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(tuán)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(tuán)聚體的穩(wěn)定性對(duì)土壤物理性質(zhì)以及植物的生長(zhǎng)具有極大的影響，團(tuán)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(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)性。已有的研究涉及到團(tuán)聚體的水穩(wěn)性，主要集中于一些土壤理化性質(zhì)對(duì)團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的間接影響，而強(qiáng)烈耕作直接導(dǎo)致的土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變化的機(jī)理還不清楚。
中國(guó)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(qiáng)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(qiáng)烈耕作對(duì)土壤結(jié)構(gòu)變化的影響機(jī)制。結(jié)果表明，強(qiáng)烈耕作后<0.25mm粒徑非水穩(wěn)性團(tuán)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(qiáng)烈耕作對(duì)土壤團(tuán)聚體具有較強(qiáng)的破碎作用。強(qiáng)烈耕作導(dǎo)致水穩(wěn)性團(tuán)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(qiáng)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(qiáng)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(tuán)聚體轉(zhuǎn)變?yōu)樾F(tuán)聚體；同時(shí)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(tuán)聚體的含量。該研究最終指出，強(qiáng)烈耕作對(duì)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(jī)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(guó)際專業(yè)期刊Soil and Tillage Research (2015, 151: 82-92)。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41271242和41401313）和中國(guó)科學(xué)院成都山地所“一三五”項(xiàng)目（SDS-135-1206）的資助。
不同坡位各級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體的分布：（a）耕作前；（b）20次耕作
強(qiáng)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