荒漠綠洲濕地土壤優(yōu)先流與水分入滲特征

朱釗岑,劉 冰,劉 嬋,司 瑞

1 中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)臨澤內(nèi)陸河流域研究站,中國(guó)科學(xué)院內(nèi)陸河流域生態(tài)水文重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 蘭州 730000 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

濕地是水陸相互作用的自然綜合體,具有豐富的生物多樣性與獨(dú)特的生態(tài)格局[1- 3]。盡管干旱區(qū)濕地面積較小且在空間分布上呈明顯的不連續(xù)狀,但其作為荒漠綠洲的組成部分和重要水源,對(duì)維持干旱區(qū)生態(tài)平衡和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要作用[4]。在荒漠綠洲濕地,水文條件在濕地形成、發(fā)展和衰亡整個(gè)過(guò)程中起著主導(dǎo)作用[5]。在干旱區(qū),降水稀少,地下水和河流側(cè)滲水是荒漠綠洲濕地的重要水分來(lái)源,河流徑流變化與地下水位的波動(dòng),導(dǎo)致干旱區(qū)濕地存在干濕交替的季節(jié)性變化與積鹽、洗鹽過(guò)程的周期性[6],同時(shí),受植物根系與動(dòng)物活動(dòng)等影響,土壤大孔隙在干旱區(qū)濕地廣泛存在[7]。當(dāng)降水發(fā)生時(shí),土壤大孔隙作為地表水分、溶質(zhì)快速入滲的通道,從而形成土壤優(yōu)先流,使水分、溶質(zhì)和污染物快速入滲到深層土壤和地下水中,導(dǎo)致水分、養(yǎng)分流失以及地下水污染風(fēng)險(xiǎn)增大[8- 11]。同時(shí),土壤大孔隙使鹽分與土壤接觸面積減小,降低了鹽分運(yùn)移過(guò)程中土壤吸附比例,致使土壤鹽分含量降低[12]。因此,對(duì)荒漠綠洲濕地土壤優(yōu)先流研究能為干旱區(qū)濕地水分運(yùn)移與鹽分累積過(guò)程提供理論依據(jù)。

土壤空間異質(zhì)性是導(dǎo)致土壤優(yōu)先流的主要原因。盡管優(yōu)先流路徑占土壤體積的比例極小,但其水流速度為均質(zhì)土壤的4—18倍[13],且大多數(shù)土壤飽和入滲量都是通過(guò)優(yōu)先流而傳導(dǎo)[14],同時(shí)土壤優(yōu)先流對(duì)深層土壤水分補(bǔ)給具有重要作用[15]。目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于土壤優(yōu)先流的研究方法有很多種[8- 11],其中染色示蹤法具有直觀、高可視度等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到土壤水分入滲的研究中。目前,眾多學(xué)者結(jié)合染色示蹤與土壤剖面染色圖像處理在不同研究區(qū)域?qū)Σ煌愋屯寥纼?yōu)先流與水分下滲及其影響因素進(jìn)行了大量研究[15- 20]。在干旱區(qū),土壤優(yōu)先流的研究主要側(cè)重于綠洲農(nóng)田和荒漠植被,以揭示土壤優(yōu)先流對(duì)深層土壤水分和地下水補(bǔ)給的水文效應(yīng)[7]。在荒漠綠洲濕地,較淺地水位的波動(dòng)導(dǎo)致土壤鹽分不斷富集,植物群落優(yōu)勢(shì)種群結(jié)構(gòu)由物種豐富的淡水群落向物種匱乏的耐鹽性群落過(guò)渡[6],荒漠綠洲濕地物種組成、群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致土壤優(yōu)先流與水分入滲具有較強(qiáng)的空間異質(zhì)性和不確定性。然而,荒漠綠洲濕地植物物種組成、群落結(jié)構(gòu)及其植物根系分配對(duì)土壤優(yōu)先流與水分入滲的影響機(jī)制與反饋機(jī)理的定量研究仍是薄弱環(huán)節(jié),使得難以反映出真實(shí)的水分入滲和溶質(zhì)遷移過(guò)程。因此,以黑河中游荒漠綠洲濕地檉柳灌叢、鹽堿草地、楊樹林為研究對(duì)象,以泥質(zhì)道路為對(duì)照,通過(guò)野外染色示蹤實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)樣品分析等方法,研究不同植被類型的土壤水分入滲與染色特征差異,探討土壤優(yōu)先流分布特征與水分入滲過(guò)程的影響機(jī)制,將為干旱區(qū)濕地水鹽運(yùn)移模型與鹽堿化治理提供參考依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黑河中游張掖濕地保護(hù)區(qū)臨澤縣境內(nèi)(100°06′E,39°19′N),海拔1420 m,是典型的荒漠綠洲濕地。該研究區(qū)屬典型的溫帶干旱氣候,年均降水量為116.8 mm,65%的降雨發(fā)生在6—9月,年均溫7.6℃,平均日照時(shí)數(shù)為3051 h,年均蒸發(fā)量2390 mm,干旱指數(shù)20.5[21]。土壤由沖積沉積形成,母質(zhì)為河流洪積物,土壤質(zhì)地以粉壤為主,上層土壤結(jié)構(gòu)發(fā)育較好,下層土壤仍以砂質(zhì)為主,土壤結(jié)構(gòu)較差。水分來(lái)源包括降水、地下水、河水側(cè)向補(bǔ)給和農(nóng)田灌溉回歸水,其中以地下水和河流側(cè)向補(bǔ)給為主。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的演替與人為干擾,形成了眾多的天然植被和人工植被,如冰草(Agropyroncristatum)、堿蓬(Suaedaglauca)、海乳草(Glauxmaritima)、蘆葦(Phragmitesaustralis)、檉柳(Tamarixchinensis)、沙棗(Elaegnusangustifolia)、胡楊(Populuseuphratica)、白楊(Populusalba)等。

