紫色丘陵区小流域土壤侵蚀产沙空间分布的 137Cs法初步研究

该文通过紫色丘陵区响水滩小流域不同土地利用类型、不同坡度和坡长、不同地貌部位土壤剖面中 ¹³⁷Cs含量的测定与分析，对其侵蚀空间分布进行了估算。研究结果表明：该流域 ¹³⁷Cs含量的背景值为1870 Bq/m²；流域内坡耕地、林地的年平均侵蚀强度分别为4468、1759 t/(km²·a)；土壤侵蚀量与坡长、坡度均指数相关；丘顶、丘坡和鞍部的年平均侵蚀强度分别为2125、4676、3625 t/(km²·a)。结果表明土地利用类型、坡长和坡度、地貌部位对土壤侵蚀量影响很大，坡耕地是该流域泥沙的主要来源。     

有机酸对液培玉米吸收137Cs和90Sr的影响

利用液培方法研究胡敏酸钠等有机酸盐作用下玉米幼苗对放射性核元素137Cs和90Sr的吸收速率。研究结果表明:利用有机酸盐可以降低玉米幼苗对放射性核元素的吸收速率。1低活度放射性核素水平下,对照(不加有机酸盐)的玉米幼苗中发现了97%放射性核元素137Cs,而高活度放射性核素水平中为61%;有机酸盐不同程度地降低了玉米幼苗中放射性核元素137Cs的量。在低活度水平中四苯硼钠降低137Cs的量最多, 玉米仅吸收12%,而酒石酸钾钠处理中玉米吸收量最高,为45.5%。对137Cs的吸收率,在胡敏酸钠处理中为23.9%, EDTA-Na处理中为41.3%;在高活度放射性核素水平中吸收率的顺序为四苯硼钠11%,胡敏酸钠26%,酒石酸钾钠28.7%,EDTA-Na 37%。2低活度水平下,对照中放射性核元素90Sr的56%被玉米幼苗吸收,而高活度水平中达61%。有机酸盐在低活度水平中降低放射性核元素90Sr的顺序为胡敏酸钠 23.9%,EDTA-Na 26%,酒石酸钾钠28%和四苯硼钠36%;在高活度水平中为四苯硼钠11%,EDTA-Na 24%,胡敏酸钠26%,酒石酸钾钠 31%。3低活度和高活度水平中,四苯硼钠和胡敏酸钠降低玉米幼苗体内的放射性核元素性质为最佳。4所有有机酸盐处理与对照之间的差异都达到极显著水平。     

农耕地土壤137Cs与210Pbex深度分布过程对比研究

探讨了137Cs与210Pb_ex在农耕地土壤深度分布过程的差异。基于137Cs与210Pb_ex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、210Pb_ex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、210Pb_ex深度分布的规律特征及其原因,以此阐明了137Cs与210Pb_ex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210Pb_ex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210Pb_ex深度分布最终呈稳定态。农耕地土壤137Cs、210Pb_ex深度分布的实测值曲线与理论值曲线的差异,尤其210Pb_ex,可能与耕作深度的变化历史或土地利用(覆被)变化有关。     

用 137Cs示踪法研究密云水库周边土壤侵蚀与氮磷流失

运用 ¹³⁷Cs核素示踪技术，研究密云水库周边地区及白河上游地区土壤侵蚀与氮、磷流失状况及其相互之间的量变关系。研究结果表明：从土壤表层(0～20 cm) ¹³⁷Cs分布规律基本符合地形地貌的变化规律，山坡上部的 ¹³⁷Cs含量低于山坡中部与坡下部，但是如果山顶具有缓坡或山角下具有陡坡，则 ¹³⁷Cs含量变化规律相反。根据土壤 ¹³⁷Cs监测数据结果判定该地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀，部分地区侵蚀情况达到剧烈程度。不同景观与土地利用方式对土壤氮、磷分布有巨大影响：有机质、全氮、水解氮含量均是以灌丛土壤最高，林地次之，与流域内 ¹³⁷Cs分布规律相符合；而农田中全磷、速效磷含量最高。不同区域土壤养分含量不同：水库上游地区土壤氮素、磷素含量均低于水库周边地区。证明不合理的人为活动严重的增强了土壤侵蚀程度与养分流失量。回归模拟了土壤中 ¹³⁷Cs、( ²¹⁰Pb)与全氮、全磷、水解氮、速效磷含量之间的数学模型。这些模型在区域较小、景观单一的范围内可以定量分析、预报预测各采样区的全磷和有效态氮、磷含量的变化趋势。简化了监测与分析测试程序。扩大了核素示踪技术的应用范围。     

