權(quán)利要求書： 1.一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，其特征在于：根據(jù)研究內(nèi)容選擇觀測區(qū)，采集并測試所選觀測區(qū)各種稀土元素的背景值，選擇示蹤稀土元素和計算釋放量，配制示蹤土樣并通過“條帶法+斷面法”布設(shè)，劃線標(biāo)記表層土壤位置，采集并測試研究周期后所選觀測區(qū)稀土元素含量，計算和分析土壤地下漏失量；

具體包括以下步驟：

(1)根據(jù)研究內(nèi)容，選擇能夠代表研究區(qū)土壤發(fā)生地表流失或地下漏失的多個典型觀測區(qū)，考慮到巖土界面發(fā)生土壤流失或漏失的特殊性，所選觀測區(qū)需包括部分巖石界面；

(2)采集觀測區(qū)稀土元素背景值的土壤樣品，即在觀測區(qū)內(nèi)，以20?50cm網(wǎng)格大小在網(wǎng)格中心位置以分層厚度為2cm分層采集土壤樣品，以靠近巖石界面2cm內(nèi)的土壤作為巖土界面土樣，并以相同的分層厚度采集巖土界面土壤樣品，上述土壤樣品采集至8?20cm深度范圍內(nèi)；

(3)選擇多種稀土元素開展試驗(yàn)，稀土元素施放濃度及釋放量分別按下式計算：Ci＝BCi×a(式1)，

其中，i為第i種示蹤稀土元素，i＝1，2，3，…，n；Ci為第i種示蹤稀土元素施放濃度，mg/kg；BCi為第i種示蹤稀土元素背景值，mg/kg；Mi為第i種示蹤稀土元素氧化物釋放量，g；Si為第i種示蹤稀土元素所需土重，kg；a為濃度擴(kuò)大系數(shù)，20～100；b為濃度校正系數(shù)，即稀土氧化物純度，一般為0.9999；c為氧化物校正系數(shù)，稀土元素相對分子質(zhì)量所占其氧化物相對分子質(zhì)量的比例；

所述Si按下式計算：

2

其中，式中，WL為觀測區(qū)樣方面積大小，cm ；Hi為第i種示蹤稀土元素布設(shè)深度，cm；R為3

布設(shè)深度土壤容重，g/cm；1000為單位轉(zhuǎn)化系數(shù)；

(4)配制示蹤土樣，將計算得到釋放量的稀土氧化物與土壤混合；示蹤稀土氧化物與土壤的混合過程采用稀釋法，逐步稀釋逼近施放濃度；

(5)配置的示蹤土樣采用“條帶法+斷面法”布設(shè)，將配置的示蹤土樣分層填入觀測區(qū)條坑中，并夯實(shí)到與原坡面相同容重，同時在巖?土界面處標(biāo)記表層土位置；

(6)研究周期：次降雨或次月或次季或次年之后，土壤樣品按步驟(2)進(jìn)行，并測樣品稀土元素含量，采集方式分以下兩種情況：①以巖土界面標(biāo)記處為基準(zhǔn)點(diǎn)，準(zhǔn)確按2cm分層厚度采集土壤樣品，記錄采集到的每層土壤樣品的厚度；

②以巖土界面標(biāo)記處為基準(zhǔn)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)直尺測量土層下移位移大小，并以下移土層的表層處準(zhǔn)確以2cm分層厚度采集土壤樣品；

(7)土壤流失或漏失分析計算分以下兩種情況：①計算基準(zhǔn)點(diǎn)以下未采集到土壤樣品的厚度，即為土壤流失/漏失厚度，由式3可計算土壤流失/漏失量；對比研究周期前后土壤稀土元素濃度與背景值濃度變化，若二者差異不大，則證明土壤以整體蠕移漏失為主，若二者存在較大差異，則視數(shù)據(jù)情況進(jìn)行分析；

②計算直尺測得的土壤流失/漏失厚度均值，由式3可計算土壤流失/漏失量；對比研究周期前后土壤稀土元素濃度與背景值濃度變化，可判斷土壤的蠕移漏失是否由巖?土界面處流失所致。

2.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，其特征在于：所述步驟(1)觀測區(qū)大小視野外實(shí)際情況而定，選擇0.5m×0.5m—2m×2m。

3.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，其特征在于：所述步驟(2)背景值土壤樣品稀土元素背景值采用儀器中子活化分析INNA方法和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP?MS測定；采集完背景值土壤樣品后，另將該8?20cm深度范圍內(nèi)的土壤全部采回進(jìn)行室內(nèi)風(fēng)干備用。

