李 喆, 胡斐南,, 楊志花, 郭威震, 王子龍, 趙世偉,

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 陜西 楊凌 712100; 2.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100)

土壤水分入滲是連接地表徑流與地下水的重要過程，這一過程決定著降水、灌溉水進(jìn)入土壤的速度和數(shù)量，從而影響供給農(nóng)作物生長所需有效水的數(shù)量[1-2]。土壤水分入滲特性是表征土壤水分運(yùn)動和抗侵蝕能力的重要指標(biāo)[1-2]。因此，研究土壤水分入滲特性對優(yōu)化區(qū)域水循環(huán)過程，改善作物根區(qū)的水分分布和對水分的有效利用情況，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量具有重要的科學(xué)價值和實(shí)踐意義。

土壤是一個開放復(fù)雜的體系，因此其水分入滲過程也必然會受到多種因素的影響，包括土壤有機(jī)質(zhì)含量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、供水電解質(zhì)濃度等[3-4]。趙勇鋼等通過對不同恢復(fù)年限的草地土壤水分入滲過程的研究表明，土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對水分入滲有重要影響[5]。團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，其穩(wěn)定程度可反映土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[5-6]。徐爽等研究表明，提高無機(jī)氮肥的施用量，增加土壤溶液濃度，有利于提高團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，改善土壤結(jié)構(gòu)[7]。Markgraf和D?rthe研究表明，增大土壤溶液中KCl的含量可以提高團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[8-9]。吳忠東等研究表明，當(dāng)入滲水礦化度小于3.0 g/L時，隨著入滲水礦化度的增大，其土壤團(tuán)聚體的破碎強(qiáng)度減小，土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強(qiáng)，使土壤大孔隙數(shù)量增加，水分入滲能力增強(qiáng)[10]。由此可知，土壤溶液性質(zhì)的變化可通過影響土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性來影響土壤水分入滲過程。目前，人們主要認(rèn)為土壤溶液主要是通過影響土壤礦物的膨脹和消散作用進(jìn)而使團(tuán)聚體發(fā)生破碎而影響水分入滲[7,11-12]。然而，新近的研究表明，在1～1 000 nm尺度上，土壤帶電顆粒相互作用力可高達(dá)數(shù)百甚至上千個大氣壓，是引發(fā)團(tuán)聚體破碎的主要內(nèi)在動因[11-13]。當(dāng)團(tuán)聚體破碎后，會釋放大量的細(xì)小顆粒，堵塞土壤孔隙，降低水分入滲速率，加速地表徑流的形成，進(jìn)而引發(fā)土壤侵蝕[14-15]。Hu等發(fā)現(xiàn)，隨著溶液濃度的升高，土壤顆粒表面電位降低，導(dǎo)致土壤顆粒間電場作用減弱，從而使得團(tuán)聚體穩(wěn)定性增加[11-12]。Yu等通過控制入滲溶液電解質(zhì)濃度來定量調(diào)控土壤顆粒表面電場，研究了電場對紫色土水分入滲的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溶液濃度的升高，土壤電場強(qiáng)度降低，水分入滲速率升高[14]?？梢姡寥离妶鰪?qiáng)度對水分入滲特性有著重要影響。

