中国水土保持科学
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中国水土保持科学
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2009年 7卷 1期
刊出日期 2009-02-28
1
崔艳平, 郑粉莉, 刘雨
水文条件对紫色土坡面土壤侵蚀及养分流失的影响
采用人工模拟降雨试验,研究水文条件对紫色土坡面土壤侵蚀及氮和磷养分流失的影响。试验处理包括2个施肥水平（低肥和高肥水平）,4个水文条件（自由下渗、土壤水分饱和、壤中流、壤中流+降雨）和一个降雨强度（60mm/h,历时60min）。结果表明:壤中流+降雨和土壤水分饱和条件下的土壤侵蚀量分别是自由下渗条件下的3.1和1.7倍,同自由下渗相比,壤中流、壤中流+降雨和土壤水分饱和条件下,地表径流中NO
3
-N、HPO
4
-P的浓度和流失量有显著增加;低肥水平条件下,自由下渗、土壤水分饱和、壤中流和壤中流+降雨地表径流中,NO
3
-N的浓度分别是0.88、58.90、698.41和87.80 mg/L,对应水文条件下地表径流中,HPO
4
-P的浓度分别是0.252、0.322、0.811和0.383mg/L,高肥水平条件下,径流中的NO
3
-N和HPO
4
-P的浓度也有相同的趋势;土壤水分饱和条件下,地表径流中NO
3
-N和HPO
4
-P的流失量分别是自由下渗条件下的27～39和1.3倍,壤中流+降雨条件下,地表径流中NO
3
-N和HPO
4
-P的流失量分别是自由下渗条件下的100～114和1.5～1.7倍,同时,壤中流+降雨和土壤水分饱和条件下,泥沙中NO
3
-N和HPO
4
-P的流失量也比自由下渗条件下显著增加。
2009 Vol. 7 (1): 1-7 [
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陈月红, 余新晓, 谢崇宝
黄土高原吕二沟流域土地利用及降雨强度对径流泥沙影响初探
在对黄土高原吕二沟流域1982—2005年侵蚀产沙资料统计计算的基础上,从流域尺度上,以次降雨径流产沙为主要研究对象,分析该地区不同降雨强度及不同土地利用情况下降雨量—径流量、径流量—输沙量的相互关系特征,并模拟相应的数学表达式。结果表明:吕二沟流域同一土地利用情况下,场降雨量和场径流量之间存在指数函数相关关系,场径流量和场产沙量之间存在幂函数相关关系;相同降雨量条件下,同样的径流量,土地利用结构得到改善的土地利用模式3能有效地减少大降雨强度条件下的土壤侵蚀量,同样的径流量,降雨强度越大,场产沙量越大。从长远来看,改善流域土地利用结构,改变流域下垫面的情况,增加森林植被覆盖度是控制黄土高原水土流失的根本措施。
2009 Vol. 7 (1): 8-12 [
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刘春利, 邵明安
黄土高原坡地表层土壤饱和导水率和水分含量空间变异特征
表层土壤水分含量和饱和导水率对深层土壤水分的动态的变化具有重要的决定作用。在黄土高原坡地（50m×360m）范围内进行网格（10m×10m）取样,用地统计学方法研究表层（0～30cm）土壤饱和导水率和水分含量的空间变异特征。结果表明:1)坡地表层土壤密度变化规律为坡下位大于坡上位,土壤饱和导水率变异系数为0.37,属于中等变异强度;2)饱和导水率和自然对数化的饱和导水率在360 m尺度内均不具备空间结构特征,是纯随机变量,线性有基台模型适用于描述表层土壤水分的分布特征,水分分布存在明显的块金效应,并且随滞后距离的增加半方差变大;3)饱和导水率和水分含量从坡上位到坡下位均呈现波浪式变化,饱和导水率大的采样点土壤水分含量低,反之则高。
2009 Vol. 7 (1): 13-18 [
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张晓萍, 张橹, 王勇, 穆兴民
