典型地带性土壤团聚体抗侵蚀稳定性及其与铁铝氧化物关系

As the elementary unit of soil structure, soil aggregate is also the minimum one to resist erosion forces. Iron and aluminum oxide is one of the key factors influencing aggregate stability, and there exists a direct relationship between sesquioxides forms and contents with desilicification and allitization degree in soil development processes. In this project we select a sequence of zonal soils developed from the quaternary clay materials in tropical and subtropical like Cinnamon soils, Yellow-brown soils, Brownish red soils, Red soils, Latosolic red soils and Latosols as research objects. By using the in-situ field tests and simulated rainfall and runoff experiments indoor besides with analysis of soil aggregate stability and iron-aluminum oxide, the zonal characteristics and its mechanism of soil aggregate influencing on slope erosion are investigated including the relationship between aggregate stability and the sesquioxides. These results will broaden and optimize soil erosion mechanism and provide theoretical references for the establishment of soil erosion prediction models.

土壤团聚体是土壤结构的基本单元，是土壤抵御侵蚀外力的最小单元。铁铝氧化物是影响土壤团聚体稳定性重要因素之一，而铁铝氧化物的形态和含量与土壤发育过程中脱硅富铝化程度有直接关系。本项目选取我国热带、亚热带第四纪粘土母质发育的褐土、黄棕壤、棕红壤、红壤、赤红壤、砖红壤系列地带性土壤作为研究对象，采用野外原位及室内模拟降雨、室内径流冲刷实验，结合土壤团聚体稳定性及其铁铝氧化物分析，研究土壤团聚体对坡面侵蚀影响的地带性特点及其作用机制，以及铁铝氧化物与土壤团聚体抗侵蚀稳定性的关系，丰富土壤侵蚀机理研究，为土壤侵蚀预报模型的建立提供理论依据。

地带性土壤结构稳定机制及其抗侵蚀能力缺乏深入系统的研究。本项目以我国中南部丘陵岗地为研究区域，选取六种典型土壤类型（褐土、黄褐土、棕红壤、赤红壤和砖红壤）为研究对象，采用室内分析和野外径流小区人工模拟降雨试验的方法，系统研究了不同类型地带性土壤的团聚体稳定机制及其坡面侵蚀过程和可蚀性的变化规律。受黏土矿物类型、铁铝氧化物、交换性盐基离子、有机质和容重等因素综合影响，风干团聚体力稳性及其水稳性分别随着土层深度的增加而增强和降低，从褐土到砖红壤分别呈现逐渐降低和先增加后降低的趋势。消散作用对团聚体破坏程度最大，其次为机械震荡作用，不均匀膨胀主要影响褐土和黄褐土。胶结物质对各粒级水稳性团聚体稳定作用因土壤类型和发生层次而异。大雨强降雨对土壤入渗、产流、产沙起促进作用。土壤侵蚀程度对坡面侵蚀过程的影响程度因土壤类型而异，且受降雨强度的影响。对于褐土、红壤和赤红壤，平均入渗速率随着侵蚀程度的增加而增加；对于黄褐土和砖红壤，土壤入渗速率的大小受降雨强度的影响。对于褐土和小雨强下的红壤和赤红壤，径流泥沙浓度主要受土壤性质影响，随着侵蚀程度的增加而降低；而对于大雨强下黄褐土、红壤、赤红壤和砖红壤，剧烈侵蚀程度下的径流泥沙浓度明显低于其它侵蚀程度。褐土和黄褐土的泥沙输移以悬移/跃移为主，而对于其它强风化土壤，悬移/跃移和滚移两种输移模式都存在。降雨强度、pH、非晶形氧化铝和交换性钠离子、团聚体稳定性影响泥沙粒径。所有类型土壤中砖红壤可蚀性最低。除黄褐土和强烈侵蚀红壤外，土壤可蚀性随着侵蚀程度的增加逐渐降低。剧烈侵蚀下土壤可蚀性明显低于无明显侵蚀和强烈侵蚀土壤。对于短期场降雨侵蚀过程，黏土矿物类型（水云母、1.4 nm过渡矿物）、非晶形氧化铝、土粒密度和团聚体稳定性影响土壤可蚀性及其动态变化，而且不同降雨强度下，影响土壤可蚀性的土壤性质不同。