核素示踪技术在土壤侵蚀研究中的应用进展

介绍了单核素 (137Cs、2 10 Pb和7Be)、复合核素 (7Be、2 10 Pb、2 2 6 Ra和137Cs)及稳定性稀土元素 (REE)示踪技术在土壤侵蚀速率、泥沙沉积速率、侵蚀产沙时空分布和侵蚀类型转变等研究中的应用现状 ,并对各方法做了简要评价。     

大气散落核素复合示踪在土壤侵蚀科学中的应用

介绍了大气散落核素⁷Be、²¹⁰Pb_ex、¹³⁷Cs复合在土壤侵蚀和泥沙来源领域中的研究进展;阐述了核素比率应用的原理、特点及其能更为敏感地反映土壤侵蚀速率和过程等优点;说明多元素复合示踪在推断土壤不同侵蚀过程及估算土壤侵蚀速率方面的作用;论述了建立两核素相关深度曲线确定泥沙起源深度的应用原理和特点及其应用范围,并对各种方法进行了简单的评价.     

稀土元素示踪法在土壤侵蚀与泥沙来源研究中的应用

[目的]掌握稀土元素(REE)示踪土壤侵蚀和泥沙来源的方法,明确其不确定性来源,对正确运用该方法获得可靠的侵蚀速率和泥沙源地贡献结果具有重要意义。[方法]基于前人运用REE示踪土壤侵蚀速率和泥沙来源的研究成果,总结了REE示踪土壤侵蚀的基本技术路线及其在水蚀、风蚀和泥沙来源研究中的应用,探讨了REE示踪土壤侵蚀和泥沙来源研究中的不足。[结果]分析认为REE虽是理想的示踪剂,但REE示踪法仍存在影响示踪土壤侵蚀和泥沙来源准确性的关键方面需要改进,包括REE与土壤结合方式与机理、长期监测或复杂环境下随淋溶、径流的迁移以及植被吸收利用等。在未来研究中应重点关注大量释放REE对土壤、植物、环境健康的影响以及REE示踪法与复合指纹识别法的结合运用等。[结论]研究结果为提高REE示踪土壤侵蚀结果的准确性,运用该方法开展其他侵蚀类型研究,与复合指纹识别法结合辨别大区域的泥沙来源奠定基础。     

核素示踪法研究农耕地土壤侵蚀的定量模型及其评价

应用^137Cs示踪技术估算农耕地土壤侵蚀量的定量模型主要有两类：径流小区上建立的经验关系式及各种理论模型。文章主要对各种主要模型作了简要介绍,并对各种模型的优点、局限性进行了比较和评价;指出今后在模型的建立和应用中注意的问题。     

区域土壤侵蚀遥感与核素示踪联合评价技术

土壤侵蚀遥感调查具有宏观、快速、信息量大等优点,但是实际应用中有3大制约因素：1）廉价高分辨率影像的获取;2）科学准确的判读和解译方法;3）成熟的土壤侵蚀评价模型或系统的观测数据。我国普遍缺乏土壤侵蚀评价模型和长期观测数据,技术问题比较突出。土壤侵蚀遥感调查中,采用经验分级指标法得出土壤侵蚀现状或强度,影响了土壤侵蚀评价的精度、准确性和应用范围。利用土壤侵蚀核素示踪技术测算不同土地利用单元的土壤侵蚀量,能够突破了遥感土壤侵蚀调查依赖模型和观测数据的限制,实现土壤侵蚀评价的宏观与微观、点与面、估算与实测的结合,为区域土壤侵蚀快速评价提供一条高效途径。     

REE示踪法研究土壤侵蚀的室内模拟试验

通过动用ＲＥＥ示踪法对土壤侵蚀垂直分布的模拟试验研究,讨论了ＲＥＥ示踪法的基本原理,ＲＥＥ的选择与施放方法,模拟试验布设技术及示踪法的应用前景,室内试验表明：ＲＥＥ示踪法不仅可定量测定不同地形部位的相对侵蚀量,而且可提示降雨过程中各地形部位相对侵蚀量的变化趋势,为野外试验的顺利实施提供了可靠的科学依据。     

