地球关键带涵盖了地表系统水、土、气、生、岩各要素，囊括了人类活动通常所能影响到的所有区域，为人类的生存和发展提供了所需的生态系统服务功能。准确、定量的划分地球关键带地层对于理解其形成与演化机制，预测地质、气候、水文条件和生物活动的响应具有重要意义。中国红壤面临严重的水土流失问题，而关键带地下结构和构造对土壤形成和侵蚀速率具有重要的控制作用。以往研究多用钻井和剖面方法来研究关键带地下结构，耗费成本高且难以全面反映关键带地下结构的空间分布特征，迫切需要新方法、新手段来观察与之相关的机制机理。浅层地震勘探提供了一个新手段来反演关键带的地下结构特征。
　　为探究关键带地下结构的空间变异特征，本研究利用地震折射层析技术在鹰潭和长沙针对南方典型红壤关键带开展了实地研究。在两个研究区内共布设34个地质钻井，获得了关键带地层构造的真实分布信息。然后，布设了覆盖所有地质钻井的31条地震测线，对地质钻井处的关键带下界面进行探测，获得了关键带地下30m的地震速度剖面图。结合地质钻井和地震测线的观测结果，分析地震折射层析技术在南方红壤关键带地下层次划分的精度和影响因素。
　　(1)地震折射层析法勘探结果显示:鹰潭孙家小流域关键带覆盖层下界面在1.3-6.2m之间，基岩面在6.9-30.0m之间，基岩的地震波速度分层值为2400m/s;长沙沿江阶地关键带覆盖层下界面在8.1-13.2m之间，基岩面在18.8-22.9m之间，基岩的地震波速度分层值为2000m/s。
　　(2)土壤母质类型在一定程度上影响地震折射层析法对关键带层次划分的预测精度。鹰潭关键带研究区的母质红砂岩残坡积物，基岩面预测值与实际值的RMSE为6.5m;长沙关键带研究区的母质是河流冲洪积物，基岩面预测值与实际值的RMSE为0.9m，长沙研究区基岩面预测值误差小于鹰潭研究区。地层之间波阻抗差异越大，地震层析划分关键带层次误差越小。
　　(3)浅层地震勘探方法划分关键带层次时不能忽略地下水的影响。长沙关键带的地下水水位对应的地震波速度在953-1165m/s处，地下水水位普遍位于1000m/s等值线附近。鹰潭关键带4个钻井点的覆盖层下界面预测值为4.8m、3.0m、4.0m和5.0m，对应的观测值为6.2m、4.5m、6.1m和8.2m，观测值均大于预测值，说明地震折射层析法在南方红壤关键带地下结构反演方面具有一定的低估，这可能是由于地表条件、地质特征与地震波速度分层值共同造成的。
　　(4)相比较与果园、旱地和水田等土地利用方式，林地土地利用方式下的关键带覆盖层、半风化层土层更厚，表明林地的水土保持能力优于果园、早地和水田;坡度和坡位对关键带地下结构具有一定的控制作用，在平缓坡顶情况下，坡顶坡位较于坡中坡位更有利于土壤的聚集。坡度通过控制坡面土壤侵蚀的方式影响了关键带覆盖层的厚度，坡度越大，关键带覆盖层厚度越薄。
　　本研究初步表明，地震折射层析法在表征关键带地下结构中有较好的应用前景，未来可进一步针对不同类型的关键带开展研究。