通过2000年、2005年、2010年、2015年、2020年和预测得到的自然发展情景下2025年、2030年7期土地利用数据,定量分析径流在不同土地利用情景下的变化。[结果](1)SWAT模型率定期和验证期的R 2和NS均>0.7;PLUS模型总体精度为0.8774,Kappa系数为0.8021,2个模型在窟野河流域适用性较好;(2)2000—2020年,窟野河流域林地、建设用地面积分别增加102.92,600.90 km 2,耕地、草地、水域和未利用地分别减少277.15,366.25,40.44,19.98 km 2;(3)窟野河流域年平均径流深整体呈现“上游低,下游高,西部低,东部高”的空间分布格局;(4)在保证其他输入数据不变的情况下,改变土地利用数据,情景分析结果表明,林地、草地面积减少会促进径流,建设用地面积增加同样会促进径流;(5)自然发展情景下,2025年和2030年窟野河流域土地利用空间分布格局未发生显著变化,仍以耕地和草地为主,年平均径流量较2020年分别增加3.21%,5.00%。[结论]土地利用与径流变化关系密切,情景分析角度下,林地、草地对径流起抑制作用,建设用地对径流起促进作用。未来自然发展情景下,随土地利用变化,径流呈增加态势,研究结果可为窟野河流域的土地利用结构优化和水土资源的合理规划提供科学依据。 展开更多
关键词 土地利用变化 径流模拟 SWAT模型 PLUS模型 窟野河流域
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基于PLUS模型的黄河中游多沙粗沙区土地利用变化模拟及驱动力分析
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作者 杜洲 牛健植 +2 位作者 樊登星 张卓佩 杨智勇 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期309-318,共10页
[目的]分析黄河中游多沙粗沙区土地利用演变规律及其驱动因素,探究不同情景下区域土地利用变化趋势,以期为保障区域生态安全及未来土地利用合理规划提供依据。[方法]基于2000年、2010年、2020年3期土地利用数据,进行黄河中游多沙粗沙区... [目的]分析黄河中游多沙粗沙区土地利用演变规律及其驱动因素,探究不同情景下区域土地利用变化趋势,以期为保障区域生态安全及未来土地利用合理规划提供依据。[方法]基于2000年、2010年、2020年3期土地利用数据,进行黄河中游多沙粗沙区土地利用变化特征及驱动力分析,并结合多情景设定,利用PLUS模型预测了2030年3种不同情景下区域土地利用空间格局。[结果]2000—2020年研究区土地利用变化总体趋势体现为耕地持续减少,林地、草地先增加后减少,水域和未利用地先减少后增加,建设用地持续增加;PLUS模型对2000—2020年区域土地利用变化的驱动力挖掘效果较好,其中建设用地的扩张受距县政府距离、GDP和距铁路距离等社会经济因子影响为主;自然发展情景下,耕地、林地和草地面积有所下降,水域、建设用地和未利用地的面积上升,经济建设情景下,建设用地大幅增加,对其他各类用地侵占作用显著,生态保护情景下,建设用地扩张得到有效约束,主要转入草地,面积缩减。林地、草地和水域面积明显上升,区域生态用地显著增加。[结论]不同发展情景下,黄河中游多沙粗沙区土地利用格局变化差异显著,区域未来土地利用规划应以可持续发展方式为导向,结合具体发展目标制定政策,注重典型生态脆弱区生态保护与经济建设的协调发展。 展开更多
关键词 PLUS模型 土地利用变化 多情景模拟 多沙粗沙区
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巴基斯坦谢胡普拉农业区优先流三维结构及其影响因素
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作者 MUHAMMAD Atif 牛健植 +1 位作者 MUHAMMAD Haris MALIK Zoha 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2024年第3期20-27,共8页
优先流是水通过土壤中特定路径的运动,而不是水在土壤结构里均匀地流动。由于土壤的异质性,例如裂缝、根通道或虫洞,这些优先流动路径经常形成。这种分形图案使理解和描述首选流动路线的行为变得具有挑战性。为了准确地进行水和溶质的输... 优先流是水通过土壤中特定路径的运动,而不是水在土壤结构里均匀地流动。由于土壤的异质性,例如裂缝、根通道或虫洞,这些优先流动路径经常形成。这种分形图案使理解和描述首选流动路线的行为变得具有挑战性。为了准确地进行水和溶质的输送,需要花费大量时间来理解和描述优先流路的增长和演变。传统模型需要改进来捕捉优先流的复杂和非线性行为。选取4块120 cm×120 cm样地,对4块样地进行染料示踪实验,以确认溶质和水的优选流动模式。数据已在Origin Lab中进行分析,以创建3D图表,并使用Sketchu p-2021 Pro向每个绘图提供0.50 L亮蓝溶液(5 g/L)。每个地块包含3个垂直的土壤剖面,每个剖面深150 cm,并且剖面墙经过广泛的刀具准备。将亮蓝留在表面24 h以渗透到土壤表面。结果表明:优先流在压实度最小且大孔隙连续性保持的区域最为突出。