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不同类型侧柏人工林下优势草本生态位及种间关系研究

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草地学报 2024年第1期32卷 261-274页

作者：唐颖齐实张林李鹏赖金林廖瑞恩张岩张岱北京林业大学水土保持学院北京100083

探究北京山区不同类型侧柏人工林下优势草本的生态位和种间关联性,为京津风沙源工程人工林营造与管理提供参考,本研究以侧柏(Platycladus orientalis)纯林(C1)、侧柏-油松(Pinus tabuliformis)混交林(C2)和侧柏-黄栌(Cotinus coggygria ... 详细信息

探究北京山区不同类型侧柏人工林下优势草本的生态位和种间关联性,为京津风沙源工程人工林营造与管理提供参考,本研究以侧柏(Platycladus orientalis)纯林(C1)、侧柏-油松(Pinus tabuliformis)混交林(C2)和侧柏-黄栌(Cotinus coggygria ***)混交林(C3)为研究对象,对不同类型林下优势草本生态位宽度、生态位重叠度、总体关联性和种间联结性进行研究。结果表明:生态位宽度排序与重要值排序无显著定性关系;茜草(Rubia cordifolia)是3种林分类型共有的优势草本,与其他草本的生态位重叠程度大于0.90;总体关联性检验表明,C2为显著正关联,C3为显著负关联,C1为不显著正关联;此外,C2林下优势草本种间正联结性强,而C3林下优势草本种间负联结强。黄花蒿(Artemisia annua)-唐松草(Thalictrum aquilegiifolium ***)、茜草-萝藦(Cynanchum rostellatum)等种对联结性强、生态位重叠值大,在北京山区侧柏人工林下具有较强的生境适应性。

关键词：北京山区侧柏人工林优势草本生态位种间联结性

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琵琶柴的防风固沙作用数值模拟

干旱区研究 2024年

作者：刘洋尹忠东闫晴张彩荣北京林业大学水土保持学院

植物固沙是北方干旱、半干旱区防治风沙灾害的重要措施之一，其中琵琶柴（Reaumuria soongorica）为荒漠区分布最广泛的半灌木，具有重要的应用价值。本文利用计算平台Fluent对琵琶柴植株附近的流场进行数值模拟，分析风速特征和积沙特... 详细信息

植物固沙是北方干旱、半干旱区防治风沙灾害的重要措施之一，其中琵琶柴（Reaumuria soongorica）为荒漠区分布最广泛的半灌木，具有重要的应用价值。本文利用计算平台Fluent对琵琶柴植株附近的流场进行数值模拟，分析风速特征和积沙特征。结果表明：（1）在10 m·s–1初始风速下，植株前后皆会形成涡流，其高度和强度与距植株远近有关，整体低于0.25 m。（2）数值模拟结果表明，气流水平方向速度的变化多呈“N”和“W”型曲线，而垂直方向的气流速度变化则为“V”型曲线。（3）在较低风速下，非生长季琵琶柴的阻风效能要优于生长季，株后防护距离4 m；当风速大于6 m·s–1时，双排生长季琵琶柴株后风速降低幅度可大于94.45%。（4）琵琶柴具有良好的阻沙效果，在初始风速为6 m·s–1时，大部分沙粒堆积在植株前后底部；当风速增至10 m·s–1时，生长季琵琶柴阻沙良好，沙粒主要沉积在株后1.5～3 H，沙粒堆积高度小于0.1 m；当初始风速为15 m·s–1时，生长季琵琶柴株后积沙主要分布在株后2～3.5 H，而非生长季琵琶柴沙粒堆积范围则在株后1～10 H。无论何种生长季琵琶柴均能有效降低风场内气流速度，并对气流所携带的沙粒具有良好的沉降作用，在植物治沙工程中起重要作用。

