脫硅富鋁是熱帶和亞熱帶地區(qū)土壤最重要的形成過程?；趲r石、土壤、植物和水體硅含量的研究已經(jīng)表明了熱帶和亞熱帶地區(qū)存在旺盛的硅生物地球化學(xué)循環(huán)。隨地表和淋溶過程流失的硅可來源于不同的土壤組分，如何能夠追蹤硅遷移的路徑和流失的硅源，從而動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)地理解土壤的形成過程和機(jī)理仍然是深入理解脫硅富鋁化過程的關(guān)鍵。

我們?cè)谕钅匣◢弾r小流域內(nèi)系統(tǒng)地觀測(cè)了巖石、土壤、植物和水體的硅同位素值。發(fā)現(xiàn)流域體系中巖石、土壤、植物、水體之間存在著明顯的硅同位素分餾，徑流水中的硅偏重，植物和土壤中的硅偏輕，這與前人的研究結(jié)果相一致（圖1，圖2）。而不同土壤組分之間硅同位素分餾也十分明顯，土壤黏粒明顯富集輕硅，而且隨著土壤的發(fā)育，硅同位素的分餾一直在進(jìn)行。因此，土壤硅同位素值與土壤的發(fā)生演變密切相關(guān)（圖3）。

通過流域內(nèi)巖石、土壤、植物和水體的硅同位素值比較，結(jié)合硅在自然界中動(dòng)力學(xué)分餾的原理，進(jìn)一步明確了該地區(qū)巖石、土壤、植物和水體內(nèi)硅同位素的分餾過程（圖4），發(fā)現(xiàn)徑流水中的硅主要來自原生礦物風(fēng)化過程，受植硅循環(huán)過程的影響較小，這一研究結(jié)果與利用流域內(nèi)硅循環(huán)通量計(jì)算結(jié)果相一致。因此，水體的硅同位素值能夠指示硅的來源。

水體明顯富集重硅同位素（δ³⁰Si值為 1.5 ‰），這樣土壤脫硅過程會(huì)不斷降低土壤的δ³⁰Si值。但由于植物優(yōu)先從土壤中吸收輕硅，其在植物體內(nèi)進(jìn)一步分餾（圖2），導(dǎo)致以落葉歸還土壤的植物硅酸體硅可以減緩?fù)寥拦柰凰刂档倪M(jìn)一步下降。

黏粒顯著富集輕硅同位素（δ³⁰Si值為-1.1 ‰），證實(shí)了一個(gè)重要成土過程的存在——次生黏土礦物的再合成過程。一般認(rèn)為，土壤中的黏土礦物主要有3個(gè)形成途徑：巖屑物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和再合成。化學(xué)風(fēng)化是礦物逐漸脫鹽基和脫硅，這個(gè)過程硅同位素不分餾（圖5①,②,③,④）；巖屑物理破碎過程硅亦不產(chǎn)生分餾。因此，黏粒富集輕硅同位素證實(shí)了土壤黏粒的再生機(jī)制（圖5⑥），而且這個(gè)過程很可能是亞熱帶地區(qū)次生黏土礦物形成的主要機(jī)制。