土壤崩解研究進(jìn)展

保銳琴， 和貴祥， 黃廣杰， 段青松

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明650201； 2.大理農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 云南 大理 671003； 3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，云南 昆明 650201)

0 引言

我國土壤侵蝕過程復(fù)雜，侵蝕類型多樣，土壤侵蝕相關(guān)研究在生態(tài)文明大背景下迎來了新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)[1-2]。部分學(xué)者在評(píng)價(jià)指標(biāo)、影響因素、測(cè)定方法等方面取得一定研究成果，為土壤侵蝕防治提供了新的方法[3-9]。土壤崩解是指土壤在靜水中發(fā)生分散、碎裂、塌落和解體且不可逆的物理過程[10-11]，可用來反映土壤可蝕性，在土工試驗(yàn)規(guī)范中亦被稱為濕化[12-13]，是土壤普遍存在的一種水理現(xiàn)象[14]。土壤崩解是土壤侵蝕發(fā)生的必要條件，為進(jìn)一步侵蝕提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和前提條件[15]。土壤崩解是研究土壤侵蝕機(jī)理的方法之一，被用來作為衡量土壤抗蝕程度的指標(biāo)，土壤崩解性體現(xiàn)了土壤抗侵蝕能力，對(duì)土壤侵蝕防治具有重要意義[16-22]。因此，研究土壤的崩解特性及其崩解機(jī)理對(duì)保護(hù)土地資源及尋求土壤侵蝕防治措施等均具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。通過對(duì)土壤崩解相關(guān)研究文獻(xiàn)進(jìn)行總結(jié)，從土壤崩解測(cè)試方法、崩解過程特征、主要影響因素以及崩解機(jī)理等方面進(jìn)行綜述，提出近年來土壤崩解的研究方向和熱點(diǎn)，為有針對(duì)性地開展土壤崩解研究、尋求土壤侵蝕防治措施提供參考。

1 土壤崩解測(cè)試方法

1.1 浮筒法

蔣定生等[23]在20世紀(jì)90年代利用浮筒原理，自制測(cè)定土壤崩解的簡易儀器，方法原理為阿基米德浮力原理，即土壤浸水散落，網(wǎng)板上土體質(zhì)量下降、體積減小，使浮筒上浮，通過浮筒體積之差計(jì)算崩解速率。通過該儀器可獲得試樣體積隨崩解時(shí)間的變化情況，因此，該方法亦稱為體積法。水利部《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SL237-1999)[24]、交通部《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE40-2007)[25]以及電力行業(yè)《水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T5355-2006)[26]中規(guī)定的崩解試驗(yàn)方法均為此方法，在之后的土壤崩解研究中，大多學(xué)者也都參考這種方法[27]。具體測(cè)試方法：開始測(cè)試時(shí)，將土壤樣品放置在金屬網(wǎng)板上，手持浮筒上部將樣品沉浸到玻璃容器中，浸入過程中保持勻速，放入完成后記下浮筒初始讀數(shù)同時(shí)秒表計(jì)時(shí)開始。測(cè)試開始后，每30 s記錄浮筒齊水面的刻度讀數(shù)，也可根據(jù)樣品崩解的速度快慢適當(dāng)縮短或延長記錄讀數(shù)的時(shí)間間隔，同時(shí)記錄樣品的崩解特征。觀測(cè)時(shí)長依試驗(yàn)需要而定，一般為30 min，或當(dāng)試樣完全崩解后，測(cè)試結(jié)束。

傳統(tǒng)的浮筒法依托排開水的體積測(cè)定土壤崩解速率，若土樣處于非飽和狀態(tài)，內(nèi)部有空隙，隨著崩解進(jìn)行，土體吸水后內(nèi)部氣體逸出，造成體積測(cè)量不準(zhǔn)確。且浮筒上下浮動(dòng)難以穩(wěn)定，讀數(shù)困難，精確度下降，因此選用體積法測(cè)定土樣崩解的誤差比較大。

