^137Cs法测算黄土高原土壤侵蚀速率的初步研究

核尘埃~(137)Cs降落到地表后,被土壤胶粒强烈吸附,集中分布于0—25cm的土壤表层。土壤剖面的~(137)Cs总量随土壤的流失而减少。根据黄土农耕地和非农耕地土壤的~(137)Cs流失模式,推导了它们的流失量和侵蚀速率的相关公式。根据陕西洛川黑木沟和山西离石羊道沟的13个土壤剖面的~(137)Cs含量测试结果,求得的黑木沟草坡覆盖的老谷坡和新谷坡的侵蚀速率分别为1400 t/km~2·a和5700t/km~2·a;羊道沟梁峁坡农耕地的侵蚀速率为3270—6030 t/km~2·a;裸露新谷坡的侵蚀速率大于8000 t/km~2·a。     

137Cs示踪农耕地土壤侵蚀速率模型的比较研究

^137Cs示踪技术广泛地应用于农耕地土壤侵蚀研究,目前已建立了许多运用^137Cs估算土壤侵蚀速率的模型。这些模型主要分为两类：经验模型与理论模型。其中理论模型中的质量平衡模型应用较多。质量平衡模型主要有：Walling模型、张信宝模型、杨浩模型和周维芝模型。重点讨论这4种质量平衡模型的异同。详细阐述了这四种模型的建立过程,并用图形模拟的方法给出各个模型所刻画的土壤侵蚀速率与土壤剖面中^137Cs相对损失率的关系。分析表明,尽管各个模型在建立的假设和方法上以及对^137Cs沉降过程的处理上存在一定程度的差异,但是各个模型所刻画的土壤侵蚀速率与土壤剖面中^137Cs相对损失率的关系实质上都是幂函数的形式,而且这4条曲线的走势基本一致,各自计算的土壤侵蚀速率差异也较小。因此,在利用^137Cs技术示踪农耕地土壤侵蚀速率时,这4个模型都可以应用。     

青藏高原水力侵蚀定量研究进展

青藏高原生态环境脆弱,土壤侵蚀是严重的生态问题.定量监测和评价水力侵蚀是生态建设和水土保持规划的基础.为系统掌握青藏高原水力侵蚀定量研究现状,在查阅大量文献资料的基础上,系统整理了81篇相关文献.发现青藏高原定量评价方法包括基于坡面侵蚀模型、137Cs核素示踪法、径流小区和水文站观测3种类型,但总的来说研究明显不够.坡面侵蚀模型主要有美国修正通用土壤流失方程和中国土壤流失方程2种.基于修正通用土壤流失方程、中国土壤流失方程、137Cs核素示踪法、径流小区监测和水文站观测小流域得到的青藏高原土壤侵蚀模数分别为大于30、1～8、小于10、0～109和2～3 t/(hm2.a).经过分析发现,青藏高原土壤侵蚀定量研究存在4个方面的问题:模型计算中参数的选择存在问题,137Cs核素示踪法方面背景值不确定性太大,径流小区和小流域监测资料奇缺,没有全区评价结果.今后需要加强小区小流域自动化监测、137Cs背景值采样测试和综合评判以及137Cs核素示踪法土壤侵蚀测定.在这两项定量测定的基础上对全青藏高原土壤侵蚀进行定量评价,为水土保持规划和生态文明建设服务.     

广西平果龙何屯岩溶洼地剖面土壤~(137)Cs和~(210)Pb比活度分布的影响因素研究

~(137)Cs和~(210)Pb技术广泛应用于土壤侵蚀研究,但由于岩溶区的特殊性,如地表地下双层结构的存在,土壤形成慢,土层薄且不连续,易被侵蚀等特点,一定程度上限制了~(137)Cs和~(210)Pb技术在岩溶区的应用。文章选取广西平果果化石漠化综合治理示范区龙何屯洼地剖面,沿剖面采集土壤样品,进行~(137)Cs和~(210)Pb放射性比活度研究,得到以下认识:(1)土壤表层及整个土壤剖面~(137)Cs和~(210)Pb放射性比活度正相关,主要是人类活动及土壤迁移引起的土壤再分配导致的;(2)石穴地的137Cs和~(210)Pb放射性比活度均为最大,除受到邻近裸岩影响还与石穴地良好的集水集土条件有关;(3)洼地底部及沟底~(137)Cs和~(210)Pb放射性比活度相对偏小,主要是坡面长期受到地表径流侵蚀影响,土壤和泥沙在此沉积导致的;(4)退耕还林之后土壤得到很好的保护,并能拦截一定量上游带来的土壤,但由于岩溶环境的特殊性,地下漏失无法避免。     

