题目：陕西洛川L1-S8黄土和古土壤水理性质研究

黄土高原位于我国西北地区，降水较少，水资源匮乏，水土流失严重，生态环境脆弱。黄土高原生态环境的核心问题之一是土壤水分不足，研究黄土高原土壤水理性质、掌握水在土壤和地下水系统中的贮存、运动、分布等方面的问题，有利于查明黄土地下水资源的分布规律和制定科学的开发利用方式，对于黄土高原地区农业的发展、植被的恢复、黄土高原的可持续发展具有十分重要的意义。本研究通过实验测定了洛川L1-S8黄土和古土壤的水分特征曲线和水分入渗过程曲线，分析了洛川L1-S8黄土和古土壤层的持水性、供水性、储水性、容水性、透水性等水理性质的特点和差异。结合黄土与古土壤孔隙度及微观孔隙孔径分布的测定，分析了洛川约100m深度黄土地层含水层与隔水层的形成条件，对洛川L1-S8不同土层水理性质差异的原因进行了探讨。得出的主要结论如下：
（1）洛川L1-S8黄土和古土壤的脱湿曲线和吸湿曲线与Van Genuchten模型都非常符合，拟合所得的R2值都高达0.98以上，说明用Van Genuchten模型来描述L1-S8土壤水分数量和能量之间的关系是比较准确的。
（2）洛川L1-S8黄土和古土壤的持水性都随吸力值的增大而减弱。在0-85KPa范围内第4层黄土的持水性始终大于第4层古土壤，第7层黄土和第7层古土壤的持水性能强弱基本相同，其他层位在较低吸力段黄土层的持水性强于相邻下部的古土壤层，在较高吸力段黄土层的持水性弱于相邻下部的古土壤层。L1-S8黄土和古土壤的供水性能和储水性能都随吸力值的增大呈减弱趋势。第7层黄土与第7层古土壤的供水性能和储水性能相近，其他层位黄土层的供水性能和储水性能都比古土壤强。L1-S8黄土层的容水性都比相邻上部和下部的古土壤层强。
（3）洛川L1-S8黄土的稳定凋萎湿度都比相邻的古土壤小，最大有效水含量都比相邻的古土壤多，说明在相同含水量条件下，黄土中植物可利用水分多，古土壤中植物可利用水分少。不同黄土层和古土壤层的水分含量对植物生长影响的差异是由它们的粘粒含量、孔隙大小、孔隙度等土壤性质差异造成的。
（4）洛川L1-S8黄土层和古土壤层的初始入渗率、稳定入渗率和平均入渗率具有明显的波动变化，黄土层的初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率都高于相邻古土壤层。整个剖面稳定入渗率平均值为0.55 mm/min，最大值出现在L1层，值为1.13mm/min，最小值出现在S8层，值为0.14 mm/min。洛川L1-S15黄土和古土壤的稳定入渗率与垂向孔径为50-100μm孔隙的孔隙率显著相关，说明显著透水孔隙为垂向孔径大于50μm的孔隙。
（5）Kostiakov公式、Horton公式、通用经验公式对洛川L1-S8黄土层和古土壤层的水分入渗过程拟合度都较高，R2值基本都大于0.9，说明3个常用公式都适用于对洛川L1-S8黄土层和古土壤层水分入渗过程的描述，其中通用经验公式与实测入渗过程吻合得最好，说明通用经验公式最适合用来描述洛川80万年来发育的L1-S8黄土层和红色古土壤层的入渗规律。
（6）洛川L1-S8黄土层和古土壤层的入渗速率差异指示了它们的透水性强弱不同。洛川L1-S8黄土层的透水性较强，含水空间发育较好，隔水性较差，易于成为含水层。古土壤层的透水性较弱，含水空间发育较差，隔水性较强，易于成为隔水层。黄土层和古土壤层成为含水层或隔水层的内部条件是其渗透性强弱，外部条件是土层之间的搭配组合状况。
（7）总体上看，洛川L1-S8整个黄土剖面的持水性、供水性、储水性、容水性等水理性质表现出明显的规律性变化。黄土层和古土壤层的水理性质具有明显的差异，造成这种差异的主要直接原因是土壤中孔隙的多少、大小、孔径分布等孔隙特性及粘粒含量等土壤性质的不同，这主要是土层经历的成壤作用强弱不同造成的，但根本原因是土壤发育过程中冷干和温湿的气候变化。