青海共和盆地土壤风蚀的137Cs法研究(Ⅰ)——137Cs分布特征

土壤风蚀作为土地沙漠化的首要环节,对其准确测定和评估是十分迫切和必要的。放射性核素¹³⁷Cs作为人类核试验的产物,以其独特的理化性质而成为研究土壤侵蚀和泥沙沉积一种良好的示踪源。¹³⁷Cs法在水蚀研究领域已取得了显著的进展,而在风蚀研究中的应用却相对不足,目前尚处于探索阶段。作者选择青海共和盆地作为研究区,探讨¹³⁷Cs法在土壤风蚀研究中应用的可行性。通过对共和盆地不同类型土壤剖面的¹³⁷Cs取样分析,基本查清了区域¹³⁷Cs分布的若干特性,测定出不同类型土地¹³⁷Cs活度的排序为:林地>干湖盆>高寒草原>旱作农田≈干草原>固定沙丘>荒漠草原>流动沙丘>风蚀地,¹³⁷Cs总量的排序为:干湖盆>林地>流动沙丘>高寒草原>旱作农田≈干草原>固定沙丘>荒漠草原>风蚀地。并分析了一些典型剖面的¹³⁷Cs深度分布及其机制,将¹³⁷Cs深度剖面划分为正常剖面、沉积剖面、侵蚀剖面和人为扰动剖面4种型式。沙丘砂由于遭受反复吹失和沉积,其¹³⁷Cs含量逐渐减小,趋于微量的均匀化;而高寒草原的¹³⁷Cs含量在区域上也较为均匀,在深度分布上,接近负指数分布曲线保存了相对完好的¹³⁷Cs初始沉积剖面,是理想的¹³⁷Cs背景值样点。     

北部湾防城港沿岸土壤137Cs背景值及表层分布特征

在北部湾防城港沿岸采集土壤样品,通过测量样品¹³⁷Cs比活度及有机质含量,确定了¹³⁷Cs背景值,分析表层土壤中¹³⁷Cs分布特征,并探讨样品中¹³⁷Cs活度与有机质含量的关系。结果表明：研究区土壤中¹³⁷Cs背景值为626±15 Bq/m²,自然因素和人为活动对¹³⁷Cs在海岸带表层土壤中的再分配起到重要作用,不同表层样中¹³⁷Cs比活度高低表现为：自然林地>水稻田>旱田>草地>河口海湾。把研究区土壤表层样及P01剖面样中¹³⁷Cs含量与有机质含量进行相关性分析,结果表明：两者相关性显著,相关系数分别为0.414和0.732。通过探讨研究区¹³⁷Cs背景值及沿岸表层土壤¹³⁷Cs分布特征,可为进一步定量研究北部湾沿岸土壤侵蚀和堆积状况以及评价防城港红沙核电站运行后对环境的影响提供科学依据。     

^137Cs法在土壤风蚀研究中的应用：以青海共和盆地为例

本文在全面阐述 1 37Cs法技术原理的基础上 ,选择青海共和盆地作为研究区 ,探讨 1 37Cs法在土壤风蚀研究中应用的可行性。通过野外考察和大量 1 37Cs取样分析 ,初步查明了共和盆地 1 37Cs的区域和剖面分布特征 ,确定了区域 1 37Cs背景值 ,建立了风蚀速率的 1 37Cs评估模型 ,估算出土壤风蚀速率 ,并结合近 40年来区域环境变化的背景资料 ,综合分析现代风蚀过程及其与环境变化的关系。初步得出以下结果 :1.通过对共和盆地不同类型土壤剖面的 1 37Cs取样分析 ,基本查清了区域 1 37Cs分布的若干特性 ,分析了一些典型剖面的 1 37Cs深度分布及其机制。据测定 ,共和盆地 1 37Cs活度平均值为 (4.84± 0 .34 ) Bq· kg- 1 ,1 37Cs总量平均值为 (15 13.83± 10 8.37) Bq· m- 2。不同类型土地 1 37Cs活度的排序为 :林地 >干湖盆 >高寒草原 >旱作农田≈干草原 >固定沙丘 >荒漠草原 >流动沙丘 >风蚀地 ,1 37Cs总量的排序为 :干湖盆 >林地 >流动沙丘 >高寒草原 >旱作农田≈干草原 >固定沙丘 >荒漠草原 >风蚀地。2 .在所测 1 37Cs样品中 ,以沙丘砂的 1 37Cs含量最为典型 ,主要表现在 :一是含量小 ,平均值为 (1.6 3± 0 .15 ) Bq·kg- 1 ,接近 1 37Cs探测的最低下限 ;二是含量均匀 ,无论在区域上 ,还是在剖面分布上 ,大     

