山地土壤优先流路径的染色示踪_刘目兴论述.pdfVIP

第 50 卷 第 5 期 土 壤 学 报 Vol. 50，No. 5 2013 年 9 月 ACTA PEDOLOGICA SINICA Sep． ，2013 DOI?10． 11766 /trxb201303120113 山地土壤优先流路径的染色示踪研究* 刘目兴 杜文正 ?华中师范大学城市与环境科学学院，武汉 430079? 摘 要 在山地林区开展土壤大孔隙及优先流的实验研究，可深化对森林土壤涵养水源机理的认识， 为山区的水土流失防治和植被恢复提供依据。利用剖面染色与图像分析相结合的方法，沿长江三峡大老岭- 邓村一线，对山地不同垂直带内土壤优先流特征进行了调查，分析了优先流路径对剖面水分入渗过程的影 响。结果显示，中山常绿落叶针阔混交林-山地黄棕壤、低山暖性针叶林-山地黄壤中大孔隙孔径大、分布广， 有利于优先流的形成和入渗。受耕作扰动的弃耕土壤中大孔隙结构遭到破坏，优先流路径与森林土壤不同， 且渗流强度较弱，染色区域较浅。森林土壤各发生层内优先流特征差异显著，腐殖质层内以洞穴流为主，水 分与土壤基质域交换较少，多通过大孔隙快速下渗。淋溶淀积层内洞穴流消失或减弱，侧向渗透增强。低山 暖性针叶林-山地黄壤质地较粗，出现以裂隙为主的大孔隙，优先流表现为裂隙流。弃耕土壤各发生层均表现 为指流，染色面积随深度减小，侧向渗透基本稳定。植被-土壤垂直地带性分布是山地土壤优先流存在差异的 主要原因，山区生态环境建设中应促进土壤优先流路径的发育。 关键词 森林土壤?大孔隙?优先流?染色示踪?长江三峡 中图分类号 S152. 5 文献标识码 A ［ ］ ［ ］ 优先流是土壤水和溶质沿着根孔、洞穴或裂隙 水分出流路径。李文凤等 11 和蒋小金等 12 将双环 等路径快速运移，绕过土壤基质，迅速而集中地到 入渗与染色示踪结合，研究了典型黑土区剖面染色 ［］ ［ ］ 达土壤深层或地下水的非均匀流动现象 1 。优先 路径和优先流环绕特征。Kulli 等 13 利用染色图像 流的发生是土壤结构的空间异质性造成的，在自然 观测了压实与非压实土壤的优先流特征，定量呈现 ［ ］ 界土壤水分入渗过程中普遍存在。虽然优先流路 了土壤压实的程度。Weiler 和 Flühler 14 利用染色 径占土壤体积的比例不足 5% ，但在地表水分传导 法分析了不同灌溉强度和初始含水率下土壤优先 ［］ 和入渗中起到不可忽视的作用 2 。土壤优先流路 流模式及侧向渗透特征。这些研究在从剖面图像 径的研究可揭示降雨或灌溉水入渗的非均匀特征， 提取优先流路径时，先将彩色图像转换灰阶图，再 丰富水文土壤学研究内容，为流域水循环的调控提 根据灰度值大小转换黑白二元图像，区分优先流流 ［］ ［］ 供依据 3 。早在一个多世纪前，Lawe