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隋重慶鉄道斜面を研究対象とし、土壌抵抗率、土壌電気化学（腐食電位、酸化還元電位、電位勾配、pH）、土壌陰イオン（全可溶性塩、Cl-、SO42-、および）、土壌栄養（水分含有量、有機物、全窒素、アルカリ加水分解窒素、有効リン、有効カリウム）について、異なる斜面の下で、人工土壌の個別指標と総合指標に基づいて腐食度を評価した。他の要因と比較すると、水が斜面保護ネットの腐食に最も大きな影響を与え、次いで陰イオン含有量が影響する。全可溶性塩は斜面保護ネットの腐食に中程度の影響を与え、迷走電流も斜面保護ネットの腐食に中程度の影響を与える。土壌サンプルの腐食度を総合的に評価したところ、上部斜面の腐食は中程度、中部および下部斜面の腐食は強かった。土壌中の有機物は電位勾配と有意に相関していた。有効窒素、有効カリウム、有効リンは陰イオンと有意に相関していた。土壌の栄養分は、斜面の種類と間接的に関連している。
鉄道、高速道路、水利施設を建設する際、山の開削はしばしば避けられない。中国南西部は山岳地帯であるため、鉄道建設には山の大規模な掘削が必要となる。これにより、元の土壌や植生が破壊され、岩だらけの斜面が露出する。この状況は地滑りや土壌侵食を引き起こし、鉄道輸送の安全性を脅かす。地滑りは道路交通に悪影響を及ぼし、特に2008年5月12日の汶川地震以降は深刻化している。地滑りは広範囲に及ぶ深刻な地震災害となっている1。 2008年に四川省の主要幹線道路4,243キロメートルを評価したところ、路盤と斜面擁壁で1,736件の深刻な地震災害が発生し、これは評価対象の総延長の39.76%を占めた。道路被害による直接的な経済損失は580億元を超えた2,3。世界の事例では、地震後の地質災害は少なくとも10年間（台湾地震）続き、場合によっては40～50年間（日本の関東大震災）続くこともある4,5。勾配は地震災害に影響を与える主な要因である6,7。したがって、道路の斜面を維持し、安定性を強化する必要がある。植物は斜面保護と生態景観の回復においてかけがえのない役割を果たす8。通常の土壌斜面と比較して、岩盤斜面には有機物、窒素、リン、カリウムなどの栄養因子が蓄積されておらず、植生成長に必要な土壌環境がない。傾斜が大きく雨による浸食が激しいため、斜面の土壌は容易に失われます。斜面の環境は厳しく、植物の生育に必要な条件が不足しており、斜面の土壌は支持安定性に欠けています。斜面を保護するために土壌を覆うための基質を斜面に散布することは、我が国で一般的に使用されている斜面生態系修復技術です。散布に使用される人工土壌は、砕石、農地土壌、藁、複合肥料、保水剤、接着剤（一般的に使用される接着剤には、ポルトランドセメント、有機接着剤、アスファルト乳化剤などがあります）を一定の割合で混合したものです。技術プロセスは次のとおりです。まず岩の上に有刺鉄線を張り、次にリベットとアンカーボルトで有刺鉄線を固定し、最後に専用の噴霧器で種子を含む人工土壌を斜面に散布します。完全に亜鉛メッキされた14番の菱形金属メッシュが主に使用され、メッシュの標準は5cm×5cm、直径は2mmです。金属メッシュにより、土壌マトリックスが岩の表面に耐久性のある一体型のスラブを形成できます。金属メッシュは腐食します土壌自体が電解質であるため、土壌腐食の程度は土壌の特性に依存します。土壌腐食要因の評価は、土壌による金属メッシュの侵食を評価し、地滑りの危険性を排除する上で非常に重要です。
植物の根は斜面の安定化と侵食制御において重要な役割を果たすと考えられています10,11,12,13,14。浅層地滑りから斜面を安定させるために、植物の根が土壌を固定して地滑りを防ぐことができるため、植生を利用できます15,16,17。木本植物、特に樹木は浅層地滑りを防ぐのに役立ちます18。植物の垂直および側方根系によって形成される頑丈な保護構造は、土壌中の補強杭として機能します。根の構造パターンの発達は遺伝子によって駆動され、土壌環境はこれらのプロセスにおいて決定的な役割を果たします。金属の腐食は土壌環境によって異なります20。土壌中の金属の腐食の程度は、かなり急速な溶解から影響が無視できる程度まで様々です21。人工土壌は実際の「土壌」とは大きく異なります。自然土壌の形成は、数千万年にわたる外部環境と様々な生物との相互作用の結果です22,23,24。木本植物は安定した根系と生態系を形成するため、金属メッシュと岩盤斜面および人工土壌を組み合わせた構造が安全に機能するかどうかは、自然経済の発展、生命の安全、生態環境の改善に直接関係する。
