土壤胶体对土壤结构及石漠化的影响研究

蒋静

（贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳 550002）

目前学术界将土壤胶体主要分为三种类型且也被各界认可，其分别是无机胶体、有机胶体以及复合胶体，前两项主要是存在于土壤中的粘粒和腐殖质，而有机—无机复合胶体则是由二者结合而成的。

土壤结构是土壤中各种物质形成过程的物理框架，当前对于土壤结构的研究主要在于土壤团聚体，它直接影响到土壤的结构组成是否稳定，以及土壤的变化过程。土壤侵蚀对于农林产业发展和生态发展有很大影响，目前已引起相关领域学者的广泛关注，当前研究的主要内容是土壤团聚体是如何构成其结构的，还有它具体分布在哪里，数量多少，稳定性与活跃性情况，这些影响要素有利于对其成分、土地利用的研究。

通过对团聚体组成、土壤胶体情况以及胶体与团聚体之间的关系研究，可以体现胶体对土壤团聚体影响，从而为喀斯特地区水土保持治理工作提供理论依据。

1 土壤主要胶体对土壤结构影响的研究

1.1 土壤有机质含量对土壤结构的影响研究

判断土壤是否受到侵蚀以及受侵蚀的严重度可以通过土壤有机质的数量来确定，因此目前用来缓解水土流失的有效方法是添加土壤有机质的含量，相关研究发现土壤有机质含量和土壤的质量情况、土壤耕作的深度、土壤结构和肥力等影响因素有关。陈翠玲等[1]通过研究得出，土壤有机质含量随其土壤结块形成的0.250.01mm微团聚体数量的增加而增加，表明在0~20cm表土层中，有机质含量与0.250.01mm微团聚体的增加呈正比。研究表明，对比岩溶坡地次生灌林从在开垦前后的土壤有机质含量得出，而当土壤不能及时补充有机物时，其将会发生一定的恶化，比如矿化速度会变快等。土壤有机碳一般存在于形状以及所占面积都不一的团聚体里面，有机碳在不一样的聚集体中的分布也是不一样的，与形状小的相比，大型团聚体是高度富集的有机碳的来源，会存在更多的C和N等颗粒有机物和不稳定有机物。

土壤有机碳含量及其组成在不同土壤颗粒中的分布规律不容小觑。所以有很多专业学者都对土壤团聚体及其分布等相关内容展开了深入的探讨与分析。结果显示，大型集料的形成与微集料和有机胶凝物质有关，且有机碳含量随着集料粒径的增加而增加，大型集料中含有更多新的、易分解的有机物。此外，土壤质地不仅影响有机碳在土壤中的积累，也改变了土壤中有机碳在各个组成部分当中的分布方式。还有一些研究表示，土壤的质地与土壤中含有的有机碳的相关性不强，且有机碳对土壤质地的影响在不同的地区程度不同。这些研究结果的出现充分证明了当前的研究并不可靠，因为除土壤之外其他各种因素都会影响到土壤中有机碳含量的提高。

1.2 土壤胶体对土壤结构的影响研究

各类土壤聚合体的胶体结共存在两大类型，包括有机剂以及无机剂又称为永久剂。在20世纪90年代末章明奎[2]带领其整个团队深入我国南部地区进行科学研究，对南部地区红土的聚合体主要构成做了大量的深入研究，分析得到Fe和Al为粒径0.5~0.25mm团聚合体中胶结体的主要构成元素，在粒径大于0.5mm的大骨粒的分类中将其定义为有机物。在其有机胶结剂大量的实验研究以及理论分析中表明，将有机胶结体分为瞬时性、临时性以及持久性。瞬时性的胶结剂表面其内部元素很容易被区域内存在的微生物分解。其中占据一定地位的多糖成份主要与暂时稳定的大聚集体有关。Tisdall等[3]在1997年分析得出，包括真菌生理活动而生出的分泌物在内的临时性的有机物结合其环境中的矿物质颗粒和有机物形成72微米尺寸稳定的聚集体，然后经过时间的累积可以构成尺寸超过50m的聚集体。临时胶结剂通常随着土壤管理因素的变化而改变，一般是根和菌丝。它对大分子单体的构成是有一定关系的。持久性胶结剂的构成物质有芳族腐殖酸物质和没有定形的Fe，Al和铝硅酸盐，组成有机-无机复合物。

2 土壤主要胶体对石漠化影响的研究

2.1 土壤主要胶体对石漠化的影响

岩溶地区分布最广泛的两种岩石类型包括了石灰岩以及白云岩，而石灰土以及石质土壤就是由它们发育而来。石漠化形成的主要自然因素就是本地区内土壤的发生了石漠化，而石灰土和石质土壤在所有的土壤类型中发生不同程度石漠化概率以及发生石漠化的总发生率都将会处于最高状态。学者们对碳酸盐岩发育土壤的主要胶体对于石漠化影响进行了大量的研究。其中喀斯特石灰土的土体表层主要为有机质含量层区，除此之外，有机质含量微乎其微，因此一点植被受到破坏或者土壤被侵蚀，含有丰富有机质的表层被破坏以后，整个土壤结构将受到很大影响，从而导致土壤的抗冲蚀能力急剧下降，同时将受到更严重的侵蚀。这一研究表明土壤内部有机质的含量决定了土壤的抗冲蚀能力，在不同石漠化等级中小于0.005mm土粒与有机质成正极显著相关关系。通过大量实验数据表明，土壤的石漠化程度将会对土壤中沙粒含量以及黏土含量有提升作用。