黄河中游地区年径流对土地利用变化时空响应分析
以黄河中游河龙区间为研究区,以水土流失综合治理及生态环境建设导致的土地利用/覆被变化为背景,采用非参数统计法,基于区内38个水文站20世纪50年代至2000年水文数据,分析流域年径流对土地利用/覆被变化响应的时空变异特征,估算影响因素贡献率。结果表明:其中29条流域年径流量呈显著减少趋势,变率为0.172.61 mm/a;28条流域年径流量具有显著跃变时间,无定河流域各水文站跃变时间多在1970—1973年间,其余则多为1978—1985年,最晚为1994年;在5%、50%和95%的发生频率上,跃变前后时段年径流量减少幅度以30%60%普遍,最大分别为73.2%、63.5%和69.7%;河龙区间整体呈显著减少趋势,变率为0.79 mm/a,跃变时间发生在1979年,3个频率上的减少幅度分别为46.5%、42.4%和24.1%。估算的11条流域中有9条土地利用/覆被变化等人类活动对流域径流减少影响程度超过50%。水土保持措施面积的增加,尤其淤地坝等水利水保工程措施的持续修建,对区域地表径流变化具有明显影响。
2009 Vol. 7 (1): 19-26 [
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陈杰, 刘文兆, 王文龙, 李志
长武黄土高塬沟壑区降水及侵蚀性降雨特征
利用长武县气象局1957—2006年的日降水量资料,分析该地区降水的年内、年际变化、概率分布特征等。结果表明:该区降水量季节分布不均,主要集中在7—9月;降水量的年际变化幅度较大,多年变化呈明显的丰水、平水、枯水年交替发生现象;降水量的年际变化大于年降水时间的年际变化。对侵蚀性降雨研究发现,其主要发生在7、8月,以降雨量小于30 mm的降雨次数较多;降雨强度随降雨量增加而减小;同时,以短历时降雨为主,历时在30min以内的降雨次数较多,其他时段相对较少。
2009 Vol. 7 (1): 27-31 [
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崔琰, 李锐, 杨勤科, 姚志宏
基于GIS的区域土壤侵蚀模型设计
区域土壤侵蚀模型是国家和区域土壤侵蚀调查、水土保持宏观规划的支持工具。借鉴国外区域土壤侵蚀模型,以DEM栅格为空间单元,对区域土壤侵蚀的单元模型进行定量表达,包括降雨、植被截留、入渗,微地形填洼等,并利用GIS功能完成径流传递和汇集部分的计算,建立了区域土壤侵蚀模型。所建立模型在延河流域的试运算,结果接近现实,能反映土壤侵蚀时空分布趋势。模型的建立可为水土保持的宏观决策提供支持。
2009 Vol. 7 (1): 32-36 [
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肖洋, 陈丽华, 余新晓
北京密云水库地区2种人工林生态系统水文效应研究
在2006年雨季,对北京密云水库库西试验区的人工林林冠层、枯落物层和土壤层的水文特征进行观测研究。结果表明:单次降雨过程中,林冠截留量、穿透降水量和树干茎流量占大气降水量的比例,油松人工林分别为8.46%～68.97%3、0.80%～90.63%和0.12%～1.62%,栎柏人工混交林分别为0.53%～29.35%、68.48%～93.71%和2.17%～5.76%,2种林分的平均截留率分别为29.23%和18.21%,2种林分枯落物的最大持水量分别为1.51和1.76mm。油松人工林地0～30cm土层的最大贮水能力和有效贮水能力分别为204.90和68.23 mm,栎柏人工混交林地的分别为160.80和41.87 mm;油松人工林地和栎柏人工混交林林地的稳渗速率分别为0.68和0.22 mm/min。
2009 Vol. 7 (1): 37-42 [
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43
