大孔隙在土壤中普遍存在。大孔隙在土壤体积的比例较小,但是对土壤水分运动过程影响深刻。本文以长期施肥下(不施肥处理、单施化肥处理和有机无机配施处理)的水稻土耕层土壤为研究对象,基于微CT和图像分析技术,定量化研究土壤大孔隙三维特征,并通过溴离子示踪试验,揭示大孔隙对水分运动的影响。旨在构建大孔隙特征与水分运动的耦合关系,为改良土壤结构提供科学依据。本文的主要研究结果如下：(1)与CK处理相比,长期有机无机肥配施(NPKOM)显著提高了土壤有机碳、和全氮含量,并有效地抑制了土壤酸化,显著提高了阳离子交换量,且土壤容重最低,孔隙度最高,有效的促进了团聚体的形成与稳定,从而改善了耕层土壤结构。NPKOM处理的土壤饱和导水率和土壤有效含水量显著高于其他两个处理(p<0.05)。根据水分特征曲线计算,三个施肥处理的微孔隙(<0.2μm)的孔隙度均占到总孔隙度的50%以上,而NPKOM处理的大孔隙(>120μm)占总孔隙的10%,比其它两个处理高3倍左右。(2)应用微CT扫描和图像分析技术,分析团聚体(3-5mm)和原状土柱(直径10 cm,高12 cm)等两种尺度的土壤微结构特征。从二值图像和三维孔隙结构图表明CK、NPK和NPKOM处理下团聚体的大孔隙(>120μm)分别为0.39%、0.10%和1.07%,而原状土柱尺度的分别为7.39%、5.85%和7.71%。随着尺度的增加,大孔隙体积也增加。从土壤孔隙结构特征来看,NPKOM处理显著增加土壤孔喉表面积和连接性,而单施化肥的孔隙特征甚至低于不施肥处理(CK)。随着有机碳含量的增加,孔隙的数量与比表面积显著地增加。土壤的饱和导水率与孔隙比表面积、孔喉数量、孔隙数量及其路径数量呈极显著正相关(p<0.01)。有效含水量与孔隙度、孔隙比表面积、孔喉数量、平均路径长度均呈显著正相关(p<0.05)。有机无机配施使土壤既有良好的通透功能,又能更好地保水保肥,提高土壤肥力质量。(3)通过原状土柱溴离子穿透实验表明,不同施肥处理的Br垂直运移的参数无显著差异,但NPKOM处理的平均流速最快,完成示踪的运移总时间相对较短。采用两区模型能够较好地拟合Br-穿透曲线,且NPKOM处理弥散度的值最大。所有土柱的穿透曲线穿透时间均很短,存在优势流现象。从穿透曲线参数与土壤水力学性质参数相关性可得,土壤饱和导水率与流量呈极显著正相关(r=0.901),与曲线顶点时间呈显著地负相关(r=-0.789)。凋萎含水量与穿透曲线参数(C/C0最高值、穿透结束时间和穿透总时间)呈显著正相关关系,与流量呈显著负相关(r=-0.700)。有效含水量与C/C0最高值、穿透结束时间、穿透总时间均呈显著负相关。从穿透曲线参数与土壤孔隙结构特征参数的相关性可得,孔隙数量提高了流量,而平均路径长度降低了流量。较大的孔隙比表面积的土柱需要的更短的穿透结束时间和总时间。孔隙数量和孔喉数量降低了穿透时间。总之,本论文发现有机无机肥配施能有效地改善土壤结构,提高了总孔隙度和大孔隙及其孔隙比表面积和孔喉数量,使土壤既有良好的通透功能,又提高了土壤有效水库容,提升了土壤保水保肥,供水供肥的能力。单施化肥则没有明显改善甚至恶化了土壤结构。本论文说明土壤结构培育需要有机肥的投入。