密云水库土门西沟流域非点源污染负荷估算

密云水库水质影响北京市地表饮用水源质量,非点源污染成为密云水库水质下降的主要原因。为了满足水资源管理规划,在密云水库土门西沟小流域内根据不同的水土保持措施选择6个径流小区,主要有：板栗林、油松林、刺槐林、混交林、灌木林、梯田,于2007年对小区地表径流进行水质水量的监测。运用RUSLE公式和SCS法估算流域内不同水土保持措施的非点源污染负荷,利用ArcGIS工具绘制了土壤侵蚀量空间分布图。结果表明：土门西沟小流域非点源污染物主要来源于土壤侵蚀,泥沙中的吸附态是非点源污染物存在的主要形式;其次土门西沟小流域不同水土保持措施单位面积的污染负荷输出由大到小排列顺序为,经济林＞阔叶林＞灌木林＞针叶林＞混交林＞梯田。研究结果表明减少经济林来增加混交林用地面积,提高水源林的覆盖率,梯田可以维持现有的用地状况,禁止陡坡栽种农作物,坡脚和沟道农地采取梯田的耕种方式,以此来达到控制非点源污染的目的。跟以往研究得出的结论相反,梯田非点源污染负荷比林地小,主要是因为梯田相对坡耕地大大增加了地表入渗量,此外是因为梯田施用有机肥料,减少非点源污染。     

不同造林模式对退化石灰岩山地土壤理化性质及水文效应的影响

为研究不同造林模式对鲁中南退化石灰岩山地土壤的恢复效果,以该区域不同造林模式人工幼林为研究对象,运用样方调查与室内实验相结合的方法,以造林前数据(CK)作为对照,对比分析了蒙阴县刘家峪村小流域4种造林模式下的土壤理化性质。结果表明:(1)4种造林模式下土壤的理化性质相比于造林前均有明显改善;(2)刺槐黄栌混交林的土壤容重最低,孔隙度最大,饱和含水量最高,侧柏连翘混交林的容重大、孔隙性最小、持水性差;(3)刺槐黄栌混交林的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效氮、速效钾含量最高;(4)不同造林模式的土壤入渗能力表现为刺槐黄栌混交林侧柏五角枫混交林五角枫臭椿混交林侧柏连翘混交林CK。综合考虑4种造林模式对土壤理化性质的改良效果来看,刺槐黄栌混交模式更适合在研究区栽植。     

不同类型水源保护林水资源保护功能的分析和评价

针对北京市密云县密云水库上游清水河流域现有水源保护林类型现状,对油松林、刺槐林、板栗林及混交林4个林分类型的截留降雨、枯枝落叶容纳雨量、林地土壤蓄水、减少地表径流及净化水质能力进行了分析、比较和评价。结果表明,在最小消耗水资源和有利于水资源积累的前提下,水源保护林中的油松水资源消耗较少,混交林次之,刺槐林、板栗林最多。因此建议水源保护林营造应加大耗水能力小和净化水质的树种比例。     

三种造林模式对北京北部人工水源涵养林地土壤肥力的影响研究

为了认识不同造林模式对人工水源涵养林土壤肥力的影响作用,2010年8月在北京市密云县太师屯镇人工水源涵养林试验示范区内,选择了2008年植造的油松＋五角枫＋紫穗槐（Ⅰ）、油松＋橡栎＋五角枫（Ⅱ）和山桃＋板栗（Ⅲ）3种模式营造的人工林地,设置相对应的3块标准样地1,2,3。对标准地内土壤养分含量进行了描述性统计分析,对土壤肥力进行了综合评价。结果表明：有机质含量为油松＋橡栎＋五角枫〉油松＋五角枫＋紫穗槐〉山桃＋板栗,标准地3的有机质含量为11.3g/kg,比标准地1,2分别低54.3%和54%;全效氮与全效钾含量为：油松＋五角枫＋紫穗槐〉油松＋橡栎＋五角枫〉山桃＋板栗,全氮、全钾含量分别为1.63,1.34,0.80g/kg和2.65,2.32,1.71g/kg。速效钾分别为48.45,96.65,37.75mg/kg。针阔混交林植物种类丰富,郁闭度大,枯落物积累数量多,对水源涵养林土壤肥力改善较为明显。     

