论文摘要
土壤侵蚀是指在陆地内外营力的作用下，土壤、土壤母质及其它地面组成物质被破坏、剥蚀、转运和沉积的过程，它是全球最严重的生态环境问题之一，可以直接导致土壤质量、生物质量的急剧下降，对人类生态造成破坏。137Cs示踪技术由于能够提供土壤迁移和沉积的时空变化信息，且具有技术含量高、准确、简单和快速等特性，目前已经成为土壤侵蚀研究比较成熟技术之一。地理信息系统（GIS）是以地理空间数据库为基础，在计算机硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用空间地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统，目前已广泛应用于土壤侵研究。本文运用137Cs示踪技术，对密云水库周边地区的土壤中137Cs含量变化趋势与土壤养分元素的变化规律及其相互关系进行了研究；同时采用GIS技术对于研究区域内部分土壤侵蚀进行了三维显示研究。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。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，选择了29个采样区，每个采样区因地形的不同选择多个不同的采样布点，共有采样点104个，其中包括自然植被下的26个采样区，93个采样点，有人类活动劳作的3个采样区，11个采样点。每个采样区，采取土壤表层（0～20cm）样品与剖面样品。利用高纯锗多道γ谱仪测试样品中的137Cs含量，用化学常规方法分析养分元素。研究土壤侵蚀过程中的137Cs含量变化趋势与土壤养分元素的变化规律及其相互关系，同时对于部分地区采用GIS技术模拟和展示了土壤侵蚀模数的三维效果，实现了土壤侵蚀模数随着地形的直观显示。研究结果如下：1．通过对北京密云水库周边地区土壤侵蚀量估算，采样区中大部分土壤侵蚀模数在500-2500 t·km-2·a-1之间，按照国家土壤侵蚀等级划分标准为轻度侵蚀。通过分析，水库北部和西部侵蚀相对于南部和东部较为严重，其侵蚀模数的平均数分别为2193.9、2014.9、1707.6、1645.3t·km-2·a-1。在人为扰动采样区中，人为作用对土壤侵蚀的影响较为明显，使土壤侵蚀程度加剧，其平均侵蚀模数在8982.4t·km-2·a-1。2．137Cs在土壤中的分布的影响因素为：不同的植被种类和混合植被对于该地区土壤侵蚀防御效果也不相同，灌木为主丛林为辅的植被区137Cs含量最高，丛林为主灌木为辅和丛林为主乔小为辅区次之，乔木为主灌木为辅的植被区最少，即灌木为主丛林为辅对于土壤侵蚀的预防效果较好。坡度对于137Cs的影响为：在缓坡上土壤中的137Cs含量均值较高，其含量的大小变化差异较小，在陡坡处则相反。坡度越大，土壤中流失的137Cs的量也越大。在同一坡体上，土壤中的137Cs含量从坡项经坡中到坡底是增加，单位坡长中137Cs流失量随着坡长加长而减小。3．土壤中137Cs的分布与土壤养分含量的关系为：土壤有机质、总P含量和土壤中的137Cs含量之间存在着一定的较为稳定的正相关。在整个研究区内，土壤中的137Cs和土壤有机质相关系数是0.501，与总P含量的关联度是0.502。在同一山坡内（以南石城南采样区为例，下同），土壤中的137Cs与土壤有机质含量相关系数R高达0.960，与土壤总P含量的相关系数R高达0.851。研究结果证明在微地形（指同一山坡），可以通过监测土壤中的137Cs含量来计算和预测出土壤有机质、土壤总P的含量变化，从而减少土壤有机质和总P的常规监测和化学分析的繁琐。4．无论在整个研究区域或微区内土壤中的总N含量与137Cs含量均相关性很低（R＜0.326），因为影响土壤中N元素的因素较为复杂，以待进一步研究。5．通过GIS技术，提取部分研究区域的地理信息，利用GLOBMAPPER，SURFACE MAPPING SYSTEM软件进行数据转换，在结合土壤侵蚀模数对DEM图上每个可视点进行侵蚀模数的配置的基础上，对OpenInventorh和MicrosoflVisual++软件进行二次开发，实现土壤侵蚀随地形变化的三维显示，为研究区域的土壤侵蚀防治、管理和生态系统可持续发展提供直观的科学依据。
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