用^137Cs法探讨苏南坡地的土壤侵蚀

与黄土和红壤地区相比 ,学术界对苏南丘陵区土壤侵蚀的关注要少得多 ,也许是这里的土壤侵蚀的绝对数量不大 ,然而 ,苏南地区的土壤侵蚀引起的生态影响却不容忽视 ,如因土壤侵蚀造成的养分流失对水体的影响及土层减薄都远超过黄土区。为了探讨苏南土壤侵蚀的生态影响 ,首先是要了解土壤侵蚀的状况 ,在这方面 13 7Cs示踪法是一种非常有用的工具 ,可是要使用此法 ,必须要解决两个问题 ,一是确定研究区的背景值 ,二是建立估算土壤侵蚀的模型。经过较长时间的研究 ,确定苏南地区的 13 7Cs背景值为 2 2 0 0 Bq/m2 ;并根据基本物理含义 ,建立了耕地与非耕地的土壤侵蚀模型 ,用这 2个模型并借用其他学者提供的土壤沉积模型 ,对宜兴竹园及茶园两个坡地的土壤侵蚀与沉积作了估算。在此基础上 ,又尝试着简单探讨了土壤侵蚀引起的土层及养分流失的生态影响     

晋陕蒙能源基地榆神府矿区水土流失综合评价

苏南丘陵区存在多种利用当地土地资源方式，诸多利用方式也改变了土壤的性能，一般是人类干预下的耕地的土壤侵蚀及养分流失高于处在自然半自然状态下的非耕地。为了定量了解由土壤侵蚀引起的养分流失，首先应掌握土壤侵蚀的强度，^137Cs示踪法可以对此提供帮助。使用此法需解决2个问题：确定研究区域的^137Cs背景值与建立估算土壤侵蚀的模型，我们在这方面做了合理的尝试。以此为基础，估算了各种利用方式下土壤养分流失量；为了与黄土和红壤区土壤侵蚀的危害相比较，提出了等值侵蚀模数的概念，以便揭示苏南地区土壤侵蚀的潜在危害性。通过研究初步确认耕地尤其是水田可能是太湖水体营养元素的主要农业来源。     

基于137Cs示踪的南方红壤丘陵区不同土地利用管理方式的侵蚀效应

南方红壤丘陵区因土壤侵蚀严重而成为生态脆弱地带.通过137Cs示踪技术,采用相关土壤侵蚀定量模型,对南方典型红壤丘陵区不同土地利用与管理方式下不同地貌部位的土壤侵蚀及其导致的侵蚀效应进行了研究.结果表明:研究区的137Cs的背景值为(1 920±125.6) Bq/m2;137Cs含量在不同土地利用管理方式和地貌部位存在明显的分异;侵蚀强度总的变化趋势表现为:荒山＞本地松林、水保林＞桔园＞桔园改苗圃地＞苗圃,因侵蚀而导致的土壤有机质和其他理化性状也表现出大致相同的变化特征;而不同地貌部位的侵蚀模数则表现为坡顶相对较小,坡中和坡底则相对较大.     

137Cs 示踪技术背景值研究进展与建议

利用环境核素137Cs示踪技术研究土壤侵蚀被越来越多的科研人员所采用,而背景值的确定是利用该技术研究土壤侵蚀的前提和根本,直接关系到侵蚀速率计算的准确与否。本文从137Cs背景值采样点的选取方式,137Cs全球空间分布预报模型以及影响137Cs沉降因素等方面进行了总结性综述,对137Cs背景值研究应注意的问题和今后研究重点提出了建议。     

江苏省句容地区137Cs背景值研究

土壤侵蚀问题是当今世界面临主要环境问题之一,137Cs示踪作为一种应用于土壤侵蚀研究比较成熟的方法,其背景值的确定是前提.本研究通过两个疑似背景值点样品的采集,探讨了耕地土壤剖面137Cs活度的分布特征、增加样品的采集数量,并且与其他研究者的研究进行对比,确定江苏省句容地区137Cs的背景值为1820.36 Bq/m2.此活度与江苏省其他地区的背景值接近,可以用该背景值进行土壤侵蚀速率以及农业非点源污染负荷估算.     