しかし、金属の腐食は大きな損失につながる可能性があります。1980年代初頭に中国で行われた化学機械およびその他の産業に関する調査によると、金属腐食による損失は総生産額の4%を占めていました。したがって、腐食メカニズムを研究し、経済建設のための保護対策を講じることは非常に重要です。土壌は、気体、液体、固体、微生物の複雑なシステムです。微生物の代謝物は材料を腐食させる可能性があり、迷走電流も腐食を引き起こす可能性があります。したがって、土壌に埋設された金属の腐食を防ぐことが重要です。現在、埋設金属腐食の研究は主に、（1）埋設金属腐食に影響を与える要因25、（2）金属保護方法26,27、（3）金属腐食の程度の判定方法28、異なる媒体での腐食に焦点を当てています。しかし、研究対象の土壌はすべて自然であり、十分な土壌形成プロセスを経ていました。しかし、鉄道岩盤斜面の人工土壌侵食に関する報告はありません。
他の腐食性媒体と比較して、人工土壌は非流動性、不均一性、季節性、地域性といった特徴を持つ。人工土壌中の金属腐食は、金属と人工土壌間の電気化学的相互作用によって引き起こされる。金属腐食の速度は、固有の要因に加えて、周囲の環境にも依存する。水分含有量、酸素含有量、総可溶性塩含有量、陰イオンおよび金属イオン含有量、pH、土壌微生物30,31,32など、さまざまな要因が個別にまたは組み合わせて金属腐食に影響を与える。
30 年にわたる実践の中で、岩だらけの斜面の人工土壌をいかにして恒久的に維持するかという問題は、長年の課題となってきた 33。土壌侵食のため、10 年間の手作業による管理の後、一部の斜面では低木や樹木が成長できなくなっている。金属メッシュの表面の土が一部で洗い流されている。腐食のため、一部の金属メッシュに亀裂が入り、その上下の土壌がすべて失われている (図 1)。現在、鉄道斜面の腐食に関する研究は、主に鉄道変電所の接地グリッドの腐食、ライトレールによって発生する迷走電流腐食、鉄道橋 34,35、線路、その他の車両設備 36 の腐食に焦点を当てている。鉄道斜面保護用の金属メッシュの腐食に関する報告はない。本論文では、綏峪鉄道南西岩盤斜面の人工土壌の物理的、化学的、電気化学的特性を研究し、土壌特性を評価することによって金属腐食を予測し、土壌生態系の復元と人工復元のための理論的および実践的な基礎を提供することを目的とする。
試験地は四川省の綏寧駅近くの丘陵地帯（北緯30度32分、東経105度32分）に位置しています。この地域は四川盆地の中央部に位置し、低い山と丘陵があり、地質構造は単純で地形は平坦です。浸食、削り込み、水の蓄積により、浸食された丘陵地帯が形成されています。基盤岩は主に石灰岩で、表土は主に紫砂と泥岩です。岩盤の一体性は低く、岩石は塊状構造です。調査地域は亜熱帯湿潤モンスーン気候で、早春、暑い夏、短い秋、晩冬という季節特性があります。降水量が多く、光と熱資源が豊富で、無霜期間が長く（平均285日）、気候は穏やかで、年間平均気温は17.4℃、最も暑い月（8月）の平均気温は27.2℃、最高気温は39.3℃です。最盛期は1月（平均気温6.5℃）、最低気温は-3.8℃、年間平均降水量は920mmで、主に7月と8月に集中しています。春、夏、秋、冬の降水量は大きく変動します。各季節の降水量の割合は、それぞれ19～21%、51～54%、22～24%、4～5%です。
