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1、土壤单粒或结构体之间存在的间隙， 称为土壤孔隙。常按其直径大小分为毛 （细） 管孔隙和 非毛管孔隙。毛管孔隙容易吸收保持水分，非毛管孔隙不能保持水分。 非毛管孔隙透水、通 气性好，所以又称 “空气孔隙 ”。土壤孔隙对土壤中的水分、空气状况及根系伸展、微生物活 动、养分转化等都有很大影响。土壤空隙的形成： 土壤中的大孔隙包括象植物根痕那样的管状孔、 小动物的洞穴、 干燥收缩 而产生的裂隙、 化学风化溶解而产生的空洞、 耕作形成的暗洞以及产生于破碎心土层的孔隙 当然也包括土壤团粒间较大的孔隙。大孔隙流是土壤中的一种普通存在的现象， 而不是一种例外。 土壤中的大孔隙由物理或生物 过程形成 ,物理过程
2、包括：由土壤的干湿作用造成的收缩和膨胀,土壤中可溶性物质的溶解 ,冻融的循环交替以及耕种等；生物过程包括蚯蚓和啮齿动物活动和植物根系的生长 。土壤 中的孔隙分为：裂隙、大孔隙、根孔、虫穴等。由于土壤孔隙结构是影响水土流失的重要因 素，而坡面产汇流与坡面侵蚀是相辅相成的。 大孔隙流的存在， 改变了坡面径流的形成过程 和不同径流成分的比例， 最终影响坡面出口断面的流量过程， 相应影响土壤的侵蚀量以及其 在不同径流成分的存在，进而影响化学物质在土壤中的存在和运移。311 大孔隙成因 Beven等将土壤大孔隙的成因归结为生物因素、 物理因素和化学因素 3 个方 面: 1） 生物因素 ,主要有土壤动物、
3、 植物和人类活动 .土壤动物如鼠类、 蚯蚓和蚂蚁等对土壤的 挖掘翻动过程中会形成一些孔道 ; 植物根系的伸延以及腐烂也可形成大孔隙,这类孔隙的孔径多为圆形 14. 另外 ,人类的耕种、 砍伐和建造等一系列活动 ,也可以直接形成大孔隙 ,或通过对 形成大孔隙的外在原因进行干扰 ,从而形成大孔隙 25. 2） 物理因素 ,主要指土壤冻融交替和干 湿交替 .受季节的影响 ,在干湿交替过程中 ,土壤随水分增加或减少发生膨胀或收缩,粘质土干燥时 ,土体收缩会产生裂缝或裂隙状的大孔隙3.在干燥季节 ,壤质土和粘质土结构体收缩 ,在地表产生宽而深的裂隙 ;而在湿润季节 ,其结构体膨胀 ,土壤表面相对紧密闭合
4、 4, 因此,这两种 土壤的孔隙度在干燥季节达到最大.在寒冷地区 ,冻融交替是形成大孔隙的主要机制.它与温度变化的幅度和土壤水分状况有关,土壤急剧变化和高含水量有利于孔隙的形成35. 冻融交替形成的大孔隙以裂隙和裂缝为主 1. 3）化学因素 ,主要是化学风化使岩石形成碎末 ,当有水 流通过时形成的溶液管道 45. 在渗透性很强、非粘性的土壤中 ,当有水头梯度存在时 ,可能产 生自然土壤通道 .其主要原因在于亚表层流对土壤的侵蚀41, 当水流作用于土壤单粒上的力超过土壤结构承受力时 ,就会形成这类土壤管道 58.土壤大孔隙虽然仅占土壤体积的 011% 5%, 却在很大程度上影响着水分及溶质在土壤
5、中的 运移 15-16. 在不考虑大孔隙存在的情况下 ,水和溶质在均匀土壤中的运移发生在土壤颗粒或 团粒间的孔隙 ,水流符合达西定律 1 对于这种基质流 ,土壤水的流量和溶质的浓度由粒间孔隙 的大小和连通性所决定 .而在考虑大孔隙存在的情况下 ,土壤大孔隙中的水流可以不和周围土 壤母质中的土壤水分发生相互作用,在极短的时间内移动到深层土壤中,产生大孔隙流 .这时 ,其水分运动规律不再符合达西定律 .水及溶质的运移主要由通过大孔隙中的水流决定,特别是在土壤接近饱和的情况下 ,大孔隙中的水流速度远大于土壤基质流,并且是非达西流 59. 以往运移模型由于忽略了大孔隙的存在 ,低估了土壤的渗透能力 ,