镇江地区不同地类土壤侵蚀~(137)Cs法初步研究

选择江苏镇江地区作为研究区,采集仑山水库附近的12个土壤剖面共116个土壤样品,运用137Cs示踪方法,探讨了撂荒地、油菜地、茶园、林草地、林地、水稻田6种地类的137Cs含量及其侵蚀模数。研究表明:该区土壤中的137Cs背景值为1760.48Bq/m2。在0—50cm深度范围内,137Cs含量平均值为844.03Bq/m2,土壤侵蚀模数平均值为2642.89t/(km2.a)。不同地类按137Cs含量的大小排序,非耕作土为林草地>撂荒地>林地,耕作土为水稻田>油菜地>茶园;按土壤侵蚀模数的大小排序,非耕作土为林地>撂荒地>林草地,耕作土为茶园>油菜地>水稻田。非耕作土为轻度侵蚀,耕作土多为中度到强烈侵蚀。     

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。     

~(137)Cs技术研究岩溶高原湿地小流域土壤侵蚀特征

运用137Cs技术研究了威宁草海沙河小流域不同土地利用方式和地貌部位的土壤侵蚀特征。结果表明:研究区137Cs的背景值为879Bq·m2;农耕地土壤剖面中137Cs中呈均匀分布,非农耕地土壤剖面中呈指数递减分布;不同土地利用方式下,137Cs的面积活度值从大到小为灌丛地人工草地农耕地,土壤侵蚀模数值为农耕地草地灌丛地;不同地貌部位土壤中,137Cs面积活度值从大到小为下坡中坡上坡,侵蚀模数值变化为上坡中坡下坡。小流域年均侵蚀模数为:1254.9t·(km2·a)-1,灌丛地侵蚀模数为462.6t·(km2·a)-1,人工草地为630.4t·(km2·a)-1,农耕地为3311.8t·(km2·a)-1。因此,在小流域水土流失综合治理过程中,农耕地是治理的重点。     

基于137Cs的新疆准东地区不同土地利用类型 土壤风蚀特征研究

风力侵蚀是准东干旱与半干旱地区土地沙漠化的关键因素,通过野外考察和土壤~(137)Cs取样分析,对准东地区不同土地利用类型下土壤~(137)Cs分布特征及风力侵蚀进行了初步研究。研究表明,不同土地利用类型土壤~(137)Cs剖面分布特征不同,~(137)Cs基本分布在0~20 cm,甚至更浅,~(137)Cs活度值介于0~65.50 Bq/kg;各样点~(137)Cs总量介于0~1 698.29Bq/m~2,其中背景值为1 698.29 Bq/m~2,不同地类~(137)Cs总量排序为:低平地草甸(背景值样点)灌丛沙堆荒漠草地砾石戈壁盐碱地耕地固定沙地半固定沙地风蚀裸地;估算出耕地和非耕地各样点的风蚀速率,耕地平均风蚀速率为744.50 t/(km~2·a),非耕地风蚀速率介于945.06~4 404.01 t/(km~2·a)之间,平均值为2 589.96 t/(km~2·a)。     

沂蒙山区土壤侵蚀的137Cs示踪法初步研究

沂蒙山区是我国北方典型的土石山区,当地土壤由片麻岩、砂岩发育而来,质地疏松易流失,缺乏对泥沙侵蚀监测的长期观测数据。本研究采集了山东省沂蒙山区某一小流域的48个土样共72个样品,利用137Cs示踪技术,确定该地区土壤中的137Cs背景值约为1 740 Bq m-2,并利用杨浩等人的土壤侵蚀定量模型,对该流域土壤侵蚀进行了初步估算。估算结果表明该地区非耕地土壤侵蚀的平均速率为2 531 t km-2a-1,坡耕地土壤侵蚀的平均速率为6 953 t km-2a-1。由于人类耕作活动以及地形的影响,坡耕地土壤侵蚀严重,土壤侵蚀速率在坡面上呈复杂变化。当地土壤流失严重,使得土壤涵蓄水能力下降,加剧了洪涝、干旱灾害的发生,影响当地农业的可持续发展和人们生活水平的提高。     

