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稀土元素示踪法探究团聚体在溅蚀过程中的周转路径

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稀土元素示踪法探究团聚体在溅蚀过程中的周转路径

作者：吴文枭华中农业大学

学位级别：硕士

土壤团聚体的形成与破碎是非常复杂的过程,它的稳定性与土壤侵蚀过程有着紧密的联系。而团聚体的破碎和形成是个完全动态变化的过程,利用示踪剂示踪的方法可以标记不同粒级的团聚体,通过测量示踪剂在土壤中的迁移路径来探究团聚体的周... 详细信息

土壤团聚体的形成与破碎是非常复杂的过程,它的稳定性与土壤侵蚀过程有着紧密的联系。而团聚体的破碎和形成是个完全动态变化的过程,利用示踪剂示踪的方法可以标记不同粒级的团聚体,通过测量示踪剂在土壤中的迁移路径来探究团聚体的周转变化过程。研究发现,通过测定稀土元素在各个粒级团聚体的浓度变化可以很好量化不同粒级团聚体之间的迁移路径,从而研究团聚体的周转动态变化过程,但在侵蚀过程的团聚体的周转研究中,该方法还未得到应用。因此本文选取了第四纪红黏土,利用稀土元素来标记土壤团聚体,然后组合成不同元素标记的不同粒级的标记团聚体,在不同雨强、不同降雨时间和不同初始含水量条件下进行降雨溅蚀试验,研究不同因素对溅蚀过程的影响规律,并通过测定试验前和试验后各粒级团聚体中稀土元素的浓度,代入团聚体的转移矩阵模型,量化不同粒级团聚体在溅蚀过程中的迁移路径,探讨团聚体在溅蚀过程中的周转路径。主要结论如下:(1)稀土元素示踪方法中,用湿混法标记团聚体的湿筛回收率达到了91.8-105.8%,说明在湿筛过程中,稀土元素几乎没有损失,湿筛有效提高了稀土元素与团聚体之间的结合能力,不同粒级的团聚体与稀土元素的结合能力不一样,其中0.053-0.25 mm的微团聚体与稀土元素的结合能力最强。通过各粒级团聚体的预测值与实测值的比例对比和MWD的实测值与预测值对比的线性关系大概为1:1的关系可知,稀土元素对试验中2-5 mm、0.25-2 mm、0.053-0.25 mm、示踪效果都比较良好,它量化了不同粒级团聚体之间的周转动态变化过程。(2)在溅蚀试验中,溅蚀率随时间变化的呈现上下波动态势,具有陡涨陡落的特点。溅蚀的颗粒主要来源是0.25-2 mm的小团聚体,占比86.02-98.86%。其富集率ER值大于1易被迁移,2-5 mm的大团聚体稳定性不强,其富集率变化差异性大。标记团聚体相比自然团聚体的内部团粒结构不紧密,抗侵蚀能力弱。提高标记团聚体的初始含水量,可使松散的标记团聚体的粒湿润后快速团聚,抗侵蚀能力增强。整个试验中MWD实测值范围主要集中在0.9-0.95 mm,低于标记团聚体的初始值1.02 mm,说明主要发生机制是大团聚体破碎成不同粒级更小的团聚体的过程。(3)在研究团聚体的周转路径中,所有试验中都不存在团聚成2-5 mm大团聚体的路径,溅蚀过程中,存在团聚成0.25-2 mm小团聚体和0.053-0.25 mm微团聚体的路径,12.75-30.99%的微团聚体和36.72-46.38%的粉黏粒团聚体团聚成了小团聚体,20.08-24.94%的粉黏粒团聚体团聚成了微团聚体。降雨试验中,有68.81-88.24%的大团聚体破碎成了小团聚体,只有4.35-6.56%和4.89-9.15%的小团聚体破碎成微团聚体的粉黏粒团聚体,16.2-25.16%的微团聚体破碎成了粉黏粒团聚体。增大雨强,会促使大团聚体破碎成更多更小粒级的团聚体,但不影响团聚体内部的团聚能力,高雨强下团聚体的迁移整体流向只存在破碎路径。随着降雨时间的增加,也会促使粒级大的团聚体破碎,团聚体的迁移整体流向也会逐渐变成单一的破碎路径,降雨时间也不影响团聚体内部的团聚能力。增加初始含水量会对团聚体具有保护作用,并改变不同粒级团聚体之间的整体流向,有效减少团聚体的破碎,提高团聚体的团聚能力,有效地减少了2-5 mm大团聚体和0.053-0.25 mm微团聚体的破碎,促进0.053-0.25 mm微团聚体和<0.053 mm粉黏粒团聚体的团聚,提高团聚体的团聚能力。