4.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，其特征在于：所述步驟(3)用于示蹤土壤漏失的稀土元素，應(yīng)具備與土壤能較好的結(jié)合，難溶于水且不易被植物所吸收以及對土壤環(huán)境無害，稀土示蹤元素具有土壤背景值低、施加量少、易于探測的特點(diǎn)；可供選擇的稀土元素有鏑Dy、銪Eu、釤Sm、鈰Ce、鑭La、釹Nd，對應(yīng)的稀土氧化物依次為Dy2O3、Eu2O3、Sm2O3、CeO2、La2O3、Nd2O3。

5.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，其特征在于：所述步驟(4)土壤為風(fēng)干過篩土；所述步驟(4)逐步稀釋逼近施放濃度操作過程為，先以少量粒徑較小0.075mm的試驗(yàn)干土與所需重量稀土氧化物充分混合，稀釋形成高濃土樣，然后再加入所需土掭混，形成次高濃土樣，最后加入能裝滿示蹤深度的風(fēng)干土充分混合。

6.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，其特征在于：所述步驟(5)“條帶法+斷面法”布設(shè)中的“條帶法”為所選觀測區(qū)有限寬度的帶，其土壤流失或土壤漏失等于或接近研究區(qū)的土壤流失/漏失量，將稀土元素布設(shè)于此條帶中；“斷面法”為將稀土示蹤元素和被示蹤的土壤全部混合布設(shè)于斷面上，不同的示蹤元素布設(shè)于不同土層。

7.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，其特征在于：所述步驟(5)“條帶法+斷面法”布設(shè)原則如下：①盡量不破壞下層土壤結(jié)構(gòu)，布設(shè)土層厚度應(yīng)控制在一定范圍；

②漏失前后差異要保證顯著，布設(shè)土層要結(jié)合采樣深度，可控制為2cm；

③表層應(yīng)布設(shè)足夠深度，以保證滿足地表流失，這里取4cm；

④為了使4cm層內(nèi)也能看出漏失，取樣深度應(yīng)足夠小；同時，在漏失小的情況下都能檢測出來，取樣深度控制為2cm或以下；

⑤在保證準(zhǔn)確度的情況下，注重經(jīng)濟(jì)、勞力、高效的原則。

8.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，其特征在于：所述步驟(5)巖土界面標(biāo)記表土層位置采用油漆標(biāo)記。

9.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，其特征在于：所述步驟(6)觀測周期后土壤樣品稀土元素含量采用儀器中子活化分析INNA方法和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP?MS測定。

10.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，其特征在于：所述步驟(6)若需以不同時間點(diǎn)采集土壤樣品，則應(yīng)將網(wǎng)格數(shù)進(jìn)行平分，巖土界面也按相同批次進(jìn)行平分，每次采集平分后的土壤樣品，采集后需回填周圍土壤，保證不影響下次土壤流失/漏失過程。

說明書： 一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于土壤侵蝕與水土保持、環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法。

背景技術(shù)[0002] 長期巖溶作用致使喀斯特地貌出現(xiàn)多級多處與水、土、巖和生物聯(lián)為一體的地表、地下雙層結(jié)構(gòu)，使該區(qū)的水循環(huán)過程和土壤侵蝕過程具有特殊性和復(fù)雜性，產(chǎn)生一系列特

殊的環(huán)境地質(zhì)問題，如水土流失、石漠化、地面沉降和塌陷等。喀斯特地區(qū)水土流失是其生

態(tài)環(huán)境退化的重要因素，嚴(yán)重制約著該區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，充分揭示喀斯特地區(qū)坡地水土

流失發(fā)生、運(yùn)移機(jī)制是控制石漠化發(fā)展的關(guān)鍵。

[0003] 盡管近年來喀斯特地區(qū)特殊的土壤流失類型研究備受關(guān)注，包括地表流失及地下漏失等，其中地表流失研究通過野外觀測、室內(nèi)模擬及同位素示蹤等一系列的方法，其侵蝕

過程、機(jī)理及影響因素都相對系統(tǒng)；但由于喀斯特地下徑流泥沙野外直接觀測難度系數(shù)大，

且目前尚無切實(shí)可行的研究方法和手段，故基于喀斯特地區(qū)特殊的地下漏失機(jī)理研究較

少，目前僅處于定性描述和室內(nèi)模擬探索階段，且已有研究未能揭示其漏失機(jī)制。

[0004] 稀土元素近年來被證實(shí)是研究土壤侵蝕較理想的示蹤元素。利用穩(wěn)定性稀土元素示蹤技術(shù)研究土壤侵蝕分布，基本原理是將示蹤元素氧化物與土壤均勻混合后布設(shè)于研究