相反,压实的影响导致压实区域微孔隙率降低和优先流动模式减弱。亮蓝色在土壤中的最大深度可达15.5 cm。FCP的运动取决于不同的因素,如根部、毛孔、裂缝等。亮蓝色在根部可用的地方达到最大深度。在本研究中,通过使用Sketch Pro软件以三维方式显示亮蓝色运动,以便更好地理解它。此外,本研究揭示压实和随后的恢复过程如何影响土壤对水流和地表径流的敏感性。全面的3D表示,这项研究提供了对水流通道的形成和演化的深入理解。根据本研究发现的水流模式,在没有压实作用的较高位置,大孔隙连续性得以保留,择流最强。由于压实作用,微孔隙度下降,且越下侧越弱。该研究可以更好地理解水流通道的创建和演化。该研究增强对优先流及其在自然和农业生态系统中养分和水循环中的作用的了解。从这项研究中获得的见解可以为制定改进的农业用地管理策略提供信息,促进可持续和高效的水资源管理。 展开更多
关键词 优先流 土壤异质性 压实效应 大孔隙
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Review of wastewater treatment technologies,soil and water conservation measures in nuclear power plants,and inspirations to Fukushima accident
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作者 WANG Chu niu jianzhi +2 位作者 LUN Xiaoxiu ZHANG Linus BERNDTSSON Ronny 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2024年第6期10-28,193-200,共27页
[Background]The previous studies suggest that radioactive elements like Cs and Sr may adversely affect marine ecosystems and the fishing industry.Traditional treatment systems for radioactive wastewater like the Advan... [Background]The previous studies suggest that radioactive elements like Cs and Sr may adversely affect marine ecosystems and the fishing industry.Traditional treatment systems for radioactive wastewater like the Advanced Liquid Processing System(ALPS)and Kurion have faced challenges in limiting concentration and achieving safety criteria.Studies suggest potential long-term impacts on benthic organisms and seafood networks due to radioactive elements like Cs and Sr from the discharged radioactive wastewater,which may hinder post-disaster recovery and provoke economic losses in the fishing industry both domestically and internationally.A series of studies indicate that there are issues of Cs and Sr pollution migration in soil and water conservation in Fukushima.[Methods]To provide feasible solutions,the main article includes five nuclear wastewater treatment technologies,and soil and water conservation measures for different media(water and soil)were evaluated through reviewing the previous fifteen years'articles.To provide feasible solutions,the main articles,the phytoextraction technologies in Cs and Sr treatment within different land use areas were wildly analyzed(Camellia japonica,Arabidopsis halleri and other local species).