摘要
黄土高原地区水土流失严重、生态环境脆弱。我国实施了一系列的水土保持措施以恢复该区域脆弱生态系统，人工植被恢复是其中重要的举措之一。土壤水分入渗是水循环过程中降水或灌溉水转化为土壤水的关键环节，与植物根系和土壤理化性质密切相关，并受其优先流运动路径的影响。本研究以黄土丘陵区典型的林地、灌木和草地为研究对象，野外测定和室内分析相结合，研究不同植被恢复方式下土壤入渗性能的差异，分析土壤优先流发育程度的差异，阐明植物根系和土壤理化性质变化特征及其与入渗性能间的关系，以期为揭示黄土丘陵区土壤水文过程与机制、优化植被建设管理提供科学依据。研究主要得到以下结论： （1）植被恢复方式对土壤水分入渗过程有显著影响，人工灌木地和林地土壤水分入渗性能要优于自然恢复草地。总入渗和优先流入渗均值表现为灌木地＞林地＞草地，基质入渗均值则表现为灌木地＞草地＞林地，长年限杨树种植降低了土壤基质入渗性能。具体样地中，40a柠条地的总入渗、基质入渗和优先流入渗均最高，20a草地则最低。乔、灌、草地优先流累积入渗量占总入渗累积量分别为55.8.%、59.1%和46.6%。人工乔灌植被恢复比草地自然恢复更有利于提升土壤优先流入渗性能。Horton模型可以很好的拟合各样地土壤基质流和优先流入渗过程（R2=0.83-0.98），Philip模型则对总入渗过程拟合较好（R2=0.97-0.99）。 （2）不同植被恢复方式对优先流运动路径有明显影响，人工灌木有利于优先流纵向运动，人工乔木则有利于优先流横向流动。亮蓝染色图像分析分布表明，灌木地和草地优先流运移深度要大于乔木地（＜50cm）。染色形态变异系数在乔木地和草地要大于灌木地，染色面积占比则相反，说明乔木地横向优先流发育要好于灌木地和草地。距离乔灌木树干越近，优先流发育越好。 （3）不同植被恢复方式对根系参数和土壤理化性质有显著影响。林灌草地根长密度、根面积密度、根体积密度和根系生物量均存在显著性差异（p＜0.05），且随着土层深度的增加逐渐降低。根系参数总体表现为40a杨树＞20a草地＞20a柠条＞40a柠 条＞30a草地。基质入渗中，入渗速率与优先流指标、根系参数和理化性质有显著相关关系（p＜0.05），其中总孔隙度对入渗速率的解释量为42.4%。总入渗中，入渗速率与优先流指标和理化性质有显著相关关系（p＜0.05），但与根系参数无显著相关关系（p＞0.05），其中饱和导水率对入渗速率的解释量为27.9%。通径分析表明，基质入渗中，土壤总孔隙和初始含水量是影响初始入渗速率的主要因子，根面积密度和有机碳是影响稳定入渗速率的主要因子。 综上，相比草地自然恢复方式，在黄土丘陵区进行人工乔灌木植被恢复，改变了根系空间形态和参数，改善了土壤理化性质，拓展了优先流在纵向和横向的运动路径，从而更有助于提升土壤入渗性能。
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