1.2 天平法

天平法采用質(zhì)量法進(jìn)行測(cè)試，相較于浮筒法，天平法解決了土樣內(nèi)部空氣對(duì)試驗(yàn)的影響，簡化了測(cè)試程序，克服了浮筒法數(shù)據(jù)校正難、浮筒刻度粗、測(cè)定費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問題，且天平結(jié)構(gòu)簡單，讀數(shù)準(zhǔn)確，近年來室內(nèi)土壤崩解試驗(yàn)越來越多采用天平法。其測(cè)試過程與浮筒法一致，天平讀數(shù)為某時(shí)刻崩解后的剩余質(zhì)量，注意每次試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證水面在同一位置[28]。

1.3 拉力計(jì)法

土壤崩解野外測(cè)試情況復(fù)雜，不可抗因素較多，與其他崩解裝置相比下，拉力計(jì)法精度較高、攜帶方便、操作簡單且無須額外電力支持，近年來學(xué)者結(jié)合自制崩解網(wǎng)架、崩解槽使用拉力計(jì)法在土壤崩解速率測(cè)定中應(yīng)用也越來越多。電子拉力計(jì)可通過數(shù)據(jù)線將測(cè)試數(shù)據(jù)輸入電腦，同步顯示測(cè)試曲線圖及測(cè)試過程，簡化數(shù)據(jù)處理步驟，更能準(zhǔn)確描繪出崩解過程，具有較大優(yōu)勢(shì)。測(cè)試過程與浮筒法一致，通過拉力計(jì)讀數(shù)即可計(jì)算出土壤崩解速率。

2 土壤崩解過程與形式

2.1 土壤崩解過程

王健等[19，29]研究表明，土壤崩解可分為緩慢崩解、指數(shù)崩解和崩解完成3個(gè)階段。肖海等[30-31]研究認(rèn)為，土壤累計(jì)崩解量隨試驗(yàn)進(jìn)程推進(jìn)呈先快速增加、再緩慢增加至最后逐漸趨于平穩(wěn)趨勢(shì)。崩解是從表層向里層漸進(jìn)的侵入破壞過程，并非均勻過程[32]。在緩慢崩解階段，土壤崩解量呈波動(dòng)變化，當(dāng)土樣浸水后，立即產(chǎn)生大量氣泡，土粒崩落，質(zhì)量減輕的同時(shí)土壤吸收水分質(zhì)量增大，崩解掉的顆粒質(zhì)量與土壤吸水增加的質(zhì)量基本相抵，拉力計(jì)數(shù)值僅有微小波動(dòng)；到達(dá)指數(shù)崩解階段時(shí)，土壤吸水達(dá)到飽和，土體開始大量破裂、脫離，迅速崩解，土壤內(nèi)部的膠結(jié)鍵在水分子作用下削弱或斷裂，內(nèi)聚力降低，土壤崩解較為劇烈，這個(gè)階段崩解量占總崩解量的絕大部分且累計(jì)崩解量呈指數(shù)增加；在崩解完成階段，剩余的部分土粒在水中呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，僅有少量土粒散落，崩解較為緩慢，呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，直至崩解停止。

2.2 土壤崩解形式

土樣浸水開始后，表層土顆粒會(huì)迅速擴(kuò)散，隨即產(chǎn)生大量氣泡，土樣邊界開始產(chǎn)生裂縫，邊緣土體沿裂縫崩落形成碎粒，清水變渾濁[22,33]。觀察發(fā)現(xiàn)，試樣先從底部開始崩解，崩解速率逐步加快，區(qū)域擴(kuò)大延伸到頂部，頂部表面開始出現(xiàn)縫隙，中后期氣泡直徑較小但密集，偶爾伴有大氣泡，崩解速率逐步緩慢[34-35]。一般來說，土壤崩解主要呈粉狀、散粒狀、鱗片狀、碎塊狀或崩解狀等多種形式[36]。

