基于Cs－137示踪法的小流域土壤侵蚀量估算开题报告

1. 研究目的与意义

土地退化是全球面临的重要环境问题之一，而土壤侵蚀是土地退化的主要表现形式。土壤侵蚀不仅使土壤质量下降，而且还会造成水体污染、富营养化、河床抬升, 加速侵蚀地区生态环境恶化等后果。而普查土壤侵蚀量是解决该问题的前提。目前存在多种土壤侵蚀速率的研究方法，传统的土壤侵蚀研究方法存在较多明显的缺陷，而 ¹³⁷Cs示踪技术研究土壤侵蚀速率在近几十年得到快速发展，理论、技术逐渐成熟，已经广泛运用到世界很多国家和地区不同时间和空间尺度的土壤侵蚀研究，是一门开展最早,发展较为成熟且应用最为广泛的技术。在今后的研究中,应加强利用核示踪在这些方面的定量研究工作,并与其他研究方法如GIS 等相结合,发挥各自优势以更深刻的理解土壤侵蚀的作用原理,为建立我国土壤侵蚀物理预报模型提供依据。

2. 国内外研究现状分析

20世纪60年代是¹³⁷cs示踪技术的产生和成形期。1960年，menzel首次利用⁹⁰sr研究了沉降在径流小区内⁹⁰sr的流失量与土壤流失量的关系，利用核素分析建立了侵蚀速率、侵蚀产物的输运速率和泥沙淤积速率之间的关系，开创了现代核示踪技术的先河；1963年davis发现了土壤中的¹³⁷cs的沉积特征与纬度、降水量之间的关系；1964年，auerbach等应用¹³⁷cs进行地貌调查，虽然其测定的主要是植物中的¹³⁷cs含量，但是已经涉及到了¹³⁷cs物理迁移问题；talibudeen，lomenik等对土壤¹³⁷cs所进行的测试分析，最早发现了¹³⁷cs主要被土壤粘粒和有机质强烈吸附这一独特性质；rogowski和tamura将¹³⁷cs技术应用于tennessee的种草试验场，发现土壤流失量与¹³⁷cs流失量之间呈对数关系；随后查明了¹³⁷cs区域沉降与剖面分布特征、理化性质及迁移途径，建立了¹³⁷cs流失量与土壤侵蚀量的关系模型。

20世纪70年代中后期，¹³⁷cs示踪技术理论体系基本成熟，并显示出巨大的应用和开发潜力，得到学术界公认，在地球科学各相关领域中产生了积极和广泛的影响。mchenry和ritchie总结了¹³⁷cs示踪法取得的进展，认为：通过景观中¹³⁷cs的水平和垂直空间分布，可以计算流域不同部位的土壤侵蚀或沉积速率；甚至在景观单元内部个别地块不同部位的侵蚀或沉积速率也能从测试¹³⁷cs空间分布反映和测定出来。

20世纪80年代以来：¹³⁷cs技术飞速发展并取得了突破性的进展。80年代的研究工作集中于不同景观和环境条件下，运用¹³⁷cs示踪法计算土壤侵蚀、再分布和流域泥沙平衡等方面。

3. 研究的基本内容与计划

（1）选取采样点。试验地位于南京市近郊国营东善桥林场铜山分场。

（2）记录坡度、坡向、海拔、土地利用类型和覆被特性。

（3）在研究地块采用地形剖面法布设取样剖面线,沿剖面线按一定间距(一般为5 m)采集土壤剖面全样或分层样。分层样用环刀分层取样（0-5，5-10，10-15,15-30cm），用自封袋分别取每层500克土。全样采用直径7.0cm的取样筒,将取样筒垂直打入地面至一定深度后,拔出取样筒,取出筒内土样。取样深度一般为35～40 cm,有土壤堆积发生的土壤剖面,取样深度大于40 cm,超过可能含¹³⁷cs的土层深度。

4. 研究创新点

当前使用的诸多土壤侵蚀研究方法如高差法、遥感研究法、RUSLE、野外调查法、水土流失监测点法等存在应用局限性或不完善之处。

在这种情况下, 地球化学发挥学科特点, 利用自然界某些元素、同位素和理化指标的独特性质, 作为土壤侵蚀和沉积的示踪剂, 对土壤侵蚀进行不同时间和空间尺度的定性和定量研究, 为土壤侵蚀研究开辟一条新路。