東北黑土區(qū)是世界三大黑土區(qū)之一，總面積約103萬km2[2]。該地區(qū)地形相對平坦，土地肥沃，是我國重要的商品糧產(chǎn)地，但是由于多年的土地不合理開發(fā)利用，導(dǎo)致黑土結(jié)構(gòu)明顯破壞，有機(jī)質(zhì)含量和持水性降低，土壤退化現(xiàn)象嚴(yán)重[16-17]。因此，提高該地區(qū)的水分入滲效率可減少地表徑流的形成，從而減輕水土流失。近年來關(guān)于黑土區(qū)水分入滲的研究為該區(qū)域的水土保持工作提供了重要的科學(xué)理論依據(jù)，但對于介觀尺度上土壤電場對黑土團(tuán)聚體穩(wěn)定性及水分入滲的影響尚不清楚。因此，本研究計算典型黑土在1∶1型電解質(zhì)溶液中的電場強(qiáng)度，采用沉降法和一維定水頭垂直入滲法測定團(tuán)聚體穩(wěn)定性和水分入滲特性，在此基礎(chǔ)上綜合分析不同電場強(qiáng)度對團(tuán)聚體穩(wěn)定性和水分入滲特性的影響。研究結(jié)果為進(jìn)一步改善該區(qū)土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和水分利用效率提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤于2018年11月在黑龍江省賓縣(127°25′36″E，45°45′22″N)采集，采取農(nóng)田表層土壤(0—20 cm)40 kg。將采集的土壤去除雜質(zhì)，風(fēng)干后裝袋備用。該地屬于典型的薄層黑土區(qū)，平均海拔約450 m，氣候類型屬于溫帶大陸性氣候，年平均氣溫4.4℃，年平均降雨量570 mm。土壤基本理化性質(zhì)的測定方法如下：用重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量，含量為 28.9 g/kg；用電極法(土水比為1∶2.5)測定土壤pH，其值為6.3；陽離子交換量(CEC)和比表面積(SSA)用物質(zhì)表面性質(zhì)聯(lián)合測定法測定[18-19]，其值分別為21.3 cmol/kg，58.6 m2/g；用激光顆粒分析儀測定土壤顆粒組成(MS 2000，馬爾文儀器有限公司，英國)，黏粒(<0.002 mm)、粉粒(0.002～0.02 mm)和砂粒(0.02～2 mm)含量分別為32.9%，24.7%和42.4%。

1.2 飽和樣品制備

為定量獲取土壤顆粒周圍電場強(qiáng)度及分布，根據(jù)研究需要首先對土壤樣品進(jìn)行表面處理，簡化研究體系，制備成飽和樣品，獲得模型團(tuán)聚體。本研究選取黑土中含量較高的K+來定量調(diào)控電場，使用KCl溶液制備K+土壤飽和樣品。K+單一離子飽和樣品的制備過程如下[11-13]：稱取2 kg風(fēng)干土樣，置于大燒杯中，加入KCl溶液，攪拌，采用大容量離心機(jī)分次離心，倒掉上清液，重復(fù)上述操作3次；然后用純水替代KCl溶液重復(fù)上述步驟，以洗去土壤表面吸附的多余K+，最后烘干，過<1 mm篩封存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018年12月—2019年04月在中國科學(xué)院水利部水土保持研究所完成。本研究采用沉降法測定土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性[20]。方法如下：稱取<1 mm的K+飽和土樣20 g，緩慢倒入盛有450 ml的不同濃度的KCl溶液的量筒中，溶液濃度分別設(shè)置為1，0.1，0.01，0.001，0.000 1 mol/L，然后用相應(yīng)濃度的KCl溶液定容至500 ml，用封口膜將量筒口密封。靜置1 min后，托住密封口，將量筒緩慢地上下顛倒4次，每次間隔30 s，最后一次顛倒后記錄秒表時間，靜置。根據(jù)斯托克斯公式計算靜置時間并提取<10 μm和<5 μm的顆粒物質(zhì)。最后在105℃條件下將懸液烘干稱重，并計算土壤團(tuán)聚體破裂后釋放的<10 μm和<5 μm的單?；蛭F(tuán)聚體含量。破裂量越大說明該溶液濃度下團(tuán)聚體越不穩(wěn)定，越小則說明團(tuán)聚體相對穩(wěn)定。

土壤入滲特性采用一維積水定水頭垂直入滲法進(jìn)行測定[14-15,21]。參照黑土實(shí)際容重和入滲裝置的裝土槽體積，將試驗(yàn)土壤容重設(shè)置為1.35 g/cm3，分層填裝，層間打毛。土柱頂部鋪墊濾紙，以防止開始時入滲速度過快而增加讀數(shù)誤差；土柱底部鋪墊濾紙，可防止土粒通過下部隔板小孔漏失[22]。為科學(xué)準(zhǔn)確的采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用先密后疏的原則依次記錄濕潤鋒運(yùn)移位置變化所對應(yīng)入滲時間[21]。當(dāng)入滲時間達(dá)300 min或濕潤鋒位置到達(dá)20 cm后，停止試驗(yàn)。每間隔0.5 cm取一段土，烘干，分別稱量烘干前后的土體質(zhì)量，計算每段土的含水率和土壤累積入滲量等相關(guān)數(shù)據(jù)[23-24]。為定量調(diào)控土壤表面電場強(qiáng)度，且涵蓋實(shí)際土壤溶液濃度，研究中將所用的KCl溶液濃度設(shè)置為1，0.1，0.01，0.001，0.000 1 mol/L，共5個梯度。

