一种新型土壤侵蚀磁性示踪剂的研制

本研究利用粉煤灰、水泥和水作为原料,按照质量比为4∶2∶1的比例,制造了一种粒度宽泛的与土壤性质相近的人工磁性示踪剂,并在利用人工降雨对5°坡度、不同雨强和不同示踪剂施用浓度下对人工示踪剂的性质和使用方法进行了研究,试验结果表明:该示踪剂的理化性质与土壤接近,在施用浓度为5%~10%、深度是5 cm的条件下,示踪剂的可蚀性与土壤最为接近,在此条件下,人工示踪剂可以通过降雨侵蚀前后土壤磁化率的增大或减小来反映坡面不同空间部位土壤发生沉积或遭受侵蚀。     

墨西哥研制土壤侵蚀磁性示踪剂

土壤侵蚀的程度通常以从小区或流域侵蚀走的侵蚀物的量来衡量。通过直接量测来确定流域内土壤侵蚀方式和沉积物再分布的技术局限性很大。针对这种状况 ,墨西哥水力学家EusebioVenturaJr.等人为监测由水蚀引起的侵蚀物的运动过程开发了一种新的磁性示踪技术。此种磁性示踪剂由通过嵌入磁粉来磁化的聚苯乙烯塑料串珠构成。磁化珠平均直径为 3.2mm ,密度为 1.2g/cm3 ,把它们与土壤均匀混合并且在实验室中通过模拟降雨产生的径流来分别模拟细沟间和细沟内的土壤侵蚀过程 ,二者输出的侵蚀物中示踪剂和土壤的质量分数相同。因此 ,通过磁化率仪可以监测侵蚀物的沉积或分散区域。研究结果表明 ,采用圆形、土壤中磁珠的质量分数在 5 %～10 %且均匀地与表层 3～ 5cm土壤混合是采用此项示踪技术的适宜条件 ,观测土壤磁层厚度时采用MS2D的线圈形探头即可获得有关坡面土壤再分布的信息     

新型土壤侵蚀磁性示踪剂的研制及其对土壤理化性状的影响

我国水土流失日益严重,已成为制约构建和谐社会的重大生态环境问题[1]。因此,土壤侵蚀的监测研究显得格外重要且十分紧迫。磁性示踪技术作为土壤侵蚀监测研究的一种新手段,具有很多优点[2-3],近年来逐渐得到广大科研工作者的重视。     

土壤侵蚀示踪方法研究综述

土壤侵蚀已成为极为严峻的环境问题之一,由于降雨、坡面层流引起的土壤侵蚀被认为是涉及到坡面土壤的分散、沉积和转移同时发生的过程。分别介绍了放射性核素¹³⁷Cs示踪,稳定性稀土元素示踪,磁性示踪剂在土壤侵蚀、沉积、分布和泥沙来源研究领域中的进展情况。旨在借鉴国内外研究方法上的经验。对于准确评价侵蚀泥沙在坡面空间、时间尺度上的分布、转运、沉积,了解土壤侵蚀过程和评价基于坡面、流域的土壤侵蚀模型有重要的指导意义。     

鲁中山区小流域坡面土壤侵蚀的磁性示踪法研究

在木质径流小区布设人工磁性示踪剂,利用模拟降雨和自然降雨研究了连续降雨条件下的鲁中山区小流域坡面侵蚀形态的演变以及径流小区侵蚀泥沙量与坡面磁化率变化值的相关性。结果表明,坡面侵蚀方式以溅蚀、面蚀和细沟侵蚀为主。坡面顶部以溅蚀为主,为净侵蚀区;细沟侵蚀在坡面中下部最先发育,试验结束时细沟侵蚀部位已上溯至坡面中上部;坡脚处为侵蚀、沉积的交汇处。坡面的侵蚀程度以细沟发生部位最严重,坡面顶部其次,坡脚处最轻。在模拟降雨和自然降雨条件下,侵蚀泥沙量与坡面磁化率降幅完全吻合,呈极显著性相关,R2分别为0.851 4和0.832 0。因此,磁性示踪法可以准确的监测坡面的侵蚀沉积状况。     