137 Cs示踪农耕地土壤侵蚀速率模型的比较研究

137 Cs示踪技术广泛地应用于农耕地土壤侵蚀研究，目前已建立了许多运用 137 Cs估算土壤侵蚀速率的模型。这些模型主要分为两类：经验模型与理论模型。其中理论模型中的质量平衡模型应用较多。质量平衡模型主要有：Wal l ing模型、张信宝模型、杨浩模型和周维芝模型。重点讨论这 4种质量平衡模型的异同。详细阐述了这四种模型的建立过程，并用图形模拟的方法给出各个模型所刻画的土壤侵蚀速率与土壤剖面中 137 Cs相对损失率的关系。分析表明，尽管各个模型在建立的假设和方法上以及对 137 Cs沉降过程的处理上存在一定程度的差异，但是各个模型所 刻画的土壤侵蚀速率与土壤剖面中 137 Cs相对损失率的关系实质上都是幂函数的形式，而且这 4条曲线的走势基本一致，各自计算的土壤侵蚀速率差异也较小。因此，在利用 137 Cs技术示踪农耕地土壤侵蚀速率时，这 4个模型都可以应用。     

137Cs示踪的渤海湾黄骅港两侧海区的沉积特征

取自黄骅港防波堤两侧海区的7个无扰动柱状沉积物岩心的^137Cs示踪研究显示．该区^137Cs曲线可以分为3种类型：①不连续的^137Cs曲线（表层未检测到^137Cs）,②连续的^137Cs曲线（表层检测到^137Cs）,③未检测到^137Cs的曲线。^137Cs示踪的沉积速率结果显示：①NE向伸展的防砂堤截断原SE向的沿岸流后,造成了黄骅港防波堤两侧近岸差异性现代沉积过程,即堤北侧距岸约4km以内海区现代沉积速为0．69～1．12cm／a,堤南侧距岸约4km处的站位8以内无沉积物沉积;（2）防砂堤南侧的岸外10km、水深约-4m处,存在一个速率高达1．36cm／a的现代沉积中心。上述结果与前人的工作成果对比表明,黄骅港建港前后,现代沉积速率的空间分布特征发生了明显的变化,进一步说明与人类活动密切相关的地质环境变化主导了现在的地质环境变化．应当引起人们的更多重视。     

137Cs测年的东北兴凯湖现代沉积速率研究

对兴凯湖我国水域沉积物137Cs比活度及通量空间分布进行了研究,利用137Cs测年法建立年代框架,估算了兴凯湖的沉积速率,结合粒度C-M图分析了湖泊现代沉积环境。兴凯湖我国水域西岸白棱河河口区域137Cs剖面形态区别于典型的137Cs全球大气沉降模式,且137Cs沉积通量高、平均137Cs活度高,中部和东部区域137Cs沉积通量低、平均137Cs活度低;137Cs沉积通量的空间分布主要受流域输入、水动力条件以及沉积物粒径的影响。兴凯湖沉积环境多表现为静水沉积,受特殊的风浪条件和泄洪闸等人类活动的影响,1963—2019年平均沉积速率空间分布上呈现西部高,中、东部低的特点,XKH-1、XKH-2和XKH-3柱样1963—2019年的平均沉积速率分别为0.143 cm/a、0.080 cm/a和0.036 cm/a。     

