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西南喀斯特地区2种森林的土壤优先流特征

林业科学 2023年第12期59卷 61-70页

作者：管凝程金花侯芳曾合州沈子雅赵梦圆秦建淼北京林业大学水土保持学院云南建水荒漠生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

【目的】分析西南喀斯特地区纯林和混交林的土壤优先流特征,为当地森林植被恢复提供一定理论依据。【方法】选取2种典型森林植被类型(侧柏纯林和侧柏、马尾松、直杆蓝桉混交林),基于野外染色示踪试验,设置2种模拟降水量,使用亮蓝染料溶... 详细信息

【目的】分析西南喀斯特地区纯林和混交林的土壤优先流特征,为当地森林植被恢复提供一定理论依据。【方法】选取2种典型森林植被类型(侧柏纯林和侧柏、马尾松、直杆蓝桉混交林),基于野外染色示踪试验,设置2种模拟降水量,使用亮蓝染料溶液染色,挖掘土壤的染色竖直剖面和水平剖面,借助图像处理技术,提取染色面积比、平均最大入渗深度、基质流深度、优先流比和长度指数5个优先流特征参数,同时获取不同深度处土壤的优先路径分布、数量和比例。【结果】当模拟降水量相同时,混交林的土壤染色面积比和平均最大入渗深度均高于纯林;当模拟降水量由25 mm增至60 mm时,混交林的土壤染色面积比由12.36%变为16.44%,平均最大入渗深度由22.21 cm变为30.64 cm,土壤染色面积比和最大入渗深度增幅相近;纯林的土壤染色面积比由7.42%变为15.89%,最大入渗深度由12.50 cm变为17.59 cm,土壤染色面积比增幅明显高于平均最大入渗深度。混交林下土壤染色形态呈指状或枝状,有独立斑块存在,纯林呈漏斗状,无独立斑块。当模拟降水量为25 mm时,混交林下基质流深度、优先流比和长度指数平均分别为1.65 cm、76.70%和352.61%,高于侧柏纯林的1.31 cm、74.33%和184.20%;当模拟降水量增至60 mm时,混交林下基质流深度、优先流比和长度指数为2.21 cm、77.18%和497.02%,而侧柏纯林则为4.29 cm、53.83%和331.27%。喀斯特地区混交林和纯林的优先路径主要分布在15 cm以上土层,且半径大多小于5 mm。混交林下土壤优先路径随土层深度的变异性更强,且大影响半径(>5 mm)优先路径的比例(19.0%)高于纯林(9.0%)。【结论】喀斯特地区侧柏纯林和侧柏、马尾松、直杆蓝桉混交林2种典型森林下均存在一定的优先流现象,由于其特殊土石结构影响,林地土壤优先路径数量较多;混交林下优先流的发育程度和空间变异性比纯林高,与其大影响半径优先路径比例高、优先路径分布变异性强有直接关系。

关键词：优先流喀斯特地区染色示踪试验纯林混交林

西南喀斯特地区典型林分土壤优先流特征及影响因素

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应用生态学报 2023年第1期34卷 31-38页

作者：管凝程金花侯芳曾合州沈子雅赵梦圆秦建淼北京林业大学云南建水荒漠生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

研究喀斯特地区的优先流现象,明确影响优先流的主要因素,对当地植被恢复具有重要意义。通过野外染色示踪试验以及图像处理技术,获得染色溶液在垂直和水平方向上的分布情况,并提取总染色面积比、基质流深度、优先流比和长度指数作为优先... 详细信息

研究喀斯特地区的优先流现象,明确影响优先流的主要因素,对当地植被恢复具有重要意义。通过野外染色示踪试验以及图像处理技术,获得染色溶液在垂直和水平方向上的分布情况,并提取总染色面积比、基质流深度、优先流比和长度指数作为优先流特征参数,运用灰色关联度分析法对影响优先流的14个因子进行分析。结果表明:喀斯特地区典型林分土壤存在优先流现象,其优先流主要有漏斗状和树枝状两类,有横向水流运动现象发生。喀斯特地区林下的染色面积比平均为19.4%,基质流深度、优先流比和长度指数平均分别为4.96 cm、62.9%和385.5%。在影响优先流的14个环境因子中,对染色面积比影响最大的是土壤初始含水量,对基质流深度影响最大的是速效钾含量,对优先流比和长度指数影响最大的均为速效磷含量。喀斯特地区典型林分下优先流的发育程度高且空间变化剧烈,土壤初始含水量等物理性质对其有较大影响,土壤养分也是优先流的一个重要影响因素。

