萬艷萍, 趙洋毅,2, 段 旭,2, 王克勤,2, 朱夢雪, 邱硯海, 杜云祥

(1.西南林業(yè)大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境學(xué)院, 昆明 650224; 2.國家林業(yè)和草原局 云南玉溪森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站, 昆明 650224; 3.新平彝族傣族自治縣水利局, 云南 新平 653400)

干旱河谷地區(qū)因氣候干熱，植被稀疏，土體構(gòu)型復(fù)雜等特點(diǎn)，水土流失嚴(yán)重，水資源利用難度大，生態(tài)脆弱性風(fēng)險(xiǎn)極高[1-2]。土壤中“優(yōu)先路徑”[3]作為能夠使水分和溶質(zhì)優(yōu)先傳導(dǎo)通道而形成優(yōu)先流，可以增加入滲率、降低地表徑流從而提高水資源的利用效率，優(yōu)先流在土壤中的快速遷移促進(jìn)了區(qū)域內(nèi)水資源的交換和補(bǔ)給，利于水資源的管理和利用。因此，針對土壤優(yōu)先路徑特征研究對進(jìn)一步分析探討植被對流域生態(tài)水文過程的調(diào)節(jié)機(jī)理具有一定的意義[4-7]。

優(yōu)先路徑的位置及數(shù)量分布受到諸多因素的影響。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對優(yōu)先路徑進(jìn)行了大量研究，程金花等[8]研究長江三峽花崗巖林地坡面的“優(yōu)先路徑”分布狀況試驗(yàn)中表明：在距地表以下80—100 cm范圍內(nèi)優(yōu)先路徑分布比較密集。張東旭等[9]通過染色示蹤試驗(yàn)，應(yīng)用空間點(diǎn)格局分析方法O-ring統(tǒng)計(jì)對優(yōu)先路徑分析得：邊坡土壤中優(yōu)先路徑發(fā)育的深度達(dá)40 cm。對于優(yōu)先路徑的影響因素，國外學(xué)者指出土壤的質(zhì)地是影響優(yōu)先路徑的一個(gè)重要因素，且土地利用類型也會影響優(yōu)先路徑的形成[10-11]。除此之外，土壤顆粒含量[12]、生物活動(dòng)[13]、土壤特性[14-15]、植物根系[16-19]也會影響著優(yōu)先路徑的形成。但以上研究均局限于對優(yōu)先路徑的特征分析及單一因素分析，針對干旱河谷這一具有特殊自然地理環(huán)境的區(qū)域，將礫石和植物根系作為影響因素研究土壤優(yōu)先路徑的研究鮮見報(bào)道。

干旱河谷地區(qū)典型的干濕交替氣候條件極易導(dǎo)致該區(qū)土壤發(fā)生裂隙、板結(jié)等現(xiàn)象，影響降水入滲速率，導(dǎo)致水資源分配困難，雨季旱季徑流量、泥沙量差異較大且易造成嚴(yán)重的水土流失問題[20-22]。因此，在干旱河谷區(qū)解決水資源短缺、分配不均的問題可以通過有效控制優(yōu)先流這一重要途徑來解決[23]。本文以紅河一級支流峨德河龍?zhí)扼淞饔虻母珊岛庸葏^(qū)林草地為研究對象，基于染色示蹤法對樣地土壤優(yōu)先路徑位置及數(shù)量進(jìn)行定量分析，同時(shí)研究染色區(qū)和非染色區(qū)內(nèi)植物根系與礫石體積含量與優(yōu)先路徑特征的關(guān)系，繼而探究根系與礫石對土壤優(yōu)先路徑形成的影響，可為區(qū)域水資源管理及水土流失治理等提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省中部偏西南的新平彝族傣族自治縣內(nèi)的紅河一級支流峨德河的龍?zhí)扼湫×饔?，北?3°38′15″—24°26′05″，東經(jīng)101°16′30″—102°16′50″，流域面積6.68 km2。多年平均氣溫23.5℃，干濕兩季分明，雨量較為充沛，雨季多集中在6—9月份，多年平均降雨量930 mm，蒸發(fā)量1 289 mm，無霜期248 d，多年平均風(fēng)速1.4 m/s。研究區(qū)主要以紅壤為主，易侵蝕，成土母巖以砂巖為主。小流域內(nèi)主要為常綠闊葉林，主要成林喬木樹種有銀合歡(Leucaenaleucocephala)、云南松(Pinusyunnanensis)、華山松(Pinusarmandii)等，灌木樹種有余甘子(Phyllanthusemblica)、懸鉤子(Rubusidaeus)等，草本植物以扭黃茅(Heteropogoncontortus)、龍須草(Eulaliopsisbinata)、紫莖澤蘭(Eupatoriumadenophorum)等為主。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地布設(shè)及染色示蹤試驗(yàn) 結(jié)合流域內(nèi)植被類型特點(diǎn)，在研究區(qū)內(nèi)選取兩種典型植被作為試驗(yàn)樣地(表1)，即林地和荒草地。綜合考慮地形狀況、坡向、海拔等因素，在選定的兩個(gè)樣地內(nèi)分別設(shè)置5塊10 m×15 m的樣方，總計(jì)10塊樣方。

