新型土壤侵蚀磁性示踪剂的研制及其应用研究
由降雨和地表径流引起的土壤侵蚀包括土壤颗粒的分散、剥离、搬运、沉积等过程。
明确土壤侵蚀速率、沉积速率及侵蚀强度的空间分布，了解土壤侵蚀机理和运移途径，是分析研究侵蚀泥沙来源及侵蚀区土地整治、水土保持措施合理布设的主要理论依据。
在水土流失监测方面，选择一种合适的监测方法往往会起到事半功倍的效果。磁性示踪技术具有操作简便、快速、重现性好、成本低等优点。当前为促进磁性示踪技术在土壤侵蚀监测中的应用迫切需要研制一种示踪效果良好的土壤侵蚀磁性示踪剂，并建立与之相适应的应用方法。
本研究采用室内筛选制作、模拟降雨、放水冲刷、自然降雨试验与室内分析相结合的方法。筛选出可以制作磁性示踪剂的原料、配比及制作方法，制作出具有较高磁性的土壤侵蚀磁性示踪剂，研究了磁性示踪剂的示踪效果、布设方式以及坡面土壤侵蚀的空间分异特征，坡面侵蚀的演变过程；并用盆栽试验研究了磁性示踪剂的环境安全性。主要研究结果如下：
1.采用圆盘造粒法，以细土、粉煤灰、膨润土和水泥为原料，还原性铁粉为磁性调节剂，制作的5种磁性示踪剂粒度宽泛，制作过程简单、可操作性高。不同粒径示踪剂的磁化率分布范围不同。成品示踪剂的容重在0.99-1.30 g/cm-3之间与土壤的相近，对土壤容重影响较小；磁化率是土壤的18～33倍，均可显著提高土壤磁性。FS、FB2的崩解速率与土壤颗粒相近，但水稳性较低，FB1、FC1、FC2具有较高的水稳性；5种磁性示踪剂均使土壤入渗速率有所降低，其中，稳渗速率降低程度较大。
2.磁性示踪剂的最佳布设浓度是5％，最佳布设深度为3～5 cm。在模拟降雨和放水冲刷试验中，FC1和FC2 泥沙的磁化率降幅最小，侵蚀泥沙与侵蚀示踪剂的质量比与侵蚀前土壤的最相近，与土壤颗粒的运移同步性最高，其坡面磁化率的变化均能够准确的反映出坡面的侵蚀、沉积分布状况。FS、FB1和FB2 与土壤颗粒运移不同步，不能准确的反映坡面的侵蚀、沉积分布，示踪效果较差。
3.磁性示踪剂在段面和点穴两种布设方式下的对比研究表明，两种布设方式均能够通过降雨前后土壤磁化率的变化指示坡面不同空间部位土壤的剥蚀和沉积，但段面式布设方式比点穴式的示踪效果更全面、更精确。磁性示踪法和侵蚀针法均能够有效的指示出在降雨过程中坡面土壤发生剥蚀和沉积的空间分布规律。坡顶为净侵蚀区，坡面坡度越大受到的侵蚀越严重。坡面中下部侵蚀沉积分布受坡度影响较大，随着坡度的增大，坡面中下部的沉积分布下移，并且净沉积量减少，净剥蚀量增加。
4.坡面侵蚀方式以溅蚀、面蚀和细沟侵蚀为主。坡面顶部以溅蚀为主，为净侵蚀区；
细沟侵蚀在坡面中下部最先发育，试验结束时细沟侵蚀部位已上溯至坡面中上部；坡脚处为侵蚀、沉积的交汇处。坡面的侵蚀程度以细沟发生部位最严重，坡面顶部其次，坡脚处最轻。在模拟降雨和自然降雨条件下，侵蚀泥沙量与坡面磁化率降幅完全吻合，呈极显著性相关。磁性示踪法可以准确的监测坡面的侵蚀沉积状况。
5.磁性示踪剂(FC2)提高了土壤pH、电导率值以及速效钾含量，降低了小白菜对土壤碱解氮、速效磷的利用；抑制了土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，但高浓度处理提高了过氧化氢酶活性；有效改善了土壤微生物学性状。低浓度(5％)的磁性示踪剂提高了小白菜的叶绿素含量，有效改善了小白菜叶片的光合性能。磁性示踪剂显著提高了小白菜SOD、POD活性及MDA 含量(p<0.05)，对CAT活性具有抑制作用。另外，磁性示踪剂降低了小白菜的产量，但低浓度(5％)处理相对改善了小白菜的品质，且Cu、Pb和Cd含量均在国家蔬菜食品卫生标准范围内，不会对食品安全构成威胁。
土壤侵蚀;磁性示踪剂;空间分布;水土流失监测
山东农业大学
硕士
植物营养学
董元杰
2011
中文
S157
2011-09-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）