强度耕作对137Cs、210Pbex和有机质剖面分布的影响

很少有关于直接测定强度耕作侵蚀引起土壤退化过程的报道.我们的目的是确定应用137Cs和210Pbex直接定量评价耕作侵蚀对土壤有机质(SOM)坡面运移影响的可能性.我们在黄土高原陡坡耕地上进行了50次犁耕活动,并将与其相临的另一块陡坡耕地作为对照.在对照坡地不同坡位,137Cs浓度均匀分布于上部0～30 cm土层,而210Pbex浓度在坡上部和坡中部随土层深度增加呈现线性递减,在坡下部呈指数函数递减.0～30 cm土层中土壤有机质含量显著大于30 cm深度以下土层,并在坡中部和坡下部呈现与210Pbex类似的土壤剖面分布特征.与对照坡地比较,50次犁耕活动导致坡上部、坡中部0～45 cm土层的SOM含量分别降低了38%和47%,坡下部0～100 cm土层中的SOM含量却提高了18%.坡上部土壤剖面中137Cs浓度的加权平均值从1.48 Bq/kg降低到0.29 Bq/kg, 坡中部从2.53 Bq/kg减少到0.33 Bq/kg,坡下部从1.48 Bq/kg提高到2.81 Bq/kg.210Pbex浓度的剖面加权平均值在坡上部从27.71 Bq/kg下降到6.15 Bq/kg,在坡中部和坡下部分别从35.46 Bq/kg和25.53 Bq/kg降低到1.57 Bq/kg和19.40 Bq/kg.137Cs和210Pbex的剖面分布与SOM在p<0.001水平呈显著相关,相关系数R2值在对照坡地为0.81～0.86,在犁耕实验坡地为0.86～0.91.实验结果表明,环境放射性核素137Cs和 210Pbex在黄土高原陡坡地遵照同一物理运移机理,可直接应用于定量评价耕作侵蚀与土壤质量的关系.     

COMPARISON OF THE DEPTH DISTRIBUTION PROCESSES FOR 137Cs AND lePbu IN CULTIVATED SOILS

探讨了^137Cs与^210Pbex在农耕地土壤深度分布过程的差异。基于^137Cs与^210Pbex的不同沉降过程,考虑到核素由犁耕层向犁底层的扩散,对农耕地土壤^137Cs与^210Pbex的深度分布过程进行了理论推导,并以杨凌符家庄麦田剖面的实测数据予以验证,同时讨论了实测符家庄麦田剖面^137Cs与^210Pbex深度分布的规律特征及其原因,以此阐明了^137Cs与^210Pbex在农耕地土壤深度分布过程的差异。^137Cs源于大气核试爆,没有持续沉降补充,犁耕层和犁底层土壤^137Cs深度分布一直处于随时间变化的非稳定态;而210Pbex是天然核素,存在大气沉降的持续补充,犁耕层和犁底层土壤^210Pbex深度分布最终呈稳定态。农耕地土壤^137Cs与^210Pbex深度分布的实测值曲线与理论值曲线的差异,尤其^210Pbex可能与耕作深度的变化历史或土地利用（覆被）变化有关。     

137Cs和210Pbex双核素示踪"三北"防护林区退耕前后坡地土壤侵蚀变化

为查明"三北"防护林建设前后农耕地和退耕地土壤保持效益变化，利用137Cs和210Pbex双核素示踪技术，选择了防护林建设较为成功的张家口坝上地区（风力侵蚀区）作为典型区，研究了农耕地以及退耕地土壤137Cs和210Pbex的剖面变化规律及其示踪的土壤侵蚀变化。结果表明：1）由于耕作的混匀作用，农耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex均呈均匀态分布；退耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex则表现为表层（0～5cm）浓度最高、下层（5～25cm）浓度均相对较低且分布相对均匀的形态，这表明退耕后坡地土壤137Cs和210Pbex剖面形态均会发生一定变化，退耕驱动土壤137Cs和210Pbex剖面变化导致运用土壤核素估算侵蚀模型在该区域难以适用；2）基于土壤137Cs和210Pbex剖面变化规律，利用210Pbex质量平衡方程，提出了退耕地土壤210Pbex土壤侵蚀估算模型；3）利用137Cs比例模型估算退耕地土壤侵蚀速率为27.94±11.92 (t/hm2·a)，农耕地侵蚀速率为29.11±14.42 (t/hm2·a)，而利用修正后的210Pbex转换模型估算得到"三北"防护林区退耕地造林前平均侵蚀速率为82.16±14.36 (t/hm2·a)，造林后平均侵蚀速率为-41.28±33.91 (t/hm2·a)；农耕地造林前平均侵蚀速率为68.55±22.11 (t/hm2·a)，造林后平均侵蚀速率-8.52±47.32 (t/hm2·a)。这表明137Cs示踪技术主要表征了1963年以来该区坡地土壤侵蚀和沉积的平均结果，而210Pbex示踪技术则可以较好地示踪防护林建成前后的土壤侵蚀变化。此外，研究结果也表明，相比于"三北"防护林建成之前，建成之后该区农耕地和退耕地的土壤侵蚀速率均呈显著下降趋势，且均由前期的风沙侵蚀转变成了风沙沉积。     

