土粒表面電場對土壤團聚體破碎及濺蝕的影響

劉婧芳，胡斐南,，楊志花，馬任甜，趙世偉,※

（1. 西北農林科技大學資源環境學院，楊凌 712100；2. 西北農林科技大學黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室，楊凌 712100；3. 中國科學院水利部水土保持研究所，楊凌 712100）

0 引 言1

土壤侵蝕是威脅全球生態環境安全和糧食安全的主要問題。降雨濺蝕發生在土壤水力侵蝕的初始階段[1-2]，不僅能為徑流侵蝕提供大量可搬運的松散顆粒[3]，還能夠增強徑流的搬運能力[4]，從而加劇水土流失，造成土地資源退化，制約農業的可持續發展。

土壤團聚體作為土壤結構的基本單元，其穩定性直接影響土壤孔隙狀況、入滲特性及地表結構變化[5-6]，是評估土壤抗蝕性的重要指標。團聚體愈穩定，對雨滴擊濺的抵抗力愈強。劉柏玲等[7]發現團聚體穩定性差的砂黃土濺蝕量明顯高于團聚體穩定性高的黑壚土。通常，降雨濺蝕量與團聚體穩定性呈顯著負相關[8]。團聚體破碎是影響濺蝕發生的關鍵一步[2,8-9]。程琴娟等[10]對黃綿土14個粒級濺蝕量的研究指出，隨粒徑增大濺蝕量增大，當粒徑約為0.105～0.22 mm 時濺蝕量達最大值，之后隨粒徑增大濺蝕量減小。Fu 等[11]對收集到的濺蝕液進行篩分，發現濺蝕量隨濺蝕粒徑的減小而增大。此外，有研究指出團聚體的破碎會導致表土結皮的形成，從而使濺蝕量顯著降低[12]。可見，團聚體破碎釋放顆粒的大小對于濺蝕的發生與發展具有重要意義。

目前，降雨引發團聚體破碎主要歸因于：雨滴打擊作用、消散作用、黏土礦物非均勻膨脹作用和理化分散作用等4 種機制[13]。理化分散作用強調土壤溶液化學性質變化對團聚體穩定性的影響。目前，相關學者對于前3 種機制的研究較多，團聚體穩定性的測定大都以純水為介質進行，對濺蝕的研究則多用純水模擬雨滴[7-8,14]，忽略了土壤溶液化學性質對團聚體穩定性的影響。但實際上土壤溶液并不是純水，而是含有不同化學物質的稀溶液。尤其是現代農業中，隨著化肥、農藥和調節劑的大量使用，越來越多的化學物質進入土壤，化學物質對土壤持水特性、土壤孔隙分布、土壤脹縮性等的作用必然影響到土壤團聚體的穩定性[15]。徐爽等[16]通過對不同濃度NaCl、Ca(Cl)2和Al(Cl)3溶液處理的＞0.25 mm 團聚體進行濕篩，發現團聚體穩定性明顯不同，表現為Al(Cl)3溶液處理的團聚體穩定性最大，且隨濃度增大團聚體穩定性增強。操慶等[17]通過用MgSO4、NaCl 和Ca(NO3)2配制的混合鹽培養土壤，發現土壤中鹽分的增加能促進＞0.25 mm 大團聚的形成。根據膠體雙電層理論[18]，溶液化學性質的變化會影響顆粒雙電層厚度，從而改變土壤顆粒周圍電場的分布情況。土粒表面電場則控制著土粒之間的相互作用力[19]。近幾年的研究發現，土壤顆粒間相互作用力（靜電斥力、水合斥力和范德華引力）高達數百個大氣壓，是引發團聚體破碎的主要推動力[19-22]。因此，土壤溶液化學性質主要是通過直接改變土粒表面電場來影響團聚體穩定性。Hu 等[19]發現隨著NaCl 溶液的濃度由1 降低到10-5mol/L，土粒表面電場急劇增大，紫色土團聚體破碎強度增大，穩定性降低。同樣地，Li 等[20]通過模擬降雨試驗發現，紫色土壤顆粒遷移量隨電場強度的增大而明顯增多。由此可見，土粒表面電場對團聚體穩定性和土壤侵蝕具有不可忽視的作用[23-24]。然而，目前相關研究主要集中在土粒表面電場對團聚體破碎強度和侵蝕強度的影響，鮮有研究關注電場作用下團聚體破碎粒徑分布特征及其對濺蝕的影響。因此，加強電場作用下團聚體破碎特征及濺蝕方面的研究，對于進一步深入認識降雨濺蝕發生機制具有重要意義。

