耕作侵蝕測定磁性示蹤法的製作方法
2023-05-30 17:18:46
專利名稱：耕作侵蝕測定磁性示蹤法的製作方法
技術領域：
本發明涉及土壤侵蝕的測定方法，特別是採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：
全球主要的土壤侵蝕類型為水力侵蝕、風力侵蝕和耕作侵蝕，前二者已有較多的 測定方法，如水蝕的徑流小區法、人工模擬降雨法、同位素示蹤法等；風蝕的風洞實 驗法、BSNE自動風蝕沉積收集器法等。但對於耕作侵蝕，由於耕作侵蝕的發現較晚， 僅僅十餘年的歷史，其研究遠遠少於水蝕和風蝕。相應地，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後人工發現金屬 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。
發明內容
本發明的目的是提供一種測定精準度高、測定快捷、工作量小、設備簡單、小巧 的耕作侵蝕測定方法。
本發明的目的通過以下技術方案加以實現 一種耕作侵蝕測定方法，採用磁性示 蹤劑被應用於測定耕作產生的坡面土壤位移，以耕作之後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) 、先測定待測區土壤容重
b) 、擬定磁性示蹤劑標記小區寬1.00m，長0.2m，深0. 2m，長方體示蹤小區的長 邊垂直於耕作方向；在待測定區挖掘長略大於lm，寬略大於0.2m，深0. 2m的土坑， 土坑的長邊平行於坡地等高線，將控出的土壤單獨堆放，然後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，活動盒的底部正好到達長方體示 蹤小區的底部；
c) 、磁性示蹤劑採用磚瓦窯煅燒後的磚瓦渣和煤渣；
d) 、先去除與磁性示蹤劑相當體積的土壤，再將磁性示蹤劑與挖出的土壤均勻混 合後，按原田間土壤容量回填於框盒內，並以壓實方式完成，然後去掉四周活動框盒；
3e) 、以磁化率儀測定耕作前磁性示蹤劑標記小區的磁性強度，再按傳統耕作方式 開始從坡的下方往上方耕作，耕作路徑完全覆蓋示蹤區；
f) 、耕作之後，將一個長0.60 cm，寬20 cm,深25 30 cm的金屬框垂直於原 磁性示蹤劑標記小區插入耕過的土壤，插入深度以耕作深度為準；
g) 、在金屬框內從原磁性示蹤劑標記小區基部開始取樣，以0.05 m或0.10 m 為間距，沿下坡方向連續採集,直到無磁性示蹤劑分布為止。取樣深度限定於耕作深 度；每個樣品放入塑料小桶中並均勻混合後，用磁化率儀測定磁性強度；
h) 、根據測得的示蹤劑空間分布，按下式計算土壤位移量
式中"為通過示蹤劑標記小區基線& = 0)的每單位耕作寬度總土壤位移量 (kg/m); C")為耕作後測定的土壤磁性強度(X10—5 SI); ^為耕作前標記區的土壤
磁性強度(X10—5 SI); ^^為耕作層的土壤比質量(kg/in2);丄為取樣的最大距離(m); i)、根據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)。
本發明具有工作量小、設備簡單、測定快速、測定精準度高的特點和優點。
圖1是本耕作侵蝕測定方法的示蹤劑標記小區示意圖(圖中箭頭表示耕作方向); 圖2是耕作之後採用金屬框盒示意圖3是圖2所示金屬框置於圖1所示示蹤劑標記小區上的俯視圖(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)中所述規格製備活動框盒，容積為1.00X0.20X0.25 in3; 並從磚瓦窯獲得煅燒後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；在待測定區挖掘長略大
於1 m，寬略大於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 於坡地等高線，將挖出的土壤放在一塊油布上，然後將活動木板框盒放入土坑，這樣 木板外露5 cm以便之後拔出。先去除油布上與磁性示蹤劑當量的土壤，再將磁性示 蹤劑與挖出的土壤均勻混合後按原田間土壤容重回填於框盒內(以壓實方式恢復至原 體積狀態)，然後去掉四周框板；以磁化率儀測定耕作前磁性示蹤劑標記小區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。
參見圖2，耕作之後，將一個長0.60cm，寬20cm，深25 cm的固定金屬框(上、 下開口)垂直於(從俯視方向來看，金屬框盒長邊垂直於示蹤劑標記小區長邊)原磁 性示蹤劑標記小區的中軸位置插入耕過的土壤至20 cm深(相同於耕作深度)；在金 屬框內從原磁性示蹤劑標記小區基部開始取樣，以0. 10 m為間距，沿下坡方向連續 採集全樣，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並均勻混合後，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測得的示蹤劑空間分布來計算。坡地耕作產生的土 壤位移量可由下式計算
式中"為通過示蹤劑標記小區基線(x = 0)的每單位耕作寬度總土壤位移量
(kg/m); C")為耕作後測定的土壤磁性強度(X10—5 SI); ^為耕作前標記區的土壤
磁性強度(X10—5 SI); M^為耕作層的土壤比質量(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淨土壤位移量。土壤的耕作
侵蝕速率表達為
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)。
權利要求
1、一種耕作侵蝕測定方法，其特徵是採用磁性示蹤劑測定耕作產生的坡面土壤位移，以耕作之後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)、先測定待測區土壤容重；b)、擬定磁性示蹤劑標記小區寬1.00m，長0.2m，深0.2m，長方體示蹤小區的長邊垂直於耕作方向；在待測定區挖掘長略大於1m，寬略大於0.2m，深0.2m的土坑，土坑的長邊平行於坡地等高線，將挖出的土壤單獨堆放，然後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；c)、磁性示蹤劑採用磚瓦窯煅燒後的磚瓦渣和煤渣；d)、先去除與磁性示蹤劑相當體積的土壤，再將磁性示蹤劑與挖出的土壤均勻混合後，按原田間土壤容量回填於框盒內，並以壓實方式完成，然後去掉四周活動框盒；e)、以磁化率儀測定耕作前磁性示蹤劑標記小區的磁性強度，再按傳統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；f)、耕作之後，將一個長0.60cm，寬20cm，深25～30cm的金屬框垂直於原磁性示蹤劑標記小區插入耕過的土壤，插入深度以耕作深度為準；g)、在金屬框內從原磁性示蹤劑標記小區基部開始取樣，以0.05m或0.10m為間距，沿下坡方向連續採集，直到無磁性示蹤劑分布為止。取樣深度限定於耕作深度；每個樣品放入塑料小桶中並均勻混合後，用磁化率儀測定磁性強度；h)、根據測得的示蹤劑空間分布，按下式計算土壤位移量<![CDATA[ T m= 0 L ( 1 - C (x) C 0 ) M sdx ]]>式中C(x)為耕作後測定的土壤磁性強度(×10-5SI)；C0為耕作前標記區的土壤磁性強度(×10-5SI)；Ms為耕作層的土壤比質量(kg/m2)；L為取樣的最大距離(m)；i)、根據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為通過示蹤劑標記小區基線(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，該法採用磁性示蹤劑被應用於測定耕作產生的坡面土壤位移，以耕作之後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，根據土壤位移量計算獲得耕作侵蝕速率。本發明具有測定快捷、簡便、測定精度高的特點，本發明主要為減少坡地土壤流失、保護土壤資源，維持土壤生產力，以及減少面源汙染等方面進行土地評價，從而對土地管理提供決策依據。
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 優先權日2009年7月14日
發明者張建輝 申請人:中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所