江西红壤丘陵区~(137)Cs和~(210)Pb_(ex)与有机质关系的研究

以江西省余江县中科院红壤试验基地三分场附近的低山丘陵区为研究区,应用核素示踪技术和化学方法相结合的手段,对研究区土壤样品中有机质、137Cs、210Pbex含量的剖面分布及其相关性做了分析,结果表明:在耕层深度内,有机质和137Cs含量呈显著的正相关关系,而210Pbex含量波动比较大,与有机质含量相关性较小;137Cs空间分布上的变化规律受地形空间分异的控制,除坡脚外不同部位有机质含量和137Cs含量相关系数呈现坡上部﹥坡中部﹥坡下部的特点。     

监测土壤流失的标线法及其测定犁耕运移土壤的尝试

介绍了监测土壤流失和堆积的一种新方法——标线法和在贵州普定喀斯特坡地开展试验研究测定犁耕侵蚀的结果。坡度3°、坡长24.2 m的石灰土旱坡地10次犁耕的试验结果表明:坡顶犁耕侵蚀速率0.67 cm/a,和实际情况相符;顺坡犁耕通量52.6 kg/(m.a),和其他研究者用小石子或137Cs、210Pbex核素示踪法测得的值基本一致。标线法具有简便易行、价值低廉和标线隐蔽性强、不易被发现破坏的特点,所测结果是可靠的。此法解决了侵蚀针或标桩法可能干扰径流和风流场的问题,且不妨碍犁耕,可广泛应用于流水侵蚀、风蚀和犁耕侵蚀的长期监测。标线法测得的是土壤点侵蚀和堆积量值,非常适用于侵蚀随坡长变化的研究。     

辽东湾沿岸土壤中~(137)Cs背景值及分布特征研究

在辽东湾沿岸区域采集了20个土壤表层样和7个非耕作土壤剖面样(其中一个为标准剖面),通过对采集的土壤样品中的137 Cs进行测量与分析,确定该区域土壤中137 Cs的背景值,并探讨了土壤中137 Cs的分布特征。结果表明,研究区137 Cs的背景值为(1 704±40)Bq/m2;表层土壤中137 Cs的比活度范围为0.84～19.90Bq/kg,不同土地利用类型表层土壤中的137 Cs比活度有明显差异,比活度高低依次为:草地>盐碱地>耕地;非耕作土壤剖面中137 Cs的总量范围为65～1 535Bq/m2,大部分土壤剖面中137 Cs呈指数递减分布,且剖面中的137 Cs发生不同程度的流失,而受到沉积扰动作用的剖面中137 Cs分布无规律。通过探讨辽东湾沿岸区域土壤中137 Cs的背景值及137 Cs的分布特征,为利用137 Cs示踪技术定量研究该区域物质输移和辽东湾沉积物来源提供依据。     

