柴河小流域草地土壤环境的同位素示踪研究

以滇池柴河小流域为研究区域,于2011年7月采集草地样品全样、分层样共17个,对土壤粒度、w(SOM)(SOM为有机质)、w(TN)进行测定;采用放射性核素137Cs示踪技术估算研究流域土壤侵蚀速率;同时,测定δ13C(稳定性碳同位素丰度),以研究该流域生态环境状况. 结果表明:①土壤粒度组成为粉粒(66.74%~77.55%)>黏粒(21.22%~31.29%)>砂粒(1.23%~3.33%),同一土地利用方式的土壤粒度组成差异较小,土壤适宜耕作. ②CH1、CH2、CH3采样点的w(SOM)分别为3.51%、1.72%、2.54%,w(TN)分别为0.22%、0.17%、0.18%,二者相对偏低,并且土壤剖面的w(SOM)、w(TN)均随深度增加呈降低趋势. ③CH1、CH2、CH3采样点的137Cs含量分别为586.91、279.83和217.82bq/m2,侵蚀模数分别为324.96、879.33和1066.83t/(km2·a),表明研究区整体属于轻度侵蚀且表层土壤侵蚀较为严重. ④CH1、CH2、CH3采样点的δ13C平均值分别为-18.49‰、-24.5‰和-21.74‰,表明有机质主要来源于陆源.      

3种典型陆地生态系统土壤137Cs和有机碳含量研究

选择位于广东小良的自然林、光裸地和森林恢复地3种典型陆地生态系统类型,通过研究土壤137Cs和土壤有机碳(SOC)的含量与分布,分析137Cs与SOC的关系,尝试运用137Cs法研究典型陆地生态系统类型的土壤侵蚀与土壤碳动态.结果显示,自然林为研究区土壤137Cs的背景点,其0~40cm土壤中的137Cs平均活度值为(0.99±0.28)Bq/kg,137Cs背景值为(448.1±56.3)Bq/m2,0~40cm的SOC储量为5.93kg/m2.森林恢复地和光裸地土壤中没有检出137Cs,表明森林恢复地和光裸地发生了严重的土壤侵蚀.自然林土壤137Cs深度分布形态为非指数衰减形态,137Cs浓度峰值出现在次表层.自然林的各土层137Cs活度与SOC含量的相关关系不显著(P>0.1).研究区137Cs含量的背景值很低.基于137Cs法计算研究区及相似地区的SOC侵蚀量有一定局限性.     

坡地黑土有机碳分布特征与土壤碳损失量计算

利用飞灰和137Cs示踪技术,研究坡耕地黑土近100年来土壤再分布过程,校正农田土壤有机碳(SOC)的损失量.结果表明,坡上部位始终遭受侵蚀,坡脚沉积部位137Cs和飞灰分布深度分别达到30cm和60cm,而在坡足部位分别达到70cm和80cm,说明沉积区目前耕作层下截留了相当数量的有机碳.坡脚部位飞灰分布深度与原始埋藏层的表面正好吻合,表明研究区在蒸汽机车使用前已经被开垦.考虑土壤再分布累积在沉积区的SOC后,研究区沉积部位的SOC表现为大气CO2的局地碳汇,整个研究区SOC损失量远低于常规方法计算的结果.     

北部湾钦江流域土壤侵蚀及其硒元素流失评估

以钦江流域2015年的气象数据、遥感数据及数字高程模型、土壤类型以及土壤质地等数据为基础,基于修正的通用土壤流失方程（RUSLE）和GIS空间分析技术,定量分析了广西北部湾钦江流域土壤侵蚀及其硒元素流失的空间分布特征.研究结果表明：（1）北部湾钦江流域2015年土壤侵蚀总量为381.64×104t/a,平均土壤侵蚀模数为14.79t/（hm²·a）,小于2010年钦江流域的土壤侵蚀模数,但远大于水利部规定的在南方红壤丘陵区土壤允许流失量;（2）流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主,侵蚀强度从流域上游到下游依次降低,0~240m之间的高程带以及>15°的坡度带是未来土壤侵蚀防治的重点区域;（3）山地地区的土壤侵蚀模数最高,达23.49t/（hm²·a）,高于流域平均土壤侵蚀模数约1.59倍,丘陵地区次之,而冲积平原最小;（4）流域土壤的硒含量介于0.38~0.72mg/kg之间,平均值0.49mg/kg,高于中国土壤硒元素背景值的1.69倍;（5）不同土地利用类型土壤硒含量随着土壤剖面深度的增加均呈现出减低趋势,硒的含量在不同土地利用类型中的排序为林地 > 园地 > 草地 > 水田 > 旱地,而在不同土壤类型中硒含量大小顺序则为：新积土 > 石灰岩土 > 潜育水稻土 > 淹育水稻土 > 赤红壤 > 潴育水稻土 > 砖红壤 > 滨海沙土 > 紫色土 > 咸酸水稻土.（6）流域土壤硒元素的流失总量为8987.05kg/a,平均流失模数为0.0344kg/（hm²·a）,其中流域中游的硒元素流失量最大.该项研究成果可为钦江市政府开发富硒农产品、发展富硒农业以及提升钦江流域土地利用的价值提供科学依据.     