1.2 研究方法

1.2.1 染色示蹤實(shí)驗(yàn)

在研究區(qū)內(nèi),分別選擇具有代表性的鹽堿草地、檉柳灌叢、楊樹林(10年生),以對(duì)下墊面土壤、水文特征[22]和景觀空間格局與過(guò)程有顯著影響[23]的人為踩踏泥質(zhì)道路作為對(duì)照,可消除植被對(duì)土壤優(yōu)先流與水分入滲的影響。在試驗(yàn)樣地內(nèi),選擇地形平整、植被均勻且周邊植株數(shù)量基本一致的樣地作為試驗(yàn)點(diǎn)。在試驗(yàn)點(diǎn),首先將試驗(yàn)點(diǎn)內(nèi)土體表層的枯枝、礫石移除,并將植被的地上部分用剪刀小心移除。其次,將長(zhǎng)1.2 m、寬1 m的矩形鐵皮框垂直砸入土體內(nèi)20 cm,同時(shí)用小錘將靠近鐵框內(nèi)壁3 cm的土壤夯實(shí),防止染料沿鐵框內(nèi)壁縫隙下滲。然后,將配好的5 g/L的亮藍(lán)溶液60 L均勻噴灑在矩形框內(nèi)的土體表面,待噴灑完畢后,用塑料膜將鐵框覆蓋,確保無(wú)降水等其他水分進(jìn)入,同時(shí)減少蒸發(fā)[24-25]。在染色24 h后,將矩形鐵皮框小心移除,在框內(nèi)中心部分以10 cm為間距垂直挖掘土壤剖面,每個(gè)剖面修整完畢后放置標(biāo)尺并用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍照[26]。

1.2.2 樣品采集與土壤物理性質(zhì)測(cè)定

在染色剖面挖掘完畢后,沿土壤剖面以20 cm為間距采集5個(gè)環(huán)刀樣與散土樣；樣品采集深度為染色深度。利用環(huán)刀樣測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率和容重；散土樣測(cè)定土壤機(jī)械組成(表1)。其中,飽和導(dǎo)水率用定水頭法測(cè)定,容重用烘干法測(cè)定,土壤機(jī)械組成用激光粒度儀MS 2000測(cè)定,此外,在研究期間(2016年4月—2017年10月),在染色示蹤試驗(yàn)點(diǎn)每10日沿土壤剖面以10 cm間距采集土壤樣品,在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)1∶5土水比測(cè)定土壤電導(dǎo)率(RJM/SDB- 6型數(shù)字溫度電導(dǎo)率儀),同時(shí)采用稱重法測(cè)定道路土壤礫石含量。

表1 土壤物理性質(zhì)