关键词：优先流喀斯特地区染色示踪实验灰色关联度影响因素

降雨条件下灌草配置方式对褐土坡面径流泥沙特征的影响

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水土保持学报 2022年第5期36卷 17-23页

作者：沈子雅程金花赵溦管凝曾合州秦建淼赵梦圆北京林业大学水土保持学院北京100083 国家林业局水土保持与荒漠化防治重点实验室北京100083 交通运输部公路科学研究所北京100088

为探究不同灌草配置方式对褐土坡面土壤侵蚀的影响,通过室内模拟降雨试验,以种植灌木胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)以及草本紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的褐土坡面为研究对象,设计3种降雨强度(30,60,90 mm/h)、3种灌草覆盖度(灌... 详细信息

为探究不同灌草配置方式对褐土坡面土壤侵蚀的影响,通过室内模拟降雨试验,以种植灌木胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)以及草本紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的褐土坡面为研究对象,设计3种降雨强度(30,60,90 mm/h)、3种灌草覆盖度(灌草覆盖度比例分别为1∶2(Ⅰ),2∶1(Ⅱ),1∶1(Ⅲ))以及3种灌草空间配置方式(灌木位于坡上(US)、坡中(MS)、坡下(LS)),分析降雨条件下不同灌草覆盖度及不同灌草空间配置交互作用下产流产沙及减流减沙特征。结果表明:(1)坡面产流产沙量在降雨初期大幅度增加,随后增加趋势逐渐减缓,最后趋于稳定。当灌丛位于坡下(LS)且灌草覆盖度为Ⅱ时,产流产沙量显著低于其他灌草配置方式。(2)不同灌草覆盖度减流减沙率大小关系为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ;不同灌草空间配置下减流减沙率大小关系为LS>MS>US。其中最大减流率达61.58%,最大减沙率达93.27%。不同灌草配置方式间的减流率及减沙率具有显著差异。(3)通过双因素方差分析研究灌草空间配置方式对坡面总产流产沙量的显著性和贡献率发现,灌草覆盖度和灌草空间配置对总产流量和总产沙量均有显著性影响(p<0.05),但是灌草覆盖度和灌草空间配置交互作用对坡面总产流量和总产沙量影响并不显著。(4)灌丛于坡下、灌丛覆盖度为50%、草本覆盖度为25%的灌草配置方式有最好的减流减沙率,能最好地削减径流泥沙。研究结果可为北京褐土地区水土保持措施布设提供支撑。

关键词：灌草配置方式模拟降雨产流产沙坡面侵蚀褐土

不同入渗水量下的西南喀斯特地区人工林土壤优先流特征

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土壤通报 2023年第3期54卷 587-595页

作者：管凝程金花侯芳沈子雅曾合州赵梦圆秦建淼北京林业大学水土保持学院云南建水荒漠生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

【目的】研究不同入渗水量下的西南喀斯特地区人工林的优先流现象,明确入渗水量对优先流程度的影响,对当地人工林的保护具有重要意义。【方法】通过野外染色示踪实验以及图像处理技术,获得优先流在竖直和水平方向上的形态特征,以及染色... 详细信息

【目的】研究不同入渗水量下的西南喀斯特地区人工林的优先流现象,明确入渗水量对优先流程度的影响,对当地人工林的保护具有重要意义。【方法】通过野外染色示踪实验以及图像处理技术,获得优先流在竖直和水平方向上的形态特征,以及染色面积比随土层深度的变化情况,并提取优先流比等5个特征参数作为优先流评价指标,运用均方差决策法对不同入渗水量下的优先流程度进行综合评价。【结果】喀斯特地区人工林下的土壤中存在优先流现象,25 mm入渗水量下的优先流主要沿竖直方向运动,而60 mm入渗水量下的水流横向运动活跃。当入渗水量为25 mm和60 mm时,土壤染色面积比分别为5.72%和27.92%,且三次函数能够较好地拟合喀斯特地区马尾松人工林在大雨和暴雨条件下的染色面积比与土壤深度间的关系。当入渗水量由25 mm提高至60 mm时,基质流深度、平均最大入渗深度和长度指数均显著提高,优先流比和染色形态变异系数显著降低。25 mm入渗水量下的优先流指数为0.52,高于60 mm入渗水量下的0.46。【结论】充足的外部供水会降低喀斯特地区人工林下的优先流程度,减少土壤水分的快速漏失。

