利用～（137）Cs示踪技术研究密云水库周边地区土壤侵蚀与土壤肥力变化

【摘要】：密云水库是北京重要的水源供应地，水库水质直接受到周边地区土壤侵蚀的影响。本文运用~(137)Cs核素示踪技术，研究密云水库周边地区及白河上游地区不同景观生态与土地利用模式下的土壤中~(137)Cs含量以及土壤养分元素的变化规律与趋势；探查与调研密云水库周边土地利用状况和社会经济发展状况；测定不同土地利用模式下的土壤~(137)Cs等核素以及土壤养分元素的含量；分析不同景观生态与土地利用模式下的土壤侵蚀模数变化规律；分析土壤侵蚀与土壤中的养分元素流失状况及相互之间的量变关系；建立~(137)Cs等核素与各肥力因子之间的数学模型，以核素示踪技术为基础的土壤肥力预报预测系统。 密云水库周边地区主要由山地(中山、低山)、丘陵、平原、水域四大地貌单元组成，各级地貌类型特征明显，层次分明。通过野外调查与采样，根据不同的景观生态与土地利用模式及地貌形态，确定29个采样区。在每个采样区中，对山地斜坡采用从山顶到山脚大致直线布设采样点，共100多个采样点。采样方式是根据布设好的采样点，在各个采样点先挖土壤刨面，以10cm为间距采集剖面样品。然后在剖面周围1米半径的圆内均匀布设的多个点上采集表层土样，混合均匀为表层样品。样品测定了~(137)Cs等核素以及土壤中的肥力因子，最后进行分析。 分析结果表明： (1)无论是坡地还是平地，不论是农田、林地，由于人类的活动造成了土壤颗粒的迁移与翻转，结果都明显增加了土壤侵蚀与养分流失的剧烈程度。 (2)~(137)Cs在土壤剖面中随深度的增加而呈下降趋势，在非耕作土和未扰动的土壤主要分布在土壤剖面的上部，并富集在土壤表层之间。 (3)根据对密云水库周边地区与白河上游土壤~(137)Cs的监测结果，土壤表层~(137)Cs分布规律基本符合地形地貌的变化规律：在山地斜坡从坡顶到坡底土壤侵蚀逐步增强；坡度越大，基本上土壤侵蚀现象越剧烈；土壤表层中山坡上~(137)Cs含量低于坡中、坡下，但是如果山顶具有缓坡或山角下具有陡坡则~(137)Cs含量变化 规律相反。 (4)根据密云水库周边地区土壤‘弋S监测数据计算出的土壤侵蚀模数，用 水利部的标准衡量，该地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀，但是有部分地区侵蚀 情况非常严重，达到了剧烈侵蚀的程度。 (5)不同土地利用方式对土壤养分分布有巨大影响。有机质含量分布变化 规律:灌丛林地果园农田;全氮含量:灌丛农田果园)林地;水解氮含量: 灌丛林地农田果园;全磷含量:农田林地灌丛果园;速效磷含量:农田 林地灌丛果园。水库周边土壤氮素、磷素含量均高于上游地区。不合理的人为 活动严重的增强了土壤侵蚀与养分流失。并且对于林地与灌丛而言，土壤有机质 与氮素含量分布规律基本上与土壤‘:打Cs等核素分布规律相吻合。 (6)通过土壤‘飞S、艺10Pb含量与有机质、氮、磷等养分含量之间关系的图 形，可以看出它们之间呈正相关，土壤侵蚀模数与土壤中养分元素基本上呈负相 关变化趋势，机械组成的变化不太明显。用三次曲线(y为土壤养分元素含量、x 为‘盯CS或2‘OPb含量)进行数学模拟，描述两者之间的变化趋势。表明由于土壤 母质、植被类型、土地利用方式以及地表地貌类型对土壤侵蚀的影响，全流域模 拟出来的方程相关系数较小，可行度偏低，而对于地域范围较小、景观较为单一 的采样区域所模拟出来的方程的相关系数较好，可信度较高。通过数学模型在监 测土壤’3℃S等核素含量变化的基础上，可以直接预报预测土壤养分元素含量的 变化，简化了土壤侵蚀和养分监测程序与分析过程。