[发明专利]一种利用稀土元素示踪喀斯特地区土壤漏失的方法

说明书

本发明公开了一种利用稀土元素示踪喀斯特地区土壤漏失的方法，其特征在于：根据研究内容选择观测区，采集并测试所选观测区各种稀土元素的背景值，选择示踪稀土元素和计算释放量，配制示踪土样并通过“条带法+断面法”布设，划线标记表层土壤位置，采集并测试观测期后所选稀土元素含量，计算和分析土壤地下漏失量。本发明利用稀土元素示踪喀斯特区土壤流失/漏失，可定量界定喀斯特石漠化区土壤地表流失和地下漏失的贡献，在喀斯特地区具有普遍适用性，准确度高、操作简单。

技术领域

本发明属于土壤侵蚀与水土保持、环境科学领域，具体涉及一种利用稀土元素示踪喀斯特地区土壤漏失的方法。

背景技术

长期岩溶作用致使喀斯特地貌出现多级多处与水、土、岩和生物联为一体的地表、地下双层结构，使该区的水循环过程和土壤侵蚀过程具有特殊性和复杂性，产生一系列特殊的环境地质问题，如水土流失、石漠化、地面沉降和塌陷等。喀斯特地区水土流失是其生态环境退化的重要因素，严重制约着该区农业可持续发展，充分揭示喀斯特地区坡地水土流失发生、运移机制是控制石漠化发展的关键。

尽管近年来喀斯特地区特殊的土壤流失类型研究备受关注，包括地表流失及地下漏失等，其中地表流失研究通过野外观测、室内模拟及同位素示踪等一系列的方法，其侵蚀过程、机理及影响因素都相对系统；但由于喀斯特地下径流泥沙野外直接观测难度系数大，且目前尚无切实可行的研究方法和手段，故基于喀斯特地区特殊的地下漏失机理研究较少，目前仅处于定性描述和室内模拟探索阶段，且已有研究未能揭示其漏失机制。

稀土元素近年来被证实是研究土壤侵蚀较理想的示踪元素。利用稳定性稀土元素示踪技术研究土壤侵蚀分布，基本原理是将示踪元素氧化物与土壤均匀混合后布设于研究区不同地形部位，使其在整个降雨侵蚀过程中随径流泥沙迁移，通过采集侵蚀的泥沙样品，采用中子活化分析等方法测定示踪元素含量，据此研究侵蚀泥沙来源及不同地形部位土壤侵蚀差异特征，以此达到判别侵蚀泥沙来源及得出不同地形部位土壤流失量的目的。前述方法主要适用于非喀斯特区并设有径流小区的坡面，而对于具有特殊侵蚀类型的喀斯特区，地下漏失很难直接接收到漏失掉的水土，因此只能通过示踪载体在裂隙中的分布来反应裂隙土壤漏失的过程。

发明内容

本发明目的在于提供一种测定精度高、操作简单、环境友好型的喀斯特地区土壤地下漏失的稀土元素示踪方法。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：一种利用稀土元素示踪喀斯特地区土壤漏失的方法，根据研究内容选择观测区，采集并测试所选观测区各种稀土元素的背景值，选择示踪稀土元素和计算释放量，配制示踪土样并通过“条带法+断面法”布设，划线标记表层土壤位置，采集并测试观测期后所选稀土元素含量，计算和分析土壤地下漏失量；

具体包括以下步骤：

(1)根据研究内容，选择能够代表研究区土壤发生地表流失或地下漏失的多个典型观测区，考虑到岩土界面发生土壤流失或漏失的特殊性，所选观测区需包括部分岩石界面；

(2)采集观测区稀土元素背景值的土壤样品，即在观测区内，以20-50cm网格大小在网格中心位置以分层厚度为2cm分层采集土壤样品，以靠近岩石界面2cm内的土壤作为岩土界面土样，并以相同的分层厚度采集岩土界面土壤样品，上述土壤样品采集至8-20cm深度范围内；

(3)选择多种稀土元素开展试验，其施放浓度及释放量分别按下式计算：

C_i＝BC_i×a(式1)，