摘要
黄土高原地区干旱缺水，水土流失严重，生态环境脆弱，是我国实施退耕还林（草）生态工程的重点区域。降水是黄土高原地区植被建设水分补充的主要来源，对其高效利用具有重要意义。优先流现象是土壤水分非均匀运动的特殊现象，其形成和发育程度与植被根系和土壤性质异质性密切相关。本文以黄土丘陵区4种典型植被类型样地为研究对象，进行野外染色示踪试验和室内图像处理技术和分析，结合根系和土壤理化性质测定，研究不同植被类型下优先流分布特征，评价优先流的发育程度，阐明土壤性质和根系异质性及其对优先流形成与发育的影响。所得主要结论如下： （1）植被类型对垂直和水平剖面土壤优先流的染色形态和空间分布有显著影响。垂直剖面土壤优先流染色形态以漏斗状为主，少数为指状。杨树林地和柠条地的主要染色深度大于草地。各样地的优先流表征指标变化不一，杨树林地有较高的基质入渗深度和变异系数，40年柠条地则有较高的总染色面积比、优先流分数和长度指数。建立了综合评价优先流发育程度的优先流评价指数，结果表现为杨树林地＞40年柠条地＞草地＞20年柠条地。 （2）不同植被类型土壤性质空间异质性影响优先流的形成与发育。垂直和水平剖面结果表明，植被类型对有机碳、初始含水量和饱和导水率有显著（P＜0.05）影响。土层对总孔隙度、初始含水量、饱和导水率有显著（P＜0.05）影响。垂直剖面上，染色区的染色面积比与总孔隙度、初始含水量有显著正相关性（P＜0.05）；水平剖面上，未染色面积比与初始含水量有显著负相关（P＜0.05）关系。 （3）植被根系对优先流形成发育有直接影响。水平和垂直剖面结果表明，植被类型对根长密度、根表面积密度和根体积密度有显著（P＜0.05）影响。土层对根长密度有显著（P＜0.05）影响。根系参数总体表现为杨树林地＞柠条地＞草地，随着土壤深度增加而减小，且染色区高于未染色区。除根体积密度外，染色面积比与根系参数均呈现显著正相关关系（P＜0.05）。 （4）不同植被类型下土壤优先流发育程度的差异是土壤和根系共同作用的结果。逐步回归表明，垂直剖面上初始含水量、容重、根表面积密度、＜0.5和1.5-2.25mm径级根长密度是影响优先流区染色面积比和非优先流区非染色面积比的主要影响因子。水平剖面总孔隙度、初始含水量、饱和导水率、毛管孔隙度、容重、有机碳、根长密度、根表面积密度、根体积密度、＞2.25mm径级根长密度是影响染色面积比的主要影响因子。通径分析结果表明，垂直剖面上，＜0.5mm径级根长密度是染色面积比和非染色面积比的最直接影响因素。水平剖面上，根表面积密度是染色面积比的最直接影响因素，＜0.5mm径级根长密度是非染色面积比的最直接影响因素。
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