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基于可解释机器学习的北京市屋面雨水径流水质评估与模拟
1
作者 毕洁瑜 李睿贤 +3 位作者 张守红 张帆 章孙逊 魏祯 《水土保持研究》 北大核心 2025年第6期280-289,共10页
[目的]定量评估气象与环境要素分异下北京市屋面雨水收集利用系统径流水质特征并解析其主要影响因素,为城市屋面雨水收集系统设计和径流水质综合评价提供科学依据。[方法]2023年7—11月通过在北京市不同区域的5个站点搭建雨水收集利用... [目的]定量评估气象与环境要素分异下北京市屋面雨水收集利用系统径流水质特征并解析其主要影响因素,为城市屋面雨水收集系统设计和径流水质综合评价提供科学依据。[方法]2023年7—11月通过在北京市不同区域的5个站点搭建雨水收集利用试验装置,监测并获取周边环境要素、降雨特征及径流水质数据,并采用水质综合指数(RQI)对水质进行评价,同时使用可解释随机森林回归模型构建基于气象与环境要素的RQI预测模型。[结果](1)各地区装置对径流水质污染物浓度呈现不同分布规律,海淀、延庆RQI值较高,而房山RQI值最低;(2)随机森林模型能够较准确地预测RQI值,具有较高预测精度(R^(2)_(率定)=0.853,R^(2)_(验证)=0.745);(3) SHAP模型分析表明,降雨量对RQI影响最大(平均SHAP值=0.120),且降雨量初期冲刷效应作用的临界值约为8 mm。[结论]北京市不同区域间屋面雨水径流水质存在显著差异,主要受降雨量、降雨间期及大气NO_(2)浓度影响;随机森林模型能够有效预测径流水质,结合SHAP模型可量化各影响因子贡献度。 展开更多
关键词 雨水收集利用 径流水质 机器学习 SHAP模型
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北京市小流域水土保持安全研究 被引量：5
2
作者 齐实 刘卉 +4 位作者 毕超 李月 陈芳孝 李世荣 陆大明 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2018年第6期79-88,共10页
水土保持是保障北京市未来向国际化大都市发展的基石,以小流域作为最小分区单元实现其功能定位,提出具有针对性的治理及管理措施,对建立小流域精细化管理模式具有重大意义。以北京市1 085个小流域为研究对象,以水源安全、防洪安全、生... 水土保持是保障北京市未来向国际化大都市发展的基石,以小流域作为最小分区单元实现其功能定位,提出具有针对性的治理及管理措施,对建立小流域精细化管理模式具有重大意义。以北京市1 085个小流域为研究对象,以水源安全、防洪安全、生态安全"三个安全"为目标导向,利用GIS技术,采用主成分分析和聚类分析的方法,构建"三个安全"的评价指标,划分了北京市水土保持"三个安全"分区,提出不同分区小流域的功能定位。结果表明:北京市水土保持小流域的水源安全分区中的主要问题是水质污染,面积为16%,水源危险占1. 9%;防洪安全分区的主要问题是山洪易发,占24%;生态安全分区的主要问题是生态危险,占17. 2%。认为:以"三个安全"综合得分来分区,其中平原区的主要问题是水质污染和生态危险,山区存在山区水质污染-水土流失风险(占2. 2%)、水质污染-山洪易发(占1%)、水源危险-山洪易发(占0. 9%)的双重风险区域,是需要关注和治理的重点区域。 展开更多
关键词 小流域 水土保持 水源安全 防洪安全 生态安全 北京市
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北京山区河岸植被的水土保持效益 被引量：9
3
作者 夏晓平 信忠保 +1 位作者 赵云杰 孔庆仙 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期71-77,83,共8页
通过野外简易径流小区的放水冲刷试验,研究北京山区河岸带不同植被类型水土保持效果差异。试验设计4,6,8L/min 3种上方来水流量以及6种植被类型小区坡面,冲刷历时31min,试验过程收集径流泥沙样,分析不同径流小区的产流产沙特征。结果表... 通过野外简易径流小区的放水冲刷试验,研究北京山区河岸带不同植被类型水土保持效果差异。试验设计4,6,8L/min 3种上方来水流量以及6种植被类型小区坡面,冲刷历时31min,试验过程收集径流泥沙样,分析不同径流小区的产流产沙特征。结果表明:(1)各植被类型小区平均总产流产沙量(43.29L/m^2,0.71kg/m^2)均显著小于裸坡下平均总产流产沙量(65.86L/m^2,3.21kg/m^2)(p<0.05)。植被具有明显的减流减沙效益,且减沙效益(78.66%)大于减流效益(36.16%);(2)不同植被类型间减流减沙效果不同,随着放水流量的上升,坡面产流速率、产沙速率不断上升,其中以狗牙根小区平均产流速率(6.16L/min)、平均产沙速率(55.50g/min)最小,水土保持效益较好;(3)不同植被类型小区稳定入渗速率差异显著(p<0.05),均大于裸坡条件下的稳定入渗速率(42mm/h),其中以狗牙根小区坡面的径流稳定入渗速率最大(129.0mm/h)。综上所述,植被具有明显的蓄水保土效益,且不同的植被类型间减流减沙效果差异显著。研究结果为北京山区河岸带进行生态环境安全建设以及生态修复提供了基础理论依据,并且为河岸边坡的植被修复物种选择提供了参考依据。 展开更多