3 土壤崩解影響因素

根據(jù)文獻(xiàn)資料統(tǒng)計(jì)顯示，我國各類土壤崩解影響因素的研究包括黃土、紫色土、花崗巖發(fā)育土、邊坡土及其他土類(表1)。由于土壤形成因素和土壤形成過程不同，土壤崩解直接受土壤顆粒組成礦物成分[37-40]、土壤pH[41-42]、前期含水率[43-46]、溫度[17，47-48]、植物根系[30-31，49]、坡度[30-31，35]、農(nóng)業(yè)耕作[23]、干濕交替[10，19，34，41]、凍融循環(huán)[18，50-51]、水熱環(huán)境[52]、成土過程[23]、干密度[35，53]等多種因素的影響[54-55]。已有研究中不僅礦物成分、土壤黏粒含量等土壤自身特性被關(guān)注，干濕交替、植物根系、土壤前期含水率等外部環(huán)境也被廣泛研究。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在土壤崩解研究中，對(duì)土壤前期含水率、干濕交替和植物根系等因素的研究較為集中。

3.1 土壤初始含水率因素

水在土壤崩解中扮演著重要的角色，初始含水率是直接決定土壤發(fā)生崩解的關(guān)鍵因素之一[71-72]。黎澄生等[44]對(duì)不同含水率的花崗巖殘積土進(jìn)行崩解試驗(yàn)，利用平行試樣的浮力比分析方法修正實(shí)時(shí)崩解曲線，結(jié)果表明：初始含水率越低崩解速率越快，分段性也越顯著。李喜安等[57]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)黃土初始含水率增大到一定程度時(shí)其崩解性會(huì)急劇減小乃至消失，因?yàn)槌跏己试礁叩耐寥榔涑炙芰υ綇?qiáng)，滲透性降低，導(dǎo)致試樣崩解速率也降低，即土壤崩解速率隨初始含水率的增加而降低[73]。李建新等[46]也發(fā)現(xiàn)，在壓實(shí)度相同情況下，土樣含水率越高，崩解率越小，崩解時(shí)間越長。

對(duì)土樣崩解速率隨初始含水率的增加而降低原因，學(xué)者根據(jù)相關(guān)研究作出了解釋。沙琳川等[28，35]認(rèn)為，在其他條件相同情況下，初始含水率增大，土壤塑性增大的同時(shí)基質(zhì)吸力、滲水量及孔隙率反而減小，因土壤中已經(jīng)存在一定水分，遇水時(shí)浸水速度變得緩慢而均勻，不利于崩解作用的發(fā)生。王菁莪等[56-57]認(rèn)為，初始含水率增加，土粒周圍水膜增厚，再浸水時(shí)水膜增厚過程均勻且增量有限，同時(shí)會(huì)把土體中的氣體壓縮并分隔開，形成內(nèi)部應(yīng)力平衡，崩解的過程中水不容易進(jìn)入，不利于土壤崩解。張抒等[65]認(rèn)為，隨著初始含水率增大，黏土礦物吸水膨脹使其塑性增強(qiáng)，同時(shí)起膠結(jié)作用的黏土礦物在原始地應(yīng)力及邊界限制條件下已發(fā)生過膨脹，殘余膨脹能減少，此時(shí)膠結(jié)力因膠結(jié)面積增大而更為均勻，再浸水時(shí)不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，不利于土壤崩解發(fā)生。

