编辑推荐：
在干旱地区，灌溉对农业生产意义重大，但对土壤特性影响复杂。研究人员针对巴西半干旱地区钙质土壤，探究 23 年灌溉的影响。结果发现灌溉改变土壤形态、矿物学特征等。这为干旱地区土壤可持续管理提供依据。
在地球广袤的陆地上，干旱地区占据了约 47% 的面积，并且随着全球气候变化，它们的范围还在不断扩张。干旱地区降水稀少，水分稀缺成为制约农业生产的关键因素。为了提高农作物产量，灌溉在这些地区广泛应用。然而，灌溉虽然在一定程度上缓解了缺水问题，却给土壤带来了诸多复杂影响。例如，土壤的盐渍化、压实和侵蚀问题日益凸显，严重威胁着土壤的可持续生产力。在巴西半干旱地区，这一问题尤为突出，它是世界上人口密集且极易受气候变化影响的干旱地区之一。以往针对该地区灌溉对土壤影响的研究，大多聚焦于盐渍化和侵蚀方面，对于土壤矿物变化和成土过程的研究相对较少。但深入了解灌溉对土壤矿物变化和成土过程的影响至关重要，因为这有助于预测灌溉管理对土壤形成自然动态的影响，进而为土壤的可持续管理提供科学依据。
在这样的背景下，来自国外的研究人员开展了一项研究，旨在探究 23 年灌溉对巴西半干旱地区石灰性土壤（Eutric Calcaric Cambisol）的影响。研究成果发表在《CATENA》杂志上。
研究人员主要运用了热重分析（thermogravimetric analysis）、X 射线衍射建模（X-ray diffraction modeling）以及土壤薄片的微观形态描述（micromorphological description of thin sections）等技术方法。研究选取了相距 40 米的一处灌溉土壤剖面（IRR）和一处非灌溉土壤剖面（NIRR）进行对比分析。
一、灌溉对土壤形态的影响
研究发现，虽然根据世界土壤分类系统（WRB，2015），两种土壤均被归类为 Eutric Calcaric Cambisol（Loamic, Petrocalcic），但灌溉土壤（IRR）和非灌溉土壤（NIRR）在形态上存在显著差异。非灌溉土壤（NIRR）可识别出三个 B 亚层（Bwkc1、Bwkc2 和 Bwkc3） ，而灌溉改变了土壤的相对 c/f 分布，使其从细纹状（enaulic）转变为斑状（porphyric）。随着土壤深度增加，土壤结构也发生变化，从颗粒状和中度发育的亚角块状结构转变为强烈发育的亚角块状结构；土壤的微观结构特征也有所改变，如斑纹状结构（stipple-speckled fabrics）变为条纹状双折射结构（striated birefringent fabrics）。这表明灌溉显著改变了土壤的宏观和微观形态结构。
二、灌溉对土壤矿物学的影响
通过热重分析和 X 射线衍射建模等技术，研究人员发现灌溉促进了土壤中蒙脱石层比例的增加，形成了新的混层粘土相（伊利石 - 蒙脱石，illite–smectite）。这一过程可能是由碳酸盐溶解以及随后土壤溶液中阳离子富集引发的。受此影响，灌溉土壤（IRR）的阳离子交换容量（CEC）、交换性钠百分比（ESP）、粘土活性以及 K?和 Ca2?浓度均有所增加。由此可见，灌溉对土壤矿物学性质产生了重要影响。
综合上述研究结果，研究人员得出结论：经过 23 年的灌溉，Eutric Calcaric Cambisol 土壤在宏观和微观形态以及矿物学方面发生了显著变化。这些变化是由灌溉引起的干湿循环频率增加导致的，土壤结构和矿物组成的改变又进一步影响了土壤的肥力和功能。该研究为理解干旱地区灌溉对土壤的影响提供了新的视角，强调了灌溉面积增加可能重塑土壤成土过程和土壤肥力，对干旱地区土壤的可持续管理具有重要意义。它提醒人们在进行灌溉农业时，需要充分考虑对土壤长期影响，制定合理的灌溉策略，以维持土壤的健康和可持续生产力。
