專利名稱：耕作侵蝕測定磁性示蹤法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土壤侵蝕的測定方法，特別是采用磁性示蹤劑來測定土壤位移量，從 而測定耕作侵蝕速率的方法。
背景技術(shù)：
全球主要的土壤侵蝕類型為水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕和耕作侵蝕，前二者已有較多的 測定方法，如水蝕的徑流小區(qū)法、人工模擬降雨法、同位素示蹤法等；風(fēng)蝕的風(fēng)洞實 驗法、BSNE自動風(fēng)蝕沉積收集器法等。但對于耕作侵蝕，由于耕作侵蝕的發(fā)現(xiàn)較晚， 僅僅十余年的歷史，其研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于水蝕和風(fēng)蝕。相應(yīng)地，目前的測定方法很少且不 成熟，僅有的方法為金屬小塊或石礫的分布法。這種方法是通過耕作后人工發(fā)現(xiàn)金屬 小塊或石礫重新分布位置來估計土壤的再分布速率，因此它存在測定操作難度大，耗 時費工、測定精度低的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測定精準(zhǔn)度高、測定快捷、工作量小、設(shè)備簡單、小巧 的耕作侵蝕測定方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn) 一種耕作侵蝕測定方法，采用磁性示 蹤劑被應(yīng)用于測定耕作產(chǎn)生的坡面土壤位移，以耕作之后示蹤劑沿耕作路徑的重新分 布量來計算土壤向下坡的位移量，進而獲得耕作侵蝕速率，按以下步驟進行
a) 、先測定待測區(qū)土壤容重
b) 、擬定磁性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)寬1.00m，長0.2m，深0. 2m，長方體示蹤小區(qū)的長 邊垂直于耕作方向；在待測定區(qū)挖掘長略大于lm，寬略大于0.2m，深0. 2m的土坑， 土坑的長邊平行于坡地等高線，將控出的土壤單獨堆放，然后將木板或金屬板做成的 1.00X0.20X0.25 m3容積的活動框盒放入土坑內(nèi)，活動盒的底部正好到達(dá)長方體示 蹤小區(qū)的底部；
c) 、磁性示蹤劑采用磚瓦窯煅燒后的磚瓦渣和煤渣；
d) 、先去除與磁性示蹤劑相當(dāng)體積的土壤，再將磁性示蹤劑與挖出的土壤均勻混 合后，按原田間土壤容量回填于框盒內(nèi)，并以壓實方式完成，然后去掉四周活動框盒；
3e) 、以磁化率儀測定耕作前磁性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)的磁性強度，再按傳統(tǒng)耕作方式 開始從坡的下方往上方耕作，耕作路徑完全覆蓋示蹤區(qū)；
f) 、耕作之后，將一個長0.60 cm，寬20 cm,深25 30 cm的金屬框垂直于原 磁性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)插入耕過的土壤，插入深度以耕作深度為準(zhǔn)；
g) 、在金屬框內(nèi)從原磁性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)基部開始取樣，以0.05 m或0.10 m 為間距，沿下坡方向連續(xù)采集,直到無磁性示蹤劑分布為止。取樣深度限定于耕作深 度；每個樣品放入塑料小桶中并均勻混合后，用磁化率儀測定磁性強度；
h) 、根據(jù)測得的示蹤劑空間分布，按下式計算土壤位移量
式中"為通過示蹤劑標(biāo)記小區(qū)基線& = 0)的每單位耕作寬度總土壤位移量 (kg/m); C")為耕作后測定的土壤磁性強度(X10—5 SI); ^為耕作前標(biāo)記區(qū)的土壤
磁性強度(X10—5 SI); ^^為耕作層的土壤比質(zhì)量(kg/in2);丄為取樣的最大距離(m); i)、根據(jù)土壤位移量按下式計算耕作侵蝕速率
式中W單次耕作的土壤耕作侵蝕速率(t/hm2) ; 7;耕作引起的土壤位移量(kg/m);
丄給定坡段的長度(m)。
本發(fā)明具有工作量小、設(shè)備簡單、測定快速、測定精準(zhǔn)度高的特點和優(yōu)點。
圖1是本耕作侵蝕測定方法的示蹤劑標(biāo)記小區(qū)示意圖(圖中箭頭表示耕作方向); 圖2是耕作之后采用金屬框盒示意圖3是圖2所示金屬框置于圖1所示示蹤劑標(biāo)記小區(qū)上的俯視圖(圖中箭頭表示 耕作方向)。
具體實施例方式
先用膠合板按步驟a)中所述規(guī)格制備活動框盒，容積為1.00X0.20X0.25 in3; 并從磚瓦窯獲得煅燒后的磚瓦渣和煤渣作為磁性示蹤劑。
選擇一坡度為25%，坡長為15 rn的坡地，測定土壤容重；在待測定區(qū)挖掘長略大


于1 m，寬略大于0. 2 m，深0. 2 ra (耕作深度擬定為0. 2 m)的土坑，土坑長邊平行 于坡地等高線，將挖出的土壤放在一塊油布上，然后將活動木板框盒放入土坑，這樣 木板外露5 cm以便之后拔出。先去除油布上與磁性示蹤劑當(dāng)量的土壤，再將磁性示 蹤劑與挖出的土壤均勻混合后按原田間土壤容重回填于框盒內(nèi)(以壓實方式恢復(fù)至原 體積狀態(tài))，然后去掉四周框板；以磁化率儀測定耕作前磁性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)1 (圖l 示出，其寬X長X深為1.00mX0.2mX0.2m)的磁性強度，再按傳統(tǒng)耕作方式開始 從坡的下方往上方耕作，耕作路徑完全覆蓋示蹤區(qū)。