退耕还林坡地土壤CO_2排放的空间变化:地形的控制作用

【目的】退耕还林还草引起地表植被盖度变化不仅能有效控制坡耕地的土壤侵蚀,而且会显著增加土壤有机碳储量。但目前关于退耕坡地人工恢复植被后土壤CO2排放的空间变化及其控制机理却较少研究,增大了定量估算退耕还林工程土壤碳循环效应的不确定性。本文以黄土丘陵典型退耕还林坡地为对象,研究了土壤CO2排放的空间变化及其控制机理,为进一步认识黄土高原有机碳库周转和估算陆地生态系统碳收支提供科学依据。【方法】为了确定人工林山坡土壤CO2排放空间变异及其影响因素,将人工林全山坡划分为峁顶、峁坡、坡上部、坡中部和坡下部5个坡位,并按照从峁顶到坡下部沿顺坡断面每间隔10 m确定一个研究小区,利用点测法测定不同植被类型盖度,利用原状根钻采集土壤剖面样品用于测定根系密度、土壤有机碳(SOC)含量和137Cs面积含量,并利用LI-8100碳通量自动测量仪原位测定土壤CO2排放速率的季节变化,同时测定土壤水分和表层土壤5cm深度的温度,利用相关回归分析法确定影响土壤CO2排放空间变化的主要因素。【结果】试验期间,不同坡位土壤CO2排放速率均表现为夏季秋季春季。与春季相比,人工林全山坡土壤CO2排放速率的平均值在夏、秋季分别增加了48%和9%。研究期内人工林坡地土壤CO2排放速率在春、夏、秋三个季节具有相同的空间分异特征,其平均值的大小为峁顶(参考点)[2.51±0.07μmol/(m2·s)]峁坡[2.19±0.17μmol/(m2·s)]坡下部[1.88±0.12μmol/(m2·s)]坡中部[1.71±0.09μmol/(m2·s)]坡上部[1.62±0.12μmol/(m2·s)]。与峁顶参考点相比,坡上部和坡中部的137Cs面积含量分别减少了46%和29%;峁坡和坡下部的137Cs面积含量分别增加了88%和52%,这说明研究区人工林山坡的坡上部发生了严重土壤侵蚀,坡中部发生了轻度土壤侵蚀,而峁坡和坡下部则发生了土壤堆积,尤以峁坡的土壤堆积最为显著。人工林坡地土壤CO2排放的空间变化与地形坡度、137Cs面积含量(土壤侵蚀指标)均呈显著相关关系(P0.01),与土壤水分、土壤温度和SOC储量只在夏季有显著相关(P0.01),在其它季节无显著相关性;人工林坡地土壤CO2排放的空间变化与植被根系密度无明显相关性。【结论】地形坡度变化驱动的土壤侵蚀和堆积过程是控制黄土丘陵区人工林坡地土壤CO2排放空间分异的主要因子,应在定量评价退耕还林工程的土壤固碳效应时予以考虑。     

用Cs-137示踪法研究浙江天台县典型坡面的土壤侵蚀规律

Cs-137示踪法具有简单、快速、准确的优点,已广泛应用于土壤侵蚀研究.本文在非耕地土壤侵蚀模型的基础上,在浙江省天台县典型区域内,得出Cs-137基准值为2382.02 Bq/m2,土壤Cs-137剖面分布函数为 Cs = 243.73e-0.113z,同时分析了非耕地典型坡面上不同部位的侵蚀与沉积规律.结果表明:土壤侵蚀主要发生在土壤表层20 cm以内的范围,坡地土壤净流失上部大于中下部,在距坡脚附近有土壤沉积现象.坡面不同部位的土壤侵蚀速率并不随着坡长的增加而简单地增大,而是随地表植被结构和覆盖度的不同而变化.     

基于土壤~(137)Cs监测的土壤侵蚀与有机质流失——以密云水库为例

本文运用137Cs核素示踪技术,研究北京重要的水源供应地密云水库周边地区及白河上游地区土壤侵蚀状况与有机质流失状况及其相互之间的量变关系。试验结果表明:0～20cm土层中山坡上137Cs含量低于坡中、坡下,但若山顶具有缓坡或山角下具有陡坡则137Cs含量变化规律相反。根据水利部标准与土壤137Cs监测结果,密云水库周边大部分地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀,部分地区侵蚀情况严重,达到了剧烈侵蚀的程度。不同土地利用方式对土壤有机质分布有很大影响,有机质含量分布为灌丛>林地>果园>农田;上游地区有机质含量高于水库周边地区土壤,表明人为活动加剧了土壤侵蚀和有机质的流失。对于景观单一,地域较小的采样区进行三次曲线数学模拟,其相关系数高达0.9左右,表明在监测土壤137Cs、210Pb含量变化的同时,可以利用小区域数学模型直接预报预测土壤有机质含量的变化。     