关键词：防风阻沙琵琶柴风速变化积沙分布 Fluent数值模拟

西南高山峡谷区水土保持技术与生态产业协调发展定量研究——以云南省永胜县为例

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生态学报 2024年

作者：黄柔吴秀芹石婕妤李旭倪朦朦刘亚楠北京林业大学水土保持学院

探究水土保持技术与生态产业之间的耦合协调关系对水土流失严重的西南高山峡谷地区实现生态文明建设与社会经济协同发展具有重要参考价值。文章以典型贫困山区永胜县为例，通过构建耦合协调评价指标体系并运用发展指数模型、耦合协调度... 详细信息

探究水土保持技术与生态产业之间的耦合协调关系对水土流失严重的西南高山峡谷地区实现生态文明建设与社会经济协同发展具有重要参考价值。文章以典型贫困山区永胜县为例，通过构建耦合协调评价指标体系并运用发展指数模型、耦合协调度模型和障碍度模型，对县域2009—2022年间水土保持技术与生态产业的耦合协调发展过程及其障碍因子进行研究，为当地水土保持技术与生态产业协调发展提供理论参考和科学依据。结果表明：（1）2009—2022年水土保持技术发展水平呈动态上升趋势，生态产业发展水平则是呈现先下降后上升的态势，二者经过“低水平同步发展型-水土保持技术领先发展型-高水平同步发展型”，当前水土保持技术与生态产业已经迈入同步向好的发展状态；（2）2009—2022年，水土保持技术与生态产业一直处于高度耦合状态，耦合协调度从中级耦合阶段进入高级耦合阶段且快速增长，二者当前属于高级协调-同步型发展阶段；（3）2009—2022年，影响水土保持技术与生态产业耦合协调发展的障碍因子为森林覆盖率、农村居民人均可支配收入和产业结构高级化指数，主要的障碍要素为技术效益、技术相宜度、产业效率和产业效益。永胜县水土保持技术与生态产业已进入耦合协调发展阶段，当前应以提升技术相宜度和产业融合为主要目标，开展技术研发和示范，提升技术成熟度，提高政策法规的适宜度，促进产业链延伸和产业融合发展，推动水土保持技术与生态产业进一步有机结合。

关键词：水土保持技术与生态产业评价指标体系协调发展定量研究西南高山峡谷

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弃渣扰动对藏东山地草甸坡面产流产沙的影响

水土保持研究 2024年第4期31卷 105-113页

作者：李亚桐王冠冉心昊肖辉杰北京林业大学水土保持学院北京100083

[目的]明晰铁路修建中弃渣工程扰动引起的水土流失响应,揭示弃渣堆积前后及其植被恢复对藏东生态脆弱的山地草甸区坡面尺度水土流失的影响。[方法]选取未扰动、轻度扰动、重度扰动、覆土恢复4个类型的坡面,建立原位径流小区,通过人工模... 详细信息

[目的]明晰铁路修建中弃渣工程扰动引起的水土流失响应,揭示弃渣堆积前后及其植被恢复对藏东生态脆弱的山地草甸区坡面尺度水土流失的影响。[方法]选取未扰动、轻度扰动、重度扰动、覆土恢复4个类型的坡面,建立原位径流小区,通过人工模拟降雨试验,开展了坡面产流产沙过程的研究。[结果](1)坡面的溅蚀量随扰动强度的增大而增加,下坡向的溅蚀量为上坡溅蚀量的1.14~2.67倍。(2)轻度扰动坡面、重度扰动坡面和覆土恢复坡面的初始产流时间分别缩短为未扰动坡面的53.8%~66.7%,34.6%~46.7%,86.7%~92.9%。(3)未扰动坡面、轻度扰动坡面、重度扰动坡面和覆土恢复坡面的产流速率分别为44~86,104~147,200~373,46~95 ml/(min·m^(2)),产沙速率分别为0.026~0.055,0.05~0.098,1.034~2.189,0.047~0.077 g/(min·m^(2))。[结论]覆土恢复坡面的水土保持能力较轻度扰动和重度扰动坡面有显著提高,但距未扰动坡面仍有差距,需采取其他植被或工程措施对工程扰动坡面加以恢复。