3.2 土壤干濕交替因素

土壤干濕交替是指土壤系統(tǒng)熱力學(xué)和水文學(xué)視角短期變異較大的過程[74]。20世紀(jì)以來，干旱和極端降水天氣頻發(fā)，直接影響降雨、蒸發(fā)、徑流的時(shí)空分布，改變?nèi)蛩难h(huán)現(xiàn)狀，引起土壤干濕交替現(xiàn)象頻發(fā)[75]。在一年中土壤受降雨蒸發(fā)的周期性干濕交替過程多次發(fā)生，會(huì)改變土壤孔隙度的分布，造成土壤中裂縫發(fā)育等形態(tài)變化，并改變土壤理化性質(zhì)和有機(jī)質(zhì)含量，也會(huì)引起膠體礦物的遷移，土粒之間重新結(jié)合，土壤結(jié)構(gòu)得到重組，干濕交替已成為影響土壤抗蝕性不可忽略的外在因素[76-79]。王健等[19]基于Richards 模型針對(duì)黃土的崩解性進(jìn)行量化分割，結(jié)果表明，土壤崩解速率與干濕交替次數(shù)相關(guān)，土壤經(jīng)干濕交替處理后緩慢崩解階段延長，指數(shù)崩解階段推遲發(fā)生且崩解量顯著降低，可有效減緩?fù)寥辣澜馑俾?。申培武等[80]開展紅層泥巖干濕循環(huán)崩解性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)，干濕交替會(huì)改變土壤粒徑大小從而影響土壤崩解速率，且在前 8次干濕循環(huán)中變化顯著，而呂海波等[81]認(rèn)為，干濕交替延長了膨脹土崩解過程的時(shí)長。張素等[34]在干濕交替處理下對(duì)干熱河谷沖溝不同土層的抗崩解性能進(jìn)行模擬研究，就Ⅰ層、Ⅱ?qū)?、Ⅳ層和Ⅴ?由上至下)而言，隨著干濕交替次數(shù)增加，其平均崩解速度逐漸減小并趨于穩(wěn)定，而Ⅲ層和Ⅵ層的平均崩解速度隨干濕交替次數(shù)增加而增大。

干濕交替對(duì)土壤崩解的影響表現(xiàn)為促進(jìn)與抑制兩個(gè)方面。促進(jìn)作用體現(xiàn)為干濕交替會(huì)引起土壤中膠體物質(zhì)遷移流失而造成土壤粘聚力降低，破壞土壤整體結(jié)構(gòu)性，影響土壤力學(xué)強(qiáng)度并導(dǎo)致崩解發(fā)生。抑制作用體現(xiàn)為干濕交替后土壤顆粒在水分子壓力作用下得以重組，隨著土壤干濕交替次數(shù)的增加，土壤容重緩慢增長，使得土壤變得緊實(shí)，水分進(jìn)入土體使土壤顆粒崩解的能力變?nèi)酰寥辣澜馑俣冉档蚚34]。由于土壤崩解性直接受機(jī)械組成、成土過程、干密度、脹縮性、濕化速度和入滲率等差異性因素影響，所以干濕交替針對(duì)不同土壤的崩解促進(jìn)或抑制作用需要進(jìn)一步具體研究。

3.3 植物根系因素

植被是減少地表土壤侵蝕常見的水土保持生物措施，具有明顯的減流減沙效果[82-83]。植被根系與土壤形成根土復(fù)合體，在農(nóng)業(yè)土壤資源化利用、植被恢復(fù)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)中扮演著極為重要的角色[84-86]。為闡明植物根系影響土壤崩解性能的作用機(jī)理，肖海等[30-31]以消落帶紫色土和狗牙草根為研究對(duì)象，開展無根對(duì)照試樣、活根試樣和死根試樣3種處理土壤崩解試驗(yàn)，結(jié)果表明：根系的存在能夠有效減少土壤崩解量并降低其崩解速率；根系的作用機(jī)理又可分為物理作用和化學(xué)作用兩個(gè)方面，且以物理作用為主。肖宏彬等[49，67]根據(jù)根系對(duì)坡面土抗崩解能力的試驗(yàn)得出：雨水入滲時(shí)坡面土粒間的結(jié)合力小于孔隙氣壓是土體崩解的主要原因，而植物根系能降低雨水入滲產(chǎn)生的孔隙氣壓，還能提高土體結(jié)合力，這是植被根系能夠顯著提高土體抗崩解能力的原因。另有學(xué)者研究認(rèn)為[87-89]，植被根系提高土體抗崩解能力的原因在于：一方面植物根系能夠在表層土壤中以纏繞、穿插、加筋等作用形式形成根系網(wǎng)絡(luò)，利用根系物理作用對(duì)土壤進(jìn)行機(jī)械固結(jié)，極大地提高了土體的抗剪強(qiáng)度；另一方面能夠分泌形成大量的膠結(jié)物質(zhì)，利用其化學(xué)作用結(jié)合土壤顆粒膠，也能為土壤內(nèi)部創(chuàng)造良好的團(tuán)聚結(jié)構(gòu)和孔隙分布，提高土壤抗蝕能力。