1.4 數(shù)據(jù)計算與分析

在1∶1型電解質(zhì)溶液中，土壤膠體表面電位及電場強(qiáng)度的計算公式如下[13-14,25]：

(1)

(2)

(3)

式中:φ0代表土壤顆粒表面電(V);R為氣體常數(shù),8.31 J/(mol·K);Z表示陽離子的化合價;F為法拉第常數(shù)(C/mol);T為絕對溫度(298K);a表示方程中間變量;κ為德拜—休克爾系數(shù)(1/dm);C0表示本體溶液中陽離子的平衡濃度(mol/L);C表示陽離子交換量(cmol/kg);S為比表面積(m2/g)。ε表示介電常數(shù)[C2/(J·dm)];

(4)

(5)

b=tanh(Fφ0/4RT)

(6)

式中:E(x)表示距離表面x處的電場強(qiáng)度(V/m);φ(x)表示距離顆粒表面x處的電位(V);x表示距離顆粒表面的距離(nm);b表示中間變量。

本研究采用Excel 2012進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，Origin 9.0軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤表面電化學(xué)性質(zhì)

將陽離子交換量(CEC)和比表面積(SSA)帶入上述式(1—3)中，可計算不同電解質(zhì)濃度下土壤表面電位(表1)，土壤顆粒表面電位(絕對值)表現(xiàn)出隨本體溶液電解質(zhì)濃度的增大而減小的趨勢。例如，當(dāng)電解質(zhì)濃度為0.000 1 mol/L時，表面電位(絕對值)高達(dá) 327.9 mV；當(dāng)電解質(zhì)濃度增大為1 mol/L時，表面電位(絕對值)則降為-101.3 mV。由此可知，電解質(zhì)濃度從0.000 1增至1 mol/L，表面電位(絕對值)減小了3.24倍。

表1 不同電解質(zhì)濃度下的土壤表面電位

將表1中各濃度下的表面電位值代入式(4—6)中，可計算得不同電解質(zhì)濃度下土壤電場強(qiáng)度隨顆粒表面距離的分布曲線(圖1)。在接近土粒表面的位置，土壤電場強(qiáng)度可高達(dá)108V/m。5個濃度下，其電場強(qiáng)度均隨著顆粒表面距離的增大而持續(xù)衰減。隨溶液電解質(zhì)濃度減小，電場的作用距離增大。例如，當(dāng)電解質(zhì)濃度為1 mol/L時，電場作用距離約為10 nm；而當(dāng)電解質(zhì)濃度減小為0.001 mol/L時，電場的作用距離在100 nm以上。

為定量表征相同距離下，電場強(qiáng)度隨電解質(zhì)濃度的變化規(guī)律。以顆粒間距離為5 nm為例，電場強(qiáng)度隨電解質(zhì)濃度的變化見圖2。由圖可知，隨電解質(zhì)濃度減小，電場強(qiáng)度先急劇增大，后保持穩(wěn)定，0.01 mol/L是電場強(qiáng)度增長速率發(fā)生轉(zhuǎn)變濃度。這一結(jié)果表明高電解質(zhì)濃度屏蔽土壤顆粒周圍的電場的能力顯著高于低電解質(zhì)濃度。綜上所述，土壤顆粒周圍電場強(qiáng)度大小及其分布可通過改變土壤溶液電解質(zhì)濃度來調(diào)控。

