土壤在干湿交替的过程中会发生胀缩现象。土壤的膨胀收缩影响孔隙的分布,因而也可能使水分特征曲线发生改变。同时,土壤收缩过程中产生的裂隙为优先流的形成创造了条件,从而影响土壤水、溶质的运移。对胀缩过程中产生的裂隙的大小、几何形状的评定对土壤表面入渗和土壤中的水分再分布很重要。为了更好地研究膨胀性土壤干缩湿胀过程中水分、溶质运移以及土壤胀缩对土壤水力特性和水文方面的影响,采用简单可靠的研究方法,选择合适的胀缩模型至关重要。本文用特制的试验装置研究了不同质地的扰动土的胀缩特性,以其为基础进而对更有实践意义的原状土壤为研究对象,对比土壤胀缩过程中有无裂隙产生的胀缩特征曲线,进一步对土壤胀缩特性进行了的研究。主要结果如下:(1)扰动土膨胀与收缩过程中比容积和质量含水量的关系曲线均可以分为滞留段、正常段、结构段,三直线模型能够较好地拟合其收缩和膨胀特征曲线。土壤收缩、膨胀曲线各段的特征值均小于1,即土壤胀缩过程中土壤容积的变化速率小于含水量的变化速率而。原状土壤实测土壤收缩曲线中除了可以观测到滞留段、正常段、结构段,在含水量较高时还可以明显地观察到“伪饱和”收缩段,即田间土壤并不能完全达到真正的饱和。(2)不同质地原状土壤不同高度处理的实测干燥收缩曲线在高含水量处可以观测到“伪饱和收缩段”,且土壤质地越轻、土层厚度越薄,土壤干燥收缩曲线高含水量的“伪饱和”收缩越明显。原状土壤的饱和含水量、饱和时的比容积受采样容重的影响,即采样容重越大,饱和含水量越低,饱和时的比容积越小,土壤的饱和容重越大。土壤的饱和含水量及吸水饱和时的比容积随土柱高度的增加基本呈降低趋势。与扰动土对比,由于原状土良好的结构使得原状土干燥收缩量小于扰动土的收缩量,而原状土相对吸水膨胀量大于扰动土。田间土壤质地越粘,土壤的胀缩性越好,且原状土比扰动土的胀缩性好。(3)考虑土壤胀缩裂隙时田间土壤(以黑垆土为例)的收缩曲线较复杂,但从整体上看,供试土壤收缩曲线可以分为滞留收缩段、正常收缩段、结构收缩段,伪饱和段。而膨胀曲线仍符合“S”形状。湿润土壤干燥收缩时先只有土面下沉,随着干燥过程的不断进行土壤内部的应力不断增加,土壤收缩过程中逐渐产生裂隙,裂隙面积随着含水量的减少不断增加,土壤干燥收缩后期,土壤裂隙增加变缓,土壤收缩不明显。当干燥的土壤湿润时,最初阶段因为裂隙的存在,土壤容积的增加是3维的,当土壤的裂隙弥合后,土壤容积的增加则是1维的,只有土面的上升。土壤的胀缩是各向异性的。(4)根据非连续直接测定的土壤收缩曲线的实测数据,采用分段拉氏插值法获得的连续曲线是可靠的,能够描述土壤的实际收缩过程。扰动土的收缩膨胀曲线可以用经典的三直线模型进行拟和,而原状土壤的收缩特征曲线可以分为滞留段、正常段、结构段和伪饱和段,且土壤质地越轻、土层厚度越薄,土壤干燥收缩曲线高含水量的“伪饱和”收缩越明显。田间土壤的收缩膨胀是各向异性的。另外,提出了一种简单的获得连续土壤收缩曲线的分段拉氏插值法。本研究为土壤胀缩过程的定量研究打下基础,并为土壤中优先流和污染物迁移研究提供科学支撑。