国家自然科学基金(41701017)
- 作品数：28 被引量：165H指数：9
- 相关作者：裴宏伟郝桂珍徐利沈彦俊赵一更多>>
- 相关机构：河北建筑工程学院中国科学院遗传与发育生物学研究所河北地质大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河北省自然科学基金中国地质调查局地质调查项目更多>>
- 相关领域：环境科学与工程农业科学天文地球经济管理更多>>
- 变化环境下清水河流域径流演变特征及驱动力被引量：18
- 2020年
- 海河上游清水河流域地处我国北方半干旱半湿润过渡带,水资源短缺且生态环境极为脆弱,对气候变化和人类活动高度敏感。明晰变化环境下清水河流域的径流演变规律及气候变化和人类活动的贡献,对实现流域内水资源的可持续利用以及确保本流域作为首都地区生态屏障的功能定位具有重要的意义。根据清水河张家口水文站和啕来庙水文站近70年的实测径流资料,利用有序聚类分析、小波分析和双累积曲线等方法,系统分析了清水河流域径流演变特性及气候变化和人类活动的影响。结果表明:(1)近70年清水河流域径流呈显著减少趋势,径流深年均减少0.6mm;各月径流亦均呈显著减少趋势,其中以春夏两个汛期的减少最为显著;(2)径流在1979年前后发生突变,径流变化的第一、二主周期分别为27a、8a;(3)径流年内分布的不均匀程度明显增加,春汛(3月-4月)占全年径流总量的比例增加,而夏汛(7月-8月)占全年径流总量的比例则呈现减少态势;(4)双累积曲线分析结果表明径流演变的主要驱动因素为人类活动(89%)。
- 裴宏伟杨佳张红娟郝桂珍刘昌明杜娟沈彦军
- 关键词：气候变化径流演变驱动力
- 桑干河流域典型粮果农田土壤水盐氮分布特征
- 2023年
- 桑干河流域是建设首都水源涵养功能区和生态环境支撑区的主要流域,针对目前流域内面源污染和土壤退化等生态问题,探究不同农田系统土壤水盐氮分布特征对于区域科学管理土地资源和调控水盐肥具有重要意义。以桑干河流域3种典型的农田利用方式(杏园、雨养玉米和灌溉玉米)为研究对象,通过野外取样与试验分析对不同农田利用方式土壤剖面水、盐和硝态氮分布规律进行研究,进而明晰土壤盐氮潜在淋溶风险。结果表明:①不同农田类型中灌溉玉米土壤含水率和电导率均值最高,杏园含水率最低,而电导率接近于雨养玉米。②土壤盐分离子组成以Na^(+)和SO_(4)^(2-)为主,K^(+)、Mg^(2+)和Cl^(-)相对较少,灌溉玉米中Na^(+)、K^(+)和Mg^(2+)均显著高于杏园。③土壤水盐分布因农田利用方式的不同而存在明显差异且分布复杂,杏园土壤电导率与盐分离子垂直分布呈橄榄形,雨养玉米SO_(4)^(2-)和电导率表现为中上多、底部少,灌溉玉米Na^(+)呈S形波动。④灌溉玉米NO_(3)^(-)-N平均累积含量明显高于雨养玉米和杏园,剖面分布为上下多、中间少的特点,且深层土壤NO_(3)^(-)-N均值达14.6 mg/kg,具有潜在的硝态氮淋溶风险。⑤不同利用方式土壤Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)分别与含水率和电导率呈极显著正相关,其是控制区域水盐变化的重要因子。综上,不同农田利用方式对土壤水盐氮分布特征影响差异明显,灌溉玉米土壤水盐氮含量明显最高,需采取合理的水肥管理措施,减缓环境污染风险。
- 李雅丽张红娟刘孟竹徐利沈彦军沈彦军