調査地は、2003年に建設された玉遂鉄道の斜面にある、傾斜約45度の斜面である。2012年4月時点では、遂寧駅から1km以内の南向きの斜面であった。自然斜面を対照として使用した。斜面の生態修復には、生態修復のための海外の表土散布技術を採用した。鉄道側斜面の高さに応じて、斜面は上り斜面、中腹斜面、下り斜面に分けられる（図2）。切土斜面の人工土の厚さは約10cmであるため、土壌金属メッシュの腐食生成物による汚染を避けるために、ステンレス鋼のシャベルのみを使用して土壌表面0～8cmを採取した。各斜面位置につき4つの反復を設定し、反復ごとに15～20のランダムサンプリングポイントを設定した。各反復は、S字型ラインサンプリングポイントからランダムに決定された15～20の混合物である。その生重量は約500グラムである。サンプルをポリエチレンジップロックバッグに入れて実験室に持ち帰り、処理する。土壌は自然乾燥させ、砂利や動植物の残渣を取り除き、瑪瑙の棒で砕き、20メッシュのふるいにかける。粗粒子を除き、100メッシュのナイロンふるいを使用する。
土壌抵抗率は、Shengli Instrument Company製のVICTOR4106接地抵抗計を用いて測定した。土壌抵抗率は現場で測定した。土壌水分は乾燥法で測定した。DMP-2ポータブルデジタルmv/pH装置は、土壌腐食電位を測定するための高入力インピーダンスを備えている。電位勾配と酸化還元電位はDMP-2ポータブルデジタルmv/pHで決定し、土壌中の全可溶性塩は残渣乾燥法で決定し、土壌中の塩化物イオン含有量はAgNO3滴定法（モール法）で決定し、土壌硫酸塩含有量は間接EDTA滴定法で決定し、土壌炭酸塩と重炭酸塩を決定するために二重指示薬滴定法で、土壌有機物を決定するために二クロム酸カリウム酸化加熱法で、土壌アルカリ加水分解窒素を決定するためにアルカリ溶液拡散法で、H2SO4-HClO4消化Mo-Sb比色法で土壌中の全リンと土壌中の有効リン含有量はオルセン法（抽出剤として0.05 mol/L NaHCO3溶液）で決定し、土壌中の全カリウム含有量は水酸化ナトリウム融解炎光度法で決定した。
実験データはまず体系化された。平均値、標準偏差、一元配置分散分析、および人間相関分析を実行するために、SPSS Statistics 20が使用された。
表1は、傾斜の異なる土壌の電気機械的特性、陰イオン、および栄養素を示しています。異なる傾斜の腐食電位、土壌抵抗率、および東西方向の電位勾配はすべて有意でした（P < 0.05）。下り斜面、中腹斜面、および自然斜面の酸化還元電位は有意でした（P < 0.05）。レールに垂直な電位勾配、すなわち南北方向の電位勾配は、上り斜面＞下り斜面＞中腹斜面でした。土壌pH値は、下り斜面＞上り斜面＞中腹斜面＞自然斜面の順でした。全可溶性塩分は、自然斜面が鉄道斜面よりも有意に高くなりました（P < 0.05）。第3級鉄道斜面土壌の全可溶性塩分含有量は500 mg/kgを超え、全可溶性塩分は金属腐食に中程度の影響を与えます。土壌有機物含有量は、自然斜面が最も高く、下り斜面が最も低くなりました（P < 0.05）。全窒素含有量は、中腹斜面が最も高く、上り斜面が最も低くなりました。傾斜地では、利用可能な窒素含有量は下り斜面と中腹斜面で最も高く、自然斜面で最も低かった。鉄道の上り斜面と下り斜面の総窒素含有量は低かったが、利用可能な窒素含有量は高かった。これは、上り坂と下り坂の有機窒素の鉱化速度が速いことを示している。利用可能なカリウム含有量は、利用可能なリンと同じである。
土壌抵抗率は電気伝導率を示す指標であり、土壌腐食を判断するための基本的なパラメータです。土壌抵抗率に影響を与える要因には、水分含有量、総可溶性塩分含有量、pH、土壌テクスチャ、温度、有機物含有量、土壌温度、および締まり具合などがあります。一般的に、抵抗率が低い土壌は腐食性が高く、その逆もまた然りです。抵抗率を使用して土壌腐食性を判断する方法は、さまざまな国で一般的に使用されています。表1は、各単一指標の腐食性等級評価基準を示しています37,38。
私の国の試験結果と基準（表1）によると、土壌の腐食性を土壌抵抗率のみで評価した場合、上り斜面の土壌は腐食性が高く、下り斜面の土壌は中程度の腐食性があり、中腹斜面と自然斜面の土壌の腐食性は比較的低い。
