4.2.1 采样和分析
采样点位于遵义市红花岗区新蒲镇,基底岩石为产状平缓的寒武系上部娄山关组白云岩,总厚度1000~1300m。研究区设在连续碳酸盐岩地区的中间地带,可以减少其他类型岩石风化产物对研究区的输入影响。研究区地质岩性如图4-2所示。
图4-2 研究区地质岩性
土壤类型为由白云岩发育而成的石灰土,土壤呈中性至微碱性反应,p H值为6.5~8.5。石灰土质地较黏重,多为轻黏土之中黏土,物理性黏粒含量可达60%以上,但因富含腐殖酸钙,可形成良好的结构,水稳性团粒较多,土体通气透水性较好,石灰土易受到强烈的化学溶蚀作用,钙镁等盐基离子容易流失,硅铁铝则相对富集[159]。
4.2.1.1 地块选择与采样
对于坡地土壤侵蚀研究,由于研究范围空间尺度较小,所以采样点是否具有代表性就十分重要,本书对采样点的设计选择考虑以下三个方面:①坡向结合海拔,应在相同的坡向分别在山顶、山肩、山麓、山脚和山谷进行取样;②根据地形的不同在研究区选择有代表性的坡地进行取样;③土地利用方式要具有代表性,人为扰动是侵蚀重要的影响因素,所以在采样点中应该包含自然坡地和部分农耕地。基于以上考虑,本研究在新蒲镇选择双龙塘和新中村两个采样区作为研究对象。两者相距约1km,每一个采样区由相邻的两个坡地及中间谷地构成,新中村两个坡地山顶坡度比双龙塘更为平坦,双龙塘采样区林地为主,新中村两个坡地山腰和山脚部位有农耕地分布。
2013年10月和2014年4月两次在研究区采集土壤剖面样品,每一坡地从山顶到山脚依次按照海拔的降低选取4个点,两坡地中间谷地取1个点,两个采样区共采集18个剖面。
图4-3和图4-4分别为双龙塘和新中村两个采样区的采样点分布,深色圆点表示137Cs采样点,图4-3中深色三角为10Be采样点。137Cs每一样点在10cm×10cm面积内用刀片逐层剥离土样,间隔2cm采样,深度约30cm,18个剖面共采集约300个样品。
图4-3 双龙塘采样点分布图
图4-4 新中村采样点分布图
4.2.1.2 样品测试与分析
样品在室内干燥后称重,样品研磨至0.15mm供分析。137Cs放射性比活度分析用能谱仪为美国CanBerra公司生产的S-100系列16384道多道分析器,仪器具有良好的稳定性,数据处理采用SAMPO-90软件。每个样品测量两次,每次测量时间30000s,两次测量误差超过15%则重测。试验室测量得到的结果为基于单位质量的137Cs活度(Bq/g),在乘以土壤容重和厚度之后,可以将其转换为基于面积的活度,其单位为Bq/m2。137Cs面积活度总量(Bq/m2)则是指从土壤表面到137Cs完全不可检出深度之间的所有土层中137Cs面积活度之和[19]。
式中 CPI——样点的137Cs总量(137Cs Point Inventory);
i——层序号;
n——采样层数;
C i——第i采样层中137Cs的质量活度,Bq/g;
B i——第i采样层的土壤容重,g/cm3;
D i——第i采样层的厚度,cm。