土壤侵蚀是威胁全球生态环境安全和粮食安全的主要问题之一。溅蚀作为降雨侵蚀的初始阶段,对整个侵蚀过程可产生重要影响。因此,弄清降雨引发土壤团聚体破碎及溅蚀的发生机制对于土壤侵蚀的防控具有重要意义。当前,人们普遍认为降雨过程中土壤团聚体的破碎源于雨滴打击、流水剪切、消散作用、矿物非均匀膨胀等作用。然而,近年来研究表明,土壤内力包括静电斥力、范德华引力和水合斥力可能才是导致团聚体破碎的首要原因。黄土高原是我国水土流失最严重的地区,围绕该地区土壤侵蚀和团聚体稳定性已开展了大量研究并取得较好进展,但以往的研究都主要集中于雨滴打击和流水剪切等外力作用,而有关土壤内力对黄土区侵蚀过程的影响研究十分有限。因此,本文以黄土区主要分布的四种类型土壤为试验对象,通过测定土壤的表面电荷性质,计算不同内部条件下的土壤内力,结合团聚体稳定性试验,阐明土壤内力对黄土团聚体稳定性的影响机理;并通过调控不同的内外部条件,明确不同土壤内力及雨滴打击力下黄土的溅蚀特征及溅蚀团聚体粒径分布规律,揭示基于土壤内力和雨滴打击外力联合驱动的降雨溅蚀发生机制,以期为建立黄土高原土壤侵蚀防控的“内—外力”联合防控新技术提供一定的理论支撑。本研究取得的主要结果如下:1)定量获取了不同类型土壤表面电荷性质和土壤内力。结果表明:发育程度微弱的黄绵土表面电荷数量、比表面积和表面电荷密度都最低,分别为7.21 cmol·kg-1、23.00 m~2·g-1和0.31 C·m-2,明显低于发育成熟的黑垆土、褐土和塿土。发育成熟的三种土壤比表面积相近,约为黄绵土的1.80～2.15倍,表面电荷数量和表面电荷密度均为塿土最大,其次为褐土,黑垆土最小。不同土壤类型,内力不同。表面电荷密度最大的塿土静电斥力最大,有机质含量最高的黑垆土范德华引力最大,净作用力则为黄绵土最大。土壤有机质、黏粉粒及黏土矿物组成是影响其表面电荷性质及土壤内力的主要因素。对于同一种土壤,土壤颗粒间静电斥力受电解质浓度影响,随电解质浓度降低,静电斥力及净斥力增大。这表明土壤内力可通过改变土壤溶液浓度来调控。2)明确了土壤内力与团聚体稳定性的关系。结果表明:电解质浓度为1 mol·L-1时,土壤净斥力最小,此时团聚体最稳定;随电解质浓度降低至10-2 mol·L-1,土壤净斥力增大,团聚体稳定性降低,团聚体破碎释放＜0.15 mm粒级微团聚体含量增加,＞0.25 mm大团聚体降低,团聚体破碎程度增大。当电解质浓度小于10-2 mol·L-1后,随浓度降低,土壤内力基本保持不变,相应地,团聚体稳定性也不再发生明显变化。土壤内力与表征土壤团聚体稳定性的所有指标:团聚体破碎强度（ABS）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、分形维数（D）及大团聚体含量(R0.25)呈显著的指数关系（R~2＞0.92,P＜0.05）,表明土壤内力能强烈影响团聚体稳定性及团聚体粒径分布特征。3)揭示了降雨溅蚀的发生源于土壤内力和外力（雨滴打击力）的共同作用。通过不同浓度的电解质溶液调控土壤内力,不同的降雨高度调控外力。结果表明:随外力增大,溅蚀量增大。相同外力作用下,随浓度降低,土壤净斥力增大,四种土壤溅蚀量快速增大,当浓度＜10-2 mol·L-1,随浓度降低,土壤净斥力不再改变,溅蚀量无明显变化,表明土壤内力对降雨溅蚀具有重要影响。溅蚀量与团聚体稳定性呈负线性相关（R~2＞0.78,P＜0.01）。强斥力作用下(＜10-2 mol·L-1),团聚体破碎程度大,不同外力作用下,四种土壤溅蚀团聚体＜0.053 mm和0.053～0.15 mm含量达90%以上。当电解质浓度≥10-2 mol·L-1,净斥力降低,团聚体破碎程度降低,随外力增大,0.15～0.25、0.25～0.5及0.5～1 mm粒级含量增加。四种土壤溅蚀团聚体富集率随粒径减小而呈波动式增大,＜0.053 mm粒级富集率＞1。以上结果说明降雨溅蚀的发生源于土壤内力和外力的共同作用,土壤内力通过影响团聚体破碎粒径特征进而影响溅蚀,外力主要使土壤颗粒发生迁移。4)量化了土壤内力对降雨溅蚀的相对贡献率。采用无水乙醇和电解质溶液模拟雨滴,分别测定了只存在雨滴打击力时的溅蚀率SER（e）以及同时存在土壤内力和雨滴打击力时的溅蚀率SER（i+e）。结果表明:相同降雨动能下,雨滴打击力和土壤内力共同作用下的四种土壤溅蚀率明显高于仅在雨滴打击作用时的溅蚀率,且随浓度降低,二者间差异,即内力作用下的溅蚀率SER（i）增大。随降雨动能增大,四种土壤溅蚀率都呈指数增加（R~2＞0.98）。在电解质浓度＞10-1 mol·L-1时,土壤内力对降雨溅蚀的贡献率低于50%,即土壤内力对溅蚀的贡献低于雨滴打击力,这主要是因为高电解质浓度下,土壤内力小,团聚体破碎释放大粒级团聚体,降雨溅蚀主要受控于雨滴打击外力的迁移能力。当电解质浓度≤10-1 mol·L-1时,土壤内力对黄土溅蚀的贡献高于50%,说明强斥力作用下,土壤内力对溅蚀的贡献高于雨滴打击力。5)阐明了降雨溅蚀过程中离子特异性效应发生的重要原因。理论计算结果发现,考虑Na+、K+离子在土壤强电场中的非经典极化差异后,Na+、K+体系土壤静电斥力及净斥力均表现为Na+＞K+,且Na+与K+体系之间土壤静电斥力及净斥力的差异随浓度降低而增大,这预示着K+体系维持团聚体稳定性及抗溅蚀能力要强于Na+,且低浓度时这种差异会更明显。Na+、K+体系不同电解质浓度下团聚体稳定性及降雨溅蚀的试验测定发现,四种土壤SER和ABS都表现为Na+＞K+,且随电解质浓度降低,Na+、K+饱和团聚体之间SER、ABS差异增大。土壤团聚体稳定性及降雨溅蚀的离子特异性效应与理论预期结果一致,说明离子非经典极化影响的土壤内力是本研究中溅蚀及团聚体稳定性离子特异性发生的原因。基于上述结果,我们得到以下结论:土壤内力和雨滴打击力共同驱动降雨溅蚀的发生。在降雨溅蚀过程中,土壤内力导致团聚体破碎并释放出大量细颗粒物质,为雨滴击溅提供了大量可供搬用的物质,是溅蚀发生的“源”动力;雨滴打击力则使土壤颗粒跃移形成溅蚀,是溅蚀发生的“汇”动力。土壤溶液离子浓度及离子种类可通过影响土壤内力作用进而影响土壤团聚体稳定性和溅蚀过程。