表1 樣地基本情況

在各個(gè)樣方內(nèi)選取較為平整的1 m×1 m的地段去除林地樣地上面的枯枝落葉層以及荒草地的草本植株。將長和寬均為70 cm、高為60 cm、厚為0.5 cm的金屬框埋入土中50 cm深，并用木錘將距框內(nèi)壁5 cm以內(nèi)土壤捶實(shí)以防止染色溶液沿框內(nèi)壁下滲。根據(jù)龍?zhí)扼湫×饔蚨嗄杲涤晏卣髋渲坪?9 L濃度為4 g/L的亮藍(lán)染色溶液，用馬氏瓶裝置確保穩(wěn)定的水頭以及均勻的流速，采用積水滲透的方式噴灑亮藍(lán)染色溶液，再用事先準(zhǔn)備好的塑料薄膜包起鐵框，來并將其捆緊，以避免染色試驗(yàn)后輸入其他水分。24 h后，揭開塑料薄膜，在鐵框中心50 cm×50 cm區(qū)，以10 cm為一層開挖土壤垂直和水平剖面，然后用像素為500萬的相機(jī)拍攝每一層的剖面，并在剖面邊緣放置米尺以確保規(guī)格一致。根據(jù)剖面中被亮藍(lán)染色溶液染色的情況將染色區(qū)域定義為優(yōu)先流發(fā)生區(qū)，相應(yīng)的將未染色區(qū)定義為對比區(qū)，每個(gè)樣方內(nèi)設(shè)置2～3組重復(fù)。

1.2.2 礫石含量測定 在水平剖面中，以10 cm為一層收集0—50 cm土層(共5層)中的被亮藍(lán)染色溶液染色的礫石；隨后帶回實(shí)驗(yàn)室，洗去礫石表面上附著的土壤及雜質(zhì)，晾干后將每一層的礫石按照2～5 mm，5～10 mm，10～20 mm，20～30 mm，>30 mm5個(gè)粒徑范圍進(jìn)行分級，使用排水法，用量杯測定不同粒徑范圍下的礫石含量，并計(jì)算出其體積含量。

1.2.3 根系特征測定 在挖掘染色剖面時(shí)，將染色區(qū)與未染色區(qū)中所有的植物根系樣品進(jìn)行分類，包括活根和腐敗根，用紗布包裹后用水沖洗所有的根系樣品，將附著在根系樣品上的泥沙洗干凈并在遮陰處晾干。

將根系按照根徑大小進(jìn)行分類，根徑級分為≤1 mm，1～3 mm，3～5 mm，5～10 mm和>10 mm共5類。統(tǒng)計(jì)出不同徑級根系的根長，根據(jù)公式(1)計(jì)算根長密度，然后將根系在85℃的烘箱內(nèi)烘12 h，分別稱量統(tǒng)計(jì)不同徑級下根系的總干重，再根據(jù)公式(2)計(jì)算根重密度。

