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。     

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。     

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。     

137Cs法估算南方红壤地区土壤侵蚀作用的初步研究

第四纪红色粘土发育的红壤在我国南方地区分布较广,不合理的开发和利用导致植被覆盖破坏严重,致使该地区长期以来遭受强烈的土壤侵蚀作用.137Cs作为一种有效的示踪剂,在国内外越来越多地用于中长期(40余年)以来的土壤侵蚀模数的估算.采用137Cs技术,研究第四纪红色粘土发育的红壤典型小流域的土壤侵蚀作用.结果表明,该流域的137Cs基准值为2107Bq/m2;对于表土质地较为粘重的非耕作红壤而言,137Cs在土壤剖面中呈指数型分布;该流域内山坡和山顶非耕作土的137Cs分布深度通常在15cm以内,而耕作土中则达30cm;对于坡度相对较大(5.5～11°),植被条件较差的迎风坡非耕作红壤而言,其土壤侵蚀模数达11.2～14.5t/hm2*a;对于坡度较小(1.5～4.5°),植被条件较好的背风坡非耕作红壤而言,土壤侵蚀模数为0.3～10.8t/hm2*a;坡上部水作梯田的侵蚀作用比坡下部的水作梯田小,且水作梯田比旱作梯田更有利于水土保持.     

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。     

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。     

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。     

137Cs在黄土高原地区土壤侵蚀示踪中的应用研究

利用137Cs示踪法详细研究了黄土高原地区南沟小流域的土壤侵蚀状况。结果表明: 黄土高原地区不同利用方式下的土壤侵蚀速率都较大,耕作土壤与非耕作土壤相比由于大部分是坡地种植而具有较高的侵蚀速率。土壤侵蚀速率的空间变异较大且较为复杂。通过对土壤侵蚀类型分类可知,研究区域大部分属于极强度侵蚀。     

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。     

Impacts of soil erosion on organic carbon and nutrient dynamics in an alpine grassland soil

The impact of soil erosion on the nutrient dynamics in alpine grassland soils is still an essential problem. Selecting a grass-covered hillslope in eastern Tibet Plateau, the cesium-137 (¹³⁷Cs) technique was used to determine the impacts of soil erosion on soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and total potassium (TK). The ¹³⁷Cs data revealed that there were distinct soil redistribution patterns in different hillslope positions because of the influences of slope runoff, plant coverage and grazing activity. For the upper slope, soil erosion first decreased downward, followed by soil deposition in its lower part. In contrast, for middle and toe slopes, there was an increasing soil erosion along a downslope transect. Across the lower slope, soil erosion showed an irregular variation. Influenced by the selective transport of water erosion, SOC, TN and TP storage decreased with increasing soil erosion in upper, middle and toe slopes. In contrast, SOC, TN and TP storage varied little with soil erosion in the lower slope. On the whole hillslope, TK storage also varied little with soil erosion due to the large amount of potassium elements derived from soil parent materials. Particularly noteworthy was the greatest storage of SOC, TN and TP in the lower slope where most obvious net soil erosion occurred, which is closely related to the humus accumulation combined with gravel separation as well as weathering and pedogenesis of parent rocks induced by soil freeze-thaw.     

