乾濕循環條件下土壤浸潤性的變化

《農業工程學報》2018年第34卷第2期刊載了雲南農業大學楊松、馬澤慧、王磊和羅茂泉的論文——「躺滴法測量乾濕循環條件下土壤固-液接觸角的滯後特性」。該研究由國家自然科學基金項目（項目號：41662021）等資助。

接觸角為固-液-氣三相界面中氣-液交界面上的切線與固-液交界面上的直線之間的夾角。接觸角大小可反映固體的浸潤性，取值範圍為0-180°。對具有連續表面的固體，通常以90°為分界線，若小於90°，固體能被潤濕，大於90°則不能被潤濕。但對於土壤，潤濕和不潤濕的分界線一般小於90°。

固體與液體間的接觸角通常不是常數，而是在某個區域內變化，這種現象稱為接觸角滯後。土壤的土水特徵曲線在乾濕循環中表現出了滯回現象，接觸角滯後是造成土水特徵曲線滯回現象的主要原因。

該文用躺滴法對乾濕循環過程中土壤的固-液接觸角隨時間的變化進行了測量，得到了不同初始狀態下土壤接觸角隨時間的變化規律，以及乾濕循環初始狀態對接觸角滯後的影響，為進一步認識乾濕循環導致的土壤物理力學性質變化提供了微觀方面的基礎。

固體表面液滴蒸發一般存在三個階段，初始階段，釘扎階段和滑移階段。研究表明，土顆粒表面的蒸發模式只存在初始階段和釘扎階段，沒有滑移階段，即：不論土體的初始接觸角多大，固滴蒸發快結束時，接觸角都會變為0，且整個蒸發過程中固-液-氣三相接觸線不發生移動，固-液接觸面積保持不變。

結果表明，乾濕循環對接觸角有重要影響，土壤反覆乾濕循環的初始狀態不同，脫濕過程中的初始接觸角就會發生變化，這也可能是非飽和土土水特徵曲線在反覆乾濕循環下滯迴圈不斷減小的原因之一。

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