关键词 河岸 径流 泥沙 植被
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含城市代征用地的生产建设项目林草覆盖率计算及验收达标判别——以北京市为例 被引量：4
4
作者 毕华兴 侯贵荣 +2 位作者 袁普金 周连兄 宫亚光 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2021年第2期80-85,共6页
一般生产建设项目都可以按照GB/T 50434—2018《生产建设项目水土流失防治标准》规定的计算方法很容易计算出各项水土流失防治指标,但当生产建设项目征地范围内含城市代征公共用地时,林草覆盖率指标的计算就变得异常复杂。从含代征用地... 一般生产建设项目都可以按照GB/T 50434—2018《生产建设项目水土流失防治标准》规定的计算方法很容易计算出各项水土流失防治指标,但当生产建设项目征地范围内含城市代征公共用地时,林草覆盖率指标的计算就变得异常复杂。从含代征用地生产建设项目水土保持方案(或水影响评价报告)编制、水土保持设施验收实践中发现,由于对这一防治指标计算时水土流失防治责任范围界定和理解的不同,出现很多不同且差别较大的计算结果,给生产建设项目水土保持方案(或水影响评价报告)编制,以及是否达到水土保持设施验收条件的正确判别带来很多不确定性,同时也给生产建设单位、水土保持设施验收报告编制单位及水行政主管部门的监督监管带来很多不易处理的现实问题。本文采用理论分析和案例研究相结合的方法,通过对含城市代征用地的生产建设项目不同情景的分析和分类,首次提出代征用地的四级划分体系,共划分为6种实践中存在的不同的代征用地情景,并给出6种不同代征用地情景下林草覆盖率的计算方法、水土保持设施验收时对这一指标的界定原则和达标与否的判别依据。从研究结果可以看出,当含城市代征用地时,不同情景下计算出的林草覆盖率有很大的差异,现实生产建设项目水土保持方案编制、水土保持设施验收及水行政主管部门事后监管中需根据代征用地的不同情景而进行分类精细划管理,切不可一概而论。 展开更多
关键词 林草覆盖率 计算与判别 生产建设项目 城市代征用地
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降雨特征及不同水土保持措施对坡面产流、产沙和氮磷流失的影响 被引量：3
5
作者 孙理阳 李华林 +5 位作者 张帆 张馨予 章孙逊 刘晔 谢晨新 张守红 《东北农业大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第8期111-122,共12页
降雨易引发水土流失,增加非点源污染风险,水土保持措施是防治水土流失和非点源污染的基本方法。当前多种水土保持措施条件下,产流产沙与氮磷流失协变规律尚不清晰。应用2023年4—9月北京山区30个径流小区坡面的降雨、产流产沙、氮磷流... 降雨易引发水土流失,增加非点源污染风险,水土保持措施是防治水土流失和非点源污染的基本方法。当前多种水土保持措施条件下,产流产沙与氮磷流失协变规律尚不清晰。应用2023年4—9月北京山区30个径流小区坡面的降雨、产流产沙、氮磷流失监测数据,探究降雨特征对不同水土保持措施(水土保持种草、梯田、水保林、水保林+工程措施)坡面产流产沙及氮磷流失影响机理,揭示坡面产流产沙与氮磷流失的协变规律。结果表明:坡面产流量、产沙量,与降水量、降雨历时均呈极显著相关(P<0.01);氮、磷流失量,与降水量、降雨历时均呈显著相关(P<0.05);Ⅳ雨型(超长历时、超高雨量、中高雨强)坡面产流量、产沙量、氮磷流失量均为最大。水土保持措施可显著削减坡面产流产沙,对产流量、产沙量削减的相对贡献率分别为50.00%、94.90%;水土保持措施对总氮、总磷削减的贡献率分别为78.10%、66.50%。除水土保持林外,其他水土保持措施可有效降低坡面氮磷流失量;坡面氮磷流失量均与产流产沙量呈幂函数关系,随着产流产沙量增加而增大,但增长速度逐渐降低。 展开更多
关键词 降雨特征 水土保持 坡面 氮磷流失 水污染
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北京市5种典型植物滞尘特征及影响因素 被引量：15
