土地利用对河西走廊荒漠绿洲区土壤入渗的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00081

土地利用对河西走廊荒漠绿洲区土壤入渗的影响

孙程鹏^,¹^,², 赵文智^,¹

1.中国科学院西北生态环境资源研究院临泽农田生态系统国家野外科学观测研究站/临泽内陆河流域研究站，甘肃兰州 730000

2.中国科学院大学，北京 100049

Effect of land use on soil infiltration in the desert-oasis of Hexi Corridor

Sun Chengpeng^,¹^,², Zhao Wenzhi^,¹

1.National Field Scientific Observation and Research Station of Cropland Ecosystem in Linze / Linze Inland River Basin Research Station，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

通讯作者: 赵文智（E-mail： zhaowzh@lzb.ac.cn）

收稿日期: 2021-04-15 修回日期: 2021-08-25

基金资助:

国家自然科学基金项目. 41630861

Received: 2021-04-15 Revised: 2021-08-25

作者简介 About authors

孙程鹏（1992—），女，山东烟台人，博士研究生，研究方向为生态水文E-mail：sunchengpeng@126.com , E-mail：sunchengpeng@126.com

摘要

绿洲是由农田、林地、沙荒地、湖泊和湿地等多种景观组成的镶嵌体，农田、林地、沙荒地是该镶嵌体的主要组成部分。探究不同土地利用土壤入渗特征对深入了解绿洲内部水循环和水转化具有重要意义。本文研究了农田、防护林地和沙荒地3种土地利用方式0—40 cm土层土壤物理性质及入渗特征，探讨不同土地利用对土壤入渗特征的影响及其驱动机制。结果表明：（1）不同土地利用土壤质地差异显著，较沙荒地，防护林地和农田0—40 cm土层土壤黏粉粒含量分别增加了100.25%和285.23%，土地利用对干密度和总孔隙度影响较小，仅防护林地表层（0—10 cm）干密度减小（1.37±0.12 g·cm^-3）、总孔隙度增大（48.22%±4.56%）；（2）不同土地利用方式土壤入渗性能存在显著差异，与沙荒地相比，农田和防护林地土壤初始入渗率分别减小了75.49%和37.05%，饱和导水率分别减小了80.04%和42.02%；（3）不同土地利用方式显著影响土壤水流模式，防护林地和农田土壤水流入渗非均匀性显著高于沙荒地，其优先流比分别是沙荒地土壤的3.84倍和5.46倍；（4）土壤初始入渗率和饱和导水率与黏粉粒含量显著负相关，优先流比和长度指数与黏粉粒含量和总孔隙度显著正相关，土壤入渗性能和水流模式均受土壤质地的影响，表明土壤质地是土地利用对土壤入渗影响的关键因子。

关键词： 绿洲 ; 土地利用 ; 土壤入渗性能 ; 土壤水流模式

Abstract

Oases are a complex mosaic of various landscapes such as cropland， woodland， desert land， lake and wetland. As the major component of oases， it is necessary to examine soil infiltration under these land use types as well as related factors among cropland， woodland and desert land， this is of great significance for understanding the water cycle and transformation in oases. To explore the effects of land use types on soil infiltration characteristics and related mechanisms in the desert-oasis of Hexi Corridor， dyeing Beerkan infiltration experiments and soil samples of 0-40 cm soil layers were conducted. The results showed that：（1） there was a significant difference between the three land use types， compared with desert land， silt and clay contents of 0-40 cm soil layers in protection forest and cropland sites increased by 100.25% and 285.23%， respectively； But land use types had little effect on dry density and total porosity， only dry density of surface layer （0-10 cm） in protection forest decreased （1.37±0.12 g·cm^-3） and the total porosity increased （48.22%±4.56%）. （2） Soil infiltration capacities also varied， compared to desert land sites， the initial infiltration rate in protection forest and cropland sites decreased by 75.49% and 37.05%， respectively， on the other hand， the saturated hydraulic conductivity decreased by 80.04% and 42.02%， respectively. （3） Land use types significantly affected soil water flow patterns， the heterogeneity of soil infiltration in protection forest and cropland sites was significantly stronger than that in desert land sites， the macropore flow fraction in protection forest and cropland sites was 3.84 times and 5.46 times higher than that in desert land sites. （4） A significant negative correlation was found between the initial infiltration rate and saturated hydraulic conductivity and soil silt and clay contents， while the macropore flow fraction and length index and soil silt and clay contents and total porosity demonstrated a significantly positively correlation， indicating soil infiltration capacities and water flow patterns were affected by soil texture and soil texture was the critical regulator in soil infiltration response to land use types.

