江汉平原是我国重要的商品粮生产基地,水稻种植历史悠久。近年来,受经济利益驱使等因素影响,旱地改水耕稻田的面积日益增加。由于旱地与稻田耕作方式迥异,因此不同水耕年限稻田土壤大孔隙很可能存在显著差异,这种差异会显著影响稻田的水流特征和水肥流失过程。本论文利用计算机断层扫描技术(CT)和田间染色示踪的实验方法,定量化分析江汉平原2年稻田(旱地改水耕年限为2年)、18年稻田(旱地改水耕年限为18年)和100年稻田(连续水耕年限大于100年)的土壤大孔隙形态参数与剖面水流运动特征。期望为合理的稻田水分管理措施制定提供科学依据。本文所取得主要结论如下:(1)由于水耕年限不同,导致2年、18年和100年稻田土壤大孔隙的三维图像特征差异明显。大孔隙分布总体随土壤深度增加而急剧减少,且分布较不均匀。大孔隙分布表现为100年稻田<18年稻田<2年稻田,且有秸秆土壤大孔隙分布较无秸秆土壤丰富。耕作层大孔隙分布远多于犁底层及以下土层,且有秸秆土壤表现更为明显。水耕2年稻田土壤大孔隙以条状分布为主,水耕18年稻田表现为点和条状并存,连续水耕大于100年稻田以点状为主。(2)三种稻田土壤大孔隙度、大孔隙面积、大孔隙数量和周长变化规律相似,均随土壤深度增加而逐渐减少。耕作层的大孔隙度、大孔隙面积、大孔隙数量和周长均大于犁底层和底土层;犁底层及以下土层均表现为急剧减少,其中100年稻田<18年稻田<2年稻田。成圆率均随土壤深度增加而增大,最终趋近于1。有秸秆土壤和无秸秆土壤的大孔隙度、大孔隙数量、大孔隙面积、周长和成圆率差异显著,且有秸秆土壤波动较无秸秆土壤大。秸秆下方的根系主要影响耕作层土壤的大孔隙特征,而对深层土壤影响较小。(3)土壤大孔隙比例随孔隙直径的增大呈现先增加后减少的趋势。每种稻田孔隙直径集中分布在1-2 mm,所占比例约为30%-40%,且100年稻田较另外两个稻田多。而>2 mm直径的孔隙表现为2年稻田>18年稻田>100年稻田。直径>2 mm的孔隙均表现为逐渐减少的趋势,其中100年稻田减少幅度最明显。有秸秆土壤和无秸秆土壤孔隙直径大小分布差异明显。2年稻田有秸秆土壤孔隙直径分布在0.6-3 mm,且数量明显较无秸秆土壤多。0-20cm 土层孔隙直径为100年稻田>18年稻田>2年稻田,而20 cm以下土层为100年稻田<18年稻田<2年稻田。(4)三种稻田土壤染色特征呈现明显差异。各稻田的耕作层染色面积比最高,随土壤深度增加染色面积比急剧下降,以犁底层减少最明显,而底土层染色面积比明显增加,水耕2年和18年稻田明显较100年稻田多。长年受不同耕作和灌溉等措施影响,每种稻田土壤性质差异明显,从而引起不同的垂直和侧向水流特征。垂直入渗过程中,2年稻田水流现象最明显,18年稻田其次,100年稻田最不明显。随着与染料喷洒区距离的增加,染色面积逐渐减少。除耕作层外,100年稻田的其它土层染色面积比均小于2年和18年稻田;100年稻田侧向水流较另外两个稻田明显。(5)染色路径数量和染色路径宽度变化规律相似,均随土壤深度的增加而波动减少,而底土层的染色路径数量和染色路径宽度明显增加,且2年和18年稻田较100年稻田明显。<10mm、10-100mm和>100mm的染色路径宽度连通性差异明显。除了宽度<10mm的染色路径可从土壤表层连续延伸到土壤剖面底部,另外两种级别的染色路径均表现出间断性,以宽度>100mm的染色路径最明显。耕作层以10-100 mm的染色路径宽度为主,且100年稻田远多于18年和2年稻田。随土壤深度的增加,各稻田犁底层的染色路径宽度均急剧减少;2年和18年稻田底土层以宽度<10mm和10-100mm的染色路径为主,且明显多于水耕大于100年稻田。耕作层的染色路径数量为100年稻田>18年稻田>2年稻田,耕作层以下土壤表现为2年稻田最多、18年稻田其次、100年稻田最少。(6)每种稻田土壤水流类型差异较大。各块稻田土壤水流类型均出现3种以上。只有100年稻田和18稻田耕作层发生均质流。底土层水流类型差异明显,100年稻田以低相互作用大孔隙流为主,孔隙和水分交换作用不明显;而18年稻田以混合作用大孔隙流为主,以及2年稻田以高相互作用大孔隙流为主,孔隙和水分交换作用较为明显。2年稻田土壤优先流现象最显著、18年稻田其次、100年稻田最弱。