陕北黄土高原不同植被类型下降雨对坡面径流侵蚀产沙的影响

通过对陕北黄土高原吴起县退耕地5个不同植被类型径流小区降雨对径流产沙影响的分析,研究退耕还林后不同植被类型的水土保持效应。结果表明:(1)降雨量与雨强对径流量的影响显著;小区建立初期5个径流小区的产流状况从大到小为油松>草地>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘+油松(Ⅰ)>沙棘;随着植被生长,产流从大到小为草地>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘>油松>沙棘+油松(Ⅰ)。随着林分郁闭度的增大,降雨与径流量的相关性在减少。(2)径流量与雨强对产沙量的影响显著;小区建立初期5个径流小区的产沙量从大到小顺序为油松>沙棘+油松(Ⅱ)>草地>沙棘>沙棘+油松(Ⅰ);随着植被生长,产沙量从大到小为草地>油松>沙棘>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘+油松(Ⅰ)。随着植被生长,产沙量基本趋于稳定。(3)坡度对径流产沙的影响显著。同一场降雨,植被类型相同,坡度大的径流量大、产沙量也大;坡度相近的小区,小区建立初期径流产沙量从大到小为油松>沙棘+油松(Ⅱ)>草地>沙棘>沙棘+油松(Ⅰ);随着植被生长,径流产沙从大到小为草地>油松>沙棘>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘+油松(Ⅰ)。因此,退耕还林后,林草植被恢复有效减少了水土流失,在造林初期,沙棘纯林的水土保持效果最为显著,随着植被生长,(沙棘+油松)混合林地的水土保持效应效果最佳。     

接坝山区陡坡地段阔叶林改造对水文生态环境的影响

[目的]研究接坝山区陡坡地段引针入阔进行阔叶林改造以后对水文生态环境的影响,为该区造林与改善水文生态环境提供一定的科学依据。[方法]以研究区3种典型植被类型作为研究对象,采用室内浸泡法、环刀法分别对枯落物层与土壤层水文生态效应进行定量测定。[结果]①枯落物蓄积量依次为:油松—山杏混交林山杏林绣线菊灌丛;有效拦蓄量依次为:油松—山杏混交林山杏林绣线菊灌丛;枯落物持水量、枯落物持水速率与浸水时间存在较好的函数关系。②3种植被类型有效持水量依次为:油松—山杏混交林(69.00 t/hm~2)山杏林(60.87 t/hm~2)绣线菊灌丛(55.60 t/hm~2);3种植被类型中油松—山杏混交林初渗速率最大为29.78 mm/min,绣线菊灌丛初渗速率最小为22.38 mm/min;3种植被类型土壤入渗速率与入渗时间存在较好的幂函数关系(R~20.97)。[结论] 3种不同植被类型中油松—山杏混交林水源涵养功能最强,而绣线菊灌丛水源涵养能力最差,说明在陡坡地段进行阔叶林改造在一定程度上增强了林分水源涵养能力,改善了林分水文生态环境,因此从增强涵养水源的角度出发,建议在该地区灌木林与阔叶林中引入适当密度油松,从而改善该地区水文生态环境。     

北京土石山区4种典型林分的水文效应研究

以北京土石山区4种典型林分的林冠层、枯落物层、土壤层3个水文作用层为研究对象,采用浸水法等传统测量方法,测定了不同林分的冠层截留量、树干径流量、穿透降雨量以及土壤和枯落物层的水力学参数,并分析了其水文效应。结果表明:不同林分的林冠截留能力相差较大,其中侧柏—黄栌混交林的冠层截留率最大为29.1%,其余依次为侧柏林、油松纯林和元宝枫纯林,油松纯林的树干径流量占降雨比例最大（5.8%）,其余依次为侧柏—黄栌混交林、元宝枫纯林和侧柏林,各项林冠截留率与大多数在干旱半干旱地区取得结果较为一致。从月份尺度的变化趋势来看,不同林分的截留量均为6月最大,7月、8月、9月、10月和5月依次减小,即截留量与降雨量呈正比关系。4种林分枯落物总蓄积量范围为26.3～246.0 t/hm²,其中油松纯林的枯落物储量显著大于其他林分类型（p < 0.05）,侧柏纯林、侧柏—黄栌混交林、元宝枫纯林依次次之,不同林分枯落物的最大持水量和有效持水量的大小排序与之一致。受土壤的物质构成、机械组成、根系的发育状况等因素影响,侧柏纯林的土壤孔隙度和饱和入渗速率（Ks）依次大于侧柏—黄栌混交林、油松纯林和元宝枫纯林。     

不同树种水土保持效益研究

采用定位径流小区和人工模拟降雨装置测试沙棘、油松沙棘混交林、油松、山杏的蓄水保土效益,结果表明：沙棘、油松沙棘混交林减水、减沙效益都达到９２％以上,是优良的水土保持树种。     

缙云山不同土地利用类型地表径流水质评价

采用基于Matlab的BP神经网络并结合单冈素分析和综合指数法,对缙云山的5个不同实验小区地表径流和大气降水的水质数据进行评价,得出不同土地利用类型对地表径流水质的影响:相对于大气降水Ⅰ类水,缙云山5个不同土地利用类型的水质总体在Ⅲ类水以上,其中农用地、楠竹林地表径流的水质达到Ⅰ类水;混交林的地表径流达到Ⅱ类水;阔叶林和灌木林地表径流的水质达到Ⅲ类水.     