Keywords： oases ; land use ; soil infiltration capacities ; soil water flow patterns

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本文引用格式

孙程鹏, 赵文智. 土地利用对河西走廊荒漠绿洲区土壤入渗的影响. 中国沙漠[J], 2021, 41(6): 148-156 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00081

Sun Chengpeng, Zhao Wenzhi. Effect of land use on soil infiltration in the desert-oasis of Hexi Corridor. Journal of Desert Research[J], 2021, 41(6): 148-156 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00081

0 引言

绿洲是干旱区特有的地理景观，是农业生产和人类活动的主要区域，也是经济社会稳定发展的基础^［1］。绿洲化过程实质是沙荒地被开垦为农田和林地的过程，形成由农田、林地、沙荒地、湖泊和湿地等多种景观组成的镶嵌体，农田、林地和沙荒地是该镶嵌体的主要组成部分^［2-3］。在绿洲化过程中土地利用方式会引起土壤性质的改变，进而影响水循环、生物地球化学循环等关键过程，其中土壤入渗的变化对干旱区土壤水分循环和平衡具有重要作用。

土壤水不仅是植物的直接水分来源，也是联结地表水和地下水的纽带，是干旱区水资源的重要组成部分。入渗作为干旱区土壤水分补给的主要途径，直接影响着雨养和灌溉条件下荒漠植物和农作物对有限水源的利用效率，对荒漠绿洲区的生态恢复、农业发展和地下水补给等有重要影响。而土地利用方式会改变土壤性能、植被类型和土地管理措施，进而影响土壤入渗特征^［4］。因此，研究不同土地利用方式土壤入渗特征对于揭示水资源转化规律具有重要意义；探究土壤入渗特征的影响因素对于荒漠绿洲区的生态建设和水资源可持续管理具有积极意义。

土壤入渗性能主要受土壤性质^［5］、土壤动物^［6］、植物根系^［7］等自然因素和土地利用方式^［8］、农业耕作管理^［9］等人类活动的影响。常用初始入渗率、稳定入渗率、饱和导水率和累积入渗量对土壤入渗性能进行量化^［10］。针对不同土地利用方式对土壤入渗性能影响的研究表明，土地利用变化必然导致土壤入渗性能的改变^［11］。刘芝芹等^［12］在干热河谷的研究表明，当林地和草地被开垦为旱地后，土壤干密度增大、有机质含量下降，导致土壤入渗性能降低。张润霞等^［13］在兰州新区的研究表明，当农田、自然草地和撂荒地转变为待建地和人工林地后，土壤总孔隙度显著降低，降低了土壤入渗性能。另一方面，土壤入渗特征还受到土壤水流模式的影响^［14］。土壤水流模式主要有基质流和优先流^［15］，常用染色面积比、优先流比、长度指数和优先流区染色面积比变异系数等优先流特征参数对土壤水流模式进行量化^［16］。在土地利用方式对土壤水流模式影响方面，吕刚等^［17］在辽宁海州的研究表明，乔木林地土壤优先流发育程度高，而农地、灌木林地和荒草地等土地利用方式土壤优先流发育程度较低；邵一敏等^［18］在干热河谷得到相似的研究结果。而程立平等^［19］在黄土塬区的研究显示，在草地、农田等土地利用方式下易产生优先流，而在苹果林地、苜蓿草地等土地利用方式下土壤水流以基质流为主。上述研究表明土壤水流模式受到多重因素（气候、植被、地形等）的影响，在不同地理气候条件下土壤水流模式多样。以往针对绿洲土壤入渗的研究多侧重对单一土壤入渗性能或土壤水流模式的研究^［20-21］，关于土地利用对土壤入渗影响的系统研究仍然不足。

河西走廊是中国荒漠绿洲的主要分布区，降水稀少、蒸发强烈、生态环境脆弱，是中国绿洲的典型代表。本文以河西走廊中段的临泽绿洲为研究区，利用单环入渗和染色示踪相结合的方法，研究3种土地利用方式土壤入渗性能和水流模式及其影响因素，探究土地利用对土壤入渗特征的影响机制，以期为荒漠绿洲区土地利用优化和水资源管理提供科学依据。

1 研究区概况及研究方法

1.1　研究区概况

研究区位于河西走廊中段的临泽绿洲（39°35′—39°37′N，100°11′—100°15′E），该区位于巴丹吉林沙漠边缘，为典型的内陆河流域荒漠绿洲区（图1）。属温带干旱气候，年均气温7.6 ℃，年降水量117 mm，集中于7—9月，年蒸发量约2 390 mm。地貌类型以冲积扇平原和风成地貌为主，土壤类型主要为灰棕漠土以及非地带性的风沙土和盐土等。研究区内土地利用方式复杂，主要有沙荒地、农田、林地（包括农田外围防护林地、绿洲边缘防风固沙林地和自然植被）、河流及湖泊等。

