三峡地区侵蚀泥沙的^(137)Cs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)。

^(137)Cs示踪红壤丘陵区坡地土壤侵蚀的研究——以江西丰城市为例

通过137Cs示踪技术,并采用相关的土壤侵蚀定量模型,对红壤丘陵区江西丰城市坡面不同土地利用类型、方式以及不同地貌部位的土壤侵蚀进行了研究。结果表明:研究区137Cs的本底值为1992.45±145.63Bq/m2;试验区典型坡地不同地貌部位均存在着一定程度的土壤侵蚀,且侵蚀强度总的变化趋势为坡底部>坡中部>坡顶部;不同土地利用类型和方式下的坡面侵蚀强度亦呈现一定的分异现象,从大到小依次为耕作土坡面>退耕30年+退耕1年混合坡面>退耕30年坡面>荒坡。

桂西北喀斯特丘陵区峰丛洼地小流域泥沙堆积的^(137)Cs示踪研究

西南喀斯特地区是我国生态环境最脆弱的地区之一,土壤侵蚀及其造成的石漠化已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。本文以桂西北喀斯特丘陵区环江成义屯的峰丛洼地小流域为研究对象,运用137Cs示踪技术对洼地泥沙堆积与小流域土壤流失速率进行了定量研究。结果表明,1963-2007年的44年间,洼地泥沙堆积速率和堆积模数分别为0.38 cm.a-1和51.4 t.km-2.a-1。讨论了流域土壤地面流失与洼地泥沙堆积速率的关系,认为前者应比较接近于后者,研究小流域的土壤地面流失模数为57.1 t.km-2.a-1。研究结果表明,研究区域近几十年以来的地面水土流失轻微,土壤流失速率仅为数十t.km-2.a-1。

云南东川泥石流沟与非泥石流沟^(137)Cs示踪法物源研究

运用1 37Cs示踪法调查云南东川小江流域 6条泥石流沟、6条非泥石流沟和主河的泥沙来源。泥沙主要来源于冲沟侵蚀和滑坡崩塌堆积、坡耕地和草地。坡耕地和草地表层土壤1 37Cs平均含量分别为 0 9Bq m2 和1 98Bq m2 ,冲沟沟壁和滑坡崩塌堆积土体1 37Cs。作者通过 3种源地土体1 37Cs含量的比较 ,分析了细粒泥沙(<0 0 1mm)的来源。 6条泥石流沟冲沟侵蚀和重力侵蚀 (滑坡崩塌 )的相对产沙量变化于 90 2 %～ 1 0 0 % ,平均值为 95 1 % ,6条非泥石流沟的相对产沙量变化于 74 5 %～ 83 3% ,平均值为 78 9%。小江主河为 81 4 %。

三江源区东西样带土壤侵蚀的^137Cs和^210Pbex示踪研究

运用137Cs和210Pbex联合示踪技术,考察青藏高原三江源区东西样带137Cs和210Pbex面积浓度的背景值和变化特征,以及东西样带土壤侵蚀速率、分布特征和主要影响因素.结果表明:①青藏高原三江源区东西样带137Cs和210Pbex面积浓度背景值分别为453~1 714和2 612~7 377 Bq/m2,137Cs和210Pbex背景值从西向东样带随海拔高度的变化差异明显.137Cs(x)和210Pbex(y)面积浓度的背景值区域分布呈显著线性相关,相关性关系式为y=3.587 2x+1 463.4,R2=0.951 7.②长江源区沱沱河137Cs的示踪结果表明,以沱沱河为中心的长江源区是典型的风蚀区,年侵蚀速率2.5 t/(hm2.a),该区是青藏高原重要的沙尘暴源区之一.③黄河源区玛多典型坡面137Cs和210Pbex的示踪结果表明,近40年来,玛多畜牧业为主的人类活动造成的土壤扰动比自然因素的影响大.④玛沁东倾沟乡和军牧场的比较研究结果表明,玛沁东倾沟乡高山草甸的水土保持效果较好,而玛沁军牧场的畜牧业活动造成了地表土壤的强烈扰动.⑤玛沁军功镇典型水蚀地貌土壤剖面137Cs和210Pbex的结果表明,20世纪50—60年代,该区的极端暴雨事件导致了严重的水土流失,土壤剖面中出现137Cs和210Pbex的空白区.植被破坏导致玛沁军功镇出现了严重水蚀,净侵蚀速率为8.0 t/(hm2.a).⑥近40年来,随着人类活动的加剧和全球气候变暖,导致青藏高原三江源区出现了沙尘暴的传输源地.