关键词：产流产沙过程水土流失人工模拟降雨高山草甸弃渣工程

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植被组合方式对坡面流水动力特性的影响

水土保持研究 2024年第6期31卷 74-85页

作者：朱艳王平马岚胡杰北京林业大学水土保持学院北京100083

[目的]明晰坡面流水动力特性响应不同植被组合方式的趋势特征以及不同植被组合覆盖坡面的阻力构成,以期探究植被组合对坡面流的调控机制,为合理布设坡面蓄水保土工程提供参考依据。[方法]通过室内水槽试验,在不同植被组合方式(单一灌木... 详细信息

[目的]明晰坡面流水动力特性响应不同植被组合方式的趋势特征以及不同植被组合覆盖坡面的阻力构成,以期探究植被组合对坡面流的调控机制,为合理布设坡面蓄水保土工程提供参考依据。[方法]通过室内水槽试验,在不同植被组合方式(单一灌木、单一草被、灌草单行交替、灌草块状交替),3个坡度(1°,5°,9°),5种流量(20,30,40,60,80 L/min)条件下分析坡面流水动力参数对植被组合的响应规律、水流阻力变化规律和阻力构成。[结果]不同植被组合对坡面水深、平均流速、流型和阻力系数均有显著影响(p单一植被>裸坡。植被覆盖下的坡面阻力系数明显增加,约为裸坡的1.25~25.45倍,阻水缓流能力表现为单一灌木组>灌草交错组>单一草被组>裸坡。坡面阻力受植被组合方式和茎秆影响(p<0.05),单一植被覆盖坡面阻力主要由颗粒阻力和植被阻力构成;灌草交错覆盖坡面阻力不是各阻力简单线性叠加的结果,坡面上各粗糙元间互相干扰会产生附加阻力,且附加阻力随坡度增加出现削弱水流阻力现象,但相同坡度条件下随流量增大呈增强水流阻力趋势。[结论]单一灌木组的阻水缓流效果最好,灌草交错组的效果相似。

关键词：坡面流植被组合阻力系数阻力构成

生态棒间隔距离对铁尾矿坡面减流减沙效应的影响

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农业工程学报 2024年第9期40卷 98-107页

作者：李睿杰杨建英赵廷宁史常青张学沛孙非凡赖林枫孙智龙李成北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学国家林业与草原局水土保持重点实验室北京100083 北京林业大学教育部林业生态工程研究中心北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 河北省水土保持工作总站石家庄050011

中国铁尾矿库的排放量大而综合利用率低,遗留的铁尾矿库形成大面积裸露库面和边坡,易引发水土流失、边坡滑塌等危害。为明确边坡生态修复中生态棒拦挡措施的水土流失防治机理,该研究以张宣铁矿区尾矿库边坡为对象,采用人工模拟降雨,研... 详细信息

中国铁尾矿库的排放量大而综合利用率低,遗留的铁尾矿库形成大面积裸露库面和边坡,易引发水土流失、边坡滑塌等危害。为明确边坡生态修复中生态棒拦挡措施的水土流失防治机理,该研究以张宣铁矿区尾矿库边坡为对象,采用人工模拟降雨,研究不同间隔生态棒拦挡措施的减流减沙效应。结果表明:坡度25°、30°,30~90 mm/h雨强下,1)不同间隔生态棒拦挡措施下初始产流时间较裸坡分别增加0.44%~57.76%、1.08%~39.14%,且随生态棒间隔、坡度、雨强的增大而减少;减流效应分别为-2.79%~80.68%、12.67%~76.45%,随雨强增大而减小,30 mm/h雨强下随生态棒间隔缩短呈增强趋势,60、90 mm/h雨强下无明显规律变化;径流流速削减效应分别为20.78%~55.12%、20.16%~41.57%,随生态棒间隔缩短呈增强趋势,随坡度增大而降低,同时0.67 m间隔削减坡面流速效应最佳;2)减沙效应分别为-127.47%~71.57%、-287.19%~62.01%,减沙效应弱于减流效应;3)30 mm/h雨强下累积径流量、侵蚀量随生态棒间隔的缩短而减少,60、90 mm/h雨强下规律不明显;且90 mm/h雨强下,坡度30°的累积侵蚀量显著大于坡度25°;4)对产流产沙指标进行Pearson相关分析,表明生态棒拦挡措施在坡面减流、削减流速方面发挥关键作用,雨强对产流产沙的影响处于主导地位,坡度处于辅助地位;5)建议坡度25°、30°,雨强30、90 mm/h时选择0.40 m生态棒间隔,雨强60 mm/h时选择1.00 m生态棒间隔。研究结果可为铁尾矿边坡生态修复中生态棒拦挡措施的科学应用提供参考依据。