侵蚀引起的苏南坡地土壤退化

Soil erosion accelerates soil degradation. Some natural soils and cultivated soils on sloping land in southern Jiangsu Province, China were chosen to study soil degradation associated with erosion. Soil erosion intensity was investigated using the ¹³⁷Cs tracer method. Soil particle-size distribution, soil organic matter (OM), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were measured, and the effects of erosion on soil physical and chemical properties were analyzed statistically using SYSTAT8.0. Results indicated that erosion intensity of cultivated soils was greater than that of the natural soils, suggesting that cultivation increased soil loss. Erosion also led to an increase of coarser soil particle proportion, especially in natural soils. In addition, silt was the primary soil particle lost due to erosion. However, in cultivated fields, coarser soil particles over time were attributed not only to soil erosion but also to mechanical eluviation as a result of farming activities. Moreover, erosion caused a decrease in soil OM, TN and TP as well as thinning of the soil layer.     

利用137Cs示踪技术评价东北黑土侵蚀和沉积过程

Soil and water losses through erosion have been serious in the black soil region of Northeast China. Therefore, a sloping cultivated land in Songnen Plain was selected as a case study to： 1） determine the ^137Cs reference inventory in the study area; 2） calculate erosion and deposition rates of black soil on different slope locations; 3） conduct a sensitivity analysis of some model parameters; and 4） compare overall outputs using four different models. Three transects were set in the field with five slope locations for each transect, including summit, shoulder-slope, back-slope, foot-slope, and toe-slope. Field measurements and model simulation were used to estimate a bomb-derived ^137Cs reference inventory in the study area. Soil erosion and deposition rates were estimated using four ^137Cs models and percentage of ^137Cs loss/gain. The ^137Cs reference value in the study area was 2 232.8 Bq m^-2 with ^137Cs showing a clear topographic pattern, decreasing from the summit to shoulder-slope, then increasing again at the foot-slope and reaching a maximum at the toe-slope, Predicted soil redistribution rates for different slope locations varied. Among models, the Yang Model （YANG-M） overestimated erosion loss but underestimated deposition. However, the standard mass balance model （MBM1） gave predictions similar to a mass balance model incorporating soil movement by tillage （MBM2）. Sensitivity analysis of the proportion factor and distribution pattern of ^137Cs in the surface layer demonstrated the impact of ^137Cs enrichment on calculation of the soil erosion rate. Factors influencing the redistribution of fallout ^137Cs in landscape should be fully considered as calculating soil redistribution rate using ^137Cs technique.     

农耕地土壤~(210)Pb_(ex)含量对侵蚀速率变化的响应模型

论文在分析了农耕地土壤侵蚀速率改变后土壤中210Pbex含量变化的基础上,检讨了现行的计算农耕地土壤侵蚀速率210Pbex法存在的问题误区。根据质量平衡原理建立了农耕地土壤210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型,证明长期以来普遍认为的"210Pbex法测定值为100a或200a以来的较长期的平均土壤侵蚀速率"的看法是不正确的。并用模型模拟计算了侵蚀速率变化后农耕地210Pbex含量的响应过程,结果表明农耕地土壤侵蚀速率发生变化后,土壤的210Pbex面积活度迅即响应,随着时间的增加呈指数变化。侵蚀速率增大的,土壤中210Pbex面积活度降低;减小的,210Pbex面积活度增加。210Pbex可以替代137Cs用于农耕地土壤侵蚀速率的测定。210Pbex不但可以测定持续耕种100a以上农耕地的侵蚀速率,也可以用于调查近期土地利用变化的土壤侵蚀响应。     

Assessment of soil losses on cultivated land by using the Cs technique in the Upper Yangtze River Basin of China

This paper presents the results of using the ¹³⁷Cs technique to assess soil erosion rates of both sloping cultivated land and flat terraces in the Upper Yangtze River Basin, China. The study was carried out on eighteen sloping cultivated fields and four flat terrace fields in eight counties and cities over the eastern part of the basin. The ¹³⁷Cs-reference inventory ranged from 620.5 to 2573.2 Bq/m². For the 18 sloping cultivated fields, the average ¹³⁷Cs inventory over a field ranged from 204.9 to 1847.7 Bq/m², which accounts for 15–77% of the local ¹³⁷Cs reference inventory, and the average water erosion rate ranged from 758 to 9854 t/km² per year, with erosion rates of <1000 t/km² per year in two fields; 1000–5000 t/km² per year in eight fields; and >5000 t/km² per year in eight fields. It is apparent that most of the sloping cultivated fields suffer severe or very severe soil erosion. For the four terrace fields under this study, the average ¹³⁷Cs inventory over a field ranged between 915.8 and 2675.4 Bq/m², which accounts for 97–104% of the local ¹³⁷Cs reference inventory. However, water erosion is very slight on the terrace fields and little soil is lost from the terraces. The study also indicated that the severity of soil erosion is strongly related to soil texture and slope gradient.     

