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。     

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。     

~(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。     

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。     

基于~(137)Cs示踪法的太湖流域典型山地土壤侵蚀规律分析

在生态环境敏感区—太湖周边选择两个地质构造不同的山体,运用137Cs示踪法分析了137Cs分布和土壤侵蚀规律。结果表明:沉积岩山体黄棕壤的137Cs含量表层大于底层,岩浆岩山体黄红壤137Cs含量中部高,表层和底层低。岩浆岩山体坡面的土壤侵蚀变化情况为:坡顶>坡上部>坡中部>坡底;沉积岩山体坡面土壤侵蚀变化为:坡中部>坡下部>破上部。研究区土壤侵蚀整体而言为微度或轻度侵蚀,在太湖周边区域未经人为扰动的山体表土移动运输程度很小,不会对山前平原和太湖水体造成明显影响,土壤流失不显著。     

黄土丘陵区水平梯田保水保土效益分析

水平梯田是防止水土流失的一种有效方式。在韭园沟流域的支沟——王茂沟流域分别选取梯田和坡耕地进行土壤采样,测定土壤含水量,结合¹³⁷Cs示踪,对比分析了梯田长期的保水保土效益。结果表明:梯田土壤水分变化分为土壤水分剧变层（0—20 cm）、土壤水分活跃层（20—30 cm）和土壤水分调节层（30 cm以下）;梯田不同深度土壤含水量均表现为内侧（第一级） > 中部 > 外侧（第五级）;坡向对梯田土壤水分的影响并不是十分显著;梯田0—20 cm土壤蓄水量高于坡耕地7.2%;0—40 cm平均土壤蓄水量高出坡耕地1.8 mm;研究流域坡耕地与梯田侵蚀程度分别属于极强度侵蚀和强度侵蚀,梯田平均水土保持效益为53%。建议在该地区修建梯田时,提高梯田的设计标准,对梯田田面、田埂认真维护,实现梯田长期的水土保持效益。     

岩溶区坡面土壤侵蚀特征研究

以重庆南川岩溶区为例,用137C s法研究了岩溶区坡面土壤侵蚀特征。结果表明,坡面上部侵蚀速率较小,平均侵蚀速率为400.8 t/(km2.a),最大侵蚀速率为1 138.4 t/(km2.a);坡面中部侵蚀加剧,平均侵蚀速率2 264.8 t/(km2.a),最大侵蚀速率可达3 760 t/(km2.a);坡面下部侵蚀减弱甚至堆积。土壤表层有机质、表层粘粒及水稳性团聚体含量在坡面上的变化与土壤侵蚀速率具有负相关趋势。     

黄土丘陵区典型沟道侵蚀诱发的CO2通量估算

以黄土丘陵区典型侵蚀沟道为对象,基于沟道剖面有机碳和¹³⁷Cs数据,采用碳库重分布模型估算了典型沟道侵蚀诱发的CO₂通量,并通过检验模型预测效率、解析影响因子,提出了模型校正的思路。结果表明:(1)在长期侵蚀作用下,沟道侵蚀区和沉积区均表现为剧烈的侵蚀效应,侵蚀区侵蚀速率介于30.99~46.44 mm/a,沉积区侵蚀速率介于34.20~37.88 mm/a,沉积区土壤流失速率略小于侵蚀区;(2)碳库重分布模型估算显示,侵蚀区与沉积区均表现为较强烈的碳源效应,侵蚀区CO₂通量介于18.41~28.44 g/(m²·a),沉积区CO₂通量介于22.19~29.25 g/(m²·a);(3)侵蚀部位、土壤容重、有机碳含量、侵蚀量、沟道平均坡度、植被地上部与地下部生物量共同解释了碳库重分布模型预测效率的变异特征(R²=0.68),其中侵蚀部位、侵蚀量、有机碳含量、土壤容重、植被地下部对预测效率有强驱动效应;(4)引入被忽略的植被新输入有机碳库参数,有望校正碳库重分布模型,提升模型预测效率。该研究结果明确了碳库重分布模型在沟道侵蚀区相比沉积区有更高的CO₂通量预测效率,为进一步提高模型的预测精度,可以考虑引入植被输入有机碳库作为校正参数。     