关键词：优先流喀斯特地区染色示踪实验人工林入渗水量

不同物候时期华西雨屏区四个树种新鲜凋落物可提取腐殖质碳动态

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广西植物 2019年第3期39卷 411-418页

作者：温娅檬余胜游成铭王旭熙袁吉曾合州黄美玉吴福忠四川农业大学生态林业研究所长江上游林业生态工程四川省重点实验室成都611130 四川省乐山市市中区林业局四川乐山614000 西华师范大学国土资源学院四川南充637009

凋落物的可提取腐殖质碳可随着植物生长节律及物候时期的变化而变化,并进而影响物质循环的过程,为深入了解以凋落物为载体的生态系统物质循环特征,该研究以华西雨屏区麻栎(Quercus acutissima)、楠木(Phoebe zhennan)、柳杉(Cryptomeria... 详细信息

凋落物的可提取腐殖质碳可随着植物生长节律及物候时期的变化而变化,并进而影响物质循环的过程,为深入了解以凋落物为载体的生态系统物质循环特征,该研究以华西雨屏区麻栎(Quercus acutissima)、楠木(Phoebe zhennan)、柳杉(Cryptomeria fortune)和喜树(Camptotheca acuminate)为对象,通过定点动态收集萌芽期、展叶期、盛叶期和落叶期的不同类型凋落物,分析其可提取腐殖质碳(extractable humus carbon,HC)、胡敏酸碳(humic acid carbon,HAC)、富里酸碳(fulvic acid carbon,FAC)以及胡敏酸碳/富里酸碳(humic acid carbon/fulvic acid carbon,HAC/FAC)的差异。结果表明:相对于其他凋落器官,在同一物候时期凋落叶中的HC和HAC含量都最高,大致都表现为凋落叶>凋落枝>凋落果,且在落叶树种中更为显著;相对于其他时期,展叶期四个树种凋落叶均表现出较高的FAC含量,但不同物候期凋落枝和凋落果的HAC含量以及FAC含量受物种的影响较大。尽管HAC/FAC在各器官间差异并不显著,但落叶树种相同器官的HAC/FAC低于常绿树种,表明落叶树种凋落物富里酸相对含量较高,形成速度相对较快,难降解程度也相对较大。统计分析表明关键时期、物种类型、器官类型及其相互作用对凋落物中HC、HAC、FAC含量和HAC/FAC均具有不同程度的影响,这为进一步深入认识区域生态系统以凋落物为载体的物质循环过程提供了理论依据及新的思路。

关键词：华西雨屏区乡土树种凋落器官叶片物候期可提取腐殖质碳

亚热带3种典型常绿森林土壤和植物叶片碳氮磷化学计量特征

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应用与环境生物学报 2019年第4期25卷 759-767页

作者：蒋龙徐振锋吴福忠谭波游成铭李汉森刘一霖彭永翔曾合州杨万勤长江上游林业生态工程四川省重点实验室成都611130 四川农业大学生态林业研究所成都611130

为深入了解亚热带常绿森林生态系统养分循环和系统稳定机制,以四川省宜宾市老君山国家级自然保护区内3种典型森林(水杉和柳杉人工林、中华木荷和鸡爪槭次生林以及总状山矾和天全钓樟原始常绿阔叶林)作为研究对象,研究其表层土壤(0-10 cm... 详细信息

为深入了解亚热带常绿森林生态系统养分循环和系统稳定机制,以四川省宜宾市老君山国家级自然保护区内3种典型森林(水杉和柳杉人工林、中华木荷和鸡爪槭次生林以及总状山矾和天全钓樟原始常绿阔叶林)作为研究对象,研究其表层土壤(0-10 cm)和乔木、灌木、草本生活型植物叶片的C、N、P化学计量特征.结果表明:(1)表层土壤C、N、P含量以原始林最高,人工林最低,人工林土壤C:N最高,次生林土壤C:P最高,原始林土壤N:P最高;(2)乔木叶片C、N、P含量最高,草本植物最低;人工林乔木叶片C:N、C:P比最高;乔木、灌木、草本N:P比分别为13.9、14.1、9.3;人工林乔木N:P(10.2)最低,次生林乔木N:P(14.5)与原始林(13.8)较高;(3)植被整体及乔木、灌木、草本整体叶片N、P含量间Ⅱ类线性回归斜率约等于1,表明叶片N与P含量呈等速投入关系.可见,乔、灌木整体更易受P限制,草本更易受N限制;在土壤N、P供应较为贫瘠的人工林受N限制更为明显,而物种较为丰富、土壤养分供应较为充足的天然林P限制更为明显.

