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

　　研究團隊首先提出了¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex雙核素估算防護林地（退耕地）土壤侵蝕速率模型。¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex是目前運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(lái)的平均土壤侵蝕速率，而²¹⁰Pb_ex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²¹⁰Pb_ex估算土壤侵蝕速率模型均只適用于近百年以來(lái)土地利用類(lèi)型沒(méi)有發(fā)生變化的農耕地和非農耕地，即土地利用類(lèi)型處于穩定態(tài)。張家口市張北縣自上世紀70年代末期在耕地上開(kāi)始大規模種植防護林，坡地土地利用類(lèi)型由耕地轉變?yōu)榱植莸兀寥狼治g速率也發(fā)生了顯著(zhù)變化，土壤¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex的剖面形態(tài)均發(fā)生了一定變化，形成了非穩定態(tài)坡地，已有的估算土壤侵蝕速率模型均無(wú)法適用。本研究利用前人提出的耕地和非耕地的²¹⁰Pb_ex模型，并根據¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex的來(lái)源和質(zhì)量平衡過(guò)程，提出了基于¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex的雙核素估算退耕地侵蝕速率模型。 

　　研究團隊采用¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex雙核素估算土壤侵蝕模型估算了該區農田和防護林（退耕地）的土壤侵蝕速率及其變化。²¹⁰Pb_ex 法估算“三北”防護林種植以前農田和垂直于主風(fēng)方向防護林的風(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”防護林建成以后農田和垂直于主風(fēng)方向防護林的風(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 法估算該區農田和垂直于主風(fēng)方向防護林的風(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農田和防護林自1963年以來(lái)的平均風(fēng)蝕速率，且由于防護林成林前風(fēng)蝕速率高，主要反映了防護林成林前的風(fēng)蝕速率；而²¹⁰Pb_ex則能較好地反映該區防護林建成前后的農田和防護林的風(fēng)蝕速率及其變化。研究結果還表明，防護林建成之后，農田防護林發(fā)揮了顯著(zhù)的防風(fēng)固沙和攔截風(fēng)沙作用，農田的土壤侵蝕速率顯著(zhù)降低，甚至從風(fēng)力侵蝕區轉變?yōu)轱L(fēng)沙沉積區。 

　　以上研究得到了水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項課題（2017ZX07101-001）、國家重點(diǎn)研發(fā)項目(2017YFC0505102)和四川省科技廳項目(2018JY0034, 2018SZDZX0034)等的資助。研究成果在線(xiàn)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 

三北防護林景觀(guān)

防護林影響下農耕地137Cs和210Pbex的空間分布格局