典型喀斯特坡地137Cs的分布与相关影响因子研究

通过野外考察和大量的137Cs取样分析,对喀斯特坡地土壤137Cs分布及相关影响因子进行了初步研究.结果表明,喀斯特区域137Cs剖面分布特征与非喀斯特区域相似,林地土壤剖面137Cs呈现指数分布模式,耕地剖面的137Cs呈均匀分布模式;喀斯特区域落水洞洞口45 cm以上土层中的137Cs比活度变幅为1.7~3.3 Bq/kg,137Cs分布较深,表明洞口现存土壤多由侵蚀物质堆积形成;2个石缝中的土壤样品137Cs比活度分别为16.8 Bq/kg和37.6 Bq/kg,远远高于临近土体,表明裸岩是影响喀斯特区域137Cs地表空间运移的一个重要因素;随坡面海拔升高,137Cs的面积活度表现出波动振荡趋势,空间异质性明显,林地和农耕地坡面137Cs面积活度变幅分别为299.4~1 592.6 Bq/m2和115.8~1 478.6 Bq/m2;林地坡面137Cs面积活度与坡度和海拔高度呈极显著正相关,农耕地坡面137Cs面积活度和坡度呈不明显的负相关,与海拔高度呈显著负相关.地形地貌和人为干扰强度是影响坡面137Cs空间分布规律的主要因素.     

贵州茂兰峰丛森林洼地泥沙堆积速率的~(137)Cs示踪研究

选择黔南峰丛洼地区的茂兰自然保护区的坡格森林洼地典型小流域,进行了泥沙堆积的137Cs示踪研究。(1)坡格森林洼地底部的土壤剖面属于农耕地剖面。(2)受岩土分布、微地形和土壤异质性的影响,137Cs初始沉降后的再分布不均匀,137Cs面积活度变异系数为1.54。相同组成特征的地块内部样点137Cs面积活度变异系数变化为0.36～0.54,变异相对较小。但137Cs面积活度不能表征土壤侵蚀状况。(3)典型沉积剖面B-1的单一137Cs峰值浓度出现在14～16cm,高浓度137Cs均匀分布深度小于当地犁耕层厚度20cm,说明1963年以来坡格森林洼地的堆积速率接近于0。     

滇池双龙流域不同土地利用方式下土壤侵蚀与土壤养分分异

在滇池双龙流域选取耕地、撂荒地、草地和林地4种土地利用方式,分别取0～40 cm土壤样品,测定样品中的137Cs比活度及w(TN)、w(TP)、w(TOC),同时根据土壤有机质中δ13C(稳定性碳同位素丰度)的剖面分布特征,分析不同土地利用方式对该流域土壤侵蚀程度、土壤养分分异及有机质来源和变化的影响. 结果表明:①耕地、撂荒地、草地和林地土壤的137Cs比活度分别为0.65、0.21、3.92和0.61 Bq/kg,土壤侵蚀模数大小表现为耕地>撂荒地>林地>草地. ②不同土地利用方式下,土壤剖面w(TOC)、w(TN)和w(TP)的平均值差异显著(P<0.001);w(TOC)表现为草地＞林地＞耕地＞撂荒地,w(TN)表现为草地＞耕地＞林地＞撂荒地,w(TP)表现为耕地＞草地＞林地＞撂荒地;各种土地利用方式土壤剖面养分质量分数均随土壤深度增加呈降低趋势. ③耕地、撂荒地、草地和林地土壤的δ13C平均值分别为-22.28‰±1.49‰、-23.29‰±0.24‰、-26.32‰±0.25‰和-25.94‰±0.22‰,推断该区域土壤有机质主要来源于陆生C₃植物. 土壤剖面δ13C的变幅差异反映了土壤有机质分解程度的强弱,δ13C变化规律表现为耕地＞林地＞草地＞撂荒地. ④土壤侵蚀模数越大,w(TOC)和w(TN)越低,草地和林地土壤侵蚀程度较低,土壤养分流失量较小,更有利于土壤质量的改善和流域水环境的保护.      

