地形属性对流域尺度土壤有机碳组分、团聚体稳定性与水 repellency 互作关系的调控机制

本研究针对农业流域土壤侵蚀驱动机制的复杂性，通过分析地形属性（Position/Sub-Position/Transect）对土壤有机碳（SOC）组分（总碳/活性碳/高活性碳）、团聚体稳定性（AS）及土壤水 repellency（SWR）的交互影响，发现高SOC含量（3.5%±0.59 g kg?1 ）主导AS稳定性（微裂/机械破碎MWD>3 mm），但坡位与形状显著调控SWR（16.2±19.4 s）与 slaking 阈值关系，为侵蚀敏感区（如Back-slope）的精准治理提供理论依据。

　　

土壤侵蚀是全球农业可持续发展的重大威胁，每年造成200-300亿吨表土流失。在阿根廷潘帕斯这样的核心粮仓，60%耕地面临中重度水蚀风险，极端降雨事件（如2024年巴西南部洪灾）更凸显问题的紧迫性。尽管学界已知土壤有机碳（SOC）、团聚体稳定性（AS）和水 repellency（SWR）是侵蚀关键驱动因子，但地形如何通过调控这些属性的互作来影响侵蚀动态，仍是未被破解的"黑箱"。尤其在高有机质免耕农田中，传统理论难以解释为何高AS土壤仍产生大量泥沙——这一矛盾促使阿根廷研究人员在典型小流域展开突破性研究。

研究团队选取554公顷的Santa María流域，基于数字高程模型划分Shoulder/Back-slope/Foot-slope等坡位和Ridgetop/Valley亚单元，采用Le Bissonnais三重测试（微裂/机械破碎/slaking）量化AS，结合水滴滴入时间法（WDPT）测定SWR，并通过化学氧化法分级SOC活性组分。

研究结果

1. 地形属性特征
地形分析显示Shoulder坡度最大（中位数2.78%），Valley最平缓（1.39%）。长而均匀的凸坡（Back-slope）与短凹坡（Foot-slope）形成鲜明对比，为后续土壤属性分异奠定基础。

2. AS、SOC与SWR的响应规律
AS整体极高（微裂MWD 3.4±0.10 mm），但slaking（2.4±0.58 mm）暴露脆弱点。Back-slope成为"阿喀琉斯之踵"，其SOC（3.02%）、AS均最低；Foot-slope则因水分汇集效应表现最佳。SWR（16.2±19.4 s）与slaking呈非线性关系，存在临界阈值（约60 s），超过后不再增强AS保护。

3. 地形-土壤互作机制
坡形通过改变水分分布间接调控SWR-SOC平衡：陡凸坡加速排水导致SWR升高，但SOC矿化加剧；凹坡则因持水性强抑制SWR发展。Valley的特殊微环境使AS比Ridgetop降低12%，印证了水文连通性对团聚体破坏的潜在影响。

结论与意义
该研究首次揭示潘帕斯免耕农田中地形-SOC-SWR的级联效应：①高SOC（>3.5%）是AS稳定的基石，但slaking机制仍受坡位调控；②SWR对AS的保护存在"60秒天花板效应"；③Back-slope和长凸坡应作为侵蚀防控优先区。成果发表于《CATENA》，为建立地形敏感的AS预测模型、优化保护性农业布局提供科学依据，尤其对南美粮食主产区的可持续发展具有战略价值。