贵州茂兰喀斯特地区土壤全钙含量空间估算模型与迁移分析

文章在世界自然遗产地贵州荔波茂兰保护区采集土壤全钙数据,分析采用地理加权回归（GWR）方法进行空间分析的有效性,筛选识别影响土壤全钙空间分布的主要因子,建立喀斯特地区土壤全钙含量空间分布计算模型,获取研究土壤全钙空间分布基础数据。通过土壤流失方程（USLE）计算土壤侵蚀状况,对比分析土壤全钙与土壤侵蚀空间关联,揭示土壤全钙的空间迁移规律。结果表明:（1）在岩性一致条件下,相对高差和坡度是影响土壤全钙空间分布的主导因子;（2）GWR模型的预测精度优于全局回归的（OLS）,相关系数分别是0.41和0.39;（3）通过土壤全钙含量空间估算模型,计算得到研究区土壤全钙空间分布特征,土壤全钙为0 ~37.68 gkg-1。研究结论说明,在湿润气候的喀斯特地区,尽管植被覆盖度大,但土壤全钙空间分布仍然深受成土母质影响,喀斯特峰林土壤侵蚀强度大,土壤全钙含量高,物质迁移以流失为主,峰丛洼地土壤侵蚀强度小,土壤全钙含量低,物质迁移以淋溶流失为主。      

浅议喀斯特流域土壤地下漏失的界定

本文从侵蚀-泥沙输移过程的角度,讨论了喀斯特流域土壤地下漏失的界定。认为,应将喀斯特流域的土壤漏失或水土漏失界定为坡地的土壤地下流失。进入沟道和洼地后的泥沙的运移,尽管时而进入地表河,时而进入地下河,都属于泥沙输移的范畴,不应界定为地下漏失。      

青藏高原东部长江流域盆地地表化学剥蚀通量剥蚀速率大气CO2净消耗率研究

2000-2002年期间,笔者对青藏高原东部长江流域溶质载荷分别进行了取样分析并对流域盆地化学剥蚀通量、剥蚀速率和大气CO2净消耗率进行了计算。结果表明,流域盆地化学剥蚀速率以河源区楚玛尔河最高为2.34×10^6mol/a/km^2,沱沱河最低为1.40×10^6mol/a/km^2,四大支流雅砻江为1.69×10^6mol/a/km^2,金沙江为1.74×10^6mol/a/km^2,大渡河为1.57×10^6mol/a/km^2,岷江为1.88×10^6mol/a/km^2;流域盆地ФCO2估算结果以大渡河最高为101.81×10^3mol/a/km^2,楚玛尔河最低为7.55×10^3mol/a/km^2,金沙江为44.38×10^3mol/a/km^2,雅砻江为69.64×10^3mol/a/km^2,岷江为81.90×10^3mol/a/km^2,沱沱河为21.90×10^3mol/a/km2^。并对长江流域地表化学剥蚀速率主要控制因素进行了讨论。     

137Cs示踪技术在土壤侵蚀估算中的应用研究进展

137Cs示踪技术目前已被广泛用于长期的土壤侵蚀(水蚀)估算。该技术要解决的两个关键问题是土壤137Cs基准值的确定,以及土壤的137Cs损失量与土壤侵蚀量之间的定量模型的建立。对现有的主要的定量模型进行了简述,并提出了各自的局限性。这些模型可分为经验模型和理论模型两大类,其中以理论模型中的质量平衡模型较为成熟,综合考虑了较多的侵蚀因子,如137Cs年沉降分量、土壤颗粒粒径分布差异、地表富集作用、耕作土壤在耕作活动前新沉降137Cs的侵蚀损失等。对现有模型的改进也进行了探讨,并提出了今后的一些研究重点。     