區(qū)不同地形部位，使其在整個降雨侵蝕過程中隨徑流泥沙遷移，通過采集侵蝕的泥沙樣品，

采用中子活化分析等方法測定示蹤元素含量，據(jù)此研究侵蝕泥沙來源及不同地形部位土壤

侵蝕差異特征，以此達(dá)到判別侵蝕泥沙來源及得出不同地形部位土壤流失量的目的。前述

方法主要適用于非喀斯特區(qū)并設(shè)有徑流小區(qū)的坡面，而對于具有特殊侵蝕類型的喀斯特

區(qū)，地下漏失很難直接接收到漏失掉的水土，因此只能通過示蹤載體在裂隙中的分布來反

應(yīng)裂隙土壤漏失的過程。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明目的在于提供一種測定精度高、操作簡單、環(huán)境友好型的喀斯特地區(qū)土壤地下漏失的稀土元素示蹤方法。

[0006] 本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，根據(jù)研究內(nèi)容選擇觀測區(qū)，采集并測試所選觀測區(qū)各種稀土元素的背景值，

選擇示蹤稀土元素和計算釋放量，配制示蹤土樣并通過“條帶法+斷面法”布設(shè)，劃線標(biāo)記表

層土壤位置，采集并測試觀測期后所選稀土元素含量，計算和分析土壤地下漏失量；

[0007] 具體包括以下步驟：[0008] (1)根據(jù)研究內(nèi)容，選擇能夠代表研究區(qū)土壤發(fā)生地表流失或地下漏失的多個典型觀測區(qū)，考慮到巖土界面發(fā)生土壤流失或漏失的特殊性，所選觀測區(qū)需包括部分巖石界

面；

[0009] (2)采集觀測區(qū)稀土元素背景值的土壤樣品，即在觀測區(qū)內(nèi)，以20?50cm網(wǎng)格大小在網(wǎng)格中心位置以分層厚度為2cm分層采集土壤樣品，以靠近巖石界面2cm內(nèi)的土壤作為巖

土界面土樣，并以相同的分層厚度采集巖土界面土壤樣品，上述土壤樣品采集至8?20cm深

度范圍內(nèi)；

[0010] (3)選擇多種稀土元素開展試驗(yàn)，其施放濃度及釋放量分別按下式計算：[0011] Ci＝BCi×a(式1)，[0012][0013] 其中，i為第i種示蹤稀土元素，i＝1，2，3，…，n；Ci為第i種示蹤稀土元素施放濃度，mg/kg；BCi為第i種示蹤稀土元素背景值，mg/kg；Mi為第i種示蹤稀土元素氧化物釋放量，

g；Si為第i種示蹤稀土元素所需土重，kg；a為濃度擴(kuò)大系數(shù)，20～100；b為濃度校正系數(shù)，即

稀土氧化物純度，一般為0.9999；c為氧化物校正系數(shù)，稀土元素相對分子質(zhì)量所占其氧化

物相對分子質(zhì)量的比例；

[0014] 所述Si按下式計算：[0015][0016] 其中，式中，WL為觀測區(qū)樣方面積大小，cm2；Hi為第i種示蹤稀土元素布設(shè)深度，cm；3

R為布設(shè)深度土壤容重，g/cm；1000為單位轉(zhuǎn)化系數(shù)；

[0017] (4)配制示蹤土樣，將計算得到釋放量的稀土氧化物與土壤混合；示蹤稀土氧化物與土壤的混合過程采用稀釋法，逐步稀釋逼近施放濃度；

[0018] (5)配置的示蹤土樣采用“條帶法+斷面法”布設(shè)，將配置的示蹤土樣分層填入觀測區(qū)條坑中，并夯實(shí)到與原坡面相同容重，同時在巖?土界面處標(biāo)記表層土位置；

[0019] (6)在研究周期：次降雨或月或季或年之后，土壤樣品按步驟(2)進(jìn)行，并測樣品稀土元素含量，采集方式分以下兩種情況：

[0020] ①以巖土界面標(biāo)記處為基準(zhǔn)點(diǎn)，準(zhǔn)確按2cm分層厚度采集土壤樣品，記錄采集到的每層土壤樣品的厚度；

[0021] ②以巖土界面標(biāo)記處為基準(zhǔn)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)直尺測量土層下移位移大小，并以該下移土層的表層處準(zhǔn)確以2cm分層厚度采集土壤樣品；

[0022] (7)土壤流失或漏失分析計算分以下兩種情況：[0023] ①計算基準(zhǔn)點(diǎn)以下未采集到土壤樣品的厚度，即為土壤流失/漏失厚度，由式3可計算土壤流失/漏失量；對比研究周期后土壤稀土元素濃度與背景值濃度變化，若二者差異

不大，則證明土壤以整體蠕移漏失為主，若二者存在較大差異，則視數(shù)據(jù)情況進(jìn)行分析；

[0024] ②計算直尺測得的土壤流失/漏失厚度均值，由式3可計算土壤流失/漏失量；對比研究周期后土壤稀土元素濃度與背景值濃度變化，可判斷土壤的蠕移漏失是否由巖?土界