圖2 電場強(qiáng)度在5 nm處隨電解質(zhì)濃度的變化

2.2 土壤電場對黑土團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響

作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，增加團(tuán)聚體穩(wěn)定性對于改善土壤理化性質(zhì)、調(diào)節(jié)土壤水肥氣熱、增加土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、減少水土流失等方面具有重要意義[26-27]。由圖3可知，隨著電解質(zhì)濃度的降低，團(tuán)聚體破碎后釋放<5 μm和<10 μm粒徑的小顆粒呈現(xiàn)先急劇增加而后保持穩(wěn)定的趨勢。這表明，當(dāng)本體溶液電解質(zhì)濃度被稀釋后，土粒表面電場強(qiáng)度增大，土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性將表現(xiàn)為先減小而后保持穩(wěn)定的趨勢?？蓪⑵浞譃閮蓚€階段，第一階段，團(tuán)聚體破碎強(qiáng)度迅速增加，即破碎后釋放的小顆粒數(shù)量增加較多；第二階段，團(tuán)聚體破碎強(qiáng)度增加緩慢，并趨于穩(wěn)定。0.01 mol/L是影響團(tuán)聚體破碎強(qiáng)度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。由此可知，土壤團(tuán)聚體的破碎強(qiáng)度受到顆粒表面電場的顯著影響。

圖3 團(tuán)聚體破碎強(qiáng)度隨電解質(zhì)濃度的變化曲線

2.3 土壤電場對水分入滲特性的影響

2.3.1 濕潤鋒位置的變化規(guī)律 在水分垂直入滲過程中，從上到下可將土壤水剖面分為四層，最下層的是濕潤鋒，作為土壤被水分浸濕最前端的鋒面，它可以直觀地反映水分在土壤中的運(yùn)移情況[2,28]。從圖4可以看出，濕潤鋒位置與時間的0.5次方均呈正比，且在入滲初始階段，不同電解質(zhì)濃度下濕潤鋒位置變化曲線的重合度較高；但在入滲中后期，不同電解質(zhì)濃度下濕潤鋒的位置變化明顯，由此可知，電解質(zhì)濃度的高低對濕潤鋒的運(yùn)移速度具有重要影響。電解質(zhì)濃度為1 mol/L時，其斜率為1.14，而電解質(zhì)濃度為0.000 1 mol/L時，其斜率為0.37，較1 mol/L時降低67%。此外，當(dāng)電解質(zhì)濃度低于0.01 mol/L后，濕潤鋒運(yùn)移速度緩慢且速率相似，0.001 mol/L和0.000 1 mol/L的斜率分別為0.41，0.37，后者僅比前者低9%；電解質(zhì)濃度為0.001，0.000 1 mol/L時，濕潤鋒最大運(yùn)移距離相近，分別為8.25 cm與7 cm，且?guī)缀醪辉匐S入滲時間的變化而發(fā)生改變。

圖4 濕潤鋒位置隨時間0.5次方的變化曲線

2.3.2 入滲速率的變化規(guī)律 單位時間內(nèi)入滲到單位面積土壤的水分含量即為入滲速率，是表征水分在土壤中遷移速度的重要指標(biāo)[21]。由圖5可知，5個電解質(zhì)濃度下，入滲速率隨時間的變化趨勢基本一致，即在入滲初始階段(0～25 min)，入滲速率的變化幅度較大，但隨著時間的增加，不同電解質(zhì)濃度下的入滲速率逐漸趨于穩(wěn)定。入滲時間在200 min后，不同電解質(zhì)濃度下的入滲速率基本不再發(fā)生變化，呈一條直線。0.001，0.000 1 mol/L的入滲速率重合度較高且低于其余3個濃度。

圖5 入滲速率隨時間的變化曲線

由圖6可知，隨著入滲時間的增加，入滲速率逐漸趨于穩(wěn)定。穩(wěn)定入滲速率是反映土壤入滲能力的一個重要指標(biāo)[10,22]。平均入滲速率是濕潤鋒運(yùn)移的總距離與總時間的比值，可以作為評價入滲速率的整體變化規(guī)律的指標(biāo)[19,28]。由圖6可知，兩種入滲速率都隨著電解質(zhì)濃度的降低呈迅速下降而后保持穩(wěn)定的趨勢，且平均入滲速率始終比穩(wěn)定入滲速率要大。1 mol/L時的穩(wěn)定入滲速率和平均入滲速率分別是0.000 1 mol/L的4.72，3.56倍。