喀斯特裸坡土壤侵蚀模拟研究

文章通过人工模拟降雨试验,研究不同地下孔（裂）隙度、基岩裸露率和雨强对地表、地下产流、产沙的影响,其结果表明:（1）土壤侵蚀与地下孔（裂）隙度具有较高相关性,地表产流、产沙随地下孔（裂）隙度的增大而减小,而地下则相反;（2）坡面径流刚产生时,雨滴击溅和薄层水流冲刷,土壤细小颗粒堵塞其毛管空隙,渗漏率减小,而地表径流量增大,土壤团聚体被破坏、分散和迁移,降水与土壤渗漏率增大,地表径流量减小,雨滴击溅增强,如此循环,降水与土壤渗漏率呈波动性变化;总体而言,地表、地下悬移质均随降雨历时呈下降趋势,而地表推移质则相反,地表、地下产流量变幅较小,趋于平行;（3）地表产流、产沙量随基岩裸露率增大呈波动性变化,总体呈下降趋势;而地下产流、产沙量随基岩裸露率增大呈波动性变化,总体呈增大趋势;（4）在较小雨强30 mm/h时,地表只产生悬移质流失,没有产生推移质流失;地表、地下产流、产沙都是随雨强增大而增大;雨强由30 mm/h增大到150 mm/h,地表累积产流量为538.5 L,累积产沙量为2 393.81 g,地下累积产流量为207.8 L,累积产沙量为687.73 g,累积产沙量的递增速率比累积产流量的递增速率要大,地表产流、产沙的递增速率大于地下产流、产沙的递增速率;（5）各因子与土壤侵蚀间相关程度为:降雨历时>雨强>地下孔（裂）隙度>基岩裸露率。该实验有助于为喀斯特地区的水土流失研究、评价及制订石漠化治理措施提供理论依据。      

西南喀斯特区土壤侵蚀研究进展

西南喀斯特区土层浅薄、成土速率低等特点决定了其允许土壤流失量小,土壤一旦流失,极难恢复,土壤侵蚀及其造成的石漠化现象已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。文章首先明晰西南喀斯特区土壤侵蚀特征,从坡面、小流域和区域三个尺度上系统概括西南喀斯特区土壤侵蚀的相关研究进展。针对当前喀斯特区土壤侵蚀研究野外径流小区、小流域及区域空间尺度数据缺少和相关研究模型限制性强等不足,建议从不同尺度深入研究喀斯特区土壤侵蚀发生发展规律及时空演化格局,并结合高新遥感、地球物理探测技术及模型,同步监测坡面—小流域—区域土壤流失,对土壤侵蚀进行定量评估,结合不同空间尺度土壤侵蚀特征构建系统性水土保持生态恢复治理模式和监测系统评价体系。      

Identifying sediment sources from the inter-gully area and gully area in a small watershed in the Loess Hilly Region of China

Understanding the sediment source is very significant for erosion control in small watersheds. On the Loess Plateau of China, over 110 thousands of check dams were constructed in the past 60 years, which played an important role in controlling soil loss and also kept much information of erosion and sediment yield in the past. The objective of this investigation is to identify the sediment source by the ¹³⁷Cs tracing method in a small watershed in the Loess Hilly Region of China. Fifty-five sampling sites were selected from the watershed (44 from the inter-gully area, 7 from the gully sides and 4 from the reference sites), and a total of 114 soil samples were collected from three sediment profile cores at the Sidizui watershed check dam constructed in 1959. Based on the erosion rate from the inter-gully area by the ¹³⁷Cs models, and the total erosion amount deposited in the check dam since 1963, the relative contributions of sediment from the inter-gully area and gully area were estimated during 1963–2013. By comparing the difference of ¹³⁷Cs activities of surface soils from the check dam (deposited in the 2011–2013 flood events), the inter-gully and gully areas, the relative contributions of sediment derived from the two source areas to the flood sediment during recent years (2011–2013) were estimated by a simple mixing model. Results showed that the erosion rate from the inter-gully area was about 3054 t/km² a during 1963–2013, and the relative contributions of sediment from the inter-gully area and gully area were estimated to be 27 and 73%, respectively. The sediment from the inter-gully area was about 20% of the total sediment yield amount to the 2011–2013 floods, and from the gully area it was about 80%. The relative contribution of sediment from the inter-gully or gully area was not a fixed value in the watershed. Both of the inter-gully erosion and gully erosion should be simultaneously controlled, and more erosion control measures on the gully area should be taken in the subsequent watershed management in order to reduce the erosion amount in this region.     