面處流失所致。

[0025] 所述步驟(1)觀測區(qū)大小視野外實(shí)際情況而定，選擇0.5m×0.5m—2m×2m。[0026] 所述步驟(2)背景值土壤樣品稀土元素背景值采用儀器中子活化分析INNA方法和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP?MS測定；采集完背景值土壤樣品后，另將該8?20cm深度范圍

內(nèi)的土壤全部采回進(jìn)行室內(nèi)風(fēng)干備用。

[0027] 所述步驟(3)用于示蹤土壤漏失的稀土元素，應(yīng)具備與土壤能較好的結(jié)合，難溶于水且不易被植物所吸收以及對土壤環(huán)境無害，稀土示蹤元素具有土壤背景值低、施加量少、

易于探測的特點(diǎn)；可供選擇的稀土元素有鏑Dy、銪Eu、釤Sm、鈰Ce、鑭La、釹Nd，對應(yīng)的稀土氧

化物依次為Dy2O3、Eu2O3、Sm2O3、CeO2、La2O3、Nd2O3。

[0028] 所述步驟(4)土壤為風(fēng)干過篩土；所述步驟(4)逐步稀釋逼近施放濃度操作過程為，先以少量粒徑較小0.075mm的試驗(yàn)干土與所需重量稀土氧化物充分混合，稀釋形成高濃

土樣，然后再加入所需土掭混，形成次高濃土樣，最后加入能裝滿示蹤深度的風(fēng)干土充分混

合。

[0029] 所述步驟(5)“條帶法+斷面法”布設(shè)中的“條帶法”為所選觀測區(qū)有限寬度的帶，其土壤流失或土壤漏失等于或接近研究區(qū)的土壤流失/漏失量，將稀土元素布設(shè)于此條帶中；

“斷面法”為將稀土示蹤元素和被示蹤的土壤全部混合布設(shè)于斷面上，不同的示蹤元素布設(shè)

于不同土層。

[0030] 所述步驟(5)“條帶法+斷面法”布設(shè)原則如下：[0031] ①盡量不破壞下層土壤結(jié)構(gòu)，布設(shè)土層厚度應(yīng)控制在一定范圍；[0032] ②漏失前后差異要保證顯著，布設(shè)土層要結(jié)合采樣深度，可控制為2cm；[0033] ③表層應(yīng)布設(shè)足夠深度，以保證滿足地表流失，這里取4cm；[0034] ④為了使4cm層內(nèi)也能看出漏失，取樣深度應(yīng)足夠?。煌瑫r，在漏失小的情況下都能檢測出來，取樣深度控制為2cm或以下；

[0035] ⑤在保證準(zhǔn)確度的情況下，注重經(jīng)濟(jì)、勞力、高效的原則。[0036] 所述步驟(5)巖土界面標(biāo)記表土層位置采用油漆標(biāo)記。[0037] 所述步驟(6)觀測周期后土壤樣品稀土元素含量采用儀器中子活化分析INNA方法和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP?MS測定。

[0038] 所述步驟(6)若需以不同時間點(diǎn)采集土壤樣品，則應(yīng)將網(wǎng)格數(shù)進(jìn)行平分，巖土界面也按相同批次進(jìn)行平分，每次采集平分后的土壤樣品，采集后需回填周圍土壤，保證不影響

下次土壤流失/漏失過程。

[0039] 本發(fā)明可以定量界定喀斯特石漠化區(qū)土壤地表流失和地下漏失的貢獻(xiàn)，在喀斯特地區(qū)具有普遍適用性，準(zhǔn)確度高、操作簡單。

附圖說明[0040] 圖1為本發(fā)明利用稀土示蹤喀斯特區(qū)土壤地下漏失的流程圖；[0041] 圖2為本發(fā)明利用稀土示蹤喀斯特區(qū)土壤地下漏失的稀土示蹤元素的布設(shè)示意圖；

[0042] 圖3為本發(fā)明由稀土元素示蹤法計算得出裂隙土壤流失/漏失位移圖；[0043] 圖4為本發(fā)明由稀土元素示蹤法計算得出裂隙土層土壤漏失后較背景值變化的其中一REE濃度圖；

[0044] 圖5為本發(fā)明由稀土元素示蹤法計算得出裂隙巖土界面土壤漏失后較其土層土壤變化的其中一REE濃度圖。

具體實(shí)施方式[0045] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。[0046] 一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，根據(jù)研究內(nèi)容選擇觀測區(qū)，采集并測試所選觀測區(qū)各種稀土元素的背景值，選擇示蹤稀土元素和計算釋放量，配制示