黃土高原是全世界水土流失最為嚴重的地區之一。黃綿土和塿土都發育于黃土母質，是該區典型的耕種土壤，受人為干擾因素較大。基于此，本文以黃綿土和塿土為研究對象，采用不同濃度的電解質溶液定量調控土粒表面電場，旨在明確土粒表面電場對團聚體穩定性及破碎特征的影響，揭示電場作用下團聚體破碎特征及其對濺蝕過程的影響，以期為黃土高原水土流失的科學防控提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試土樣及基本性質

供試土樣選擇黃土母質發育的黃綿土和塿土，黃綿土由黃土母質經直接耕種而形成，中國系統分類為黃土正常新成土；塿土由發育在黃土母質上的褐土經長期耕作、逐年施用土糞堆積和黃土再沉積過程演化而成，中國系統分類為土墊旱耕人為土。本試驗黃綿土和塿土分別采自陜西安塞和楊陵農田耕作層，采集深度為20 cm。

土樣基本性質分析：有機質采用重鉻酸鉀外加熱法測定；pH 值采用電極法測定；土壤顆粒組成采用 MS2000激光顆粒分析儀（馬爾文公司，英國）測定。黏土礦物采用X 射線衍射儀（ZX2012，UItima IV，日本）測定，2 種土壤的主要黏土礦物類型為伊利石、綠泥石及高嶺石。陽離子交換量和比表面積采用物質表面性質聯合測定法測定[25]。土壤質地分類采用國際制。供試土樣的基本性質詳見表1。

表1 土壤基本理化性質 Table 1 Basic properties of tested soils

1.2 樣品制備

為了定量描述土粒表面電場強度對團聚體穩定性及濺蝕的影響，需要將黃綿土和塿土制備成單一離子的飽和樣[19-21]。研究表明Na+在電場作用下極化能力小，因而將土樣制備成Na+飽和體可以更直接的反映電場強度對團聚體穩定性及濺蝕的影響[19,26]。Na+飽和團聚體制備步驟如下[19]：首先稱取500 g 風干土樣于5 L 燒杯中，加入0.5 mol/L 的NaCl 電解質溶液至5 L，攪拌平衡24 h 后離心棄去上清液；重復該步驟3 次，然后用去離子水洗去土壤中多余鹽分，最后在60℃下烘干，研磨過篩后收集1～5 mm 團聚體備用。

1.3 土壤顆粒表面電場計算

自然條件下，降雨和土壤水分的蒸發會引起土壤溶液中電解質濃度變化從而改變土壤顆粒表面電場。本試驗中，利用不同濃度的NaCl 溶液來調節土壤顆粒表面電場，電解質濃度設置為10-4、10-3、10-2、10-1和1 mol/L。在NaCl溶液體系下，顆粒表面電位（0φ ）可通過下式計算[23]，

式中R 表示氣體常數，J/(mol·K)；T 表示熱力學溫度，K；F 表示法拉第常數，C/mol；Z 表示陽離子的化合價；c0表示本體溶液中電解質濃度，mol/L；c 表示雙電層中離子的平均濃度，mol/L；κ 德拜-休克爾參數，m?1；SCN表示陽離子數量，cmol/kg；SSA 表示比表面積，m2/g；ε表示相對介電常數，C2/(J·m).

電場強度隨距離分布的計算公式如下

式中E(x)表示距離顆粒表面x 處的電場強度，V/m；x 表示距離顆粒表面的距離，nm；φ(x)表示距離顆粒表面x 處的電位，V。

1.4 土壤團聚體穩定性測定

團聚體穩定性分析借鑒Le Bissionnais[13]的快速濕潤法，使團聚體在不同濃度（10-4、10-3、10-2、10-1和1 mol/L）NaCl 電解質溶液中經歷快速濕潤過程，最后分析破碎粒徑分布特征及平均重量直徑。團聚體穩定性測定具體步驟：稱取5 g 1～5 mm Na+飽和團聚體置于200 mL 玻璃燒杯中，用量筒沿燒杯壁緩慢加入100 mL NaCl 電解質溶液，靜置10 min 后吸出上清液；用酒精將團聚體洗入1、0.5、0.25、0.15 mm 孔徑的套篩頂部，以幅度2 cm 在99%酒精中上下振蕩10 次；最后用酒精將篩上團聚體分別沖入鋁盒中烘干稱質量并計算平均重量直徑MWD。該試驗設置3 次重復。

式中ri為第i 個篩子孔徑，mm，r0= r1，rn=rn+1；mi為第i 個篩子上團聚體質量百分比，%.