同時(shí),沿土壤剖面以長(zhǎng)20 cm、寬20 cm、高10 cm為單位挖掘土體以采集0—80 cm根系,將根系洗凈后依據(jù)直徑分為粗根(直徑>2 mm)和細(xì)根(直徑≤2 mm),之后烘干至恒重,測(cè)定土壤剖面不同土層根系生物量密度(圖1)。

圖1 根系生物量分布Fig.1 Root Biomass Distribution

1.2.3 圖像處理與數(shù)據(jù)分析

參照J(rèn)anssen和Lennartz[27]染色圖像處理方法,首先利用Photoshop將染色圖像進(jìn)行校正、裁剪,然后利用Image對(duì)裁剪后的圖像進(jìn)行二值化處理,最后將二值化圖像用Matlab分析,得到染色面積比和染色路徑等水流形態(tài)學(xué)參數(shù)。其中,染色面積比為土壤剖面內(nèi)染色面積占整個(gè)土壤剖面面積的百分比。染色路徑包括染色路徑數(shù)和染色路徑寬度,染色路徑數(shù)指垂直土壤剖面圖像中,每行像元中所有染色路徑的數(shù)量；染色路徑寬度指每條染色路徑所對(duì)應(yīng)的實(shí)際土壤寬度。結(jié)合染色路徑數(shù)和染色路徑寬度可表征優(yōu)先流的連通性和分支性。染色路徑數(shù)的增大伴隨著染色路徑寬度的降低,表征土壤優(yōu)先流具有更多的分支,土壤水分入滲以低相互作用混合流為主；反之,染色路徑數(shù)的減少伴隨著染色路徑寬度的增大,表征土壤優(yōu)先流連通性更好,土壤水分入滲以均質(zhì)流或高相互作用混合流為主[26]。結(jié)合土壤質(zhì)地與實(shí)際染色狀況,參照Weiler和Flühler[28]的土壤優(yōu)先流類型分類標(biāo)準(zhǔn),確定荒漠綠洲濕地土壤染色路徑寬度劃分標(biāo)準(zhǔn)為<20 mm、20—250 mm和>250 mm (表2)。

表2 土壤優(yōu)先流分類標(biāo)準(zhǔn)

本文垂直剖面染色數(shù)據(jù)(染色面積比、染色路徑數(shù)和染色路徑寬度)和土壤優(yōu)先流類型均采用土壤垂直剖面染色圖像的均值。染色路徑數(shù)與染色面積比和染色路徑寬度,根系與染色面積和染色路徑的相關(guān)性分析采用SPSS 22.0進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤優(yōu)先流分布特征

在荒漠綠洲濕地,對(duì)各種植被類型土壤剖面的染色圖像進(jìn)行研究(圖2),黑色代表染色區(qū)域。在不同植被類型中,土壤優(yōu)先流染色深度存在顯著差異,檉柳灌叢和鹽堿草地水流入滲深度較深,楊樹群落和道路較淺。鹽堿草地0—40 cm染色呈均勻分布,其余試驗(yàn)點(diǎn)均出現(xiàn)不同程度的分支；檉柳灌叢呈現(xiàn)連續(xù)均勻和狹長(zhǎng)的兩個(gè)分支；楊樹群落0—18 cm染色均勻分布,18 cm以下呈現(xiàn)連續(xù)均勻的兩個(gè)分支；道路土壤呈現(xiàn)連續(xù)均勻但染色深度差異極大的兩個(gè)分支。

圖2 優(yōu)先流垂直分布圖像Fig.2 Vertical distribution of preferential flow

2.2 土壤染色面積比

在荒漠綠洲濕地,0—80 cm土壤剖面總?cè)旧娣e比的最大值為鹽堿草地(39.54%),其次為檉柳灌叢(37.21%)、楊樹群落(30.20%)和道路(16.37%)(圖3)。土壤剖面染色深度順序?yàn)闄f柳灌叢(74 cm)>鹽堿草地(72 cm)>楊樹群落(39 cm)>道路(38 cm)。