(1)

(2)

式中:qrl為根長密度(m/m3);Lr為某徑級根系長度(m);Vsoil為土壤體積(m3);qrm為根重密度(kg/m3);Mr為某徑級根系重量(kg);Vsoil為土壤體積(m3)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Photoshop CS6軟件對土壤剖面照片做幾何校正、光照校正、色彩校正和降噪處理4個(gè)步驟，然后用黑色替換優(yōu)先流發(fā)生區(qū)、白色替換未發(fā)生區(qū)，最后用imagepro plus 6.0軟件對圖像進(jìn)行降噪處理，并提取剖面中的染色路徑面積(Area)、影響半徑(Radius Ratio)、重心位置坐標(biāo)(Center-X，Center-Y)；將染色影響半徑分為≤1 mm，1～2.5 mm，2.5～5 mm，5～10 mm，>10 mm共5個(gè)等級，從而篩選出各等級內(nèi)的染色坐標(biāo)，將優(yōu)先路徑進(jìn)行量化分析，隨后利用Surfer 12軟件繪制位置分布密度圖。利用SPSS 21.0，R 3.5.1和Excel 2007軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理及繪圖；對兩種樣地中染色區(qū)的礫石體積含量與優(yōu)先路徑之間進(jìn)行逐步多元回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤優(yōu)先路徑位置及數(shù)量分布特征

2.1.1 不同徑級土壤優(yōu)先路徑位置分布 利用Surfer 12軟件將2種植被類型的不同土層深度同一范圍內(nèi)的孔徑的優(yōu)先路徑位置疊加繪制同一等級內(nèi)不同深度上的位置分布密度圖(圖1)。在10—50 cm土層中，同時(shí)出現(xiàn)大量同一染色半徑的優(yōu)先路徑相互疊加時(shí)，其在密度圖上顯現(xiàn)為顏色1，表明該區(qū)域土壤中的優(yōu)先路徑是最具有連通性的。從圖中可以看出，兩塊荒草地中連通性從大到小為：a2>a1>a3>a4>a5，b2>b1>b3>b4>b5，其中連通性最好的是a2和b2染色半徑為1～2.5 mm，其次是a1和b1染色半徑為≤1 mm，連通性最差的為a5和b5染色半徑為>10 mm；兩塊林地中連通性從大到小為：c2>c3>c1>c4>c5，d2>d3>d1>d4>d5，林地中連通性最好的與荒草地相同為c2和d2染色半徑是1～2.5 mm，其次是b3和d3染色半徑為2.5～5 mm，連通性最差的與荒草地相同為c5和d5染色半徑是>10 mm。

注：a表示荒草地；b表示荒草地；c表示林地；d表示林地，字母下標(biāo)1—5分別代表土壤優(yōu)先路徑的染色半徑范圍：≤1 mm，1～2.5 mm，2.5～5 mm，5～10 mm，>10 mm。

由于同種地類下兩塊樣地的位置分布密度圖較為相似，因此，只對a和d組圖作分析。比較2種地類不同染色影響半徑等級下的優(yōu)先路徑連通性可以得出，5個(gè)不同徑級的優(yōu)先路徑發(fā)育情況為林地大于荒草地，密度圖中，相同染色半徑下，a1>d1，d2>a2，d3>a3，d4>a4，d5>a5，其中a1與d1的密度圖中呈現(xiàn)顏色1的區(qū)域大小最接近，也就是說染色半徑為≤1 mm的兩種地類的連通性相差不大，其余4個(gè)染色半徑等級下的顏色1的區(qū)域?yàn)榱值孛黠@大于荒草地，即，染色半徑為1～2.5 mm，2.5～5 mm，5～10 mm，>10 mm范圍內(nèi)時(shí)，林地優(yōu)先路徑的連通性比荒草地優(yōu)先路徑連通性大，發(fā)育程度好。