藏东南区梯田和复合坡耕地土壤侵蚀对有机碳和全氮空间分布格局的影响

[目的] 查明青藏高原东南部地区坡耕地土壤侵蚀空间分布格局及其对土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)顺坡迁移过程的影响,为该区土地资源利用及土壤资源保护提供科学依据。[方法] 利用¹³⁷Cs核素示踪技术,结合现场调查,研究藏东南地区梯田系列和复合坡耕地土壤侵蚀空间分布格局差异;采用相关分析,探明坡面土壤¹³⁷Cs面积浓度与同样深度(30 cm) SOC、TN面积浓度之间的相关性。[结果] ①在整个梯田系列内,土壤¹³⁷Cs面积浓度从坡顶到坡脚呈离散分布格局,上部梯田下坡部位土壤¹³⁷Cs面积浓度明显高于紧邻的下部梯田上坡土壤,且上坡梯田表现为土壤侵蚀,而下坡和坡脚梯田则表现为土壤沉积;在单个梯田景观内,土壤侵蚀速率主要呈上部坡位高,下部坡位低的趋势; ②复合坡坡耕地土壤侵蚀速率表现为先波动减少,然后逐渐增加的趋势,即坡顶部位土壤侵蚀速率相对较高,顺坡向下逐渐变小,在坡中部和下部表现为沉积,在坡脚部位土壤侵蚀速率又逐渐增加; ③梯田系列和坡耕地土壤¹³⁷Cs面积浓度与SOC,TN面积浓度之间均具有显著的相关关系(p＜0.05)。[结论] 在藏东南地区,梯田有效地改变了该区的土壤侵蚀空间分布格局,土壤¹³⁷Cs示踪技术可以较好地示踪该区坡耕地土壤、SOC和TN顺坡迁移和空间再分布状况,防控耕作侵蚀的危害也应当得到与水蚀同样的重视。     

Soil Redistribution investigations by combined use of soil 137Cs and selected chemical properties

Abstract

To improve the methods of application of phosphorus or supply of soil P to Azolla (A. microphylld), basal application, split application, inoculation of P-enriched Azolla, and soil disturbance were compared. Soil disturbance did not increase the floodwater P content. Phosphorus was applied to inoculum production plots to enrich Azolla with P. Thus, phosphorus-enriched Azolla could multiply 5–7 times after inoculation until it became P deficient. Trials on the methods of enrichment of Azolla with P showed that the best method was to broadcast twice 4.33 kg P (10 kg P₂O₅/ha) at 2-day intervals and to harvest Azolla 3 days after P application. Addition of P once or twice 2 weeks after the inoculation of P-enriched Azolla further increased the biomass production. Efficiency of P application was analyzed in terms of N gain in relation to the amount of P applied. This ratio in the P-enriched Azolla treatment was higher than the economically sound ratio -5-, and higher than or equal to that in the standard split application.     

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.     

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。     

陇东黄土高塬沟壑区土壤侵蚀的137Cs法研究

该文通过运用铯－１３７法对陇东黄土高塬沟壑区土壤侵蚀进行研究,定量地分析了塬、坡、沟各土地利用类型的侵蚀及产沙。结果表明,通过生物及工程措施治理后的沟谷其侵蚀量都大大减小,然而塬面侵蚀问题却相对突出,塬面侵蚀量不可忽视。     

赣南红壤丘陵区137Cs示踪土壤侵蚀对土壤养分元素的影响

赣南红壤丘陵区是我国土壤侵蚀与土地退化比较严重的地区,以南丰县为例,应用137 Cs示踪技术探讨不同土地利用方式下土壤侵蚀与养分元素的关系。结果表明:(1)湿地松林、桔园、水田3种土地利用方式作用下土壤中137 Cs与养分元素分布差异显著,在垂直剖面上,湿地松林137 Cs含量呈指数递减分布,水田与桔园137 Cs含量因人为干扰在耕层内均匀分布;有机质与137 Cs有相似的分布特征;全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量均呈现一定表聚性。(2)位于坡地的2种土地利用方式中,湿地松林137 Cs、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量均表现为下坡>上坡>中坡;桔园137 Cs活度表现为中坡>下坡>上坡,全氮、碱解氮、速效磷表现为下坡>中坡>上坡,而速效钾、有机质最大值均出现在上坡。(3)相关性分析表明,土壤137 Cs与有机质、全氮、碱解氮显著正相关,表明小流域有机质、氮元素可能与137 Cs有相同的物理运移方式,pH与137 Cs显著负相关,速效磷、速效钾则与137 Cs不相关。(4)3种土地利用方式中位于小流域谷地的水田137 Cs、有机质、全氮、碱解氮含量最高,坡地上桔园坡面137 Cs与土壤养分元素含量均高于湿地松林地,表明一定程度的坡改梯桔园种植模式能有效缓解土壤侵蚀与养分流失,改善区域生态环境。