風(fēng)沙災(zāi)害是我國北方干旱和半干旱區(qū)最主要的生態(tài)環(huán)境問題之一，嚴(yán)重制約著該區(qū)社會和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。我國從1978年起開始實(shí)施了“三北”防護(hù)林工程，有效地減少了“三北”地區(qū)的荒漠化和沙塵暴。但由于地面監(jiān)測資料欠缺，單純依靠遙感手段難以科學(xué)評估“三北”防護(hù)林效益。中科院成都山地所蘇正安副研究員利用137Cs和210Pbex雙核素示蹤技術(shù)，以張家口市張北縣為典型區(qū)域，初步揭示和評估了該區(qū)農(nóng)田防護(hù)林的防風(fēng)固沙效益。 

　　研究團(tuán)隊(duì)首先提出了137Cs和210Pbex雙核素估算防護(hù)林地（退耕地）土壤侵蝕速率模型。137Cs和210Pbex是目前運(yùn)用最成熟的兩種核素示蹤劑，其中137Cs主要用于估算1963年以來的平均土壤侵蝕速率，而210Pbex主要用于估算近百年尺度的平均土壤侵蝕速率。但已有的137Cs和210Pbex估算土壤侵蝕速率模型均只適用于近百年以來土地利用類型沒有發(fā)生變化的農(nóng)耕地和非農(nóng)耕地，即土地利用類型處于穩(wěn)定態(tài)。張家口市張北縣自上世紀(jì)70年代末期在耕地上開始大規(guī)模種植防護(hù)林，坡地土地利用類型由耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱植莸兀寥狼治g速率也發(fā)生了顯著變化，土壤137Cs和210Pbex的剖面形態(tài)均發(fā)生了一定變化，形成了非穩(wěn)定態(tài)坡地，已有的估算土壤侵蝕速率模型均無法適用。本研究利用前人提出的耕地和非耕地的210Pbex模型，并根據(jù)137Cs和210Pbex的來源和質(zhì)量平衡過程，提出了基于137Cs和210Pbex的雙核素估算退耕地侵蝕速率模型。 

　　研究團(tuán)隊(duì)采用137Cs和210Pbex雙核素估算土壤侵蝕模型估算了該區(qū)農(nóng)田和防護(hù)林（退耕地）的土壤侵蝕速率及其變化。210Pbex 法估算“三北”防護(hù)林種植以前農(nóng)田和垂直于主風(fēng)方向防護(hù)林的風(fēng)蝕速率分別為68.55±22.11 t ha-1 yr-1和38.85±44.51 t ha-1 yr-1，“三北”防護(hù)林建成以后農(nóng)田和垂直于主風(fēng)方向防護(hù)林的風(fēng)蝕速率分別下降為 -8.52±47.32 t ha-1 yr-1和-6.40±48.59 t ha-1 yr-1，而采用137Cs 法估算該區(qū)農(nóng)田和垂直于主風(fēng)方向防護(hù)林的風(fēng)蝕速率分別為29.11±14.42 t ha-1 yr-1和3.27±11.57 t ha-1 yr-1。表明137Cs面積活度及其空間變化能較好地表征該區(qū)農(nóng)田和防護(hù)林自1963年以來的平均風(fēng)蝕速率，且由于防護(hù)林成林前風(fēng)蝕速率高，主要反映了防護(hù)林成林前的風(fēng)蝕速率；而210Pbex則能較好地反映該區(qū)防護(hù)林建成前后的農(nóng)田和防護(hù)林的風(fēng)蝕速率及其變化。研究結(jié)果還表明，防護(hù)林建成之后，農(nóng)田防護(hù)林發(fā)揮了顯著的防風(fēng)固沙和攔截風(fēng)沙作用，農(nóng)田的土壤侵蝕速率顯著降低，甚至從風(fēng)力侵蝕區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)沙沉積區(qū)。 

　　以上研究得到了水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)課題（2017ZX07101-001）、國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2017YFC0505102)和四川省科技廳項(xiàng)目(2018JY0034, 2018SZDZX0034)等的資助。研究成果在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Soil Tillage and Research上。  

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104843 

　　三北防護(hù)林景觀

　　防護(hù)林影響下農(nóng)耕地137Cs和210Pbex的空間分布格局