上り斜面の土壌抵抗率は、斜面の他の部分よりも著しく低く、これは雨による浸食が原因である可能性があります。上り斜面の表土は水とともに中腹斜面に流れ込むため、上り斜面の金属製斜面保護ネットは表土に近接しています。金属メッシュの一部は露出しており、空中に浮いているものさえあります（図1）。土壌抵抗率は現場で測定されました。杭間隔は3m、杭打ち深さは15cm未満でした。むき出しの金属メッシュや剥がれた錆は測定結果に影響を与える可能性があります。したがって、土壌抵抗率指数のみで土壌腐食性を評価することは信頼できません。腐食の総合評価では、上り斜面の土壌抵抗率は考慮されていません。
四川省の年間を通して湿った空気は相対湿度が高いため、空気にさらされた金属メッシュは土壌に埋設された金属メッシュよりも腐食が激しくなります39。ワイヤーメッシュが空気にさらされると耐用年数が短くなり、上り坂の土壌が不安定になる可能性があります。土壌の流出は、植物、特に木本植物の生育を困難にします。木本植物が不足しているため、上り坂で根系を形成して土壌を固めることが困難です。同時に、植物の成長は土壌の質を改善し、土壌中の腐植の含有量を増加させ、水分を保持するだけでなく、動物や植物の成長と繁殖に良い環境を提供し、土壌の流出を減らすことができます。したがって、建設の初期段階では、上り坂に木本植物の種をより多く播種し、保水剤を継続的に添加し、保護のためにフィルムで覆うことで、雨水による上り坂の土壌の侵食を減らす必要があります。
腐食電位は、3段階の斜面の斜面保護ネットの腐食に影響を与える重要な要素であり、上り斜面への影響が最も大きい（表2）。通常の状態では、腐食電位は特定の環境ではあまり変化しない。顕著な変化は迷走電流によって引き起こされる可能性がある。迷走電流とは、公共交通機関を車両が使用する際に路盤や土壌媒体に漏れる電流40、41、42を指す。交通システムの発展に伴い、我が国の鉄道交通システムは大規模な電化を実現しており、電化された鉄道からの直流漏洩によって引き起こされる埋設金属の腐食は無視できない。現在、土壌電位勾配を使用して、土壌に迷走電流の乱れがあるかどうかを判断できる。表面土壌の電位勾配が0.5 mv/m未満の場合、迷走電流は低い。電位勾配が0.5 mv/mから5.0 mv/mの範囲にある場合、迷走電流は中程度である。電位勾配が 5.0 mv/m を超えると、迷走電流レベルが高くなります。中腹、上り斜面、下り斜面の電位勾配 (EW) の浮動範囲を図 3 に示します。浮動範囲に関して、中腹斜面の東西方向と南北方向には中程度の迷走電流が存在します。したがって、迷走電流は、特に中腹斜面において、中腹斜面と下り斜面の金属メッシュの腐食に影響を与える重要な要因です。
一般的に、土壌の酸化還元電位（Eh）が400mVを超えると酸化能力が高く、0～200mVを超えると中程度の還元能力、0mV未満では大きな還元能力を示します。土壌の酸化還元電位が低いほど、土壌微生物による金属の腐食能力が高くなります44。酸化還元電位から土壌微生物の腐食傾向を予測することが可能です。本研究では、3つの斜面の土壌の酸化還元電位が500mVを超え、腐食レベルが非常に小さいことがわかりました。これは、斜面地の土壌換気条件が良好であり、土壌中の嫌気性微生物の腐食に適していないことを示しています。
これまでの研究では、土壌のpHが土壌侵食に与える影響は明らかであることがわかっています。pH値の変動により、金属材料の腐食速度は大きく影響を受けます。土壌のpHは、土壌の面積や土壌中の微生物と密接に関係しています45,46,47。一般的に、弱アルカリ性土壌における土壌pHが金属材料の腐食に与える影響は明らかではありません。3つの鉄道斜面の土壌はすべてアルカリ性であるため、pHが金属メッシュの腐食に与える影響は弱いです。