137Cs γ射线辐照地被竹的生物学效应

用137Cs γ射线辐射6种地被竹的竹鞭或组培苗,进行辐射生物学效应的初步研究。结果表明:所选低剂量处理对幼芽萌动期没有影响,高剂量处理推迟幼芽萌动期。5、10Gy处理的竹笋破土期没有发生变化,20Gy处理只有翠竹的竹笋破土出苗。翠竹对辐射的耐受性较强,其组培苗致死剂量为20~30 GY,对于菲白竹的组培苗,致死剂量不大于20GY;阔叶箬竹竹鞭的致死剂量在10~20Gy之间,其他3种地被竹的致死剂量均超过80Gy。翠竹、阔叶箬竹、美丽箬竹等辐射后形态没有明显变化,鹅毛竹在5、10Gy的剂量处理下叶片出现了花条纹。     

确定137Cs背景值所需的采样点数与采样面积

137Cs背景值的确定是利用核示踪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。而大部分研究对137Cs背景值的确定均采取随机采样,没有统一的采样点数与确定的采样面积。本研究利用网格加密采样法,对未扰动地和长期耕种且未平整的农耕地各两块样地的137Cs背景值空间变异进行了分析,结果表明：在未扰动地与农耕地采样地块,137Cs采样点数与背景值空间变异系数都存在指数回归关系;在未扰动地块137Cs背景值存在较大空间变异性,且随着网格面积的扩大137Cs空间变异系数表现为增加趋势,在0.25m2范围内选取最少11个样点才能满足试验精度;在农耕地采样地块,因长期的耕种作用使得137Cs在耕层中混合相对均匀,137Cs背景值空间变异性显著变小,最少选取7个样点就能满足试验精度,且不受采样面积的影响。     

基于137Cs的青藏高原高寒草甸土壤侵蚀及碳流失估算

[目的] 定量分析青藏高原高寒草甸土壤侵蚀状况及其伴随的碳流失,为全面评估土壤侵蚀影响,实施有效水土保持措施提供参考。[方法] 结合¹³⁷Cs示踪技术与前人研究,对青藏高原高寒草甸土壤的整体侵蚀水平及其土壤有机碳流失进行了估算。[结果] 未受人为扰动的高寒草甸土壤自上而下表现出3个层次(A,B和C层)的理化性质特征,其¹³⁷Cs分布遵循显著指数递减模式。目前,高原草甸土壤年均侵蚀模数约为77~230 t/km²,推测其每年直接导致的土壤有机碳损失量平均不低于4.86 t/km²。[结论] 青藏高原高寒草甸土壤侵蚀水平整体较弱,但因土壤侵蚀流失的有机碳不容忽视。在未来气候变化背景下,升温导致的土壤湿度下降对植被生长的限制,以及人类活动的影响,较大可能成为诱使青藏高原草甸土壤退化和有机碳流失的潜在因素。     