蹤土樣并通過“條帶法+斷面法”布設(shè)，劃線標(biāo)記表層土壤位置，采集并測試觀測期后所選稀

土元素含量，計算和分析土壤地下漏失量；

[0047] 具體包括以下步驟：[0048] (1)根據(jù)研究內(nèi)容，選擇能夠代表研究區(qū)土壤發(fā)生地表流失或地下漏失的多個典型觀測區(qū)，考慮到巖土界面發(fā)生土壤流失或漏失的特殊性，所選觀測區(qū)需包括部分巖石界

面；

[0049] (2)采集觀測區(qū)稀土元素背景值的土壤樣品，即在觀測區(qū)內(nèi)，以20?50cm網(wǎng)格大小在網(wǎng)格中心位置以分層厚度為2cm分層采集土壤樣品，以靠近巖石界面2cm內(nèi)的土壤作為巖

土界面土樣，并以相同的分層厚度采集巖土界面土壤樣品，上述土壤樣品采集至8?20cm深

度范圍內(nèi)；

[0050] (3)選擇多種稀土元素開展試驗(yàn)，其施放濃度及釋放量分別按下式計算：[0051] Ci＝BCi×a(式1)，[0052][0053] 其中，i為第i種示蹤稀土元素，i＝1，2，3，…，n；Ci為第i種示蹤稀土元素施放濃度，mg/kg；BCi為第i種示蹤稀土元素背景值，mg/kg；Mi為第i種示蹤稀土元素氧化物釋放量，

g；Si為第i種示蹤稀土元素所需土重，kg；a為濃度擴(kuò)大系數(shù)，20～100；b為濃度校正系數(shù)，即

稀土氧化物純度，一般為0.9999；c為氧化物校正系數(shù)，稀土元素相對分子質(zhì)量所占其氧化

物相對分子質(zhì)量的比例；

[0054] 所述Si按下式計算：[0055][0056] 其中，式中，WL為觀測區(qū)樣方面積大小，cm2；Hi為第i種示蹤稀土元素布設(shè)深度，3

cm；R為布設(shè)深度土壤容重，g/cm；1000為單位轉(zhuǎn)化系數(shù)；

[0057] (4)配制示蹤土樣，將計算得到釋放量的稀土氧化物與土壤混合；示蹤稀土氧化物與土壤的混合過程采用稀釋法，逐步稀釋逼近施放濃度；

[0058] (5)配置的示蹤土樣采用“條帶法+斷面法”布設(shè)，將配置的示蹤土樣分層填入觀測區(qū)條坑中，并夯實(shí)到與原坡面相同容重，同時在巖?土界面處標(biāo)記表層土位置；

[0059] (6)在研究周期：次降雨或月或季或年之后，土壤樣品按步驟(2)進(jìn)行，并測樣品稀土元素含量，采集方式分以下兩種情況：

[0060] ①以巖土界面標(biāo)記處為基準(zhǔn)點(diǎn)，準(zhǔn)確按2cm分層厚度采集土壤樣品，記錄采集到的每層土壤樣品的厚度；

[0061] ②以巖土界面標(biāo)記處為基準(zhǔn)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)直尺測量土層下移位移大小，并以該下移土層的表層處準(zhǔn)確以2cm分層厚度采集土壤樣品；

[0062] (7)土壤流失或漏失分析計算分以下兩種情況：[0063] ①計算基準(zhǔn)點(diǎn)以下未采集到土壤樣品的厚度，即為土壤流失/漏失厚度，由式3可計算土壤流失/漏失量；對比研究周期后土壤稀土元素濃度與背景值濃度變化，若二者差異

不大，則證明土壤以整體蠕移漏失為主，若二者存在較大差異，則視數(shù)據(jù)情況進(jìn)行分析；

[0064] ②計算直尺測得的土壤流失/漏失厚度均值，由式3可計算土壤流失/漏失量；對比研究周期后土壤稀土元素濃度與背景值濃度變化，可判斷土壤的蠕移漏失是否由巖?土界

面處流失所致。

[0065] 所述步驟(1)觀測區(qū)大小視野外實(shí)際情況而定，選擇0.5m×0.5m—2m×2m。[0066] 所述步驟(2)背景值土壤樣品稀土元素背景值采用儀器中子活化分析INNA方法和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP?MS測定；采集完背景值土壤樣品后，另將該8?20cm深度范圍

內(nèi)的土壤全部采回進(jìn)行室內(nèi)風(fēng)干備用。

[0067] 所述步驟(3)用于示蹤土壤漏失的稀土元素，應(yīng)具備與土壤能較好的結(jié)合，難溶于水且不易被植物所吸收以及對土壤環(huán)境無害，稀土示蹤元素具有土壤背景值低、施加量少、