6
作者 程雨萌 王云琦 +2 位作者 王玉杰 张会兰 梁丹 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1690-1697,共8页
采用室内实验法定量比较北京市5种典型植物(大叶黄杨、月季、榆叶梅、紫薇、五叶地锦)叶片滞留颗粒物以及吸附水溶性离子的能力差异,并从叶表面特征分析差异原因.结果表明,不同植物叶片滞留TSP的能力大小顺序为:五叶地锦>紫薇>榆... 采用室内实验法定量比较北京市5种典型植物(大叶黄杨、月季、榆叶梅、紫薇、五叶地锦)叶片滞留颗粒物以及吸附水溶性离子的能力差异,并从叶表面特征分析差异原因.结果表明,不同植物叶片滞留TSP的能力大小顺序为:五叶地锦>紫薇>榆叶梅>月季>大叶黄杨.滞留PM5—10的能力大小顺序为:月季>榆叶梅>紫薇>大叶黄杨>五叶地锦.滞留PM5的能力大小顺序为:大叶黄杨>月季>紫薇>榆叶梅>五叶地锦.利用离子色谱法等测定颗粒物的化学组分,其主要组分为:有机碳(34.24%)、无机碳(33.45%)、硅(15.43%)、硫酸盐(14.18%)、氯化物(11.75%)、硝酸盐(1.45%),表现出道路环境特征和二次污染特征.在扫描电镜下观察叶表微观结构,发现叶表面有沟槽的五叶地锦和紫薇的滞尘能力较强,叶表气孔密度大的大叶黄杨阻滞细颗粒物能力较强,这从一定程度解释了不同植物阻滞颗粒物能力差异的主要原因.在研究期间内,5种植物叶片上的颗粒物滞留量呈增加趋势.降雨对叶面TSP冲刷作用明显,对PM5—10和PM5的影响较小. 展开更多
关键词 北京市 典型植物 滞尘能力 扫描电镜
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北京市污水处理厂污泥重金属污染特征和生态风险评价 被引量：29
7
作者 孟国欣 查同刚 +2 位作者 张晓霞 刘峥 苏光瑞 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2017年第9期1570-1576,共7页
通过连续采集法获得北京市4家污水处理厂脱水污泥样品(标记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ),经微波消解后采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)检测了Zn、Cu、Pb、Cr、Cd、Ni、As、Hg的含量,利用BCR连续提取分析法分析污泥中重金属赋存形态,并采... 通过连续采集法获得北京市4家污水处理厂脱水污泥样品(标记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ),经微波消解后采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)检测了Zn、Cu、Pb、Cr、Cd、Ni、As、Hg的含量,利用BCR连续提取分析法分析污泥中重金属赋存形态,并采用不同污染指数评价了污泥中重金属污染程度和潜在生态风险,为研究北京市污泥污染特征研究提供基础资料。结果表明,(1)北京市4家污水处理厂重金属含量差异显著(P<0.05),Cu、Ni、As平均含量分别超过全国城市污泥均值的7.2%、71.9%、7.4%。(2)重金属形态分析表明,Zn、Cd以可提取态为主,分别为56.8%~63.7%和81.3%~85.7%;Cu、Pb以可还原态为主,分别为54.6%~70.2%和63.9%~79.1%;Cr、Ni、As主要以残渣态形式存在,分别为53.4%~71.8%、33.4%~51.3%和49.3%~67.4%。(3)各重金属单因子污染指数大小为Zn>Cu>Ni>Cd>Pb>As>Cr,各污水处理厂污泥的内梅罗综合指数依次为Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ,分别达到中、中、轻、重污染水平。(4)重金属单因子潜在生态风险指数表现为:Cu>Cd>Ni>Zn>Pb>As>Cr,各污水处理厂污泥的综合因子潜在生态风险指数大小为Ⅳ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ,均处于低生态风险水平。 展开更多
关键词 污泥重金属 形态分布 单因子污染指数 内梅罗综合污染指数 潜在生态风险指数
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北京市雨水收集利用蓄水池容积计算与分析 被引量：12
8
作者 井雪儿 张守红 《水资源保护》 CAS CSCD 2017年第5期91-97,共7页
