运用^(137)Cs示踪技术重建近30年滦河源区土壤风蚀变化过程

在持续调查与观测滦河源区土壤风蚀特征的基础上,对采集于滦河源区风积土剖面中土层样品的pH、有机碳质量分数、土壤颗粒组成进行了化验分析,运用ADCOM100超低本底γ谱仪测定了土壤样品137Cs的比活度,建立了研究区连续风积土壤剖面的时间序列,综合分析了不同时段风积层土壤的性状,运用土壤风蚀相对强度指数ISWE重建了滦河源区近30年来土壤风蚀变化过程.结果表明:20世纪70年代至80年代早期、80年代末期至90年代中后期均为研究区土壤风蚀较弱的时期;80年代中期、90年代末期至2002年均为土壤风蚀强化时期.并结合已有研究成果讨论了土壤风蚀变化与气候变化的相关性及其对京津地区大气环境的影响.

^(137)Cs示踪技术在滦河源区栗钙土风蚀速率估算中的应用

对采集于滦河源区 3个栗钙土剖面中的 2 7个土层样品的pH、有机碳含量、碳酸钙含量、密度及质地进行了化验分析 ,运用ADCOM10 0超低本底γ谱仪测定了土壤样品1 37Cs的比活度 .结果表明 ,自然栗钙土以及被风蚀土壤剖面中1 37Cs比活度随深度呈指数递减式分布 ,其最大渗透深度可达约 3 0cm ;利用1 37Cs示踪技术估算的研究区土壤风蚀速率在 0 1842cm·a- 1 和 0 2 897cm·a- 1 之间 ;栗钙土不同粒径土壤颗粒中1 37Cs的比活度差异显著 ,即细粒 (粒径≤ 0 10mm的极细砂、粉粒和黏粒 )中1 37Cs比活度大于细砂 (0 10～ 0 2 5mm)中1 37Cs比活度大于粗粒 (0 2 5～2 0 0mm的中砂、粗砂和极粗砂 )中1 37Cs比活度 .可见 ,运用1 37Cs示踪法可以定量估算区域土壤风蚀速率 ,但需综合考虑1 37Cs在土壤中的分布、土壤有机质含量和质地等因素 。

^(137)Cs示踪技术在土壤侵蚀研究中的应用综述

作为研究土壤侵蚀的新方法137Cs示踪技术具有许多优越性,因而在土壤侵蚀研究中具有广阔的应用前景。介绍了国内外采用137Cs示踪技术对土壤侵蚀进行研究的现状,并对137Cs示踪技术应用前景进行了展望。

基于^(137)Cs示踪技术的土壤侵蚀及养分流失特征评价

研究不同土地利用方式对小流域土壤侵蚀及其养分流失特征的影响有助于更好的理解土地利用方式变化引发的环境效应问题,对区域生态保护和高质量发展具有重要意义。选择陕北延安市湫沟小流域为研究对象,利用^(137)Cs示踪技术,定量评价了不同土地利用方式的土壤侵蚀和养分流失状况及其相互变化关系,结果表明:(1)土地利用方式显著影响小流域土壤侵蚀状况。土壤侵蚀模数介于-18.67-151.27 t km^(-2) a^(-1)之间,大小顺序为沟道>苹果园>林地>草地>灌木,均为微度侵蚀。其中,除灌木地发生沉积以外,其它土地利用方式均发生了土壤侵蚀现象。(2)不同土地利用方式下的土壤侵蚀模数空间变异明显,除沟道为轻度变异以外,其它土地利用均为中等变异。(3)土壤全氮含量、有机质含量、N/P比和C/P比在不同土地利用方式下的变化特征表现一致,大小顺序均为灌木>草地>林地>沟道>苹果园,且在不同利用方式间均存在显著性差异。但全磷含量表现为灌木>苹果园>沟道>草地>林地,且与土壤全氮含量和有机质含量极显著正相关。同全国平均水平相比,土壤全氮含量偏低,全磷含量适中;C/N超过全国平均水平,而N/P和C/P远低于全国平均水平,小流域土壤氮限制严重。(4)土壤侵蚀是该小流域养分流失的重要诱因。不同土地利用方式土壤养分流失变化特征与土壤侵蚀模数表现一致,且两者呈极显著正相关关系;但与土壤全氮、全磷、有机质、N/P比及C/P比呈极显著负相关关系,与C/N比关系不显著。

