土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性決定了土壤質(zhì)量的好壞，而土壤團聚體是土壤結(jié)構(gòu)最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是土壤最重要的組成部分。土壤團聚體的穩(wěn)定性對土壤物理性質(zhì)以及植物的生長具有極大的影響，團聚體穩(wěn)定性是土壤復(fù)雜生物、化學(xué)和物理過程綜合作用的結(jié)果，包括機械穩(wěn)定性和水穩(wěn)性。已有的研究涉及到團聚體的水穩(wěn)性，主要集中于一些土壤理化性質(zhì)對團聚體結(jié)構(gòu)的間接影響，而強烈耕作直接導(dǎo)致的土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變化的機理還不清楚。
中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所張建輝研究員、王勇博士等通過模擬強烈耕作、環(huán)境核素示蹤等手段研究了四川紫色土丘陵區(qū)坡耕地強烈耕作對土壤結(jié)構(gòu)變化的影響機制。結(jié)果表明，強烈耕作后<0.25mm粒徑非水穩(wěn)性團聚體含量比耕作前平均增加了36.98%（32.62～42.14%）（圖1），揭示了強烈耕作對土壤團聚體具有較強的破碎作用。強烈耕作導(dǎo)致水穩(wěn)性團聚體的平均質(zhì)量直徑（MWD）、平均幾何直徑（GMD）的變異系數(shù)分別增加了96.80%和86.15%，表明坡耕地不同景觀位置土壤結(jié)構(gòu)均發(fā)生了顯著的變化。強烈耕作后MWD和GMD值比耕作前均明顯減少，但順坡沿下坡方向，MWD和GMD值減少幅度逐漸降低，揭示了耕作造成坡面土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性明顯降低，并且坡面位置間明顯不同的變化。強烈耕作后，MWD值（或GMD值）在上坡和下坡均呈現(xiàn)顯著降低，而在中坡沒有明顯的變化。耕作的剪切效應(yīng)使大團聚體轉(zhuǎn)變?yōu)樾F聚體；同時表土層之下的土層（或母質(zhì)）物質(zhì)被耕入表土層產(chǎn)生稀釋效應(yīng)，降低其團聚體的含量。該研究最終指出，強烈耕作對坡耕地土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有兩方面的重要影響：即耕作引起土壤向下坡傳輸和耕作伴隨著機械破碎的雙重作用共同改變了坡面土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
該研究成果近期以“Influences of intensive tillage on water-stable aggregate distributions within the steep hillslope landscape”為題發(fā)表于國際專業(yè)期刊Soil and Tillage Research (2015, 151: 82-92)。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目（41271242和41401313）和中國科學(xué)院成都山地所“一三五”項目（SDS-135-1206）的資助。
不同坡位各級水穩(wěn)性團聚體的分布：（a）耕作前；（b）20次耕作
強烈耕作后平均質(zhì)量直徑（MWD）、平均幾何直徑（GMD）在不同坡位的變化：（a）MWD；（b）GMD