137Cs示踪采煤沉陷坡土壤侵蚀及其对土壤养分的影响

为更好地理解矿区土壤退化机理,该文利用137Cs技术研究了焦作矿区具有15a沉陷历史的采煤沉陷坡土壤侵蚀特征及其对土壤养分的影响。沉陷坡137Cs含量从坡顶到下坡逐渐降低,及至坡脚急剧增大且表现出最高的值。基于137Cs本底(1 645 Bq/m2),沉陷坡坡顶至下坡表现为土壤侵蚀,而坡脚为土壤沉积。沉陷坡土壤侵蚀高达3.75 kg/(m2·a),属于中度侵蚀。沉陷坡土壤黏粒含量沿下坡方向增加,表明水蚀的分选性搬运。与对照区相比,沉陷坡侵蚀区土壤总有机碳(total organic carbon,TOC)、水溶性有机碳(water-soluble organic carbon,WSOC)、全氮、碱解氮、全磷、有效磷含量均出现了显著降低(P0.05);沉积区除WSOC显著降低(P0.05)外,其他养分含量变化不明显(P0.05)。在沉陷坡的侵蚀区,TOC与WSOC含量沿下坡方向逐渐减小,表现出与137Cs一致的分布格局;其他养分含量的坡面变化与137Cs分布不一致。相较于对照区,WSOC/TOC与碳氮比、碳磷比在沉陷坡侵蚀强烈的坡位分别出现了显著增大与降低(P0.05)。研究结果表明:1)焦作矿区自采煤沉陷坡形成以来发生了较严重的水蚀;2)侵蚀引起的土壤再分配影响沉陷坡土壤碳、氮、磷动态,其中,土壤再分配对土壤碳动态的影响最强;3)在土壤侵蚀作用下,采煤沉陷坡侵蚀强烈的坡位土壤有效态碳、氮、磷养分潜在的侵蚀风险大。采煤沉陷坡土壤侵蚀及其对土壤养分的不利影响应引起矿粮复合区土地整治的关注。     

滇南小流域3种土地利用方式下土壤侵蚀及养分流失特征

以滇池西南部东大河小流域为研究靶区,利用137Cs核素示踪技术,对研究区内林地、草地、耕地3种土地利用类型的土壤侵蚀量及土壤总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)流失量进行了定量分析及评价,并通过土壤养分生态化学计量特征(碳氮比C/N、碳磷比C/P、氮磷比N/P)揭示当地土壤肥力状况.结果表明:(1)不同土地利...     

基于137Cs示踪的丹江口市农用地土壤侵蚀与有机质流失分析

运用137Cs示踪技术探讨了丹江口市小流域不同土地利用方式的土壤侵蚀,并分析了137Cs含量与有机质和重金属含量之间的关系。结果表明:农用地土壤侵蚀速率从大到小依次为沟谷旱地>坡耕地>菜田>水田>草地>灌丛,耕作土的侵蚀强度多为中度和强度侵蚀,非耕作土则是微度和轻度侵蚀;不同土地利用方式对土壤有机质和重金属分布影响很大,有机质含量分布规律为草地>灌丛>菜田>水田>沟谷旱地>坡耕地;Pb与Ni含量为灌丛>草地>坡耕地>沟谷旱地>菜田>水田;Cr与Cu含量为灌丛>菜田>坡耕地>草地>沟谷旱地>水田;Zn含量为灌丛>菜田>草地>坡耕地>沟谷旱地>水田。对137Cs含量与土壤有机质、重金属含量进行回归分析的相关系数均在0.7以上,说明在景观简单的小流域,可以利用137Cs含量和数学模型预测土壤有机质和重金属的含量变化。     

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。     

恩施州植烟区土壤养分现状及演变趋势

分析了采集于2011年11月~2012年4月的2 982份恩施州植烟区土壤样品,并与近30年来的相关数据进行了比较。结果表明:恩施州烟区酸性土壤(p H值5.5)面积达到了37.7%,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为(24.1±7.9)g/kg、(1.90±0.53)g/kg、(151.4±42.5)mg/kg、(41.5±21.9)mg/kg和(239.3±140.6)mg/kg。2001至2011年,酸性土壤区域增加了约29.3%;土壤有机质含量稍降低。土壤全氮和碱解氮含量在1981~2001年期间上升较快,在2001~2011年间较稳定;土壤有效磷含量自1981年来一直呈增加的趋势,其中在2001~2011年间提高的幅度较大;土壤速效钾含量在1981~2001年间变化较小,呈现稍下降趋势,而在2001~2011间增加幅度较大。恩施州烟区土壤养分演变趋势与全国多数耕地的变化趋势有所不同,分析表明这与烟草施肥密切相关。     