现代侵蚀作用核素示踪研究新进展

利用放射性核素示踪环境地球化学过程是国际地球科学的前缘课题。介绍了利用宇宙线成因的短寿命散落核素⁷Be示踪土壤季节性侵蚀及其与湖泊沉积耦合关系的最新研究进展;证实了利用核爆炸散落核素¹³⁷Cs示踪累计性土壤侵蚀和沉积计年的可靠性;阐述了²²⁶Ra和²²⁸Ra在土壤中比活度的形态变化分异具有很好的侵蚀－堆积示踪价值;揭示了在不同生物化学条件下,²¹⁰Pb的行为特征和影响因素,并将²¹⁰Pb_ex示踪碳酸盐岩区域土壤侵蚀速率结果与湖泊沉积速率相耦合,证明了利用²¹⁰Pb示踪土壤侵蚀的可行性。     

用137Cs计年法确定湖泊沉积物沉积速率研究进展

137Cs计年法利用137Cs固有的理化和沉降特性,在湖泊沉积物的137Cs垂直分布与大气137Cs沉降间确立对应关系,找出有异常137Cs含量的沉积层作为时标,但需注意137Cs从水体表面至湖底的时间和粘粒含量对各层137Cs含量的影响,并用其它方法校验时标的可靠性。再求取不同时标层间的年均沉积厚度,或因克服了压实效应而更能反映真实沉积速率的年均沉积通量,且结合GIS等手段进一步估算湖泊各区域的沉积总量;还可延伸研究湖泊内源污染负荷及相关环境演变和湖泊演化。但是,沉积柱样的分割厚度取多少才能既满足计年精度要求又不使工作量过大,137Cs的大气沉降时间与进入沉积物时间还与泥沙的陆地迁移时间有关,沉积物中究竟是否发生137Cs下渗及其机理等都还是此法应用中有待解决的问题。     

The application of caesium-137 measurements to estimate recent sedimentation rates in a typical karst depression of Guizhou Plateau,China

The existing traditional methods of assessing the rates of soil loss have many limitations and are difficult to apply in the karst areas of Southwest China. Karst depressions comprise geomorphologically important sources and sinks for sediments and associated pollutants, yet the sedimentology of many depressions is not well understood. In this paper, the 137Cs technique was employed to investigate recent sedimentation rates in a Chinese polygonal karst depression. The results indicated that the sediment deposition rates ranged from 0.91 to 1.97 mm?a?1 in the period from 1963 to 2007, and the average sediment deposition rate and specific deposit yield of the catchment were estimated to be 1.47 mm?a?1 and 20 t?km?2?a?1, respectively. The results obtained were consistent with the local monitoring data of runoff plots, confirming the validity of the overall approach. It was shown that soil loss rates were very low in some karst areas of Southwest China. Above all, the approach appears to offer valuable potential to study surface erosion by estimating sediment deposition rates of karst depressions, rather than the assessment of complicated soil erosion in stony soils of carbonate rock slopes. In addition, the spacial distribution of surface soil and 137Cs inventories was affected remarkably by the inhomogeneous dissolution of limestone under the soil. It may be an important phenomenon which exists widely in the karst areas and is significantly different from other places.     

Assessment of sediment and erosion rates by using the caesium-137 technique in a Chinese polygonal karst depression

Karst depressions comprise geomorphologically important sources and sinks for sediments and associated pollutants; yet the sedimentology of many depressions is not well understood in the world. In this paper, the ¹³⁷Cs technique was employed to estimate recent sedimentation rates in a Chinese polygonal karst depression. The results indicate that the sediment deposition rates ranged from 0.91 to 1.97 mm year⁻¹ from 1963 to 2007, and the average sediment deposition rate and specific deposit yield were estimated to be 1.47 mm year⁻¹ and 20 t km⁻² year⁻¹, respectively. These results are consistent with the local monitoring data of runoff fields, which confirms the validity of the overall approach. This shows that the soil loss rate is very low in some karst areas of Southwest China. Above all, the approach appears to offer valuable potential to study surface erosion by estimating sediment deposition rates of karst depressions, rather than the assessment of complicated soil erosion in stony soils of carbonate rock slopes. In addition, the space distribution of surface soil and ¹³⁷Cs inventories are affected remarkably by the inhomogeneous dissolution of limestone under the soil. It may be an important phenomenon, which exists widely in karst areas, and it is significantly different from other places.