用^(137)Cs法研究农耕地坡面土壤侵蚀空间分布特征初报

运用(137)~Cs示踪法和网格点采样法对陕北典型的农耕地坡面的土壤侵蚀空间分布特征进行了研究，发现在坡脊和坡沟，随坡长的增长，137Cs含量分布呈增加、减少、再增加的波动趋势．而侧坡则呈相反的波动趋势；并利用新的公式计算了农耕地的侵蚀模数[11570t／（km2·a）]。

^137Cs技术研究岩溶高原湿地小流域土壤侵蚀特征

运用137Cs技术研究了威宁草海沙河小流域不同土地利用方式和地貌部位的土壤侵蚀特征。结果表明:研究区137Cs的背景值为879Bq·m2;农耕地土壤剖面中137Cs中呈均匀分布,非农耕地土壤剖面中呈指数递减分布;不同土地利用方式下,137Cs的面积活度值从大到小为灌丛地>人工草地>农耕地,土壤侵蚀模数值为农耕地>草地>灌丛地;不同地貌部位土壤中,137Cs面积活度值从大到小为下坡>中坡>上坡,侵蚀模数值变化为上坡>中坡>下坡。小流域年均侵蚀模数为:1254.9t·(km2·a)-1,灌丛地侵蚀模数为462.6t·(km2·a)-1,人工草地为630.4t·(km2·a)-1,农耕地为3311.8t·(km2·a)-1。因此,在小流域水土流失综合治理过程中,农耕地是治理的重点。

岩溶山区表土中~7Be、^(137)Cs、^(226)Ra和^(228)Ra的地球化学相分配及其侵蚀示踪意义

岩溶山区表土中７Ｂｅ、１３７Ｃｓ、２２６Ｒａ和２２８Ｒａ地球化学相分配的实验研究表明，４种核素绝大部分（８５％以上）存在于ＦｅＭｎ氧化物、有机质及残渣相中．它们在表土的迁移过程中具微粒迁移性，能较好地随土粒般运，可作为土粒侵蚀或沉积的示踪剂．但其微粒示踪类型又各具特征：７Ｂｅ的化学形态与其季节性微粒迁移示踪一致；１３７Ｃｓ的化学形态适用于示踪土粒累计性迁移和沉积计年；２２６Ｒａ和２２８Ｒａ存在于粘土矿物结晶骨架中，在表土中主要以残渣相存在，由矿物化学风化作用而转入可溶解、可交换及碳酸盐结合相的比例很小，二者比活度的形态变化分异具有很好的侵蚀堆积示踪价值．

福州盆地残留沼泽沉积的137Cs同位素定年与沉积环境演化

对福州盆地鳌峰洲残留沼泽沉积540 cm的FZ1钻孔进行了元素地球化学和137Cs以及加速器碳同位素(AMS14C)测年。结果表明:钻孔存在2段不同的沉积环境,下部为洪冲积,上部为沼泽沉积,然而2段各自的沉积环境则相当稳定。137Cs测试在沼泽相稳定沉积出现的3个蓄积峰与北半球的放射性年代标尺可以对比。根据蓄积峰年代和插值后获得的钻孔底部年龄约为公元1950年,与钻孔底部的AMS14C测年基本吻合,该结果表明采用137Cs测年方法定年是可行的。沉积速率研究揭示:20世纪50年代初至60年代中,近代洪冲积在福州盆地断块下沉区沉积速率极快,钻孔下部粉砂质淤泥的沉积速率达到20.9 cm/a;随着闽江下游盆地平原与河流变迁以及心滩的形成,原来的水道快速淤积演变为陆地沼泽环境,沉积速率开始逐步减小:20世纪60―70年代中降为9.9cm/a,70―80年代中继续下降为7.1 cm/a,80年代中之后降为3.1 cm/a。福州盆地中心区的高沉积速率与全新世断块差异性活动存在着密切关系。