基于北京市1984—2013年的日降雨资料,以北京林业大学林业楼及其周边绿地为研究区,设置3种用水情景(冲厕、绿地灌溉及冲厕+绿地灌溉),采用连续模拟法,分别绘制3种用水情景下雨水收集利用工程的雨水截留率、自来水替代率、供水保证率以... 基于北京市1984—2013年的日降雨资料,以北京林业大学林业楼及其周边绿地为研究区,设置3种用水情景(冲厕、绿地灌溉及冲厕+绿地灌溉),采用连续模拟法,分别绘制3种用水情景下雨水收集利用工程的雨水截留率、自来水替代率、供水保证率以及效益费用比变化曲线,并通过综合分析这些曲线的变化特征确定雨水蓄水池最佳设计容积(60~82 m3)。同时采用设计暴雨法计算1~5年不同重现期的蓄水池设计容积(77~248 m3)。结果表明,连续模拟法计算过程相对复杂,但可用于综合衡量雨水收集利用工程的雨洪管理效益,以及缓解水资源短缺效益、供水可靠性及经济可行性分析。 展开更多
关键词 雨水收集利用 设计暴雨法 连续模拟法 雨水截留率 供水保证率 效益费用比
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北京市门头沟区采砂废弃地治理遥感评价 被引量：1
9
作者 孙嘉 伍冰晨 +2 位作者 齐实 李英雪 高同雨 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2018年第2期246-252,共7页
[目的]对北京市门头沟区采砂废弃地治理进行遥感评价,为北京市政府进行采砂废弃地这一典型退化生态系统的生态修复和景观重建提供依据。[方法]基于门头沟区采砂废弃地遥感影像及实地调研,对各采砂废弃地的规划利用方向进行分类,同时利... [目的]对北京市门头沟区采砂废弃地治理进行遥感评价,为北京市政府进行采砂废弃地这一典型退化生态系统的生态修复和景观重建提供依据。[方法]基于门头沟区采砂废弃地遥感影像及实地调研,对各采砂废弃地的规划利用方向进行分类,同时利用综合指数法、GIS分析法和专家打分法等景观评价方法,选取相应的评价因子建立评价模型,对门头沟区采砂废弃地的生态治理效果进行综合评价。[结果]门头沟区采砂废弃地规划利用方式为公共绿地及公园、自然生态恢复区、建设用地、基本农田、河道综合治理区5大类别,治理效果表现为:公共绿地及公园>河道综合治理>基本农田>建设用地>自然生态恢复区。[结论]门头沟区治理近10a来,采砂废弃地规划利用及生态修复取得了显著成效,总体生态治理效果达到近理想的状态,其中公共绿地及公园的治理效果接近理想状态,无论从植被覆盖度还是景观协调度方面都体现出更好的恢复效果,而自然生态恢复方式效果一般,对采砂废弃地不宜采取该种方式。 展开更多
关键词 采砂废弃地 遥感 综合评价 门头沟区
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川东丘陵区柏木林水土保持措施径流调控效果对比 被引量：2
10
作者 尹婧 康必均 +6 位作者 李菲 查同刚 齐实 何凡 张爽 张俊洁 何欢 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第15期6022-6032,共11页
川东地区是中国重要的生态功能区。针对该区域由于水土流失导致的柏木林生态服务功能日益下降的现状,通过天然降雨下坡面径流小区降雨径流原位观测试验,对比分析了3种坡面水土保持措施径流调控的效果。研究结果表明:当场降雨在一定阈值... 川东地区是中国重要的生态功能区。针对该区域由于水土流失导致的柏木林生态服务功能日益下降的现状,通过天然降雨下坡面径流小区降雨径流原位观测试验,对比分析了3种坡面水土保持措施径流调控的效果。研究结果表明:当场降雨在一定阈值内:总雨量9.6~51.0 mm,平均雨强3.4~31.9 mm/h,随着雨量增大、雨强增强,措施径流小区的径流调控能力逐渐增强,对照径流小区的平均径流系数最大可达措施径流小区的1.8倍,措施径流小区平均入渗率最大可达对照径流小区的3.6倍。水平阶、垒穴/培土和综合措施最大可消减径流峰值的54%、46%和55%,最大可减少坡面径流总量的59%、39%和38%。中雨时,垒穴/培土措施和综合措施消减径流峰值、减少坡面径流总量的效果优于水平阶;大雨、暴雨时,水平阶优于垒穴/培土措施和综合措施,尤其是短历时、强降雨。综合径流调控的效果来看,在川东雨季多短历时、暴雨的气候特点下,水平阶能够发挥最优的水土保持效果。 展开更多
关键词 水土保持措施 径流小区 径流调控 径流峰值 雨强
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对流域水土保持主导功能监测的认识与思考 被引量：1
11
作者 李月 齐实 +2 位作者 鲍斌 孙泉忠 廖章志 《人民长江》 北大核心 2018年第15期50-53,57,共5页
