基于137Cs示踪技术的土壤侵蚀研究进展

由于应用137Cs示踪技术能够提供土壤侵蚀与沉积信息,近年来137Cs示踪技术逐渐成为土壤侵蚀研究的重要方法．本文介绍了137Cs示踪法原理,回顾了其在土壤侵蚀中的研究应用,并对其优缺点进行评价．然后,总结了。137Cs示踪剂法土壤侵蚀模型,最后展望了其在土壤侵蚀研究中的前景．     

基于淤地坝淤积信息的小流域泥沙来源及产沙强度研究

根据黄土丘陵区王茂沟流域关地沟3号淤地坝29年泥沙沉积旋回变化,以及各旋回层泥沙中、坝控流域沟间地和沟谷地表层土壤中137Cs的测量,结合淤地坝修建、运行历史资料及次降雨资料,估算了坝控流域沟间地和沟谷地的相对产沙量和坝控流域不同时期的侵蚀产沙强度。研究表明,沟间地是该小流域泥沙主要来源,该流域泥沙的70%源自沟间地;坝控流域1959~1987年期间,年侵蚀产沙强度由强变弱,呈显著降低趋势。     

广西北部湾河口及海湾沉积物中137Cs含量分析

【目的】了解广西北部湾河口及海湾沉积物中~(137)Cs的含量,为定量研究北部湾沿岸区域土壤侵蚀和堆积状况,以及评价防城港红沙核电站运行对周围环境的影响提供科学依据。【方法】在广西北部湾河口及海湾中采集32个沉积物样品,利用高纯锗γ谱仪测定样品中~(137)Cs的含量,并与周边的背景值进行比较。【结果】在河口、海湾的表层样中,~(137)Cs比活度较低,范围为0.10~5.94Bq/kg,平均值约为1.23Bq/kg。【结论】表层沉积物中,~(137)Cs含量相对陆地含量要低,主要原因可能是沉积物样品中含沙量大,~(137)Cs吸附量相对较少导致。同时,自然因素和人为活动对~(137)Cs在河口及海湾沉积物中的再分配起重要作用。     

基于~(137)Cs技术的西汉水流域坡耕地侵蚀示踪研究

为了说明西汉水流域坡耕地侵蚀特征,为流域泥沙管理提供依据,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3步开展研究。结果表明:6块坡耕地剖面的137Cs比活度在某一深度范围内呈较均匀分布,在坡面中上部,137Cs均匀分布的范围与耕层深度接近;6块坡耕地的平均侵蚀模数为2 643~6 419 t/(km2.a),其中1块为强度侵蚀、5块为中度侵蚀;沿坡面自上而下,侵蚀强度从大到小递减;影响坡耕地侵蚀的主要因素是坡度和耕作强度,通常坡度越大,侵蚀模数越大,而耕作强度越小甚至退耕还林,侵蚀模数越小。     

137 Cs在土壤中淋溶迁移的模拟试验

~(137)Cs作为示踪元素广泛应用于土壤侵蚀及泥沙沉积研究中,其在土壤中的稳定性是决定其能否用于示踪土壤沉积与侵蚀的前提条件.但也有学者对应用~(137)Cs示踪技术的重要假设提出质疑,认为被土壤颗粒吸附的~(137)Cs易解吸成Cs+离子,随水流失或被植物吸收.本文利用双层土柱模拟淋溶装置研究了~(137)Cs和土壤粒径组成在不同雨量条件下的淋失和垂直迁移特征.结果表明,在600~3 000mm降雨量内,土壤中~(137)Cs平均质量活度为10.9Bq·kg-1,略小于试验前的11.5Bq·kg~(-1),与雨量并无显著相关性,土壤中的~(137)Cs有向下垂直迁移现象,但并不显著;土壤中~(137)Cs质量活度与土壤中的黏粒含量有很好的正相关性,决定系数R2达到0.73;有待于增加模拟雨量,作进一步研究.     

中国典型侵蚀区小流域水力侵蚀引发的CO_2通量特征

土壤水力侵蚀通过影响有机碳的合成分解过程,引发可观的CO_2吸收-排放效应.各典型水蚀区的侵蚀速率、土壤性质各不相同,其CO_2通量特征有待研究.本文收集了黑土区、紫色土区、黄土区、红壤区等中国四大典型侵蚀区中7个代表性小流域36个土壤剖面的~(137)Cs及有机碳含量数据,利用"基于参照点的CO_2通量分离方法",计算了各小流域的有机碳横向迁移通量,以及由于水蚀引发的CO_2通量.结果表明,(1)有机碳的横向迁移速率由侵蚀/淤积速率以及土壤表层含碳量共同决定,位于黄土区和红壤区的小流域有机碳流失最为严重;(2)7个小流域侵蚀区CO_2的通量范围为:-22.8~21.5g C/(m~2·a),淤积区CO_2通量范围为-31.6~54.5g C/(m~2·a);碳汇强度与欧美小流域相当,碳源强度略强;(3)位于黑土区的多数小流域以及紫色土区的小流域整体表现为碳汇;位于黄土区的小流域整体表现为强烈的碳源;位于红壤区的流域在侵蚀区表现为碳源,在淤积区表现为碳汇.其中,紫色土区小流域的固碳能力最强,79%~87%的有机碳流失可最终得到恢复;(4)针对小流域不同的CO_2通量特征,可通过合理配置水土保持措施,实现土壤侵蚀和CO_2通量的协同调控.     

