新闻公告土壤疏水性的主流评价方法包括接触角（CA）法和水滴渗透时间（WDPT）法。CA法测量瞬时疏水性，而WDPT法反映持续疏水性，两者时间维度不一致导致矛盾结果频发，如部分土壤改良材料用CA法测试接触角大于90°，代表疏水，但WDPT法测试小于5秒又指向亲水，这些矛盾在土壤疏水性评价和土壤的水分管理研究领域属于方法学上的国际难题。
图1：动态接触角法融合了接触角法和水滴渗透时间法的优点，概念上兼顾了材料的瞬时疏水与持续疏水特征
针对这一难题，中国科学院新疆生态与地理研究所中亚干旱区生态系统监测与变化李耀明研究团队，通过17种标准材料和18种生物炭的系统测试，提出动态接触角（DCA）法，追踪90秒内接触角变化，并引入“假性疏水”概念，从概念上整合了瞬时疏水与持续疏水特征，克服了传统方法的局限性，为干旱半干旱地区生物炭改良土壤的水分管理和环境应用提供了更精准的评价工具。
图2：动态接触角法厘清了土壤疏水性评价传统方法中的“灰色”地带
研究发现铁屑和中高温生物炭初始接触角大于90°，瞬时疏水性较强，但90秒后显著降至90°以下，持久疏水性较弱。为了统一瞬时疏水和持续疏水两个评价维度，研究提出以初始接触角、90秒接触角与接触角变化率(|k|)组合作为疏水性评价准则，建立了包含超疏水、强疏水、“假性疏水”和亲水四类的疏水性评价新分类标准，并将DCA法和新的评价标准引入了土壤疏水性评价中。土壤孵育实验结果表明，生物炭对土壤疏水性的调控具有剂量效应和时间效应，1%（wt%）生物炭添加即可使土壤从亲水转化为“假性疏水”和“强疏水”状态，5%添加量效果更显著。生物炭添加虽可明显提升土壤疏水性，但90天后疏水性强度均有下降，调控的持久性值得后续研究进一步关注。
图3：生物炭“假性疏水”现象在接触角测试中的表现
DCA法创新地将短时持续疏水性纳入了疏水性评价体系，在土壤科学、环境与生态学和材料科学等领域都有重要的应用价值。相关研究成果以“Dynamic contact angle as a new metric for the water repellency evaluation of biochar-amended soil”为题，发表于土壤科学与环境科学交叉领域国际顶级期刊《Biochar》上。该研究第一单位为中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆生地所和新疆大学联合培养的硕士研究生敬薇为第一作者，新疆生地所毛洁菲研究员和新疆大学张坤副教授为共同通讯作者。该研究得到新疆维吾尔自治区重点研发计划和“天山英才”人才计划等项目的支持。