^(137)Cs示踪法研究湟水上游和布哈河下游区域土壤侵蚀强度

通过137Cs示踪技术,并采用土壤剖面核素单位面积浓度与背景值之间的理论模型,对布哈河下游和青海湖东北岸湟水上游区域的土壤侵蚀进行了研究,结果表明:137Cs面积活度与植被盖度之间存在着正相关关系,两区域相关系数为0.93。湟水上游河谷土壤侵蚀模数在87.62~1 458.41t·km-2·a-1之间,采样点平均土壤侵蚀模数为933.31 t·km-2·a-1。布哈河下游区域土壤侵蚀模数在431.03~2 072.39 t·km-2·a-1之间,采样点平均土壤侵蚀模数为1 256.97 t·km-2·a-1。布哈河下游区域较湟水上游区域侵蚀严重,在较长的时期内两地大部分区域均处于轻度侵蚀阶段,湟水上游北部和布哈河下游西北部处于微度侵蚀阶段。

基于粒径和^(137)Cs的三峡水库消落带泥沙来源示踪研究

为分析三峡水库消落带泥沙输移与沉积规律,采用原位观测方法,沿库岸H=148 m高程带选择15个采样点,并甄选出3个典型断面采集沉积泥沙样品,利用激光粒度仪和γ能谱仪分别测试样品的粒径与^(137)Cs活度,分析二者在水平和高程2个维度的变化特征,探讨消落带沉积泥沙来源。结果表明:(1)三峡水库消落带沉积物的中值粒径(D50)沿水流方向逐渐降低,并在忠县任家镇及其下游河段基本保持稳定,而^(137)Cs活度沿水流方向逐渐增大,但在任家镇及其下游河段仍有波动。(2)消落带邻江区域沉积物的粒径最粗、^(137)Cs活度最低,除这一区域外,沉积物粒径沿高程的变化取决于消落带上方坡面的土壤侵蚀状况,若上方存在侵蚀,沉积物粒径随高程的增加而增大,若上方微弱侵蚀或无侵蚀,则沉积物粒径随高程的增加而降低,但^(137)Cs活度不受上方土壤侵蚀状况影响,均表现为随高度增加先降后升的变化趋势。(3)粗颗粒与细颗粒沉积物具有不同的来源特征,变动回水区的粗颗粒也主要源于金沙江和嘉陵江,乌江入库的粗颗粒主要沉积在涪陵至忠县任家镇河段,任家镇下游的粗颗粒主要源于库区内侵蚀产沙;变动回水区的细颗粒主要源于金沙江和嘉陵江,常年库区的细颗粒泥沙来源较多,金沙江、嘉陵江、乌江和库区内侵蚀产沙均存在明显贡献,而库水位涨落过程中的波浪侵蚀对沉积物存在再分配作用,它能使表层沉积物重新进入水体,并在较低的位置实现二次沉积。

西南喀斯特小流域地表、地下河流细粒泥沙来源的^(137)Cs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^(137)Cs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:^(137)Cs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^(137)Cs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,^(137)Cs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技术的侵蚀产沙对土地利用变化响应--以三峡库区斑竹林小流域为例