北京九龙山自然保护区典型林分枯落物水文效应研究

在北京九龙山自然保护区内选取有代表性的4种林分类型,测定各林分枯落物的蓄积量,采用室内浸泡法对其水文效应进行研究,旨在为该区森林植被枯落物生态水文功能评价提供一定的参考。结果表明:（1）4种林分枯落物层蓄积量大小依次为:黄栌油松混交林（29.65 t/hm²） > 黄栌纯林（22.78 t/hm²） > 黄栌侧柏混交林（16.87 t/hm²） > 侧柏纯林（12.17 t/hm²）;（2）同一浸水时间下黄栌油松混交林的枯落物持水量最大,黄栌纯林、黄栌侧柏混交林次之,侧柏纯林最小,枯落物层的持水量与浸泡时间为对数函数关系,持水量历时过程呈现出迅速吸水、缓慢吸水、逐渐饱和、饱和4个阶段;（3）4种林分枯落物层的吸水速率与浸水时间为幂函数关系,其过程可分为迅速下降、缓慢下降、趋于稳定的3个阶段。     

密云水库水源涵养林对水质的影响

 为给密云水库流域的水质保护规划和控制措施提供理论依据,以密云县北庄镇为试验区对水源涵养林进行调查,对地表水进行监测,分析水质中存在的主要问题及其产生的原因。自2000年密云水库流域开始实施“退耕还林”工程以来,森林面积不断增加,减少了由于农田施肥造成的非点源污染,使地表水水质的浑浊度和氨氮指标有所下降。以油松林和板栗林为例,对降雨流经森林生态系统各环节的水质进行监测、分析,说明密云水库流域水源涵养林与降雨之间的淋溶、交换、吸附等过程对降雨具有净化作用。     

北京市3个区域油松枯落物保水功能对比分析

调查了北京密云水库、八达岭林场和十三陵林场油松林枯落物储量调查,研究了其枯落物持水特性,得到了3个区域油松林枯落物总储量、最大持水量、最大持水率和有效拦蓄量等水文特征参数。结果表明,油松枯落物总储量、最大持水量均表现为:八达岭林场十三陵林场密云水库上游,最大持水率、平均吸水率、有效拦蓄量均表现为:十三陵林场八达岭林场密云水库上游;3个区域油松林枯落物保水功能均比较差,尤其是密云水库;降雨量小于临界值时,八达岭林场油松林枯落物保水性能最好;降雨量大于临界值时,十三陵林场油松林枯落物保水性能最好。十三陵林场油松林枯落物保水功能优于其它两个区域。     

不同气候模式对密云水库流域非点源污染负荷的影响

以密云水库流域内4个气象站1961-2000年40 a的气象特征分析结果为基础,采用统计分析和线性回归的方法,预测流域气候变化趋势,采用任意情景设置法设定25种气候情景(5种温度变化和5种降雨变化的组合情景)和3个水文情景年(丰、平、枯水年)。利用HSPF(hydrologic simulation program-fortran)模型模拟密云水库流域不同气候变化情景下径流量和非点源污染物负荷量的变化情况。结果表明:1)增加20%降雨,能增加73.4%的径流量,而减少20%降雨会减少56.3%的径流,而气温变化对径流和水质负荷影响不是很明显;2)总氮和总磷负荷随径流增加而增大,总磷负荷对径流变化更加敏感,降雨增加20%,总氮和总磷负荷分别增加约70.8%和78.3%;而减少20%降雨,会使得总氮和总磷负荷分别减少约55.3%和57.2%;3)从水文年对比来看,潮河流域丰水年径流量是枯水年的3.1倍,总氮、总磷负荷则分别是枯水年的2.9倍、3.5倍,白河流域丰水年径流量是枯水年的4.6倍,总氮、总磷负荷则分别是枯水年的5.6倍、8.5倍,且年内非点源污染负荷主要集中在汛期,高风险区主要分布在怀柔区、延庆县、滦平县以及密云县,需要对其采取对应的措施来控制非点源污染的影响。     

山东省石灰岩山区灌木林枯落物持水性能的研究

通过对山东省石灰岩山区4种主要灌木林枯落物蓄积量及其持水特性的试验研究,总结出不同林分枯落物的持水性能。结果表明,4种林分枯落物的蓄积量从大到小依次为连翘林>黄栌林>黄荆林>绣线菊林。在前0.5h内,4种林分枯落物吸水速率的大小顺序为绣线菊林>黄栌林>黄荆林>连翘林。4种林分枯落物最大持水量的大小顺序为黄栌林>连翘林>绣线菊林>黄荆林。4种林分枯落物有效拦蓄量的大小顺序为黄栌林>连翘林>绣线菊林>黄荆林。     

