本发明涉及紫色土坡顶部区域母岩耕作侵蚀测量的示踪剂法，特别是用于测定耕层深度大于土层深度时的母岩耕作侵蚀。
背景技术：
标记示踪技术作为一种成熟的测定耕作侵蚀的方法，由于其测定精度高，方便快捷，设备简单，工作量小等优点被广泛地应用于耕作侵蚀速率测定中。紫色土坡耕地顶部区域土壤侵蚀严重，随着耕作年限的增加，坡顶部土壤减少，土层变薄甚至母岩裸露的情况普遍存在，为了保持一定的土层厚度以维持基本土壤生产力，耕作过程中泥、页岩破碎的情况非常普遍，耕作破碎母岩一方面补充土壤物质，另一方面在坡地上由于耕作牵引力和重力的作用，破碎的母岩会沿顺坡方向运动，发生位移出现耕作侵蚀现象。已有方法针对于纯土壤耕作侵蚀量的测定，对于裸露岩石，最大的缺陷是没有可混合示踪剂的介质(在测定土壤的情况下为土壤本身)，耕作前示踪剂无法与裸露母岩进行混合，测定土壤的示踪法不适宜岩石碎屑的测定，而针对母岩碎屑的侵蚀量测定未见报道。
技术实现要素：
针对上述背景技术存在的问题，本发明旨在提供一种泥页岩耕作位移通量测定的物理示踪法，本发明通过物理示踪法测定紫色土母岩碎屑的耕作侵蚀量，创新性地提出紫色土母岩耕作侵蚀量的测定方法，能够更加准确地测定紫色土坡顶部区域耕作侵蚀速率。
为此，本发明采用以下技术方案：一种泥页岩耕作位移通量测定的物理示踪法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一：拟定示踪标记线宽1m，垂直于耕作方向；在标记线两侧打入铁钎以标记起始位置，并在铁钎上标记原始母岩表面位置；使用便携冲击钻以20cm为间距沿标记线垂直打孔多个；
步骤二：物理示踪剂采用易于与母岩本色区别的颜色的小砾石，并使用记号笔将每颗小砾石编号；将编号后的小砾石依次小心放入标记孔中，每个标记孔内垂直紧密排列3颗，最上层小砾石顶端与母岩平面齐平；
步骤三：按照传统耕作方式从下坡向上耕作，耕作破碎的岩石碎屑沿顺坡方向移动，耕作路径超越示踪线至少20cm；
步骤四：耕作后在岩石碎屑中定位所有标记的小砾石，分别以x、y、z代表顺坡、横坡、垂直方向距离，以标记线中点为坐标系原点。并根据编号测量每个小砾石新的位置到原始位置的距离；
步骤五：根据直角三角形勾股定理计算每颗小砾石在顺坡方向(x坐标轴方向)上的直线位移距离di(i＝1～18)，利用计算平均位移距离d；或者对于位于岩石碎屑表面的小砾石，根据直角三角形勾股定理计算每颗小砾石在顺坡方向(x坐标轴方向)上的直线位移距离di(i＝1～18)；对于位于岩石碎屑表面以下的小砾石，先根据直角三角形勾股定理计算每颗小砾石的表面位移距离，再以此表面位移距离为表面直角三角形的斜边计算直线位移距离di，利用di计算平均位移距离d。；
步骤六：使用细线连接两铁钎上标记的原始表面位置，将下方耕作破碎的母岩小心移除，多点测定实际耕作深度，并计算平均耕作深度d；
步骤七：随机选取5～10块母岩碎屑，带回实验室烘干后测定质量，使用排水法测定体积，计算密度；
步骤八：母岩碎屑的耕作位移通量qs(kgm-1)可使用下式计算：
qs＝ρbdd
式中：ρb为母岩密度(kgm-3)，d为染色小砾石的平均位移距离(m)，d为耕作深度(m)。
作为对上述技术方案的补充和完善，本发明还包括以下技术特征。
步骤一中打孔的孔深度为6cm，共6个。
步骤二中的小砾石粒径为20mm。
本发明可以达到以下有益效果：本发明紫色土坡顶部区域耕作侵蚀测定的物理示踪剂法，采用染色编号后砾石块作为物理示踪剂，结合钻孔垂直放置示踪剂，并根据其耕作前后位置在顺坡方向、横坡方向及垂直坡面方向的三维空间变化精确测定耕作位移，从而准确测量紫色土母岩碎屑的耕作侵蚀速率。本发明主要解决紫色土坡顶部母岩裸露区域耕作侵蚀量难以测定的问题，为准确评估紫色土坡耕地顶部母岩裸露区域水土流失，维持紫色土生产力等方面提供科学依据。
附图说明
图1为本发明的示踪区设置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示，本发明包括以下步骤：
紫色土坡顶部区域泥、页岩耕作侵蚀测定的示踪剂法，其特征是：采用物理示踪方法，垂直放置示踪剂，通过示踪剂在三维空间的位置变化计算紫色土坡顶部区域耕作产生母岩碎屑的位移，从而计算出母岩的耕作侵蚀速率，按以下步骤进行：
a).拟定示踪标记线宽1m，垂直于耕作方向；在标记线两侧打入铁钎以标记起始位置，并在铁钎上标记原始母岩表面位置；使用便携冲击钻(φ20mm)以20cm为间距沿标记线垂直打孔，孔深度为6cm，共6个；
b).物理示踪剂采用染成白色(或其他易于与母岩本色区别的颜色)的小砾石，粒径20mm，并使用记号笔将每颗小砾石编号；将编号后的小砾石依次小心放入标记孔中，每个标记孔内垂直紧密排列3颗，最上层小砾石顶端与母岩平面齐平；
c).按照传统耕作方式从下坡向上耕作，耕作破碎的岩石碎屑沿顺坡方向移动，耕作路径超越示踪线至少20cm；
d).耕作后在岩石碎屑中定位所有标记的小砾石，分别以x、y、z代表顺坡、横坡、垂直方向距离，以标记线中点为坐标系原点。并根据编号测量每个小砾石新的位置到原始位置的距离；
e).根据直角三角形勾股定理计算每颗小砾石在顺坡方向(x坐标轴方向)上的直线位移距离di(i＝1～18)，利用计算平均位移距离d；或者对于位于岩石碎屑表面的小砾石，根据直角三角形勾股定理计算每颗小砾石在顺坡方向(x坐标轴方向)上的直线位移距离di(i＝1～18)；对于位于岩石碎屑表面以下的小砾石，先根据直角三角形勾股定理计算每颗小砾石的表面位移距离，再以此表面位移距离为表面直角三角形的斜边计算直线位移距离di，利用di计算平均位移距离d。；
f).使用细线连接两铁钎上标记的原始表面位置，将下方耕作破碎的母岩小心移除，多点测定实际耕作深度，并计算平均耕作深度d；
g).随机选取5～10块母岩碎屑，带回实验室烘干后测定质量，使用排水法测定体积，计算密度；
h).母岩碎屑的耕作位移通量qs(kgm-1)可使用下式计算：
qs＝ρbdd
式中：ρb为母岩密度(kgm-3)，d为染色小砾石的平均位移距离(m)，d为耕作深度(m)。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。