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土壤侵蚀会导致表层土壤退化、土地生产力下降和下游水体富营养化,是全世界公认的农业生态环境问题。核素示踪技术被认为是研究土壤侵蚀的有效手段,其具有简单、便捷和节省劳动力等优点。近几十年来,人工放射性核素137Cs（半衰期30.17 a）和天然放射性核素210Pbex（22.26 a）均已被广泛应用于土壤侵蚀研究,其中137Cs能够被用于示踪1963年以来的平均土壤侵蚀速率,但由于土壤流失和自然衰变,137Cs在土壤中的含量不断减少,而210Pbex作为天然放射性核素,示踪原理与137Cs基本相同,可以有效的反映土壤侵蚀动态变化,同时,其连续沉降的优点能够弥补137Cs的缺点。近年来,将137Cs与210Pbex进行联合示踪,可用于查明不同时间尺度的土壤侵蚀变化,同时弥补单一核素引起的准确性不高的缺点。自1978年以来,中国政府部门制定并实施了“三北”防护林工程,建设范围涵盖我国西北、华北、东北。“三北”防护林建设之后,相关区域土地利用类型和土壤侵蚀强度发生了显著变化,导致137Cs与210Pbex等单一核素土壤侵蚀模型均不再适用。为查明“三北”防护林中西北地区和华北地区农田防护林建设前后农耕地及其周围农田防护林土壤保持效益变化,本研究采用137Cs和210Pbex双核素示踪技术,选择农田防护林体系建设较为成功的青海省海南藏族自治州共和县（西北）和河北省张家口市张北县（华北）的“三北”防护林区作为典型实验区,研究了农耕地及其周围农田防护林（研究区农田防护林是由耕地退耕而来）土壤137Cs和210Pbex的剖面分布特征、空间分布格局及其示踪的土壤侵蚀变化,得出以下主要结论:（1）农田防护林和农耕地土壤核素的剖面分布差异显著。张北县农田防护林的137Cs含量在土壤表层0～5 cm处略高,在5～25 cm间整体呈均匀分布,210Pbex含量在土壤表层0～5 cm间达到峰值,从5 cm开始急剧下降,然后在土壤深度5～30 cm间分布均匀;农耕地137Cs和210Pbex分别在土壤深度0～24 cm和0～27 cm间均匀分布。共和县农田防护林的137Cs含量在次表层5～10 cm较高,在土壤深度10～30 cm之间呈均匀分布,210Pbex在土壤表层0～5 cm间富集现象明显,随着土壤深度增加,210Pbex活度急剧减小,并在土层深度5～40cm间呈均匀分布;共和县农耕地137Cs和210Pbex在耕层深度0～35 cm之间均表现为混匀态。（2）137Cs和210Pbex面积活度的空间分布格局存在显著性差异。对于张北县,沿主风向的农田防护林137Cs空间分布较为均匀,而垂直于主风向的农田防护林137Cs面积活度呈自西南向东北减少的变化趋势,农耕地的137Cs空间分布表现为距离农田防护林越远,137Cs面积活度越低;沿主风向和垂直于主风向的农田防护林210Pbex面积活度没有表现出明显的空间变化趋势,而随着距离农田防护林越远,农耕地210Pbex面积活度没有呈现递减的规律,反而在中部含量较高。对于共和县,农耕地与农田防护林的137Cs空间分布表现为垂直于主风向的第1～4排样点137Cs面积活度相对较高,而第5～8排样点的137Cs面积活度相对较低;从整体上看,农耕地及其周围农田防护林的210Pbex空间分布表现为自西北向东南递减的趋势。（3）采用137Cs比例模型估算张北县农耕地的土壤侵蚀速率为29.11±14.42 t/（hm~2·a）,采用稳定态农耕地210Pbex响应模型估算农耕地造林前的土壤侵蚀速率为68.55±22.11t/（hm~2·a）,造林后为-8.52±47.32 t/（hm~2·a）（“-”表示沉积,“+”表示侵蚀）;利用比例模型估算沿主风向和垂直于主风向的农田防护林土壤侵蚀速率分别为-15.20±15.25t/（hm~2·a）和3.27±11.57 t/（hm~2·a）,采用相应的模型估算沿主风向的农田防护林造林前的土壤侵蚀速率为21.55±66.77 t/（hm~2·a）,造林后的侵蚀速率为-16.03±18.89 t/（hm~2·a）,垂直于主风向的农田防护林造林前的侵蚀速率为38.85±44.51 t/（hm~2·a）,造林后为-6.40±48.59 t/（hm~2·a）。同样地,采用比例模型估算共和县农耕地和农田防护林的土壤侵蚀速率分别为-26.93±28.09 t/（hm~2·a）和-28.99±27.53 t/（hm~2·a）;采用相应的模型估算农耕地造林前的土壤侵蚀速率为-12.36±65.65 t/（hm~2·a）,造林后为-69.32±75.15 t/（hm~2·a）,农田防护林造林前的土壤侵蚀速率为-10.40±62.58 t/（hm~2·a）,造林后为-65.15±67.38 t/（hm~2·a）。这表明137Cs示踪技术主要表征1963年以来农田防护林和农耕地土壤侵蚀和沉积的平均速率,而210Pbex主要表征农田防护林建设前后的土壤侵蚀变化。此外,研究结果也表明农田防护林起到了显著的保土固沙和保护农耕地的作用。