蔣靜

（貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州貴陽 550002）

目前學(xué)術(shù)界將土壤膠體主要分為三種類型且也被各界認(rèn)可，其分別是無機(jī)膠體、有機(jī)膠體以及復(fù)合膠體，前兩項(xiàng)主要是存在于土壤中的粘粒和腐殖質(zhì)，而有機(jī)—無機(jī)復(fù)合膠體則是由二者結(jié)合而成的。

土壤結(jié)構(gòu)是土壤中各種物質(zhì)形成過程的物理框架，當(dāng)前對于土壤結(jié)構(gòu)的研究主要在于土壤團(tuán)聚體，它直接影響到土壤的結(jié)構(gòu)組成是否穩(wěn)定，以及土壤的變化過程。土壤侵蝕對于農(nóng)林產(chǎn)業(yè)發(fā)展和生態(tài)發(fā)展有很大影響，目前已引起相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注，當(dāng)前研究的主要內(nèi)容是土壤團(tuán)聚體是如何構(gòu)成其結(jié)構(gòu)的，還有它具體分布在哪里，數(shù)量多少，穩(wěn)定性與活躍性情況，這些影響要素有利于對其成分、土地利用的研究。

通過對團(tuán)聚體組成、土壤膠體情況以及膠體與團(tuán)聚體之間的關(guān)系研究，可以體現(xiàn)膠體對土壤團(tuán)聚體影響，從而為喀斯特地區(qū)水土保持治理工作提供理論依據(jù)。

1 土壤主要膠體對土壤結(jié)構(gòu)影響的研究

1.1 土壤有機(jī)質(zhì)含量對土壤結(jié)構(gòu)的影響研究

判斷土壤是否受到侵蝕以及受侵蝕的嚴(yán)重度可以通過土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量來確定，因此目前用來緩解水土流失的有效方法是添加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤的質(zhì)量情況、土壤耕作的深度、土壤結(jié)構(gòu)和肥力等影響因素有關(guān)。陳翠玲等[1]通過研究得出，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨其土壤結(jié)塊形成的0.250.01mm微團(tuán)聚體數(shù)量的增加而增加，表明在0~20cm表土層中，有機(jī)質(zhì)含量與0.250.01mm微團(tuán)聚體的增加呈正比。研究表明，對比巖溶坡地次生灌林從在開墾前后的土壤有機(jī)質(zhì)含量得出，而當(dāng)土壤不能及時(shí)補(bǔ)充有機(jī)物時(shí)，其將會(huì)發(fā)生一定的惡化，比如礦化速度會(huì)變快等。土壤有機(jī)碳一般存在于形狀以及所占面積都不一的團(tuán)聚體里面，有機(jī)碳在不一樣的聚集體中的分布也是不一樣的，與形狀小的相比，大型團(tuán)聚體是高度富集的有機(jī)碳的來源，會(huì)存在更多的C和N等顆粒有機(jī)物和不穩(wěn)定有機(jī)物。

土壤有機(jī)碳含量及其組成在不同土壤顆粒中的分布規(guī)律不容小覷。所以有很多專業(yè)學(xué)者都對土壤團(tuán)聚體及其分布等相關(guān)內(nèi)容展開了深入的探討與分析。結(jié)果顯示，大型集料的形成與微集料和有機(jī)膠凝物質(zhì)有關(guān)，且有機(jī)碳含量隨著集料粒徑的增加而增加，大型集料中含有更多新的、易分解的有機(jī)物。此外，土壤質(zhì)地不僅影響有機(jī)碳在土壤中的積累，也改變了土壤中有機(jī)碳在各個(gè)組成部分當(dāng)中的分布方式。還有一些研究表示，土壤的質(zhì)地與土壤中含有的有機(jī)碳的相關(guān)性不強(qiáng)，且有機(jī)碳對土壤質(zhì)地的影響在不同的地區(qū)程度不同。這些研究結(jié)果的出現(xiàn)充分證明了當(dāng)前的研究并不可靠，因?yàn)槌寥乐馄渌鞣N因素都會(huì)影響到土壤中有機(jī)碳含量的提高。

