黄土高原区137Cs与土壤颗粒及有机质的关系研究

研究了黄土高原地区土壤颗粒及有机质对137Cs分布的影响以及137Cs与有机质的关系.结果表明,137Cs与土壤颗粒的剖面分布趋势并不一致,而只是与某一粒级在某一深度上表现出一致性.137Cs与有机质的剖面分布则因不同的利用方式而有所差异.对于非耕作土壤,137Cs与有机质主要分布在土壤剖面的表层;而对于耕作土壤,由于人为的耕作作用,137Cs与有机质都均匀分布在耕作层中.土壤中的137Cs含量与有机碳含量的相关分析表明,两者之间呈显著相关,相关系数为0.791.     

过筛粒径大小对HPGeγ谱仪测定137Cs和210Pb的影响

2.00mm通常被作为实验室测定土壤中环境放射性核素137Cs和210Pb比活度时土壤样品过筛粒径,但有关不同过筛粒径对测量准确性的影响评价鲜有报道。本研究选择了褐土、栗钙土和紫色土等3种代表性土壤,经4种过筛粒径2.00、1.00、0.50和0.25mm处理后,利用HPGeγ谱仪测定了处理土样中的137Cs和210Pb比活度。137Cs测量结果显示,相比2.00mm的粒径,0.25mm粒径能减少样品中137Cs分析精度达到可接受值的时间,同时对比活度测量值具有积极影响;对210Pb而言,过筛粒径的减小会造成分析精度达到可接受值时间的延长,但对比活度的测量值影响并不显著。研究结果在提高利用HPGeγ谱仪准确测定环境样品中的137Cs和210Pb比活度方面具有重要意义。     

宁镇地区黄棕壤土壤颗粒组成与~(137)Cs含量关系研究

土壤粒组组成对137Cs含量及其再分配过程具有决定作用,因此,137Cs吸附的粒度效应研究是运用其示踪土壤侵蚀的重要环节。宁镇地区代表性样点的土样测试与数据分析结果表明,黄棕壤耕作土不同粒级的土壤颗粒对137Cs有着不同的吸附效应:(1)2μm和2～5μm粒级土壤颗粒对137Cs有着较强的吸附能力;(2)5～10μm和10～50μm粒级的土壤颗粒含量与137Cs质量活度之间存在着明显的负相关;(3)50μm粒级的土壤颗粒含量与137Cs质量活度之间的关系较为复杂;(4)数据分析结果中出现的一些偏差可能与侵蚀作用所造成的颗粒分选以及沉积区物源复杂有关。     

桂西北倒石堆型岩溶坡地土壤的137Cs分布特点

为了查明岩溶坡地土壤的137Cs分布特点,以判别137Cs法是否适用于岩溶坡地土壤流失量的测定,在桂西北开展了倒石堆型岩溶坡地土壤137Cs分布特点的研究.结果表明,无侵蚀的岩溶坡地土壤137Cs空间分布具有土壤的137Cs面积活度远低于区域本底值、表层土壤<2 mm样品的137Cs比活度高、137Cs空间分布变异大等特点.产生这种现象的主要原因是:(1)粒度粗,土层薄,137Cs吸附总量有限;(2)岩溶坡地裸石面积比例大,137Cs降尘核爆期间流失比例高;(3)土壤中碳酸盐颗粒的溶蚀,促进了吸附137Cs尘埃的洗失等.合理解释无侵蚀岩溶坡地表层土壤的137Cs面积活度低于137Cs本底值的现象,对评价137Cs法测定岩溶坡地土壤流失量的适用性至关重要.研究表明,不宜用现行的137Cs示踪方法测定岩溶坡地的土壤流失量.     