关键词：稀土元素示踪法土壤团聚体溅蚀破碎团聚周转路径

稀土元素示踪法探究坡面侵蚀进展与热点——基于CiteSpace计量分析

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亚热带水土保持 2021年第1期33卷 1-6页

作者：吴文枭倪世民王军光华中农业大学水土保持研究中心湖北武汉430070

稀土元素示踪法从上世纪90年代开始逐渐被相关学者重视,并在坡面土壤侵蚀的研究中得到越来越广泛的应用。笔者采用CiteSpace软件和文献计量学方法,以Web of Science数据库核心合集和中国知网(CNKI)数据库核心期刊为数据源,分析了近30年... 详细信息

稀土元素示踪法从上世纪90年代开始逐渐被相关学者重视,并在坡面土壤侵蚀的研究中得到越来越广泛的应用。笔者采用CiteSpace软件和文献计量学方法,以Web of Science数据库核心合集和中国知网(CNKI)数据库核心期刊为数据源,分析了近30年国内外稀土元素示踪法在坡面侵蚀研究的发展历程。研究发现:①总体而言,国内稀土元素示踪法在坡面侵蚀中的应用在理论和实践层面已经从初步探索走向了成熟;②随着研究的深入,稀土元素示踪法的研究与相关学科交叉更加密切,并在微观探索和宏观调控方面取得一定进展;③未来发展趋势来看,宏观方面趋向和生态系统、气候变化等互相作用机理的研究,微观方向趋向对团聚体等微观颗粒的迁移研究;④在国际相关研究方面,对于稀土元素示踪法在坡面侵蚀的应用从多个方面和角度做了大量的研究,我国的相关研究相较于国外顶尖水平的研究仍存在一定差距。

关键词：侵蚀稀土元素示踪法 CiteSpace 知识图谱文献计量分析

稀土元素示踪坡面冲刷侵蚀过程的室内模拟试验研究

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中国稀土学报 2008年第4期26卷 510-515页

作者：尚佰晓王瑄李占斌王莉沈阳农业大学水利学院辽宁沈阳110161 西安理工大学水资源研究所陕西西安710048

为确定坡面侵蚀产沙的时空演变规律,通过沿坡面垂直分段和分层结合布设不同稀土元素,采用室内放水冲刷试验系统,分析了各坡段侵蚀产沙量和侵蚀率变化过程。结果表明:坡面侵蚀产沙可分为3个阶段:面蚀阶段、沟蚀阶段和沟蚀稳定阶段。试验... 详细信息

为确定坡面侵蚀产沙的时空演变规律,通过沿坡面垂直分段和分层结合布设不同稀土元素,采用室内放水冲刷试验系统,分析了各坡段侵蚀产沙量和侵蚀率变化过程。结果表明:坡面侵蚀产沙可分为3个阶段:面蚀阶段、沟蚀阶段和沟蚀稳定阶段。试验结束时,上坡段土壤总侵蚀量为17.527 kg,占坡面总侵蚀量的89.2%,其中La和Eu示踪区的侵蚀量各占坡面总侵蚀量的48.1%和23.8%。La,Eu,Yb,Tb,Ce,Nd和Sm 7个示踪区的累积侵蚀量之比为:1∶0.495∶0.184∶0.177∶0.146∶0.030∶0.074,坡面上段、中段和下段累积侵蚀量之比为:1∶0.095∶0.040。试验过程中,上坡段细沟蚀剧烈,中坡段主要以面蚀为主,伴有轻微沟蚀,而下坡段始终以面蚀存在。

关键词：稀土元素示踪法坡面冲刷侵蚀率稀土

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降雨驱动下红壤团聚体的溅蚀特征及周转过程

水土保持研究 2023年第4期30卷 27-33,41页

作者：张逸飞汪零徐玲王军光华中农业大学水土保持研究中心/农村农业部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

