利用纳米磁性材料表征地表溅蚀特征的初探

来源：土壤学报杂志2017年第5期北京时间：

作者：汪 倩,林金石,黄炎和,蒋芳市,周 曼,林 蕾,朱 璨

单位：汪 倩，福建农林大学资源与环境学院；wangq910103@163.com,林金石，福建农林大学资源与环境学院；linjs18@163.com,黄炎和，福建农林大学资源与环境学院；yanhehuang@163.com,蒋芳市，福建农林大学资源与环境学院；jfsfafu@163.com,周 曼，福建农林大学资源与环境学院；1924213868@qq.com,林 蕾，福建农林大学资源与环境学院；438489124@qq.com,朱 璨，福建农林大学资源与环境学院；931622321@qq.com,

摘要：磁性示踪研究坡面土壤侵蚀已取得一定成果，但目前的磁性示踪方法不能满足次降雨后的溅蚀特征研究。因此，在无磁性的石英砂上施用不同浓度（1.5%、2.5%、3.5%）和不同粒径（20 nm、200 nm）的纳米磁性材料，而后进行人工模拟溅蚀试验，利用磁化率仪和3D手持微地形扫描仪研究地表磁性变化与溅蚀后地表特征变化之间的关系，研究利用纳米磁性材料表征溅蚀特征的可行性。结果表明：20 nm磁性材料提高石英砂磁性背景值的幅度远高于200 nm磁性材料且不同浓度的磁性差异极显著，两种纳米磁性材料均呈现出布设浓度越大，示踪时间越长的特点; 溅蚀后表层磁化率随溅蚀时间的延长而逐渐衰减，二者呈现出相关性较高的x1=aln(t)+b对数函数关系；20 nm磁性材料在3.5%浓度下可有效定量表征出石英砂溅蚀量的变化（p＜0.01），二者之间的相关关系可用x2=aM b幂函数表示; 20 nm磁性材料在溅蚀3 min内的磁化率变化与微地形高差变化呈极显著相关关系（p＜0.01），说明20 nm磁性材料可以在短时间内有效表征出溅蚀地表的侵蚀程度，可表征出的侵蚀厚度在-5~10 mm内。该研究证明20 nm磁性材料表征溅蚀地表特征的方法在一定程度上是可行的，可为磁性示踪法的深入研究提供新的思路和方法。

关键词：溅蚀;磁性示踪剂;纳米磁性材料;磁化率;微地形

基金资助：国家科技支撑计划项目（2014BAD15B0303）、国家自然科学基金项目（41571272）、福建省自然科学基金项目（2015J01156）资助