基于核示踪的深圳市农用土壤侵蚀特征及评价

运用137Cs和210Pb_ex联合示踪技术,考察深圳特区内外典型区域137Cs和210Pb_ex面积活度的背景值与变化特征,以及典型区农用土壤侵蚀速率、分布特征和主要影响因素. 结果表明:①在城市化剧烈的人为扰动作用下,深圳市的地表土壤环境已经大部分不具备自然土壤的基本属性. 深圳市137Cs面积活度背景值介于99~653Bq/m2之间,仙湖植物园的137Cs实测面积活度背景值最大〔为(653±81)Bq/m2〕,南澳新大村的137Cs实测面积活度背景值最小〔为(99±47)Bq/m2〕. ②随着海拔升高,210Pb_ex的实测面积活度背景值呈增加趋势,这和低纬度地区亚热带海洋性季风气候的水汽运动有关. ③深圳市南澳新大村和公明水库陡坡农用地种果造成的土壤侵蚀已达到了极剧烈的程度,土壤平均侵蚀速率分别高达6150和40530t/(km2·a). 深圳市农用土壤侵蚀具有分布面积广、人为扰动较剧烈、产流产沙集中、侵蚀强度较大等特征. 人为扰动主导的土地开发与陡坡种果是造成城市水土流失的主要影响因素. ④深圳市近30年来快速城市化活动加速了城市土壤侵蚀的发生和发展,亟待加强开发建设项目水土保持、陡坡还林还草等生态治理工作.      

秦岭山地丹江流域土地利用变化的土壤侵蚀效应评价

论文采用ArcGIS 10.0及InVEST土壤保持模型,分析2000—2010年秦岭山地丹江流域土地利用类型变化特征,模拟流域不同时期不同土地利用类型土壤侵蚀及土壤保持量的变化规律,并着重探讨土地利用类型方式转变对流域土壤侵蚀的影响。结果表明：1）2000—2010年间,流域裸地大比例减少90.18%（831.06 hm²）,主要转移至水域,耕地大面积减少5 197.24 hm²（4.11%）,主要流向灌丛和城镇;坡耕地还林还草初见成效,湿地的保护与恢复成效显著。2）2000—2010年间,流域土壤侵蚀状况较为严重,整体处于中度侵蚀至强度侵蚀级别,但10 a间侵蚀状况有减缓趋势;在该研究时段内,耕地大面积转为灌丛是该流域由土地利用类型变化引起的土壤侵蚀减缓的主要原因;另外,耕地转为林地以及裸地面积的减少也起到了减轻土壤侵蚀的作用;以自然生态系统为主的林地、灌丛及草地转为耕地时,土壤侵蚀强度则会明显增加。3）生态系统土壤保持功能受多方因素共同影响;2000、2010年研究区实际土壤保持量分别为5.35×10⁸、5.47×10⁸ t;占全区面积一半以上的林地和灌丛单位面积土壤保持量较为稳定,全区土壤保持功能有所提高。保证一定面积的林地、在人工干预下合理安排坡耕地还林还草区域的空间分布是秦岭山地丹江流域减少土壤侵蚀的必要措施,同时应注重对可利用耕地的保护。     

三江源区东西样带土壤侵蚀的

运用137Cs和210Pb_ex联合示踪技术,考察青藏高原三江源区东西样带137Cs和210Pb_ex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210Pb_ex面积浓度背景值分别为453～1 714和2 612～7 377 Bq/m2,137Cs和210Pb_ex背景值从西向东样带随海拔高度的变化差异明显.137Cs(x)和210Pb_ex(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y3.587　2x+1　463.4,R20.951　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210Pb_ex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210Pb_ex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210Pb_ex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.      