2.1.2 不同徑級土壤優(yōu)先路徑數(shù)量分布 使用imagepro plus 6.0軟件提取剖面中的染色路徑面積(Area)、影響半徑(Radius Ratio)、重心位置坐標(biāo)(Center-X，Center-Y)的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)0—50 cm不同土層中不同半徑范圍(≤1 mm，1～2.5 mm，2.5～5 mm，5～10 mm，>10 mm)的優(yōu)先路徑的數(shù)量，結(jié)果見表2。兩種地類中0—10 cm土層中的優(yōu)先路徑數(shù)量達(dá)到最大值，但0—10 cm為表層土壤，大孔隙流與基質(zhì)流同時(shí)存在[24]，因此該層土壤的染色區(qū)域高達(dá)80%以上，其不能反映土壤優(yōu)先路徑數(shù)量的分布情況，故不對0—10 cm土層的土壤中優(yōu)先路徑的數(shù)量進(jìn)行具體分析。兩種地類中相同半徑下不同土層中的優(yōu)先路徑數(shù)量及總數(shù)及均隨土層深度的增加而單調(diào)遞減；在同一土層內(nèi)的優(yōu)先路徑數(shù)量，隨著染色半徑的增加逐漸減小，且染色影響半徑為0—10 mm的優(yōu)先路徑數(shù)量明顯大于>10 mm范圍內(nèi)的優(yōu)先路徑數(shù)量，其原因是該區(qū)土壤較為緊實(shí)、植被根系的根徑在0—10 mm范圍內(nèi)，難以形成較大孔隙；在林地20—30 cm的土壤中染色半徑為5～10 mm和>10 mm范圍內(nèi)的優(yōu)先路徑數(shù)量出現(xiàn)起伏變化。

表2 不同地類不同染色影響半徑范圍內(nèi)優(yōu)先路徑的數(shù)量 個(gè)/m3

2.2 礫石含量及根系特征對優(yōu)先路徑形成的影響

2.2.1 礫石體積含量特征 結(jié)合前人研究理論，本文中的礫石皆指直徑大于或等于2 mm的巖石[25]，兩種樣地中的礫石分布存在明顯的空間異質(zhì)性，統(tǒng)計(jì)染色礫石在兩種樣地中的體積含量得表3。由表3知：兩種樣地中除20—30 cm土層，其余各層的礫石總體積含量都為：林地>荒草地，集中在11.55%～47.56%，在林地樣地中隨著土層深度而呈減小趨勢，在荒草地樣地中，礫石總體積含量最高的為0—10 cm和20—30 cm土層，最少為40—50 cm土層。

表3 不同土地利用類型染色礫石總體積含量的空間分布特征

2.2.2 根系特征 兩種地類染色區(qū)內(nèi)的植物根長密度及根重密度分布狀況見表4。林地中，除在40—50 cm土層下根徑為5～10 mm和在30—40 cm土層下根徑為3～5 mm的根長密度外，其余均隨根徑大小而遞減。除根徑為3～10 mm范圍內(nèi)根長密度其余3個(gè)根徑級下的根長密度隨土層深度增加而減?。欢诟孛芏戎?，除在30—40 cm土層中根徑為5～10 mm及40—50 cm土層中根徑為3～5 mm外，其余隨根徑增大而減小，20—30 cm土層中根徑為3～5 mm及30—40 cm土層中根徑為5～10 mm、>10 mm的根重密度外，其余徑級下的根重密度均與土層深度呈負(fù)相關(guān)；其中，在土層深度為30—40 cm時(shí)，根徑在5～10 mm的根長密度及根重密度都出現(xiàn)突然增大的情況。而荒草地樣地中除根徑在5～10 mm范圍內(nèi)的根長密度，其余根長密度及根重密度均與土層深度和根徑大小呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且在荒草地樣地中的根徑為>10 mm范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)根系?？偟膩碚f，不同徑級植物根系的根長密度及根重密度情況為：林地明顯高于荒草地。

