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土壤侵蚀的核示踪技术

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. 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： 137 Cs 天然放射性核素： 210 Pbex 、 7 Be

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土壤侵蚀的核示踪技术

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Presentation Transcript

  1. 土壤侵蚀的核示踪技术 报 告 人: 杨明义 单 位: 水保所重点室

  2. 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

  3. 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）

  4. 土壤侵蚀核示踪技术原理 侵蚀、沉积量分析 核爆产生137Cs 137Cs模型 测量 至沟网、河流系统 随侵蚀泥沙运移 干、湿沉降 样品采集 地表 侵蚀过程 土壤细颗粒吸附 重新沉积 Be-7分布 土壤 Cs-137分布 137Cs示踪土壤侵蚀示意图

  5. 核素测量装备 8192道γ能谱仪

  6. 野外土壤采样布局 平展坡面：网格法 起伏坡面：断面法

  7. 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

  8. 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)

  9. 小流域Cs-137空间分布图 模型转换

  10. 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

  11. 7Be、137Cs复合示踪研究次降雨坡面侵蚀方式演变7Be、137Cs复合示踪研究次降雨坡面侵蚀方式演变 人工降雨 3m×1.5m的农耕地坡面 5×1.5m的林地坡面 背景剖面中Be-7和Cs-137分布特征

  12. 农耕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

  13. 农耕地径流小区次降雨过程中片蚀与细沟侵蚀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

  14. 林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

  15. 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。

  16. 细沟产生 各层侵蚀率时间变化图(I=63.39mm·h-1)

  17. sheet erosion percent sheet erosion percent rill erosion percent rill erosion percent 100% 100% 80% 80% (%) 60% 60% percent(%) percent 40% 40% 20% 20% 0% 0% 0 10 20 30 40 50 60 70 0 8 16 24 32 40 48 56 time (min) time(min) 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)

  18. 2m 1.5m 1m 0.5m 0.01m 0.19m θ=22° 小区宽度：室内1m Yb区 Tb区 Eu区 Sm区 Nd区 La区 空白土 Ce区 ⅳ区 ⅲ区 ⅱ区 ⅰ区 REE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

  19. 细沟产生 各示踪带侵蚀率曲线图

  20. 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

  21. 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

  22. 210Pbex 137Cs 直型坡面137Cs和210Pbex的空间分布 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

  23. 凸型坡面137Cs和210Pbex的空间分布 凸型坡核素空间分布等值线图 137Cs 210Pbex 凸型坡侵蚀速率空间分布等值线图

  24. 7Be示踪坡面土壤风蚀速率 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 10 m/s 表层土壤颗粒比表面积的变化 风洞实验 风蚀模型 12 m/s

  25. 利用7Be示踪研究野外坡面风蚀强度空间分布规律利用7Be示踪研究野外坡面风蚀强度空间分布规律 粘性土壤坡面B采样点示意图（西北向） 砂性土壤坡面A采样点示意图(北向）

  26. 利用7Be示踪研究野外坡面风蚀强度空间分布规律利用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A7Be含量等值线图 粘性土壤坡面B 7Be含量等值线图 粘性土壤坡面B侵蚀速率等值线图 砂性土壤坡面A侵蚀速率等值线图 风蚀速率：砂性土壤坡面A>粘性土壤坡面B

  27. 谢 谢！ 敬请批评指正

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