參見圖2，耕作之后，將一個長0.60cm，寬20cm，深25 cm的固定金屬框(上、 下開口)垂直于(從俯視方向來看，金屬框盒長邊垂直于示蹤劑標(biāo)記小區(qū)長邊)原磁 性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)的中軸位置插入耕過的土壤至20 cm深(相同于耕作深度)；在金 屬框內(nèi)從原磁性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)基部開始取樣，以0. 10 m為間距，沿下坡方向連續(xù) 采集全樣，即每個樣品的體積為0.1X0.2X0.2 m3,直到無磁性示蹤劑分布為止。每 個樣品放入塑料小桶中并均勻混合后，用磁化率儀測定磁性強度。
耕作位移和耕作侵蝕的計算
1、耕作位移
耕作引起的土壤位移量可依據(jù)測得的示蹤劑空間分布來計算。坡地耕作產(chǎn)生的土 壤位移量可由下式計算
式中"為通過示蹤劑標(biāo)記小區(qū)基線(x = 0)的每單位耕作寬度總土壤位移量
(kg/m); C")為耕作后測定的土壤磁性強度(X10—5 SI); ^為耕作前標(biāo)記區(qū)的土壤
磁性強度(X10—5 SI); M^為耕作層的土壤比質(zhì)量(kg/m2);丄為取樣的最大距離(m)。 2、耕作侵蝕
耕作侵蝕速率被定義為每單位坡長的單位坡寬沿下坡凈土壤位移量。土壤的耕作
侵蝕速率表達(dá)為
式中W單次耕作的土壤耕作侵蝕速率(t/hm2); 7;耕作引起的土壤位移量(kg/m); 丄給定坡段的長度(m)。
/ = io rm〃
5計算結(jié)果在該坡地(坡度25%，坡長15 m)上，總土壤位移量(乙)=71. 38 kg/m; 單次耕作侵蝕速率U!^47.59 t/hm2。如果每年進行一次耕作，則該坡地的耕作侵蝕速 率為47. 59 t/ (hm2 a)。
權(quán)利要求
1、一種耕作侵蝕測定方法，其特征是采用磁性示蹤劑測定耕作產(chǎn)生的坡面土壤位移，以耕作之后示蹤劑沿耕作路徑的重新分布量來計算土壤向下坡的位移量，進而獲得耕作侵蝕速率，按以下步驟進行a)、先測定待測區(qū)土壤容重；b)、擬定磁性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)寬1.00m，長0.2m，深0.2m，長方體示蹤小區(qū)的長邊垂直于耕作方向；在待測定區(qū)挖掘長略大于1m，寬略大于0.2m，深0.2m的土坑，土坑的長邊平行于坡地等高線，將挖出的土壤單獨堆放，然后將木板或金屬板做成的1.00×0.20×0.25m3容積的活動框盒放入土坑內(nèi)；c)、磁性示蹤劑采用磚瓦窯煅燒后的磚瓦渣和煤渣；d)、先去除與磁性示蹤劑相當(dāng)體積的土壤，再將磁性示蹤劑與挖出的土壤均勻混合后，按原田間土壤容量回填于框盒內(nèi)，并以壓實方式完成，然后去掉四周活動框盒；e)、以磁化率儀測定耕作前磁性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)的磁性強度，再按傳統(tǒng)耕作方式開始從坡的下方往上方耕作，耕作路徑完全覆蓋示蹤區(qū)；f)、耕作之后，將一個長0.60cm，寬20cm，深25～30cm的金屬框垂直于原磁性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)插入耕過的土壤，插入深度以耕作深度為準(zhǔn)；g)、在金屬框內(nèi)從原磁性示蹤劑標(biāo)記小區(qū)基部開始取樣，以0.05m或0.10m為間距，沿下坡方向連續(xù)采集，直到無磁性示蹤劑分布為止。取樣深度限定于耕作深度；每個樣品放入塑料小桶中并均勻混合后，用磁化率儀測定磁性強度；h)、根據(jù)測得的示蹤劑空間分布，按下式計算土壤位移量<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>T</mi> <mi>m</mi></msub><mo>=</mo><msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mn>0</mn> <mi>L</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <mi>C</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo> </mrow></mrow><msub> <mi>C</mi> <mn>0</mn></msub> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>M</mi> <mi>s</mi></msub><mo>&CenterDot;</mo><mi>dx</mi> </mrow>]]></math></maths>式中C(x)為耕作后測定的土壤磁性強度(×10-5SI)；C0為耕作前標(biāo)記區(qū)的土壤磁性強度(×10-5SI)；Ms為耕作層的土壤比質(zhì)量(kg/m2)；L為取樣的最大距離(m)；i)、根據(jù)土壤位移量按下式計算耕作侵蝕速率R＝10Tm/L式中R單次耕作的土壤耕作侵蝕速率(t/hm2)；Tm為通過示蹤劑標(biāo)記小區(qū)基線(x＝0)的每單位耕作寬度總土壤位移量(kg/m)；L給定坡段的長度(m)。
全文摘要
一種耕作侵蝕測定方法，該法采用磁性示蹤劑被應(yīng)用于測定耕作產(chǎn)生的坡面土壤位移，以耕作之后示蹤劑沿耕作路徑的重新分布量來計算土壤向下坡的位移量，根據(jù)土壤位移量計算獲得耕作侵蝕速率。本發(fā)明具有測定快捷、簡便、測定精度高的特點，本發(fā)明主要為減少坡地土壤流失、保護土壤資源，維持土壤生產(chǎn)力，以及減少面源污染等方面進行土地評價，從而對土地管理提供決策依據(jù)。
文檔編號G01B7/02GK101603946SQ20091005997
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者張建輝 申請人:中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所