6、导致实验结果与实际情况有所差 异,因此 ,必须考虑大孔隙的存在 .大孔隙及大孔隙流的存在加快了地下水的响应速度.地下水在土壤水还未达到田间持水量时就得到补充,废物放置处渗漏的污染物可通过大孔隙快速到达地下水中 ,污染地下水 ;而对于农业生产中施放到土壤表面的营养物质或化学物质来讲,也可通过大孔隙很快进入土壤深处或地下水中,来不及被土壤基质吸附和被植物利用,造成了肥料利用率降低以及地下水的污染 .降水或灌溉水在根区下层流动从而降低对植物的有效性.大孔隙的存在增加了土壤的通气性 ,促进了根系生长 ,提高了作物产量 .同时 ,由于透气性促进了 土壤中微生物的活动 ,其有利于土壤中植物残渣和农药的分解
7、20.因此 ,研究土壤中大孔隙分布、大孔隙流的水流路径与溶解物质的迁移规律对三水（地表水、土壤水和地下水 ）转化过程中污染物质运移机理的认识 ,模拟森林流域水分运动、理解壤中流的产生具有重要的理论和 实际意义 .土壤大孔隙研究的最终目的是调控它,为减少地下水污染、控制养分和水分的流失提供一条新途径 .大孔隙 （macropore） 普遍存在于土壤中 ,无论是自然土壤还是耕作土壤, 其直径大小大于0.03mm，都在某种程度上存在着大孔隙 .土壤大孔隙的存在可以导致土壤优先水流和溶质优 先迁移的发生 ,是水分和化学物质快速、远距离运移的主要甚至可能是唯一的通道22. 在流经大孔隙时 ,土壤水及溶于
8、其中的溶质 （如养分、 盐分、 污染物等 ）不能与土体发生充分的相互 作用 ,而是直接快速穿透土体进入地下水 ,即发生了优先迁移 （preferential migra-tion）17,20. 其 结果造成了地下水的污染、养分流失和灌溉水的浪费26.因此 ,研究土壤大孔隙对于提高农业水利用率、开展节水农业、降低农业成本和环境污染控制 （ 尤其是地下水污染防治、土壤 污染防治 ）等方面均具有极为重要的科学意义和实践价值.本文阐述了大孔隙的定义、类型、形成及研究方法 ,为进一步深入研究土壤大孔隙和土壤优先水流、溶质优先运移提供参考.毛管孔隙 又称小孔隙。 具有明显毛管作用的孔隙。 其孔隙直径一般小
9、于 0.1 毫米。 因土粒小、 排列紧密而形成。毛管孔隙占土壤体积的百分比， 称为毛管孔隙度。毛管孔隙愈小， 毛管力 愈大，吸水力也愈强。毛管孔隙是土壤水分贮存和水分运动相当强烈的地方，故常称为 “土 壤持水孔隙 ”。毛管孔隙的数量取决于 土壤 质地、结构等条件。砂质土，持水孔隙不足，不 易保水；粘质土，土壤细孔隙过多，持水性过强，造成作物湿害。 非毛管孔隙 又称大孔隙。 孔隙直径大于 0.1 毫米的土壤孔隙。 因土壤颗粒大、排列疏松而形成。 其数量取决于土壤的 结构性。非毛管孔隙所占土壤体积的百分比，称为 “非毛管孔隙度 ”。大孔隙经常充满空气， 仅在重力水大量存在时，才被水填充，故又称 “土壤空气孔隙 ”或 “土壤通气孔隙 ”。它不具有 持水能力，但能使土壤通气、透水。大孔隙若经常充满水分，气体正常交换则受到影响，而 不利于作物生长。土壤耕层最适宜的非毛管孔隙度占总孔隙度的50 60% 以上。