辽东湾沿岸土壤中~(137)Cs背景值及分布特征研究

在辽东湾沿岸区域采集了20个土壤表层样和7个非耕作土壤剖面样(其中一个为标准剖面),通过对采集的土壤样品中的137 Cs进行测量与分析,确定该区域土壤中137 Cs的背景值,并探讨了土壤中137 Cs的分布特征。结果表明,研究区137 Cs的背景值为(1 704±40)Bq/m2;表层土壤中137 Cs的比活度范围为0.84～19.90Bq/kg,不同土地利用类型表层土壤中的137 Cs比活度有明显差异,比活度高低依次为:草地>盐碱地>耕地;非耕作土壤剖面中137 Cs的总量范围为65～1 535Bq/m2,大部分土壤剖面中137 Cs呈指数递减分布,且剖面中的137 Cs发生不同程度的流失,而受到沉积扰动作用的剖面中137 Cs分布无规律。通过探讨辽东湾沿岸区域土壤中137 Cs的背景值及137 Cs的分布特征,为利用137 Cs示踪技术定量研究该区域物质输移和辽东湾沉积物来源提供依据。     

~(137)Cs在土壤中的污染行为与钾盐的防治效果

本研究结果表明 ,在污染水平相同的情况下 ,不同土壤对春小麦吸收137Cs有很大影响 ,植株中137Cs的比活度相差几十倍。在同一种土壤、不同污染水平下 ,春小麦对137Cs的吸收与土壤中137Cs的污染水平呈正相关。在137Cs污染的土壤上施用钾盐可以降低春小麦植株对137Cs的吸收。防治效果与钾盐施用量有关 ,本试验结果为土壤阳离子代换量 1 / 3 0的量施用效果最好 ,使植株中的137Cs比活度降低 84 74%～88 89% ,与不施钾盐的对照组的差异十分显著     

江西红壤丘陵区~(137)Cs和~(210)Pb_(ex)与有机质关系的研究

以江西省余江县中科院红壤试验基地三分场附近的低山丘陵区为研究区,应用核素示踪技术和化学方法相结合的手段,对研究区土壤样品中有机质、137Cs、210Pbex含量的剖面分布及其相关性做了分析,结果表明:在耕层深度内,有机质和137Cs含量呈显著的正相关关系,而210Pbex含量波动比较大,与有机质含量相关性较小;137Cs空间分布上的变化规律受地形空间分异的控制,除坡脚外不同部位有机质含量和137Cs含量相关系数呈现坡上部﹥坡中部﹥坡下部的特点。     

阳洼流域土壤137Cs的空间分布及侵蚀研究

利用137Cs示踪技术,研究了宁南黄土高原阳洼流域土壤137Cs的空间分布和侵蚀特征.研究结果表明,流域137Cs背景值为1 966.99 Bq/m2,流域内不同土地利用方式下土壤137Cs比活度不同,且有比较明显的137Cs比活度分异.流域内林草地土壤剖面137Cs呈现指数分布模式,坡耕地剖面的137Cs则呈均匀分布模式.不同土地利用方式下土壤137Cs的面积活度表现为沟台＞林草地＞农耕坡地,其中农耕坡地、沟台地土壤侵蚀、沉积表现出较大的变异,变异系数达65%以上.阳洼流域土壤侵蚀模数与137Cs比活度呈现出相反的分布趋势,但都明显具有斑块状和条带状分布的特点.流域土壤以中、强度侵蚀为主,中、强度侵蚀面积占流域总面积的46%,在流域土壤侵蚀防治中坡耕地仍是治理的关键.     

土地利用方式影响黄棕壤有机质周转和分配

土地利用方式影响土壤有机质平衡和周转。选取南京信息工程大学农业气象实验站长期定位试验的3种利用方式即水稻小麦(稻麦)轮作、大豆小麦(豆麦)轮作和自然植被(休闲)土壤作为研究对象。将土壤筛分团聚体和进行密度分组,测定全土有机质含量和13C丰度、各组分有机质含量,计算全土有机质周转率和半衰期,以揭示土地利用方式对土壤有机质含量及稳定性的影响。结果表明:与休闲处理相比,稻麦轮作对全土有机质含量无明显影响,而豆麦轮作降低了全土有机质含量。稻麦轮作促进了微团聚体黏结形成大团聚体,增加了土壤团聚体的平均重量直径。密度组分的结果表明,稻麦轮作中土壤游离态轻组和闭蓄态轻组有机质含量均未见明显变化,这是保持全土有机质含量无明显增加的主控因素。稻麦轮作处理土壤有机质的高周转率和较短半衰期有利于土壤有机质的更新和养分的释放。豆麦轮作破坏了大团聚体,且有机质源输入较少,土壤有机质的周转率相对较低,不利于有机质的周转和保持其含量稳定。相关分析的结果证实,粒径大于1 mm团聚体、游离态轻组和闭蓄态轻组中有机质含量都与全土有机质含量显著正相关。上述结果表明,在黄棕壤区,稻麦轮作不仅可以保持土壤有机质的含量,还会促进土壤有机质的更新周转,从而提高土壤肥力水平,是未来农业可持续发展需要的科学有效耕作方式。     