[Results]1)A 99.9%removal rate for Cs^(+)and 99.5%for Sr^(2+)was achieved by the KFe[Fe(CN)_(6)]and BaSO_(4)co-precipitation method.2)For membrane filtration,Sr^(2+)and Cs^(+)were removed using metal-organic framework(MOF/graphene oxide)and ion exchange techniques using inorganic materials like titanosilicates.The absorption efficiency of membrane filtration for Sr^(2+)and Cs^(+)was at least 92%and 94%,respectively.The study analyzed soil and water conservation technologies in different land uses,river basins and catchments.3)The underground water treatment mainly were completed via the membrance technologies like reverse osmosis and Permeable Reactive Barriers(PRB)technologies.The ^(90) Sr concentration decreased 77%-91%compared to the initial concentration by PRB technology.These diverse methods offered effective strategies for radioactive wastewater treatment,especially the co-precipitation method may be feasible remediation measures to ensure ecological safety surrounding nuclear power utilizing areas.Soil and water conservation measures for soil pollution treatment mainly focused on the use of stabilizers to hinder the migration of Cs and Sr in the soil and the effects of wind erosion such as interpolyelectrolyte complexes.[Conclusions]We evaluated the pollution of Cs and Sr in the Fukushima nuclear radiation soil and water to provide solutions for the treatment of nuclear wastewater and to prevent radionuclide pollutants from migrating into the soil and water. 展开更多
关键词 Fukushima nuclear power accident nuclear wastewater treatment environmental strategy soil and water conservation technologies
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河北崇礼东沟流域立地类型划分及其植被配置 被引量:2
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作者 王冰 刘喜云 +1 位作者 牛健植 杨卓 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2022年第5期93-101,共9页
河北崇礼区东沟流域植被的合理配置对绿色冬奥意义重大。明确流域土壤水分主要影响因子并据此进行立地类型划分,有助于该区域植被的合理配置。本文通过野外实地调查分析东沟流域不同坡度、坡向及土壤类型的土壤水分特征差异,研究了影响... 河北崇礼区东沟流域植被的合理配置对绿色冬奥意义重大。明确流域土壤水分主要影响因子并据此进行立地类型划分,有助于该区域植被的合理配置。本文通过野外实地调查分析东沟流域不同坡度、坡向及土壤类型的土壤水分特征差异,研究了影响土壤水分的主导立地因子,并利用遥感技术进行流域立地类型划分,探讨了该流域内不同立地类型的植被配置。结果如下:1)按照“坡向-坡度-土壤类型”的命名方式,东沟流域被划分为32种立地类型。2)流域内的粗骨土和栗钙土、褐土与棕壤的初始含水量不存在显著差异,粗骨土与栗钙土、褐土、棕壤土的有效含水量有显著差异(P<0.05);平坡(0~5°)、缓坡(>5°~15°)、斜坡(>15°~25°)、陡坡(>25°)4个坡度的初始含水量和有效含水量均无显著差异(P<0.05);阴坡的初始含水量(15.26±3.09)%,优于阳坡(10.99±3.02)%,阴坡的有效含水量(30.59±4.62)%优于阳坡(22.83±5.11)%。3)划分立地类型中,陡坡立地类型组以耐旱的水土保持林种为主,灌草为辅,减少水土流失;斜坡立地类型组根据水热条件种植经济林、用材林;缓坡和平地立地类型组应合理规划农业用地。坡向、土壤类型等为影响土壤水分特征变化的主要立地因子,通过流域立地类型划分可以为该流域内的植被的合理营建提供理论支持。 展开更多
