土壤侵蚀的核示踪技术

土壤侵蚀的核示踪技术核示踪技术的优势

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土壤侵蚀核示踪技术原理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137Cs示踪研究小流域土壤侵蚀与沉积空间分布特征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Cs-137示踪土壤侵蚀速率的计算模型农耕地侵蚀量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REE研究坡面侵蚀方式演变规律分层布设稀土元素，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%010203040506070time(min)percent(%)sheeterosionpercentrillerosionpercent0%20%40%60%80%100%08162432404856time(min)percent(%)sheeterosionpercentrillerosionpercentREE示踪研究坡面侵蚀时空演变过程分层分段布设稀土元素示意图0.01m0.19m2m1.5m1m0.5mθ=22°Yb区Ce区Sm区空白土La区Tb区Nd区Eu区小区宽度：室内1mⅳ

区ⅲ

区ⅱ

区ⅰ

区各示踪带侵蚀率曲线图

细沟产生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137Cs210Pbex直型坡核素空间分布等值线图直型坡面137Cs和210Pbex的空间分布直型坡侵蚀速率空间分布等值线图137Cs210Pbex凸型坡核素空间分布等值线图凸型坡面137Cs和210Pbex的空间分布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

10m/s

12m/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