西汉水流域典型林草地侵蚀特征分析

为了说明西汉水流域典型林草地的侵蚀特征,为农业工程和流域治理提供依据,采用137Cs土壤侵蚀核素示踪技术,按野外采样、核素检测、模型计算三步开展研究。结果表明,6个本底区域的137Cs面积活度为1 600～2 402 Bq/m2,平均值为2 022 Bq/m2;本底区域和未扰动的林草地,剖面核素活度随深度呈指数递减分布;采样荒草地为轻度侵蚀,林地为沉积或无明显流失,退耕还林用地为中度侵蚀;侵蚀强度：林草地＜荒草地＜退耕还林用地;对于同坡面的不同坡位,侵蚀强度：坡面上部＞中部＞下部;植被发育程度影响侵蚀量的大小,对于同一土地利用类型,通常植被覆盖度越高,侵蚀速率越小,反之侵蚀速率越大。     

土壤样品中~(137)Cs和~(210)Pb活度分析比对研究

本文介绍了国际原子能机构(IAEA)组织的5个土壤样品中137Cs和210Pb活度分析的国际比对结果。本实验室比对用HPGe低本底γ谱仪对土壤样品进行测量,用LabSOCS(Laboratory Sourceless Calibration Software)进行系统无源效率刻度。通过IAEA的评价指标对结果进行评价表明,所测定的5个土壤样品中137Cs和210Pb活度结果都满足达标的要求,成功通过了IAEA的比对。IAEA公布的所有参加的18个实验室的比对结果显示,137Cs活度测定结果有82%的实验室属可接受,而210Pb活度测定结果只有33%的实验室属可接受。对这次国际比对总结分析经验和不足:137Cs与210Pb相比,其分析不确定性相对小,分析误差容易控制;210Pb是土壤中本身存在的放射性核素,其穿透能力较低,受土壤母质和本底的影响,其分析误差不容易控制。     

土壤侵蚀~(137)Cs测定的示踪法原理及其常用模型

简要介绍了137Cs示踪法在土壤侵蚀研究中的应用,内容包括137Cs示踪的基本原理,用于耕地及非耕地土壤侵蚀的常用模型,如非耕地的指数分布模型,耕地的比例模型、容量模型和质量平衡模型,同时对以上几种耕地模型的建模假设、计算公式和应用限制进行了对比分析。     

核素比率在土壤侵蚀区的应用探讨--以210Pbex/137Cs为例

环境放射性核素7B e、137C s和210Pb为测量土壤侵蚀和沉积速率提供了一种重要的方法。在某些情况下,由于受各种因素的影响,单一核素进行示踪研究很难精确测量,而核素比率的方法作为有益的补充,能够精确测量土壤侵蚀量的多少。这篇文章介绍W a llbrink和M urray在S t.H e lens森林区用210Pbex/137C s方法测量土壤侵蚀的情况,了解国外的研究动态,对此也提出在应用核素比率法中应注意的问题和展望。     

水稻对~(14)CO_3~(2-)的吸收和积累动态

用同位素示踪技术研究水稻对14CO32-的吸收和积累动态,及其在水稻田中的行为特性。结果表明:通过水稻根系和浸于水中的茎杆下部吸收的14CO32-离子会向上部组织输送并形成积累趋势;在上部组织中,叶和茎杆上部的14C比活度随时间呈逐渐上升的趋势,而穗中的比活度于14d达最大值(271.9Bq/g)后又呈下降趋势;茎杆下部由于直接浸于水中,表现出对14CO32-离子的快速吸收、吸附,此后随时间呈下降趋势,根部表现出上升过程迟后于茎杆下部,其14C比活度也低于茎杆下部。上部组织(穗、叶和茎杆上部)中14C的百分含量随时间上升,而下部组织(茎杆下部和根)则相反,至试验后期(21~35d),其百分含量基本持平(约各占50%),14C从下部组织向上部组织输送的特征非常明显。     