关键词 立地类型划分 土壤含水量 植被配置 东沟流域
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土壤大孔隙三维特征影响因素和测定方法研究进展 被引量:5
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作者 孟晨 牛健植 +2 位作者 余海龙 杜灵通 尹正聪 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期9-16,共8页
土壤大孔隙是优先流的主要通道,对土壤水分、空气和化学物质及污染物的优先运移起着重要作用,土壤大孔隙三维形态特征的量化分析及影响因素研究是目前大孔隙的研究重点,研究成果可为理解土壤水分运动机理及评估地下水污染等提供科学支... 土壤大孔隙是优先流的主要通道,对土壤水分、空气和化学物质及污染物的优先运移起着重要作用,土壤大孔隙三维形态特征的量化分析及影响因素研究是目前大孔隙的研究重点,研究成果可为理解土壤水分运动机理及评估地下水污染等提供科学支撑。本文从大孔隙三维形态特征参数的定义(大孔隙体积、表面积、长度、数量、迂曲度、倾斜角度、路径数量、孔径、节点、连接度、圆度等),各参数测定方法及软件(Avizo 9.0、VG Studio MAX 2.2、Arc/Info 10.0、ImageJ等),大孔隙特征影响因素(根系、土壤动物、干湿及冻融交替、人为因素等)3个方面,综合介绍了土壤大孔隙三维特征的研究现状及进展,并基于此预测了今后的研究趋势,以期为今后大孔隙三维特征的深入研究提供参考。 展开更多
关键词 CT扫描 大孔隙形态 几何结构 量化方法 三维重建
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土壤大孔隙结构对饱和导水率的影响 被引量:10
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作者 敖家坤 牛健植 +3 位作者 谢宝元 骆紫藤 蔺星娜 杨澜 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期102-112,共11页
【目的】探究土壤不同孔径大孔隙结构特征及数量对土壤饱和导水率的影响,为研究区域土壤水分−溶质迁移规律、水土流失治理与土壤污染防治提供理论参考。【方法】以京郊密云水库五座山林场水源涵养林为研究点,基于工业CT扫描技术,对土柱... 【目的】探究土壤不同孔径大孔隙结构特征及数量对土壤饱和导水率的影响,为研究区域土壤水分−溶质迁移规律、水土流失治理与土壤污染防治提供理论参考。【方法】以京郊密云水库五座山林场水源涵养林为研究点,基于工业CT扫描技术,对土柱中土壤大孔隙三维空间结构重建后,探究不同孔径大孔隙结构特征参数密度及数量密度对土壤饱和导水率的影响。【结果】(1)除当量孔径大于4.30 mm以外的大孔隙,当量孔径越大,其数量密度越小,结构特征参数密度越小;(2)6个样地3个土层内当量孔径为0.31~2.30 mm的大孔隙占所有孔隙的比例均高于95%;(3)样地1、2、5和6中饱和导水率最大的均在0~10 cm土层,且除样地6外,均随深度增大而减小,样地4的饱和导水率随深度增大而增大;(4)除当量孔径大于4.30 mm的大孔隙体积密度外,5个径级所有其他的大孔隙特征值密度均与饱和导水率呈显著正相关。【结论】(1)在0~30 cm土层内,大部分样地的饱和导水率随土层深度增加而减小,但也会出现随深度增加而增大的情况;(2)林地土壤的大孔隙当量孔径主要集中在0.31~2.30 mm,其占有率高达95%;(3)当量孔径越小的大孔隙,除大孔隙体积和表面积外的大孔隙结构特征参数密度越大;(4)除当量孔径>4.30 mm的大孔隙体积密度以外的大孔隙特征参数与饱和导水率均呈显著正相关,大孔隙数量对饱和导水率的影响要显著大于大孔隙结构参数。 展开更多
关键词 工业CT扫描 大孔隙径级 大孔隙结构特征 大孔隙数量 土壤饱和导水率
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华北土石山区森林土壤大孔隙对土壤理化性质及根系的响应 被引量:15
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作者 孟晨 牛健植 +1 位作者 骆紫藤 尹正聪 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期94-100,共7页