土壤侵蚀示踪稀土元素的中子活化分析技术

介绍了应用ＲＥＥ示踪法研究土壤侵蚀的中子活化分析方法。试验结果表明,与ＲＥＥ示踪法相结合的中子活化分析技术,用以定量地测定各种不同地形部位的相对侵蚀量,具有较高的精确度及灵敏度,其相对误差均小于１５％,室内外试验分析结果证明了该方法对土壤侵蚀的量化研究提供可靠的分析手段。     

利用稀土元素示踪法研究黄土高原土壤侵蚀空间分布规律

本介绍一种利用核素示踪技术研究黄土高原不同地形部位土壤侵蚀量的监测新方法。试验结果表明,与中子活化分析技术相结合的ＲＥＥ示踪法可以定量地测定坡面不同地形部件瓣相对侵蚀量,且有较高的精确度及灵敏度,同时也可揭示侵蚀过程中相对锓蚀量沿坡面的变化趋势;还可反映野外全坡长小区土壤锓蚀的分布模式。室内我试验证明,该方法为土壤侵蚀的量化研究开辟了新的途径。     

核示踪技术在土壤侵蚀研究中的应用

核示踪技术作为一种新技术、新方法应用于土壤侵蚀研究,使土壤侵蚀研究进入了一个新的阶段,并且使精确地监测泥沙来源成为可能。该评述了近年发展较快的＾１３７Ｃｓ稀土元素＾２１０Ｐｂ示踪法在土壤侵蚀研究中的进展。     

REE示踪条带施放法研究坡面土壤侵蚀垂直分布规律

通过室内模拟和野外小区试验,采用中子活化分析手段,进行了运用ＲＥＥ 示踪条带施放法研究坡面土壤侵蚀垂直分布的可行性分析。结果表明：示踪元素条带施放法研究土壤侵蚀,可定量分析黄土坡面不同坡段的相对侵蚀量,具有满意的试验精度,并揭示了产沙强度随坡长存在３ 种变化模式。     

REE示踪坡面侵蚀过程研究

在观测年度气候条件下,坡面产流初始阶段片蚀是坡面侵蚀的主要方式,试验期间的三次降雨片蚀分别占坡面总侵蚀量的71%、48%、49%,表明坡面侵蚀处于片蚀-细沟侵蚀演变的初期阶段;同时随着降雨的进行,细沟侵蚀量在不断增大,表明坡面由片蚀为主逐渐过渡到片蚀向细沟侵蚀转变的阶段。对次降雨条件下坡面不同部位的侵蚀泥沙来源研究表明:无论片蚀绝对量如何变化,坡面表层上段的相对侵蚀量始终不大于10%,表明坡面片蚀的来源主要集中在坡面下部;降雨结束后对不同坡段的细沟相对侵蚀量比较分析后发现,不同坡段的相对侵蚀量结果分别为:距坡脚0~1米坡段16%;2~4米坡段6%;5~9米坡段3%,三段的侵蚀量之比约为5∶2∶1,表明细沟侵蚀的主要来源集中在距坡脚4米段内。     

指纹识别技术在泥沙来源研究中的应用进展

指纹识别技术作为一种较新的研究泥沙来源的方法,在泥沙来源研究中获得了越来越多的重视,特别是复合指纹识别技术定量研究泥沙来源在模型和应用方面已取得了一系列进展。本文阐述了传统研究泥沙来源的方法,总结了单因子指纹识别技术以及复合指纹识别技术在泥沙来源研究中的应用原理与进展,并对复合指纹识别技术应用前景及发展趋势进行了分析。     

指纹识别技术在泥沙来源研究中的应用进展

指纹识别技术作为一种较新的研究泥沙来源的方法,在泥沙来源研究中获得了越来越多的重视,特别是复合指纹识别技术定量研究泥沙来源在模型和应用方面已取得了一系列进展。本文阐述了传统研究泥沙来源的方法,总结了单因子指纹识别技术以及复合指纹识别技术在泥沙来源研究中的应用原理与进展,并对复合指纹识别技术应用前景及发展趋势进行了分析。     

