土粒表面电场对典型黑土团聚体稳定性及水分入渗特性的影响

摘要

水土资源高效利用是农业绿色发展的重要内容,也是保障我国东北黑土区肥沃耕地资源健康可持续开发利用的关键。土壤水分入渗性能会对农业生产和生态环境造成双重影响,因此研究土壤水分运动及其影响机理具有重要的科学价值和实践意义。通过设置5个电解质溶液浓度梯度(1,0.1,0.01,0.001,0.000 1 mol/L)来定量调控土壤颗粒表面电场,研究不同电场强度下黑土团聚体的稳定性及水分入渗特性。结果表明:(1)随溶液电解质浓度的减小,土壤颗粒表面电位(绝对值)和电场强度均增大,从而导致土壤团聚体稳定性表现出先急剧减小而后保持稳定的趋势,0.01 mol/L是团聚体稳定性发生变化的转折点。(2)在水分入渗过程中,随入渗溶液电解质浓度的减小、土粒表面电位(绝对值)和电场强度的增大,湿润锋运移位置、入渗速率和累积入渗量均减小。土壤水分平均入渗速率和稳定入渗速率均随电解质浓度的降低表现出先急剧减小而后保持稳定的趋势。(3)土粒表面电场通过影响团聚体稳定性,改变土壤孔隙通道,进而影响水分入渗过程。该研究结果揭示了土粒表面电场对东北黑土区水分入渗及土壤结构稳定性的重要影响,可为黑土区土壤水分高效利用及土壤侵蚀防控提供一定的理论参考。