土壤颗粒组成影响137Cs含量的初步实验结果

放射性核素¹³⁷Cs作为人类核试验的产物,以其独特的理化性质而成为研究土壤侵蚀和泥沙沉积一种良好的示踪源。在¹³⁷Cs的再分配过程中,土壤颗粒组成是影响土壤¹³⁷Cs的重要因子。一般认为,土壤中的¹³⁷Cs活度主要与粘粘含量有关,但这要取决于原生沉积物的颗粒组成。通过选取共和盆地主要的三种土壤类型,采集0~30cm的混合样品,进行入工筛分,测定不同粒径成分的¹³⁷Cs含量。初步实验表明,砂质土的¹³⁷Cs活度与平均粒径之间呈负指数关系,0.01~0.1mm组分对¹³⁷Cs含量的影响最为显著;壤质土的¹³⁷Cs活度主要与粗粉砂(0.01~0.05mm)含量有关,与137Cs活度主要与原生沉积物的颗粒特性和粒度有关.¹³⁷Cs一旦被原生沉积物颗粒吸附,在以后的土壤颗粒再分配过程中,是很难被置换掉的。     

137Cs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87.62～1 458.41 t·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。     

长江口水下三角洲239+240Pu和137Cs的分布特征及环境意义

在长江口水下三角洲采集沉积物柱状样SC07,通过测试沉积物柱样中^239+240Pu和¹³⁷Cs的活度,重点分析^239+240Pu活度的分布特征及其与¹³⁷Cs活度剖面的异同,以提取^239+240Pu活度剖面中的信息。结果表明：^239+240Pu活度剖面中存在与¹³⁷Cs一致的1963年蓄积峰和1958年次蓄积峰,且两者呈较显著的线性相关关系（R²=0.765）,表明在动力环境较强的河口地区,^239+240Pu与¹³⁷Cs仍可以反映相同的沉积过程。^239+240Pu活度起始层位对应于1948年,而¹³⁷Cs对应于1954年,表明^239+240Pu具有更高的测试灵敏度。SC07柱状样中¹³⁷Cs/^239+240Pu的同位素比值比全球均值低,说明^239+240Pu存在区域沉降来源。     

新疆137Cs定年时标解析

¹³⁷Cs在年代测定和土壤流失等领域得到了广泛的应用。在认定¹³⁷Cs时标前,需要消除粘土和有机质（TOC）对¹³⁷Cs 的富集作用。通过对比新疆多个湖芯钻孔¹³⁷Cs 序列,发现它们异于北半球¹³⁷Cs 沉降模式,即出现了1954、1963、1975 和1986 这四种时标且1986 年的¹³⁷Cs 比活度可能异常的高。通过分析艾里克湖钻孔的¹³⁷Cs序列,并结合新疆其他地区多个钻孔的¹³⁷Cs序列,与北半球¹³⁷Cs沉降特征以及靠近北疆的Belukha冰芯²⁴⁰Pu²³⁹Pu沉降记录进行对比,分析了新疆¹³⁷Cs时标的可靠性以及1986年¹³⁷Cs比活度异常高的原因。在新疆¹³⁷Cs多个时标中,仅1963年的时标是高信度的（即北半球¹³⁷Cs最大沉积年）。1954年¹³⁷Cs蓄积峰代表其全球初始显著沉降,距今已有2个¹³⁷Cs半衰期,当年沉积通量低且可能发生¹³⁷Cs垂直迁移,仅能作为次要时标。1975年的时标反映了1960s- 1970s的中国核试验,但距离罗布泊～300 km的博斯腾湖对中国核试验有截然相反的记录,表明中国核试验不是稳定信号,其核沉降范围以及对湖芯的影响作用还需进一步评估,不能作为可信的时标。1986年蓄积峰对应切尔诺贝利核事故,因核尘埃未大量进入平流层且距离新疆较远（～4 000 km）,但同时考虑到新疆位于核事故的西风环流下风区,所以该事故对新疆有影响但影响不大。1986年的¹³⁷Cs时标可作为次要时标。新疆湖芯1986年的异常高蓄积峰可能是由新疆最近几十年的人类活动（如过牧、耕种等）加上1987/1988年的高降水导致的地表侵蚀增强引起的。增强的地表侵蚀导致含有高¹³⁷Cs含量的表层土壤颗粒被冲刷进入湖泊,叠加在切尔诺贝利核事故¹³⁷Cs沉降之上,进而导致了湖芯沉积物记录到显著的1986年¹³⁷Cs蓄积峰。     