^(137)Cs示踪技术在线性工程渣场选址中的应用

已有公路与铁路等线型工程的渣场选址,多以地形、植被、民房、地质灾害等为定性控制要素,除占地面积、容量外再无其他定量控制指标及计算依据,在实践中有随意性强、受主观意识影响大的弊端。以拉日铁路曲水区间段为例,将广泛应用于水土流失定量监测与侵蚀强度测算的137Cs示踪技术应用于渣场选址坡面侵蚀强度的定量计算。与传统的线型工程渣场选址方法进行对比,结果显示原项目水土保持方案确定的14个渣场仅1个选址合理,其他13个渣场均存在选址不合理问题,存在诸多的隐患。利用137Cs示踪技术分析坡面侵蚀强度拐点,得出渣场选址的坡长控制要素,较传统方法更契合选址背景环境的土壤侵蚀特征,为渣场选址及后期渣场水土流失防控人工干预手段选择提供了量化依据。

^(137)Cs示踪法研究青藏高原草甸土的土壤侵蚀

运用137Cs示踪法对青藏高原高寒草甸典型的两个小流域的土壤侵蚀进行了研究,结果表明:高寒草甸植被区的土壤137Cs在土壤剖面中呈指数型分布,分布深度一般在20cm左右;坡顶部由于风蚀、冻融侵蚀和水蚀较强,致使侵蚀强于下部,除坡顶部外其他坡位侵蚀强度都符合坡上部<坡中部<坡下部的规律;高寒草甸植被覆盖度与土壤侵蚀强度呈显著的负相关关系(p<0.01),土壤平均侵蚀模数随植被覆盖度的增加呈线性降低的趋势,相关系数R2达到0.997以上。高寒草甸退化程度越高,土壤侵蚀越强。退化较强的草甸区的平均侵蚀模数是退化较弱区的2.23倍,最大侵蚀模数可达2960.22t/(km2.a)。

^(137)Cs技术对长江三角洲丘陵区小流域土壤侵蚀初步估算

采集了长江三角洲丘陵区某一小流域的 8个土壤剖面共 2 6个样品 ,通过分析发现该小流域的土壤 1 37 Cs含量与采样深度之间具有比较良好的线性关系 (0 .98>R2 >0 .6 9) ;以坡顶作为参考点 ,提出该地区土壤中的 1 37Cs背景值约为 2 40 0 Bq/m2 ;建立了基于 1 37Cs技术的土壤侵蚀定量模型 ,并对该流域土壤侵蚀量进行了初步估算 ,结果表明侵蚀最严重的丘坡中部马尾松林地占总侵蚀量 38.2 3% ,坡麓的菜园土壤亦达 32 .89%。因而 ,对坡中和坡麓地貌部位采取相应的保护措施 ,可有效地防治水土流失带来的各种危害。

应用^(137)Cs技术研究江西余江县小流域不同耕地上的土壤侵蚀

选取江西余江县小流域的旱耕地与水稻田作为研究区,利用137Cs技术示踪红壤耕地的土壤侵蚀。由于耕作措施的混合作用,137Cs均匀分布在耕层深度内,且绝大部分含量集中在旱耕地和水田表层的18和27cm以内;采用了杨浩的土壤侵蚀模型得到了50a以来不同土地利用方式下的土壤侵蚀速率。结果表明,非耕地土壤侵出速率为2953t·km-2·a-1>旱耕地960t·km-2·a-1>水稻田840t·km-2·a-1;水田比旱耕地更有利于水土保持,微地貌是影响研究区内部土壤侵蚀的主要因素;利用周维芝模型和杨浩模型得到的结果基本一致,都能反映土壤侵蚀的强度和空间分布。137Cs技术不仅用来示踪不同土地类型上50a来的土壤侵蚀速率和空间分布,而且为评价不同水土保持措施提供一种很好的方法。

^(137)Cs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。

^(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^(137)Cs示踪法的丹江口小流域农用地土壤侵蚀研究

运用137Cs示踪技术,采用相关土壤侵蚀定量估算模型,探讨丹江口市小流域不同土地利用方式和土壤类型的土壤侵蚀状况。结果表明:研究区137Cs本底值为2 153.46 Bq/m2;耕作土剖面中137Cs呈均一分布,非耕作土剖面中137Cs呈指数递减分布;不同土地利用方式下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;不同土壤类型结合不同地貌形态呈现不同的侵蚀速率,依次为低山丘陵区的石灰土>粘质的黄棕壤土>紫色土和砂质潮土;坡耕地的土壤侵蚀呈现垂直分异特征。

应用环境放射性核素示踪技术研究农业立体污染的构思

如何进行有效的监测与防治农业立体污染,已经成为研究我国食品安全与人类生存环境的重大科学问题之一。本文从论述137Cs2、10Pbex7、Be的来源和示踪原理入手,提出了应用环境放射性核素示踪技术研究农业立体污染的新构思,主要包括:查明农业景观系统中污染物质的本底值,辨析污染物来源和传输路径,评价不同农艺措施和土地利用防治农业立体污染的有效性,建立基于环境核素示踪的农业立体污染分布式预测模型。