随着土壤石漠化程度的增加，作用于土壤里面的N、P、K元素的数量严重不足，土壤中的各种营养元素也出现极度的供应不足。当土壤石漠化程度过于严重时土壤土层裸露，全N、全K和全P含量会急剧减少，几乎没有速效养分。当土地失去了基本的养分以后其基本的立地条件就达不到，土壤的抗侵蚀性变差，整体生存环境出于恶性循环中，因此单方面采取生物措施将很难改变这种境况。近年来，土壤石漠化的形式不容乐观，其土壤碳酸钙的含量也是动态趋势也属上升的状态，因此其交换和吸附阳离子的能力就会逐渐减弱并随着营养成分降低，土壤的吸水保肥能力也逐渐丧失，肥力状态变弱，土地的生产能力也将完全丧失。通过对喀斯特不同土地形式的土壤质量分析研究结果来看，林地肥力要高于石漠化下的草地与林地，他们的肥力下降的厉害，随之减少的还有一些有机质、氮、磷、钾含量，减少的量达到80%左右。之后研究了石漠化过程和土壤质量变化它们之间的联系，发现位于石漠化区域的土壤有机质中肥料三要素的含量和与植被覆盖度之间存在置信度极高正相关关系，此外，土壤的里几乎所有有机质的含量都会因为退化程度增高的因素而越来越低且速率很大，而且随着石漠化的发展，土体中SiO2的含量也明显升高。

2.2 土壤的结构对石漠化的影响

土壤的组成影响了土壤的结构特征，与此同时土壤的结构势必对土壤侵蚀的强弱造成影响。通过大量实验研究得出：水稳性团聚体含量及通气空隙度与土壤本身的抗侵蚀行息息相关，当两者其一发生变化时，土壤的抗蚀性也随之增强。土壤的耐腐蚀性还与土壤结构的受到损害的时效以及聚合体的均分质量之间的不同有关，如果两者中其一发生了巨大变化，那么土壤本身的耐侵蚀性将随之减弱。大于0.25mm水稳聚合体量和通气间隙系数和土壤的抗侵蚀性正相关，随着这两者的增加，土壤的抗冲性能也随之增强。土壤的耐腐蚀性还与土壤结构的受到损害时效性以及聚合体的重量之间的差异相关联，随着两者之间差异的增加，土壤的抗冲能力降低。

龙健等[4]采集了5个贵州的典型土壤剖面，基本上代表了贵州喀斯特地区土壤石漠化的各种类型以及各个阶段的各项特征。通过对土壤不同土层水稳性团聚体的研究，得出前者的加剧程度越大后者数值变化斜率的绝对值就越大且斜率为负，而这将会大大削弱土壤的蓄水能力以及抗侵蚀能力，土壤颗粒沙粒化现象加剧，并随着土壤石漠化的进一步加剧，物理粘土颗粒百分比小于0.01mm。相反，1~0.01mm的物理沙粒呈下降趋势。土壤自身的恶化在一定程度上与石漠化过程之间相互促进，且在时间和程度上都保持相对的统一。

3 结语

学者们对土壤结构的研究一直都没有停止过，通过对土壤的空隙及土壤的抗冲、抗蚀性来评价土壤结构好坏的研究相对来说比较的多。另外，也有大量的关于土壤有机质数量是否是造成土壤退化原因的研究。土壤结构的稳定性在水土保持领域也开展了很多的研究，团聚体的数量和团聚体的结构直接影响土壤结构的外部表现形式。虽然研究都得出了有机质，土壤的营养元素等，对土壤的结构存在影响，但对此分析影响的原因的研究则很少。

而对于土壤胶体的研究在国内还是很少，多数的研究集中在国外。国内土壤胶体的研究在熊毅院士所著的土壤胶体相关书籍中可以看到一个缩影，近年来的研究不多。而目前进行的土壤胶体研究中，大部分是侧重在各种胶体对土壤中重金属离子的吸附性；土壤中金属污染物与土壤胶体的相关性研究。土壤胶体对土壤的结构的形成的重要作用已经被学者们认同，但是人们多是从较宏观方面进行的评价。关于土壤胶体性质与土壤结构之间关系的研究很少，特别是关于土壤团聚体的相关性。而在石漠化相当严重的喀斯特地区，从土壤胶体角度探讨土壤团聚体与石漠化的关系方面的研究相对较少，这也为我们提供了一个新颖的研究领域。