阐述了新时代背景下我国生态文明建设对水土保持工作的新要求,并结合国家生态文明考核指标体系与水土保持目标责任制考核工作的需要,分析了水土保持功能及生态系统服务功能与水土保持之间的关系。阐述了不同水土保持类型区的主导功能与... 阐述了新时代背景下我国生态文明建设对水土保持工作的新要求,并结合国家生态文明考核指标体系与水土保持目标责任制考核工作的需要,分析了水土保持功能及生态系统服务功能与水土保持之间的关系。阐述了不同水土保持类型区的主导功能与监测指标,以及基于小流域水土保持主导功能的多目标监测体系,提出了不同区域水土保持功能监测指标体系的改进思路。相关成果与结论可为推进我国生态文明新时代背景下的水土保持研究提供参考与借鉴。 展开更多
关键词 水土保持主导功能 监测体系 生态文明
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植被过滤带水土保持和水质净化效益研究 被引量：13
12
作者 茅超颖 王云琦 +4 位作者 马瑞 夏妍 王婕 向靓杰 张守红 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期65-74,共10页
植被过滤带是水土保持和面源污染防控的重要措施之一。本研究于2016年8月在鹫峰人工降雨大厅通过土槽植草冲刷试验,观测不同宽度和坡度的植被过滤带(高羊茅)对地表径流、总悬浮物(TSS)以及污染物(TN、TP、K)的削减效果,定量分析植被过... 植被过滤带是水土保持和面源污染防控的重要措施之一。本研究于2016年8月在鹫峰人工降雨大厅通过土槽植草冲刷试验,观测不同宽度和坡度的植被过滤带(高羊茅)对地表径流、总悬浮物(TSS)以及污染物(TN、TP、K)的削减效果,定量分析植被过滤带宽度、坡度及入流流量大小等因素对植被过滤带径流拦蓄、TSS拦截和水质净化效益的影响。结果表明:植被过滤带的宽度对径流拦蓄效益影响较大,宽度为1、3和5 m植被过滤带的径流削减率分别为25.9%、79.6%、79.7%;污染物(TN、TP、K)削减率随着宽度逐渐增大,分别为51.7%~92.9%、44.4%~98.8%、31.7%~97.9%;TSS削减率分别为97.6%、99.4%和77.4%。随着坡度的增加(3°、7°和10°),径流和TSS的削减率呈逐渐减小趋势。对于同一个植被过滤带而言,较小的入流流量所对应的径流和TSS削减率较大,而污染物负荷削减率较小。研究表明,植被过滤带能有效拦蓄径流、拦截悬浮固体等污染物质,具有较好水土保持和水质净化效益。 展开更多
关键词 植被过滤带 水土保持 水质净化 径流 总悬浮物
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中国生态清洁小流域综合治理研究进展 被引量：12
13
作者 刘晔 张守红 +4 位作者 李华林 齐元静 张志强 张建军 吴敬东 《生态学报》 北大核心 2025年第5期2042-2057,共16页
生态清洁小流域是在小流域综合治理基础上,将水土资源保护、人居环境改善、社会经济发展相结合的新型流域综合治理模式,是建设生态文明的重要实现路径,对促进人与自然和谐共生起着重要作用。基于文献计量学方法,明晰了生态清洁小流域综... 生态清洁小流域是在小流域综合治理基础上,将水土资源保护、人居环境改善、社会经济发展相结合的新型流域综合治理模式,是建设生态文明的重要实现路径,对促进人与自然和谐共生起着重要作用。基于文献计量学方法,明晰了生态清洁小流域综合治理的背景及意义、梳理了生态清洁小流域发展历程与建设成效、辨析了当前生态清洁小流域综合治理面临问题。在此基础上,以“山水林田湖草沙生命共同体”系统治理观为基础,提出了生态清洁小流域综合治理框架与技术路线,从理论、技术、措施布局、效益提升、人地关系和谐等视角,凝练生态清洁小流域综合治理重点研究方向,以期为科学开展生态清洁小流域建设及其相关科学研究提供参考。 展开更多
关键词 生态清洁小流域 综合治理 山水林田湖草沙 技术框架体系 生态系统
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祁连山东部地区不同林分密度白桦天然林土壤理化性质特征 被引量：4
14
作者 彭小静 黄海山 +8 位作者 严芝银 邹星晨 贺康宁 程唱 王作枭 李睿 刘婧雯 石正阳 刘仟仟 《生态学报》 北大核心 2025年第2期743-756,共14页