环境放射性核素~(137)Cs和~(210)Pb_(ex)的田间原位测定研究

原位现场γ谱仪具有快速准确监测土壤中环境放射性核素137Cs和210Pbex的潜力,可以解决传统环境放射性核素示踪土壤侵蚀在选择参考点和测定时间过长问题。本研究应用现场γ谱仪(ISOCS,In-situObject Counting System),对内蒙古锡林浩特草原土壤中137Cs和210Pbex的含量进行了田间原位(不采样)测定,并与室内γ谱仪测定结果进行了比对。结果显示:现场γ谱仪的探头离地面1m,采用90度准直器,测量时间保证3600s以上时,测定的土壤中137Cs面积浓度与室内测定结果一致,二者的平均偏差为8%,表明现场γ谱仪测定具有较高精度,是快速评价土壤侵蚀速率的有效技术;210Pbex的原位测定结果显著高于室内测定结果,可能由于测定时间较短所致。初步研究结果表明:原位测定具有时间短、精度高的优点,可以克服传统采样造成的空间变异误差。     

小流域不同土地利用方式土壤侵蚀分异的^137Cs示踪研究

应用137Cs示踪技术研究了黄土丘陵区典型流域土壤侵蚀强度分异规律,并对其原因进行了分析。结果表明,传统作业的果园地土壤侵蚀较坡耕地、生态林地严重;直接还林地土壤侵蚀较撂荒地严重;峁坡阳面人工林地土壤侵蚀较谷坡阴面人工林地严重;退耕时间短的地块土壤侵蚀较退耕时间长的地块严重。改善土地管理方式、因地制宜进行退耕地的植被建设是有效遏制土壤流失的关键点。     

应用环境放射性核素示踪技术研究农业立体污染的构思

如何进行有效的监测与防治农业立体污染,已经成为研究我国食品安全与人类生存环境的重大科学问题之一。本文从论述137Cs2、10Pbex7、Be的来源和示踪原理入手,提出了应用环境放射性核素示踪技术研究农业立体污染的新构思,主要包括:查明农业景观系统中污染物质的本底值,辨析污染物来源和传输路径,评价不同农艺措施和土地利用防治农业立体污染的有效性,建立基于环境核素示踪的农业立体污染分布式预测模型。     

雌激素受体碘标记放射配体的合成与选择

雌激素的放射受体分析在药物设计、癌症等疾病的诊断和治疗等方面的应用十分广泛。本研究中,共合成了7种125I标记雌激素放射配体,分别为125I-Estradiol-6-CMO-His1、25I-Estradiol-3-CME-His1、25I-Estradiol-17-HS-His、21-25I-Estradiol、41-25I-Estradiol、2,4-2125I-Estradiol和16α125I-Estradiol,并比较了它们用于放射受体分析(RRA)的结果,表明在上述雌激素放射配体中,16α125I-Estradiol具有较好的生物活性。     

~(137)Cs在水-吸附剂体系中的行为

吸附剂对水体中1 37Cs的吸附随着时间延长而增加 ,约 3h后吸附达到平衡 ,不同吸附剂有不同的饱和吸附率 ;沸石、分子筛和蒙脱石是1 37Cs的强烈吸附剂 ,而青紫泥、小粉土和红壤则是廉价、实用的净化剂 ;矿物经活化处理后可提高对1 37Cs的吸附能力 ,其吸附率与粒径之间的关系呈幂回归形式 ,选择适当粒径的矿物可达到理想的吸附效果 ;由于拮抗作用 ,K离子可抑制吸附剂对水体中1 37Cs的吸附 ;1 37Cs在土壤中不易移动 ,0～ 5cm表土层中几乎集中了施入量的 99%以上。     

抗辐射球菌对结球甘蓝吸收~(134)Cs的影响

在土壤中引入134Cs后接种抗辐射球菌(Deinococcus radiodurans),研究其对放射性铯在土壤中化学形态的影响。在抗辐射球菌存在的情况下,利用结球甘蓝(Brassica oleracea)吸收134Cs,初步研究了134Cs化学形态与结球甘蓝对其吸收能力的关系。结果表明:134Cs在土壤中主要以残留态形式存在,且接种抗辐射球菌的土壤残留态134Cs比在无菌土壤中的比例高28.64%~38.17%。结球甘蓝对134Cs的吸收量约为12100Bq/g,但在接种抗辐射球菌后,结球甘蓝对134Cs的吸收量约为8500Bq/g,比未接种细菌时的吸收量下降了约29%。抗辐射球菌可以改变134Cs在土壤中的化学形态,从而降低植物对134Cs的吸收。