- 关键词：硝态氮分布
- 1960-2016年冀西北地区降水时空变化特征研究被引量：12
- 2019年
- 区域尺度的降水量时空特征研究对干旱半干旱地区的生态保育工作具有重大的现实意义。根据冀西北地区14个气象站点1960-2016年逐日降水资料,运用Mann-Kendall非参数检验法和反距离权重插值法,分析了该地区降水量时空变化规律。研究表明:1960-2016年研究区气候的季风性减弱,年内降水呈现秋、冬、春季增加,而夏季减少的趋势;平均年降水量呈增加趋势(Z=0.13,β=0.08 mm/a);区域内部干湿趋势空间差异较大,地处半干旱区的北部坝上地区4个站点皆呈减少趋势,地处半湿润区的南部坝下地区则各有5个站点分别呈增加和减少趋势;降水空间分布上呈东多西少、南多北少、自东南向西北递减趋势,并在中东部及西北部分别出现降水高值和低值中心。
- 杨佳郝桂珍张婧王利民裴宏伟贾慧慧
- 关键词：MANN-KENDALL法冀西北
- 河北坝上林田湖草土壤水盐氮分布与累积特征
- 2023年
- [目的]探索干旱半干旱区土壤水盐氮的分布规律,为防治地下水面源污染和实现水土资源可持续利用提供依据。[方法]选取河北坝上地区4种典型的土地利用类型(林、田、湖、草),分析土壤水分、盐分以及硝态氮的变化特征,阐明不同土地利用类型土壤剖面的水盐氮分布规律。[结果]①不同土地利用方式中,安固里淖干涸湖底的土壤水盐含量最高,平均含水率达60.18%,且土壤水盐分布均表现出中等变异性,含水率变异程度更大。②林地、旱作农田和安固里淖干涸湖底0—220 cm土壤水盐分布规律基本一致,分别呈振荡型、均匀型和底聚型,而草地的水盐分布存在差异。③盐分离子在4种土地利用类型间均具有显著差异(p<0.05),其构成以SO_(4)^(2-)为主,K^(+),Mg^(2+)和Ca^(2+)普遍缺乏。④安固里淖干涸湖底土壤剖面平均硝态氮含量高达134.18 mg/kg,在林地和旱作农田分布呈表聚型,在安固里淖干涸湖底呈中间少、上下多的特征。草地硝态氮上层土壤累积明显。⑤林田湖草土壤硝态氮均与K^(+)存在显著或极显著正相关,K^(+)是控制区域硝态氮变化的主要因子。[结论]河北坝上林田湖草土壤水盐氮分布具有明显的差异性,安固里淖干涸湖底土壤水盐氮含量显著高于其他3种土地利用类型,对地下水造成严重的潜在污染。
- 李雅丽Shiv O.Prasher裴宏伟赵莉莉张红娟刘孟竹何延青
- 关键词：土地利用硝态氮地下水污染
- 中国北方城市草坪蒸散特征及影响因素研究——以河北张家口市某早熟禾草坪为例被引量：1
- 2021年
- 中国北方城市不合理的草坪灌溉以及草坪扩张导致的地表水分大量蒸散,不仅加剧了北方干旱区水资源短缺,也严重制约了水资源可持续发展以及节水城市的建设。以中国北方干旱区河北省张家口市典型早熟禾草坪为研究对象,通过蒸渗仪实测和基于气象和土壤水分要素构建的主成分回归模型,明确了月、日、时不同时间尺度上的草坪蒸散规律及关键影响因子。结果表明:(1)草坪蒸散呈现"夏季高、冬季低"的季节性特征,最高/最低出现在6/2月份,平均值为5.27/0.29 mm/d;(2)典型日逐小时草坪蒸散呈现"早晚低、中午高"的单峰型变化,蒸散变化受日照时长和气温影响最大;(3)10 cm和20 cm深度的土壤水分消耗动态与草坪蒸散变化高度同步;(4)蒸散与影响因子建立主成分回归模型拟合程度较好,R^(2)=0.70(p<0.01),与蒸散相关性大的影响因素依次为:光合有效辐射>气温>10 cm土壤含水率>空气湿度>风速>20 cm土壤含水率>30 cm土壤含水率。研究结果解析了城市草坪蒸散耗水规律,对城市节水灌溉提供了科学依据。