1.2 土壤膠體對土壤結(jié)構(gòu)的影響研究

各類土壤聚合體的膠體結(jié)共存在兩大類型，包括有機(jī)劑以及無機(jī)劑又稱為永久劑。在20世紀(jì)90年代末章明奎[2]帶領(lǐng)其整個(gè)團(tuán)隊(duì)深入我國南部地區(qū)進(jìn)行科學(xué)研究，對南部地區(qū)紅土的聚合體主要構(gòu)成做了大量的深入研究，分析得到Fe和Al為粒徑0.5~0.25mm團(tuán)聚合體中膠結(jié)體的主要構(gòu)成元素，在粒徑大于0.5mm的大骨粒的分類中將其定義為有機(jī)物。在其有機(jī)膠結(jié)劑大量的實(shí)驗(yàn)研究以及理論分析中表明，將有機(jī)膠結(jié)體分為瞬時(shí)性、臨時(shí)性以及持久性。瞬時(shí)性的膠結(jié)劑表面其內(nèi)部元素很容易被區(qū)域內(nèi)存在的微生物分解。其中占據(jù)一定地位的多糖成份主要與暫時(shí)穩(wěn)定的大聚集體有關(guān)。Tisdall等[3]在1997年分析得出，包括真菌生理活動(dòng)而生出的分泌物在內(nèi)的臨時(shí)性的有機(jī)物結(jié)合其環(huán)境中的礦物質(zhì)顆粒和有機(jī)物形成72微米尺寸穩(wěn)定的聚集體，然后經(jīng)過時(shí)間的累積可以構(gòu)成尺寸超過50m的聚集體。臨時(shí)膠結(jié)劑通常隨著土壤管理因素的變化而改變，一般是根和菌絲。它對大分子單體的構(gòu)成是有一定關(guān)系的。持久性膠結(jié)劑的構(gòu)成物質(zhì)有芳族腐殖酸物質(zhì)和沒有定形的Fe，Al和鋁硅酸鹽，組成有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物。

2 土壤主要膠體對石漠化影響的研究

2.1 土壤主要膠體對石漠化的影響

巖溶地區(qū)分布最廣泛的兩種巖石類型包括了石灰?guī)r以及白云巖，而石灰土以及石質(zhì)土壤就是由它們發(fā)育而來。石漠化形成的主要自然因素就是本地區(qū)內(nèi)土壤的發(fā)生了石漠化，而石灰土和石質(zhì)土壤在所有的土壤類型中發(fā)生不同程度石漠化概率以及發(fā)生石漠化的總發(fā)生率都將會(huì)處于最高狀態(tài)。學(xué)者們對碳酸鹽巖發(fā)育土壤的主要膠體對于石漠化影響進(jìn)行了大量的研究。其中喀斯特石灰土的土體表層主要為有機(jī)質(zhì)含量層區(qū)，除此之外，有機(jī)質(zhì)含量微乎其微，因此一點(diǎn)植被受到破壞或者土壤被侵蝕，含有豐富有機(jī)質(zhì)的表層被破壞以后，整個(gè)土壤結(jié)構(gòu)將受到很大影響，從而導(dǎo)致土壤的抗沖蝕能力急劇下降，同時(shí)將受到更嚴(yán)重的侵蝕。這一研究表明土壤內(nèi)部有機(jī)質(zhì)的含量決定了土壤的抗沖蝕能力，在不同石漠化等級中小于0.005mm土粒與有機(jī)質(zhì)成正極顯著相關(guān)關(guān)系。通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，土壤的石漠化程度將會(huì)對土壤中沙粒含量以及黏土含量有提升作用。

隨著土壤石漠化程度的增加，作用于土壤里面的N、P、K元素的數(shù)量嚴(yán)重不足，土壤中的各種營養(yǎng)元素也出現(xiàn)極度的供應(yīng)不足。當(dāng)土壤石漠化程度過于嚴(yán)重時(shí)土壤土層裸露，全N、全K和全P含量會(huì)急劇減少，幾乎沒有速效養(yǎng)分。當(dāng)土地失去了基本的養(yǎng)分以后其基本的立地條件就達(dá)不到，土壤的抗侵蝕性變差，整體生存環(huán)境出于惡性循環(huán)中，因此單方面采取生物措施將很難改變這種境況。近年來，土壤石漠化的形式不容樂觀，其土壤碳酸鈣的含量也是動(dòng)態(tài)趨勢也屬上升的狀態(tài)，因此其交換和吸附陽離子的能力就會(huì)逐漸減弱并隨著營養(yǎng)成分降低，土壤的吸水保肥能力也逐漸喪失，肥力狀態(tài)變?nèi)?，土地的生產(chǎn)能力也將完全喪失。通過對喀斯特不同土地形式的土壤質(zhì)量分析研究結(jié)果來看，林地肥力要高于石漠化下的草地與林地，他們的肥力下降的厲害，隨之減少的還有一些有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量，減少的量達(dá)到80%左右。之后研究了石漠化過程和土壤質(zhì)量變化它們之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)位于石漠化區(qū)域的土壤有機(jī)質(zhì)中肥料三要素的含量和與植被覆蓋度之間存在置信度極高正相關(guān)關(guān)系，此外，土壤的里幾乎所有有機(jī)質(zhì)的含量都會(huì)因?yàn)橥嘶潭仍龈叩囊蛩囟絹碓降颓宜俾屎艽?，而且隨著石漠化的發(fā)展，土體中SiO2的含量也明顯升高。