利用137Cs示踪技术研究滇池流域土壤侵蚀

核素示踪技术研究作为一种新的土壤侵蚀研究方法,已经在土壤侵蚀研究中获得了极大应用,并在土壤侵蚀的沉积、侵蚀、运移研究上取得许多成果。采用放射性核素作为土壤示踪剂,可以很好地进行流域尺度的范围研究,且可靠性比较高,省时省力。云贵高原在处于我国的西南地区,是我国南方水土流失严重的地区之一。本文应用137Cs示踪技术,研究了云南省滇池流域土壤侵蚀的强度分异规律:坡地不同地貌部位的土壤侵蚀速率是坡中部>坡下部>坡上部;不同土地利用类型和方式下的土壤平均侵蚀速率是耕地>非耕地。研究表明,整个流域平均土壤侵蚀速率为1 280 t km-2a-1,属于轻度侵蚀,地貌部位、坡度以及土地利用方式是影响土壤侵蚀的主要因素。     

近100年喀斯特槽谷区洼地沉积速率与流域产沙强度

首次尝试通过沉积物定年反演喀斯特洼地流域单元近100年尺度的侵蚀产沙历史,这有助于认识人类活动对喀斯特石漠化演化过程的影响。以喀斯特槽谷区典型洼地—常家洼洼地为研究对象,应用137Cs、210Pbex定年法分析了近100年的流域产沙强度特征。结果表明:(1)洼地平均沉积速率为1.00cm/a(1917—1963年)和0.25 cm/a(1963—2017年),流域的平均产沙模数为609t/(km^2·a)(1917—1963年)和152t/(km^2·a)(1963—2017年);(2)1917—1963年期间流域产沙强度远高于1963年以后,这与该地区民国至新中国建国初期强烈的人类活动有密切关系,尤其是上世纪50年代末大规模伐木;(3)1963年以来产沙强度明显减小,这是由于此前发生过较强侵蚀导致土壤变少,局部基岩出露,加之此间植被恢复、人类扰动强度降低和水土保持工程实施;(4)常家洼流域产沙强度高于西南其他喀斯特地区,与流域岩性和人为扰动有关。喀斯特石漠化并非仅是近50年人类活动的结果,也与近100年乃至更长时间尺度的人类活动有关。     

134Cs在鸡体内累积与代谢

本试验以鸡为研究对象,探明134Cs在鸡体内的累积与代谢情况,为减少放射性同位素污染及安全提供参考依据。结果表明：134Cs引入后能很快被鸡体吸收,并迅速转移到各内脏器官和组织中,6h放射性比活度在肝、肠、胰、心中积累较高,达到3210780±1560Bq～4568580±1860Bq ,血、肉、骨、毛中累积较少,在198480±360～198480±360Bq之间, 之后随着时间的延长,而逐渐降低。在24h时,组织中放射性比活度下降到6h时的30%左右。到第69d时除毛和肉中以外,其余器官和组织中均未能检测到放射性134Cs的存在。喂饲NaCl能减轻134Cs在鸡体内的积累。清水浸洗对鸡肉中134Cs清除效果明显。     

利用137Cs示踪和孢粉分析法对喀斯特峰丛草地洼地泥沙沉积及侵蚀环境的研究

在贵州省茂兰喀斯特峰丛草地洼地联合运用137 Cs示踪和孢粉分析的方法,对洼地沉积泥沙剖面进行了研究.草地洼地泥沙剖面的137Cs垂直分布显示了泥沙沉积特征,以地层孢粉为主的孢粉组成显示了洼底泥沙主要来源于由碳酸盐岩石风化成土后随水流侵蚀搬运的坡地土壤颗粒.从沉积泥沙剖面的137Cs含量、土壤颗粒结构、孢粉总浓度的垂直变化说明洼地土壤侵蚀经历了一个相对的轻微侵蚀-剧烈侵蚀-侵蚀显著减缓的变化过程;沉积泥沙剖面样品中的现代孢粉组成出现从蕨类、草本、乔木(松)孢粉占优势到以适应喀斯特石生环境的蕨类孢粉和草本孢粉占优势的变化,指示了洼地环境植被出现从含稀疏常绿落叶松的草丛退化为草丛的变化.喀斯特峰丛草地洼地的泥沙沉积过程与洼地植被演变和洼地侵蚀环境变化具有密切联系.     