土壤大孔隙是土壤水分、空气、化学物质及污染物优先运移的主要通道,对其形成机制的研究至关重要。以往对大孔隙的量化局限于传统方法,大孔隙三维形态特征的量化分析及其影响因素是目前大孔隙的研究重点。利用CT扫描及图像处理分析技术... 土壤大孔隙是土壤水分、空气、化学物质及污染物优先运移的主要通道,对其形成机制的研究至关重要。以往对大孔隙的量化局限于传统方法,大孔隙三维形态特征的量化分析及其影响因素是目前大孔隙的研究重点。利用CT扫描及图像处理分析技术量化大孔隙三维形态特征参数,同时测定土壤基本理化性质及根长密度,分析土壤大孔隙三维特征对土壤理化性质及根系的响应。结果表明:土壤密度及土壤砂粒含量与大孔隙特征参数不存在相关关系;土壤有机质含量、土壤根长密度与大孔隙体积密度、大孔隙表面积密度、大孔隙数量密度呈现显著正相关关系,与大孔隙平均迂曲度呈现显著负相关关系。林木根系与土壤有机质对土壤大孔隙三维特征产生积极影响,表现为根系及土壤有机质含量越多,则大孔隙含量也越多,并具有更差的弯曲度。在今后对山地森林抚育管理、土壤水分运动机理及地下水污染评估等研究过程中不能忽略根系及土壤有机质差异对土壤大孔隙的重要影响。 展开更多
关键词 山地森林 大孔隙 三维特征 CT扫描 土壤理化性质
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不同栽植密度下金鱼藻对富营养化水体净化效果研究 被引量:2
10
作者 杨澜 牛健植 +2 位作者 伦小秀 朱思宇 敖家坤 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期130-138,共9页
【目的】沉水植物金鱼藻是水体生态修复工程中常用的植物之一,其栽植密度直接影响富营养化水体的水质净化效果。因此,探究金鱼藻栽植密度对进行富营养化水体修复、加快水下森林发展具有重要意义。【方法】本研究通过模拟栽植不同密度的... 【目的】沉水植物金鱼藻是水体生态修复工程中常用的植物之一,其栽植密度直接影响富营养化水体的水质净化效果。因此,探究金鱼藻栽植密度对进行富营养化水体修复、加快水下森林发展具有重要意义。【方法】本研究通过模拟栽植不同密度的金鱼藻对富营养化水体水质变化影响过程,分析6种栽植密度梯度(36、50、75、100、110、120株/m^2)金鱼藻对富营养化水体中氮、磷、有机污染物等污染物质的净化效果;并结合经济效益分析,筛选出最佳栽植密度,确定金鱼藻疏伐、收割时间。【结果】结果表明,100株/m^2密度配置对应的植株成活率最高(95.65%),总氮去除率可达62.86%、总磷去除率可达74.32%,对氮磷等污染物吸收效果最佳,是金鱼藻在水生态修复工程中最佳种植密度。另外,金鱼藻在栽植后15 d内,其栽植密度越大,对富营养化水体中氮、磷、有机污染物等的去除效果越好,且溶解氧浓度越高;栽种50 d后,水体中各污染物含量均有回升,此时栽植密度越大,随植物衰败而释放到水体的氮、磷、有机物含量越高,溶解氧含量下降越迅速。【结论】因此,利用金鱼藻开展水体修复时需要考虑最佳净化时效,及时收割。 展开更多
关键词 富营养化水体 金鱼藻 栽植密度 净化效果 收割时间
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京郊延庆农田保护性耕作措施对土壤风蚀的影响 被引量:8
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作者 吴姗姗 牛健植 蔺星娜 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2020年第1期57-67,共11页
探究保护性耕作措施对京郊农田土壤风蚀的影响和防控作用等。野外采集京郊延庆地区几种典型农田(传统翻耕、玉米留茬、玉米留茬+覆盖、玉米秸秆覆盖)的原状土进行风洞模拟试验,对不同耕作措施农田土壤风蚀规律和影响因素进行研究。结果... 探究保护性耕作措施对京郊农田土壤风蚀的影响和防控作用等。野外采集京郊延庆地区几种典型农田(传统翻耕、玉米留茬、玉米留茬+覆盖、玉米秸秆覆盖)的原状土进行风洞模拟试验,对不同耕作措施农田土壤风蚀规律和影响因素进行研究。结果表明:试验条件下当风速不同时,各耕作措施农田地表的风速廓线主要呈对数函数规律递增。4种耕作措施空气动力学粗糙度的大小顺序为玉米留茬+覆盖>玉米秸秆覆盖>玉米留茬>传统翻耕;土壤风蚀强度规律为传统翻耕>玉米留茬>玉米秸秆覆盖>玉米留茬+覆盖。各措施在不同风速下的输沙率以指数函数规律递减,风沙流结构以跃移质为主。风蚀物主要集中在15 cm高度范围内的近地表。在相同的风速下,较之传统翻耕措施,保护性耕作措施总体上均能减少风蚀输沙率。与传统翻耕措施相比,玉米秸秆覆盖、玉米留茬+覆盖、玉米留茬这3种保护性耕作措施均可以削弱近地表风速,减少农田土壤风蚀;因此,可以通过推广使用保护性耕作措施来降低京郊乃至华北地区农田的土壤风蚀,保护土地生产力。 展开更多
关键词 土壤风蚀 风洞试验 风蚀强度 空气动力学粗糙度 输沙率
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洋河流域NDVI时空变化及驱动力分析 被引量:5
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作者 贾京伟 牛健植 +2 位作者 蔺星娜 朱志俊 吴姗姗 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期106-115,共10页