任怡, 毕华兴, 云雷
黄土高原沟壑区长武县景观格局分析
基于遥感、GIS技术和景观生态学方法,以黄土高原沟壑区陕西省长武县为研究对象,在2005年TM影像的基础上,分析土地利用与景观格局的总体特征。结果表明:景观构成上,长武县以园地、林地为景观基质,其他景观类型作为斑块镶嵌其中;在景观总体水平上,研究区景观多样性较低,分布均匀性较强,而异质性较弱,整体景观破碎化程度和分离程度均较低;景观类型水平上,从斑块平均面积和斑块密度反应出研究区农地、园地斑块的破碎化程度最大,而林地的破碎化程度最低;景观指数的相关性分析表明,园地面积与林地面积之间存在极显著负相关,优势度指数与聚集度指数间存在极显著正相关。各个乡镇景观指数的分析结果是,高优势度、高聚集度和低分维数的区域为彭公乡,土地利用以大面积的园地、林地为主导。
2009 Vol. 7 (1): 43-48 [
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战海霞, 张光灿, 刘霞, 姚孝友
沂蒙山林区不同植物群落的土壤颗粒分形与水分入渗特征
为探索沂蒙山林区不同植被对土壤分形结构及入渗性能的改良作用与机制,运用土壤分形学和水文学原理与方法,研究沂蒙山林区7种植物群落下的土壤颗粒组成和入渗过程。结果表明:1)植物群落具有显著改善土壤颗粒结构和入渗性能的作用,其改善程度为针阔叶（赤松+麻栎）混交林依次高于阔叶林（刺槐纯林、麻栎纯林）和针叶林（赤松纯林）;2)研究区土壤颗粒组成具有石质山地典型粗骨土的结构特征,其分形维数与土壤入渗速率呈明显的正相关关系;3)植物群落改良土壤分形结构和入渗性能的分形学机制,是通过增加土壤粉粒与黏粒等细粒物质含量而提高土壤分形维数,进而改善土壤团粒结构和孔隙结构,提高土壤质地均匀程度和入渗能力的。研究成果可为沂蒙山区水土保持植被类型的合理选择与配置提供参考。
2009 Vol. 7 (1): 49-56 [
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57
李明泽, 应天玉, 范文义, 刘丽娟
嫩江沙地沙质荒漠化程度遥感定量评价——以杜尔伯特蒙古族自治县为例
杜尔伯特蒙古族自治县位于嫩江沙地的中心,以杜尔伯特蒙古族自治县为例研究嫩江沙地的荒漠化程度有较好的代表性。在研究区选取63个样地实地调查荒漠化程度,同时获取研究区的ETM+遥感影像,对荒漠化主要评价因子植被盖度、生物量、裸沙占地百分比进行遥感定量反演,地表结皮和土壤质地采用定性的方法结合目视解译进行提取。在现有荒漠化评价方法的基础上,建立以像元为单位的荒漠化程度评价的定量化遥感信息模型,并输出荒漠化程度分布图。利用63个实测样地数据评价遥感信息模型的精度,被正确评价的样点数为57个,遥感信息模型对杜尔伯特蒙古族自治县荒漠化程度进行定量评价的精度达到90.5%。
2009 Vol. 7 (1): 57-61 [
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62
刘海龙, 余治家, 熊伟, 王彦辉, 周梅, 管伟, 时忠杰, 杜阿朋
宁夏六盘山10种木本植物抗旱性研究
2005年7—8月在宁夏六盘山南侧的香水河小流域（半湿润地区）和北侧的叠叠沟小流域（半干旱地区）,应用PV技术测定辽东栎（
Quercus liaotungensis
）、少脉椴（
Tilia paucicostata
）、白桦（
Betula platyphylla
）、红桦（
Betula albo-sinensis
）、糙皮桦（
Betula utilis
）、华北落叶松（
Larix principis-rupprechtii
）、华山松（
Pinus armandii
）、山杨（
Populus davidi-ana
）、山桃（
Prunus davidiana
）和沙棘（
Hippophae rhamnoides