表4 染色區(qū)植物根長密度及根重密度比較

2.2.3 礫石體積含量、根重密度及根長密度與土壤優(yōu)先路徑的關(guān)系 為了探究兩種樣地中礫石、植物根系對土壤優(yōu)先路徑的影響，將染色區(qū)內(nèi)礫石體積含量、根長密度、根重密度三大類特征因子中，徑級在2～5 mm(X1)，5～10 mm(X2)，10～20 mm(X3)，20～30 mm(X4)，>10 mm(X5)的礫石體積含量、總礫石體積含量(X6)、徑級在≤1 mm(X7)，1～3 mm(X8)，3～5 mm(X9)，5～10 mm(X10)，>10 mm(X11)的根重密度，徑級在≤1 mm(X12)，1～3 mm(X13)，3～5 mm(X14)，5～10 mm(X15)，>10 mm(X16)的根長密度共16個(gè)影響因子與兩種樣地土壤優(yōu)先路徑數(shù)量進(jìn)行逐步多元回歸分析，以建立最優(yōu)回歸方程，結(jié)果見表5。其中，Y1和Y2分別代表：林地和荒草地的優(yōu)先路徑數(shù)量。從表中可以得出，林地中回歸模型的決定系數(shù)高達(dá)93%，經(jīng)回歸的顯著性檢驗(yàn)，變量與自變量之間回歸極顯著(p<0.05)，該模型最終篩選出根徑范圍是≤1 mm的根重密度(X7)和徑級為5～10 mm(X2)的礫石體積含量兩個(gè)因子，表明上述因子是影響林地中優(yōu)先路徑數(shù)量的主要因子；荒草地樣地中回歸模型的決定系數(shù)為96.9%，回歸極顯著(p<0.05)，篩選出該樣地中優(yōu)先路徑數(shù)量的主要影響因子為：根徑在≤1 mm(X7)和1～3 mm(X8)范圍下的根重密度、徑級在2～5 mm(X1)間的礫石體積含量、根徑在1～3 mm(X13)范圍下的根長密度共4個(gè)。

表5 多元逐步回歸模型

林地與荒草地中的共同主導(dǎo)因子是根徑范圍是≤1 mm的根重密度，說明根徑在此范圍下的根重密度越大越容易使優(yōu)先路徑的連通性增強(qiáng)，優(yōu)先路徑增多?；牟莸貥拥刂袃?yōu)先路徑數(shù)量的主導(dǎo)因子多于林地樣地，所以荒草地中優(yōu)先路徑形成原因更為復(fù)雜。

3 討 論

3.1 優(yōu)先路徑的分布特征

對優(yōu)先路徑發(fā)育程度和連通性以及數(shù)量特征進(jìn)行分析得：除≤1 mm染色半徑范圍，其余范圍林地發(fā)育程度皆明顯優(yōu)于荒草地；荒草地中優(yōu)先路徑連通性較大的是徑級為：1 mm～2.5 mm和≤1 mm；林地中優(yōu)先路徑的連通性較大徑級的為：1 mm～5 mm；兩種地類中優(yōu)先路徑的數(shù)量隨著土層深度增加呈遞減趨勢。與張東旭[26]、田香姣[27]、魏虎偉[7]等對土壤優(yōu)先路徑數(shù)量特征研究的結(jié)果趨于一致。主要是因?yàn)橹参锔底鳛橛绊憙?yōu)先路徑的重要因素之一[16-19]，其生長影響著食根和以根系分泌物為食的動(dòng)物活動(dòng)，從而影響土壤中動(dòng)物數(shù)量的多少，動(dòng)物再通過改變植物根系周圍土壤養(yǎng)分狀況等改變根系的生長與腐爛與形成根孔的現(xiàn)象[28]。在進(jìn)行野外試驗(yàn)和挖掘兩種地類的染色剖面時(shí)發(fā)現(xiàn)在荒草地及林地這兩種地類中，林地的主要植被為云南松，根系較為發(fā)達(dá)、粗大，根徑在0～10 mm范圍內(nèi)的較多，而荒草地的植被主要是黃茅、金茅、紫莖澤蘭等，蓋度不高，根系的根徑在0～3 mm范圍內(nèi)，因此林地優(yōu)先路徑的連通性較荒草地大且其優(yōu)先路徑連通性大的徑級也大。由于表層土壤疏松且植物根系的存在和動(dòng)物活動(dòng)較密切，會促進(jìn)土壤大孔隙的形成，從而影響優(yōu)先路徑的數(shù)量，而深層土壤，特別是40—50 cm的土層中土壤比較緊實(shí)，受到動(dòng)物活動(dòng)以及其他擾動(dòng)較少，很難形成大孔隙，在荒草地中的根系幾乎在深層土壤中未發(fā)現(xiàn)，林地根系在深層土壤中也相較表層土壤明顯減少，深層土壤受到動(dòng)植物因素影響較小，故優(yōu)先路徑隨土層深度而減少。