1.5 模擬降雨濺蝕試驗

濺蝕試驗采用自制針式降雨器（圖1）進行人工模擬降雨。自制針式降雨器由供液裝置、降雨裝置及連接二者的支撐裝置組成。供液裝置為下口瓶，于下口處連接一根有開關的塑料管對供雨裝置提供液體。供雨裝置為直徑15 cm 的圓筒，圓筒底部均勻分布22 個直徑0.6 mm的針頭。本試驗所用濺蝕盤在摩根濺蝕盤基礎上改制而成，是由外環斜面收集盤及內環水平可活動濺蝕盤組成的倒圓臺裝置。盤外環底部直徑為15 cm，頂部直徑及高均為30 cm，外環與內環中間用鐵皮焊接為光滑斜面，在斜面最低處打孔以供濺蝕液流出；活動濺蝕盤直徑為10 cm、高為1 cm，盤底部有滲水小孔，不僅便于排出入滲液體，更能阻止濺蝕盤中土壤表面水膜的形成，以防影響濺蝕。

圖1 降雨模擬試驗裝置圖 Fig.1 Diagram of rainfall simulation experimental apparatus

試驗采用不同濃度梯度（10-4、10-3、10-2、10-1和1 mol/L）的NaCl 電解質溶液模擬雨滴來調節土壤電場強度，雨強平均為60 mm/h，降雨高度控制在0.8 m，該高度下雨滴未達終點速度，根據公式[27]計算其實際速度，得雨滴動能為10.76 J/(m2·min)。試驗開始前先將1～5 mm Na+飽和團聚體均勻填裝于濺蝕盤內，容重控制在1.0 g/m3，當濺蝕盤表面出現明顯積水時停止降雨試驗，將收集的濺蝕液記錄體積后烘干稱質量。該試驗設置3次重復。

2 結果與分析

2.1 土壤表面電位及電場強度

不同濃度的電解質溶液能影響土壤顆粒雙電層厚度，進而對土粒表面電位及電場強度產生影響[18,23,26]。不同電解質濃度下土壤顆粒表面電位可通過陽離子交換量和比表面積計算，其計算結果列于表2。黃綿土和塿土表面電位（絕對值）隨電解質濃度的升高呈降低趨勢。當電解質濃度由10-4mol/L 升高到1 mol/L 時，黃綿土和塿土表面電位絕對值分別由320.2 和349.9 mV 降低到83.7 和113.4 mV，分別降低了73.9% 和67.6%。相同濃度下2 種土壤表面電位的不同可能與土壤本身的有機質含量和顆粒組成有關，二者是土壤最主要的帶電顆粒[28-29]。

表2 不同電解質濃度下土壤顆粒表面電位 Table 2 Surface potentials of soil particles at different electrolyte concentrations

圖2 為土壤顆粒附近電場強度隨距離的分布。各電解質濃度下，黃綿土和塿土顆粒表面電場強度均可達108V/m 數量級，但隨著距離的增大，電場強度都不同程度的減小。在電解質濃度較高時，電場強度作用距離較短，如電解質濃度為1 mol/L 時，電場的作用距離僅在10 nm 以內；隨著電解質濃度降低到10-4mol/L，電場強度的作用距離迅速增大，可達100 nm 以上。在給定距離處，這里以距離土壤顆粒表面10 nm 處為例，電場強度隨電解質濃度的降低或表面電位的升高，表現為先急劇增大而后保持不變的趨勢（圖3）。隨電解質濃度減小，電場強度急劇增大，表明高電解質濃度能明顯屏蔽土壤顆粒周圍的電場；而當電解質濃度小于10-2mol/L 后，電場強度隨濃度的減小不再發生明顯變化，這表明在本研究中電解質濃度10-2mol/L 是影響電場強度的關鍵濃度。

圖2 不同電解質濃度下土粒周圍電場強度分布 Fig. 2 Distribution of soil electric field around soil particles at different electrolyte concentrations

圖3 不同電解質濃度下距離土粒表面10 nm 處電場強度 Fig. 3 Soil surface electric field strength at the distance of 10 nm apart from particle surfaces under different electrolyte concentration and surface potential