）10种木本植物的多个水分参数,并对这10种木本植物的抗旱性进行综合评定。结果表明:在测定期内,用不同的水分参数比较这10种木本植物的抗旱性大小排序存在一定的差异;采用Fuzzy函数方法综合评定植物的抗旱性研究表明,香水河小流域内7种木本植物的抗旱能力由强到弱为:少脉椴、华山松、辽东栎、华北落叶松、白桦、红桦、糙皮桦;叠叠沟小流域内4种木本植物的抗旱能力由强到弱为:华北落叶松、山桃、沙棘、山杨,其与束缚水/自由水的单指标评价结果相近,说明树种的自身贮水调节能力对抗旱性评价具有重要作用。2种不同水分条件地域内华北落叶松的抗旱能力明显不同,叠叠沟小流域华北落叶松的抗旱能力比香水河小流域强,说明同一树种在干旱条件下通过长期适应会提高抗旱能力。
2009 Vol. 7 (1): 62-66 [
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67
周萍, 刘国彬, 侯喜禄
黄土丘陵区不同坡向及坡位草本群落生物量及多样性研究
以黄土丘陵区纸坊沟流域内的大范家沟阴阳坡和拐沟阴坡坡面主要草本群落为研究对象,分析不同坡向及坡位的草本群落盖度、地上生物量及物种多样性关系。结果表明,阴坡草本群落的物种20多种,较阳坡高30%。阴阳坡面上草本群落生物量和盖度从坡下至坡上逐渐减小。在水分和养分条件好的地段均有灌木入侵。阳坡Margalef和Menhinick丰富度指数均随坡位升高而降低;而阴坡Mafgalef指数随坡位升高而降低,Menhinick指数却随坡位升高而增大;3个均匀度指数和多样性指数在阴阳坡均随坡位的升高而减小。不同坡位引起的植被盖度、Margalef丰富度指数和Alatalo均匀度指数存在显著差异（
P
＜0.05）。坡位与Margalef丰富度指数和Alatalo均匀度指数呈显著相关（
P
＜0.05）,与Shannon-wiener多样性指数呈极显著相关（
P
＜0.01）。描述或评价群落多样性、丰富度及均匀度时,应多选几个指标参数,避免单一指标带来的片面性。掌握草本群落自身喜阴阳特性、生境特征、植被组成及多样性特征,充分认识植被演替条件和演替规律,对指导该区植被和生态系统恢复与重建具有重要意义。
2009 Vol. 7 (1): 67-73 [
摘要
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74
杨志国, 赵秀海, 刘向民, 罗奕群, 周效明, 陈万明, 李玉杰, 张洁文
黄羊滩沙地不同造林措施对植被恢复和土壤风蚀的影响
为给黄羊滩及类似地区流动沙地人工造林提供科学依据,在黄羊滩流动沙地营造不同树种的人工林,探讨不同人工林地天然植被恢复效果和防止风蚀的差异。造林7年后调查资料表明:从物种丰富度衡量,小叶锦鸡儿和侧柏人工林加快了天然植被的恢复进程,新疆杨和欧美杨107人工林延缓了天然植被的恢复进程,沙枣和榆树人工林对天然植被恢复的影响不大;欧美杨107和新疆杨人工林1年生草本占绝对优势,随林地环境条件的改善,1年生草本逐渐减少,多年生草本、灌木逐渐增加,侧柏和小叶锦鸡儿人工林地天然植物种生活型结构已趋于多样化。新疆杨和欧美杨107人工林地处于流动沙地阶段,沙枣和榆树人工林地处于半固定沙地阶段,侧柏和小叶锦鸡儿人工林地处于固定沙地阶段。相同沙漠化阶段林地间天然植被的相似性系数较大,不同沙漠化阶段林地间相似性系数较小。该地区人工造林树种以小叶锦鸡儿和侧柏最佳,沙枣和榆树次之,不宜选择新疆杨和欧美杨107等杨树品种。
2009 Vol. 7 (1): 74-79 [
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80
王玲玲, 姚文艺, 申震洲, 杨春霞
草被覆盖度对坡面流水力学参数的影响及其减沙效应
