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          核技術揭示烏干達土壤侵蝕的深度

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

          烏干達西南高原山地農業區受到土壤侵蝕的影響。(照片來源:E. Fulajtar/原子能機構)

          數百萬烏干達人的生計根植于高原,即這個東非國家的山區或高地區域。烏干達的高原分布在東西兩側邊境,是該國4600萬人口中約40%的人的家園。據該國農業、牧業和漁業部數據,這些區域在農業中扮演著重要角色,而農業是許多烏干達人(包括70%的勞動婦女)的主要收入來源。這些區域也被認為是土壤侵蝕導致的土地退化現象嚴重的關鍵熱點之一。

          這些維系生命的重要土地是最近完成的一項研究的主題,該研究由首都坎帕拉的國家農業研究實驗室進行,得到了與聯合國糧食及農業組織(糧農組織)結成伙伴關系的原子能機構的支助。專家利用核技術評定高原的土壤侵蝕率,以作為決策者、農民和其他利益相關方為逆轉或至少減輕土地退化應采取的行動的依據。“作為國家農業研究組織的一個下屬機構,自2013年以來,國家農業研究實驗室在發展侵蝕研究能力方面一直受益于技術合作計劃。在2016年至2017年期間,國家農業研究實驗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和使用相關設備方面的培訓,”原子能機構計劃管理官員Valentina Varbanova說。 ?

          該研究包括在西南高原魯班達區的梯田上對斜坡橫斷面進行取樣。結果表明大多數梯田遭受了侵蝕,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高原陡坡上的土壤而采用的傳統梯田技術效果不足。

          “這些高原降雨量大、溫度適中、易于定居,因此人口稠密、農業開發密集,”糧農組織/原子能機構糧農核技術聯合中心的土壤科學家Emil Fulajtar說。“這種土地以位于約30度至40度陡坡上的小型家庭農場為主。”雨水可以輕易沖走表土(土壤剖面最肥沃的部分),因此這些地區受到土地退化的威脅。

          退化嚴重的田地失去生產潛力而遭拋棄。(照片來源:E. Fulajtar/原子能機構)

          核技術用于評定和驗證測量結果

          來自烏干達、盧旺達和中國的研究人員使用常規的非核建模方法評價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學模型,通過該模型獲得的結果表明,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,才能確保可持續農業生產。這些模型提供的估計速率缺乏需要通過現場測量才能獲得的驗證。

          研究人員使用銫-137放射性核素作為示蹤劑,對41個土壤剖面進行了取樣,以測量侵蝕率。“只有四個土壤剖面是穩定的,即顯示既沒有侵蝕也沒有沉積;六個剖面顯示出了沉積,即積累了由于侵蝕而產生的沉積物,從而改變了土地的形狀,”Fulajtar說。其余31個剖面被侵蝕,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獲得的現場測量結果支持采用通用土壤流失方程計算出的估計值。銫-137法(見利用散落放射性核素評定土壤侵蝕)已通過原子能機構的技術合作計劃協調研究項目在70多個國家被用于測量侵蝕率并驗證保持法的效率。

          由于沉積和侵蝕剖面數量之間的差異,Fulajtar總結道:“大多數被侵蝕土壤被從耕種的梯田斜坡上帶走,最終到達了坡麓和山谷,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量。

          20世紀60年代早期,銫-137經核武器試驗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,超過60%(或12.6厘米)的耕種表土層已被侵蝕殆盡。“需要采取額外的土壤保持措施,”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,同時增加滲入土壤的水量;轉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。

          烏干達的《國家環境狀況報告》中報告了原子能機構開展的研究,以有助于在環境問題上為決策者提供指導。“決策者需要有關土壤侵蝕率、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政策、規章和條例,促進對420萬小農戶賴以謀生的自然資源的可持續利用,”國家農業研究實驗室的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,從而造福環境、小農場主和生活在農村地區的人們。由于大多數人依靠未受保護的泉水和開放性水井供家庭使用,因此能獲取優質水至關重要。”

          細溝侵蝕現象,即徑流水形成小渠道,在烏干達高原的一些田地中大量存在。(照片來源:E. Fulajtar/原子能機構)

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