表3からわかるように、相関分析では、酸化還元電位と傾斜位置は有意に正の相関関係にある（R2 = 0.858）、腐食電位と電位勾配（SN）は有意に正の相関関係にある（R2 = 0.755）、酸化還元電位と電位勾配（SN）は有意に正の相関関係にある（R2 = 0.755）ことが示されています。電位と pH の間には有意な負の相関関係がありました (R2 = -0.724)。傾斜位置は酸化還元電位と有意に正の相関関係がありました。これは、異なる傾斜位置の微小環境に違いがあり、土壌微生物が酸化還元電位と密接に関係していることを示しています 48、49、50。酸化還元電位は pH と有意に負の相関関係がありました 51、52。この関係は、土壌の酸化還元プロセス中に pH と Eh の値が常に同期して変化するわけではなく、負の線形関係があることを示しています。金属腐食電位は、電子を獲得および失う相対的な能力を表すことができます。腐食電位は電位勾配 (SN) と有意に正の相関関係がありましたが、電位勾配は金属による電子の容易な損失によって引き起こされる可能性があります。
土壌の総可溶性塩分含有量は、土壌の腐食性と密接に関係しています。一般的に、土壌の塩分濃度が高いほど、土壌の抵抗率が低くなり、土壌の抵抗が増加します。土壌電解質では、陰イオンとその範囲だけでなく、腐食に影響を与える主なものは炭酸塩、塩化物、硫酸塩です。さらに、土壌中の総可溶性塩分含有量は、金属の電極電位の影響や土壌の酸素溶解度など、他の要因の影響を通じて間接的に腐食に影響を与えます53。
土壌中の可溶性塩解離イオンのほとんどは、電気化学反応に直接関与せず、土壌抵抗率を介して金属腐食に影響を及ぼします。土壌塩分濃度が高いほど、土壌の導電率が強くなり、土壌侵食も強くなります。自然斜面の土壌塩分濃度は鉄道斜面よりもかなり高いですが、これは自然斜面には植生が豊富で土壌と水の保全に有利であることに起因している可能性があります。もう1つの理由は、自然斜面は成熟した土壌形成（岩石の風化によって形成された土壌母材）を経験しているのに対し、鉄道斜面の土壌は砕石の破片を「人工土壌」のマトリックスとして構成しており、十分な土壌形成プロセスを経ていないことです。ミネラルは放出されません。さらに、自然斜面の深層土壌中の塩イオンは、表面蒸発中に毛細管現象によって上昇し、表層土壌に蓄積され、表層土壌中の塩イオン含有量が増加します。鉄道斜面の土壌の厚さは20cm未満であるため、表層土壌が深層土壌から塩分を補給することができません。
正イオン（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+など）は土壌腐食にほとんど影響を与えませんが、陰イオンは腐食の電気化学プロセスで重要な役割を果たし、金属腐食に大きな影響を与えます。Cl−は陽極の腐食を加速させることができ、最も腐食性の高い陰イオンです。Cl−含有量が高いほど、土壌腐食は強くなります。SO42−は鋼の腐食を促進するだけでなく、一部のコンクリート材料の腐食も引き起こします54。また、鉄を腐食させます。一連の酸性土壌実験では、腐食速度は土壌の酸性度に比例することがわかりました55。塩化物と硫酸塩は可溶性塩の主成分であり、金属の空洞化を直接加速することができます。研究によると、アルカリ性土壌中の炭素鋼の腐食による重量減少は、塩化物イオンと硫酸イオンの添加量にほぼ比例することが示されています56,57。Leeらは、SO42−は腐食を阻害する可能性があるが、すでに形成された腐食ピットの発達を促進することを発見しました58。
土壌腐食性評価基準と試験結果によると、各斜面土壌サンプル中の塩化物イオン含有量は100 mg/kgを超えており、土壌の腐食性が強いことを示しています。上り斜面と下り斜面の両方の硫酸イオン含有量は200 mg/kgを超え500 mg/kg未満であり、土壌は中程度に腐食しています。中腹斜面の硫酸イオン含有量は200 mg/kg未満であり、土壌の腐食は弱いです。土壌媒体に高濃度が含まれている場合、反応に参加して金属電極の表面に腐食スケールを生成し、それによって腐食反応を遅くします。濃度が増加すると、スケールが突然破壊され、それによって腐食速度が大幅に加速される可能性があります。濃度がさらに増加すると、腐食スケールが金属電極の表面を覆い、腐食速度は再び減速傾向を示します59。この研究では、土壌中の量が少なく、したがって腐食への影響がほとんどないことがわかりました。
表4によると、傾斜と土壌陰イオンの相関関係は、傾斜と塩化物イオンの間に有意な正の相関（R2=0.836）があり、傾斜と全可溶性塩の間にも有意な正の相関（R2=0.742）があることを示している。