- 裴宏伟张红娟李雅丽刘孟竹肖雨霄王飞枭
- 关键词：城市草坪蒸散量节水灌溉主成分回归
- 清水河流域生态系统服务评估及预测被引量：4
- 2022年
- 城镇化扩张、农业活动和生态修复等人为因素给清水河流域土地格局和生态环境带来了显著改变,评估并预测未来的土地格局以及生态系统服务与价值对于流域生态可持续发展具有重要意义。基于CA-Markov模型和GIS软件,以预测+设计的方式通过InVEST模型模拟了未来生态系统服务与价值。结果显示:(1)清水河流域2000—2018年单位面积碳储量、单位面积土壤保持量、单位面积产水量分别为100.68 t/hm^(2)、800.62 t/hm^(2)、57.88 mm,除碳储量呈减小趋势外,产水量和土壤保持量均呈增长趋势;(2)2018年流域生态系统服务价值为24.42亿元,比2000年减少了2.2%,分别为该区2018年农林渔牧业总产值、GDP的2.31、0.78倍;(3)未来在坡度大于15°的区域退耕还林条件下,除产水量显著减小外,流域碳储量、土壤保持量生态系统服务价值均显著提升。研究表明,近20年清水河流域在气候均质条件下,生态系统服务及其价值的提升仍然不显著甚至有所下降,但在大于15°陡坡上的植树造林措施能够有效改善这一趋势。
- 裴宏伟张红娟张良李雅丽张高伟刘孟竹
- 关键词：生态系统服务退耕还林
- 会仙岩溶湿地地下水主要离子特征及成因分析被引量：18
- 2021年
- 以我国最大的低海拔岩溶湿地会仙岩溶湿地为研究区,对该区丰水期、平水期和枯水期共采集的27组地下水样品中常规离子进行检测和分析,在分析会仙岩溶湿地地下水主要离子化学特征和不同时期变化基础上,运用单指标污染标准指数法对不同时期地下水进行污染评价,利用多元统计、Gibbs模型和离子比例关系识别地下水主要离子成因.结果表明,研究区内岩溶地下水主要为弱碱性淡水,Ca^(2+)和HCO^(-)_(3)为优势离子.不同时期地下水主要离子总浓度顺序为:平水期>丰水期>枯水期,枯水期水质优于丰水期和平水期.地下水中K^(+)和NO^(-)_(3)主要受含水层空间分布差异影响,Mg^(2+)、SO^(2-)_(4)、NO^(-)_(2)、NH^(+)_(4)和TDS受时空尺度综合作用,Na^(+)、Ca^(2+)、HCO^(-)_(3)和Cl^(-)为水体中较稳定离子.受碳酸盐岩控制,丰水期、平水期和枯水期地下水化学类型具有高度一致性,HCO_(3)-Ca水占比分别为77.78%、77.78%和88.89%.地下水主要受SO^(2-)_(4)、NO^(-)_(3)和NO^(-)_(2)污染,NO^(-)_(3)出现极严重程度污染样点,SO^(2-)_(4)在丰水期和平水期出现较重污染样点.地下水化学组分主要受水岩作用控制,Ca^(2+)和HCO^(-)_(3)主要来源于方解石风化溶解,少量水点受白云岩、白云质灰岩及硫铁矿控制导致Mg^(2+)和SO^(2-)_(4)浓度偏高,K^(+)、Na^(+)、SO^(2-)_(4)、NO^(-)_(3)和Cl^(-)部分来源于大气降水,Na^(+)和Cl^(-)部分来源于当地居民生活,K^(+)与种植施用的钾肥相关,NO^(-)_(3)主要来源是化学肥料.