典型川西平原区耕地土壤养分与pH时空演变特征

为掌握典型川西平原区耕地土壤养分与pH的时空演变特征,以\"崇-邛-大\"平坝粮油生产核心区为研究区,基于2006、2017年两次耕地质量普查数据,运用传统统计、半方差函数模型构建、普通克里格插值、分区统计及栅格赋值等方法对其养分与pH数据进行分析。结果表明:2006～2017年研究区土壤养分和pH的中等空间自相关性呈现出逐渐减弱的趋势,其中以有效磷表现最为明显。总体上,受施肥结构变化与秸秆还田的影响,12年间研究区土壤养分含量等级与pH值等级呈上升趋势,全氮、有机质含量平均分别提升了0.12、1.89 g kg-1,已达到很丰富水平;有效磷处于中等水平,其含量平均提升了6.82 mg kg-1;速效钾处于缺乏水平,其含量平均提升了15.65 mg kg-1;酸碱度处于中性水平,但pH值平均提升了0.34个单位。研究结果可为川西平原区耕地保护与提升项目的实施提供一定参考,对保障我国西南地区粮食安全具有重要意义。     

不同栽植方式下釆煤沉陷区植被恢复与土壤养分变化特征

以黄河流域内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗采煤沉陷区为研究对象,选取油松、樟子松、俄罗斯大果沙棘、胡枝子、紫穗槐等,采用保水剂、营养袋、客土、原土栽植等不同栽植方式进行造林,研究釆煤沉陷区植被恢复与土壤养分变化特征,结果表明不同栽植方式对釆煤沉陷区植被恢复与土壤养分变化特征影响明显：(1)在客土栽植方式下,俄罗斯大果沙棘成活率最高,达96.3%,其冠幅、高度、盖度及林下土壤全氮和水解氮含量均为最高;樟子松成活率68.1%,平均高度71.4 cm,但土壤全氮、水解氮和有机质含量均最低;油松成活率为65.7%,胡枝子成活率为51.7%,紫穗槐成活率仅10.6%。(2)不同栽植方式中保水剂栽植对油松影响最大,其成活率为82.3%,明显高于对照,林下土壤有机质和氮、磷、钾含量均有较大提高,有机质和水解氮含量分别为对照的3.7和3.5倍;营养袋栽植对樟子松影响最大,其成活率达86.2%,明显高于对照,林下土壤水解氮和土壤有机质含量分别为对照的1.5和2.1倍。(3)采用保水剂和营养袋栽植明显增加了林下植被覆盖度和草本种类。     

137Cs和210Pbex双核素示踪\"三北\"防护林区退耕前后坡地土壤侵蚀变化

为查明\"三北\"防护林建设前后农耕地和退耕地土壤保持效益变化,利用137Cs和210Pbex双核素示踪技术,选择了防护林建设较为成功的张家口坝上地区（风力侵蚀区）作为典型区,研究了农耕地以及退耕地土壤137Cs和210Pbex的剖面变化规律及其示踪的土壤侵蚀变化。结果表明：1）由于耕作的混匀作用,农耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex均呈均匀态分布;退耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex则表现为表层（0～5cm）浓度最高、下层（5～25cm）浓度均相对较低且分布相对均匀的形态,这表明退耕后坡地土壤137Cs和210Pbex剖面形态均会发生一定变化,退耕驱动土壤137Cs和210Pbex剖面变化导致运用土壤核素估算侵蚀模型在该区域难以适用;2）基于土壤137Cs和210Pbex剖面变化规律,利用210Pbex质量平衡方程,提出了退耕地土壤210Pbex土壤侵蚀估算模型;3）利用137Cs比例模型估算退耕地土壤侵蚀速率为27.94±11.92 (t/hm2·a),农耕地侵蚀速率为29.11±14.42 (t/hm2·a),而利用修正后的210Pbex转换模型估算得到\"三北\"防护林区退耕地造林前平均侵蚀速率为82.16±14.36 (t/hm2·a),造林后平均侵蚀速率为-41.28±33.91 (t/hm2·a);农耕地造林前平均侵蚀速率为68.55±22.11 (t/hm2·a),造林后平均侵蚀速率-8.52±47.32 (t/hm2·a)。这表明137Cs示踪技术主要表征了1963年以来该区坡地土壤侵蚀和沉积的平均结果,而210Pbex示踪技术则可以较好地示踪防护林建成前后的土壤侵蚀变化。此外,研究结果也表明,相比于\"三北\"防护林建成之前,建成之后该区农耕地和退耕地的土壤侵蚀速率均呈显著下降趋势,且均由前期的风沙侵蚀转变成了风沙沉积。     