蘸根处理方式对彰武松造林成效的影响——以北京山区为例

[目的]探究不同蘸根处理对彰武松造林效果及生长表现的影响,为推动北京地区生态环境的发展提供科学参考。[方法]在北京市密云区采用完全随机区组试验,以清水为对照,设置复合微生物菌剂、ABT-3生根粉和两者1∶1混合3种处理,研究不同处理对5 a生彰武松造林其成活率、生长量、叶片性状、干物质量以及造林成本影响。[结果]单施ABT-3号生根粉的地径、地下生物量、造林成活率、造林成本效果最佳;单施复合微生物菌剂的苗高、地径、年均生长量、地上干物质量、总干物质量、针叶厚度、针叶面积、叶绿素含量效果最佳;混合处理的各测定指标均低于单施处理,但高于对照处理。[结论]在北京地区进行彰武松造林实践生产中,除了采用常规抚育管理外,建议合理使用复合微生物菌剂。它不仅能够提高造林成活率,而且还可以促进苗木生长发育,加快成林步伐,提高林分品质,最终达到改善北京市环境的目标。     

施肥对北京山区农田地表氮磷流失的影响——以密云水库流域为例

农田非点源污染是最普遍的非点源污染类型之一,直接威胁北京市密云水库的水质状况;施用化肥是农田非点源污染物的主要来源.以北京市山区的农田化肥施用现状为基础,紧邻密云水库布设径流试验小区,种植当地的主要作物——夏玉米,设置常规(施肥)和对照(不施肥)2种处理,分析天然降雨条件下,施肥对农田地表氮和磷流失的影响.结果表明:施肥显著提高地表径流中氨态氮的浓度,但对径流硝态氮、总氮、可溶磷和总磷的影响有限;附着于泥沙上的颗粒态磷质量分数因施肥显著增加,但颗粒态氮质量分数仅在底肥施用后的首次产流中,表现出较大差异;泥沙是地表径流中氮和磷流失的主要载体,试验期间常规和对照小区,氮随泥沙流失负荷分别占氮流失总量的58.6％和53.6％,磷随泥沙流失负荷占比分别为97.2％和96.5％.研究结果可为密云水库流域农业生产管理和非点源污染治理提供参考.     

密云水库周边板栗林下不同水土保持措施效益评价

为探究密云水库周边板栗林下的土壤侵蚀规律以及适合于当地板栗林下的水土保持措施,选取发生于2021年8月的10次降雨事件作为研究样本,通过对比不同水土保持措施配置下产流产沙对降雨因子的响应,采用径流小区法对不同水保措施配置模式的水土保持效益进行了评价,进而筛选出水土保持效果更好的水土保持措施。结果表明:(1)在仅布设植被措施的条件下,减轻地表径流及泥沙运移作用最大的植被类型为卷柏,其次为自然坡面。(2)在同时布设植被措施与工程措施的条件下,工程措施相同、植被措施不同时,自然坡面减流减沙效果最好。工程措施不同、植被措施相同时,减流效果最好的为鱼鳞坑。(3)马齿苋+鱼鳞坑、自然坡面+鱼鳞坑的水土保持效益最佳。(4)对产流产沙量影响最大的因子为降雨量,其与径流量、泥沙量的相关系数分别为0.533,0.557(p<0.01)。由此可知,进行密云水库板栗林水土保持工作时,可优先种植卷柏、布设鱼鳞坑,或布设马齿苋+鱼鳞坑、自然坡面+鱼鳞坑等水土保持措施。     

不同降雨强度下北京山区典型林地土壤水分时空变化特征

通过ECH2O土壤水分监测系统和EM50数据采集器对北京山区2种典型人工林地(栓皮栎林和油松林)土壤水分含量进行定位、长期观测、数据处理,分析不同降雨强度对不同林分类型土壤水分时空变化特征及差异性的影响。结果表明:(1)栓皮栎林地和油松林地日平均土壤储水量随降雨量显著变化,月平均土壤储水量随降雨量的增加呈上升趋势。(2)在垂直方向上,栓皮栎和油松林地0—40cm土层土壤储水量的增加率随雨强增加而降低,栓皮栎林地土壤储水量平均增加率(94.17%)大于油松(84.19%),而40—100cm土层土壤储水量的增加率随雨强增加均呈现增加趋势,且油松林地土壤储水量平均增加率(15.81%)大于栓皮栎林地(5.83%)。(3)栓皮栎与油松林地相同土层土壤储水量差异性显著(p0.05),同一林地不同土层土壤储水量也到达差异性显著(p0.05)。从栓皮栎和油松林地的土壤水分时空变化特征来看,2种林地土壤储水量分布不同。在造林树种选择时,可以考虑将油松和栓皮栎2个树种进行混交。研究结果将为北京山区植被建设和管理提供参考和理论依据。