[目的]研究降雨驱动作用下土壤团聚体受雨滴打击发生破碎和形成的过程,丰富土壤侵蚀研究机理。[方法]基于稀土元素示踪法,对各粒径土壤团聚体同时进行标记。在90 mm/h降雨溅蚀条件下,通过各粒径土壤团聚体(2~5 mm,0.25~2 mm,0.053~0.25 ... 详细信息

[目的]研究降雨驱动作用下土壤团聚体受雨滴打击发生破碎和形成的过程,丰富土壤侵蚀研究机理。[方法]基于稀土元素示踪法,对各粒径土壤团聚体同时进行标记。在90 mm/h降雨溅蚀条件下,通过各粒径土壤团聚体(2~5 mm,0.25~2 mm,0.053~0.25 mm,稀土元素含量变化,定量分析了团聚体间的周转路径和溅蚀颗粒特征。[结果]降雨驱动作用下,溅蚀量和溅蚀率会随着降雨动能的增加而变大,溅蚀颗粒主要分布于0.25~2 mm粒径范围内;除>2 mm的颗粒为大团聚体直接飞溅产生,<0.25 mm粒级溅蚀颗粒均主要源于大粒级团聚体破碎形成,最高可达到73.83%,其次为该粒级直接被击飞形成,同时会有小粒级颗粒吸附黏结形成;在残余团聚体的动态周转过程中,主要是相邻级别的团聚体间形成和破碎过程占比较高,其中大团聚体破碎产生小团聚体和粉黏粒团聚形成小团聚体分别对原粒级团聚体的破碎和形成方向的贡献率较高,分别达到24.06%~42.15%和36.83%~70.76%,且随着降雨时间的变化,大团聚体首先破碎成小团聚体,再逐级破碎成更小粒级的团聚体,未参与动态周转的团聚体比例会逐渐下降。[结论]降雨溅蚀不断驱动土壤团聚体的周转过程,并对溅蚀特征产生较大影响,未来应引入土壤营养物质迁移研究,完善土壤侵蚀过程定量模型。

关键词：红壤团聚体溅蚀稀土元素示踪法动态周转模型

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土壤剥蚀率与水流剪切力关系试验研究

沈阳农业大学学报 2004年第5期35卷 592-594页

作者：王瑄李占斌丁文峰刘峰西安理工大学水资源研究所沈阳农业大学水利学院辽宁沈阳110161 南京大学城市与资源学系沈阳农业大学水利学院

利用稀土元素示踪技术及土槽径流冲刷试验 ,系统研究了不同坡度、不同流量下各断面的土壤剥蚀率和水流剪切力之间的关系。试验结果表明。

关键词：土壤剥蚀率水流剪切力稀土元素示踪法土槽径流冲刷试验坡度流量土壤侵蚀

红壤地区水土保持植物措施技术特点及发展趋势

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水土保持应用技术 2019年第4期 10-12页

作者：王璐南昌市水利规划设计院

随着我国经济的不断发展,生态问题日趋严峻,其中水土流失是典型的环境问题,目前南方红壤区是仅次于黄土高原的第2大水土流失区。为了研究红壤区植物措施对水土保持的情况,采用稀土元素示踪法,以浙江省某村为试验基地,应用SPSS17.0软件... 详细信息

随着我国经济的不断发展,生态问题日趋严峻,其中水土流失是典型的环境问题,目前南方红壤区是仅次于黄土高原的第2大水土流失区。为了研究红壤区植物措施对水土保持的情况,采用稀土元素示踪法,以浙江省某村为试验基地,应用SPSS17.0软件计算不同植物种植模式下水土保持效果。研究结果表明:等高植物篱在防治红壤耕地水土流失中效果显著,5种不同植物篱类型中麦冬双行植物篱效果最为显著,可将土壤侵蚀量减少为裸坡的20%,还能显著降低地表径流系数。

