科技日报记者 雍黎
作为打造“天府粮仓”的重要基础，紫色土广泛分布于川渝地区，支撑着四川盆地约70%的粮食生产。然而，这类土壤也极易发生水土流失，对长江上游生态安全构成威胁。1月13日，记者从重庆文理学院获悉，该校联合西南大学、西北农林科技大学等科研团队在系列研究中取得重要进展，首次从电化学机制的角度，深入揭示了紫色土团聚体形成与稳定的内在奥秘，为三峡库区水土保育和生态保护提供了新的科学依据。
土壤团聚体是土壤结构的“积木”，其稳定性直接影响土壤肥力、水分保持、抗侵蚀能力及温室气体减排等关键生态功能。针对紫色土团聚体形成与稳定这一核心问题，该研究团队在国家自然科学基金项目支持下，独辟蹊径，从土壤电化学理论出发，开展了系统性研究。
研究发现，紫色土颗粒表面存在高达数亿伏特每米的强电场，这一特性此前未得到充分考虑。基于此，团队创新建立了利用“离子探针”测定土壤颗粒间微观作用力（包括静电斥力、水合斥力和范德华引力）的方法体系。研究表明，这些颗粒间的“内力”极为强大，可达数百至上千个大气压，远超过雨滴击打土壤时产生的压强（通常不超过3个大气压）。这意味着，自然降雨和地表径流的直接机械破坏力，并非导致团聚体破碎的主因，而土壤颗粒自身表面的强电场及其调控的微观作用力，才是影响团聚体稳定性的深层次关键。
通过进一步探究，团队明确了紫色土胶体颗粒发生凝聚或分散的电化学机制，测定了其凝聚的临界粒径，并探索了外部静电场对颗粒行为的调控阈值。该研究从“介观尺度”（介于微观与宏观之间）的颗粒相互作用视角，揭示了土—水界面过程中，驱动三峡库区土壤团聚体形成与稳定的内在动力机制。
相关成果已发表在《欧洲土壤科学杂志》《国际土壤科学杂志》《土壤学报》等国内外期刊上。业内专家认为，这项工作不仅丰富了人们对土壤团聚体形成与稳定机理的认知，而且深化了对土壤水蚀过程的认识，为研发基于土壤“内力”调控的大团聚体形成和“内力-外力”联合调控的新型水土流失防治技术奠定了坚实的理论基础，对保障区域粮食安全与长江流域生态安全具有重要的战略意义。
（受访者供图）
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