【目的】研究洋河流域的植被覆盖变化及驱动因素,可以为该区域生态建设及植被修复提供重要的参考价值。【方法】基于SPOT Vegetation NDVI数据、气象数据及土地利用数据,运用趋势分析、偏相关分析、复相关分析及残差分析等方法,探究1999... 【目的】研究洋河流域的植被覆盖变化及驱动因素,可以为该区域生态建设及植被修复提供重要的参考价值。【方法】基于SPOT Vegetation NDVI数据、气象数据及土地利用数据,运用趋势分析、偏相关分析、复相关分析及残差分析等方法,探究1999—2015年气候变化及人类活动对洋河流域NDVI的影响。【结果】(1) 1999—2015年洋河流域NDVI整体呈上升趋势,增速为每10年3. 9%,NDVI显著改善和显著退化的面积分别占流域总面积的57. 90%和1. 13%,其中有林地和灌木林地改善最为明显。(2)研究区有51. 99%的区域NDVI变化受气候因子驱动明显,其中降水驱动型和降水、气温驱动型分别占流域总面积的26. 13%和25. 44%,前者主要分布在兴和、尚义、阳高、天镇、怀安及宣化等区域,后者主要分布在兴和南部及向东偏南方向延伸的带状区域,单一的年均气温对NDVI的变化影响较弱。(3) 1999年以来,流域植被受人类活动的干扰逐渐增强,增速为每10年4. 5%,以正向作用为主,正向作用主要分布在坝缘3县(尚义、万全、崇礼)及阳高等地,负向作用主要分布在城镇和农村等人口较为密集的地区。【结论】1999—2015年洋河流域NDVI变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,但主要影响因素为人类活动干扰,京津风沙源治理等工程项目对当地的植被改善有十分重要的作用。 展开更多
关键词 洋河流域 NDVI 降水量 气温 人类活动
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张家口清水河上游流域植被指数时空变化特征 被引量:4
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作者 蔺星娜 牛健植 +2 位作者 贾京伟 骆紫藤 杜捷 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2018年第1期123-130,共8页
为研究清水河上游流域植被指数的时空变化特征及其驱动因子,基于1999—2015年张家口清水河上游流域的气象数据、SPOT Vegetation NDVI数据,结合NDVI与RUE研究该时段研究区植被指数的时空变化,并分析多年来气候和人类活动对植被覆盖度变... 为研究清水河上游流域植被指数的时空变化特征及其驱动因子,基于1999—2015年张家口清水河上游流域的气象数据、SPOT Vegetation NDVI数据,结合NDVI与RUE研究该时段研究区植被指数的时空变化,并分析多年来气候和人类活动对植被覆盖度变化的影响。结果表明:1)清水河上游流域植被指数从东向西逐渐减小;2)1999—2015年研究区植被指数不断波动,并呈现上升趋势,85%的区域为植被改善区;其中,8.5%为明显改善区,71.6%为中度改善区;3)1999—2015年,研究区植被变化的主要驱动因子为人类活动,且该区人类活动主要表现为正向干扰;4)年降水量影响年NDVI的波动,同时也是研究区植被空间分布的决定性因子。该研究为地区植被恢复、生态系统稳定和景观功能完善,提供科学依据和决策服务。 展开更多
关键词 NDVI RUE 驱动因子 张家口 清水河流域
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基于探地雷达识别林地粗根和石砾 被引量:2
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作者 邱啟璜 牛健植 +3 位作者 王迪 吴昊阳 杨涛 杨书鉴 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期99-109,共11页
【目的】通过1500 MHz探地雷达(GPR)对辽东老秃顶子国家自然保护区典型阔叶林蒙古栎地下粗根和石砾进行探测研究,对林木成林及其发挥水土保持功能提供理论参考。【方法】在试验样地内基于探地雷达探测技术,控制试验分析GPR反射波参数与... 【目的】通过1500 MHz探地雷达(GPR)对辽东老秃顶子国家自然保护区典型阔叶林蒙古栎地下粗根和石砾进行探测研究,对林木成林及其发挥水土保持功能提供理论参考。【方法】在试验样地内基于探地雷达探测技术,控制试验分析GPR反射波参数与根径和石砾直径的相关关系,建立有效的估算模型,识别林地粗根和石砾,确定其分布规律。【结果】(1)在控制试验条件下土壤粗根和石砾能有效识别,根径>1 cm的粗根在雷达剖面能形成明显的双曲线波形,石砾为“黑-白-黑”的波形。(2)GPR反射波参数中总时间间隔与根径相关性最显著(P<0.01),拟合得到y=0.2862x+1.18(R2=0.7098)的关系模型,石砾水平直径和垂直直径与各雷达反射波参数相关性都不显著。(3)剖面试验表明1500 MHz频率天线的GPR对粗根根系识别率为36.7%,对石砾识别率为17.9%。(4)剖面试验表明GPR对粗根识别及分布受根系的直径与埋深影响,而对石砾识别效果与它埋深相关性不显著。根径<3 cm的粗根主要分布在0~30 cm土层,>3 cm的粗根主要分布在20~40 cm土层。在有效识别的基础上,各根径根系在分布密度最大值的土层识别精度可达50%以上;GPR对石砾数量识别精度在20~30 cm土层达到最大值26.9%,在30~40 cm土层识别精度最小仅为8%。【结论】探地雷达在特定条件下能有效识别根系,且总时间间隔参数对粗根根径估计效果较好,对于石砾识别效果较根系差。 展开更多