2.2 土壤表面電場對團聚體穩定性的影響

2.2.1 土壤團聚體平均重量直徑變化特征

平均重量直徑（MWD）作為反映團聚體組成的綜合參數，是評價團聚體穩定性最常用的指標，其值越大團聚體穩定性越強[30-31]。圖4 為 MWD 值隨電解質濃度（表面電位）的變化。高電解質濃度（低電位）對應的MWD 值大，低電解質濃度（高電位）時MWD 值小，表明隨電解質濃度的降低，表面電位的增大，表面電場的增強，團聚體穩定性降低。當電解質濃度由1 mol/L 減小到10-2mol/L 時，黃綿土和塿土MWD 值分別減小了 53.0%和 44.2%；而當電解質濃度由10-2mol/L 繼續減小到10-4mol/L 時，2 種土壤MWD值僅減小了11.3% 和22.2%，降幅急劇減小。這表明本體溶液電解質濃度對團聚體穩定性的影響存在一個臨界點。在本試驗中，該臨界濃度為10-2mol/L，當電解質濃度高于10-2mol/L 時，團聚體穩定性隨電解質濃度減小迅速降低，而當電解質濃度低于10-2mol/L 時，電解質濃度對團聚體穩定性的影響明顯減弱。團聚體穩定性隨體系電解質濃度的變化趨勢和電場強度隨濃度的變化趨勢相反，即土粒表面電場越強，平均重量直徑值越小，團聚體越不穩定。

圖4 團聚體平均重量直徑隨電解質濃度與土壤 表面電位的變化 Fig. 4 Changes of MWD with electrolyte concentration and surface potential

2.2.2 土壤團聚體破碎粒徑分布特征

MWD 只能表征團聚體組成的整體變化趨勢，并不能準確反映受電解質溶液影響的團聚體組成的變化方向及程度。不同電解質濃度下團聚體破碎后的粒徑分布特征如圖 5 所示。1）在各電解質濃度下，2 種土壤團聚體破碎后＜0.15 mm 粒級的含量最高，＞1 mm 粒級的含量最低。2）隨著電解質濃度的升高，兩種土壤＜0.15 mm 微團聚體的含量表現為降低趨勢，而＞0.25 mm 的大團聚體含量表現為增加趨勢，這表明當土壤溶液電解質濃度較高時，土壤團聚體傾向于破碎為更大粒級的團聚體，即隨土壤溶液電解質濃度的升高，顆粒表面電場的降低，土壤團聚體的破碎程度將減小。3）在本研究中，電解質濃度10-2mol/L 是影響破碎團聚體粒徑變化的關鍵濃度，高于該電解質濃度時，各粒級團聚體含量隨電解質濃度升高變化迅速，而低于該電解質濃度時，各粒級團聚體含量變化幅度明顯減小。以黃綿土＞0.25～5 mm 粒級團聚體為例，當電解質濃度由10-4mol/L 增大到10-2mol/L 時，該粒級團聚體含量由4.0% 增加到6.7%，僅增加了2.7%；但當電解質濃度由10-2mol/L 增加到1 mol/L 時，該粒級團聚體含量迅速增加到42.8%，增加了36.1%。此外，在低電解質濃度下（≤10-2mol/L），團聚體組成比較單一，以＜0.15 mm 粒級團聚體為主，占總量的70%以上，而高電解質濃度下（＞10-2mol/L），＜0.15 mm粒級團聚體含量降低到50% 以下，0.15～0.25、0.25～0.5、0.5～1 及＞1mm 粒級團聚體含量迅速增大，團聚體破碎程度減小。這也表明在本試驗中電解質濃度10-2mol/L 是影響團聚體組成的關鍵濃度。4）對比2種土壤，各電解質濃度下，2 種土壤＞0.25 mm 大團聚體組成明顯不同，0.25～0.5 mm 粒徑大團聚體含量表現為黃綿土高于塿土，但0.5～1 和＞1mm 大團聚體含量表現為塿土高于黃綿土。