为研究坡面生物措施减蚀作用,利用试验土槽和放水冲刷方法,探讨不同流量、覆盖度条件下坡面流水力学参数的特征,以及草被拦沙效应。结果表明,有草被覆盖的坡面薄层流的流态基本上呈过渡流和紊流;坡面流的弗劳德数与雷诺数分别为0.27～2.04和326～1538,阻力系数为8.30～16.29,且随着流量的增加,草被覆盖度对这些参数的影响减弱;与裸坡相比,30%和70%覆盖度坡面水流平均流速降低25%和47%,草被具有显著的减沙效应,但随着流量的加大,草被对坡面流的阻滞作用呈下降趋势。
2009 Vol. 7 (1): 80-83 [
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84
张燕, 张志强, 谢宝元, 武军, 吴斌, 赵慧娟, 赵媛媛, 王利, 唐寅, 刘恩
饮用水源区小流域氮素污染负荷估算方法比较
采用输出系数法、通用土壤流失方程估算法、径流试验场法和相关关系法4种方法对密云土门西沟小流域非点源氮污染负荷进行估算。结果表明:输出系数法中的Johnes模型和考虑降雨影响的输出系数模型计算值相对误差比较大,考虑流域损失的输出系数模型计算结果与实测结果相对误差仅为5%;输出系数方法适用于资料比较缺乏的地区,输出系数的确定是提高估算精度的关键。对流域非点源污染发生类型区和类型单元进行详细划分,并将对各类型采用径流试验场法的监测结果推算到小流域就能减小估算相对误差;采用径流试验场法推算密云土门西沟小流域非点源氮污染负荷相对误差仅为8%;相关关系法通过建立降雨和污染负荷的关系,其估算值相对误差达到4%,此方法需要长期的降雨-水质监测数据;通用土壤流失方程估算法主要估算流域土壤侵蚀量,没有考虑径流对污染物输移过程中的沉积、起动和交换等问题,估算值会偏大。
2009 Vol. 7 (1): 84-91 [
摘要
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92
王富, 李红丽, 董智, 董鲁光, 孙明高
城市周边破坏山体的立地条件类型划分及其植被恢复措施——以山东淄博市为例
以淄博市城市周围破坏山体为研究对象,根据野外调查结合植被恢复的影响程度分析,选定破坏山体外貌形态、坡度、边坡高度、土层厚度和砾石含量5个立地因子,并对之进行分级量化;利用聚类分析法将破坏山体划分为7个立地条件类型和16个亚型;不同立地条件类型植被恢复难易程度不同,在分析各立地条件类型特征的基础上,因地制宜地提出不同的植被恢复措施。研究成果可为破坏山体的植被恢复提供科学依据。
2009 Vol. 7 (1): 92-96 [
摘要
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97
王雄宾, 余新晓, 谷建才, 鲁绍伟, 武会欣
华北土石山区油松林生态系统健康评价
以华北土石山区51块油松（
Pinus tabulaeformis
）林标准地为研究对象,运用主成分分析法选取主成分指标,运用聚类分析法对标准地进行分类,通过构造综合评价指数对其生态系统健康状况进行评价。结果表明:所选样本可分别被判定为Ⅰ级优质健康、Ⅱ级良好健康、Ⅲ级一般健康、Ⅳ级亚健康和Ⅴ级不健康5级,Ⅰ级优质健康的油松林标准地共有6块,其中5块为很少有人为干扰的天然林,1块为人工林,其他健康级别全部为人工油松林,依次为12块1、1块、18块和4块;评价方法能够比较客观地反应所调查油松林的健康状况,具有一定的科学性和可操作性,可达到定量化评估华北土石山区油松林生态系统健康的目的,对该区森林生态系统健康经营具有一定的参考价值。
2009 Vol. 7 (1): 97-102 [
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王飞, 李锐, 杨勤科, 焦菊英
黄土高原水土保持政策演变
水土保持政策是指导和促进水土保持开展的主要社会驱动力之一。新中国成立以来,黄土高原水土保持经过探索治理、重点治理、全民治理、小流域综合治理和预防为主、依法防治等5个阶段。在不同阶段,水土保持目标和任务、治理主体、政策的针对性和治理主导措施侧重等均有变化。在分析政策演变的基础上,提出了针对新时期水土保持特点的政策建议。