关键词 探地雷达 目标识别 林地粗根 土壤石砾 分布估计
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辽东山区冰缘地貌大孔隙结构特征及其对团聚体稳定性和土壤可蚀性的影响 被引量:2
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作者 吴昊阳 牛健植 +3 位作者 王迪 邱啟璜 杨涛 杨书鉴 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期69-81,共13页
【目的】为明确辽东山区冰缘地貌土壤大孔隙结构特征及其与团聚体稳定性和可蚀性之间的响应关系,探究林地大孔隙分布规律及土壤稳定性和土壤抗侵蚀能力。【方法】选择辽东老秃顶子保护区的典型落叶阔叶林、暗针叶林、针阔混交林林地下... 【目的】为明确辽东山区冰缘地貌土壤大孔隙结构特征及其与团聚体稳定性和可蚀性之间的响应关系,探究林地大孔隙分布规律及土壤稳定性和土壤抗侵蚀能力。【方法】选择辽东老秃顶子保护区的典型落叶阔叶林、暗针叶林、针阔混交林林地下的土壤为研究对象,结合土柱水分穿透试验和Poiseulle方程计算大孔隙数量、半径等指标,通过湿筛法测定团聚体组成和土壤稳定性等指标。【结果】(1)不同林地类型大孔隙分布特征差异明显,与针叶林相比,阔叶林和针阔混交林大孔隙半径范围大,数量多。且针阔混交林土壤孔隙结构随土壤深度变化稳定;(2)林地土壤可蚀性因子K值整体分布在0.016~0.043之间,阔叶林<针阔混交林<针叶林,随土壤深度的增加,K值逐渐增加,土壤抗侵蚀能力下降;(3)相关分析显示,0.3~1.9 mm径级范围内的大孔隙数量与团聚体水稳性极显著正相关(P<0.01);(4)通径分析显示,0.3~1.9 mm(特别是0.7~1.1 mm)径级范围内的孔隙数量越多,土壤抗侵蚀能力越强;大孔隙径级>1.9 mm后,单位面积大孔隙数量越多,半径越大,土壤抗侵蚀能力越差。【结论】土壤大孔隙分布特征与土壤稳定性和可蚀性关系密切,孔隙尺度上,0.3~1.9 mm径级范围内,大孔隙数量与土壤稳定性和抗蚀能力呈正相关;径级>1.9 mm后,单位面积大孔隙数量及半径的增加降低土壤结构的稳定性和抗侵蚀能力;针阔混交林土壤大孔隙结构稳定性更高,可为辽东地区冰缘地貌区林分管理和土壤抗侵蚀能力评价提供科学指导和理论依据。 展开更多
关键词 土壤大孔隙 结构特征 团聚体稳定性 土壤可蚀性
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下层修枝对树种水分截留特性的影响 被引量:2
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作者 朱志俊 牛健植 徐军 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2019年第2期10-16,共7页
本文以6种典型造林树种侧柏(Platycladus orientalis)、油松(Pinus tabuliformis Carr.)、栓皮栎(Quercus variabilis Blume)、五角枫(Acer elegantulum Bunge)、白皮松(Pinus bungeana Zucc.)和黄栌(Cotinus coggygria Scop.)为研究对... 本文以6种典型造林树种侧柏(Platycladus orientalis)、油松(Pinus tabuliformis Carr.)、栓皮栎(Quercus variabilis Blume)、五角枫(Acer elegantulum Bunge)、白皮松(Pinus bungeana Zucc.)和黄栌(Cotinus coggygria Scop.)为研究对象,目的在于探究下层修枝抚育处理对树种林冠截留特性的改变规律。实验采用自制的林冠截留量测定装置配合室内人工模拟降雨的方法,高精度地得出了林冠截留的过程数据。结果表明:1)下层修枝对于针叶树种的林冠截留特性影响大于阔叶树种,五角枫和黄栌对于下层修枝的响应不敏感; 2)修枝去除的下层枝叶中,阔叶树种下层叶的截留能力显著强于下层枝,而针叶树种下层枝和下层叶的截留能力相当; 3)在树下铺设密度为0. 35 kg/m^2枯落物之后,树木修枝前后的最大水分蓄持量和有效水分蓄持量减少量在10%以下。因此可知:针阔叶树种林冠截留特征对下层修枝响应强度不一,主要体现在针叶树种响应强度大于阔叶树种,下层枝和下层叶截留能力存在差异。林下铺设枯落物可以有效降低下层修枝对树木截流量的影响。 展开更多
关键词 林冠截留 下层修枝 人工降雨 枯落物
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Landscape Structure Changes in Liangshui Nature Reserve, Northeast China 被引量:1