研究不同林分密度对白桦天然林土壤理化性质的影响,分析不同林分密度下白桦天然林土壤理化性质的变化规律,为白桦天然林的保护提供合理的密度参考。以青海省西宁市大通县宝库林区白桦天然次生林为研究对象,通过采集土壤样品,调查并测定... 研究不同林分密度对白桦天然林土壤理化性质的影响,分析不同林分密度下白桦天然林土壤理化性质的变化规律,为白桦天然林的保护提供合理的密度参考。以青海省西宁市大通县宝库林区白桦天然次生林为研究对象,通过采集土壤样品,调查并测定了100—400、400—700、700—1000、1000—1500、1500—2100、2100—2500株/hm^(2)6种密度下林地的土壤容重、质量含水量、田间持水量、孔隙度、饱和导水率(K_(st))、pH值、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量和包括C∶N、C∶P、N∶P在内的共17个土壤属性指标,采用SPSS 22.0对数据进行显著性检验和相关性分析。结果表明:(1)在垂直分布特征上:土壤孔隙度,K_(st)和SOC、TN、TP、AN、AK的含量,以及C∶P、N∶P的比值均随土层深度增加而降低;而土壤容重和pH值则随土层深度增加而增大。(2)在密度分布特征上:土壤SOC、TN、AN含量,C∶P、N∶P的比值随密度增加呈缓慢降低的变化趋势,TP含量随密度增加无显著变化规律,以上这些指标均在密度为100—400株/hm^(2)时达到最大。土壤质量含水量、田间持水量、K_(st)和孔隙度均随密度增大呈先增后减的变化趋势,且都在密度为400—700株/hm^(2)时达到最大,土壤容重在该密度时达到最小。(3)在土壤化学计量特征上:研究区土壤C∶P、N∶P的平均值为97.32、7.36,高于中国土壤平均值,表明土壤P有效性较低。综上所述,研究区白桦林在低密度(100—700株/hm^(2))时,土壤理化性质的改良作用相对较好,会更有利于土壤物理结构的稳定和养分积累。 展开更多
关键词 白桦天然林 林分密度 土壤理化性质 土壤生态化学计量
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祁连山东部不同密度白桦天然次生林持水性能及土壤传递函数的构建 被引量：2
15
作者 石正阳 程唱 +6 位作者 邹星晨 左亚凡 李睿 刘仟仟 刘婧雯 彭小静 贺康宁 《生态学报》 北大核心 2025年第8期4059-4071,共13页
土壤饱和导水率(K_S)作为评价土壤入渗与透水能力的核心指标,探究其影响因素对深入理解和评估森林水源涵养功能有着重要意义。研究聚焦于祁连山东部白桦天然次生林的土壤容重、有机碳、田间持水量、孔隙度等关键理化指标,对林地持水性... 土壤饱和导水率(K_S)作为评价土壤入渗与透水能力的核心指标,探究其影响因素对深入理解和评估森林水源涵养功能有着重要意义。研究聚焦于祁连山东部白桦天然次生林的土壤容重、有机碳、田间持水量、孔隙度等关键理化指标,对林地持水性能进行综合评价,并深入分析土壤理化性质对K_S的影响。采用多元逐步回归分析法建立土壤传递函数模型,为验证模型的有效性,对比新建模型与现有6种土壤传递函数模型的预测精度,以确定适用于本研究区的最优模型。研究结果表明:(1)该区域K_S值变化范围为0.25—3.94mm/min,均值为1.64mm/min。利用熵权法评估土壤持水能力发现K_S所占权重较高,且林分密度在600—900株/hm~2时,林地持水性能综合得分最高。(2)通过Pearson分析揭示了K_S与粘粒、粉粒含量以及土壤容重呈显著负相关关系,与砂粒含量、有机碳含量以及孔隙度等指标呈显著正相关关系。(3)对比7个土壤传递函数模型的预测效能,研究构建的新模型在拟合效果上表现最优,预测值与实测值的决定系数(R~2)高达0.85。综上,K_S可作为评价祁连山东部白桦天然林林地持水能力的关键指标,且林分密度在600—900株/hm~2时,林地持水性能最佳。本研究新建土壤传递函数模型可用于估算该区K_S,为祁连山东部水源涵养林的优化管理和生态建设提供了重要的数据支撑和科学依据。 展开更多
关键词 土壤饱和导水率 土壤传递函数 白桦林 祁连山东部
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黄土高原不同密度刺槐林地土壤-微生物-胞外酶生态化学计量特征 被引量：5
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作者 黄浩博 毕华兴 +3 位作者 赵丹阳 郭艳杰 林丹丹 韩金丹 《生态学报》 北大核心 2025年第3期1351-1361,共11页