小流域是三峡库区入库泥沙的策源地,研究其侵蚀产沙状况对正确预测三峡水库来沙变化趋势非常重要。以三峡库区典型农业小流域——斑竹林小流域为研究对象,通过^(137)Cs示踪技术,研究了土地利用变化对流域侵蚀产沙空间分布的影响。结果表明:旱地退耕的其他林地和水田改的旱地的侵蚀堆积情况与土地利用变化前相差不大;在土地利用变化后的短期内,该流域侵蚀产沙变化较小,旱地是流域主要的侵蚀产沙源地,水田是淤积区。

应用137Cs示踪法估算淮北土石山区土壤可蚀性因子K值

选取淮北土石山区--赣榆区为研究区,通过径流小区法和137Cs核素示踪技术修订EPIC模型,并利用克里金插值技术获取赣榆区土壤可蚀性因子(K值)的空间分布图。结果表明:EPIC模型不能直接应用于淮北土石山区K值的估算,估算值在耕地上波动较大;修订EPIC模型估算K值与实测K值的相对偏差为5.4%,精度较高,适用于淮北土石山区K值的估算;赣榆区K值主要分布在0.032~0.041t·h·MJ^-1·mm^-1。4种土类K值平均值:棕壤类为0.034t·h·MJ^-1·mm^-1,潮土类为0.037t·h·MJ^-1·mm^-1,砂姜黑土类为0.037t·h·MJ^-1·mm^-1,盐土类为0.039t·h·MJ^-1·mm^-1。

钚同位素示踪技术在树木年轮中的应用研究进展

钚(Pu)核素具有极强的辐射毒性和生物毒性,对动植物和人类健康危害巨大,分析Pu同位素在树轮中的水平、迁移规律及其污染历史对于潜在的生态安全和植物毒性评价至关重要。在中国核电事业快速发展的背景下,建立不同区域树轮的Pu同位素背景数据尤为迫切。为此,本文对目前现存的少量文献资料进行了总结和归纳,首先简要阐述了环境中Pu同位素来源与沉降模式;重点分析了Pu同位素进入树轮的潜在途径,以及Pu同位素在树轮中的径向分布特征及其指示意义;最后,本文强调了建立树轮Pu同位素化学分析测试方法的重要性,及其示踪应用的发展方向,对于促进和拓展树轮Pu同位素示踪研究具有重要现实意义。

基于RUSLE模型的三江源高寒草地土壤侵蚀评价

探讨三江源区高寒草地生态系统土壤侵蚀问题在保障青藏高原乃至全球生态和生产功能方面具有重要意义。以^(137)Cs示踪法为基础,结合RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation)模型,以GIS反演为手段,综合分析三江源区2001-2012年土壤侵蚀影响因子的特征和土壤侵蚀空间分布规律。结果表明,1)土壤侵蚀影响因子呈现空间异质性特征,降雨侵蚀力因子年际浮动变化较大,但总体呈上升态势;土壤可蚀性因子呈斑块化分布特征,较高可蚀性类占到总面积的95.66%;坡度坡长因子的空间分布规律受海拔显著影响;植被覆盖与管理因子在研究区自西北向东南呈现空间异质性特点,过度放牧是引起下垫面侵蚀现象严重的主要原因。2)对RUSLE模型的验证显示相关系数和平均均方根偏差分别为0.49和75.29%,RUSLE模型估算存在一定的高估,在没有形成三江源区高寒草地土壤侵蚀机理模型前,应用RUSLE模型仍然是较好的现实选择之一。3)利用RUSLE模型估算的三江源2001-2012年平均侵蚀量为3.1×109 t/年,侵蚀强度分级重心转移分析表明中度侵蚀、强度和极强度侵蚀重心相对集中,侵蚀程度最高的3个地区为格尔木市唐古拉乡、治多县和兴海县。4)由土壤流失量结合市场价值法,估算出研究区2001-2012年平均有机质经济损失价值为114354元/km2,总年均经济损失达399亿元,整个研究区受土壤侵蚀现象所产生的经济损失数额巨大。因此,创新发展三江源区高寒草地"分类、分级、分段、分区"的土壤侵蚀防治措施已迫在眉睫。