南方红壤丘陵区侵蚀沟道内土壤团聚体及有机碳特征

为了更好的揭示特殊地形下水蚀过程对土壤结构和有机碳含量分配的影响,选取典型南方红壤丘陵区-青原山小流域为研究区,采用核素137Cs示踪技术研究小流域侵蚀沟道的水土流失现状,分析了沟道侵蚀对土壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响。结果表明：侵蚀沟道的坡顶处137Cs含量最高,且高于背景值,属于沉积区,而坡上、坡脚属于中度侵蚀,坡中属于轻度侵蚀;侵蚀沟道顺坡而下侵蚀过程依次表现为绝对沉积、绝对侵蚀、相对沉积和绝对侵蚀,其中植被和地形因子是主导因素;沉积区相比于侵蚀区平均质量直径（Mean Weight Diameter,MWD）和大团聚体含量（粒径≥0.25 mm）更高,侵蚀区中相对沉积的坡中有着更稳定的土壤团粒结构;沉积区各个粒径的土壤团聚体有机碳含量均高于侵蚀区,侵蚀区的土壤团聚体有机碳更趋向于均匀分配,土壤理化性质的空间差异也会影响土壤团聚体有机碳含量。侵蚀沟道中土壤侵蚀模式与传统坡面并不一致,土壤结构及相关碳组分主要受地形和植被支配下的土壤侵蚀程度影响。关键词：土壤;侵蚀;侵蚀沟道;团聚体;有机碳;137Cs     

红壤丘陵区土壤137Cs含量与土壤颗粒组成的关系研究--以江西省丰城市为例

通过对江西省红壤地区的39个土壤剖面采样数据进行数理统计分析,发现在土壤表层20 cm范围内,不同土层137Cs含量与土壤粒径具有一定的相关性,其中与砂粒含量和粉砂粒含量具有正相关关系,与砾石含量和黏粒含量具有负相关关系。通过逐步回归分析发现,在各土层与137Cs含量关系最为密切是砂砾含量,两者呈现显著的正相关关系。同时建立了137Cs含量与砂砾含量的定量关系模型,并通过方差分析证明该模型可靠,但该模型应用于土壤侵蚀还需要进一步研究。     

不同灌溉方式对猕猴桃园土壤团聚体结构和养分的影响

为探究不同灌溉方式对猕猴桃园土壤结构和养分的影响,2017—2019年在陕西杨凌猕猴桃种植园布设地面灌溉、微喷灌2种处理,测定0—50 cm土层的土壤团聚体结构和有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,分析不同灌溉方式下土壤团聚体结构和养分的差异。结果表明:在0—50 cm土层,地面灌溉处理土壤中粒径分别为5.0,2.0～5.0,1.0～2.0,0.5～1.0,0.25～0.5,0.25 mm的颗粒在不同土层中的分布均匀程度高于微喷灌处理,2种灌溉方式下均以0.25 mm的土壤颗粒分布最为均匀;微喷灌处理土壤中粒径0.25 mm的水稳性大团聚体含量显著高于地面灌溉处理,土壤团聚体的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)高于地面灌溉,而分形维数(D)低于地面灌溉,土壤氮磷钾总含量高于地面灌溉。微喷灌有利于保持猕猴桃园土壤结构的稳定性和土壤肥力,能促进土壤的可持续发展,是成龄猕猴桃园适宜的灌溉方式。     

黄土丘陵区典型草地土壤有机碳及微生物量碳的分布特征

对黄土丘陵区植被恢复中柳枝稷、长芒草和白羊草这3种典型草地土壤有机碳、微生物量碳以及团聚体中有机碳的含量变化和分布特征进行了研究。结果表明,土壤中有机碳、微生物量碳以及不同粒级团聚体中有机碳均集中分布在土壤的表层;不同草地类型下有机碳的含量大小顺序为:柳枝稷草地>长芒草草地>白羊草草地;相同土层深度土壤各粒级团聚体中有机碳的分布表现为2～1mm粒级团聚体中有机碳含量明显高于其它粒级中有机碳的含量;在3种典型草地中,柳枝稷草地土壤中有机碳含量和团聚体中有机碳含量高于长芒草和白羊草草地的含量,柳枝稷草地土壤微生物量碳的含量仅低于长芒草中的含量。     