土壤侵蚀磁性示踪剂对大白菜生理特性及产量和品质的影响

通过大田试验研究了不同浓度的土壤侵蚀磁性示踪剂对大白菜生理特性及产量、品质的影响。结果表明,在4个浓度(1%、3%、5%、10%)的示踪剂处理下,大白菜叶长、叶宽及产量均明显增大;低浓度(3%～5%)的示踪剂提高了大白菜的株高,促进了根的伸长,显著提高了叶绿素含量(p<0.05),同时对大白菜净光合速率、蒸腾速率也有促进作用。示踪剂处理使叶片中超氧化物歧化酶(SOD)活性显著降低(p<0.05),而根系中SOD活性则显著升高(p<0.05);示踪剂对过氧化物酶(POD)活性的影响与对SOD活性的影响恰好相反,对过氧化氢酶(CAT)活性影响较小,在低浓度条件下,叶片与根系中POD和CAT保持有较高活性;示踪剂还导致叶片中丙二醛(MDA)含量显著提高(p<0.05)。同时,示踪剂降低了大白菜可溶性糖含量,但不显著。示踪剂浓度大于5%时显著降低维生素C含量(p<0.05)。低浓度(1%～3%)处理时有效改善了大白菜品质。总之,低浓度的示踪剂用量对大白菜生长有促进作用,高浓度的示踪剂对大白菜生长有抑制作用。     

土壤侵蚀磁性示踪剂对土壤理化性质及小白菜生理特性的影响

用盆栽试验研究了不同浓度的土壤侵蚀磁性示踪剂对土壤理化性状、微生物量及小白菜生理特性、产量、品质的影响。结果表明,磁性示踪剂提高了土壤pH、电导率值以及速效钾含量,降低了小白菜对土壤碱解氮、速效磷的利用;显著提高了土壤微生物量碳、氮及碳氮比(p<0.05),改善了土壤微生物学性状。低浓度(5%)的磁性示踪剂提高了小白菜的叶绿素含量,有效改善了小白菜叶片的光合性能。磁性示踪剂还显著提高了小白菜SOD、POD活性及MDA含量(p<0.05),对CAT活性具有抑制作用。另外,磁性示踪剂降低了小白菜的产量,但低浓度(5%)处理改善了小白菜的品质,且Cu、Pb和Cd含量均在国家蔬菜食品卫生标准范围内,不会对食品安全构成威胁。     

坡面土壤侵蚀空间分异特征的磁性示踪法和侵蚀针法对比研究

利用磁性示踪法和侵蚀针法相结合的方法,在自然降雨条件下对比研究了不同坡度坡面土壤侵蚀的空间分异特征。结果表明:磁性示踪法和侵蚀针法均能够有效的指示出在降雨过程中坡面土壤发生剥蚀和沉积的空间分布规律。两种方法的试验结果一致表明,在距坡顶0-200cm的范围内为净侵蚀区,坡面坡度越大受到的侵蚀越严重。坡面中下部(距坡顶200-500cm)侵蚀沉积分布受坡度影响较大,随着坡度的增大,坡面中下部的沉积分布下移,并且净沉积量减少,净剥蚀量增加。5°坡面中下部以泥沙的沉积为主,且在中部沉积量达到最大值;10°和15°坡面的中部和坡脚处以侵蚀为主,沉积主要发生在距坡顶300-400cm的范围内。     

粉煤灰作土壤侵蚀的磁示踪剂研究初报

自1954年召开的第五次国际土壤学会代表大会上介绍了土壤磁性研究工作，磁化率在环境科学研究中得到了广泛应用。一些学者讨论了沉积物磁性与物源之间的关系，并将其用于河流底移质泥沙运动和沉积物来源的示踪。该方法的优点是简便易行，省时省力、廉价，对大、小土壤团聚体、泥沙均适用，近来此法用于监测和评估山坡地的土壤侵蚀和沉积也有成功的先例。本文选择粉煤灰施人土壤中作为磁示踪剂，研究坡面土壤侵蚀，取得了初步成果。     

