土壤接触角及土壤表面能量特征的研究

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润湿是一种常见的现象,接触角是其直观、简单的反映指标。土壤润湿性是土壤的重要水力特性之一,它与土壤的结皮现象、水土流失、土壤优势流的形成、径流的产生等都有密切的关系。同时,通过土壤的润湿性可以计算出土壤的表面自由能而反映其表面能量特征。土壤润湿性的研究可为进一步认识土壤的一些基本性质提供科学依据。本研究以河南(土娄)土、河北两合土、重庆紫色土、黄壤土和石灰土和陕北黄绵土为研究对象,基于Washburn原理,采用毛细上升法研究了土壤种类、粒径对土壤润湿性的影响,土壤物理化学性质对其润湿性的影响,和土壤润湿性与土壤水力特性的关系。同时,测算了土壤的表面自由能及其组成,分析了土壤物理化学性质与其自由能之间的关系。研究结果表明:(1)分别在粒径为≤0.074mm、0.074-0.25mm、0.25-1.0mm和1.0-2.0mm时测定了水、甲酰胺和十二烷对(土娄)土、两合土、紫色土、黄壤土和石灰土的接触角。所有测试结果都显示在相同粒径下当土壤种类不同时溶液对土壤的润湿性是不相同的,这说明土壤种类是影响土壤润湿性的因素之一。土壤种类不同,其物质组成、机械组成、团聚体结构等都不同,这都可能会影响到土壤的润湿性。(2)土壤粒径不同其表面自由能及其组成也不相同。随着土壤粒径的增大土壤表面自由能及其组成极性力和色散力都有增加的趋势。润湿液体的极性对接触角有重要影响,一般极性越大,润湿的效果愈差。(3)在≤0.074mm的粒径下,测定了相同母质不同植被下土壤的润湿性。不同植被下土壤的润湿性存在较大的差异,可能是不同植被的枯落物化学组成不同,提供给土壤的有机质不同,有机质的亲水疏水性不同导致土壤的润湿性差异。但存在一个总体趋势,随着土壤有机质含量的增大土壤接触角也增大,润湿性变差。(4)土壤有机质含量越大可蚀性就越小,其中的一个可能原因是:润湿速率的快慢影响了土壤团聚体的破裂,而有机质的斥水性减缓了土壤颗粒的润湿速率,减少了土壤颗粒物的破碎,从而降低了土壤的可蚀性。
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