2.3 土壤表面電場對濺蝕的影響

土壤濺蝕顆粒質量隨電解質濃度（表面電位）的變化曲線如圖6 所示。當電解質濃度為1 mol/L 時，2 種土壤幾乎都沒有土壤顆粒濺出。當電解質濃度由1 mol/L減小到10-2mol/L 時，黃綿土和塿土濺蝕量分別增加了0.28 和0.40 g；而當電解質濃度繼續降低到10-4mol/L時，黃綿土和塿土濺蝕量僅增加了0.03 和0.08 g。這表明電解質濃度10-2mol/L 是影響兩種土壤濺蝕的關鍵濃度。當電解質濃度高于10-2mol/L 時，濺蝕量隨電解濃度降低迅速增大；當電解質濃度低于10-2mol/L 時，濺蝕量隨電解質濃度的降低幾乎無明顯變化。對比2 種土壤，電解質濃度為1 和10-1mol/L 時，黃綿土和塿土濺蝕量相近，當電解質濃度降低到10-2mol/L 時，塿土濺蝕量明顯高于黃綿土，這與不同電解質濃度下的團聚體粒徑分布有關。土壤濺蝕量隨體系電解質濃度的變化趨勢和電場強度隨濃度的變化趨勢相同，即土粒表面電場越強，濺蝕量越大。

圖5 不同電解質濃度下團聚體破碎后粒徑分布 Fig. 5 Distribution of soil fragments after aggregate breakdown at different electrolyte concentration

圖6 土壤濺蝕量和電解質濃度與土壤表面電位的關系 Fig. 6 Relationship between splash erosion mass and electrolyte concentration and surface potential

2.4 土壤電場作用下濺蝕與團聚體穩定性關系

團聚體穩定性是影響濺蝕最重要的參數之一。圖7表明黃綿土和塿土濺蝕量與MWD 呈顯著負線性關系，決定系數R2均達0.90 以上，表明2 種土壤濺蝕量隨團聚體穩定性降低而增大。進一步對不同電解質濃度下濺蝕量與團聚體破碎釋放的各組分含量進行相關分析，結果如表3 所示。2 種土壤濺蝕量與＜0.15 mm 微團聚體含量呈極顯著正相關，與＞0.25 mm 大團聚體呈極顯著負相關。黃綿土濺蝕量與＜0.15 mm（r=0.942）及 0.25～0.5 mm（r=-0.943）相關系數最大，表明黃綿土濺蝕量主要決定于這兩個組分的含量；而塿土濺蝕量與＜0.15 mm 組分含量的相關系數最大（r=0.974），表明本試驗條件下塿土濺蝕量更大程度上取決于團聚體破碎后釋放的＜0.15 mm微團聚體的含量。

圖7 不同電解質濃度下濺蝕量與團聚體穩定性關系 Fig. 7 Relationship between splash erosion mass and MWD value under different electrolyte concentration

表3 濺蝕量與團聚體各粒徑含量相關分析 Table 3 Correlation between splash erosion mass and size mass percentage under different electrolyte concentration

