云南迤者小流域双核素示踪土壤侵蚀研究

来源 :云南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Q_Q
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土壤侵蚀是导致生态环境恶化和土地生产力下降的主要原因,是危害性最大的环境问题,关于土壤侵蚀的量化研究对加强我国生态文明建设意义重大。核素示踪法在不改变原始地貌的条件下,通过测定土壤剖面中核素含量的分布差异,能较快地分析一个坡面乃至一个流域中长期的土壤侵蚀、沉积的空间特征。与传统方法(实地调查法、径流小区法、水文法、侵蚀针法、模型估算法和遥感监测法等)相比,核素示踪法具有操作简便、分析精度和量化程度较高、测定快速、费用低的优越性。本文以昆明市盘龙区北部的迤者小流域为研究对象,在野外实地调查的基础上采集土壤样品、进行室内测定分析,应用137Cs和210Pbex双核素复合示踪技术,估算出土壤侵蚀速率,结合对土壤养分元素的分析,探讨了土壤侵蚀对土壤养分的影响,得出以下结论:(1)本文选取研究区西边区域的一个山坡坡顶(102°45′47″E,25°14′25″N),为背景值采样地块,该处是无人为扰动、植被覆盖度高且平坦的草地,坡度小于2°的面积为15 m2,进行网格采样;在0.25 m2范围内,选取12个背景值样点。确定该区域的137Cs背景值为644.95 Bq/m2,210Pbex背景值为21207.94Bq/m2。(2)两种核素含量在不同用地类型土壤中的深度分布和空间分布特征不同。农耕地土壤中137Cs含量大小关系:玉米地>小白菜地>四季豆地,但是玉米地为沉积剖面,其137Cs含量也大于137Cs背景值;非农耕地土壤中137Cs含量大小关系:原生杂木林地>草地>次生林地。210Pbex在农耕地与非农耕地土壤中的含量分布大小关系的情况,与137Cs一致。此外,土壤剖面中137Cs与210Pbex之间在P<0.01水平上呈显著正相关关系。表明在研究区内210Pbex示踪法适用;因而,在本研究区,可将137Cs示踪法与210Pbex示踪法相互校正、复合示踪土壤侵蚀。(3)选择草地的C1-3采样点、原生杂木林地的L1-1采样点等两个非农耕地土壤剖面,将210Pbex深度分布与有机质、全氮、全磷、全钾深度分布做对比分析,发现在草地土壤剖面中210Pbex与有机质、全氮,三者深度分布趋势一致,即土壤剖面深度越深,自身含量越少。在原生杂木林地土壤剖面中,210Pbex与有机质深度分布趋势大体一致。同时,由相关性分析,得出研究区土壤剖面中210Pbex与有机质、全氮含量之间在P<0.01水平上呈显著正相关关系。显然,土壤有机质、全氮含量在土壤垂直剖面中,有着近似核素(137Cs、210Pbex)的深度分布特征,即非扰动地,由土壤表层向下呈指数减少的分布趋势。(4)本研究将137Cs法和210Pbex法求得的土壤侵蚀速率复合,得到不同用地类型的年平均土壤侵蚀速率和年平均土壤流失厚度。其中,草地土壤侵蚀速率为303.006 t/km2/a,土壤流失厚度0.225 mm/a;小白菜地土壤侵蚀速率为328.715t/km2/a,土壤流失厚度为0.245 mm/a;四季豆地土壤侵蚀速率为514.249 t/km2/a,土壤流失厚度为0.420 mm/a;玉米地土壤沉积速率为87.560 t/km2/a;原生杂木林侵蚀速率为74.283 t/km2/a,土壤流失厚度为0.060 mm/a;次生林地侵蚀速率为545.127 t/km2/a,土壤流失厚度为0.380 mm/a。总体而言,菜地侵蚀速率为421.482 t/km2/a,土壤流失厚度为0.222 mm/a。非农耕地侵蚀速率为307.472t/km2/a,土壤流失厚度为0.333 mm/a。根据土壤侵蚀强度分级标准,次生林地和四季豆地为轻度侵蚀,原生杂木林地、草地和小白菜地则均为微度侵蚀。(5)求得研究区养分元素(TP、TN、SOM)流失量:小白菜地,全磷流失量为0.39 t/km2/a,全氮流失量为0.87 t/km2/a,有机质流失量为17.62 t/km2/a;四季豆地,全磷流失量为1.31 t/km2/a,全氮流失量为2.31 t/km2/a,有机质流失量为69.32 t/km2/a;原生杂木林地,全磷流失量为0.07 t/km2/a,全氮流失量为0.22t/km2/a,有机质流失量为8.18 t/km2/a;次生林地,全磷流失量为0.96 t/km2/a,全氮流失量为2.76 t/km2/a,有机质流失量为51.59 t/km2/a;草地,全磷流失量为1.01t/km2/a,全氮流失量为1.97 t/km2/a,有机质流失量为52.21 t/km2/a。
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