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。     

2种土壤磁性特征及其对磁性示踪实验的影响

通过磁性示踪耕作实验、土壤磁性背景值测定、土壤物理性质分析等方法研究了云南东川区蒋家沟流域2种土壤类型的磁性特征,并探讨了土壤磁性对耕作侵蚀磁性示踪实验的影响。结果表明:(1)砾石土磁性随粘粒和粉粒含量增加而明显增强(r=0.58,p0.05;r=0.67,p0.05),随砂粒增加而明显减弱(r=-0.71,p0.05);黄棕壤粘土因受磁性矿物影响大,随土壤中砂粒含量增加而增强,砾石土磁性随土壤含水量增加而明显减小(r=-0.68,p0.05)。(2)因受土壤侵蚀的影响,砾石土的磁性与坡度呈显著负相关关系(r=-0.701,p0.05),即随坡度增大而明显减小。(3)土壤成土背景差异导致2种土壤磁性存在明显差异,即黄棕壤粘土的磁性(1 451×10-5SI)是砾石土磁性(53×10-5SI)的27倍。在耕作侵蚀的磁性示踪实验中,磁性背景值低的砾石土比磁性强的黄棕壤粘土有更好的磁性敏感性,更能准确反映耕作侵蚀位移。当混入磁性示踪剂的土壤磁性是土壤磁性背景值的30倍时,耕作侵蚀磁性示踪实验较为准确和可靠,以此作参考,不同磁性的土壤可以确定一个科学的磁性示踪剂用量。     

耕作侵蚀磁性示踪的影响因素

以钛铁矿粉作为磁性示踪剂,研究土壤磁化率背景值、操作方式、测定条件对耕作侵蚀磁性示踪的影响,确定耕作侵蚀磁性示踪技术的适宜测定条件。结果表明:紫色土研究样地的耕层土壤磁化率背景值和空间变异性都较小,对示踪剂磁性强度要求不高;土壤磁化率与示踪剂浓度可以利用线性方程拟合,示踪剂浓度在20~70g/kg时,拟合效果较好(R~2=0.999 6,P0.001);当土壤颗粒组成中粗颗粒(粒径5mm)占主导时,土壤磁化率与粒径2mm和2~5 mm含量呈显著正相关,与粒径5~10 mm和10~20mm含量呈显著负相关,然而当细颗粒(粒径5mm)占主导时,土壤磁化率与土壤颗粒组成无关;土壤磁化率与堆积厚度、土壤含水量和土壤紧实度呈正相关关系,与取样间距、示踪剂老化、土壤温度关系不明显。耕作侵蚀磁性示踪技术的适宜测定条件为:钛铁矿粉磁性示踪剂浓度为20~70g/kg,土壤磁化率测定时细颗粒占多数(50%),堆积厚度在5cm以上,土壤紧实度在50~150N/cm~2,保持耕作前后土壤磁化率测定中堆积厚度、土壤含水量和土壤紧实度等条件基本相似。试验和应用表明钛铁矿粉的性能较适合作为耕作侵蚀磁性示踪剂。     

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。     

7Be示踪技术在土壤侵蚀研究中的应用

摘要：利用放射性核素示踪研究土壤侵蚀已成为国际社会普遍关注的热点问题。^7Be作为一种自然产生的，短寿命的(半衰期53．3d)放射性核素，具有特殊的示踪价值。介绍了^7Be的来源、散落特征及其在土壤颗粒中的存在形态，阐述了^7Be示踪技术现有的土壤侵蚀速率定量估算模型，提出了我国开展^7Be示踪土壤侵蚀过程研究的建议。     