3 討 論

自然條件下，當雨水進入土壤后，相對干燥的土壤其本體溶液電解質濃度將會被立即稀釋。在本研究中，隨土壤溶液電解質濃度的降低，土粒表面電位和電場急劇增大。土壤溶液電解質濃度是影響土壤表面電場的重要因素[26,32]，隨著土壤溶液電解質濃度的降低，擴散雙電層厚度增加，土粒表面電位升高，土粒周圍電場增強，最終導致土壤顆粒間的靜電斥力增大，進而影響團聚體的穩定性[19-23,33]。本研究中，土壤團聚體穩定性隨本體溶液電解質濃度的降低表現為先急劇減小后趨于穩定的趨勢（圖4），其中本體溶液電解質濃度10-2mol/L 是團聚體破碎的關鍵濃度。這與Hu 等[19]和黃學茹等[34]的研究結果一致。Hu 等[19]通過靜水沉降法研究了在不同電場條件下紫色土團聚體的穩定性，發現電解質濃度10-2mol/L 是團聚體破碎的關鍵濃度。本研究中團聚體穩定性的試驗結果與土壤電場強度隨電解質濃度變化趨勢所反映的結果一致。這表明，土壤電場作用是干燥團聚體遇水破碎的主要因素。土粒周圍電場強度越大，團聚體破碎程度越大，釋放的細顆粒物質越多；當電場強度較弱時，土壤團聚體僅發生微弱的膨脹或破碎[19]。這說明，外界降雨將會通過影響土壤電場強度而影響團聚體的破碎程度。另一方面，人們普遍認為，在水體系中消散作用是引發團聚體破碎的主要原因[8,35]。然而，已有研究表明，消散作用其強度不超過1 個大氣壓[36]，遠小于顆粒間分子引力，并不足以使團聚體直接破碎。而表面電場所引發的顆粒間的靜電斥力可達數百甚至于上千個大氣壓，足以使團聚體發生破碎[21-24,37]。此外，若消散作用和雨滴打擊力是團聚體破碎的主要作用力，那么在不同電場強度下團聚體穩定性的差異應該很小。然而，本研究發現團聚體穩定性隨電場強度的增大而減小，二者均隨電解質濃度的變化表現出一致的趨勢。這說明，土粒表面電場是引發團聚體遇水破碎的關鍵因素。降雨濺蝕是坡面侵蝕發生的初始階段。土壤團聚體破碎是降雨濺蝕發生的關鍵一步[2]。在影響濺蝕過程的諸多因素中，團聚體穩定性被認為是影響降雨濺蝕最主要和最直接的因子。本研究中，濺蝕量隨體系電解質濃度的變化趨勢與團聚體穩定性隨濃度的變化趨勢相反。即隨本體溶液電解質濃度減小，團聚體穩定性迅速降低，濺蝕量急劇增大；當濃度低于10-2mol/L，團聚體穩定性和濺蝕量無明顯變化（圖4，圖6）。濺蝕量隨電解質濃度變化趨勢和電場強度隨濃度變化趨勢一致，即土粒表面電場越強，濺蝕量越大，說明土粒表面電場是影響濺蝕的重要因素。這與Li 等[20]對紫色土侵蝕量的研究相似，發現土壤侵蝕量隨電場的增強而增大。通過對電場作用下濺蝕量和團聚體穩定性的回歸分析，我們發現二者呈顯著負線性關系（圖7）。進一步對濺蝕量與團聚體破碎釋放的小粒徑組分進行相關分析，兩種土壤濺蝕量與＜0.15 mm 微團聚體相關系數最大（表3），表明濺蝕隨團聚體破碎程度的增大而增強。這與付玉等[38]的研究結果一致。土壤顆粒表面電場越強，團聚體穩定性越差，其破碎程度越大，釋放的小粒徑組分（＜0.15 mm）越多，土壤濺蝕量就越大；而在弱電場作用下，團聚體穩定性強，濺蝕量急劇降低。這說明土壤顆粒表面電場將會通過改變團聚體的破碎程度進而對濺蝕過程產生重要影響。

在降雨濺蝕過程中，人們普遍認為雨滴撞擊力不僅能使土壤顆粒發生遷移還能直接破碎團聚體，是引發降雨濺蝕的直接因素[2,39]。然而，雨滴打擊力作為宏觀作用力能夠使細顆粒物質發生躍遷，但并不能直接擊碎土壤團聚體。已有研究表明[40]，雨滴打擊力其大小僅有1～3個大氣壓，而土壤顆粒間分子引力可達上千個大氣壓，顯然，雨滴打擊力并不能直接使團聚體破碎。通過前述的分析可知，降雨過程中土壤團聚體破碎主要是土粒表面電場所引起的，土粒表面電場通過影響團聚體的破碎程度進而對濺蝕過程產生重要影響。該過程中，當團聚體破碎后，雨滴打擊力則主要使土壤細顆粒發生遷移而形成濺蝕。

4 結 論

1）土粒表面電場對黃綿土和塿土團聚體穩定性及濺蝕具有重要影響。隨電解質濃度降低，表面電位升高，土粒周圍電場增大，團聚體穩定性降低，濺蝕量增大。其中本體溶液電解質濃度10-2mol/L 是影響團聚體穩定性及濺蝕的關鍵濃度。

2）隨著表面電場的減弱，＜0.15 mm 微團聚體含量減小，0.25～0.5、0.5～1 及＞1 mm 大團聚體含量增加，土壤團聚體傾向于發生微弱的破碎或膨脹。

3）2 種土壤的濺蝕量與團聚體破碎后釋放的＜0.15 mm 微團聚體含量呈正相關，與＞0.25 mm 大團聚體含量呈負相關。電場作用下團聚體的破碎特征對降雨濺蝕具有重要的影響。

本研究初步揭示了降雨濺蝕發生的可能新機制，即當降雨進入土壤后，土壤本體溶液電解質濃度迅速稀釋，土粒周圍電場急劇增強，導致團聚體破碎并釋放大量小粒徑微團聚體甚至單粒，進而在雨滴打擊作用下發生躍遷而形成濺蝕。土粒表面電場可通過影響團聚體的破碎程度而影響降雨濺蝕過程。