圖6 兩種入滲速率隨電解質(zhì)濃度的變化曲線

采用經(jīng)典水分入滲模型Kostiakov模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合[21]，其公式為F=KtA，其中F為入滲量(g)；K和A皆是擬合得到的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，其意義分別是K代表開始時段內(nèi)滲透水的數(shù)量，在數(shù)值上等于第一個單位時段末的入滲速度；A是與土壤性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)，代表入滲速度隨時間的減小程度；t代表時間(min)。用Kostiakov模型擬合的結(jié)果決定系數(shù)最大值為0.999，最小值為0.984，皆大于0.9，所以，此模型可以較好的對累積入滲量隨時間的變化情況做出預(yù)測。K與A值都呈減小的趨勢，說明隨著電解質(zhì)濃度的降低，入滲速率呈下降的趨勢；入滲速率隨時間的衰減程度逐漸下降，即趨于穩(wěn)定。此模型模擬結(jié)果與入滲速率的結(jié)果分析相一致，說明本試驗(yàn)具有較好的可靠性。

2.3.3 累積入滲量的變化規(guī)律 在入滲達(dá)到穩(wěn)定前，累積入滲量常用來表征水分在土壤中的運(yùn)動特征[21,28]。由圖7可知，土壤累積入滲量隨電解質(zhì)濃度的變化趨勢基本一致，均隨時間的延長逐漸增加，且增長速度逐漸變慢。在入滲的初始階段(0～25 mim)，各電解質(zhì)濃度下的累計入滲量差異不大，但其增長速度較快；在25 min后，各濃度下累計入滲量的差異逐漸明晰，即在同一時刻，隨著電解質(zhì)濃度的降低，累計入滲量逐漸降低；例如入滲時間為200 min，電解質(zhì)濃度為0.000 1 mol/L時，累積入滲量是7.16 g；而當(dāng)電解質(zhì)濃度為1 mol/L時，累積入滲量是19.40 g，是0.000 1 mol/L累積入滲量的2.71倍。當(dāng)電解質(zhì)濃度小于0.01 mol/L后，累計入滲量較小，且曲線基本重合。

圖7 累積入滲量隨時間的變化曲線

3 討 論

當(dāng)水分進(jìn)入土壤后，土壤團(tuán)聚體遭到破壞，其穩(wěn)定性下降，進(jìn)而會改變土壤孔隙狀況，影響水分入滲特性。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著溶液電解質(zhì)濃度的降低，土壤團(tuán)聚體破碎強(qiáng)度表現(xiàn)為先急劇增大而后保持穩(wěn)定的趨勢，即團(tuán)聚體穩(wěn)定性總體表現(xiàn)為降低的趨勢，0.01 mol/L是團(tuán)聚體破碎強(qiáng)度發(fā)生改變的電解質(zhì)濃度，該結(jié)果與其他土壤(紫色土和典型黃土)的研究結(jié)果一致[11-12,14]，說明對于不同的土壤類型，電場對團(tuán)聚體穩(wěn)定性皆有一定的影響，但是由于顆粒組成、有機(jī)質(zhì)含量、離子特異性等因素的差異，其影響程度不同。根據(jù)經(jīng)典膠體化學(xué)理論，土壤表面電位(絕對值)和電場強(qiáng)度會隨著土壤溶液電解質(zhì)濃度的增大而減小[11-14]，電場強(qiáng)度的減小意味著顆粒間的靜電排斥力會急劇減小，這與本研究定量計算的結(jié)果一致。已有研究表明，土粒間的靜電排斥力可高達(dá)上千個大氣壓，遠(yuǎn)大于通常人們所認(rèn)為的消散作用和雨滴打擊等作用力，它是團(tuán)聚體遇水破碎的主要內(nèi)在動因[11-13]。因此，當(dāng)溶液電解質(zhì)濃度降低后，土粒間的電場作用會急劇增強(qiáng)進(jìn)而導(dǎo)致團(tuán)聚體發(fā)生破碎，這必然會引起土壤孔隙狀況發(fā)生改變。