- 李军邹胜章赵一赵一党志文潘民强朱丹尼周长松
- 关键词：地下水水化学污染
- 1996-2017年张家口市区景观格局与地表热环境的时空变化被引量：3
- 2021年
- [目的]对河北省张家口市景观格局及城市热环境的时空变化及关系进行分析,为缓解城市热环境极端化给人居环境、工业生产带来的严重威胁提供策略。[方法]基于Landsat遥感影像,通过地表温度反演和移动窗口法分析张家口市区1996—2017年城市热环境和景观格局的时空变化关系。[结果]①1996—2017年,研究区景观格局主要变化为不透水面景观的增加(81.26 km^(2))以及植被景观的减少(61.78 km^(2));②研究区平均地表温度(LST)在1996—2017年增长了约3℃;不透水面和植被景观的平均LST为27.29℃和23.77℃,分别为城市热环境中的“热源”和“冷源”;③植被、水域景观面积比例每下降10%,对应的LST分别下降2.71℃和5.77℃;不透水面面积比例增长10%,LST则上升0.25℃;景观聚合度、景观形状指数、耕地面积比例均与LST保持非线性相关。[结论]1996—2017年张家口市热环境的进一步加剧,主要与城市化扩张以及植被的减少有关。
- 刘孟竹李雅丽张红娟王飞枭裴宏伟
- 关键词：城市热环境遥感温度反演
- RZWQM2模型对中国北方农牧交错带青饲玉米模拟适用性评价
- 2023年
- 为评估RZWQM2模型对中国北方农牧交错带青饲玉米模拟的适用性,率定出一套适宜于本地区青饲玉米的模型参数,选取位于中国北方农牧交错带中段张北县境内的实验样地进行了为期两年的田间试验(2020、2021年)。基于大型蒸渗仪实测蒸散数据、气象数据、土壤物理参数、作物遗传参数和田间管理措施等数据,对青饲玉米不同土层土壤含水量、作物生长状况以及生育期内田间蒸散量进行模拟。结果表明:①RZWQM2模型较好地模拟土壤水分的动态趋势,不同土层(20 cm、40 cm、60 cm和80 cm)土壤含水量均方根误差RMSE在0.019~0.029 cm^(3)/cm^(3)之间,一致性指数d在0.609~0.789之间,决定系数R2在0.717~0.940之间;②模型对青饲玉米生长情况模拟结果较好,2020、2021年青饲玉米株高模拟的一致性指数d分别高达0.919和0.952,青饲玉米叶面积指数和生物量的d值在介于0.731~0.816之间;③青饲玉米生育期内田间蒸散量模拟值与实测值均呈现先升高后降低的变化规律,在吐丝期蒸散量达到最大,最大值分别为6.550 mm和8.246 mm,2020、2021年整个生育期内青饲玉米蒸散量分别为345.145 mm和353.856 mm,模型模拟后决定系数R2均在0.790以上。RZWQM2模型对中国北方农牧交错带张北地区青饲玉米生长发育适用性较好,可以进一步推广该研究方法。
- 肖雨霄张红娟岑剑涛肖捷颖裴宏伟
- 关键词：青饲玉米土壤含水量作物生长
- 海河上游清水河流域土地利用变化特征被引量：2
- 2020年
- [目的]海河上游清水河流域处于半湿润向半干旱过渡的生态环境脆弱区,研究该地区土地利用时空变化规律,旨在为当地生态环境建设提供一定的决策依据。[方法]基于清水河流域1990—2018年4期Landsat遥感影像解译的土地利用数据,在优选的最佳空间尺度下通过Logistic-CA-Markov模型对清水河流域土地利用变化进行分析和预测。[结果]①近30 a来清水河流域土地结构主要以耕地、林地、草地为主,三者面积之和比例超过总量的96%;其中,建设用地面积持续增加且变化程度最剧烈。②通过对受试者工作特征(ROC)曲线进行拟合优度评价,在100 m×100 m空间尺度下,各个地类ROC值达到最优水平。③2018—2027年间,草地和水域面积预计分别减少42.44,5.43 km^2,耕地、林地和建设用地面积分别增加16.51,16.89,14.67 km^2。[结论]①100 m×100 m是针对具有典型小流域特征的清水河流域进行预测模拟研究的最合适尺度;②因2022冬奥会的筹备促使建设用地的开发力度加大将成为未来清水河流域土地格局变化的主要因素。
- 刘孟竹张红娟杨佳裴宏伟
- 关键词：遥感土地利用