黄土丘陵区刺槐人工林土壤养分特征及演变

为了探明黄土丘陵沟壑区人工林土壤养分状况及其演变规律,应用时空互代的方法,以刺槐林为代表,对该区不同利用年限的人工林土壤养分特征及其时空变化等进行了系统研究。结果表明,黄土丘陵区人工林土壤肥力处于低水平;人工林表层土壤养分中有机质和速效磷的空间变异性较大;坡度、坡向、坡位等环境因子对土壤养分有一定的影响。随利用年限的增加,人工林土壤全氮,有机质、碱解氮、速效钾含量及土壤养分指数均增加,与利用年限有极显著的相关性,其变化趋势符合y=axb模型。全氮,有机质和碱解氮随利用年限的增加量不显著,而速效钾每经过10年就有显著增加,全磷和速效磷含量则保持相对衡定的水平。黄土丘陵区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及养分指数年增长率分别约为0.20g.kg、0.01g.kg、0.69mg.kg、2.27mg.kg和0.04。该区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮及养分指数约需50年、速效钾约需30年可达到中上等养分水平。     

基于同位素法监测岩溶槽谷区山坡土壤侵蚀和养分流失

该文利用137Cs、土壤营养元素结合表聚系数分析岩溶地区山坡水土流失,为研究区水土流失治理提供科学依据。研究表明：岩溶地区随着山坡坡位的降低营养元素含量没有增加。土壤营养元素在0～10 cm土层（表聚系数>0.25）和0～20 cm土层（表聚系数>0.5）表聚现象明显。在岩溶地区,计算土壤流失量,需要用岩石裸露率和岩溶裂隙发育程度2个指标。对137Cs计算土壤侵蚀量的公式进行修正。该研究有助于更好地了解岩溶地区水土流失特征,为治理水土流失和防治石漠化提供参考。     

用^137Cs法探讨苏南坡地的土壤侵蚀

与黄土和红壤地区相比 ,学术界对苏南丘陵区土壤侵蚀的关注要少得多 ,也许是这里的土壤侵蚀的绝对数量不大 ,然而 ,苏南地区的土壤侵蚀引起的生态影响却不容忽视 ,如因土壤侵蚀造成的养分流失对水体的影响及土层减薄都远超过黄土区。为了探讨苏南土壤侵蚀的生态影响 ,首先是要了解土壤侵蚀的状况 ,在这方面 13 7Cs示踪法是一种非常有用的工具 ,可是要使用此法 ,必须要解决两个问题 ,一是确定研究区的背景值 ,二是建立估算土壤侵蚀的模型。经过较长时间的研究 ,确定苏南地区的 13 7Cs背景值为 2 2 0 0 Bq/m2 ;并根据基本物理含义 ,建立了耕地与非耕地的土壤侵蚀模型 ,用这 2个模型并借用其他学者提供的土壤沉积模型 ,对宜兴竹园及茶园两个坡地的土壤侵蚀与沉积作了估算。在此基础上 ,又尝试着简单探讨了土壤侵蚀引起的土层及养分流失的生态影响     

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。     

长江上游137Cs法土壤侵蚀量研究

长江上游地区侵蚀泥沙径流观测资料较少,难以确定不同类型土地侵蚀量。本文利用137Cs示踪法测定了长江上游不同土地类型土壤侵蚀量,农耕地土壤侵蚀量介于758～9854t/(km2·a),非农耕地土壤侵蚀量介于310～4435t/(km2·a),紫色土裸坡侵蚀量高达12444t/(km2·a)。     

南方红壤丘陵区侵蚀沟道内土壤团聚体及有机碳特征

为了更好地揭示特殊地形下水蚀过程对土壤结构和有机碳含量分配的影响,选取典型南方红壤丘陵区—青原山小流域为研究区,采用核素¹³⁷Cs示踪技术研究小流域侵蚀沟道内水土流失现状,分析了沟道侵蚀对土壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响。结果表明:侵蚀沟道的坡顶处¹³⁷Cs含量最高,且高于背景值,属于沉积区,而坡上、坡脚属于中度侵蚀,坡中属于轻度侵蚀;侵蚀沟道顺坡而下侵蚀过程依次表现为绝对沉积、绝对侵蚀、相对沉积和绝对侵蚀,其中植被和地形因子是主导因素;沉积区相比于侵蚀区平均质量直径(Mean Weight Diameter,MWD)和大团聚体含量(粒径≥0.25 mm)更高,侵蚀区中相对沉积的坡中有着更稳定的土壤团粒结构;沉积区各个粒径的土壤团聚体有机碳含量均高于侵蚀区,侵蚀区的土壤团聚体有机碳更趋向于均匀分配,土壤理化性质的空间差异也会影响土壤团聚体有机碳含量。侵蚀沟道中土壤侵蚀模式与传统坡面并不一致,土壤结构及相关碳组分主要受地形和植被支配下的土壤侵蚀程度影响。     

