基于ＬＵＣＣ的太湖流域土壤侵蚀与泥沙沉积多同位素示踪研究

土地利用/覆被变化(LUCC)是全球环境研究的热点和前沿问题。在土壤侵蚀的众多影响因素中，土地利用/覆被变化是一个极为重要和活跃的因素。本研究以太湖流域为研究区，拟采用多种同位素（Cs137、Pb210、Be7）联合示踪技术，通过太湖流域不同土地利用下土壤（源）示踪研究，估算土壤侵蚀速率的变化，并将之与湖泊沉积泥沙（汇）中多同位素含量进行比较，尝试建立起该地区土壤侵蚀过程中"源"-"汇"之间的相互关系，确定不同土地利用方式下的相对产沙量，以推测不同时期的沉积物各个层段的物质来源，从中提取太湖流域土壤侵蚀变化状况的信息，评估太湖流域的水土流失状况，全面评估太湖流域土地利用/覆被变化对侵蚀产沙状况及生态环境效应的影响，分析湖泊富营养化的发生机制。本项研究不但具有重要的科学意义，而且对改善太湖流域生态环境，特别是遏制太湖富营化的发展等具有重要的实践意义。

湖泊沉积物具有存储信息量大、时间分辨率高和地域覆盖面广等优势，逐渐成为全球气候和环境变化研究的重要载体之一。本项研究以太湖流域为主研究区，通过分析太湖流域1980年、1995年、2005年、2008年和2010年共6期TM遥感影像，以土地利用和覆盖特征为主要分类依据，了解土地利用变化总的趋势和土地利用结构的变化，并将之与湖泊沉积泥沙进行比较，采用多种同位素（10Pb、7Be、137Cs）联合示踪技术，使用长短期的侵蚀数据探讨流域土壤侵蚀速率，以推测不同时期沉积物的来源。在对比分析核素210Pb、7Be、137Cs的示踪技术原理和示踪机制基础上，根据210Pb的示踪技术机制，建立了210Pb示踪土壤侵蚀速率的时间响应模型；针对核素7Be具有较短半衰期和连续性沉降的优势，建立了核素7Be示踪次降雨过程和季节性土壤侵蚀速率的定量模型；在考虑核素137Cs在耕作地土壤中的地表富集类型、富集深度Hs、耕作层深度Hp、核素的渗透系数β以及核素137Cs的年沉降分量Ft和采样年份n等影响因子的基础上，建立了核素示踪耕作地土壤侵蚀速率的定量模型，得到了耕作地的土壤侵蚀速率与核素流失量之间的关系既不是简单的线性关系也不是非线性关系，而是另外一种较复杂的函数关系。研究对更加深入地研究核素示踪土壤侵蚀的规律具有理论指导意义，为后期利用核素210Pb、7Be、137Cs进行深入研究土壤侵蚀提供了理论基础和指导。研究了水体组分光学特性与浮游植物垂直分布动力学模拟，以石臼湖为例，通过放射性核素210Pb计年，结合了气候及人类活动等相关资料，采用沉积物营养盐、正构烷烃及碳同位素等多种环境代用指标揭示了石臼湖沉积物中有机质的来源，分析了石臼湖富营养化的成因，重建了湖区百年尺度范围内植被和气候的变化状况，探讨了近现代湖区生态环境演变趋势与人类活动及气候变化的关系，为有效防治湖泊富营养化及改善湖区生态环境提供了一定的科学依据。