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。     

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。     

青海共和盆地土壤风蚀的137Cs法研究(Ⅱ)——137Cs背景值与风蚀速率测定

通过对高寒草原背景值样点(RS7)的分析,将共和盆地的¹³⁷Cs背景值含量确定为(2691.78±196.08) Bq·m^-2,基本接近北半球¹³⁷Cs背景值的平均水平,其¹³⁷Cs剖面满足尖峰分布函数,与公认的理论分布(即负指数分布)相比,呈现出峰值下移和曲线趋平的现象,可能与近几十年来¹³⁷Cs的稳定下渗有关。应用¹³⁷Cs背景值剖面分布函数,建立了风蚀速率的¹³⁷Cs估算模型,估算出四个样方的土壤风蚀速率,并由此转化为区域风蚀速率,计算出共和盆地区域土壤风蚀速率为12.556 t·hm^-2·a^-1,通过蚀积平衡检验,其误差水平小于10%。并分析了风蚀物的输出途径及其所占比例。     

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)。     

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。     

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。     

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。     

Using 137Cs and 210Pbex to investigate the soil erosion and accumulation moduli on the southern margin of the Hunshandake Sandy Land in Inner Mongolia

Wind-driven soil erosion results in land degradation, desertification, atmospheric dust, and sandstorms. The Hunshandake Sandy Land, an important part of the Two Barriers and Three Belts project, plays important roles in preventing desert and sandy land expansion and in maintaining local sustainability. Hence, assessing soil erosion and soil accumulation moduli and analyzing the dynamic changes are valuable. In this paper, Zhenglan Banner, located on the southern margin of the Hunshandake Sandy Land, was selected as the study area. The soil erosion and accumulation moduli were estimated using the ¹³⁷Cs and ²¹⁰Pb_ex composite tracing technique, and the dynamics of soil erosion and soil accumulation were analyzed during two periods. The results are as follows: (1) the regional ¹³⁷Cs reference inventory was 2123.5±163.94 Bq/m ², and the regional ²¹⁰Pb_ex reference inventory was 8112±1787.62 Bq/m ². (2) Based on the ¹³⁷Cs isotope tracing analysis, the erosion moduli ranged from -483.99 to 740.31 t·km ^-2·a ^-1. Based on the ²¹⁰Pb_ex isotope tracing analysis, the erosion moduli ranged from -441.53 to 797.98 t·km ^-2·a ^-1. (3) Compared with the earliest 50 years, the subsequent 50 years exhibited lower soil erosion moduli and accumulation moduli. Therefore, the activities of local sand dunes weakened, and the quality of the local ecological environment improved. The multi-isotope composite tracing technique combining the tracers ¹³⁷Cs and ²¹⁰Pb_ex has potential for similar soil erosion studies in arid or semiarid regions around the world.     

粒度和磁化率记录的毛乌素沙地东缘全新世气候变化

通过对毛乌素沙地东缘大柳塔剖面地层沉积物粒度及磁化率特征的分析,结合光释光测年结果,探讨了毛乌素沙地全新世气候变化。结果表明:(1)剖面沉积物粒度组成以中砂、粗砂为主,古土壤中黏粒组分含量高(3.32%),风成砂中几乎不含黏粒组分(0.01%),粒度参数的平均粒径M_z和分选系数σ也表现为古土壤高值、风成砂低值;(2)磁化率在全剖面呈有规律的变化,低频、高频磁化率在古土壤中呈高值,湖沼相、弱成壤次之,风成砂最小;低频磁化率χ_lf与黏粒(<2μm)含量、平均粒径M_z呈显著正相关,垂向剖面上变化规律一致,指示了相似的气候环境意义;(3)毛乌素沙地在10.39 ka BP附近存在明显的3次冷干-暖湿气候波动; 10.39～9.34 ka BP,气候冷干,风沙活动盛行; 9.34～8.68 ka BP,冬季风衰退,夏季风增强,成壤作用强烈; 8.68～8.29 ka BP,气候寒冷干燥; 8.29～2.72 ka BP,气候整体温暖湿润,在6.55～3.80 ka BP达到鼎盛后转向冷干; 2.72～1.34 ka BP,冬季风占主导,沙丘活化,沙漠扩张; 1.34 ka BP至今,逐渐接近现代气候。毛乌素沙地的全新世气候变化是东亚冬、夏季风此消彼长作用下全球气候变化的区域响应。     

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。     

哈尔滨黄土的粒度与地球化学特征及其对粉尘物源的指示

哈尔滨黄土位于欧亚黄土带的最东端,对它的风尘物源研究是深层次理解风尘堆积与区域构造-地貌-气候变化耦合关系的关键。然而,对哈尔滨黄土地球化学组成的研究尚未开展,对其性质还存在认识上的不统一。为此,我们研究了哈尔滨天恒山剖面L₁黄土层的粒度和地球化学组成,并对其化学风化和物源等展开讨论。为了示踪哈尔滨黄土的物源,我们还对东北沙地（浑善达克沙地、科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地和松嫩沙地）进行了表土采样和地球化学分析。结果表明：哈尔滨黄土不含细砂组分（125~250 μm）,含有极细砂组分（63~125 μm,4.8%~10.5%）,粉砂（4~63 μm）和黏土组分（<4 μm）占绝对优势,分别占73%~82%和12%~18%;粒度模式为三峰态分布（众数分别为36~40、8~10 μm和0.8 μm）,与黄土高原典型黄土的粒度分布模式一致,但明显粗于黄土高原中部黄土。哈尔滨黄土经历了初级的化学风化过程,具有较低的成熟度和再循环历史。单靠地球化学方法不能很好地确定哈尔滨黄土的物源,但整合的方法（包括粒度、元素和同位素组成、MDS和PCA统计方法以及自然地理要素等）很好确定了哈尔滨黄土有一个混合源,松嫩沙地松花江水系沉积物为哈尔滨黄土提供了主要的粉尘贡献,浑善达克沙地和科尔沁沙地为哈尔滨黄土提供了部分细颗粒粉尘。     

黄土高原北部丘陵沟壑区近160年土壤侵蚀量演变及其对ENSO事件的响应

对形成于1851~1861年的靖边（JB）聚湫内22.75 m沉积序列进行完整钻探,并基于XRF Core Scanning的元素分布划分旋回和年际冻融层,在高精度定年的基础上计算旋回及年际产沙量和产沙模数。结果表明：JB聚湫沉积序列由126个旋回叠加而成,且形成于1855~2014年的78 个年份中。JB聚湫内旋回产沙量和产沙模数变化范围分别为0.27×10 ⁴~22.44×10 ⁴t和0.09×10 ⁴~7.82×10 ⁴t/km ²;年际产沙量和产沙模数范围分别为0.27×10 ⁴~90.73×10 ⁴t/a和0.09×10 ⁴~23.40×10 ⁴t/(km ²·a)。 ENSO事件显著影响JB流域强降水作用下的侵蚀产沙,且在El Ni?o次年和La Ni?a年份发生侵蚀产沙的频率较高,可能是这些年份中东亚季风增强后带来更多强降水事件的结果。研究结果有效延长了黄土高原北部丘陵沟壑区小流域土壤侵蚀演变历史,充分理解ENSO事件驱动下该地区侵蚀产沙的响应,为黄土高原北部坝库建设、水土流失治理和防洪减灾等提供理论依据。