易于探測的特點(diǎn)；可供選擇的稀土元素有鏑Dy、銪Eu、釤Sm、鈰Ce、鑭La、釹Nd，對應(yīng)的稀土氧

化物依次為Dy2O3、Eu2O3、Sm2O3、CeO2、La2O3、Nd2O3。

[0068] 所述步驟(4)土壤為風(fēng)干過篩土；所述步驟(4)逐步稀釋逼近施放濃度操作過程為，先以少量粒徑較小0.075mm的試驗(yàn)干土與所需重量稀土氧化物充分混合，稀釋形成高濃

土樣，然后再加入所需土掭混，形成次高濃土樣，最后加入能裝滿示蹤深度的風(fēng)干土充分混

合。

[0069] 所述步驟(5)“條帶法+斷面法”布設(shè)中的“條帶法”為所選觀測區(qū)有限寬度的帶，其土壤流失或土壤漏失等于或接近研究區(qū)的土壤流失/漏失量，將稀土元素布設(shè)于此條帶中；

“斷面法”為將稀土示蹤元素和被示蹤的土壤全部混合布設(shè)于斷面上，不同的示蹤元素布設(shè)

于不同土層。

[0070] 所述步驟(5)“條帶法+斷面法”布設(shè)原則如下：[0071] ①盡量不破壞下層土壤結(jié)構(gòu)，布設(shè)土層厚度應(yīng)控制在一定范圍；[0072] ②漏失前后差異要保證顯著，布設(shè)土層要結(jié)合采樣深度，可控制為2cm；[0073] ③表層應(yīng)布設(shè)足夠深度，以保證滿足地表流失，這里取4cm；[0074] ④為了使4cm層內(nèi)也能看出漏失，取樣深度應(yīng)足夠小；同時，在漏失小的情況下都能檢測出來，取樣深度控制為2cm或以下；

[0075] ⑤在保證準(zhǔn)確度的情況下，注重經(jīng)濟(jì)、勞力、高效的原則。[0076] 所述步驟(5)巖土界面標(biāo)記表土層位置采用油漆標(biāo)記。[0077] 所述步驟(6)觀測周期后土壤樣品稀土元素含量采用儀器中子活化分析INNA方法和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP?MS測定。

[0078] 所述步驟(6)若需以不同時間點(diǎn)采集土壤樣品，則應(yīng)將網(wǎng)格數(shù)進(jìn)行平分，巖土界面也按相同批次進(jìn)行平分，每次采集平分后的土壤樣品，采集后需回填周圍土壤，保證不影響

下次土壤流失/漏失過程。

[0079] 實(shí)施例：參見圖1?4，一種利用稀土元素示蹤喀斯特地區(qū)土壤漏失的方法，包括以下步驟：

[0080] (1)以本發(fā)明方法，在貴州省貴陽市花溪區(qū)青巖鎮(zhèn)上壩村選取碳酸鹽巖為白云巖的石漠化坡地，選擇6個0.5m×0.5m觀測區(qū)(即石槽或裂隙)，記錄其基本情況如表1所示。

[0081] 表1觀測點(diǎn)裂隙基本情況[0082] (2)以本發(fā)明方法，在所選觀測區(qū)內(nèi)，以33cm×33cm網(wǎng)格法以分層厚度為2cm土壤樣品以及巖?土界面土壤樣品，采集至16cm深。

[0083] (3)以本發(fā)明方法，采用ICP?MS測定背景值土樣稀土元素含量，并確定用于示蹤的稀土元素為Ce，La和Sm。

[0084] (4)以本發(fā)明方法，計算示蹤稀土元素施放濃度及釋放量，其中施放濃度擴(kuò)大系數(shù)取20，各觀測區(qū)施放濃度及釋放量如表2：

[0085] 表2稀土示蹤氧化物濃度及施放情況[0086][0087] 以觀測區(qū)S1為例，其中裂隙實(shí)測寬度為25cm，長度50cm，不同稀土元素設(shè)計示蹤深度：Ce為4cm，La為2cm，Sm為2cm，土壤

[0088][0089] 容重實(shí)測為1.2g/cm3，前述測得該觀測區(qū)Ce元素背景值為6.20mm/kg。根據(jù)式1計算Ce施放濃度，即

[0090] CCe＝BCCe×a＝6.20mg/kg×20＝124.0mg/kg，[0091] 根據(jù)式3計算得到Ce布設(shè)層所需土重，即[0092] SCe＝WLHiR/1000＝25cm×cm×4cm×1.2g/cm3/1000＝6kg，[0093] 根據(jù)式2計算Ce氧化物釋放量，其中所購買Ce氧化物純度為99.99％，其氧化物校正系數(shù)為0.81，即