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作者 niu jianzhi Gao Jiarong Wang Fengyou 《Forestry Studies in China》 CAS 2003年第4期31-36,共6页
This paper systematically studied the landscape dynamic changes in Liangshui Natural Reserve (LNR) in Heilongjiang Province, northeast China during three periods (1950s, 1970s and 1990s), by applying landscape space m... This paper systematically studied the landscape dynamic changes in Liangshui Natural Reserve (LNR) in Heilongjiang Province, northeast China during three periods (1950s, 1970s and 1990s), by applying landscape space model------Markov model. The results indicated that the landscape structure in LNR changed and the types of landscape patches increased. The phenomena of increasing and reducing of landscape types happened at the same time and the matrix— natural Pinus koraiensis decreased year by year. The law of transformation of landscape types matches well with the results concluded from statistical data, survey data, and the developing process inherent succession of the forest. By analyzing landscape dynamic changes, some scientific management measures were put forward in this paper. 展开更多
关键词 landscape dynamics SCALE Markov model
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2001—2020年全球植被对极端气候的响应
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作者 焦鹏华 牛健植 +2 位作者 苗禹博 李君宜 王迪 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2992-3004,共13页
探究全球植被与极端气候的时空变化和响应特征,对于应对全球气候变化和提高生态系统的稳定性具有重要意义。本研究基于欧洲中期天气预报中心的ERA5气候数据和MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,运用Sen’s趋势分析、相关性分析和随机森林... 探究全球植被与极端气候的时空变化和响应特征,对于应对全球气候变化和提高生态系统的稳定性具有重要意义。本研究基于欧洲中期天气预报中心的ERA5气候数据和MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,运用Sen’s趋势分析、相关性分析和随机森林回归模型等方法,探究2001—2020年全球5种植被类型(北方森林和温带森林、热带森林、其他木本植被、草原、农田)NDVI对23个极端气候指数的响应特征。结果表明:研究期间,全球NDVI总体呈增长趋势,增长趋势最显著的植被类型为北方森林和温带森林,最不显著的是农田。极端气候指数方面,除少部分极端高温和低温指数呈降低趋势外,其余指数均呈增长趋势。在不同植被区,对NDVI影响最大的极端气候指数不同。相关性分析表明,在北方森林和温带森林、热带森林、其他木本植被、草原和农田区域,对NDVI影响最大的指数分别为冷昼日数、结冰天数、年降水总量、年降水总量、年降水总量;随机森林结果显示,对各植被区NDVI影响最大的指数分别为冷昼日数、热夜日数、霜冻天数、暖昼日数和寒冷时间持续指数。两种方法结果不同的原因在于相关性分析只反映变量间的线性关系,而随机森林回归模型可以捕捉更复杂的非线性关系。以上研究结果体现了全球植被对极端气候的响应具有显著的区域差异性和复杂性,这种差异性和复杂性可能是不同气候因子交互作用的结果。 展开更多
关键词 极端气候 全球植被 归一化植被指数 随机森林 相关分析
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