圖3 土壤剖面不同位點(diǎn)染色面積比Fig.3 Stained area ratio of the vertical profiles

在各種植被類型中,不同深度土層的土壤染色面積比存在顯著差異(圖3,表3)。在0—20 cm土層,染色面積比均隨深度增加而下降,其中道路下降幅度達(dá)40.58%—81.85%,其次順序?yàn)闂顦淙郝?19.01%—79.28%)、檉柳灌叢(25.25%—35.47%)和鹽堿草地(6.02%—24.24%)。在20—40 cm土層,楊樹群落和道路土壤染色面積急劇下降,分別在39 cm和38 cm處完全消失；鹽堿草地下降幅度(81.17%—97.03%)大于檉柳灌叢(7.36%—74.31%),且鹽堿草地染色區(qū)域急劇減少主要位于30—40 cm土層。在40 cm土層以下,檉柳灌叢和鹽堿草地染色區(qū)域總體呈下降趨勢(shì),但是部分土層出現(xiàn)顯著增加。其中,60—67 cm土層檉柳灌叢染色面積顯著增加,染色面積比達(dá)32.80%；鹽堿草地則在50—53 cm、65—72 cm重新出現(xiàn)染色區(qū)域。

表3 不同深度土層染色圖像形態(tài)學(xué)參數(shù)

隨土壤深度的增加,不同植被類型土壤剖面染色面積比波動(dòng)變異程度均呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢(shì),但波動(dòng)變異程度存在顯著差異(圖4)?？傮w上,道路>楊樹群落>鹽堿草地>檉柳灌叢；其中土壤染色面積波動(dòng)較大的土層分別為,檉柳灌叢24 cm以下,鹽堿草地19—32 cm,楊樹群落16 cm以下和道路5 cm以下。

圖4 土壤剖面平均染色面積變化Fig.4 Average stained area ratio of the vertical profilesav：平均值 Average value；std：標(biāo)準(zhǔn)差 Standard deviation

2.3 染色路徑數(shù)和染色路徑寬度

濕地不同植被類型土壤剖面染色路徑數(shù)均隨土壤深度的增加而逐漸降低,但最大染色路徑數(shù)及其出現(xiàn)深度存在較大差異(圖5)。在土壤剖面染色深度內(nèi),平均染色路徑數(shù)為灌叢(6.61)>道路(5.61)>白楊林(3.40)>草地(3.36)。檉柳灌叢和道路染色路徑數(shù)最大值均出現(xiàn)在表層土壤,隨土壤深度增加,總體上剖面染色路徑數(shù)變化規(guī)律表現(xiàn)為持續(xù)降低的趨勢(shì)；鹽堿草地和楊樹群落最大值出現(xiàn)在中層土壤,其變化規(guī)律表現(xiàn)為先增加再降低。

圖5 土壤剖面不同位點(diǎn)染色路徑數(shù)Fig.5 Stained path number of the vertical profiles

染色路徑寬度顯示,土壤優(yōu)先流染色路徑以20—250 mm和>250 mm為主,占剖面總?cè)旧娣e的92.79%—97.21%；除道路外,>250 mm染色區(qū)域均大于20—250 mm(圖6)。不同植被類型相同深度土層染色路徑寬度存在較大差異,染色區(qū)域主要集中于0—20 cm土層,占剖面總?cè)旧娣e比的54.42%—89.27%；除道路染色路徑寬度主要為20—250 mm外,其余均以>250 mm為主,且<20 mm染色區(qū)域占比較低(1.08%—4.70%)。20—40 cm土層,楊樹群落和道路以20—250 mm為主,而檉柳灌叢和鹽堿草地以20—250 mm和>250 mm為主。在40 cm以下土層,檉柳灌叢和鹽堿草地以20—250 mm為主,但檉柳灌叢仍有>250 mm染色區(qū)域出現(xiàn)。

圖6 土壤剖面不同染色路徑寬度分布Fig.6 Stained path width of the vertical profiles

2.4 土壤優(yōu)先流類型

結(jié)合染色路徑寬度和土壤優(yōu)先流分類標(biāo)準(zhǔn),不同植被類型土壤水流類型呈現(xiàn)明顯優(yōu)先流特征,整體上為非均質(zhì)指流—高相互作用大孔隙流(圖7)。除道路外,其他植被群落均出現(xiàn)均質(zhì)流,但均質(zhì)流強(qiáng)度存在明顯差異,楊樹群落(0—19 cm)>鹽堿草地(0—14 cm)>檉柳灌叢(6—16 cm)。同時(shí)除楊樹群落外,不同植被類型均存在非均質(zhì)指流,其分布范圍存在顯著差異,灌叢分布于0—2 cm和16—21 cm,草地分布于14—34 cm,道路分布于0—10 cm。高相互作用混合流除檉柳灌叢在上層土壤2—5 cm有分布外,其余均分布于下層土壤。