本研究發(fā)現(xiàn)，隨本體溶液電解質(zhì)濃度的增加，水分入滲過程中累積入滲量、濕潤鋒前行位置和水分入滲速率和均增大。張俐等研究表明，在一定范圍內(nèi)，隨著入滲水分礦化度的增大，在相同入滲時間內(nèi)的濕潤鋒運(yùn)移速率呈增加的趨勢[29]，此結(jié)果與本研究結(jié)果相一致。當(dāng)水分進(jìn)入土壤后，土壤結(jié)構(gòu)體并不是始終保持不變的剛性顆粒[14-15,23]。其中，團(tuán)聚體的穩(wěn)定與分散被認(rèn)為是影響土壤孔隙狀況和水分遷移的重要因素[14-15]。結(jié)合本研究中團(tuán)聚體穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨本體溶液電解質(zhì)濃度的變化，各水分入滲特參數(shù)和團(tuán)聚體穩(wěn)定性參數(shù)的變化趨勢一致。即隨溶液電解質(zhì)濃度的降低，團(tuán)聚體穩(wěn)定性降低，水分入滲過程中累積入滲量、濕潤鋒的遷移距離和水分入滲速率均降低。電解質(zhì)濃度為0.01 mol/L是相同作用距離下電場強(qiáng)度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也是團(tuán)聚體穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這與水分入滲過程的轉(zhuǎn)折點(diǎn)相同。理論計算與宏觀試驗(yàn)結(jié)果相對應(yīng)，這說明土壤電場可通過影響團(tuán)聚體穩(wěn)定性而最終影響水分入滲過程[14-15,21]。

盡管本研究是采用不同濃度電解質(zhì)溶液來模擬研究水分入滲特性，并指出了土壤電場作用對水分入滲過程的重要影響，但是該結(jié)果具有一定的普適性。例如：在自然條件下，當(dāng)雨水或灌溉水進(jìn)入土壤后，土壤溶液濃度將會迅速被稀釋，根據(jù)本研究結(jié)果可知，此時的土壤帶電顆粒周圍電場會急速增強(qiáng)，顆粒間的靜電斥力增大，導(dǎo)致團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)發(fā)生破碎，改變土壤孔隙狀況，最終影響水分入滲過程，加速地表徑流的形成，導(dǎo)致土壤侵蝕加重。我們的研究結(jié)果也定量地解釋了，在一定范圍內(nèi)，隨灌溉水質(zhì)礦化度的增加，土壤水分入滲性能增強(qiáng)的原因[10]。這是因?yàn)槿霛B液濃度增大后，土粒表面電位絕對值和電場強(qiáng)度將會降低，土粒間排斥力作用下降，團(tuán)聚體穩(wěn)定性增強(qiáng)，水分入滲性能將會增大，這一試驗(yàn)結(jié)果為東北地區(qū)土壤水分和水土流失調(diào)控提供了一定的理論依據(jù)，對于我國淡水資源的保護(hù)具有重要意義。

4 結(jié) 論

(1) 黑土團(tuán)聚體穩(wěn)定性受到土壤電場的強(qiáng)烈影響。隨著土壤本體溶液電解質(zhì)濃度的降低，土壤表面電位和電場均增強(qiáng)，團(tuán)聚體穩(wěn)定性降低，其中0.01 mol/L是黑土表面電場和團(tuán)聚體發(fā)生破碎的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

(2) 土粒表面電場對黑土水分入滲過程具有重要的影響。隨著土壤本體溶液電解質(zhì)濃度的降低，土壤表面電位和電場均增強(qiáng)，黑土水分入滲速率、濕潤鋒運(yùn)移距離和累計入滲量均降低。電解質(zhì)濃度為0.01 mol/L是水分入滲特性發(fā)生轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

(3) 當(dāng)水分進(jìn)入土壤后，土壤本體溶液電解質(zhì)濃度降低，土壤表面電場增強(qiáng)，土壤團(tuán)聚體發(fā)生破碎，土壤孔隙被堵塞，最終導(dǎo)致土壤水分入滲速率降低。