3.2 優(yōu)先路徑的影響因素

礫石含量大小會影響土壤大孔隙[29]、導(dǎo)水率[30]；同時(shí)土地利用條件不同，其礫石情況也不同[31-32]。將兩種樣地中染色區(qū)的礫石總體積含量作對比分析發(fā)現(xiàn)，礫石分布存在明顯的空間異質(zhì)性，林地染色區(qū)的礫石總體積含量隨土層深度增加而減少，而荒草地中礫石總體積含量在20—30 cm土層增多，其余隨土層深度的增加而減少；駱紫藤等[33]對華北土石山區(qū)森林土壤中的石礫特征分析時(shí)發(fā)現(xiàn)陽坡和半陽坡的礫石總體積含量隨土層深度增加而減少(0—30 cm)，而時(shí)忠杰等[34]在六盤山森林土壤中得出礫石體積含量隨土層深度增加而增加(0—100 cm)，與本研究結(jié)果不一致，其原因是本研究中統(tǒng)計(jì)的礫石是染色區(qū)的，并非所有礫石的情況，且由于研究地區(qū)、植被類型、土壤性質(zhì)等因素不相同導(dǎo)致礫石分布情況也不同。但鑒于本研究所取樣的土層較淺(0—50 cm)，并不能代表染色區(qū)石礫在土壤垂直方向上的全面描述。林地中的礫石總體積含量較荒草地大，這是由于林地中的優(yōu)先路徑較荒草地發(fā)達(dá)，更易將混有亮藍(lán)染色劑的水流快速運(yùn)移到土壤中并附著在礫石上。

分析兩種樣地中染色區(qū)的根長密度及根重密度得，同一根徑級的根長密度及根重密度幾乎隨土層深度單調(diào)遞減，同一土層的根長密度幾乎隨根徑級單調(diào)遞減；林地樣地中根徑為5～10 mm范圍內(nèi)的根長密度和根重密度在30—40 cm土層都出現(xiàn)增大的情況；不同徑級植物根系的根長密度情況表現(xiàn)為林地>荒草地，此外，荒草地樣地中未發(fā)現(xiàn)根徑在>10 mm范圍的根系。這與Schenk[35]和Bonger等[36]的研究結(jié)果趨于一致。因荒草地樣地內(nèi)缺失了根系較為長、粗且分布廣的喬木，導(dǎo)致很難生長出根徑較大的根系，其深層土壤中的根系狀況差，因此根系分布也與優(yōu)先路徑數(shù)量較一致，主要集中在淺層根系生長的0—30 cm范圍內(nèi)。