小流域不同土地利用方式土壤侵蚀分异的^137Cs示踪研究

应用137Cs示踪技术研究了黄土丘陵区典型流域土壤侵蚀强度分异规律,并对其原因进行了分析。结果表明,传统作业的果园地土壤侵蚀较坡耕地、生态林地严重;直接还林地土壤侵蚀较撂荒地严重;峁坡阳面人工林地土壤侵蚀较谷坡阴面人工林地严重;退耕时间短的地块土壤侵蚀较退耕时间长的地块严重。改善土地管理方式、因地制宜进行退耕地的植被建设是有效遏制土壤流失的关键点。     

川中丘陵区土壤侵蚀对土壤特性和作物产量的影响

Roles of tillage erosion and water erosion in the development of within-field spatial variation of surface soil properties and soil degradation and their contributions to the reduction of crop yields were studied on three linear slopes in the Sichuan Basin, southwestern China. Tillage erosion was found to be the dominant erosion process at upper slope positions of each linear slope and on the whole short slope (20 m). On the long slope (110 m) and medium slope (40 m), water erosion was the dominant erosion process. Soil organic matter and soil nutrients in the tillage layer were significantly related to slope length and ¹³⁷Cs inventories on the long slope; however, there was no significant correlation among them on the short slope, suggesting that water erosion lowered soil quality by transporting SOM and surface soil nutrients selectively from the upper to lower slope positions, while tillage erosion transported soil materials unselectively. On the medium slope, SOM, total N, and available N in the tillage layer were correlated with slope length and the other properties were distributed evenly on the slope, indicating that water erosion on this slope was still the dominant soil redistribution process. Similar patterns were found for the responses of grain yield, aboveground biomass, and harvest index for slopes. These results indicated that tillage erosion was a major cause for soil degradation and grain yield reduction on the linear slopes because it resulted in displacement of the tillage layer soil required for maintaining soil quality and plant growth.     

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。     

黄土高原水蚀风蚀交错带土壤侵蚀坡向分异特征

定量分析评价水蚀风蚀交错带土壤侵蚀的坡向差异对于土壤侵蚀防治具有重要意义。通过对黄土高原水蚀风蚀交错带六道沟流域一个典型峁坡不同坡向及坡位土壤剖面中137Cs含量的分析研究,表明研究区内梁峁地形的坡向侵蚀差异明显,各坡向平均侵蚀速率大小依次是北坡>东坡>南坡>西坡,南北坡侵蚀差异与黄土丘陵区其它区域相反,分析认为,这与该区域水蚀、风蚀叠加的特殊侵蚀外营力有关,并根据南北坡侵蚀速率的差值估算出该区域风蚀所占比例至少大于18%;峁坡各坡向不同坡位侵蚀差异明显,坡面下部侵蚀最严重,坡面上部和中部次之,侵蚀速率顺坡沿程呈波动变化趋势,坡面水土保持措施减沙效果显著。     