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—20cm)、土壤水分活跃层(20—30cm)和土壤水分调节层(30cm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—20cm土壤蓄水量高于坡耕地7.2%;0—40cm平均土壤蓄水量高出坡耕地1.8mm;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。

西汉水流域典型林草地侵蚀特征分析

为了说明西汉水流域典型林草地的侵蚀特征,为农业工程和流域治理提供依据,采用137Cs土壤侵蚀核素示踪技术,按野外采样、核素检测、模型计算三步开展研究。结果表明,6个本底区域的137Cs面积活度为1600～2402Bq/m2,平均值为2022Bq/m2;本底区域和未扰动的林草地,剖面核素活度随深度呈指数递减分布;采样荒草地为轻度侵蚀,林地为沉积或无明显流失,退耕还林用地为中度侵蚀;侵蚀强度:林草地<荒草地<退耕还林用地;对于同坡面的不同坡位,侵蚀强度:坡面上部>中部>下部;植被发育程度影响侵蚀量的大小,对于同一土地利用类型,通常植被覆盖度越高,侵蚀速率越小,反之侵蚀速率越大。

岩溶区小流域山坪塘沉积泥沙^(137)Cs活度比及其粒径剖面特征分析

为了探讨山坪塘沉积泥沙来源信息,以岩溶区小流域小坪山坪塘为研究对象,采用核素^(137)Cs和土壤粒径特征值等方法,对岩溶区小流域山坪塘沉积泥沙来源及其土地利用的关系进行系统研究。结果显示:(1)山坪塘沉积泥沙的^(137)Cs比活度在垂直剖面上存在一个区间50 cm深度层次未被检出,但山坪塘沉积泥沙^(137)Cs比活度范围为0~3.59 Bq·kg^(-1),平均值为1 Bq·kg^(-1);(2)山坪塘沉积泥沙^(137)Cs比活度比坡耕地、草地和林地土壤表层小1.7、1.83、0.92 Bq·kg^(-1),且坡耕地和林地土壤表层的^(137)Cs比活度分布差异较大;(3)山坪塘旋回沉积泥沙与其控制流域内土地利用类型表层土壤的粒径组分含量主要以粘粒、中粉粒和粉粒为主,且粒径组分含量之间比例基本保持一致。但山坪塘沉积泥沙仅有组分极细砂粒含量与坡耕地表层土壤组分含量密切,其他组分含量与草地密切;(4)山坪塘沉积泥沙粒径特征参数(中值粒径、众数粒径、体积加权平均粒径和分形维数D)在垂直剖面上变化基本保持一致,而有效粒径变化较为复杂。可得结论,山坪塘沉积泥沙来源主要为其流域内的坡耕地和草地表层土壤,为区域岩溶小流域山坪塘沉积泥沙反演和水土保持研究提供依据。

黄土高原水蚀风蚀交错带坡面土壤侵蚀特征及其影响因素

水蚀与风蚀的交错作用大大加剧了黄土高原水蚀风蚀交错带的土壤侵蚀强度,造就了复杂的侵蚀环境。通过在水蚀风蚀交错带的典型区域——神木六道沟流域,选择沿本地盛行风向(NW)到最弱风向(E)方向的坡面布设采样断面,探究土壤粒径和土壤侵蚀速率的空间分布特征,分析其影响因素。结果表明:土壤粒径和侵蚀速率均表现出明显的波动变化和显著的坡面变异(p<0.05)。其坡面分异受坡面部位、坡度、植被、土壤类型、土地利用类型和侵蚀动力(风力和降雨)的共同影响。侵蚀动力之外的因素对土壤侵蚀速率的坡面变异累积解释69.6%~82.1%。土壤侵蚀速率与坡面部位、坡度、植被、土壤类型和土地利用类型的线性回归分析显示,土壤侵蚀的动力因素也十分重要。然而,要揭示坡面土壤侵蚀空间分布的一般规律,定量区分水蚀和风蚀对坡面侵蚀的贡献,需进一步研究。