赣南红壤丘陵区137Cs示踪土壤侵蚀对土壤养分元素的影响

赣南红壤丘陵区是我国土壤侵蚀与土地退化比较严重的地区,以南丰县为例,应用137 Cs示踪技术探讨不同土地利用方式下土壤侵蚀与养分元素的关系。结果表明:(1)湿地松林、桔园、水田3种土地利用方式作用下土壤中137 Cs与养分元素分布差异显著,在垂直剖面上,湿地松林137 Cs含量呈指数递减分布,水田与桔园137 Cs含量因人为干扰在耕层内均匀分布;有机质与137 Cs有相似的分布特征;全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量均呈现一定表聚性。(2)位于坡地的2种土地利用方式中,湿地松林137 Cs、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量均表现为下坡>上坡>中坡;桔园137 Cs活度表现为中坡>下坡>上坡,全氮、碱解氮、速效磷表现为下坡>中坡>上坡,而速效钾、有机质最大值均出现在上坡。(3)相关性分析表明,土壤137 Cs与有机质、全氮、碱解氮显著正相关,表明小流域有机质、氮元素可能与137 Cs有相同的物理运移方式,pH与137 Cs显著负相关,速效磷、速效钾则与137 Cs不相关。(4)3种土地利用方式中位于小流域谷地的水田137 Cs、有机质、全氮、碱解氮含量最高,坡地上桔园坡面137 Cs与土壤养分元素含量均高于湿地松林地,表明一定程度的坡改梯桔园种植模式能有效缓解土壤侵蚀与养分流失,改善区域生态环境。     

用 137Cs示踪法研究密云水库周边土壤侵蚀与氮磷流失

运用 ¹³⁷Cs核素示踪技术，研究密云水库周边地区及白河上游地区土壤侵蚀与氮、磷流失状况及其相互之间的量变关系。研究结果表明：从土壤表层(0～20 cm) ¹³⁷Cs分布规律基本符合地形地貌的变化规律，山坡上部的 ¹³⁷Cs含量低于山坡中部与坡下部，但是如果山顶具有缓坡或山角下具有陡坡，则 ¹³⁷Cs含量变化规律相反。根据土壤 ¹³⁷Cs监测数据结果判定该地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀，部分地区侵蚀情况达到剧烈程度。不同景观与土地利用方式对土壤氮、磷分布有巨大影响：有机质、全氮、水解氮含量均是以灌丛土壤最高，林地次之，与流域内 ¹³⁷Cs分布规律相符合；而农田中全磷、速效磷含量最高。不同区域土壤养分含量不同：水库上游地区土壤氮素、磷素含量均低于水库周边地区。证明不合理的人为活动严重的增强了土壤侵蚀程度与养分流失量。回归模拟了土壤中 ¹³⁷Cs、( ²¹⁰Pb)与全氮、全磷、水解氮、速效磷含量之间的数学模型。这些模型在区域较小、景观单一的范围内可以定量分析、预报预测各采样区的全磷和有效态氮、磷含量的变化趋势。简化了监测与分析测试程序。扩大了核素示踪技术的应用范围。     

中国西南薄层砾石土喀斯特坡地土壤的137Cs分布特点

The fallout radionuclide cesium-137(137 Cs) has been widely employed as a tracer for assessment of soil loss from thick uniform soils;however,few studies have been conducted on thin stony soils on slopes underlain by carbonate rocks which are widely distributed in karst areas.Information derived from 137 Cs measurement of soil samples collected along a carbonate rock slope with thin stony soil where neither soil erosion nor deposition occurred was used to investigate the characteristics of 137 Cs redistribution in a karst area of Southwest China.The results indicated that the 137 Cs inventories of the surface soil on the slope studied were much lower than that of the local 137 Cs reference inventory and the 137 Cs activities were much higher than those on slopes with thick uniform soils.The spatial distribution of 137 Cs inventories was characterized by considerable variation.The high 137 Cs depletion in the stony soil of the slope studied was mainly because a considerable proportion of the fallout input of 137 Cs could be lost with runoff and the dissolution of carbonate particles in the soil promoted the loss of 137 Cs.These demonstrated that the rates of soil loss could not be estimated from the degree of depletion of the 137 Cs inventory relative to the local reference inventory for the thin stony soil of the rocky slope underlain by carbonate rocks in the study area in the way that has been widely used in areas with thick uniform soils.     