陕北黄土丘陵沟壑区坡面侵蚀—沉积过程试验研究

[目的]分析各影响因素作用下黄土坡面的侵蚀—沉积过程,为陕北黄土丘陵沟壑区水土保持措施的合理布设以及水土流失防治规划提供科学依据。[方法]采用室内人工模拟降雨试验方法对不同坡度、坡长和60 mm/h降雨强度条件下的黄土坡面侵蚀—沉积过程特征开展研究。[结果](1)净侵蚀过程主要发生时间为在达到侵蚀速率峰值前后,在降雨开始35 min左右内,侵蚀速率在整个降雨过程出现正负值交替变化,侵蚀过程与沉积过程并存。(2)坡度为5°,10°,15°时,单位面积侵蚀量随坡长的增加而减少,5—10 m坡段中存在明显的沉积过程和临界侵蚀坡长。试验条件下黄土坡面发生沉积的临界坡长在4—5 m以及5—10 m范围内。(3)在5°,15°坡度下,整个降雨过程中0—5 m坡段的累计单位面积侵蚀量均大于0—10 m坡段坡面,侵蚀过程中一直伴有沉积现象;10°坡面分别在降雨后15 min左右开始伴有沉积现象出现。[结论]坡度和坡长是影响黄土坡面侵蚀—沉积过程的重要因素,坡面径流含沙量和单位面积侵蚀量可以作为表征黄土坡面侵蚀—沉积特征的重要因子。在治理坡面水土流失时应采用拦截中上坡位径流的水土保持措施。     

东北黑土坡耕地土壤化学计量特征变化对侵蚀的响应

[目的] 探究土壤侵蚀对土壤养分含量及其化学计量比的影响,对于加深认识黑土区坡耕地质量退化过程及防控具有重要意义。[方法] 选择典型黑土区克山县开垦100多年的直形坡和开垦50多年的凸形坡为研究对象,根据¹³⁷Cs示踪技术估算坡耕地土壤侵蚀速率,定量分析土壤侵蚀与土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及生态化学计量比的关系。[结果] (1)利用¹³⁷Cs示踪法得到坡面整体的年平均侵蚀速率为4 428.56 t/(km²·a),直形坡和凸形坡侵蚀速率平均值分别为3 284.53,5 884.59 t/(km²·a),侵蚀总量分别为3.21×10⁵,2.94×10⁵ t/km²。(2)坡面整体碳氮比(C/N)与SOC呈极显著正相关(p<0.01),碳磷比(C/P)与SOC呈极显著正相关(p＜0.01),氮磷比(N/P)与TP呈极显著负相关(p＜0.01)。直形坡SOC、TN、C/N、C/P和N/P均极显著小于凸形坡养分含量和化学计量比值(p＜0.01),TP含量大于凸形坡TP含量(p＜0.01)。(3)坡面土壤侵蚀空间分布特征与土壤有机碳、全氮及全磷的空间分布具有一致性。坡面土壤侵蚀量与SOC、TN、TP、C/P均呈极显著负相关(p<0.01),与C/N呈显著负相关(p<0.05),与N/P呈负相关但相关性不显著(p>0.05)。[结论] 土壤侵蚀导致坡面土壤SOC、TN和TP在坡面再分布,影响土壤养分化学计量比,造成坡面养分流失严重。     

黄土高原沟壑丘陵区沟道侵蚀与洞穴侵蚀特征

[目的]通过对黄土高原沟壑丘陵区内的沟道侵蚀和洞穴侵蚀进行特征分析,为该地区开展水土保持工作提供数据支持和决策依据。[方法]以王家沟流域为研究对象,通过资料收集、卫星影像识别和现场调查等方法对流域内沟道侵蚀和洞穴侵蚀状况进行分析。[结果](1)流域内共分布718条沟道和948个洞穴。(2)根据空间位置和地形特点将所有沟道分为冲沟、切沟、干沟、河沟。这4类沟道由于受土壤岩性组成、坡度及人为活动等因素影响,空间分布存在巨大差异。(3)43%的洞穴分布在冲沟中,51%分布在切沟中,6%分布在干沟中。河沟中没有洞穴存在。冲沟和切沟是洞穴形成和发育的主要区域。(4)洞穴沟道的沟长、面积、切深、产流及产沙量都明显大于非洞穴沟道。[结论]在黄土高原丘陵沟壑区,洞穴侵蚀是土壤侵蚀的重要组成部分,并对沟道的发育和扩展起着至关重要的作用。     

黄土坡地不同利用方式土壤侵蚀的时空分布规律研究

本研究利用定位土芯Eu(europium)示踪新方法,研究黄土坡地不同利用方式下土壤侵蚀的 时空分布规律.结果表明,该方法对以片蚀和细沟侵蚀为主的黄土坡地是适用的;土壤侵蚀 的时间分布与降雨量的年时间分布相一致,过程性暴雨期表现为全年土壤侵蚀的高峰期;在 复合坡面,随坡面的陡、缓、凹,土壤侵蚀表现强、弱、沉积;相同坡度和坡长条件下,幼龄核桃园的土壤侵蚀速率＞刺槐林地＞荒草地＞苜蓿地.     