青海共和盆地土壤风蚀的^137Cs法研究（I）——^137Cs分布特征

土壤风蚀作为土地沙漠化的首要环节,对其准确测定和评估是十分迫切和必要的。放射性核素137Cs作为人类核试验的产物,以其独特的理化性质而成为研究土壤侵蚀和泥沙沉积一种良好的示踪源。137Cs法在水蚀研究领域已取得了显著的进展,而在风蚀研究中的应用却相对不足,目前尚处于探索阶段。作者选择青海共和盆地作为研究区,探讨137Cs法在土壤风蚀研究中应用的可行性。通过对共和盆地不同类型土壤剖面的137Cs取样分析,基本查清了区域137Cs分布的若干特性,测定出不同类型土地137Cs活度的排序为:林地>干湖盆>高寒草原>旱作农田≈干草原>固定沙丘>荒漠草原>流动沙丘>风蚀地,137Cs总量的排序为:干湖盆>林地>流动沙丘>高寒草原>旱作农田≈干草原>固定沙丘>荒漠草原>风蚀地。并分析了一些典型剖面的137Cs深度分布及其机制,将137Cs深度剖面划分为正常剖面、沉积剖面、侵蚀剖面和人为扰动剖面4种型式。沙丘砂由于遭受反复吹失和沉积,其137Cs含量逐渐减小,趋于微量的均匀化;而高寒草原的137Cs含量在区域上也较为均匀,在深度分布上,接近负指数分布曲线保存了相对完好的137Cs初始沉积剖面,是理想的137Cs背景值样点。     

内蒙古浑善达克沙地南缘 137Cs、 210Pbex复合示踪研究

土壤风蚀是导致土地退化、荒漠化以及大气扬尘、风沙天气的重要原因。内蒙古浑善达克沙地南缘是国家主体功能区规划确定的“两屏三带”的重要部分,科学估算本地区土壤风蚀强度及其变化,是地区生态安全和生态建设成效评估的重要内容。选择浑善达克沙地南缘的正蓝旗为研究区,运用 ¹³⁷Cs、 ²¹⁰Pb_ex复合示踪技术,对研究区土壤侵蚀速率及其变化进行了分析。结果表明：① 研究区内 ¹³⁷Cs本底值为2123.5±163.94 Bq·m ^-2, ²¹⁰Pb_ex本底值为8112±1787.62 Bq·m ^-2。② 基于 ¹³⁷Cs同位素示踪分析,研究区侵蚀模数为-483.99~740.31 t·km ^-2·a ^-1;基于 ²¹⁰Pb_ex同位素示踪分析,研究区侵蚀模数为-441.53~797.98 t·km ^-2·a ^-1。③ 与20世纪20-70年代相比,20世纪70年代以来土壤侵蚀与堆积速率明显降低,研究区风沙活动明显减弱,区域生态环境质量得到改善。综合 ¹³⁷Cs和 ²¹⁰Pb_ex的多同位素复合示踪技术在干旱、半干旱地区土壤侵蚀研究中具有较大的潜力。     

137Cs法在风沙过程研究中的应用前景

¹³⁷Cs法在土壤侵蚀与泥沙沉积研究中已得到普遍的应用,但在风沙过程研究中尚未引起足够的重视。针对风沙过程研究中存在的有关问题,对¹³⁷Cs法的应用前景作了展望,并提出了¹³⁷Cs应用的若干建议。     