关键词：化学计量特征森林类型生活型养分限制 Ⅱ类线性回归

考虑台风时空特性的海上风电场群协同紧急防御策略

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电力系统保护与控制 2024年第12期52卷 13-24页

作者：卢睿熊小伏陈红州输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆400044

极端天气发生率逐年升高,威胁电网安全稳定运行。为解决极端天气历史数据抽样建模存在局限性、极端天气预测不准确和电网应对自然灾害防御吸收能力不足等问题,提出一种考虑台风时空特性的海上风电场群协同紧急防御策略。首先,基于Batts... 详细信息

极端天气发生率逐年升高,威胁电网安全稳定运行。为解决极端天气历史数据抽样建模存在局限性、极端天气预测不准确和电网应对自然灾害防御吸收能力不足等问题,提出一种考虑台风时空特性的海上风电场群协同紧急防御策略。首先,基于Batts梯度风模型分析台风时空特性与影响机理,量化台风物理信息与海上风电场出力间的耦合关系。然后,以偏差考核区间内的紧急防御成本最小为目标函数,提出了考虑台风时空特性的海上风电集群多时间尺度两阶段随机优化模型。模型第一阶段基于台风预报信息定制出包含常规机组备用出力、抽蓄机组启停计划、储能电站出力、计划弃风/切负荷量的防御资源预调度策略,第二阶段将台风预报的不确定性纳入决策过程中,基于灵活分布式资源制定紧急防御调整策略。最后,通过算例验证了所提紧急防御策略的有效性与经济性。

关键词：极端天气紧急防御策略海上风电两阶段随机优化抽水蓄能电网弹性

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Fe含量对粉末冶金Cu-Fe合金显微组织与性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第5期34卷 1571-1587页

作者：张平袁晓波曾梓名滕剑威周芸合杨标标李云平中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 Institute for Materials Research Tohoku UniversitySendai 980-8577Japan IMDEA Materials Institute C/Eric Kandel 2GetafeMadrid 28906Spain Department of Materials Science Polytechnic University of Madrid/Universidad Politécnica de MadridE.T.S.de Ingenieros de CaminosMadrid 28040Spain

研究Fe含量对粉末冶金Cu-Fe合金显微组织及性能的影响。采用电火花等离子烧结、冷轧以及时效处理工艺制备4种不同铁含量(5%、10%、20%和40%,质量分数)的Cu-Fe合金。研究结果表明,随着Fe含量从5%(质量分数)增加到40%(质量分数),Fe相由离... 详细信息

研究Fe含量对粉末冶金Cu-Fe合金显微组织及性能的影响。采用电火花等离子烧结、冷轧以及时效处理工艺制备4种不同铁含量(5%、10%、20%和40%,质量分数)的Cu-Fe合金。研究结果表明,随着Fe含量从5%(质量分数)增加到40%(质量分数),Fe相由离散球形分布演变为连续交错分布,Fe相尺寸从0.29μm增加到1.20μm;时效态的Cu-Fe合金的屈服强度从411.5 MPa提高到788.8 MPa,电导率从62.5%(IACS)降低到42.0%(IACS)。在以上结果的基础上,提出一种混合法则计算Cu基体、初级Fe相和次级Fe相对屈服强度的贡献,可较好地预测Fe含量高于10%(质量分数)合金的力学性能。

关键词：铜铁合金粉末冶金快速凝固力学性能强度计算

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多层土中盾构隧道开挖面主动破坏极限支护力

土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：黄应州厦深铁路广东有限公司

合理设计开挖面主动破坏极限支护力是维持盾构隧道稳定性的关键之一，目前大部分主动破坏极限支护力计算方法并不完全适用于复杂盾构隧道工程设计。基于楔形体计算模型，考虑土拱效应影响下的侧压力系数，引入盾构隧道开挖倾角和渗流作... 详细信息

合理设计开挖面主动破坏极限支护力是维持盾构隧道稳定性的关键之一，目前大部分主动破坏极限支护力计算方法并不完全适用于复杂盾构隧道工程设计。基于楔形体计算模型，考虑土拱效应影响下的侧压力系数，引入盾构隧道开挖倾角和渗流作用等参数，建立适用于多层土中的开挖面主动破坏极限支护力计算模型和解析解；结合实际工程案例，对影响主动破坏极限支护力的土体和设计参数进行分析。结果表明，主动破坏极限支护力随施工深度、地下水水位高度、土体重度和开挖倾角的增大而显著增大，随内摩擦角和黏聚力的增加而非线性减小；采用考虑土拱效应影响的侧压力系数有利于减小主动破坏极限支护力设计值；考虑渗流作用后的主动破坏极限支护力显著增加；土层的参数变化对主动破坏极限支护力影响显著。

关键词：盾构隧道主动破坏极限支护力土拱效应成层土渗流