温度驱动的电化学机制对Lou土壤中土壤团聚体稳定性和颗粒迁移的影响

《Land Degradation & Development》：Temperature-Driven Electrochemical Mechanisms Governing Soil Aggregate Stability and Particle Transport in Lou Soil

本研究通过控制柱实验探究高温对 Lou 土壤团粒结构稳定性的影响，发现45℃显著增强稳定性，主要归因于温度升高的Hamaker常数增加，强化范德华吸引力主导净相互作用，微观电化学机制与宏观土壤行为相呼应，为气候变化下的土壤研究提供新机制。

　　

摘要

了解温度如何影响土壤团聚体的稳定性对于气候模型制作者、土壤科学家和土地管理者来说至关重要，他们希望预测在变暖情景下土壤结构的响应，尤其是在经历显著变暖趋势的生态脆弱地区。本研究通过使用Lou土壤进行的受控柱实验，探讨了温度驱动的土壤团聚体稳定性变化背后的电化学机制。与传统观点（即热应力会破坏土壤结构）相反，较高的温度（45°C）显著增强了团聚体的稳定性，而较低的温度（4°C和25°C）则没有这种效果。机制分析表明，土壤内部力的温度依赖性变化，特别是范德华吸引力压力和静电排斥压力，是主要驱动因素。尽管静电排斥压力随温度升高而增加，但Hamaker常数从4°C时的3.65×10^?20 J增加到45°C时的5.92×10^?20 J，从而增强了范德华吸引力压力，使得2纳米范围内的净相互作用主要由这种增强的吸引力成分主导。水溶液密度、重力和布朗运动的影响可以忽略不计。最后，本研究阐述了胶体尺度上的电化学相互作用如何调控宏观尺度的团聚体行为，将微观机制与田间尺度的土壤稳定性联系起来。这些发现揭示了控制温度诱导的团聚体稳定性的新机制和先前未被认识到的微观过程，从而推进了人们对气候变化下宏观土壤结构动态的理论理解。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。