圖7 土壤優(yōu)先流類型Fig.7 Type of preferential flow

3 討論

3.1 濕地不同植被類型對(duì)水分入滲與染色分布特征的影響

染色示蹤劑能提供水分在土壤中分布狀況的視覺(jué)信息[20],通過(guò)反映水分入滲與染色分布以揭示濕地土壤優(yōu)先流分布特征。在荒漠綠洲濕地,不同植被類型土壤容重、質(zhì)地、孔隙度、根系及生物活動(dòng)等存在的顯著差異性[7- 11],顯著影響濕地水分入滲過(guò)程與染色分布特征。在荒漠綠洲濕地,盡管喬木比草地能更有效的垂直向下傳遞水分[29],但是鹽堿草地染色深度為楊樹群落的1.85倍,同時(shí)鹽堿草地染色面積最大。然而,這與Alaoui等[29]關(guān)于森林與草地的研究結(jié)果不一致,因?yàn)樵谒麄兊脑囼?yàn)點(diǎn)土壤粘粒含量較高、結(jié)構(gòu)較緊實(shí),粘土延遲了水分進(jìn)入大孔隙的過(guò)程,減少了優(yōu)先流的發(fā)生。在荒漠綠洲濕地,土壤粘粒含量較少,砂粒含量極高,且結(jié)構(gòu)較松散(表1),水流進(jìn)入大孔隙的時(shí)間較短；同時(shí),砂土對(duì)優(yōu)先流的發(fā)生有一定的促進(jìn)作用[20]。尤其是楊樹群落砂粒含量>90%,水分入滲過(guò)程中各水流通道距離較近且通道寬度相近,導(dǎo)致其水分入滲過(guò)程中均質(zhì)流(0—19 cm)占比較大,染色路徑以>250 mm為主。此外,檉柳灌叢與鹽堿草地土壤質(zhì)地相近且二者染色面積相近,但檉柳灌叢染色深度比鹽堿草地大,表明檉柳灌叢水分垂直向下傳遞效率較鹽堿草地高,與Mei等[20]研究結(jié)果相符。因此,土壤異質(zhì)性是形成優(yōu)先流的根本原因。

研究表明礫石與土壤間的縫隙為土壤優(yōu)先流能提供快速入滲的通道[19],并通過(guò)改變土壤孔隙密度、半徑與孔隙間的聯(lián)通性將對(duì)土壤水分入滲的產(chǎn)生重要的影響[30-31]。在荒漠綠洲濕地,道路0—20 cm土層礫石含量達(dá)14.65%,導(dǎo)致道路0—20 cm染色路徑數(shù)增多(圖5),染色路徑以20—250 mm為主(圖6),沒(méi)有均質(zhì)流發(fā)生(圖7)；同時(shí),礫石促進(jìn)側(cè)向水流增加,導(dǎo)致>250 mm染色區(qū)域出現(xiàn)。然而,檉柳灌叢、鹽堿草地和楊樹林地礫石含量均低于2%,染色路徑數(shù)減小,染色路徑寬度>250 mm的分布區(qū)域較多,土壤均質(zhì)流分布范圍較大。因此,礫石促進(jìn)荒漠綠洲濕地土壤優(yōu)先流發(fā)生,提高了水流通道的連通性,增加了側(cè)向流。

3.2 荒漠綠洲濕地根系、土壤鹽分對(duì)土壤優(yōu)先流的影響

在荒漠綠洲濕地,植物根系能為土壤中水和空氣提供儲(chǔ)存空間[32],其分布方式影響著土壤孔隙度、導(dǎo)水率和容重等土壤物理性質(zhì)[33],改變土壤空間異質(zhì)性。同時(shí),水分可以通過(guò)根系與周邊土壤的非均質(zhì)界面快速向下運(yùn)動(dòng),對(duì)優(yōu)先流的產(chǎn)生具有重要作用[15,31]。檉柳灌叢細(xì)根比鹽堿草地少,但下層土壤粗根較多(圖1),因此其水流通道連通性比鹽堿草地差,但下層土壤水流通道較多,導(dǎo)致在0—40 cm土壤中鹽堿草地染色區(qū)域較大；40 cm以下土壤檉柳灌叢染色區(qū)域較多且染色深度較大(表3)。