明确不同密度人工林地生态系统土壤-微生物的养分循环过程,对林业建设过程中阐明生态系统养分循环规律及人工林经营有重要意义。以黄土高原6种林分密度(1000、1500、1800、2400、3000、3500株/hm^(2))的刺槐林(Robinia pseudoacacia)为... 明确不同密度人工林地生态系统土壤-微生物的养分循环过程,对林业建设过程中阐明生态系统养分循环规律及人工林经营有重要意义。以黄土高原6种林分密度(1000、1500、1800、2400、3000、3500株/hm^(2))的刺槐林(Robinia pseudoacacia)为研究对象,测定林地土壤和微生物C、N、P含量及胞外酶活性,明晰其生态化学计量特征。结果表明:随着刺槐密度增大,(1)林地土壤C、N含量及C∶P、N∶P先增大后减小,中等密度(1800-2400株/hm^(2))显著高于其他密度,而C:N呈相反趋势,P含量无显著差异;(2)土壤微生物C、N、P含量呈现波动变化,C∶N显著下降,C∶P、N∶P先增大后减小;(3)土壤4种胞外酶活性及其表征的C∶N均先增大后减小,C∶P、N∶P呈增大趋势;(4)元素比率阈值(TER)显示除在1800株/hm^(2)外,其他密度刺槐林地土壤微生物均受到N限制。刺槐林地土壤胞外酶及微生物对土壤养分变化具有自我调节作用,且呈现较好的内稳性,且中等密度刺槐林地更能促进养分积累,尤其是1800株/hm^(2)的刺槐林地更利于微生物的生长繁殖。研究结果可为该区刺槐人工林的合理经营提供科学依据。 展开更多
关键词 林分密度 微生物 生态化学计量 内稳性 元素比率阈值 刺槐 黄土高原
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基于结构方程模型的白桦次生林健康评价——以大通县宝库河流域为例 被引量：1
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作者 高佳文 左亚凡 +1 位作者 鲁雅雯 贺康宁 《生态学报》 北大核心 2025年第12期5941-5954,共14页
青海省大通县位于青藏高原和黄土高原的过渡地带,生态地位显著。在该地区维持主要先锋树种白桦的次生林良好健康状况,利于充分发挥其水源涵养功能,对维护区域水资源安全具有重要意义。研究旨在评价青海大通县不同密度白桦次生林的健康... 青海省大通县位于青藏高原和黄土高原的过渡地带,生态地位显著。在该地区维持主要先锋树种白桦的次生林良好健康状况,利于充分发挥其水源涵养功能,对维护区域水资源安全具有重要意义。研究旨在评价青海大通县不同密度白桦次生林的健康状况并明确其主要影响因素,从而为退化天然林的恢复和重建提供科学依据。为此,选择生产力、土壤质量、林分结构和系统稳定性四个潜变量及变量下的18项观测变量作为森林健康评价指标,利用验证性因子分析(CFA)计算各项评价指标的权重,基于此计算不同密度林分的健康综合得分。结果显示,四个潜变量对森林健康的标准化路径系数分别为0.74、0.90、0.09和0.70,均达显著水平。权重分析显示,土壤质量的综合权重最高(0.3704),其次是生产力(0.3045)和系统稳定性(0.2880),林分结构的权重相对较低(0.0371)。通过分析不同密度林分的森林健康综合得分,林龄为40—50年的白桦次生林中,密度在300—500株/hm2范围的样地综合得分最高,显著优于其它密度区间;密度过高(800株/hm2以上)会导致健康得分降低。综合来看,白桦次生林维持适中的合理林分密度(300—500株/hm2)能有效维持其土壤质量和生产力,从而维持较好的林分健康水平。 展开更多
关键词 森林健康评价 结构方程模型 验证性因子分析 白桦次生林
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基于模拟降雨的北京褐土坡地土壤团粒流失特征试验 被引量：11
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作者 杨帆 张洪江 +1 位作者 程金花 周柱栋 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期137-145,215,共10页
选取20°北京典型褐土坡面径流小区为试验对象,基于野外人工模拟降雨试验和有无雨滴打击作用对坡面侵蚀的影响,研究了坡面土壤团粒组成及其变化特征,揭示了坡面侵蚀过程中泥沙团粒的分离和输移规律。试验处理包括3种代表性降雨强度... 选取20°北京典型褐土坡面径流小区为试验对象,基于野外人工模拟降雨试验和有无雨滴打击作用对坡面侵蚀的影响,研究了坡面土壤团粒组成及其变化特征,揭示了坡面侵蚀过程中泥沙团粒的分离和输移规律。试验处理包括3种代表性降雨强度（35、65、100 mm/h）和3种植被盖度（0%、30%、80%）。结果表明,消除雨滴打击作用后,坡面侵蚀特征变化明显,坡面含沙量和土壤分离率分别减少25.91%~31.15%和35.10%~41.20%,坡面侵蚀泥沙团粒中值粒径均小于雨滴击溅坡面。通过侵蚀泥沙有效粒径分布和最终粒径分布的比值（E/U）分析泥沙团粒的粒径分选特征,发现产流初始阶段粗砂、细砂、细粉粒和粘粒多以团聚体形式存在,而粗粉砂以初级粒子形式存在;随着降雨历时延长,侵蚀泥沙各粒级的分离程度增加,泥沙颗粒逐步分解为初级粒子。坡面侵蚀泥沙分离规律表明,泥沙团粒结构变化与坡面水动力学特征密切相关,土壤团聚体分形维数（D）与时间（T）呈幂函数关系。坡面产流前雨滴击溅对土壤分离有重要作用,其对土壤分离贡献率为28.09%,而无雨滴打击坡面土壤团聚体分形维数增量是有雨滴打击增量的48.43%。在该区坡地泥沙颗粒输移过程中,稳定性较差的砂粒被分解为细小颗粒,粗粉砂多以初级粒子形式存在,对坡面侵蚀泥沙颗粒分离过程具有重要影响,而粘粒在侵蚀坡面则逐渐富集。 展开更多
