红壤丘陵区坡地土壤侵蚀的<'137>Cs示踪分析方法应用及土壤颗粒组成修正研究——以江西丰城市为例

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土壤侵蚀不仅严重影响土地生产力的提高和生态环境的改善,而且还会导致土壤资源减少、水体质量恶化和洪涝灾害频繁发生等因此积极开展水土保持研究,对于促进我国土地资源进一步合理开发利用,缓解我国人口、土地、粮食、经济和环境之间的矛盾,使国民经济健康、持续、高速发展,均具有十分重要的现实意义和深远的战略意义。$$由于长期以来人类的不合理开发利用,南方红壤丘陵区土壤侵蚀强烈、水土流失严重、生态退化趋势明显,许多地方形成了类似荒漠景观的裸露“侵蚀劣地”,成为我国仅次于黄土高原的严重水土流失区。在对红壤丘陵区坡地作了全面调查的基础上,选择了实施国家“退耕还林”政策的江西省丰城市作为本次研究的典型区域。研究结果必然对进一步揭示该地区土壤侵蚀。强度及分布规律、“退耕还林”政策实施力度及效果、土壤颗粒组成的变化规律等具有指导意义,同时对该地区水土保持、土地资源合理利用以及生态环境的改善具有重要的实践意义。 本次研究的主要内容和结果为: (1)研究区〈137〉Cs强度的背景值为1992.45±145.63Bq/m〈2〉;在非耕作土剖面中,〈137〉Cs的含量随深度的增加呈指数递减分布,剖面分布函数为f/(z)=22.18e〈-0.01552z〉(R〈2〉=0.987),近90%的〈137〉Cs集中分布在表层10cm以内,分布深度一般在25cm以上;在耕作土剖面中,由于长期耕作活动在耕作层内的均一化作用,使〈137〉Cs在耕作层内表现出典型的均一分布特征,在耕作层以下呈指数递减分布,其剖面最大分布深度达到30cm左右,而相应的犁底层厚度(H〈,c〉)一般在20cm左右。 (2)典型坡面研究结果表明:坡面各段位均存在着一定的土壤侵蚀,并且垂直分异明显,坡面各段位侵蚀强度总的变化趋势为坡顶部<坡中部<坡底部;不同土地利用方式下的坡面侵蚀强度亦表现不同,从大到小依次为耕作土坡面、退耕30年+退耕1年混合坡面、退耕30年坡面和荒坡;分析坡面土壤侵蚀模数与坡度(0°~20°之内)的关系,发现退耕还林30年坡面的回归方程为E〈,r〉=0.00lx-1.8753(R〈2〉=0.9882),荒坡的回归方程为E〈,r〉=20.071Ln(x)-133.32(R〈2〉=0.8609)。 (3)典型坡面土壤颗粒粗化规律分析表明:荒坡剖面中土壤颗粒粗化最显著; 不同断面位置土壤颗粒粗化程度呈现坡上部>坡下部的规律;不同土地利用方式下地表(0~5cm)土壤颗粒粗化程度由强到弱表现为:荒地>退耕1年坡地>退耕30年坡地。土壤颗粒组成与<137>C<,s>丢失量的关系分析表明,土壤砂粒含量随乃<137>C<,s>丢失量的增加而增加,粉粒和粘粒含量随<137>C<,s>丢失量的增加而减少;<137>C<,s>主要被0.25~0.0625mm的粉粒所吸附。(4)系统考虑的土壤颗粒粗化对<137>C<,s>法估算土壤侵蚀量的影响。在全面分析的基础上,提出了<137>C<,s>法估算土壤侵蚀量的修正模型:h<,a>=h-L×(P<,x>-P<,r>)/(1-P<,r>),并对<137>C<,s>法估算的土壤侵蚀量进行修正,发现土壤侵蚀强度越大修正幅度也越大,进一步验证了土壤侵蚀强度越大,土壤颗粒粗化程度也越强的规律。 (5)研究区经<137>C<,s>法估算的年均土壤侵蚀厚度为1.99mm/a,修正后的年均土壤侵蚀厚度为1.82mm/a,属于中度侵蚀。其中耕作土经<137>C<,s>法估算的年均土壤侵蚀厚度达4.19mm/a,修正后的年均土壤侵蚀厚度为3.77mm/a,属于强度侵蚀,土壤流失速率已快于土壤自然形成速率,长此以往必然造成土壤资源消失,土壤流失必将破坏种植业的生存基础。
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