土壤侵蚀稀土元素示踪法操作技术研究

作为研究土壤侵蚀垂直分布的一种新方法，较详细地描述了稀土元素示踪法的原理与操作技术；通过实例说明了诸如示踪元素的选择原则，施放量的计算，施放方法及其注意事项等实际应用中可能遇到的各种问题的解决方法；给出了利用本法研究土壤侵蚀的精度计算公式。室内外试验的结果表明：我们所提出的ＲＥＥ示踪法研究土壤侵蚀操作技术是正确可行的，能够满足研究工作的需要。     

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。     

~(137)Cs测定法研究不同坡面土壤侵蚀空间的分布特征

通过对短坡长农耕地坡面、沟坡、沟道坡面及复合坡面表层土壤１３７Ｃｓ 含量的测定分析,研究了这几种坡面土壤侵蚀空间分布特征。结果表明,在所有坡面上土壤侵蚀都表面为波动趋势,短坡长农耕地坡面中部侵蚀更为强烈;沟道侵蚀表现为溯源侵蚀强烈的趋势,而沟坡由于地表覆盖等因素的影响,侵蚀特征表现复杂;在复合坡面上及相同坡度、坡长的情况下,由于所处的部位不同,侵蚀量相差极大;在长时间段内,影响侵蚀变化的最主要因素是微地貌的变化。     

土壤侵蚀研究中核示踪技术的应用

核示踪技术是研究土壤侵蚀的一种新技术。本文简述了土壤侵蚀研究中核示踪技术的应用现状,并介绍了一种新方法———稳定性稀土元素（ＲＥＥ）示踪法。该方法可定量测定坡面不同地形部位的相对侵蚀量,揭示侵蚀过程中相对侵蚀量沿坡面的变化趋势,还可反映野外全坡长小区土壤侵蚀的分布模式。应用结果表明,稀土元素在土壤侵蚀时空分布、泥沙运移、沉积过程以及小流域泥沙来源等研究领域均有广阔的应用前景。     

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。     

坡面土壤侵蚀垂直分布定量分析研究

通过野外侵蚀小区实验，进一步证明了稀土元素示踪法在土壤侵蚀垂直分布研究中的可应用性。在一个侵蚀小区上，实验揭示出产沙强度随坡长存在三种变化模式，增长型，增长－－递减型和波动型，其形成机理可能与径流过程有关。利用稀土元素在坡面的再分布，初步建立了估算坡面沟蚀率的关系式。稀土元素点穴施放法尚存在问题，有待深入研究。     

坡面侵蚀土壤磁化率及磁性示踪试验研究

通过在小流域坡面上进行的实地磁测、室内组分分离、组分磁测及坡面土壤侵蚀磁性示踪试验,对坡面不同空间部位土壤的磁化率特征和降雨后土壤磁化率变化的机理,以及利用磁性示踪法来研究坡面土壤侵蚀的可行性进行了探讨,结果表明,坡面土壤磁化率以上坡磁化率最低、中坡最高、下坡居中;土壤不同粒径组分磁化率与粒径大小存在密切联系,土壤不同粒径组分中以粒径在0.1～0.25mm的组分对土壤磁化率影响最大;在降雨后不同坡位土壤磁化率均发生变化,其机理是由于土壤遭到侵蚀后粒级组成发生变化,从而造成磁性矿物的含量发生变化,进而引起了土壤磁化率的改变;利用磁性示踪法来研究坡面土壤侵蚀是一个行之有效的方法。     

沟坡侵蚀REE示踪法试验研究初探

为解决野外小流域泥沙来源研究中REE的施放问题,在室内利用人工模拟降雨的方法,对坡面一沟坡连续体模型REE施放方法进行了试验研究。结果表明,对于坡度较陡,汇流相对集中的沟坡部位,可采用点穴施放法布设稀土元素,但仍需掺土,若布设纳稀土元素实际操作难度较大。在此基础上,提出了在野外小流域泥沙来源观测中可采用网格法布设点穴,并对其产沙量计算亦提出了相应的设想及方法。     

侵蚀泥沙坡面沉积研究初报

利用元素示踪法的优点,对坡面侵蚀土体的颗粒在坡面上的运移、沉积状况进行了研究。通过对野外全坡面径流小区的试验、观测数据的分析,讨论了侵蚀泥沙在坡面沉积的分布特征及其影响因素,探讨了沉积对利用示踪法研究土壤侵蚀空间分布的影响程度。研究结果表明稀土元素示踪方法在坡面、沟道侵蚀泥沙的沉积研究中可望有广泛的应用前景。     