137Cs应用于我国土壤侵蚀研究评述

^137Cs示踪法技术目前已被广泛应用于长期的土壤侵蚀估算中，但主要局限于水蚀研究领域，在风蚀方面进行的研究则较少。土壤风蚀是导致干旱半干旱地区土地退化和区域环境恶化的最重要原因之一。探讨、研究格进一步完善^137Cs技术在土壤侵蚀方面的研究，尤其是在我国西部风蚀地区土壤侵蚀中的应用，可以提供独立的土壤侵蚀和堆积的数据以及空间分布，对初步测算区域风蚀速率、风蚀时间序列和反映环境变化，为我国西部地区土地资源合理利用、环境整治以及生态建设提供定量的科学依据具有十分重要的意义。初步论述了^137Cs技术在我国土壤侵蚀研究中的进展，探讨了其在西部风蚀地区土壤风蚀研究现状、应用前景和需要注意的问题，并提出了一些建议。     

基于GeoWEPP模型的桥子沟流域土壤侵蚀对比研究

为探讨人类活动对黄土丘陵区土壤侵蚀时空格局的影响,选取黄土高原丘陵区典型小流域桥子沟(包括桥子东沟和桥子西沟两个对照小流域)为研究对象,利用GeoWEPP模型对不同时段内两个子流域土壤侵蚀时空格局进行了定量模拟,并开展了1988-2000年水土保持治理效应对比分析,探讨了土地利用变化对流域产流和产沙的影响.结果表明,模拟获得的两子个流域各阶段径流深及输沙模数与实测数的相对误差均小于15%,说明GeoWEPP模型适用于桥子沟;在阶段1(1988-1990年)、阶段2(1991-1995年)和阶段3(1998-2000年)三个阶段,桥子沟土壤侵蚀状况均有好转.对比发现,在实施了土地利用整改措施的阶段1-阶段2时期,两个子流域土壤侵蚀均得到改善,而在阶段2-阶段3时期,实施水土保持措施的桥子东沟土壤侵蚀改善效益明显高于未实施措施的桥子西沟,表明水土保持措施在水土流失治理中发挥了积极的作用;不同时期流域的土地利用与土壤侵蚀强度的时空变化关系密切,说明合理的土地利用变化改变了该流域下垫面条件,能有效地减缓流域土壤侵蚀,是流域土壤侵蚀格局变化的主要驱动力.研究结果可为黄土高原有效实施水土保持治理措施,开展土壤侵蚀监测、防治和小流域管理提供依据.     

黑土区农田防护林带对小流域土壤侵蚀和泥沙沉积的影响

采用137Cs和210Pbex双核素示踪方法,结合GIS技术,在典型黑土区面积为28.5hm2的小流域上,研究了林带对小流域土壤侵蚀和泥沙沉积的影响。结果发现:小流域内的林带能在一定程度上减少土壤流失,林带前、后特别是带前表现为泥沙沉积,而带后一定距离上,土壤侵蚀会加剧;坡面较缓和等高线与林带夹角较小的林带拦沙效益高;在小流域两条防护林带和沟口地埂的作用下,小流域呈现侵蚀-沉积-侵蚀-沉积的模式。近50年来,平均每年沉积在两条林带前后60m范围内的泥沙占小流域总泥沙沉积量的18.8%;在100年的时间尺度上,平均每年沉积在林带前后的泥沙占流域年泥沙总沉积量的7%左右。在50年和100年的时间尺度上,小流域的泥沙输移比分别为53%和78%。     

137Cs法应用于流域土壤侵蚀初步研究--以太湖上游浙江省安吉县西苕溪为例

太湖流域水体富营养化、水环境质量下降问题日趋突出 ,而由土壤侵蚀造成的物质迁移是流域非点源营养元素输入的主要载体之一 ,因此 ,流域土壤侵蚀的定量研究具有重要的理论和现实意义 .以太湖上游浙江省安吉县西苕溪流域为例 ,利用137Cs示踪分析方法对该区域的土壤侵蚀数量及空间分布状况作了初步的研究 ,结果表明 :研究区域的137Cs背景值为(2 14 8.8± 12 0 .7)Bq/m2 ;根据建立以及选择的土壤侵蚀和沉积模型计算 ,研究区内非耕作土土壤侵蚀模数平均在 - 431.6t/km2 ·a(“ -”表示堆积 ) ,耕作土土壤侵蚀模数平均在 16 81.2t/(km2 ·a) ,年均土壤侵蚀厚度为 1.5 3mm .研究结论对深入探讨太湖流域上游物质迁移对太湖的生态影响具有基础意义 .     