これは、表面流出と土壌侵食が土壌中の全可溶性塩の変化の原因である可能性を示唆しています。全可溶性塩と塩化物イオンの間には有意な正の相関関係がありましたが、これは全可溶性塩が塩化物イオンのプールであり、全可溶性塩の含有量が土壌溶液中の塩化物イオンの含有量を決定するためと考えられます。したがって、傾斜の違いが金属メッシュ部分の深刻な腐食を引き起こす可能性があることがわかります。
有機物、全窒素、有効窒素、有効リン、有効カリウムは土壌の基本栄養素であり、土壌の質や根系による栄養素の吸収に影響を与えます。土壌栄養素は土壌中の微生物に影響を与える重要な要素であるため、土壌栄養素と金属腐食の間に相関関係があるかどうかを研究する価値があります。綏峪鉄道は2003年に完成したため、人工土壌は有機物の蓄積がわずか9年しか経っていません。人工土壌の特殊性から、人工土壌中の栄養素をよく理解する必要があります。
調査によると、土壌形成過程全体を経て、自然斜面土壌の有機物含有量が最も高いことが示されています。低斜面土壌の有機物含有量は最も低くなっています。風化と表面流出の影響により、土壌栄養素は中腹斜面と下斜面に蓄積し、厚い腐植層を形成します。しかし、低斜面土壌は粒子が小さく安定性が低いため、有機物は微生物によって容易に分解されます。調査では、中腹斜面と下斜面の植生被覆率と多様性は高いものの、均質性が低いことがわかり、これが表面栄​​養素の不均一な分布につながる可能性があります。厚い腐植層は水分を保持し、土壌生物が活発になります。これらすべてが土壌中の有機物の分解を促進します。
上り斜面、中腹斜面、下り斜面の鉄道のアルカリ加水分解窒素含有量は自然斜面よりも高く、鉄道斜面の有機窒素鉱化速度が自然斜面よりも有意に高いことを示している。粒子が小さいほど土壌構造は不安定になり、微生物が凝集体中の有機物を分解しやすくなり、鉱化された有機窒素の蓄積量が増える60,61。62の研究結果と一致して、鉄道斜面の土壌中の小粒子凝集体の含有量は自然斜面よりも有意に高かった。したがって、鉄道斜面の土壌中の肥料、有機物、窒素の含有量を増やし、土壌の持続可能な利用を改善するために適切な対策を講じる必要がある。表面流出によって引き起こされる利用可能なリンと利用可能なカリウムの損失は、鉄道斜面の総損失の77.27%から99.79%を占めている。表面流出は、斜面における利用可能な栄養素の損失の主な要因である可能性がある。土壌63、64、65。
表4に示すように、斜面位置と有効リンの間には有意な正の相関関係があり（R2=0.948）、斜面位置と有効カリウムの間にも同様の相関関係が見られました（R2=0.898）。これは、斜面位置が土壌中の有効リンと有効カリウムの含有量に影響を与えることを示しています。
傾斜は土壌有機物含有量と窒素濃縮に影響を与える重要な要因であり、傾斜が小さいほど濃縮率は高くなります。土壌栄養素の濃縮に関しては、栄養素の損失が弱まり、傾斜位置が土壌有機物含有量と全窒素濃縮に及ぼす影響は明らかではありませんでした。異なる傾斜にある植物の種類と数は異なり、植物の根から分泌される有機酸も異なります。有機酸は土壌中の利用可能なリンと利用可能なカリウムの固定に有益です。したがって、傾斜位置と利用可能なリン、および傾斜位置と利用可能なカリウムの間には有意な相関関係がありました。
土壌栄養素と土壌腐食の関係を明らかにするためには、相関関係を分析する必要がある。表 5 に示すように、酸化還元電位は有効窒素 (R2 = -0.845) と有意に負の相関があり、有効リン (R2 = 0.842) および有効カリウム (R2 = 0.980) と有意に正の相関があった。酸化還元電位は酸化還元の質を反映しており、通常は土壌のいくつかの物理的および化学的特性によって影響を受け、その後、土壌の一連の特性に影響を与える。したがって、土壌栄養素の変換の方向を決定する重要な要素である 67。異なる酸化還元の質は、栄養因子の異なる状態と利用可能性をもたらす可能性がある。したがって、酸化還元電位は有効窒素、有効リン、および有効カリウムと有意な相関がある。