Effects of Tillage Methods on Soil Carbon and Wind Erosion

Current interest in soil‐conserving tillage in China has developed from the concern that Chinese agricultural land loses 73·8 Mg C annually. Previous research has shown that changing from conventional tillage to conservation tillage field management increases soil C sequestration. The aim of this study is to determine if no tillage with stubble retention can reduce soil carbon loss and erosion compared with conventional tillage for a cornfield in northern China. We found that soil organic C storage (kg m⁻²) under conservation tillage in the form of no post‐harvest tillage with stubble retention increased from 28% to 62% in the soil depths of 0–30 cm (p < 0·01) compared with the conventional tillage. Retaining post‐harvest stubble with a height of 30 cm and incorporating the stubble into the soil before seeding the next spring increased soil organic carbon the most. Carbon storage (kg ha⁻¹) in aboveground and belowground biomass of the corn plants in seedling and harvest stages was significantly greater (p < 0·01) with stubble retention treatments than with conventional tillage. Carbon content in root biomass in all treatments with stubble retention was significantly greater than that with conventional tillage. Soil erosion estimates in the study area under conservation tillage with stubble retention was significantly lower than that under conventional tillage during the monitoring period. Given the complexities of agricultural systems, it is unlikely that one ideal farming practice is suitable to all soils or different climate conditions, but stubble retention during harvesting and incorporation of the stubble into soil in the next spring appears to be the best choice in the dry northern China where farmlands suffer serious wind erosion. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

甘蔗种植方式对蔗地土壤侵蚀及氮素流失特征的影响

[目的] 探讨自然降雨条件下甘蔗种植方式(宿根和新植)对坡地的土壤侵蚀及氮素流失特征的影响，为区域水土流失防治和甘蔗合理种植提供理论依据。 [方法] 基于径流小区原位观测试验，以10°赤红壤植蔗坡地为研究对象，设置甘蔗宿根和新植两种种植方式，测定自然降雨条件下坡面径流、侵蚀量及硝态氮和铵态氮流失量，获得自然降雨条件下宿根蔗和新植蔗坡地土壤侵蚀特征和氮素流失的特征。 [结果] ①2021年5-10月宿根蔗和新植蔗地分别发生侵蚀性降雨40场和43场，累计侵蚀性降雨981.8 mm和1 013.0 mm。蔗地径流、侵蚀量及氮素流失量均集中在6月，径流和侵蚀泥沙中硝态氮和铵态氮主要随地表径流流失，占径流侵蚀氮素流失总量的96.0%以上；径流中的氮流失以硝态氮为主(＞70.0%)，而侵蚀泥沙中则以铵态氮流失为主(＞80.0%)。宿根蔗坡面径流、侵蚀量较新植蔗减少了31.8%和83.5%，径流中硝态氮和铵态氮流失量减少了56.7%和51.9%，侵蚀泥沙中则减少了85.4%和60.2%。 ②次降雨条件下，蔗地坡面径流、侵蚀和氮素流失随降雨量波动变化，宿根蔗和新植蔗地的径流、侵蚀量及氮素流失量主要发生在2021年6月3-24日降雨中，且整体上均表现为宿根蔗小于新植蔗。随着甘蔗的生长，蔗地坡面径流、侵蚀及其携带氮素流失量均逐渐减小。 ③最大30 min降雨强度(I₃₀)和降雨量是影响蔗地径流中和侵蚀泥沙中氮素流失的主要因子；最大60 min降雨强度(I₆₀)和I₃₀分别是影响宿根蔗和新植蔗坡面径流侵蚀的最主要降雨因子。 [结论] 蔗地坡面土壤径流、侵蚀泥沙中的硝态氮和铵态氮流失以地表径流中的硝态氮流失为主；与新植蔗相比，宿根蔗在甘蔗苗期和分蘖期可以有效降低坡面径流侵蚀及氮素流失，伸长后期二者差异逐渐变小。     

小流域土壤侵蚀编图新方法初探

<正> 当前,在小流域土壤侵蚀编图方法上,还没有规范可循,编土壤侵蚀图件的评价指标也是逐渐由定性向半定量、定量化过渡。由于缺少径流观测资料,加之影响土壤侵蚀量的因素众多,各因素之间交叉作用、相互影响,致使小流域土壤侵蚀定量化编图有一定困难。本文旨在探索小流域土壤侵蚀图的一种新的编图方法。该方法针对小流域的特点,采用大比例尺,以图斑为制图单元,在充分采集地理信息的基础上,提取影响侵蚀的主要因素,利用专家系统打分确定各因素对侵蚀强度的影响,建立侵蚀强度定量评价模型,评价图斑侵蚀强度等级,然后编绘土壤侵蚀图。