贵州省西南部麦岗水库沉积物的137Cs和210Pb测年与沉积速率研究

对贵州省西南部麦岗水库沉积物柱芯MG4-2,采用210Pb和137Cs法进行了测年与现代沉积速率研究.结果表明,该柱芯中存在这3个明显的137Cs蓄积峰,对应1964,1975,1986年3个计年时标.运用210Pb的恒定补给速率(CRS)模式计算得到的年代,总体上与137Cs法的结果吻合较好,但存在一定的偏差,特别是与1964年的计年时标的偏差较大,这可能是因为沉积物柱芯受到了一些人为扰动所致.两种核素测定的平均沉积速率在数值上有一定的偏差,但都反映了麦岗水库沉积物近几十年以来经历了从慢到快再到慢的沉积过程,初步推测,沉积速率的这种变化与人类活动有一定的关系.两种计年方法结合,相互印证,使计年和沉积速率的研究更为准确.     

利用137Cs估算土壤侵蚀速率的定量模型

A quantitative model was developed to relate the amount of ^137Cs loss from the soil profile to the rate of soil erosion,According th mass balance model,the depth distribution pattern of ^137Cs in the soil profile ,the radioactive decay of ^137Cs,sampling year and the difference of ^137Cs fallout amount among years were taken into consideration.By introducing typical depth distribution functions of ^137Cs into the model ,detailed equations for the model were got for different soil,The model shows that the rate of soil erosion is mainly controlled by the depth distrbution pattern of ^137Cs ,the year of sampling,and the percentage reduction in total ^137Cs,The relationship between the rate of soil loss and ^137Cs depletion i neither linear nor logarithmic,The depth distribution pattern of ^137Cs is a major factor for estimating the rate of soil loss,Soil erosion rate is directly related with the fraction of ^137Cs content near the soil surface. The influences of the radioactive decay of ^137Cs,sampling year and ^137Cs input fraction are not large compared with others.     

西南喀斯特小流域地表、地下河流细粒泥沙来源的137Cs和磁化率双指纹示踪研究

在黔中喀斯特高原农林复合生态系统峰丛谷地小流域,利用¹³⁷Cs和磁化率双指纹因子对碳酸盐岩表层土壤(坡地和坝地)、深层土壤(沟道和洞穴/裂隙)以及碎屑岩夹层岩屑3类来源开展指纹特征分析,通过多元混合模型对流域暴雨过程侵蚀悬移质泥沙进行指纹复合示踪,并计算小流域地表及地下出口输出泥沙的主要来源及相对贡献率。结果表明:¹³⁷Cs和磁化率在碳酸盐岩表层土壤、深层土壤以及碎屑岩夹层岩屑3类来源存在显著差异,流域内表层土壤、深层土壤和碎屑岩夹层岩屑的¹³⁷Cs和磁化率平均含量分别为3.39 Bq/kg和310.07×10^-8 m^3/kg、0.50 Bq/kg和180.69×10^-8 m^3/kg、0 Bq/kg和7.02×10^-8 m^3/kg。表层土壤、深层土壤和碎屑岩夹层岩屑对流域地表出口泥沙的相对贡献分别为16.2%,4.3%和79.5%,拟合优度为99.97%;表层土壤、深层土壤和碎屑岩夹层岩屑对流域地下出口泥沙的相对贡献分别为<0.1%,37.9%和62.1%,拟合优度为83.80%。喀斯特流域泥沙来源区别于其他碎屑岩流域具有的特点为:(1)碳酸盐岩风化表层土壤来源少,对河流泥沙贡献小,主要贡献于地表河流。(2)无论流域地表出口还是地下出口,河流泥沙来源主要为流域中碳酸盐岩所夹的少量(地面物质组成<10%)的碎屑岩夹层岩屑。(3)深层土壤略有贡献,地下河流贡献比例高于地表河流。另外,¹³⁷Cs和磁化率可作为双指纹示踪物较好地示踪喀斯特小流域地表、地下河流泥沙来源和确定相对贡献率。     