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。     

黄土丘陵区植被类型和降雨对坡面侵蚀产沙的影响

基于定西市安家沟流域2014―2016年连续3年侵蚀性降雨产流产沙资料,研究了植被类型和降雨对坡面侵蚀产沙的影响。结果表明,侵蚀性降雨可分为3类:A雨型(短历时、中高雨强)、B雨型(中雨量、小雨强)和C雨型(大雨量、小雨强),产流产沙频次为B雨型C雨型A雨型。径流系数油松林(6.915%～9.379%)、小麦地(5.838%～9.034%)和苜蓿地(6.610%～9.671%)分别是冰草地(2.724%～5.246%)的1.7～2.5倍,是沙棘林(2.296%～3.863%)的2～3倍。A雨型的径流系数大于B雨型和C雨型,B雨型和C雨型是产流的主要降雨类型。年均土壤流失量为小麦地(1.478～3.478 t/hm~2)苜蓿地(0.558～2.079 t/hm~2)油松林(0.459～0.887 t/hm~2)冰草地(0.097～0.253 t/hm~2)沙棘林(0.012～0.038 t/hm~2)。小麦地的土壤流失量分别是油松林的3～5倍,是冰草地的14倍,在坡度10°,15°,20°年均土壤流失量分别是沙棘林的123,130,92倍。C雨型对油松林产沙量的贡献率最大,B雨型次之,A雨型最小。A雨型对沙棘林产沙量的贡献率高达79%～86%,高强度、短历时降雨是沙棘林产沙的主要雨型。A雨型对小麦地和苜蓿地产沙量贡献率随着坡度的增大而增大,在坡度20°中、高雨强是小麦地和苜蓿地产沙量增加的主要雨型。小麦地、苜蓿地、油松林、冰草地的径流深与土壤流失量之间呈极显著线性正相关关系(P0.01),土壤流失量的增速为小麦地苜蓿地油松林冰草地,随着坡度的增大产沙速度加快。研究结果可为坡面侵蚀预报模型的建立提供重要的理论依据,同时对科学指导坡面水土保持措施配置有重要的实践意义。     

黄土丘陵区冻土坡面侵蚀过程特征研究

为了探究黄土丘陵区未冻坡面和冻土坡面在不同径流坡长条件下侵蚀之间的差异,在室内进行模拟冷冻和放水冲刷试验,采用3种径流坡长(2 m,4 m和6 m)和2种坡面类型(未冻坡面和冻土坡面),定量研究了未冻坡面和冻土坡面的产流产沙过程和水沙关系。结果表明:(1)未冻坡面和冻土坡面的初始产流时间均随着径流坡长的延长而缩短,在相同径流坡长条件下,冻土坡面的初始产流时间较未冻坡面减少;(2)未冻坡面的平均产流量与平均产沙量和冻土坡面的平均产沙量均随着径流坡长的延长而增大,而冻土坡面的平均产流量随着径流坡长的变化无显著差异;(3)未冻坡面产流率和产沙率的关系分为缓慢和急速增加两个阶段,而冻土坡面的产沙率则随着产流率的增大而增大;(4)累积产流量与累积产沙量之间呈正相关关系,参数c的绝对值与径流坡长呈正比,并且冻土坡面大于未冻坡面。土壤冻结后使初始产流时间大大缩短,径流量的增加伴随着冻结土壤的不断融化导致冻土坡面侵蚀加剧。