磷酸盐水泥对137Cs的固化性能

以含95％MgO的重烧镁砂、磷酸盐和硼砂为原料,制备了磷酸盐水泥,研究其对137Cs的固化性能。通过XRD衍射分析、SEM电镜扫描等手段对固化体物相组成及显微结构进行分析,参照国家标准“放射性废物固化体长期浸出试验”（GB7023—86）对固化体进行抗浸出性能试验。结果表明,当以磷酸氢二铵为原料时,137Cs的加入会降低磷酸盐水泥固化体的抗压强度,137Cs的含量越多,强度损失越小;当以磷酸二氢铵为原料时,随着137Cs的加入,强度先减小后增大,掺量为1．6％时强度甚至超过了空白体系;以磷酸二氢钾为原料时,137Cs的加入会使强度减小,减小程度和掺量关系的规律性不明显。以磷酸二氢铵、磷酸二氢钾为原料的固化体抗压强度明显优于以磷酸氢二铵为原料的固化体。以磷酸二氢铵为原料的固化体,137Cs的42d浸出率和累计浸出分数低至2．1×10-4（em·d11）和7．74×10^-3cm,强度值和浸出率均优于国家标准相关要求,表明了磷酸盐水泥对137Cs有良好的固化效果。     

基于GIS和USLE的下庄小流域土壤侵蚀量预测研究

将地理信息系统Geographical Information System(GIS)与通用土壤流失方程Universal Soil Loss Equation(USLE)相结合进行流域土壤侵蚀量的预测和估算.以福建省九龙江典型小流域下庄为研究区域,在桌面GIS软件MapInfo和ArcView的支持下,建立流域的空间数据库,利用GIS的栅格数据空间分析功能,将小流域空间离散化为10 m×10 m的栅格,根据合适的USLE因子算法生成各因子栅格图,借助GIS图形运算,实现了下庄小流域的土壤侵蚀量估算和土壤侵蚀关键源区的标识,进一步利用GIS和USLE结合对小流域进行土壤侵蚀控制措施的模拟,为下庄小流域土地利用和水土保持提供科学依据.研究结果表明,下庄小流域的平均土壤侵蚀模数为2 541.66 t/km2.a,土壤侵蚀强度属中度,强度侵蚀以上区域占流域面积的11.17%.在模拟实施控制管理措施后,小流域土壤侵蚀模数降为1 570.89 t/km2.a,土壤侵蚀强度属轻度,强度侵蚀以上区域降为3.75%.     

不同比例尺流域土壤侵蚀评估及其尺度效应研究

选择1∶20万、1∶5万和1∶1万3种比例尺,以最小图斑为研究单元,利用土壤侵蚀快速评估法对黄河流域中纸坊沟小流域的土壤侵蚀强度等级进行评估,研究不同比例尺下土壤侵蚀评估结果的尺度效应,即土壤侵蚀强度等级分布的均质性特征以及结果所含信息量大小随比例尺改变的变化规律,以及不同环境因子(如地形、植被、土壤等)的比例尺改变对土壤侵蚀评估产生的影响.研究表明,纸坊沟流域不同比例尺下的评估结果中,面积分布最广的均为中度侵蚀,当比例尺由1∶20万变为1∶1万,评估结果的最小图斑数由3个增加到898个,土壤侵蚀强度等级分布特征指数由1.04增加为2.42,土壤侵蚀强度不同等级之间面积分配的均匀性趋于增加,评估结果所包含的信息量也越多.为了量化因单一环境因子比例尺改变对土壤侵蚀评估产生的影响,本文在保持1∶1万比例尺权重和其它环境因子不变的情况下,仅依次替换1∶5万和1∶20万下的DEM、土壤类型以及土地利用数据,再次对1∶1万比例尺下的纸坊沟流域进行土壤侵蚀快速评估,通过对比前后评估结果,发现侵蚀评估结果因地形因子数据比例尺的改变所产生的误差增幅最大,地形因子对纸坊沟流域土壤侵蚀评估的影响最明显.     