137Cs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27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ADCOM100超低本底γ谱仪测定了土壤样品1377Cs的比活度.结果表明,自然栗钙土以及被风蚀土壤剖面中137Cs比活度随深度呈指数递减式分布,其最大渗透深度可达约30cm;利用137Cs示踪技术估算的研究区土壤风蚀速率在0.1842cm·a-1和0.2897cm·a-1之间;栗钙土不同粒径土壤颗粒中137Cs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137Cs比活度大于细砂(0.10～0.25mm)中137Cs比活度大于粗粒(0.25～2.00mm的中砂、粗砂和极粗砂)中137Cs比活度.可见,运用137Cs示踪法可以定量估算区域土壤风蚀速率,但需综合考虑137s在土壤中的分布、土壤有机质含量和质地等因素,以使其结果将更为准确.     

西南喀斯特流域泥沙来源、输移、平衡的思考——基于坡地土壤与洼地、塘库沉积物~(137)Cs含量的对比

汇总了西南喀斯特地区坡地土壤和洼地、塘库沉积泥沙的~(137)Cs比活度资料,并进行了对比,分析流域泥沙来源。坡地地面流失轻微的,汇水面积小于0.5 km~2的微小流域,流域产沙主要源于地下流失(裂隙土)和沟岸侵蚀(沟壁土);坡地地面流失强烈的,主要源于坡地地面流失(坡地表层土壤)。地下流失和沟岸侵蚀是小流域和较大流域的主要产沙方式,且有随着流域面积增大,产沙贡献率越高的趋势。由于裂隙土和沟壁土都基本不含~(137)Cs,~(137)Cs单一示踪法不能区分这两种源地土体的产沙贡献率。建议采用多元示踪法,研究流域的泥沙来源。区分裂隙土和沟壁土的产沙贡献率,可考虑尝试磁性法和孢粉法。通过沉积物~(137)Cs断代等方法确定洼地、河流滩地和塘库泥沙淤积量,结合径流小区和水文站输沙量资料,分析不同类型洼地、河流滩地和塘库的泥沙截留率,分析河流泥沙输移比。在查明泥沙来源,泥沙输移比和输沙量(或产沙量)的基础上,确定流域泥沙平衡,结合径流研究成果,建立喀斯特流域产沙模型。     

水利工程对南四湖现代沉积速率的影响

利用放射性同位素(137Cs、210Pb)测年法计算山东省南四湖的沉积速率,采用高纯锗γ谱仪(美国EG&G ORTEC公司)对南四湖上级湖、下级湖的沉积岩柱(DS2和WS2)样品进行137Cs、210Pb放射性活度测试,分析水利工程建设对湖泊沉积影响的程度与后果. 结果表明:上级湖、下级湖137Cs总蓄积量之比为9.7,说明在二级坝水利工程影响下,流域内侵蚀泥沙及其所吸附的137Cs主要沉积于上级湖;137Cs在湖泊沉积物中的剖面分布与137Cs大气沉降时序的分布模式相背离,故137Cs蓄积峰不具备时标意义. 利用210Pb计年的CRS(恒定补给速率)模式分析2个沉积岩柱不同质量深度所对应的年代,结果显示,150多年来南四湖上级湖、下级湖的沉积速率不稳定,以1960年为界划分为两大时段:沉积岩柱底部所对应的年代至1960年,上级湖、下级湖沉积速率平均值分别为0.069、0.160 g/(cm2·a);1960—2010年,二者沉积速率平均值分别为0.218、0.072 g/(cm2·a). 可见,二级坝水利工程对南四湖沉积速率产生了重要影响,210Pb计年的CRS模式分析结果可靠.      

瑞士Greifen湖新近沉积物中的137Cs分布及其计年

于瑞士Greifen湖不同复水深度的位置,采集了直径为12cm的四个沉积物孔心样品,测得~(137)Cs的垂直剖面具相似的分布类型.由垂直剖面中~(137)Cs的峰值作沉积物计年标志得知:沉积物积累速度变化范围为0.22—0.085g/cm~2·a,随采样点与入湖的M(?)nch河口距离增加而递减.界面层沉积作用速率变化范围为1.4—0.55cm/a.显示出入湖泥沙输入和复水深度的双重影响.实际资料和理论概算表明.湖中的大部分~(137)Cs来自M(?)nch河积水盆地并在湖中得到净化.     

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．