土壤侵蚀是当今社会重要的环境问题之一,土壤侵蚀所引起的水土流失使得土地资源发生不可逆的破坏,径流泥沙以及其携带的污染物对流域生态和水环境造成了巨大的威胁。土壤结构是土壤抗侵蚀能力的决定性因素,而团聚体作为土壤结构的基本单位,也是土壤抵御外营力破坏的基本单元,其力稳性特征受土壤中物质组成及胶结物质影响。在不同水热条件和成土母质的影响下,不同地带性土壤的主要物质组成存在地带性分布规律,导致土壤及团聚体的结构特性存在差异。本文以我国中南地区几个热带、亚热带不同母质发育而来的典型地带性土壤(褐土、黄褐土、棕红壤、红壤、赤红壤、砖红壤)为研究对象,以土壤及其团聚体稳定性的影响因素作为研究内容,探讨关于团聚体稳定性和土壤力稳性的地带性分布规律,深入研究团聚体稳定性与土壤力稳性的相关关系以及它们对降雨溅蚀过程的影响,为土壤侵蚀机理研究和水土保持预测提供科学依据。主要结论如下:(1)典型地带性土壤团聚体结构性差异明显,依纬度变化,自北向南,团聚体的抗张强度整体呈现减小的趋势。同种土壤团聚体的抗张强度随团聚体粒径的增大而逐步减小。土壤的粘、粉粒含量,游离氧化铁、铝的含量以及粘土矿物中蛭石、高岭石的含量是地带性土壤团聚体抗张强度的最主要影响因素。通径分析结果显示,土壤中粘粒、粘土矿物以及游离铁、铝氧化物的含量是导致地带性土壤团聚体抗张强度差异的直接原因。逐步回归分析表明,土壤中游离氧化铁的含量和阳离子交换量可用于模拟3-5mm土壤团聚体的抗张强度。(2)土壤的力稳性指标未表现出明显的地带性变化规律,表层土壤的粘聚力明显低于下层。土壤的密实度是贯入阻力和粘聚力的主要影响因素,它们随土壤容重的增大而增大,随孔隙度和有机质含量的增加而逐渐减小。供试土壤的内摩擦角与土壤的机械组成、游离氧化铁、铝和粘土矿物含量表现出了明显的相关性,其中土壤的粘土矿物组成和游离氧化铁、铝的含量是土壤内摩擦角的主要影响因素。(3)地带性土壤的内摩擦角与团聚体的抗张强度相关性显著,随着内摩擦角的增大,团聚体的抗张强度逐渐降低。典型相关性分析结果认为,3-5mm团聚体的抗张强度是影响土壤结构特性的根本因素,土壤的粘聚力是影响土壤结构的关键因素。粘粒含量和粘土矿物是影响土壤力稳性的根本因素。(4)用湿筛法和LB法团聚体不同破碎机制的稳定特性来表征地带性土壤团聚体的水稳性。随着纬度的降低,团聚体的水稳性逐渐增强,消散破碎作用是造成粘性土壤团聚体破碎的主要因素。土壤中粘、粉粒的含量,粘土矿物以及游离氧化铁、铝的含量是地带性土壤团聚体水稳性的主要影响因素。地带性土壤团聚体的力稳性与水稳性之间关系密切,它们拥有共同的物质基础。供试土样各粒径团聚体的抗张强度与不同作用机制下团聚体的水稳性相关性显著,团聚体的抗张强度越强,其水稳性越弱。(5)团聚体的总溅蚀率总体呈现明显的地带性分布规律,随着纬度的降低,总溅蚀率逐渐减少。3-5mm干团聚体的抗张强度与总溅蚀率的相关性达到了极显著,抗张强度越大,总溅蚀率越大。结合溅蚀率随降雨历时的变化过程,进一步分析土壤及团聚体稳定性指标与土壤溅蚀之间的关系,团聚体的水稳性参与了降雨溅蚀中的每一个过程,对降雨溅蚀的影响更大,相关性更强,更适合用来表征土壤对溅蚀的抗蚀性。
