CN101603946B - 耕作侵蚀测定磁性示踪法 - Google Patents

Abstract

一种耕作侵蚀测定方法，该法采用磁性示踪剂被应用于测定耕作产生的坡面土壤位移，以耕作之后示踪剂沿耕作路径的重新分布量来计算土壤向下坡的位移量，根据土壤位移量计算获得耕作侵蚀速率。本发明具有测定快捷、简便、测定精度高的特点，本发明主要为减少坡地土壤流失、保护土壤资源，维持土壤生产力，以及减少面源污染等方面进行土地评价，从而对土地管理提供决策依据。

Description

耕作侵蚀测定磁性示踪法

技术领域

本发明涉及土壤侵蚀的测定方法，特别是采用磁性示踪剂来测定土壤位移量，从而测定耕作侵蚀速率的方法。

背景技术

全球主要的土壤侵蚀类型为水力侵蚀、风力侵蚀和耕作侵蚀，前二者已有较多的测定方法，如水蚀的径流小区法、人工模拟降雨法、同位素示踪法等；风蚀的风洞实验法、BSNE自动风蚀沉积收集器法等。但对于耕作侵蚀，由于耕作侵蚀的发现较晚，仅仅十余年的历史，其研究远远少于水蚀和风蚀。相应地，目前的测定方法很少且不成熟，仅有的方法为金属小块或石砾的分布法。这种方法是通过耕作后人工发现金属小块或石砾重新分布位置来估计土壤的再分布速率，因此它存在测定操作难度大，耗时费工、测定精度低的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定精准度高、测定快捷、工作量小、设备简单、小巧的耕作侵蚀测定方法。

本发明的目的通过以下技术方案加以实现：一种耕作侵蚀测定方法，采用磁性示踪剂被应用于测定耕作产生的坡面土壤位移，以耕作之后示踪剂沿耕作路径的重新分布量来计算土壤向下坡的位移量，进而获得耕作侵蚀速率，按以下步骤进行：

a)、先测定待测区土壤容重：

b)、拟定磁性示踪剂标记小区宽1.00m，长0.2m，深0.2m，长方体示踪小区的长边垂直于耕作方向；在待测定区挖掘长略大于1m，宽略大于0.2m，深0.2m的土坑，土坑的长边平行于坡地等高线，将控出的土壤单独堆放，然后将木板或金属板做成的1.00×0.20×0.25m³容积的活动框盒放入土坑内，活动盒的底部正好到达长方体示踪小区的底部；

c)、磁性示踪剂采用砖瓦窑煅烧后的砖瓦渣和煤渣；

d)、先去除与磁性示踪剂相当体积的土壤，再将磁性示踪剂与挖出的土壤均匀混合后，按原田间土壤容量回填于框盒内，并以压实方式完成，然后去掉四周活动框盒；

e)、以磁化率仪测定耕作前磁性示踪剂标记小区的磁性强度，再按传统耕作方式开始从坡的下方往上方耕作，耕作路径完全覆盖示踪区；

f)、耕作之后，将一个长0.60cm，宽20cm，深25～30cm的金属框垂直于原磁性示踪剂标记小区插入耕过的土壤，插入深度以耕作深度为准；

g)、在金属框内从原磁性示踪剂标记小区基部开始取样，以0.05m或0.10m为间距，沿下坡方向连续采集，直到无磁性示踪剂分布为止。取样深度限定于耕作深度；每个样品放入塑料小桶中并均匀混合后，用磁化率仪测定磁性强度；

h)、根据测得的示踪剂空间分布，按下式计算土壤位移量：

$T_m={\∫}_0^L(1-\frac{C\left(x\right)}{C_0})M_s\·\mathrm{dx}$

式中：T_m为通过示踪剂标记小区基线(x＝0)的每单位耕作宽度总土壤位移量(kg/m)；C(x)为耕作后测定的土壤磁性强度(×10^-5SI)；C₀为耕作前标记区的土壤磁性强度(×10^-5SI)；M_s为耕作层的土壤比质量(kg/m²)；L为取样的最大距离(m)；

i)、根据土壤位移量按下式计算耕作侵蚀速率：

R＝10T_m/L

式中：R单次耕作的土壤耕作侵蚀速率(t/hm²)；T_m耕作引起的土壤位移量(kg/m)；L给定坡段的长度(m)。

本发明具有工作量小、设备简单、测定快速、测定精准度高的特点和优点。

附图说明

图1是本耕作侵蚀测定方法的示踪剂标记小区示意图(图中箭头表示耕作方向)；

图2是耕作之后采用金属框盒示意图；

图3是图2所示金属框置于图1所示示踪剂标记小区上的俯视图(图中箭头表示耕作方向)。

具体实施方式

先用胶合板按步骤a)中所述规格制备活动框盒，容积为1.00×0.20×0.25m³；并从砖瓦窑获得煅烧后的砖瓦渣和煤渣作为磁性示踪剂。

选择一坡度为25％，坡长为15m的坡地，测定土壤容重；在待测定区挖掘长略大于1m，宽略大于0.2m，深0.2m(耕作深度拟定为0.2m)的土坑，土坑长边平行于坡地等高线，将挖出的土壤放在一块油布上，然后将活动木板框盒放入土坑，这样木板外露5cm以便之后拔出。先去除油布上与磁性示踪剂当量的土壤，再将磁性示踪剂与挖出的土壤均匀混合后按原田间土壤容重回填于框盒内(以压实方式恢复至原体积状态)，然后去掉四周框板；以磁化率仪测定耕作前磁性示踪剂标记小区1(图1示出，其宽×长×深为1.00m×0.2m×0.2m)的磁性强度，再按传统耕作方式开始从坡的下方往上方耕作，耕作路径完全覆盖示踪区。