137Cs示踪三峡库区土壤侵蚀速率研究

三峡库区土壤侵蚀量研究对于该区水土保持、土地资源合理利用、生态环境改善以及水库的使用寿命具有重要的实践意义。本文运用137C s示踪法对三峡库区土壤侵蚀速率进行初步研究,结果表明:研究区137C s的背景值为2 029.2 Bq/m2;不同土地利用类型中,土壤侵蚀强度的大小顺序为:耕地>园地>草地>荒地>林地,按照水利部1997年颁布的土壤侵蚀强度等级标准,则耕地为中度侵蚀,园地、草地和荒地为轻度侵蚀,林地为微度侵蚀。不同坡度段土壤侵蚀强度差别不大,由强到弱依次为5~°15,°0~°5,°25~°35,°15~°25°和>35°坡度段,皆属轻度侵蚀;重庆-万州段和云阳-宜昌段土壤侵蚀等级虽皆为轻度,但前者已接近中度侵蚀,其土壤年均侵蚀模数为后者的2.18倍。     

~(137)Cs示踪法估算滇池流域土壤侵蚀

用13 7Cs示踪法探讨滇池流域的土壤侵蚀表明 ,不同利用方式农田的侵蚀量从 2 2 4t km2 yr(菜地 )～ 345 6t km2 yr(园地 )。与太湖地区相比 ,粗放的耕作方式也改变了当地农田的侵蚀排序。特别是土壤中的13 7Cs含量为 35 5～ 872Bq m2 ,比世界其他许多地区都低 ,却与青藏高原相邻地区的数值相近。原因可能是气候特点及远离核试验中心。经与其他方式所得结果比较可见 ,用13 7Cs示踪法研究滇池流域的中长期土壤侵蚀既简便快速又合理可行。     

黄土高原山地采煤沉陷对土壤侵蚀的影响

为了测度山地井工采煤区地表沉陷引起的土壤侵蚀因子在空间和数量上的变化,该文以开采沉陷规律和模型为基础,运用数字地形分析、遥感影像融合等技术,揭示了黄土高原煤矿区山地开采沉陷引起的地表坡度、坡长、植被覆盖3大因子在空间上的改变量以及由此导致的土壤侵蚀变化量,并分析了土壤侵蚀的变化机制。研究结果表明:2001-2010年,研究区因开采沉陷导致地表平均坡度减少0.025°,平均坡长因子减少0.139;沉陷区内土壤侵蚀量不变、减小和增大的土地面积分别为3.083、3.412和4.707 km2,沉陷区外土壤侵蚀量减小和增大的土地面积分别为0.143和0.023 km2,土壤侵蚀总量减少78426.95 t,平均减小689.892t/(km2·a);开采沉陷导致坡长因子变化,对土壤侵蚀的影响波及到沉陷区以外的部分地区;山地开采沉陷对土壤侵蚀的影响与平地差异明显,不存在绝对的正向或负向影响,并且在沉陷区内外均可能为正向或负向,其结果与原地貌及沉陷幅度、区位密切相关;沉陷可能导致坡面下游区域的汇水面积和坡长因子变化。该研究结论为山地矿区土壤侵蚀区位、侵蚀量预测提供依据。     

三峡地区侵蚀泥沙的137Cs法研究

198 9年以来三峡地区开展的侵蚀泥沙13 7Cs示踪的初步研究表明:三峡地区紫色土陡坡耕地侵蚀强烈,坡度>2 5°的坡耕地,侵蚀速率高达712 6 94 5 2t/(km2 ·a) ;黄壤质地粘重,抗蚀性好,坡度2 9°的陡坡耕地的侵蚀速率仅2 5 0 9t/(km2 ·a)。林草地侵蚀轻微,坡度2 5°林草地的侵蚀速率为30 6 6 88t/(km2 ·a) ,较坡耕地大致低一个数量级。上世纪6 0年代以来,开县小江河床上涨强烈,两岸滩地也有淤积发生,淤积厚度10 70cm不等,低滩地泥沙淤积厚度大于高滩地。开县春秋水库小流域输沙模数为15 6 0t/(km2 ·a) ,由于谷地泥沙淤积极为有限,此值基本可代表该流域的侵蚀模数。全国土壤侵蚀遥感普查公布的川东平行岭谷区侵蚀模数为30 0 0 5 0 0 0t/(km2 ·a)。     

土壤侵蚀~(137)Cs测定的示踪法原理及其常用模型

简要介绍了137Cs示踪法在土壤侵蚀研究中的应用,内容包括137Cs示踪的基本原理,用于耕地及非耕地土壤侵蚀的常用模型,如非耕地的指数分布模型,耕地的比例模型、容量模型和质量平衡模型,同时对以上几种耕地模型的建模假设、计算公式和应用限制进行了对比分析。