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核技術(shù)揭示烏干達(dá)土壤侵蝕的深度

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The mountainous agricultural region in Uganda’s southwestern highlands are affected by soil erosion

烏干達(dá)西南高原山地農(nóng)業(yè)區(qū)受到土壤侵蝕的影響。(照片來源:E. Fulajtar/原子能機(jī)構(gòu))

數(shù)百萬烏干達(dá)人的生計(jì)根植于高原,即這個(gè)東非國家的山區(qū)或高地區(qū)域。烏干達(dá)的高原分布在東西兩側(cè)邊境,是該國4600萬人口中約40%的人的家園。據(jù)該國農(nóng)業(yè)、牧業(yè)和漁業(yè)部數(shù)據(jù),這些區(qū)域在農(nóng)業(yè)中扮演著重要角色,而農(nóng)業(yè)是許多烏干達(dá)人(包括70%的勞動?jì)D女)的主要收入來源。這些區(qū)域也被認(rèn)為是土壤侵蝕導(dǎo)致的土地退化現(xiàn)象嚴(yán)重的關(guān)鍵熱點(diǎn)之一。

這些維系生命的重要土地是最近完成的一項(xiàng)研究的主題,該研究由首都坎帕拉的國家農(nóng)業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,得到了與聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(糧農(nóng)組織)結(jié)成伙伴關(guān)系的原子能機(jī)構(gòu)的支助。專家利用核技術(shù)評定高原的土壤侵蝕率,以作為決策者、農(nóng)民和其他利益相關(guān)方為逆轉(zhuǎn)或至少減輕土地退化應(yīng)采取的行動的依據(jù)?!白鳛閲肄r(nóng)業(yè)研究組織的一個(gè)下屬機(jī)構(gòu),自2013年以來,國家農(nóng)業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室在發(fā)展侵蝕研究能力方面一直受益于技術(shù)合作計(jì)劃。在2016年至2017年期間,國家農(nóng)業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室的工作人員完成了在土壤取樣、分析土壤中可作為侵蝕示蹤劑的放射性核素銫-137和使用相關(guān)設(shè)備方面的培訓(xùn),”原子能機(jī)構(gòu)計(jì)劃管理官員Valentina Varbanova說。 ?

該研究包括在西南高原魯班達(dá)區(qū)的梯田上對斜坡橫斷面進(jìn)行取樣。結(jié)果表明大多數(shù)梯田遭受了侵蝕,在過去60年中流失了約12.6厘米的表土,這表明為保持烏干達(dá)高原陡坡上的土壤而采用的傳統(tǒng)梯田技術(shù)效果不足。

“這些高原降雨量大、溫度適中、易于定居,因此人口稠密、農(nóng)業(yè)開發(fā)密集,”糧農(nóng)組織/原子能機(jī)構(gòu)糧農(nóng)核技術(shù)聯(lián)合中心的土壤科學(xué)家Emil Fulajtar說?!斑@種土地以位于約30度至40度陡坡上的小型家庭農(nóng)場為主?!庇晁梢暂p易沖走表土(土壤剖面最肥沃的部分),因此這些地區(qū)受到土地退化的威脅。

退化嚴(yán)重的田地失去生產(chǎn)潛力而遭拋棄。(照片來源:E. Fulajtar/原子能機(jī)構(gòu))

核技術(shù)用于評定和驗(yàn)證測量結(jié)果

來自烏干達(dá)、盧旺達(dá)和中國的研究人員使用常規(guī)的非核建模方法評價(jià)了該國的土壤侵蝕情況,最近一次是在2017年。通用土壤流失方程是一種描述長期年平均侵蝕率的數(shù)學(xué)模型,通過該模型獲得的結(jié)果表明,高原的平均土壤侵蝕率在每年每公頃10噸至100噸之間,通常超過每年每公頃100噸。 高原的侵蝕率超過了該國平均的每年每公頃3.2噸,這突顯出需要采取土壤保持措施,才能確保可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。這些模型提供的估計(jì)速率缺乏需要通過現(xiàn)場測量才能獲得的驗(yàn)證。

研究人員使用銫-137放射性核素作為示蹤劑,對41個(gè)土壤剖面進(jìn)行了取樣,以測量侵蝕率?!爸挥兴膫€(gè)土壤剖面是穩(wěn)定的,即顯示既沒有侵蝕也沒有沉積;六個(gè)剖面顯示出了沉積,即積累了由于侵蝕而產(chǎn)生的沉積物,從而改變了土地的形狀,”Fulajtar說。其余31個(gè)剖面被侵蝕,最大侵蝕率為每年每公頃96噸,平均侵蝕率為每年每公頃30.4噸。利用銫-137獲得的現(xiàn)場測量結(jié)果支持采用通用土壤流失方程計(jì)算出的估計(jì)值。銫-137法(見利用散落放射性核素評定土壤侵蝕)已通過原子能機(jī)構(gòu)的技術(shù)合作計(jì)劃協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目在70多個(gè)國家被用于測量侵蝕率并驗(yàn)證保持法的效率。

由于沉積和侵蝕剖面數(shù)量之間的差異,F(xiàn)ulajtar總結(jié)道:“大多數(shù)被侵蝕土壤被從耕種的梯田斜坡上帶走,最終到達(dá)了坡麓和山谷,或以河流和湖泊中懸浮沉積物的形式存在”,而這隨之影響了水資源的質(zhì)量。

20世紀(jì)60年代早期,銫-137經(jīng)核武器試驗(yàn)釋放到大氣中并沉積在地球表面,自那之后直到2018年取樣時(shí),超過60%(或12.6厘米)的耕種表土層已被侵蝕殆盡?!靶枰扇☆~外的土壤保持措施,”Fulajtar說,并提出了三種有希望的方案:免耕土地管理以減輕由降雨造成的土壤侵蝕,同時(shí)增加滲入土壤的水量;轉(zhuǎn)向耕種土壤保持效率更高的作物,例如從木薯、高粱、豌豆和豆類到小麥或其他密集播種的作物;建造防侵蝕溝渠來阻止徑流和沉積物的位移。

烏干達(dá)的《國家環(huán)境狀況報(bào)告》中報(bào)告了原子能機(jī)構(gòu)開展的研究,以有助于在環(huán)境問題上為決策者提供指導(dǎo)?!皼Q策者需要有關(guān)土壤侵蝕率、其對民生的影響和不同土壤保持措施有效性的信息,以使他們能夠通過相關(guān)政策、規(guī)章和條例,促進(jìn)對420萬小農(nóng)戶賴以謀生的自然資源的可持續(xù)利用,”國家農(nóng)業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室的Crammer Kayuki Kaizzi說。“通過更好的水土管理減輕土壤侵蝕,這將減少河流、湖泊和其他開放水域的淤積,從而造福環(huán)境、小農(nóng)場主和生活在農(nóng)村地區(qū)的人們。由于大多數(shù)人依靠未受保護(hù)的泉水和開放性水井供家庭使用,因此能獲取優(yōu)質(zhì)水至關(guān)重要。”

細(xì)溝侵蝕現(xiàn)象,即徑流水形成小渠道,在烏干達(dá)高原的一些田地中大量存在。(照片來源:E. Fulajtar/原子能機(jī)構(gòu))

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