[0094] MCe＝CCe×SCe/1000bc＝124.0mg/kg×6kg/(1000×0.9999×0.81)＝0.92g[0095] (5)以本發(fā)明方法，先以少量粒徑較小(0.075mm)的試驗(yàn)干土與所需重量稀土氧化物充分混合，稀釋形成高濃土樣，然后再加入所需土掭混，形成次高濃土樣，最后加入能裝

滿示蹤深度的風(fēng)干土充分混合。

[0096] (6)以本發(fā)明方法，采用“條帶法+斷面法”，將配置的示蹤土樣填入斷面條坑之中，夯實(shí)到與原坡面相同容重，同時在巖?土界面處標(biāo)記表層土位置，本例以紅色油漆進(jìn)行標(biāo)

記。

[0097] (7)在104.5mm、151.2mm、332.7mm降雨量后，采用標(biāo)準(zhǔn)直尺測量土層下移位移大小，并以該下移土層的表層處準(zhǔn)確以2cm分層厚度采集剖面土壤樣品及巖?土界面處土壤樣

品，并帶回室內(nèi)風(fēng)干，采用ICP?MS測定稀土含量。

[0098] (8)觀測區(qū)土壤流失/漏失位移特征[0099] 各觀測點(diǎn)在332.7mm降雨量下所發(fā)生的土壤蠕移位移大小依次為S1裂隙1.7cm，S2裂隙2.0cm，S3裂隙2.0cm，S4裂隙2.8cm，S5裂隙2.4cm，S6裂隙1.6cm。各觀測點(diǎn)第一次觀測

期間(雨量為104.5mm)所對應(yīng)的土壤蠕移位移按觀測點(diǎn)編號順序大小依次為1.3、1.8、1.7、

2.5、2.0和1.0cm，其占整個觀測期間蠕移位移比例依次為76.5％、90.0％、85.0％、89.3％、

83.3％和62.5％；第二次觀測期間(雨量為46.7mm)所對應(yīng)的土壤蠕移位移按觀測點(diǎn)編號順

序大小依次為0.2、0、0、0、0.2和0.4cm，其占整個觀測期間蠕移位移比例依次為11.8％、0、

0、0、8.3％和25.0％；第三次觀測期間(雨量為181.5mm)所對應(yīng)的土壤蠕移位移按觀測點(diǎn)編

號順序大小依次為0.2、0.2、0.3、0.3、0.2和0.2cm，其占整個觀測期間蠕移位移比例依次為

11.8％、10.0％、15.0％、10.7％、8.3％和12.5％。明顯地，雨量為104.5mm所發(fā)生的土壤蠕

移位移在1.0～2.5cm之間，所占332.7mm雨量下的蠕移位移比例在62.5％以上，而較大雨量

181.5mm所發(fā)生的土壤蠕移僅在0.2～0.3cm之間，其所占332.7mm蠕移位移比例在15.0％以

下。如圖3：

[0100] (9)觀測區(qū)稀土元素含量變化特征[0101] S1在不同雨量水平(104.5mm，151.2mm和332.7mm)下Ce濃度在0～4cm土層含量均最高，這與Ce布設(shè)時趨勢一致，表明該裂隙無土壤地表流失發(fā)生。與背景值相比，在104.5mm