基于3S和^(137)Cs技术的三峡库区小流域泥沙输移比研究

用3S技术对重庆忠县石宝寨的菱角塘小流域进行侵蚀单元的划分,通过137 Cs示踪技术配合GIS空间插值法,评估小流域1963年以来的地面侵蚀量;同时,以137 Cs定年法为主要研究手段,确定塘库不同层位的淤积泥沙的年龄,计算1963年以来小流域塘库泥沙淤积量,从而获得小流域以塘库入口为观测断面的泥沙输移比。研究结果表明:(1)不同土地利用类型的土壤侵蚀量差异明显,从1963-2013年这50年间,小流域侵蚀总量为7 240.5t,林地侵蚀总量为2 095t,坡耕地土壤侵蚀总量为5 145.5t,是林地侵蚀总量的2.45倍;(2)用137 Cs定年法进行计算得出小流域塘库淤积总量为1 927.5t,输出库外的泥沙643t;(3)计算菱角塘小流域1963年以来的泥沙输移比为0.36,小流域的低泥沙输移比说明流域内在坡面下方集中分布的水田以及修建的塘库能够很好拦蓄流域上部坡面的侵蚀产沙。

土壤侵蚀^(137)Cs法研究进展

同位素1 37Cs示踪技术具有简单、快速、准确的优点 ,它已广泛应用于土壤侵蚀的研究中 .本文先简单概述了现代土壤侵蚀速率的研究方法 ,然后着重综述了1 37Cs法在土壤侵蚀研究中的应用及其研究进展 (主要集中在1 37Cs的空间分布、土壤侵蚀速率计算模型、土壤侵蚀量估算模型等方面 ) ,最后提出未来1

基于土壤^(137)Cs监测的土壤侵蚀与有机质流失——以密云水库为例

本文运用137Cs核素示踪技术,研究北京重要的水源供应地密云水库周边地区及白河上游地区土壤侵蚀状况与有机质流失状况及其相互之间的量变关系。试验结果表明:0～20cm土层中山坡上137Cs含量低于坡中、坡下,但若山顶具有缓坡或山角下具有陡坡则137Cs含量变化规律相反。根据水利部标准与土壤137Cs监测结果,密云水库周边大部分地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀,部分地区侵蚀情况严重,达到了剧烈侵蚀的程度。不同土地利用方式对土壤有机质分布有很大影响,有机质含量分布为灌丛>林地>果园>农田;上游地区有机质含量高于水库周边地区土壤,表明人为活动加剧了土壤侵蚀和有机质的流失。对于景观单一,地域较小的采样区进行三次曲线数学模拟,其相关系数高达0.9左右,表明在监测土壤137Cs、210Pb含量变化的同时,可以利用小区域数学模型直接预报预测土壤有机质含量的变化。

^(137)Cs在卧龙自然保护区土壤中的分布特征

对137Cs在卧龙自然保护区内不同生态系统土壤中的分布特征进行测量分析的结果表明:137Cs在耕地土壤中均匀分布,在其余6种非耕地土壤中呈明显的指数递减分布;非耕地土壤在0~10 cm土层内存在一个137Cs富集层,富集层以下137Cs含量有一个骤降的过程;137Cs在耕地土壤中的分布深度大于耕层厚度20 cm,在非耕地土壤中的分布深度在24 cm左右;137Cs的面积浓度在高山草甸土壤中最大,在适温灌丛土壤中最小,前者是后者的2.6倍。

N型与井型HPGe探测器对核素^(137)Cs测量的比对分析

利用N型和井型HPGe探测器以及中国原子能科学研究院提供的标准体源,分析了N型探测器和井型探测器井内与井上两种测量方式的重复性、稳定性和准确性之间的差异。结果表明,在达到同样的全能峰计数时,井型探测器井内测量时所需的时间是N型探测器的6倍,井上测量的2.5倍。N型探测器和井型探测器井内与井上测量的重复性标准差为0.07、0.22和0.08 Bq/kg,探测效率年稳定性为2.74%、2.36%和3.07%,准确性的相对偏差为3.47%、6.57%和3.43%。井内测量时,由于样品质量过低引起的随机误差较大,因此建议在样品质量能够满足的情况下,选择N型探测器或井型探测器井上测量,可同时保证测量准确性和时间的需求。

基于^(137)Cs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^(137)Cs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^(137)Cs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/km^(2),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/km^(2)。[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。