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土壤侵蚀核示踪技术原理 137Cs示踪研究小流域土壤侵蚀与沉积空间分布特征 Cs-137示踪土壤侵蚀速率的计算模型 分层布设REE研究坡面侵蚀方式演变规律 REE示踪研究坡面侵蚀时空演变过程 连续降雨下不同侵蚀方式、不同坡段侵蚀泥沙对总泥沙贡献率的变化 直型坡面137Cs和210Pbex的空间分布 凸型坡面137Cs和210Pbex的空间分布 谢 谢！ 敬请批评指正 土壤侵蚀的核示踪技术 报 告 人: 杨明义 单 位: 水保所重点室 核示踪技术的优势 简单、快速、量化程度高； 不需要特殊野外设施； 适合不同地貌类型； 能用于较大时空尺度的土壤侵蚀规律研究。 核示踪技术的特点 半衰期不同 不同时间尺度的侵蚀速率 分布深度不同 不同侵蚀方式的演变 常用于土壤侵蚀研究的核素种类 人工放射性核素：137Cs 天然放射性核素：210Pbex、7Be 稳定性同位素示踪：稀土元素（REE） 核爆产生137Cs 干、湿沉降 土壤细颗粒吸附 随侵蚀泥沙运移 至沟网、河流系统 重新沉积 样品采集 测量 侵蚀、沉积量分析 137Cs模型 地表 137Cs示踪土壤侵蚀示意图 土壤侵蚀核示踪技术原理 土壤 Be-7分布 Cs-137分布 侵蚀过程 核素测量装备 8192道γ能谱仪 野外土壤采样布局 平展坡面：网格法 起伏坡面：断面法 研究内容展示 137Cs示踪研究小流域土壤侵蚀空间分布特征 7Be、137Cs复合示踪研究次降雨坡面侵蚀方式演变 利用稳定性REE示踪研究坡面侵蚀垂直分异规律 分层布设REE研究坡面侵蚀方式演变规律 既分层又分段布设REE研究坡面侵蚀方式演变规律 7Be示踪坡面风蚀速率 小 流 域 地 形 与 采 样 点 分 布 图 (A) 小流域Cs-137空间分布图 模型转换 农耕地侵蚀量137Cs计算模型： 侵蚀点 沉积点 未扰动土壤侵蚀量137Cs计算模型 ： 侵蚀点 沉积点 7Be、137Cs复合示踪研究次降雨坡面侵蚀方式演变 背景剖面中Be-7和Cs-137分布特征 人工降雨 3m×1.5m的农耕地坡面 5×1.5m的林地坡面 农耕地径流小区径流泥沙中7Be和137Cs核素含量的变化 林地径流小区径流泥沙中7Be和137Cs核素含量的变化 农耕地径流小区次降雨过程中片蚀与细沟侵蚀的变化 林地径流小区次降雨过程中片蚀与细沟侵蚀的变化 分层布设稀土元素，模拟侵蚀过程。 各层侵蚀率时间变化图(I=63.39mm·h-1) 细沟产生 片蚀和细沟相对百分比随时间变化图(I=61.2mm·h-1) 片蚀和细沟相对百分比随时间变化图(I=63.39mm·h-1) 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 10 20 30 40 50 60 70 time(min) percent(%) sheet erosion percent rill erosion percent 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 8 16 24 32 40 48 56 time (min) percent (%) sheet erosion percent rill erosion percent 分层 分段 布设 稀土 元素 示意 图 0.01m 0.19m 2m 1.5m 1m 0.5m θ=22° Yb区 Ce区 Sm区 空白土 La区 Tb区 Nd区 Eu区 小区宽度：室内1m ⅳ 区 ⅲ 区 ⅱ 区 ⅰ 区 各示踪带侵蚀率曲线图 细沟产生 137Cs和210Pbex复合示踪黑土坡耕地土壤侵蚀速率 原理： Cs-137： 50年来的侵蚀速率 210Pbex：近100年的侵蚀速率 ※ 识别不同时间尺度的土壤侵蚀信息 开垦近百年的坡耕地 开垦50多年的坡耕地 137Cs 210Pbex 直型坡核素空间分布等值线图 直型坡侵蚀速率空间分布等值线图 137Cs 210Pbex 凸型坡核素空间分布等值线图 凸型坡侵蚀速率空间分布等值线图 研究方法 利用风洞实验构建包含风蚀分选因子的7Be示踪估算土壤风蚀速率的模型 风洞实验 10 m/s 12 m/s 表层土壤颗粒比表面积的变化 风蚀模型 7Be示踪坡面土壤风蚀速率 砂性土壤坡面A采样点示意图(北向） 粘性土壤坡面B采样点示意图（西北向） 利用7Be示踪研究野外坡面风蚀强度空间分布规律 砂性土壤坡面A侵蚀速率等值线图 粘性土壤坡面B侵蚀速率等值线图 利用7Be示踪研究野外坡面风蚀强度空间分布规律 风蚀速率：砂性土壤坡面A粘性