137Cs示踪技术在黑土区农业非点源污染负荷研究中的应用

利用¹³⁷Cs核素示踪和定位监测相结合,研究松嫩平原黑土区3个旱作坡面土壤的流失厚度和流失速率,坡面土壤流失厚度1.20~5.25 mm/a,侵蚀强度1 355.0~7 558.2 t/(km²·a);近40 a来,松嫩平原黑土区年均入河(湖)农业非点源污染负荷分别为TN 1.43 t/(km²·a)、NH₃^-N 15.01 kg/(km²·a)、NO₃^-N 8.51 kg/(km²·a)TP 0.42 t/(km²·a)、PO₄^3--P 1.85 kg/(km²·a);土壤流失氮以有机氮为主;水溶态无机氮占总氮的0.51%,水溶性磷酸盐磷占总磷的0.12%。黑土区农业非点源污染物的输出和水土流失密切相关,深入研究其输移机理及防治措施具有重要的环境意义。     

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.     

基于 137Cs和 210Pbex方法的高寒草甸坡面土壤侵蚀示踪

高寒草甸是青藏高原主要的草地类型之一。为了解高寒草甸坡面土壤侵蚀特征,以兴海盆地高寒草甸坡面为研究区,分析了高寒草甸坡面上 137Cs和 210Pbex的分布特征;利用 137Cs和 210Pbex示踪方法,通过转换模型估算了高寒草甸坡面土壤侵蚀速率,并对两种方法估算的结果进行了对比。结果表明:(1)选取的高寒草甸背景土壤剖面上 137Cs质量活度最大值分布在 2～4 cm层位, 210Pbex质量活度最大值出现在最表层。(2)研究区坡面 137Cs和 210Pbex质量活度和通量在不同的坡位有明显的差异。(3)根据 210Pbex估算的土壤侵蚀速率高于基于 137Cs估算的土壤侵蚀速率,表明研究区近几十年土壤侵蚀可能呈增加趋势。(4)根据 137Cs和 210Pbex估算的土壤侵蚀速率具有极显著的正相关关系( r = 0.94,P <     

土地利用/覆盖变化对地表蚀积过程的影响——来自137Cs示踪的证据

 土地利用/覆盖变化不仅影响地表137Cs总量的再分配，而且显著影响土壤137Cs剖面分布。坝上地区各类土地利用/覆盖条件下137Cs总量的再分配，显示该区总体处于风蚀环境，其中农田和撂荒地是风蚀最严重的土地利用类型；137Cs剖面分布则指示了土地利用/覆盖变化过程中的土壤风蚀/堆积过程的转换，蚀积过程的转换证实了风蚀重灾区退耕还林还草，特别是退耕还草，对控制土壤风蚀、改善生态环境的重要意义。分析还认为，利用137Cs示踪方法计算土壤风蚀/堆积速率时，应格外注意样地的土地利用/覆盖变化过程。     

半固定沙丘表面的137Cs沉积特征

利用^137Cs示踪技术对干草原地区半固定沙丘表面的蚀积规律进行了初步研究。通过半固定沙丘表面不同部位^137Cs剖面分布型式及其总量与背景值样点的对比分析，认为半固定沙丘表面存在微弱的风沙活动，其中沙丘中上部表现为风蚀状态，迎风坡脚与风坡脚均为沉积部位。这一尝试性研究为风沙地貌提供了新思路。     

白云岩喀斯特侵蚀坡地的~(137)Cs法研究

在黔南峰丛洼地区林间白云岩坡地应用137Cs法研究土壤侵蚀。4个坡面采样样方的137Cs面积浓度都低于137Cs本底值浓度;表土样137Cs浓度随着坡长增加而增大,全样137Cs面积浓度的顺坡变化呈逐步下降趋势;应用137Cs农耕地侵蚀模型计算获得样点土壤侵蚀量后,加以坡长加权平均计算获得的坡长权重土壤位移量为2.045 t/(km2·a)。同时在坡脚的土壤分层剖面中的137Cs浓度峰值在土壤次表层出现,随着深度增加呈指数递减变化,属于未受耕作扰动的无侵蚀非农耕地,但表层含有相对低浓度137Cs是坡面侵蚀泥沙的搬运堆积结果,估算距1963年以来侵蚀泥沙年平均堆积厚度为0.0682~0.1364 cm/a。坡地土壤侵蚀速率远小于以往贵州喀斯特地区典型喀斯特小流域和坡地的观测结果,但坡脚泥沙堆积速率远大于坡地土壤侵蚀速率。表明季节性暴雨、坡面降雨汇流和耕作侵蚀等侵蚀作用使喀斯特坡地土壤颗粒出现微距离位移,长期则在坡脚出现显著的侵蚀泥沙堆积。     