3.4 其他因素

GAMBLE[90]認(rèn)為，濕度和溫度變化是巖土崩解的主要因素影響，且以濕度變化為主。YAMAGUCHI等[91]研究也表明，若沒有水的擠壓作用，改變溫度不會(huì)對(duì)巖土的崩解產(chǎn)生影響。肖海等[30-31，35]發(fā)現(xiàn)，崩解速率隨坡度增加而增加，整體崩解速率隨時(shí)間延長呈先增加后減緩趨勢(shì)。張抒等[65]從微觀角度研究崩解機(jī)制表明，非飽和土崩解性的主要控制因素為土中孔隙氣壓和基質(zhì)吸力。王菁莪等[56]對(duì)土-水特征曲線進(jìn)行擬合，得到土樣不同含水率時(shí)的基質(zhì)吸力，再進(jìn)行土壤崩解，結(jié)果表明，隨著初始基質(zhì)吸力增大，土壤崩解速率也增大，兩者之間存在對(duì)數(shù)關(guān)系。張丹等[92]運(yùn)用分維方法研究發(fā)現(xiàn)，干濕冷熱處理比干濕處理更容易崩解，而干濕處理又比冷熱處理更容易崩解。鄒翔等[93]針對(duì)云南小江流域內(nèi)不同土壤類型和土地利用類型對(duì)土壤進(jìn)行抗崩解性研究，測(cè)定土壤平均崩解速率，結(jié)果表明：從不同的土壤類型上，土壤平均崩解速率為棕壤>紫色土>褐紅壤>黃紅壤，從土地利用角度看，土壤平均崩解速率為裸坡>灌叢>林草地。另有研究表明[62，94]，土壤壓實(shí)度越高，土壤崩解速率越小，增加到一定高時(shí)，崩解特性基本消失。

4 土壤崩解機(jī)理

CASSELL[95]是最早針對(duì)巖土體崩解展開研究的學(xué)者之一，其認(rèn)為軟巖遇水崩解是巖土材料抗剪強(qiáng)度嚴(yán)重降低的原因。TERZAGHI等[96-97]認(rèn)為，壓力是導(dǎo)致巖土崩解的主要原因，孔隙中的氣體會(huì)在巖土體中形成裂隙，當(dāng)干燥巖土浸水后，裂隙內(nèi)部壓力上升，導(dǎo)致巖土體骨架沿薄弱的地方破裂而逐漸崩解散體，提出“氣致崩潰力學(xué)”來解釋崩解現(xiàn)象。CARON等[98]認(rèn)為，土體吸水以及吸水導(dǎo)致的氣體對(duì)土體的擠壓作用是土體穩(wěn)定性減弱的主要原因。 MORIWAKI[99]總結(jié)了崩解的三種破壞機(jī)理即氣體壓縮產(chǎn)生張應(yīng)力、膨脹不均勻產(chǎn)生張應(yīng)力或剪應(yīng)力及礦物顆粒間膠結(jié)力削弱。國內(nèi)許多學(xué)者對(duì)巖土體的崩解機(jī)理進(jìn)行研究，劉長武等[100]認(rèn)為，紅層軟巖的崩解是由于粘土礦物體積膨脹，產(chǎn)生不均勻應(yīng)力以及部分膠結(jié)物被稀釋、軟化或溶解引起的。譚羅榮等[101]分析國內(nèi)大量崩解試驗(yàn)認(rèn)為，崩解是由于巖土浸水出現(xiàn)表里不均勻膨脹，這種不均勻膨脹也導(dǎo)致巖土體表層出現(xiàn)拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生崩解，與膨脹性礦物含量也有直接關(guān)系。吳能森[102]從土體結(jié)構(gòu)性與損傷角度研究認(rèn)為，花崗巖殘土崩解的根本原因是軟化。張抒等[65]從微觀角度研究崩解機(jī)制表明，非飽和土的崩解本質(zhì)上是由于氣體空洞產(chǎn)生的斥力超過顆粒間的吸力造成的。崩解產(chǎn)生必須具備以下條件：一是水的存在；二是土體表面存在裂隙,或在水力作用下易產(chǎn)生裂隙；三是土壤浸水過程導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷，且破壞過程不可逆；四是土壤顆粒之間的膠結(jié)物水穩(wěn)性不強(qiáng)，易溶解；五是土體存在不穩(wěn)定的臨空面，若無臨空面，側(cè)向應(yīng)力卸荷、膨脹收縮等損傷及動(dòng)水力作用也不存在，崩解也無法延伸至土體內(nèi)部發(fā)展[10，13，32]。各要素之間互為因果，同時(shí)發(fā)生且彼此之間相互促進(jìn)，共同加劇土體崩解的發(fā)展[103]。不同土體類型崩解機(jī)理不同。

