坡耕地小区坡面不同坡段侵蚀泥沙贡献率

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1、泥沙研究2011年2月JournalofSedimentResearch第1期7坡耕地小区坡面不同坡段侵蚀泥沙贡献率的Be示踪研究1，2，323张风宝，杨明义，王光谦(1.西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西杨凌712100;2.中科院、水利部水土保持研究所，陕西杨凌712100;3.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084)7摘要:侵蚀泥沙来源的研究对深化侵蚀规律的认识，优化水土保持措施的配置等有重要的意义。本文利用Be示踪技术结合传统的土壤侵蚀研究方法，通过建立不同坡度的径流小区，分别探讨了坡耕地小区坡面不同坡段片蚀、细

2、沟侵蚀对侵蚀泥沙的贡献率及小区泥沙输移比。研究发现，片蚀主要发生在小区坡面距坡顶0～2m区域，占总片蚀量的60%以上，细沟侵蚀主要发生在小区坡面距坡顶2～5m区域，占总细沟侵蚀总量的75%以上，总体而言，侵蚀泥沙主要来源于小区坡面距坡顶1～4m区域，上部和下部泥沙贡献相对较小。对于降雨强度高的15°小区，片蚀泥沙几乎来自与全坡面，坡面不同坡段对总侵蚀泥沙的贡献率从坡顶向坡脚7呈增加趋势。利用Be示踪计算出各小区泥沙输移比在0.643～0.979之内，除5°小区外，其它小区泥沙输移比都大于0.9。7关键词:泥沙贡献率;Be示踪;坡耕地小区;泥沙输移比中图分类号:S157文献标识码:A文章

3、编号:0468-155X(2011)01-0038-071前言坡面是土壤侵蚀发生的最基本单元，也是研究侵蚀规律及过程的最基本单元，坡面不同坡段片蚀和细沟侵蚀对总侵蚀泥沙的贡献一直是研究者关注的焦点问题，但传统的研究方法无法解决这一科学问［1］［2］［3］题。同位素示踪技术为这一问题的解决提供了方便，田均良、刘普灵、吴普特等曾用REE示踪研究过坡面侵蚀的泥沙来源问题，但REE示踪法存在试验布设过程复杂且不易控制，费用较高等缺7点。Be是宇宙射线轰击大气氮、氧靶核而产生的天然放射性核素，由于其较短的半衰期(53.3d)、连续性的沉降、能被地表土壤颗粒强烈吸附、分布在地表最表层(0～2cm左

4、右)且随深度增加呈指数递减的特征及测量技术上的可行性等特点，使其具有环境微粒示踪价值，近十多年来，已被成功应用于土壤侵7137210蚀示踪研究。Be作为示踪剂弥补原有核素(Cs、Pb等)只能估算中长期年平均土壤侵蚀速率的不足，可用于计算短期内和次降雨过程土壤侵蚀速率，描述坡面侵蚀强度空间分布及侵蚀过程。目前，利77用Be示踪土壤侵蚀研究主要从两个方面开展，一是单独利用Be计算次降雨或短期内土壤侵蚀速率及［4，5］［6，7］［8］表征坡面侵蚀强度的空间分布，并提出了相应的转换模型，如Blake、Wallbrink、Schuller、［9］［10］［11－13］［14］7Wilson、Se

5、pulveda、白占国、张信宝等都有这方面相关的报道;二是把Be与其他核素相结137210合(Cs、Pb)，推断侵蚀泥沙的来源，描述可能发生的侵蚀过程，定量区分片蚀和细沟侵蚀在侵蚀过［15］［16］［17］［18，19］程中的相对贡献及不同侵蚀方式的动态演变过程，如Walling、Burch、Whiting、杨明义等都做了相应的研究工作。对于不同坡段在不同侵蚀方式下泥沙贡献率的研究还鲜有报道。收稿日期:2009-03-31基金项目:国家重点基础研究发展规划“973”(编号:2007CB407201);国家青年科学基金(40901127)和教育部“新世纪优秀人才”支持计划资助作者简介:张

6、风宝(1980－)，男，博士，助理研究员，主要从事土壤侵蚀机理及核素示踪研究。E-mail:fbzhang@mail.tsinghua.edu.cn通讯作者:杨明义。E-mail:ymyzly@163.com387本文试图通过Be示踪土壤侵蚀的独特优势，结合传统研究方法，揭示小区坡面片蚀和细沟侵蚀垂直分布，区分坡面不同坡段片蚀和细沟侵蚀对侵蚀泥沙的贡献，以期为坡面水土保持措施的合理布局及优化配置提供依据，为定量化研究坡耕地退化机理提供新的研究手段。2研究方法2.1试验小区处理在陕西省杨凌区国家节水博览园内建立(图1)坡长5m，坡度分别为5°、10°、15°、20°、25°、30°的径流

7、小区，小区全部用杨凌农耕地土壤(粘黄土)填充，土壤颗粒组成见表1;用PVC板将小区坡面分为宽1.5m的降雨试验区和宽70.5m的Be背景值采样区，为了消除边界效应，用沥青注入小区边界处;小区建好后将坡面土壤翻松，耙平，放置57个月左右以接收Be的沉降(在放置期间禁止人为扰动，如图1试验小区图7有侵蚀性降雨，用塑料布及时盖住小区，防止坡面Be因降Fig.1Designofexperimentalplot雨侵蚀引起重新分布)，然后进行模拟降雨。表1