2.2 土壤的結(jié)構(gòu)對石漠化的影響

土壤的組成影響了土壤的結(jié)構(gòu)特征，與此同時(shí)土壤的結(jié)構(gòu)勢必對土壤侵蝕的強(qiáng)弱造成影響。通過大量實(shí)驗(yàn)研究得出：水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量及通氣空隙度與土壤本身的抗侵蝕行息息相關(guān)，當(dāng)兩者其一發(fā)生變化時(shí)，土壤的抗蝕性也隨之增強(qiáng)。土壤的耐腐蝕性還與土壤結(jié)構(gòu)的受到損害的時(shí)效以及聚合體的均分質(zhì)量之間的不同有關(guān)，如果兩者中其一發(fā)生了巨大變化，那么土壤本身的耐侵蝕性將隨之減弱。大于0.25mm水穩(wěn)聚合體量和通氣間隙系數(shù)和土壤的抗侵蝕性正相關(guān)，隨著這兩者的增加，土壤的抗沖性能也隨之增強(qiáng)。土壤的耐腐蝕性還與土壤結(jié)構(gòu)的受到損害時(shí)效性以及聚合體的重量之間的差異相關(guān)聯(lián)，隨著兩者之間差異的增加，土壤的抗沖能力降低。

龍健等[4]采集了5個(gè)貴州的典型土壤剖面，基本上代表了貴州喀斯特地區(qū)土壤石漠化的各種類型以及各個(gè)階段的各項(xiàng)特征。通過對土壤不同土層水穩(wěn)性團(tuán)聚體的研究，得出前者的加劇程度越大后者數(shù)值變化斜率的絕對值就越大且斜率為負(fù)，而這將會(huì)大大削弱土壤的蓄水能力以及抗侵蝕能力，土壤顆粒沙?；F(xiàn)象加劇，并隨著土壤石漠化的進(jìn)一步加劇，物理粘土顆粒百分比小于0.01mm。相反，1~0.01mm的物理沙粒呈下降趨勢。土壤自身的惡化在一定程度上與石漠化過程之間相互促進(jìn)，且在時(shí)間和程度上都保持相對的統(tǒng)一。

3 結(jié)語

學(xué)者們對土壤結(jié)構(gòu)的研究一直都沒有停止過，通過對土壤的空隙及土壤的抗沖、抗蝕性來評價(jià)土壤結(jié)構(gòu)好壞的研究相對來說比較的多。另外，也有大量的關(guān)于土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量是否是造成土壤退化原因的研究。土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在水土保持領(lǐng)域也開展了很多的研究，團(tuán)聚體的數(shù)量和團(tuán)聚體的結(jié)構(gòu)直接影響土壤結(jié)構(gòu)的外部表現(xiàn)形式。雖然研究都得出了有機(jī)質(zhì)，土壤的營養(yǎng)元素等，對土壤的結(jié)構(gòu)存在影響，但對此分析影響的原因的研究則很少。

而對于土壤膠體的研究在國內(nèi)還是很少，多數(shù)的研究集中在國外。國內(nèi)土壤膠體的研究在熊毅院士所著的土壤膠體相關(guān)書籍中可以看到一個(gè)縮影，近年來的研究不多。而目前進(jìn)行的土壤膠體研究中，大部分是側(cè)重在各種膠體對土壤中重金屬離子的吸附性；土壤中金屬污染物與土壤膠體的相關(guān)性研究。土壤膠體對土壤的結(jié)構(gòu)的形成的重要作用已經(jīng)被學(xué)者們認(rèn)同，但是人們多是從較宏觀方面進(jìn)行的評價(jià)。關(guān)于土壤膠體性質(zhì)與土壤結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的研究很少，特別是關(guān)于土壤團(tuán)聚體的相關(guān)性。而在石漠化相當(dāng)嚴(yán)重的喀斯特地區(qū)，從土壤膠體角度探討土壤團(tuán)聚體與石漠化的關(guān)系方面的研究相對較少，這也為我們提供了一個(gè)新穎的研究領(lǐng)域。