黄土高原Cs背景值空间分布特征与影响因素研究

来源 :中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心   | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaisuorenjlu
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背景值的选择是利用核素示踪技术研究土壤侵蚀的基础,直接关系到侵蚀速率计算的准确与否。黄土高原是中国土壤侵蚀最严重地区之一,又是137Cs示踪技术研究土壤侵蚀的理想区域,在黄土高原调查137Cs背景值空间分异对利用137Cs示踪技术快速调查黄土高原的侵蚀状况具有十分重要的意义。
   本研究在典型的黄土高原区,按每1个经度,0.5个纬度网格法在典型地块采集137Cs背景值土壤样品,结合1951~1980年时段的气象资料和室内土壤理化性质的分析,对黄土高原137Cs背景值的空间分布特征与其影响因素的确定进行了研究,得到了以下主要结论:
   (1)确定了137Cs背景值所需采样点数与采样面积
   通过选取未扰动地与农耕地两种典型土地利用方式的样地,采取网格逐步加密采样法,对137Cs背景值采样点数与采样面积进行了分析,结果表明:对于未扰动采样地块,最少采集11个样点就可确定当地的137Cs背景值,在0.25m2范围内137Cs背景值空间变异系数最小;农耕地由于长期的耕种,137Cs背景值空间变异性显著变小,采样时最少需采集7个样点就可确定当地的137Cs背景值且不会受到采样面积的影响。
   (2)明确了黄土高原137Cs背景值空间分布特征
   通过绘制137Cs背景等值线图发现黄土高原137Cs背景值总体趋势不是很明显,变化复杂出现高低波动起伏现象,空间变异性较大,不遵循全球137Cs背景值随降雨时空变化规律。根据其空间变异特点将黄土高原137Cs背景值空间分布划分为陕北黄土高原,宁夏回族自治区,陇西高原三个区域。同时研究发现在风沙丘陵区137Cs沉降量高、低值呈现出间断跳跃现象,背景值样点选取很困难,选择不当会引起过高或过低的估计土壤侵蚀速率。
   (3)分析了黄土高原137Cs背景值空间分布影响因素
   通过对可能影响到137Cs背景值空间分布的因素进行逐步回归分析,得出黄土高原137Cs背景值空间分布与土壤粘粒和海拔有关,其中与土壤粘粒呈负相关,与海拔呈正相关。随机的空间变化性和系统空间变化性引起的变异性可能占137Cs背景值空间总变异的很大比例。
   (4)利用Walling全球137Cs背景值模型预测了黄土高原137Cs背景值分布
   利用Wlalling模型模拟了黄土高原137Cs背景值,发现其等值线与黄土高原年均降雨量等值线趋势一致;通过对137Cs背景值预测值与经度、纬度、降雨量进行相关分析及偏相关分析,表明137Cs背景值预测值与多年平均降雨量呈极显著正相关。
   Walling模型假定全球的137Cs干沉降量为一定值,本研究通过分析计算得出黄土高原模拟137Cs干沉降量为169.74Bq m-2。在假定Walling模型预测的137Cs湿沉降量准确的基础上,本研究分析了黄土高原137Cs干沉降量的空间分布特征,表现出由北向南,由西北向东南逐渐降低。分析表明黄土高原137Cs干沉降量存在着较大的空间变异性,气候与地形因素对干沉降的重新分布起了很大的作用。
   (5)影响黄土高原137Cs背景值干沉降量空间分布因素的初步确定
   通过对可能影响到137Cs背景值干沉降量空间分布的因素进行逐步回归分析发现黄土高原137Cs干沉降量与土壤粘粒呈负相关,而与海拔、风速呈正相关,其中风速所占的权重值最大。
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