关键词：生态修复生态棒铁尾矿减流减沙效应人工模拟降雨

松散堆积体边坡植被分布特征及其环境因子解析

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生态与农村环境学报 2024年

作者：冷流江张艳赵廷宁史常青吴川刘佳琪北京林业大学水土保持学院北京林业大学国家林业和草原局水土保持重点实验室

松散堆积体边坡植被恢复过程复杂、难度大，微地形、植被分布和土壤特征是影响植被恢复的关键因素，该研究旨在进一步阐明各因素对植被分布的影响，为松散堆积体边坡的生态恢复提供科学依据。以黄院采石场松散堆积体边坡为对象，开展自... 详细信息

松散堆积体边坡植被恢复过程复杂、难度大，微地形、植被分布和土壤特征是影响植被恢复的关键因素，该研究旨在进一步阐明各因素对植被分布的影响，为松散堆积体边坡的生态恢复提供科学依据。以黄院采石场松散堆积体边坡为对象，开展自然恢复边坡植被调查及土壤样品采集，采用统计检验、Pearson相关性分析等方法研究植被分布特征及其环境解释。结果表明：1)松散堆积体边坡植被斑块数量多、景观形状指数大，其中阴坡和半阴半阳坡具有较大的斑块面积和最大斑块指数，最大值分别为22.37 m2和11.57%，说明植被分布相对分散，生长受环境的空间异质性强，与阳坡相比，阴坡和半阴半阳坡更利于植物聚集生长；2)植被多样性在不同坡向间差异显著，Simpson优势度指数（C）在阳坡的数值显著大于阴坡和半阴半阳坡（P工程，植被难以自然恢复。表层覆土对土壤物理性质的影响较大，土壤孔隙度均值为29.92%，其物理结构特性由原本的大孔隙不持水转变为通气性较差的小孔隙；4)土壤含水量和土壤有效磷含量是影响松散堆积体植被多样性的主要土壤理化因子，而坡向是影响植被变化的主要地形因子。综上可知，通过微地形的调整营造适宜植物生长的微生境对松散堆积体边坡植被生长具有重要作用，土壤含水量仍是植被恢复的关键因子，在地形营造过程中应优先考虑。

关键词：松散堆积体坡向斑块指数土壤含水量相关性分析

藏东南施工便道植被恢复对坡面水土流失的影响

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水土保持通报 2024年第4期44卷 20-32页

作者：冉心昊王冠李亚桐肖辉杰北京林业大学水土保持学院北京100083

[目的]明晰施工便道上、下边坡在植被恢复条件下的坡面产流产沙过程,揭示施工便道建设扰动后植被恢复对藏东南生态脆弱的亚高山森林灌丛区坡面尺度水土流失的影响,为施工便道工程扰动后水土流失防治和植被恢复提供理论依据。[方法]选取... 详细信息