关键词 侵蚀过程 粒径分选 雨滴击溅 泥沙团粒结构
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北京八达岭不同密度油松土壤团聚体特征研究 被引量：9
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作者 周娅 陈宇轩 +2 位作者 邹瑞 周玮 查同刚 《西南林业大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2016年第2期25-30,共6页
为研究林分密度对土壤团聚体稳定性的影响,以北京市八达岭林场3种不同密度(低密度500~800株/hm2,中密度1 000~1 200株/hm2,高密度1 400~1 600株/hm2)油松人工林为研究对象,通过野外调查采样和室内测定,系统分析了各林分分形维数、不同... 为研究林分密度对土壤团聚体稳定性的影响,以北京市八达岭林场3种不同密度(低密度500~800株/hm2,中密度1 000~1 200株/hm2,高密度1 400~1 600株/hm2)油松人工林为研究对象,通过野外调查采样和室内测定,系统分析了各林分分形维数、不同粒级团聚体保存率和团聚体稳定性指数。结果表明:林分密度显著影响土壤团聚体分形维数,3种不同密度油松人工林土壤团聚体分形维数(干筛)介于2.62~2.76,低密度林地分形维数最小,高密度林地分形维数最大;土壤水稳性团聚体分形维数(湿筛)与林分密度呈正相关,变化范围是2.64-2.79;低密度林分0~10cm土层分形维数最小,高密度林分20~30 cm土层分形维数最大;各粒级团聚体保存率均大于0.5,其中0.5~0.25 mm粒级团聚体保存率最大,水稳性最强,1~0.5 mm粒级团聚体保存率最小,水稳性最弱;团聚体稳定性指数介于3.62~4.55,林分密度增加团聚体稳定性指数逐渐减小。低密度林分土壤团聚体稳定性更好,更有利于水土保持,建议将该区域油松人工林密度控制在500~800株/hm2。 展开更多
关键词 林分密度 团聚体特征 分形维数 油松 人工林
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高寒区不同密度白桦天然林枯落物层与土壤层水文效应
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作者 刘婧雯 程唱 +5 位作者 邹星晨 刘仟仟 石正阳 李睿 彭小静 贺康宁 《林业科学研究》 北大核心 2025年第2期156-164,共9页
[目的]探究青海高寒区不同密度白桦天然次生林的枯落物层、土壤层的水文特征及水源涵养能力。[方法]选取5种密度(277、434、642、868、1024株·hm^(-2))的15块白桦天然次生林标准样地作为研究对象,建立基于熵权和TOPSIS法的模糊物... [目的]探究青海高寒区不同密度白桦天然次生林的枯落物层、土壤层的水文特征及水源涵养能力。[方法]选取5种密度(277、434、642、868、1024株·hm^(-2))的15块白桦天然次生林标准样地作为研究对象,建立基于熵权和TOPSIS法的模糊物元模型进行不同密度白桦天然次生林水源涵养能力综合评价。[结果](1)不同密度白桦林枯落物蓄积量介于27.20~49.06 t·hm^(-2),最大持水量介于63.42~93.12 t·hm^(-2),有效拦蓄量介于24.41~41.79 t·hm^(-2),均以868株·hm^(-2)最大;(2)0~60 cm土层的土壤密度介于0.91~1.01 g·cm-3,以868株·hm^(-2)最小;土壤总孔隙度介于45.69%~59.62%,饱和持水量介于913.76~1192.44 t·hm^(2),均以868株·hm^(-2)最大;(3)5种密度白桦林贴近度大小排序为:868株·hm^(-2)(0.705)>1024株·hm^(-2)(0.532)>277株·hm^(-2)(0.495)>434株·hm^(-2)(0.367)>642株·hm^(-2)(0.345)。[结论]在该研究白桦林密度范围内,林分密度为868株·hm^(-2)时,枯落物层与土壤层水源涵养能力最佳,利于该地区森林生态水文效益发挥。 展开更多
关键词 TOPSIS模糊物元模型 白桦 枯落物层 土壤层 水源涵养
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