参见图2，耕作之后，将一个长0.60cm，宽20cm，深25cm的固定金属框(上、下开口)垂直于(从俯视方向来看，金属框盒长边垂直于示踪剂标记小区长边)原磁性示踪剂标记小区的中轴位置插入耕过的土壤至20cm深(相同于耕作深度)；在金属框内从原磁性示踪剂标记小区基部开始取样，以0.10m为间距，沿下坡方向连续采集全样，即每个样品的体积为0.1×0.2×0.2m³，直到无磁性示踪剂分布为止。每个样品放入塑料小桶中并均匀混合后，用磁化率仪测定磁性强度。

耕作位移和耕作侵蚀的计算：

1、耕作位移

耕作引起的土壤位移量可依据测得的示踪剂空间分布来计算。坡地耕作产生的土壤位移量可由下式计算：

$T_m={\∫}_0^L(1-\frac{C\left(x\right)}{C_0})M_s\·\mathrm{dx}$

式中：T_m为通过示踪剂标记小区基线(x＝0)的每单位耕作宽度总土壤位移量(kg/m)；C(x)为耕作后测定的土壤磁性强度(×10^-5SI)；C₀为耕作前标记区的土壤磁性强度(×10^-5SI)；M_s为耕作层的土壤比质量(kg/m²)；L为取样的最大距离(m)。

2、耕作侵蚀

耕作侵蚀速率被定义为每单位坡长的单位坡宽沿下坡净土壤位移量。土壤的耕作侵蚀速率表达为：

R＝10T_m/L

式中：R单次耕作的土壤耕作侵蚀速率(t/hm²)；T_m耕作引起的土壤位移量(kg/m)；L给定坡段的长度(m)。

计算结果：在该坡地(坡度25％，坡长15m)上，总土壤位移量(T_m)＝71.38kg/m；单次耕作侵蚀速率(R)＝47.59t/hm²。如果每年进行一次耕作，则该坡地的耕作侵蚀速率为47.59t/(hm²·a)。

Claims (1)

1.一种耕作侵蚀测定方法，其特征是：采用磁性示踪剂测定耕作产生的坡面土壤位移，以耕作之后示踪剂沿耕作路径的重新分布量来计算土壤向下坡的位移量，进而获得耕作侵蚀速率，按以下步骤进行：

a)、先测定待测区土壤容重；

b)、拟定磁性示踪剂标记小区宽1.00m，长0.2m，深0.2m，长方体示踪小区的长边垂直于耕作方向；在待测定区挖掘长略大于1m，宽略大于0.2m，深0.2m的土坑，土坑的长边平行于坡地等高线，将挖出的土壤单独堆放，然后将木板或金属板做成的1.00×0.20×0.25m³容积的活动框盒放入土坑内；

c)、磁性示踪剂采用砖瓦窑煅烧后的砖瓦渣和煤渣；

d)、先去除与磁性示踪剂相当体积的土壤，再将磁性示踪剂与挖出的土壤均匀混合后，按原田间土壤容量回填于框盒内，并以压实方式完成，然后去掉四周活动框盒；

e)、以磁化率仪测定耕作前磁性示踪剂标记小区的磁性强度，再按传统耕作方式开始从坡的下方往上方耕作，耕作路径完全覆盖示踪区；

f)、耕作之后，将一个长0.60cm，宽20cm，深25～30cm的金属框垂直于原磁性示踪剂标记小区插入耕过的土壤，插入深度以耕作深度为准；

g)、在金属框内从原磁性示踪剂标记小区基部开始取样，以0.05m或0.10m为间距，沿下坡方向连续采集，直到无磁性示踪剂分布为止，取样深度限定于耕作深度；每个样品放入塑料小桶中并均匀混合后，用磁化率仪测定磁性强度；

h)、根据测得的示踪剂空间分布，按下式计算土壤位移量：

式中：C(x)为耕作后测定的土壤磁性强度(×10^-5SI)；C₀为耕作前标记区的土壤磁性强度(×10^-5SI)；M_s为耕作层的土壤比质量(kg/m²)；L为取样的最大距离(m)；

i)、根据土壤位移量按下式计算耕作侵蚀速率：

R＝10 T_m/L

式中：R单次耕作的土壤耕作侵蚀速率(t/hm²)；T_m为通过示踪剂标记小区基线(x＝0)的每单位耕作宽度总土壤位移量(kg/m)；L给定坡段的长度(m)。 

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