地形测针板在坡面土壤侵蚀研究中的应用

采用放水冲刷法,通过5.2、7.2 L/m in两个不同的放水流量,在4 m长坡面(坡度20°)和3 m长沟坡(坡度50°)组成的坡沟系统土槽上进行了冲刷试验,用地形测针板法和坡面侵蚀沟测量法对坡沟系统的侵蚀产沙状况进行了对比研究。结果表明:采用地形测针板法不仅能测量计算坡面的土壤侵蚀量,而且能与W indows Surfer结合给出坡面侵蚀前后的三维立体图,较为直观地反映了坡面各不同空间部位的侵蚀量大小,且测量精度较传统的侵蚀沟测量法提高6~7个百分点。地形测针板法操作简便、易于掌握,是一种可靠的研究坡面土壤侵蚀空间分布的有效方法。     

稀土元素示踪法在坡面侵蚀产沙垂直分布研究中的应用

简要分析了核示踪法在土壤侵蚀研究中的应用现状，并以稀土元素(REE)示踪法为例，结合不同坡度、不同流量的室内放水冲刷模拟试验对坡面侵蚀产沙垂直分布特征进行了研究，研究结果表明：在坡度较小的情况下，坡面各不同部位的相对侵蚀量沿下坡方向呈现出先减小后增大的趋势；在坡度较大而流量较小的情况下，坡面各坡段的相对侵蚀量与坡度较小的情况相似，当流量较大时，坡面各不同坡段的相对侵蚀量呈现出随坡长的增大而减小的趋势。但坡面最下端坡段的相对侵蚀量总是随着冲刷历时的延长而呈现出下降趋势，而其余各坡段的相对侵蚀量则呈现出缓慢的波动式上升。试验结果还表明REE示踪法可以比较满意地说明坡面侵蚀过程中的泥沙来源情况，是一种研究坡面侵蚀产沙特征的有效方法。     

利用REE示踪技术研究土壤侵蚀的进展

REE示踪技术作为一种新手段,在土壤侵蚀研究中得到广泛的应用。本文介绍了国内外利用REE示踪技术研究土壤侵蚀的进展及示踪元素的布设方法,并在此基础上,对REE示踪技术及示踪元素布设方法进行了探讨。旨在为今后的研究工作提供参考。     

坡面侵蚀分布特征动态变化过程的REE示踪法研究

本文利用REE示踪技术 ,初步探讨了野外全坡长小区在次降雨过程中 ,坡面侵蚀时空分布的动态变化过程。结果表明 :利用REE示踪法不仅可以准确地测定坡面不同地形部位的相对侵蚀量 ,还可通过对侵蚀过程样的分析 ,较为客观揭示降雨侵蚀过程中坡面各部位相对侵蚀量的时空变化趋势。坡面各部位相对侵蚀量随时间的变化可能存在三种模式 ,增长递减型、递增型和波动型。其最大侵蚀部位主要集中在坡面中段 ,并随降雨的持续 ,存在向坡面下部移动的趋势。     

Rare earth element oxides for tracing sediment movement

The development of soil conservation plans and evaluation of spatially distributed erosion models require knowledge of rates of soil loss and sedimentation on different landscape elements and slope positions. Characterization of soil erosion rates and patterns within watersheds is important for the understanding of erosion processes and landscape evolution. Experimental data that show spatial translocation of soil on slopes are limited. A method for obtaining spatially distributed information on sediment movement employing rare earth element (REE) oxides is proposed. Five REE oxides in powder form were uniformly mixed with the soil on different parts of a 10% slope in a 4×4 m soil bed. Particle translocation was measured during eight simulated rainfalls at 60 mm h⁻¹ intensity. A laser scanner was utilized to obtain digital elevation models (DEMs) of the soil surface that were used as the reference data to compare with the tracer method. REE concentration in soil and runoff samples was determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Erosion rates for different slope positions estimated from REE concentrations correlated with those calculated from the DEMs with relative differences for different slope sections of 4–40%. The enrichment ratio for this type of tracer was 1.7. The amount of sediment produced on different parts of the slope varied, with the greatest erosion occurring on the upper-middle part of the slope. The experiment showed that the multi-element tracer method provided a satisfactory way to study soil erosion distribution on a uniform slope.     