基于137Cs的土壤沉积速率的定量模型

在假设137Cs在耕层中得到充分混合而变得均一的基础上,根据质量平衡原理建立了一个根据农业耕作土壤剖面中137Cs的沉积量和土壤沉积量之间关系的定量模型.在建立模型的过程中,充分考虑了137Cs的衰变常数,年沉降分量,耕层厚度和采样年份等因素.模型的模拟结果表明,137Cs的沉积量与年平均土壤沉积量之间的关系是一种复杂的曲线关系.     

应用137Cs示踪技术估算土壤侵蚀的若干问题探讨

[目的]探讨用~(137)Cs示踪技术估算土壤侵蚀量方法(以下简称"~(137)Cs示踪方法")所存在的几个关键问题,促进该方法的标准化和系统化。[方法]对大量已发表的相关文献进行分析,根据作者的研究经验,归纳出~(137)Cs示踪方法在实践应用中所存在的核心问题。[结果]~(137)Cs示踪方法中关于~(137)Cs在空间是均匀分布的假设存在不合理性,不能直接用于定量估算单钻点取样的土壤侵蚀量。~(137)Cs活度的空间变化存在随机性的成分。敏感度和不确定性分析结果证明~(137)Cs活度的空间随机变化量是~(137)Cs示踪方法不确性的最大来源。[结论]可以用多钻点样本平均值来减少~(137)Cs随机变化量所引起的侵蚀估算误差。以统计学为基础的试验设计和采取独立样本的办法可以消除该误差。虽然~(137)Cs模型已被广泛应用,但由于缺乏长期观测资料诸多模型还处在理论研究阶段,没有得到严格的验证和评判。因为不同模型估算的侵蚀量差别甚大,模型验证和筛选对该方法的成功运用至关重要。     

黄土峁坡侵蚀的137Cs法研究

本文运用¹³⁷Cs法,对陕北峁坡耕地的土壤侵蚀与泥沙运移进行了研究,定量地分析了峁坡侵蚀的特征,指出峁坡侵蚀存在由上往下呈强烈、减弱,再强烈、再减弱的波动。并利用非农耕地和农耕地土壤侵蚀公式,计算了峁顶非农耕地自1963年以来的侵蚀模数为1068t/（km²·a）;农耕地的侵蚀模数为4059t/（km²·a）。并与径流试验场实测的梁峁坡坡耕地侵蚀模数进行了对比分析。     

中国西南薄层砾石土喀斯特坡地土壤的137Cs分布特点

The fallout radionuclide cesium-137(137 Cs) has been widely employed as a tracer for assessment of soil loss from thick uniform soils;however,few studies have been conducted on thin stony soils on slopes underlain by carbonate rocks which are widely distributed in karst areas.Information derived from 137 Cs measurement of soil samples collected along a carbonate rock slope with thin stony soil where neither soil erosion nor deposition occurred was used to investigate the characteristics of 137 Cs redistribution in a karst area of Southwest China.The results indicated that the 137 Cs inventories of the surface soil on the slope studied were much lower than that of the local 137 Cs reference inventory and the 137 Cs activities were much higher than those on slopes with thick uniform soils.The spatial distribution of 137 Cs inventories was characterized by considerable variation.The high 137 Cs depletion in the stony soil of the slope studied was mainly because a considerable proportion of the fallout input of 137 Cs could be lost with runoff and the dissolution of carbonate particles in the soil promoted the loss of 137 Cs.These demonstrated that the rates of soil loss could not be estimated from the degree of depletion of the 137 Cs inventory relative to the local reference inventory for the thin stony soil of the rocky slope underlain by carbonate rocks in the study area in the way that has been widely used in areas with thick uniform soils.     

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。