金属の特性に加えて、腐食電位は土壌の特性にも関係しています。腐食電位は有機物と有意に負の相関があり、有機物が腐食電位に大きな影響を与えていることを示しています。さらに、有機物は電位勾配（SN）（R2=-0.713）および硫酸イオン（R2=-0.671）とも有意に負の相関があり、有機物含有量が電位勾配（SN）および硫酸イオンにも影響を与えることを示しています。土壌pHと有効カリウムの間には有意な負の相関がありました（R2 = -0.728）。
利用可能な窒素は、全可溶性塩類および塩化物イオンと有意に負の相関があり、利用可能なリンおよび利用可能なカリウムは、全可溶性塩類および塩化物イオンと有意に正の相関がありました。これは、利用可能な栄養素含有量が土壌中の全可溶性塩類および塩化物イオンの量に大きく影響し、土壌中の陰イオンが利用可能な栄養素の蓄積と供給に適していないことを示しています。全窒素は硫酸イオンと有意に負の相関があり、重炭酸イオンと有意に正の相関があり、全窒素が硫酸イオンと重炭酸イオンの含有量に影響を与えていることを示しています。植物は硫酸イオンと重炭酸イオンをほとんど必要としないため、それらのほとんどは土壌中に遊離しているか、土壌コロイドに吸収されます。重炭酸イオンは土壌中の窒素の蓄積を促進し、硫酸イオンは土壌中の窒素の利用可能性を低下させます。したがって、土壌中の利用可能な窒素と腐植の含有量を適切に増加させることは、土壌の腐食性を低減するのに有益です。
土壌は複雑な組成と特性を持つシステムです。土壌の腐食性は多くの要因の相乗作用の結果です。したがって、一般的に総合評価法を使用して土壌の腐食性を評価します。「地盤工学調査基準」（GB50021-94）および中国土壌腐食試験ネットワークの試験方法を参照して、土壌腐食等級は、次の基準に従って総合的に評価できます。（1）評価は弱腐食で、弱腐食のみで、中程度の腐食または強い腐食がない場合。（2）強い腐食がない場合は、中程度の腐食と評価されます。（3）強い腐食が1つまたは2つある場合は、強い腐食と評価されます。（4）強い腐食が3つ以上ある場合は、強い腐食から深刻な腐食と評価されます。
土壌抵抗率、酸化還元電位、含水率、塩分含有量、pH値、Cl-およびSO42-含有量に基づいて、さまざまな傾斜地の土壌サンプルの腐食度を総合的に評価した。研究結果によると、すべての傾斜地の土壌は腐食性が高いことがわかった。
腐食電位は斜面保護ネットの腐食に影響を与える重要な要因です。3つの斜面の腐食電位はすべて-200mVより低く、上り斜面の金属メッシュの腐食に最も大きな影響を与えます。電位勾配は土壌中の迷走電流の大きさを判断するために使用できます。迷走電流は、中腹斜面と上り斜面の金属メッシュの腐食に影響を与える重要な要因であり、特に中腹斜面ではそうです。上、中、下斜面の土壌中の全可溶性塩分含有量はすべて500mg/kgを超えており、斜面保護ネットへの腐食効果は中程度でした。土壌水分含有量は中腹斜面と下り斜面の金属メッシュの腐食に影響を与える重要な要因であり、斜面保護メッシュの腐食に大きな影響を与えます。栄養分は中腹斜面の土壌に最も豊富にあり、微生物活動が頻繁に行われ、植物の成長が速いことを示しています。
研究によると、腐食電位、電位勾配、総可溶性塩分含有量、および水分含有量が、3つの斜面における土壌腐食に影響を与える主な要因であり、土壌の腐食性は強いと評価されています。斜面保護ネットワークの腐食は中腹斜面で最も深刻であり、鉄道斜面保護ネットワークの防食設計の参考になります。利用可能な窒素と有機肥料を適切に添加することは、土壌腐食を軽減し、植物の成長を促進し、最終的に斜面を安定させるのに役立ちます。
この記事の引用方法: Chen, J. et al. 中国鉄道沿線の岩盤斜面網の腐食に対する土壌組成と電気化学の影響. Science. Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
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