137Cs和210Pbex双核素示踪"三北"防护林区退耕前后坡地土壤侵蚀变化

来源：农业工程学报杂志2020年第24期北京时间：

作者：王俊杰,苏正安,周涛,王丽娟,王晓艺,刘翊涵,伍佐,

摘要：为查明"三北"防护林建设前后农耕地和退耕地土壤保持效益变化，该研究利用137Cs和210Pbex双核素示踪技术，选择了防护林建设较为成功的张家口坝上地区（风力侵蚀区）作为典型区，研究了农耕地以及退耕地土壤137Cs和210Pbex的剖面变化规律及其示踪的土壤侵蚀变化。结果表明：1）由于耕作的混匀作用，农耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex均呈均匀态分布；退耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex则表现为表层（0～5cm）比活度最高、下层（5～25cm）均相对较低且分布相对均匀的形态，这表明退耕后坡地土壤137Cs和210Pbex剖面形态均会发生一定变化，退耕驱动土壤137Cs和210Pbex剖面变化导致运用土壤核素估算侵蚀模型在该区域难以适用；2）基于土壤137Cs和210Pbex剖面变化规律，利用210Pbex质量平衡方程，提出了退耕地土壤210Pbex土壤侵蚀估算模型；3）利用137Cs比例模型估算退耕地土壤侵蚀速率为（27.94±11.92）t/(hm2·a)，农耕地侵蚀速率为（29.11±14.42）t/(hm2·a)，而利用修正后的210Pbex转换模型估算得到"三北"防护林区退耕地造林前平均侵蚀速率为（82.16±14.36）t/(hm2·a)，造林后平均侵蚀速率为（-41.28±33.91）t/(hm2·a)；农耕地造林前平均侵蚀速率为（68.55±22.11）t/(hm2·a)，造林后平均侵蚀速率（-8.52±47.32）t/(hm2·a)。这表明137Cs示踪技术主要表征了1963年以来该区坡地土壤侵蚀和沉积的平均结果，而210Pbex示踪技术则可以较好地示踪防护林建成前后的土壤侵蚀变化。此外，研究结果也表明，相比于"三北"防护林建成之前，建成之后该区农耕地和退耕地的土壤侵蚀速率均呈显著下降趋势，且均由前期的风沙侵蚀转变成了风沙沉积。

关键词：土壤, 侵蚀, 模型, 210Pbex, 137Cs, 防护林, 退耕还林