2009 Vol. 7 (1): 103-107 [
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刘刚才, 张建辉, 杜树汉, 周忠浩
关于水土保持措施适宜性的评价方法
在系统总结国内外水土保持措施适宜性研究成果的基础上,指出水土保持措施适宜性研究存在的明显不足之处,并提出水土保持措施适宜性的研究思路和方法,重点提出适宜性评价的""双套对偶评价指标体系""及""双套对偶评价指标差值最小法""的评价方法,为水土保持措施的适宜性评价提供新的思路和方法。
2009 Vol. 7 (1): 108-111 [
摘要
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1855
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112
姚文波, 刘文兆, 赵安成, 李怀有
水土保持效益评价指标研究
基于对陇东黄土高原部分地区的问卷调查和相关文献资料分析,发现大多数群众对水土流失综合治理事业及其各项措施具有很高的认同感,但参与治理的积极性不高,进而影响了综合治理的效果;小区域的水土保持工作虽有成效,但因非示范区、非项目区效果不明显,大尺度地域范围内综合治理的成效就有限。造成这些问题的一个重要原因是没有充分重视综合治理实施者的经济利益;因此,水土流失综合治理的评价,应将经济效益放在首位。利用综合治理的经济利益调动实施者的参与热情和积极性,把引导群众致富与其客观上所具有的生态效益和社会效益紧密结合,以达到综合治理目的。基于此,提出了综合治理效益评价指标体系。
2009 Vol. 7 (1): 112-117 [
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1938
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118
吕玲, 吴普特, 赵西宁, 王玉宝
城市雨水利用研究进展与发展趋势
城市雨水利用已成为缓解城市水资源危机和水污染严重的有效途径。在论述城市雨水利用相关理论与技术等研究现状的基础上,对城市雨水利用急待研究的若干问题与发展趋势进行探讨。指出城市降雨产汇流模型的建立与资源化潜力的计算、城市雨水水质监测与管理技术、城市雨水利用规划以及城市雨水利用技术的综合应用等是目前城市雨水利用研究急待解决的热点问题,认为城市雨水利用应用基础研究正在从定性向定量化方向迈进,城市雨水利用技术由单一化向多元化和综合方向发展,城市雨水利用的功能在不断拓展,并将成为城市防洪工作的重要内容与手段之一。
2009 Vol. 7 (1): 118-123 [
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1623
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124
叶芝菡, 刘宝元, 符素华, 曾宪勤
土壤侵蚀过程中的养分富集率研究综述
伴随土壤流失过程的养分流失普遍存在着富集现象并可用富集率来表示。富集率是进行非点源污染评价与预报的重要参数。国内外氮、磷富集率大小和计算方法的研究成果表明:氮富集率变化于0.99～8.17之间,主要集中在1.11～2.99之间,磷富集率变化于0.84～16.12之间,主要集中在1.26～7.17之间;氮磷富集率的估算方法可以分为6种,可分别用土壤侵蚀量、含沙量、土壤质地、土壤比表面积、泥沙输移比和某种组合来计算。文中系统比较和分析了这些方法,对养分富集率的选用和研究有参考意义。
2009 Vol. 7 (1): 124-130 [
摘要
] (
2006
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