滇南小流域土地利用对土壤侵蚀和氮磷流失影响的同位素示踪

The recent research of global changes is focused on the effect of land use or land cover change (LUCC) which are closely related to human activities on soil erosion and sediment delivery. On small catchment scale, it is important and necessary to evaluate the impact of LUCC on water and soil erosion and ecological environment. In this study, the southwestern region of Dianchi watershed which intensely influenced by human activities will be selected as the target region and isotope tracers such as 137Cs, 210Pbex, mono carbon isotope skill will be employed to investigate the mechanisms of impact of different land uses on soil erosion in small catchment. Simultaneously, according to the changes of above measured indicator and biogenic elements(carbon, nitrogen, phosphorus), an equation between soil erosion and nitrogen and phosphorus loss will be developed under various land use patterns. Then, a distributed watershed nitrogen and phosphorus loss model will be constructed. A composite fingerprinting procedure will be developed to determine the sediment delivery under various land uses and assess the effect of LUCC on losses of nitrogen and phosphorus.

人类活动驱动的土地利用/覆被变化（LUCC）对土壤侵蚀产沙的影响是目前全球变化的研究热点。在小流域尺度上，研究LUCC对土壤侵蚀以及沉积泥沙来源的影响，客观评估这种变化对于生态环境的影响具有非常重要的理论和实践意义。本研究选择滇池流域人类活动剧烈的西南区域为研究靶区，基于同位素（137Cs、210Pbex）示踪，深入探究小流域不同土地利用方式下的土壤侵蚀变异和影响机制。同时根据源地土壤和集水区沉积物中137Cs、210Pbex同位素和单体碳同位素以及碳氮磷等元素的变化，建立基于同位素示踪的土壤侵蚀量与氮磷流失量之间的定量模型，利用复合指纹分析，确定不同源地的相对产沙量，评估土地利用方式的变化对滇池流域氮磷流失的影响。

滇池流域是我国西南土壤侵蚀和面源污染的重灾区，人类活动驱动的土地利用/覆被变化（LUCC）是重要影响因素。在小流域尺度上，客观评价土地利用方式的改变对于土壤侵蚀产沙和氮磷流失的影响具有重要意义。本研究选择了滇池流域人类活动剧烈的东大河小流域为研究靶区，利用137Cs、210Pbex同位素示踪，分析了小流域不同土地利用方式下的土壤侵蚀变异和影响机制，建立基于同位素示踪的土壤侵蚀量与氮磷流失量之间的定量模型，同时利用复合指纹分析，确定了不同源地的相对产沙量。主要结果如下：（1）小流域土壤中137Cs、210Pbex的背景值分别为972.79 Bq/m2、22161.24 Bq/m2。（2）土地利用方式对土壤侵蚀程度的影响较为显著。不同土地利用类型平均土壤侵蚀模数表现为耕地＞撂荒地＞草地＞林地。耕地平均侵蚀模数为1120.17±563.27 t·km-2a-1，撂荒地平均土壤侵蚀模数为955.19±254.61 t·km-2a-1，林地平均侵蚀模数为382.76±523.57 t·km-2a-1，草地平均侵蚀模数为644.86±728.04 t·km-2a-1。（3）不同土地类型的养分流失差异明显。土壤总有机碳（TOC）平均流失量为耕地（24.19 t·km-2a-1）＞草地（20.87 t·km-2a-1）＞撂荒地（13.05 t·km-2a-1）＞林地（2.19 t·km-2a-1）。土壤总氮（TN）平均流失量为草地（4.80 t·km-2a-1）＞撂荒地（3.88 t·km-2a-1）＞耕地（3.46 t·km-2a-1）＞林地（0.45 t·km-2a-1);土壤总磷（TP）平均流失量为耕地（1.36 t·km-2a-1）＞草地（0.50 t·km-2a-1）＞撂荒地（0.27 t·km-2a-1）＞林地（0.06 t·km-2a-1）。（4）利用复合指纹因子分析，计算得出小流域沉积泥沙的来源，耕地贡献量最大为65.86%，其次为林地达到22.54%，草地贡献量最小为11.60%。