~(137)Cs和~(90)Sr-~(90)Y混合源的β放射性强度教学实验研究

当137Cs和90Sr-90Y两个放射源混合时,就会产生混合的β放射性强度。文中寻求一种测量与分析手段来获取两个源混合状态下分别产生的β放射性强度。首先,进行137Cs及90Sr-90Y源混合β放射性能谱测量,再运用费米-居里描绘法对数据进行分析、分解等。在费米-居里描绘上可绘出高、低能区的面积,通过它们各自面积中的粒子数积分就可获得137Cs及90Sr-90Y源分别产生的β放射性强度。137Cs源的强度P=1 346.93 Bq、90Sr-90Y源的强度P=385.47 Bq。     

GIS支持下的黄土高原沟壑区典型小流域土壤侵蚀量估算——以董庄沟小流域为例

【摘要】应用地面观测和实测化验结果,确定了定量计算土壤侵蚀方程因子指标的方法,依据实地调查资料,建立了黄土高原沟壑区典型小流域地理数据库;利用ARCGIS的栅格数据空间分析功能,根据土壤侵蚀模型对数据库进行运算,对董庄沟小流域2013年土壤侵蚀量进行了估算。     

重庆岩溶槽谷区山坡土壤的漏失研究

岩溶地区区别于非岩溶地区水土流失的关键是岩溶地区土壤存在地下漏失.本文运用同位素137Cs和配比法研究土壤地下漏失机理,得出以下结论:岩溶槽谷区土壤存在地下漏失现象,但土壤漏失现象并不随处可见,地表土壤漏失难以通过裂隙垂直渗漏到达土石界面,这可从137Cs剖面分布深度以及溶洞壁上土壤137Cs含量几乎为0看出;在有落水洞发育的溶蚀洼地内,通过分析土壤剖面分层137Cs含量,证明土壤从落水洞流失明显;土石界面的土壤可以通过裂隙进入地下河,但量很少;研究区运用137Cs配比法得出地表流失和地下漏失比例分别为75%和25%.     

基于~(137)Cs示踪和WaTEM/SEDEM模型的黑土区小流域侵蚀产沙模拟

以位于东北典型黑土区的黑龙江省拜泉县双阳河中上游24个水库控制流域为研究对象,将137Cs核素示踪得到的土壤侵蚀强度数据用于WaTEM/SEDEM模型参数的校正,并利用24个水库流域的产沙数据进行验证。齐心水库流域25个不同土地利用土样点的土壤侵蚀强度表明,耕地侵蚀强度大,平均侵蚀强度为24.5t/(hm2·a),灌木林和草地侵蚀强度居中,平均侵蚀强度分别为5.6和9.5t/(hm2·a);林地侵蚀强度最小,平均侵蚀强度为1.1t/(hm2·a)。WaTEM/SEDEM模型校正得到了泥沙输移能力系数(Ktc)最低值和最高值的最佳组合为4m和8m,此时模型效率系数cNS达到最大值0.62。对24个水库流域模拟得到的年产沙量和产沙模数与实际产沙相关系数均达0.70以上。此核素示踪技术和模型模拟的有效结合,可为水沙资料稀缺的黑土区或类似地区的土壤侵蚀研究及水土保持合理实施提供理论指导。     

土壤侵蚀137Cs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 37Cs法在土壤侵蚀研究中的发展趋势     

基于137Cs示踪法的小流域系统坡长要素坡面侵蚀机制

基于137Cs示踪法研究了小流域不同坡度、坡而植被类型下的系统坡长侵蚀作用规律.结果表明:在系统坡长尺度上坡而侵蚀强度存在峰值,且该峰值的位置位于系统坡长的中、下游.系统坡长侵蚀作用过程呈溅蚀一片蚀一近坡纹沟发育一细沟发育一切沟、冲沟侵蚀排泄一坡而侵蚀稳定(至基准面)的动态演化过程.各过程对应的坡面分布区域,上段坡而以溅蚀、片蚀为主,中上段以纹沟侵蚀为主,中下段以细沟侵蚀为主并发生侵蚀泥沙径流经由切沟、冲沟排泄现象,下段以溅蚀为主并辅以一定的下泄面蚀.在系统坡长要素侵蚀作用过程中,坡度仅对峰值出现位置起控制作用,而对坡长侵蚀作用规律无影响.地表植被对坡长侵蚀作用干扰较强,主要是通过对地表径流的拦蓄作用实现的.     

基于RS和GIS的土壤侵蚀量估算方法研究——以陕西省杏子沟流域为例

土壤侵蚀量的估算是土壤侵蚀研究的核心问题之一.本文以陕西省杏子沟流域为例,通过对影响土壤侵蚀地形、植被因子的研究,探讨了利用遥感技术和地理信息系统手段对土壤侵蚀量进行估算的方法和技术路线.在地形信息的获取方面,利用数字高程模型,派生出地形坡度、坡向、相对高度等要素;在植被覆盖度的提取中,采用遥感技术与非遥感手段,分析了植被类型对土壤覆被变化的指示作用.利用修正后的通用土壤侵蚀模式,模拟了小流域土壤侵蚀模数的空间差异,计算了土壤侵蚀总量,具有重要的理论意义和实践意义.