由于土壤中的根系及礫石會形成一種復(fù)雜的綜合體，有的根系圍繞這礫石生長，而有的根系存在于礫石與礫石之間，二者相互制約及影響，因此為綜合分析各徑級下的礫石體積含量和植物根長密度、根重密度3個(gè)特征因子與優(yōu)先路徑間的關(guān)系，將其進(jìn)行逐步多元回歸分析，發(fā)現(xiàn)根徑范圍≤1 mm的根重密度和徑級為5～10 mm的礫石體積含量是影響林地中優(yōu)先路徑數(shù)量的主要因子；荒草地樣地中優(yōu)先路徑數(shù)量的主要影響因子為：根徑在≤1 mm和1～3 mm范圍下的根重密度、徑級在2～5 mm間的礫石體積含量、根徑在1～3 mm范圍下的根長密度共4個(gè)。因此，荒草地樣地中的影響因素更為復(fù)雜，3個(gè)特征因子共同影響優(yōu)先路徑的形成，而林地中根長密度對其的影響表現(xiàn)不明顯，礫石體積含量皆對優(yōu)先路徑造成影響，但影響兩種樣地中優(yōu)先路徑的徑級不一致，其原因可能是兩種樣地的植被覆蓋率不同，根系生長情況隨之改變，使得礫石分布、結(jié)構(gòu)及分化情況有所改變。其中根徑范圍≤1 mm的根重密度是兩種樣地中的共同影響因子，說明，作為影響優(yōu)先路徑數(shù)量主要因素之一的根重密度中，起主導(dǎo)作用的是細(xì)根。此結(jié)果與大量學(xué)者[16-17,37-39]的研究成果相符。由于粗根在一定程度下破壞了土體團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響土壤中的孔隙數(shù)量，導(dǎo)致粗根與優(yōu)先路徑無顯著關(guān)系。

研究在干旱河谷區(qū)選擇兩種典型地類開展染色示蹤試驗(yàn)，以此為后續(xù)優(yōu)先路徑的影響因素研究作參考依據(jù)，試驗(yàn)過程受到土壤異質(zhì)性、土壤理化性質(zhì)、氣候等的影響，盡管在試驗(yàn)方法上已經(jīng)盡可能避免其他因素的干擾，但試驗(yàn)所得結(jié)果與客觀現(xiàn)象不完全一致，未來對優(yōu)先流的研究重點(diǎn)應(yīng)該把重心放在提高試驗(yàn)精度、量化分析影響因子等方面，從而使試驗(yàn)結(jié)果接近實(shí)際情況，更進(jìn)一步明確優(yōu)先路徑的影響因素。

4 結(jié) 論

(1)優(yōu)先路徑數(shù)量隨著土層深度增加和染色半徑的增大而呈遞減趨勢；優(yōu)先路徑發(fā)育程度除≤1 mm染色半徑范圍，其余范圍林地皆明顯優(yōu)于荒草地；荒草地中優(yōu)先路徑連通性從大到小依次為1～2.5 mm，≤1 mm，2.5～5 mm，5～10 mm，>10 mm；林地：1～2.5 mm，2.5～5 mm，≤1 mm，5～10 mm，>10 mm。

(2)林地染色區(qū)的礫石總體積含量隨土層深度增加而減少，而荒草地中礫石總體積含量在20—30 cm土層增多，其余隨土層深度的增加而減少。

(3)根長密度和根重密度的分布情況為：幾乎隨著土層深度增加而單調(diào)遞減，而同一土層下的根長密度幾乎隨根徑級單調(diào)遞減；林地中不同徑級植物根系的根長密度均明顯高于荒草地，根徑為>10 mm范圍的根系尚未在荒草地樣地中發(fā)現(xiàn)。

(4)林地中優(yōu)先路徑數(shù)量的主要影響因子是根徑范圍在≤1 mm的根重密度和徑級為5～10 mm的礫石體積含量；荒草地樣地中優(yōu)先路徑數(shù)量的主要影響因子為：根徑在≤1 mm和1～3 mm范圍下的根重密度、徑級在2～5 mm間的礫石體積含量、根徑在1～3 mm范圍下的根長密度；在根重密度這一首要因子中細(xì)根起著主導(dǎo)作用。