[目的]明晰施工便道上、下边坡在植被恢复条件下的坡面产流产沙过程,揭示施工便道建设扰动后植被恢复对藏东南生态脆弱的亚高山森林灌丛区坡面尺度水土流失的影响,为施工便道工程扰动后水土流失防治和植被恢复提供理论依据。[方法]选取施工便道上、下边坡扰动后不同植被恢复条件下的典型坡面,进行室内模拟降雨试验,研究工程扰动后上、下边坡4种植被覆盖度(0%,30%,60%,90%),3种坡度(15°,30°,45°),2种雨强(30,60 mm/h)条件下的坡面产流产沙过程,明确施工便道植被恢复对水土流失的影响。[结果](1)施工便道工程扰动后,在上、下边坡裸土坡面进行植被恢复能有效延缓初始产流时间,随着植被覆盖度增加,延缓初始产流时间的效果增强,且植被的延缓产流效应在上边坡更为明显。(2)在0%~60%植被覆盖度范围内,上、下边坡稳定产流速率随植被覆盖度的增加而显著降低,60%与90%植被覆盖度的稳定产流速率接近。相比裸土坡面,60%,90%植被覆盖度的减流效益分别为59%~75%,58%~77%,表明减流作用的植被临界覆盖度为60%。(3)植被覆盖度为30%,60%时,减沙效益分别达到29%~82%,86%~96%。植被覆盖度在60%以下,当覆盖度增加,减沙作用显著增强,超过此临界覆盖度,即使增加覆盖度,其减沙效益也变化不大。(4)在相同植被覆盖度、坡度和雨强条件下,挖方形成的上边坡总产流量总是高于填方形成的下边坡,而下边坡总产沙量始终高于上边坡,反映出施工便道扰动后,挖方、填方边坡在坡面土壤侵蚀方面的显著差异。[结论]在藏东南施工便道扰动区的水土流失防治中,60%植被恢复率兼具较好的防治效益和经济可行性,且在水土保持措施布设时,挖方边坡更需要“控水”而填方边坡应偏重“阻沙”,只有充分考虑其差异才能在施工便道扰动区达到更好的水土保持效果。

关键词：产流产沙过程植被覆盖度减流减沙效益亚高山森林灌丛施工便道

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聚氨酯用作煤矸石固化材料综合性能研究

中国水土保持科学 2024年第3期22卷 109-119页

作者：张巍杨海龙张颂扬杨鹏辉杨思远北京林业大学水土保持学院北京100083

针对青海木里矿区露天煤矿风化煤矸石堆场边坡发生优先流现象导致土壤破坏、水土流失以及边坡不稳定等生态环境问题,选用高分子材料聚氨酯作为固化剂,通过固结表层风化煤矸石,达到固化坡面,降低坡面入渗率目的。针对聚氨酯固化煤矸石实... 详细信息

针对青海木里矿区露天煤矿风化煤矸石堆场边坡发生优先流现象导致土壤破坏、水土流失以及边坡不稳定等生态环境问题,选用高分子材料聚氨酯作为固化剂,通过固结表层风化煤矸石,达到固化坡面,降低坡面入渗率目的。针对聚氨酯固化煤矸石实际效果及关键影响因素研究尚不充分问题,本研究开展45组不同配比煤矸石—聚氨酯固化试件的单轴压缩试验,60组不同工况煤矸石—聚氨酯固化坡面的人工降雨试验,研究煤矸石—聚氨酯复合材料的主要力学性能、渗透性和技术经济,运用层次分析法对不同配合比进行综合评价,揭示其关键影响因素,筛选最优配比方案。结果表明:1)聚氨酯浓度对提高固化试件的抗压强度贡献最大,而弹性模量主要受煤矸石粒径大小的影响;2)固化煤矸石坡面的平均产流率与聚氨酯浓度成正比,与煤矸石密度成正比,与粒径成反比;平均产沙率与粒径、密度和聚氨酯浓度均成反比;稳定入渗率与粒径成正比,密度与聚氨酯浓度成反比,与密度成反比;3)综合评价45组煤矸石—聚氨酯固化方案,其中最优方案为煤矸石粒径0~0.5 mm、密度1.55 g/cm^(3),聚氨酯浓度3.5%,该煤矸石—聚氨酯固化方案能够大幅提升坡面的抗压强度,并有效降低入渗性能,同时保持较好的经济性(约17元/m^(2))。研究结果可为木里煤矿生态修复工程提供重要技术参考。

关键词：煤矸石聚氨酯力学性能试验人工降雨模拟层次分析法

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