4.1 黃土崩解機(jī)理

黃土長期處于非飽和狀態(tài)，含水量相對(duì)較低，基質(zhì)吸力較大，土體浸水后產(chǎn)生一種力學(xué)破壞能，即“楔裂壓力”，其可促使裂隙發(fā)展，擴(kuò)大孔隙通道，導(dǎo)致土體軟化，強(qiáng)度降低[104-105]；其次，黃土土壤顆粒之間的膠結(jié)物水穩(wěn)性不強(qiáng)，遇水易溶解，黃土中常見的膠結(jié)物有黏土礦物、各種鹽類、有機(jī)質(zhì)等，其通過與骨架顆粒之間的各種力作用將顆粒粘結(jié)在一起，而黃土易溶鹽含量高，黏土礦物含量少，膠結(jié)弱，在水的作用下，膠結(jié)物被快速稀釋溶解，造成顆粒間粘結(jié)強(qiáng)度降低，浸水時(shí)極易發(fā)生崩解。黃土中各種物質(zhì)的溶解還會(huì)改變水溶液的成分及濃度，甚至在水中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加劇土體軟化崩解；最后，黃土的自重力也會(huì)破壞土體微結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[61]。

4.2 花崗巖殘積土崩解機(jī)理

花崗巖殘積土是花崗巖風(fēng)化后經(jīng)歷漫長而復(fù)雜的各種外力作用下，以及在特定的氣候和環(huán)境條件下所形成的土體，具有特殊的構(gòu)造，主要成分為石英，構(gòu)成土體骨架，而其他粘土礦物和游離氧化物充填在骨架之間，起膠結(jié)作用[66]。土體的基本單元以砂粒為主，同時(shí)也包含一定的粘粒成分、粘粒聚集體等，土體結(jié)構(gòu)連結(jié)復(fù)雜，表面的結(jié)構(gòu)裂隙和土體內(nèi)部的微孔隙為水浸入土體提供通道。土體浸水以后，土體中的氣體來不及完全排出，空氣壓縮變小，氣壓增大，進(jìn)而發(fā)生崩解破壞[65]；其次，花崗巖殘積土經(jīng)過強(qiáng)烈淋濾作用，含有較多膠結(jié)物，存在少量可溶性鹽及有機(jī)質(zhì)，水穩(wěn)定性較差，土體遇水時(shí)，可溶性物質(zhì)與水發(fā)生水化反應(yīng)，而被稀釋或者溶解到水中，使土體顆粒之間失去聯(lián)結(jié)導(dǎo)致整個(gè)土體的結(jié)構(gòu)隨強(qiáng)度降低而軟化，從而加速土體崩解[13，32，45]。