雨量水平下，Ce濃度在0～4cm土層明顯下降，在6～10cm土層也成微弱下降趨勢，而在其他

土層，Ce濃度明顯較背景值高，這說明表層0～4cm所布設(shè)的Ce元素隨土粒漏失進(jìn)入裂隙4cm

土層以下，包括4～6cm土層和10～16cm土層，而6～10cm土層Ce元素隨土粒漏失進(jìn)入10cm以

下土層。在151.2mm和332.7mm雨量水平下的土壤顆粒漏失明顯，0～4cm土層Ce濃度均明顯

低于背景值，而在4cm以下土層其Ce濃度均較背景值高，說明表層0～4cm土層的Ce元素隨土

粒進(jìn)入裂隙4～16cm土層，每2cm土層均有Ce元素的積累。對比不同雨量水平下的Ce濃度變

化可知，在0～2和2～4cm土層Ce濃度與背景值的差異隨雨量增加呈減小趨勢，說明裂隙表

層土壤顆粒有隨降雨向裂隙下部土層下移的趨勢，而在4～16cm土層Ce濃度與背景值差異

隨雨量增加呈增加趨勢，這證明4～16cm土層Ce積累是表層0～4cm土粒下漏所致。相似地，

從不同雨量及不同土層深度La濃度變化可知，4～6cm土層La濃度與背景值差異最大，這與

La布設(shè)時趨勢一致，說明裂隙La布設(shè)符合預(yù)期目標(biāo)，但對于第二次雨量151.2mm下2～4cm土

層除外(其La濃度明顯高于背景值，這可能是由于裂隙土層蠕移變形而致)；不同雨量等級

下，0～2cm、4～10cm土層La濃度總體為負(fù)值，即其濃度低于背景值，說明這些土層的某些粒

級顆粒有向其下層運(yùn)移的趨勢，而在其他土層則相反，但總體與Ce相比，除La布設(shè)層外的其

他土層La濃度數(shù)值均較小，說明布設(shè)層4～6cm土層土粒下移并在下部土層(6～16cm)積累

的量少。從不同土層Sm濃度較背景值變化圖亦可知，布設(shè)Sm層(6～8cm)的濃度與背景值差

異亦最大，符合預(yù)期設(shè)計，而在該布設(shè)層以下Sm濃度值均為正值，即高于背景值，說明由該

土層下移的攜帶Sm的土粒在其下部土層均有積累，其積累的量隨雨量的增加總體呈增加趨

勢，如圖4。

[0102] 不同雨量水平(104.5mm，151.2mm和332.7mm)下巖?土界面處土壤Ce濃度較背景值明顯存在差異。與背景值相比，不同降雨量下Ce濃度在布設(shè)層(0～4cm)明顯下降，且下降程

度隨雨量增加而減小，相反，在布設(shè)層以下各層土壤Ce濃度隨降雨量增加而增加(除8～

10cm層以外)，說明由巖?土界面布設(shè)層攜帶Ce的土壤顆粒下移并積累在不同土層的含量隨

降雨量增加而增加。在104.5mm降雨事件下裂隙巖?土界面4～8cm層以及332.7mm降雨事件

下8～10cm層土壤Ce濃度低于土壤背景值，原因主要包括兩個方面，其一上層未攜帶Ce的土

粒下移至這些土層，其二是這些土層攜帶Ce的土粒下移至其他土層，但總體而言，S1裂隙

巖?土界面處Ce布設(shè)層下土壤Ce濃度總體增加且主要為布設(shè)層攜帶Ce土粒下移造成。不同

降雨量下La濃度在其布設(shè)層(4～6cm)明顯低于背景值，由于僅布設(shè)層為REE高濃度(見試驗(yàn)

設(shè)計)，因此La布設(shè)層其濃度的降低主要是其攜帶La顆粒下移至巖?土界面其他深度層，且

La積累層主要為巖?土界面10～16cm。不同降雨量下Sm濃度在其布設(shè)層(6～8cm)亦低于背

景值，且在布設(shè)層以下的La濃度總體高于布設(shè)層以上的濃度，如圖5。

[0103] 從Ce、La和Sm布設(shè)層次來看，Ce布設(shè)層(0～4cm)的Ce濃度明顯下降且低于背景值，說明該層攜帶Ce的土粒有下移的可能；而該層La和Sm濃度較背景值的變化顯示，104.5mm降

雨事件下二者濃度亦低于背景值，與Ce濃度變化相似，說明該降雨事件下該層土粒確實(shí)發(fā)

生了下移，而151.2和332.7mm降雨事件下La和Sm濃度則高于背景值，只能說明攜帶Ce土粒

并未攜帶La和Sm的土粒發(fā)生下移。La布設(shè)層(4～6cm)的La濃度明顯下降亦低于背景值，而

該層Ce和Sm的濃度均顯示為增加即高于背景值，二者差異明顯，究其原因可能是該層某些

粒級顆粒隨機(jī)的下移；可見，上述104.5mm降雨事件下Ce布設(shè)層發(fā)生下移的土粒，僅在Sm濃

度變化上顯示為積累，在Ce和La濃度變化上未顯示積累，這表明裂隙巖?土界面處下移的土

粒并非固定下移至下一層，還可能下移至更深的層次，這種變化與野外實(shí)際情況相同，在土

壤干燥收縮時巖?土界面處會出現(xiàn)細(xì)小裂縫，在遇降雨時上層某些土粒會隨巖?土界面流下

移至更深層次。Sm布設(shè)層(6～8cm)Sm濃度亦低于背景值，而該層Ce濃度高于背景值(除

104.5mm降雨量外)、La濃度低于背景值，Ce和La變化趨勢相反，加上Sm布設(shè)層之上的La層各

REE濃度變化亦存在差異，無法判斷土粒下移情況，如圖5。

[0104] 本發(fā)明利用稀土元素示蹤喀斯特區(qū)土壤流失/漏失，以揭示該區(qū)土壤地下漏失的過程及機(jī)制，這將會對喀斯特地區(qū)土壤地下漏失及石漠化治理等研究起重要推動作用。

[0105] 在此有必要指出的是，以上實(shí)施例僅限于對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的闡述和說明，并不是對本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步限制。