REE示踪坡面侵蚀的演变过程

通过人工模拟降雨,利用分段和分层结合布设不同的稀土氧化物(Rare-Earth Oxide),研究次降雨条件下坡面侵蚀的演变过程。结果表明,随降雨的进行．坡面侵蚀一般存在一个由片蚀-近坡角纹沟发育-细沟发育-坡面侵蚀稳定(至基准面)的动态演化过程,各过程中相应侵蚀形态占据主导地位;沟头的出现是导致各侵蚀段侵蚀活跃的重要因素;连续小雨强降雨条件下,坡面以细沟发育为主,侵蚀过程较初次降雨要平稳得多。     

基于REE示踪对红壤细沟间侵蚀团聚体周转和泥沙迁移特征的研究

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,土壤表层团聚体的粒径分布变化对土壤结构和侵蚀过程发育具有重要意义。为探究细沟间侵蚀过程中土壤团聚体周转和泥沙迁移路径过程,本研究基于微型土槽,设置90 mm·h^-1雨强,10°坡度的条件,进行室内模拟降雨试验。利用稀土元素示踪技术标记土壤团聚体,通过ICP-MS测定稀土元素浓度,对不同粒径土壤团聚体（5～2 mm、2～0.2 5 mm、0.25～0.053 mm、<0.053 mm）的破碎和形成过程进行定量分析,同时量化侵蚀泥沙的来源特征。结果表明,细沟间侵蚀过程中,侵蚀泥沙颗粒主要由同等粒径大小的团聚体受径流搬运形成,且该粒径泥沙含量随降雨时间增加而减少;残留团聚体呈明显的周转过程,<0.25 mm的团聚体更易粘结或吸附至大粒径团聚体上,而>0.25 mm团聚体倾向于发生破碎（破碎率分别为45.8%和43.3%）,且破碎程度不断增加;<0.053 mm和2～0.25 mm 大小的泥沙含量及相应粒径的团聚体在泥沙中的贡献率对径流系数和泥沙粒径分形维数具有重要作用。所以,细沟间侵蚀过程中土壤表土结构变化、泥沙迁移与团聚体粒径密切相关,该成果进一步为土壤侵蚀过程模型和水土保持措施提供理论依据。     

基于不同模型不同指纹因子的东北黑土区小流域泥沙来源分析

基于指纹识别技术计算了东北黑土区典型小流域不同侵蚀产沙源地的泥沙贡献比。通过分析农地、林地、草地表层土以及侵蚀沟样品中的33种物质,使用非参数检验和多元判别分析筛选出包括P、Ce、Ga、Rb和137Cs组成的最优复合指纹因子,并将放射性核素137Cs和210Pbex作为第2组指纹因子,将最优复合指纹因子中的单个因子分别作为单因子,作为第3组指纹因子,分别利用多元混合线性模型、Bayesian模型和单因子解析解等泥沙来源指纹分析方法计算了表层土和侵蚀沟的相对泥沙贡献比。结果表明:基于不同模型不同指纹因子的泥沙来源贡献比结果虽不尽相同,但无重大差别。利用多元混合线性模型计算时,由放射性元素137Cs和210Pbex作为指纹因子计算的泥沙来源(表层土47.5%,侵蚀沟52.5%),与最优复合指纹因子计算的泥沙来源(表层土44.6%,侵蚀沟55.4%)基本一致;利用Bayesian模型计算时,由放射性元素137Cs和210Pbex作为指纹因子计算的表层土和侵蚀沟的泥沙贡献比约各占1/2,而利用最优复合指纹因子计算得到的泥沙贡献比中,表层土(58.8%)多于侵蚀沟(41.2%);以复合指纹因子中单个因子为指纹因子计算解析解,P、Ga、Ce、137Cs 4个因子的判别能力较强,能有效判别泥沙物源区;为保证泥沙贡献比计算结果的精确性,有必要确定各模型的计算精度,并挖掘具体的影响因素,调整参数或算法,为模型改进提供依据。研究发现,面积占比不足1%的侵蚀沟贡献了流域近1/2的泥沙,表明侵蚀沟发育引起的土壤流失不容小觑,应加强对该区侵蚀沟道的治理。