4.3 其他土類崩解機(jī)理

張晗秋[10]認(rèn)為，煤系土的崩解機(jī)理可從兩方面進(jìn)行解釋：一方面，煤系土先存裂隙豐富，遇水后會(huì)產(chǎn)生力學(xué)破壞能，使得土體發(fā)生變形和破壞；另一方面，煤系土中的石英和親水性強(qiáng)、顆粒較小的高嶺石、伊利石在浸水過程中水膜增厚引起土體不均勻膨脹，土體內(nèi)部產(chǎn)生不均勻應(yīng)力而導(dǎo)致土壤顆粒碎裂解體，但煤系土中親水性礦物含量相對(duì)較低，其影響較小，所以煤系土的先存裂隙是其發(fā)生崩解的主要原因。劉戰(zhàn)峰[69]認(rèn)為，粘粒含量較多的雜色粘土，如出露的灰綠色與紫褐色粘土崩解是由膨脹性粘土礦物的吸水水合、膨脹作用引起，因此可稱為“水合-膨脹擠壓軟化、崩解”；而含有非膨脹性粘土礦物以及較多的可溶鹽與有機(jī)質(zhì)的雜色粘土，如出露的灰黑色粘土的崩解破壞過程可概括為“吸水-膠結(jié)軟化、崩解”，因此，雜色粘土的崩解機(jī)理可概括為膨脹性礦物的膨脹擠壓作用為主的崩解破壞形式和以顆粒間膠結(jié)物質(zhì)的軟化作用為主的崩解破壞形式。周翠英等[33]研究發(fā)現(xiàn)，華南紅層風(fēng)化土的崩解破壞機(jī)理由土體礦物成分及其物理化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特性、膠結(jié)物特性等構(gòu)成，其相互之間共同作用使得紅層風(fēng)化土具有顯著崩解性。

5 問題與展望

在土壤崩解研究手段和對(duì)象方面，目前常規(guī)采用的方法是將小尺寸的土體浸入水中進(jìn)行崩解試驗(yàn)，由于試樣尺寸的限制，不能對(duì)有稍大孔隙的土樣進(jìn)行試驗(yàn)，且小尺寸土樣浸水比表面大于實(shí)際比表面，造成試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況不符。另外，崩解試驗(yàn)土樣多采用重塑土，重塑土可以模擬出原塑土基本特征，且試樣較均一，易獲得，然而土壤具有結(jié)構(gòu)性，各類土壤經(jīng)回填重塑或其他擾動(dòng)后失去原有結(jié)構(gòu)，不具有代表性。因此，應(yīng)盡量模擬出土壤在自然狀態(tài)下的崩解狀態(tài)，修正重塑土試驗(yàn)結(jié)果，使試驗(yàn)結(jié)果更能反映土壤崩解的客觀實(shí)際。

土體浸水過程中可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也可能對(duì)土體崩解產(chǎn)生影響，針對(duì)土壤礦物化學(xué)成分的研究還不夠深入，后續(xù)研究應(yīng)加強(qiáng)土壤礦物及水溶液化學(xué)成分改變方面的深入探索。土壤顆粒和團(tuán)聚體的固相以及孔隙相組成了土壤結(jié)構(gòu)，土壤結(jié)構(gòu)對(duì)邊界條件和外界擾動(dòng)非常敏感，對(duì)土壤崩解過程中土壤結(jié)構(gòu)與微結(jié)構(gòu)變化、土壤崩解同土壤結(jié)構(gòu)之間精確的量化表征仍需深入研究。同時(shí)，由于不同區(qū)域自然條件差異大且土壤崩解涉及的面積廣，在不同成土過程、礦物成分、含水率等影響因子的共同作用下的土壤性質(zhì)各異，全部開展人工監(jiān)測(cè)在科學(xué)試驗(yàn)上不合理且不經(jīng)濟(jì)，因此亟須建立土壤崩解模型用以預(yù)測(cè)不同條件下土壤崩解。

加強(qiáng)土壤抗崩解措施研究，并結(jié)合措施的經(jīng)濟(jì)性、可操作性等開展綜合評(píng)估,針對(duì)不同自然條件下土壤崩解提出適宜的治理措施，為控制土壤遇水崩解破壞提供治理思路。