^(137)Cs和^(210)Pb_(ex)双核素示踪“三北”防护林区退耕前后坡地土壤侵蚀变化

作     者：王俊杰 苏正安 周涛 王丽娟 王晓艺 刘翊涵 伍佐 Wang Junjie;Su Zhengan;Zhou Tao;Wang Lijuan;Wang Xiaoyi;Liu Yihan;Wu Zuo

作者机构：中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室成都610041 中国科学院大学北京100049 四川农业大学水利水电学院雅安625014 四川师范大学地理与资源科学学院成都610101 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2020年第36卷第24期

页      面：64-72页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：水体污染控制与治理科技重大专项(2017ZX07101-001) 国家自然科学基金(41401313)联合资助 

主　　题：土壤 侵蚀 模型 ^(210)Pb_(ex) ^(137)Cs 防护林 退耕还林 

摘      要：为查明三北防护林建设前后农耕地和退耕地土壤保持效益变化,该研究利用^(137)Cs和^(210)Pb_(ex)双核素示踪技术,选择了防护林建设较为成功的张家口坝上地区(风力侵蚀区)作为典型区,研究了农耕地以及退耕地土壤^(137)Cs和^(210)Pb_(ex)的剖面变化规律及其示踪的土壤侵蚀变化。结果表明:1)由于耕作的混匀作用,农耕地土壤剖面中^(137)Cs和^(210)Pb_(ex)均呈均匀态分布;退耕地土壤剖面中^(137)Cs和^(210)Pb_(ex)则表现为表层(0~5cm)比活度最高、下层(5~25cm)均相对较低且分布相对均匀的形态,这表明退耕后坡地土壤^(137)Cs和^(210)Pb_(ex)剖面形态均会发生一定变化,退耕驱动土壤^(137)Cs和^(210)Pb_(ex)剖面变化导致运用土壤核素估算侵蚀模型在该区域难以适用;2)基于土壤^(137)Cs和^(210)Pb_(ex)剖面变化规律,利用^(210)Pb_(ex)质量平衡方程,提出了退耕地土壤^(210)Pb_(ex)土壤侵蚀估算模型;3)利用^(137)Cs比例模型估算退耕地土壤侵蚀速率为(27.94±11.92)t/(hm^2·a),农耕地侵蚀速率为(29.11±14.42)t/(hm^2·a),而利用修正后的210Pbex转换模型估算得到三北防护林区退耕地造林前平均侵蚀速率为(82.16±14.36)t/(hm^2·a),造林后平均侵蚀速率为(-41.28±33.91)t/(hm^2·a);农耕地造林前平均侵蚀速率为(68.55±22.11)t/(hm^2·a),造林后平均侵蚀速率(-8.52±47.32)t/(hm^2·a)。这表明137Cs示踪技术主要表征了1963年以来该区坡地土壤侵蚀和沉积的平均结果,而^(210)Pb_(ex)示踪技术则可以较好地示踪防护林建成前后的土壤侵蚀变化。此外,研究结果也表明,相比于三北防护林建成之前,建成之后该区农耕地和退耕地的土壤侵蚀速率均呈显著下降趋势,且均由前期的风沙侵蚀转变成了风沙沉积。