利用137Cs示踪农业耕作土壤侵蚀速率的定量模型

建立了一个根据农业耕作土壤剖面中^137Cs的损失量与土壤侵蚀量之间关系的定量模型,在假设^137Cs在耕层中得到充分的混合而变得均一的基础上,根据质量平衡模型推导而成,模型显示^137Cs的衰变常数,年沉降分量,耕层厚和采样年份对年平均土壤侵蚀速率都有重大影响,模型结果还说明,^137Cs的损失量与年平均土壤侵蚀量之间的关系既非线性关系亦非指数关系,而是一种复杂的曲线关系。     

三峡库区紫色土坡耕地土壤侵蚀的137Cs示踪研究

坡耕地是三峡库区的重点水土流失区和河流泥沙的主要来源地.采用~(137)Cs示踪技术对三峡库区紫色土坡耕地的土壤侵蚀速率进行了定量研究.结果表明,新政小流域的~(137)Cs本底值为1 420.9 Bq/m~2;平均坡度为11.4°的缓坡耕地的~(137)Cs面积活度介于398.5～1 649.6 Bq/m~2之间,坡长加权平均值为816.0Bq/m~2;采用改进的简化质量平衡模型计算了坡耕地的土壤侵蚀速率,结果得出该坡地的土壤侵蚀模数介于-3 358.8～4 937.4 t/(km~2·a),其加权平均值为1 294.6 t/(km~2·a).受犁耕作用的影响,坡耕地两个坡段的土壤侵蚀速率随坡长增加大致都呈下降趋势,并在坡段下方出现了堆积.坡耕地土壤侵蚀速率不高的原因,一方面是由于所研究坡耕地属于缓坡,坡度较小,另一方面则是由于当地农民总结出了一套有效防止水土流失的耕作方式,使得土壤侵蚀强度大大降低.     

不同土地利用方式下农地土壤侵蚀与养分流失

利用人工模拟降雨装置对影响坡耕地土壤入渗的诸因素进行了研究。发现坡面产流历时与土壤容重、初始含水率、坡度、降雨强度、耕作管理措施呈负相关;土壤稳渗速率与降雨强度、耕作管理措施呈正相关,与土壤容重、初始含水率、坡度呈负相关。通过综合因素分析可知,影响坡面土壤入渗和产流历时的主要因子为土壤物理性质和耕作管理措施。     

Caesium-137 fallout depth distribution in different soil profiles and significance for estimating soil erosion rate

Caesium-137 (¹³⁷Cs) has been widely used for the determination of soil erosion and sediment transport rate. However, depth distribution patterns of ¹³⁷Cs in the soil profile have not been considered. As a result, the erosion rates may be over-estimated or underestimated. This paper presents the depth distribution of ¹³⁷Cs fallout in different soil profiles using published data. Three types of depth distribution functions of ¹³⁷Cs are given by using statistical regression methods, the exponential type, the peak type and the decreasing type (including uniform distribution). Relationships between ¹³⁷Cs loss and soil erosion rate are given by introducing the regression functions. The influence of depth distribution of ¹³⁷Cs on the estimation of the soil erosion rate was simulated. Simulation results showed that very different soil erosion rates could be deduced for different depth distributions when ¹³⁷Cs loss is the same, which indicates that the depth distribution pattern should be considered when soil erosion is estimated by using ¹³⁷Cs. Simulation results also suggested that it is most important to determine the depth distribution of ¹³⁷Cs near the soil surface and the annual relative loss of ¹³⁷Cs by using the depth distribution of ¹³⁷Cs as a criterion to estimate the soil erosion rate.