137Cs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)。     

准噶尔盆地东部土壤风蚀危险度评价

以准噶尔盆地东部露天矿区为研究区,基于GIS技术和土壤风蚀理论,结合研究区自然环境现状,选取植被覆盖度、土地利用类型、土壤可蚀性指数（K值）、地形起伏度为土壤风蚀危险度评价因子,建立土壤风蚀危险度模型,对研究区土壤风蚀危险度进行评价分析。结果表明：研究区土壤风蚀无险型区域面积28.99 km²（0.13%）,轻险型区域面积为2 100.66 km²（9.42%）,危险型区域面积为5 066.56 km²（22.72%）,强险型区域面积为14 593.12 km²（65.44%）,极险型区域面积为646.7 km²（2.29%）。在各个因子的影响下,研究区的风蚀危险度极高,强险型为研究区内最主要的等级程度。研究区土壤风蚀危险度从南向北危险度有增加的趋势,且成片状分布,与实际情况相吻合,说明基于GIS技术的土壤风蚀危险度评价可宏观地揭示新疆准东地区土壤风蚀危险度空间格局分异特征。     

基于遥感和137Cs方法的半干旱草原区土壤侵蚀量估算

结合遥感地学分析方法和地球化学放射性同位素——137Cs示踪技术对青藏高原东北部共和盆地塔拉滩草原地区的土壤风蚀量进行估算。利用遥感数据获取研究区土壤侵蚀强度相对等级图斑,在不同等级侵蚀空间信息中选取137Cs样品采集点,并测定土壤样品中的137Cs含量,以此确定不同等级侵蚀类型的土壤侵蚀量。结果表明,在本研究区发生的风力侵蚀强度不大,主要属于微度侵蚀和轻度侵蚀类型,分别占研究区总面积的47.12%和35.58%,二者占研究区总面积的82.70%,侵蚀模数介于220.28~580.13 t·km-2·a-1之间;只有极小区域发生了强烈以上侵蚀,面积为22.14 km2。在本区还发生强烈的堆积过程,出现大面积的风沙堆积区域,面积约322.67 km2,占研究区总面积的11.78%。本区年均土壤总侵蚀量约为87~115万t,总堆积量约为55~78万t,平均每年由塔拉滩向龙羊峡水库输入的土壤量约为32~37万t。此方法可以对干旱环境中土壤风力侵蚀进行快速的较为客观的估算,具有一定的应用前景。     

云南抚仙湖近现代沉积速率变化研究

借助GPS定位,采集了云南抚仙湖不同区域的7 个沉积物柱芯。通过对抚仙湖沉积物柱芯样品的放射性核素²¹⁰Pb 和¹³⁷Cs 测试分析,发现所有柱芯中均存在3 个公认的¹³⁷Cs 计年时标(1954 年¹³⁷Cs首次沉降、1963 年全球公认的¹³⁷Cs最大沉降蓄积峰和1986 年前苏联切尔诺贝利核事故产生的¹³⁷Cs 沉降蓄积峰),部分柱芯中存在20 世纪70 年代中期中国大气核试验形成的1975/1976 年次级蓄积峰,分析了该次级定年时标存在的合理性。借助²¹⁰Pb CRS计年模式获得了抚仙湖过去百余年来的沉积年代,与¹³⁷Cs 时标计年结果相比较存在一定偏差,对两种计年结果产生差异的可能原因进行了探讨。基于²¹⁰Pb 和¹³⁷Cs 计年结果,结合历史文献记载得出,自19 世纪中期以来,抚仙湖各个沉积物柱芯(FX6 除外) 的沉积速率变化规律具有相似性,大致可以划分为3 个阶段：A：自然演化阶段,B：人为扰动阶段,C：人为改造阶段。这种不稳定的沉积环境与抚仙湖地区相应历史时期的人类活动有密切关系,表明人类活动是影响短时间尺度下环境变化的主要驱动力。