基于REE示踪的土壤团聚体破碎转化路径定量表征

土壤团聚体破碎转化路径是坡面侵蚀过程研究的难点问题之一。目前团聚体破碎转化路径的定量表征仍不明晰,一定程度上限制了土壤侵蚀过程中泥沙分选搬运机制的深入研究。基于大样带调查选取6种不同质地的典型农耕地土壤为研究对象,结合稀土元素(Rare Earth Elements,REE)示踪方法,综合分析不同粒径土壤团聚体(5~2,2~1,1~0.5,0.5~0.25,<0.25 mm)和不同径流扰动周期(24 h,7天)对REE吸附和解吸能力的影响,探究REE示踪不同粒径土壤团聚体破碎转化的可行性,定量表征了土壤团聚体破碎转化路径。结果表明:REE与土壤团聚体的实际吸附浓度低于施放浓度,2~1,1~0.5,0.5~0.25,<0.25 mm土壤团聚体的REE吸附浓度与黏粒含量呈显著正相关(P<0.05);径流扰动影响对吸附于土壤团聚体的REE解吸作用十分微弱,解吸浓度仅占REE实际吸附浓度的0.001%~0.139%。5~2,2~1,1~0.5,05~0.25,<0.25 mm土壤团聚体经过湿筛后向各粒径转化的路径基本相同,向<0.25 mm微团聚体转化为土壤团聚体破碎的主要路径。相较于粉粒、黏粒含量较高的土壤团聚体,砂粒含量较高的土壤团聚体向1~0.5,0.5~0.25 mm粒径的转化贡献率整体偏低。基于REE示踪得到的>0.25 mm各粒径团聚体质量整体被低估,低估范围为-27.96%^-11.08%;而<0.25 mm团聚体质量则被高估,高估范围为3.65%~22.73%。基于各粒径土壤团聚体的REE量化值建立了校正关系,可将计算相对误差降低至0.04%~16.24%。     

Drill and crop performances as affected by different drill configurations for no-till seeding

The stable rare earth element (REE) tracer method was evaluated in this study as a new method for studying soil erosion. Erosion and sedimentation amounts for a slope section can be estimated for each rainfall event using multiple tracers. The REE tracer method can be used for quantitative estimates of the distribution of soil erosion from specific areas and for determining sources of sediment in a small watershed.     

稀土元素示踪法探究坡面侵蚀进展与热点——基于CiteSpace计量分析

稀土元素示踪法从上世纪90年代开始逐渐被相关学者重视,并在坡面土壤侵蚀的研究中得到越来越广泛的应用。笔者采用CiteSpace软件和文献计量学方法,以Web of Science数据库核心合集和中国知网(CNKI)数据库核心期刊为数据源,分析了近30年国内外稀土元素示踪法在坡面侵蚀研究的发展历程。研究发现:①总体而言,国内稀土元素示踪法在坡面侵蚀中的应用在理论和实践层面已经从初步探索走向了成熟;②随着研究的深入,稀土元素示踪法的研究与相关学科交叉更加密切,并在微观探索和宏观调控方面取得一定进展;③未来发展趋势来看,宏观方面趋向和生态系统、气候变化等互相作用机理的研究,微观方向趋向对团聚体等微观颗粒的迁移研究;④在国际相关研究方面,对于稀土元素示踪法在坡面侵蚀的应用从多个方面和角度做了大量的研究,我国的相关研究相较于国外顶尖水平的研究仍存在一定差距。     

核素示踪在土壤侵蚀研究中的应用

利用示踪技术研究土壤侵蚀在国外已有30多年的历史,因其具有分析精度和量化程度高,能对土壤侵蚀时空变化进行定量监测的优势而受到重视。分别介绍了单核素示踪（¹³⁷Cs）,多核素复合示踪（⁷Be, ²¹⁰Pb, ²²⁶Ra, ²³⁰Th, ¹³⁷Cs）在土壤侵蚀和泥沙来源研究领域中的进展情况,并详细阐述利用稳定性稀土元素（REE）示踪在研究泥沙来源,侵蚀产沙时空分布方面也是一种有效的方法,最后对各种方法做了简要评价。     

径流冲刷条件下冻融坡面产沙时空分布

为确定冲刷条件下冻融坡面侵蚀产沙时空分布特征,利用稀土元素(REE)示踪技术,采用2个坡度(10°,15°),4个初始解冻深度(2,5,10,15cm),4个流量(4.5,6.5,8.5,10.5L/min)进行径流小区冲刷试验,分析冻融坡面侵蚀产沙时空变化规律。结果表明:相同初始解冻深度条件下土壤侵蚀产沙量随着坡度和流量的增大而增大,坡面第1坡段发生侵蚀最大,占总产沙量的68.24%,第3坡段产沙量一直趋于平稳状态;坡度相同时,侵蚀产沙量随着起始解冻深度和流量的增大而增大;冻融坡面侵蚀产沙量沿坡面方向和沿土壤深度方向逐渐降低;La元素示踪区产沙量随时间变化呈先增大后减小的趋势,其他各稀土元素示踪区产沙量随侵蚀时间变化的趋势与La元素示踪区产沙量的变化趋势基本一致。