前言

我国西南喀斯特地区是“世界上最大的喀斯特连续带”，是全球三大喀斯特集中分布区中连片裸露碳酸盐岩面积最大和生态最脆弱的地区。目前水土流失、石漠化土地面积已占该地区面积的很大部分，资源环境退化形势严峻。本书选择贵州遵义岩溶坡地作为研究对象，利用137Cs和10Be核素示踪法评估该地区短期和长期的侵蚀状况，并结合GeoWEPP水蚀模型，基于遥感、GIS方法研究坡地侵蚀的空间分布特征。在综合分析该地区侵蚀特点的基础上，通过分析元素迁移特点，研究岩溶坡地在长期侵蚀风化作用下的物质迁移、风化成土等机制。本书的主要工作和贡献体现在以下几个方面。

1.构建具有移动边界的土壤137Cs侵蚀模型

建立一个根据非农耕地土壤剖面137Cs浓度扩散变化和侵蚀速率之间关系的定量模型。该模型在传输简化模型基础上进行改进，通过分析土壤表层在侵蚀作用下137Cs扩散通量变化，基于扩散的移动边界原理推导而成。数据模拟结果表明，侵蚀对剖面137Cs浓度扩散的影响随深度增加以指数形式减小。通过结果对比，该模型得到的侵蚀速率数据可靠，方法更加便捷、有效。

2.137Cs短期侵蚀评估

通过研究区18个石灰土剖面137Cs总量与背景值的对比，结合地形与人为扰动因素，提出M和W两种代表型侵蚀分布形态的观点。研究区平均侵蚀模数为696t/（km2·a），略高于该地区的最大允许土壤侵蚀标准500t/（km2·a），表明该地区整体上并没有发生严重的水土流失，但是少数几个耕地剖面侵蚀模数达到1000t/（km2·a）以上，这点值得研究者注意。

3.10Be长期侵蚀评估

使用宇生核素10Be估算研究区两个山顶剖面近5000年以来土壤侵蚀模数约为28.6t/（km2·a）和10.92t/（km2·a），远低于该地区近50年的侵蚀模数696t/（km2·a），两者之间的较大差异可能体现了气候和人类活动影响对侵蚀的影响。通过与贵州石漠化地区长期侵蚀速率的比较，说明在早期地质时期贵州全省喀斯特地区的侵蚀速率可能处于相同的水平，而近期人为扰动强度的不同使得两个地区的侵蚀速率开始出现差异。

4.GeoWEPP水蚀模型

在高精度1∶1万地形图的数据支持下，使用GeoWEPP模型对研究区两个自然坡地侵蚀空间分布进行模拟。结果表明，坡地顶部以微度侵蚀为主，随海拔的降低侵蚀强度逐渐增大，在坡底侵蚀强度最高。通过与137Cs采样点结果比对，两者在坡地侵蚀空间分布的结果上比较吻合，但在侵蚀模数上两者差别较大，可能跟模型输入参数及模型的适用范围有关。

5.微量元素迁移

通过研究区自然坡地山顶到山脚三个剖面的26种微量元素迁移系数分析，结果表明，Zr、Hf、Ta和Nb四个元素主要以物理形式迁移，其余元素均发生不同程度的化学迁移。Sr、V、As、Ni四种元素在三个剖面淋失量最大，迁移系数接近-1。Cd、Co、Be、Li、Cu、U等元素迁移系数接近-0.5。Cs在三个剖面中迁移系数均大于0。从剖面的角度来看，沉积剖面（山腰和山脚）的元素化学淋失量要高于侵蚀剖面（山顶），原因可能有两点：①沉积剖面化学侵蚀强度高于侵蚀剖面；②风化产物在搬运至侵蚀剖面的过程中已经受到化学侵蚀作用，大部分物质遭到淋失。

作者

2019年9月