在荒漠綠洲濕地,灌叢細(xì)根生物量與染色路徑數(shù)量和染色路徑寬度<20 mm的染色面積呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),相關(guān)性系數(shù)為0.913和0.898；草地細(xì)根生物量與染色路徑寬度>250 mm的染色面積呈現(xiàn)顯著正相關(guān)(P<0.05),相關(guān)性系數(shù)為0.737；其余根系生物量與染色面積、染色路徑數(shù)量和染色路徑寬度的相關(guān)性均不顯著(表4)。表明細(xì)根較粗根在荒漠綠洲濕地水分入滲過(guò)程中具有更重要作用。其主要原因是水分通過(guò)土壤孔隙運(yùn)動(dòng)的作用力主要是重力和類似于毛管力的一種吸附力[34]。細(xì)根在水分運(yùn)動(dòng)中能起到類似毛管的作用[32],可以使水分逐漸向細(xì)根分布區(qū)運(yùn)動(dòng),因此在水分入滲過(guò)程中細(xì)根比粗根具有更重要的作用。

表4 根系生物量與染色面積、染色路徑數(shù)量和染色路徑寬度的相關(guān)分析

然而,許多研究認(rèn)為植物根系與染色面積、染色路徑呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系[18, 35]。例如,劉目興和杜文正[18]及田香姣等[35]實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)位于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)山地,植被為常綠闊葉林,根系分布廣泛且以粗根為主,土壤粘粒含量較荒漠綠洲濕地高、結(jié)構(gòu)較好,土壤空間異質(zhì)性較大,增加了根系對(duì)優(yōu)先流的影響。然而,在荒漠綠洲濕地,地下水埋深較淺,土壤鹽漬化嚴(yán)重(圖8),植被生長(zhǎng)受到嚴(yán)重的鹽分脅迫[36],從而粗根所占比例減小(圖1),導(dǎo)致土壤優(yōu)先流減小。同時(shí),濕地土壤砂粒含量較高,土壤結(jié)構(gòu)較松散,水分下滲通道多且連通性好,減弱了根系對(duì)水分入滲的影響。因此,在荒漠綠洲濕地,土壤優(yōu)先流與水分入滲差異是土壤質(zhì)地、根系分布與鹽分離子共同作用的結(jié)果。

圖8 不同位點(diǎn)土壤電導(dǎo)率平均值Fig.8 The average value of soil electrical conductivity

在荒漠綠洲濕地,除染色路徑數(shù)和染色路徑寬度20—250 mm呈正相關(guān)外,其余指標(biāo)均與土壤電導(dǎo)率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)(表5)。因?yàn)樗峭寥利}分運(yùn)移的載體,鹽分運(yùn)移通道與水流通路基本一致[37],表現(xiàn)為土壤電導(dǎo)率與染色路徑數(shù)的變化趨勢(shì)一致。此外,土壤鹽堿化導(dǎo)致土壤板結(jié),土壤水流通道直徑減少,從而使土壤小空隙(<20mm染色路徑寬度)與土壤大孔隙(>250mm染色路徑寬度)數(shù)量減少,導(dǎo)致土壤優(yōu)先流以20—250 mm為主。與此同時(shí),土壤板結(jié)致使水流面積減小,相應(yīng)地染色面積隨之減小,表現(xiàn)為土壤電導(dǎo)率與土壤染色面積呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。因此,在荒漠綠洲濕地,土壤鹽分通過(guò)影響土壤大孔隙分布而影響土壤優(yōu)先流與水分入滲過(guò)程。

表5 土壤電導(dǎo)率與染色面積、染色路徑數(shù)量和染色路徑寬度的相關(guān)分析

4 結(jié)論

通過(guò)室外染色示蹤實(shí)驗(yàn)研究荒漠綠洲濕地土壤優(yōu)先流與水分入滲特征,得出以下結(jié)論：(1) 在荒漠綠洲濕地,土壤優(yōu)先流有土壤基質(zhì)、植物根系與鹽分離子共同影響,但土壤本身的物理性質(zhì)是根本因素。(2) 均質(zhì)流在不同植被類型的水分入滲過(guò)程中廣泛存在,礫石通過(guò)促進(jìn)水流通道的連通性,顯著增加側(cè)向流,促進(jìn)了土壤優(yōu)先流的發(fā)生。(3) 植物根系與染色特征相關(guān)性不顯著,粗根的減少抑制了優(yōu)先流的發(fā)生。