关键词：水土流失红壤区稀土元素示踪法土壤侵蚀地表径流系数

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土壤剥蚀率与水流剪切力关系试验研究

土壤剥蚀率与水流剪切力关系试验研究

中国农业工程学会农业水土工程专业委员会第三届学术研讨会

作者：王瑄李占斌丁文峰刘峰西安理工大学水资源研究所西安理工大学水资源研究所南京大学城市与资源学系沈阳农业大学水利学院

利用稀土元索示踪技术及土槽径流冲刷试验,系统研究了不同坡度、不同流量下各断面的土壤剥蚀率和水流剪切力之间的关系。试验结果表明,土壤剥蚀率随着水流剪切力的增加其对数呈线性关系。

关键词：土壤剥蚀率水流剪切力稀土元素示踪法

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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简讯·动态

中国水土保持 1997年第11期 61-62页

1997年6月下旬,陕西省人大常委会副主任牟玲生、任国义、李天文率领人大常委会委员,与省级有关部门负责同志组成水土保持法贯彻情况检查组,分赴榆林、宝鸡、渭南、商洛等地市,深入到县、乡及重点单位,对水土保持法实施情况进行了检查.... 详细信息

1997年6月下旬,陕西省人大常委会副主任牟玲生、任国义、李天文率领人大常委会委员,与省级有关部门负责同志组成水土保持法贯彻情况检查组,分赴榆林、宝鸡、渭南、商洛等地市,深入到县、乡及重点单位,对水土保持法实施情况进行了检查.检查结果表明,水土保持法实施6年来,全省各地水保执法工作在“完善政策,强化职能,重点突出,逐步推进”的方针指导下,依法防治水土流失,依法开发水土资源已全面展开,取得了显著成效.———各地分别组建了地区和市、县水保监督站,重点治理区的乡、镇设立了水保监督所,村里配备了水保监督员.采取各种行之有效的办法,深入开展水保法宣传活动,增强了全民水保意识,涌现出一批依法自觉防治水土流失的先进单位,监督部门对区域内的开发项目和水保设施进行了全面普查,分类建立了档案卡.——全面推行生产建设项目水土保持方案报告制度,水土保持设施与主体工程同时设计、同时施工、同时交付使用的“三同时”制度,现场监督检查、收费、年检、向人大报告水土保持工作、水土流失防治目标责任制等“七项制度”.统一了水土保持方案合格证,统一了“两费”征收专用票据,统一了执法程序和执法文书,为依法监督、依法行政提供了保障.

关键词：稀土元素示踪法水保法水土保持法

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前言

水土保持研究 1997年第2期 1-1页

作者：周佩华

土壤侵蚀空间分布的明显不均匀性，是黄土高原土壤侵蚀的一个重要特点。从梁赤顶到沟底，不同地形部位的土壤侵蚀差异悬殊．对其进行定量分析一直是重大技术难点，至今尚无理想的方法来解决这一问题．直接影响土壤侵蚀量的正确评估和水... 详细信息

土壤侵蚀空间分布的明显不均匀性，是黄土高原土壤侵蚀的一个重要特点。从梁赤顶到沟底，不同地形部位的土壤侵蚀差异悬殊．对其进行定量分析一直是重大技术难点，至今尚无理想的方法来解决这一问题．直接影响土壤侵蚀量的正确评估和水土保持的治理决策。70年代以来，国外一些学者开始用示踪法研究土壤侵蚀，因其分析精度和量化程度较高而愈来愈被重视。～般说来．用示踪法可在不改变原始地貌的条件下，利用示踪元素（核素哈量的分异来研究土壤侵蚀的发生和分布规律，具有精度高、快速等优点。已被利用的示踪元素（核素）有核爆产物137Cs、稳定性稀土元素、以及天然放射性核素等。从1991年开始，我们承担中国科学院“八五”重点科研项目：“黄土高原土壤侵蚀垂直分布定量分析与新技术新方法研究”，用稀土元素示踪法研究土壤侵蚀过程和分布规律。稀土元素具有能被土壤颗粒强烈吸附、难溶于水、难以被植物吸收且对生态环境无害、有较低的土壤背景值、中子活化对其检测灵敏度高等特点，是较理想的稳定性示踪元素，并且可以同时用多种稀土元素示踪，能比较细微地研究不同地形部位的侵蚀过程和产沙特征。稀土元素示踪法的基本原理，是将不同的稀土元素分别与土壤均匀混合后，布设在需要进行观测的...

关键词：稀土元素示踪法土壤侵蚀示踪元素