名山河流域不同土壤类型和土地利用方式下有机碳的分布特征

以名山河流域不同类型土壤为研究对象,研究了不同土地利用方式下土壤有机碳和团聚体中有机碳含量的分布特征。结果表明:(1)名山河流域3种类型的土壤有机碳含量在17.50~34.70g/kg之间,含量高低表现为水稻土黄壤紫色土,水稻土含量分别是黄壤和紫色土的1.32,1.39倍;从不同的土地利用方式看,水田土壤有机碳及活性有机碳含量显著高于旱地、茶园和果园,土壤活性有机碳与土壤有机碳呈极显著正相关(R2=0.884 6);(2)土壤有机碳含量在土壤剖面中表现出随着土层深度的增加而降低的趋势,表层土壤(0—20cm)有机碳含量由高到低依次为水稻土黄壤紫色土,下层土壤(20—40cm)有机碳含量为水稻土紫色土黄壤,土壤活性有机碳含量的分布具有相似规律;(3)在不同土地利用方式下,表层土壤(0—20cm)有机碳含量大小关系表现为水田旱地果园茶园,下层土壤(20—40cm)有机碳含量表现为水田果园茶园旱地,水田表层、下层土壤活性有机碳含量均极显著地高于旱地、果园、茶园,再次证明活性有机碳是表征有机碳特性的重要指标;(4)3种类型土壤的团聚体在不同的利用方式下的有机碳含量表现出随着土壤剖面加深而降低的趋势,土壤团聚体的单位有机碳含量随着粒径的减小呈现波浪形的变化趋势,各粒径团聚体中的有机碳含量与土壤有机碳含量呈正相关关系。综上可知,土壤类型的差异和土地利用方式的不同会对土壤有机碳及各粒径团聚体中有机碳的含量及分布特征产生一定的影响。     

Method of studying the degradation of soil macroaggregates based on the self-absorption of 137Cs β radiation

A method was proposed for studying the degradation of soil aggregates in time from the absorption of ¹³⁷Cs β-radiation by a soil sample. The method is based on the difference in the recorded β radiation intensities depending on the distribution of ¹³⁷Cs between the surface of the aggregates and the nonaggregated soil material. At the localization of the radionuclide on the surface of the soil aggregates, the counting rate will significantly exceed that for the samples containing a similar amount of the radionuclide uniformly distributed throughout the soil volume. This effect is due to the insignificant range of the mild β radiation in the soil (less than 1 mm depending on the radiation energy). Relatively clear calibration graphs under the selected conditions of the radiometric measurements were obtained for the aggregates whose sizes were in the range of 3–10 mm. Under natural conditions, the 7- to 10-mm aggregates of a dark gray clay loamy soil under a forest belt decomposed by 50–65% at a depth of 10 cm and by 23–32% at a depth of 30 cm. The more intense degradation of the soil aggregates of the same size was observed under the conditions of a pot experiment.     

^137Cs的土壤地球化学及其侵蚀示踪意义

13 7Cs是环境中一种重要的放射性同位素 ,它是由大气核试验和核事故产生并在环境中赋存和蓄积 ,在环境地球化学的研究中有着广泛的用途。目前 ,对于高含量 1 3 7Cs的环境行为研究较多 ,但是对环境背景水平的 1 3 7Cs(多为几千个 Bq/ m2 )的地球化学行为的研究 ,由于研究方法和实验设计上的困难却相对研究较少 ,极不利于 1 3 7Cs在更大的范围内为人类服务。基于此 ,从土壤中 1 3 7Cs的来源和时间分布、1 3 7Cs在土壤中的吸附固定、土壤中 1 3 7Cs的迁移运动 3个方面论述 1 3 7Cs的地球化学 ,对1 3 7Cs的侵蚀示踪原理与技术路线进行综述。最后对1 3 7Cs相对其它核素在土壤侵蚀示踪上的比较优势进行归纳总结