图1

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图1 3种土地利用方式样地位置

Fig.1 Location of desert land， protection forest and cropland plots

1.2　研究方法

1.2.1　样地选择

选择沙荒地、防护林地和农田3种典型土地利用方式，每种土地利用方式选择5块样地（图1），每块样地内随机选取3个样点开展试验，共布设15块样地，进行45次试验。沙荒地样地优势种为梭梭（Haloxylon ammodendron），无灌溉；防护林地样地内栽植二白杨（Populus gansuensis），年均灌溉1—2次；农田样地每年4—9月种植玉米，年均灌溉7—9次，样地垦殖10—50年，样点布设于种植带行间。

1.2.2　染色入渗试验及土壤样品采集

试验在2019年10月玉米收割后进行。试验前，先将环内杂草贴地剪除并平整，将半径为10 cm的单环推至土中1 cm处，环壁内外用小锤夯实。量取3 cm水头的水倒入环中，当环中水面降至2 cm水头时记录时间，同时倒入1 cm水头的水，重复以上过程直到入渗稳定为止，记录温度^［22］；为防止蒸发和降水的影响，待环中水分完全入渗后，用遮阴网覆盖入渗面。试验用水为4 g·L^-1的亮蓝（Brilliant Blue FCF）溶液。在入渗点附近以10 cm为间距采集土样，测定土壤机械组成。入渗结束24 h后，垂直开挖剖面，剖面修整后放置标尺并用相机拍照。拍照完成后，以10 cm为间距采集环刀样，测定土壤干密度。干密度和机械组成分别用环刀法和Mastersizer 3000测定。

1.2.3　染色图像处理

首先使用Photoshop CC2017对染色图像进行图像校正、裁剪、染色区域提取等处理，利用ArcGIS 10.6对染色区域进行阈值分割，获得仅有0（染色区）和255（非染色区）属性值的二值化图像，根据土壤剖面尺寸（40 cm×40 cm）创建矩形等分网格（0.4 cm×40 cm×100个），利用Tabulate Area工具统计二值化图像每个矩形网格中属性值个数，计算优先水流运动特征参数。

1.2.4　土壤入渗性能及优先流特征参数计算

利用哈赞公式将入渗率转化为10 ℃下的入渗率^［23］

I = \frac{I_{t}}{0.7 + 0.03 t}

（1）

式中：I和I_t分别为10 ℃和实测温度t（℃）下的入渗率（cm·min^-1），本研究中涉及入渗率均已转化。

土壤饱和导水率可通过稳定入渗率计算^［24］

K_{s} = \frac{I_{s}}{[(\frac{H}{C_{1} d + C_{2} a}) + (\frac{1}{α (C_{1} d + C_{2} a)})] + 1}

（2）

式中：K_s为饱和导水率（cm·min^-1）；I_s为稳定入渗率（cm·min^-1）；C₁和C₂为常量，分别为0.316π和0.184π；d为单环入土深度（cm），为1 cm；a为环的半径（cm），为10 cm；H为水头高度（cm），为3 cm；α为宏观毛细管长度（cm^-1），本文根据土壤质地取值为12 cm^-1和36 cm^-1［24］。

染色面积比DC^［25］

D C = (\frac{D}{D + N D}) \times 100 %

（3）

式中：DC为土壤剖面染色面积比（%）；D为土壤剖面总染色面积（cm²）；ND为土壤剖面未染色区域面积（cm²）。

优先流比P_F-fr^［26］

P_F-fr

= (1 - \frac{U_{n i f r} W}{T o t S t A r}) \times 100 %

（4）

式中：P_F-fr为土壤优先流比（%）；U_nifr为基质流深度（cm），即土壤剖面中染色面积比≥80%所对应的土壤深度；W为土壤剖面水平宽度（cm），为40 cm；TotStAr为土壤剖面染色区域总面积（cm²）。

长度指数L_i^［27］

L_{i} = \sum_{i = 1}^{n} | D C_{i + 1} - D C_{i} |

（5）

式中：L_i为土壤长度指数；DC_i+₁和DC_i分别为土壤剖面第i+1深度和第i深度对应的染色面积比（%）；n为土壤染色剖面垂直等分深度总数。

优先流区染色面积比变异系数C_Vp^［16］

C_{V p} = \frac{\sqrt[]{\frac{n \sum_{i = 1}^{n} D C_{i} - {(\sum_{i = 1}^{n} D C_{i})}^{2}}{n (n - 1)}}}{\frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} D C_{i}}

（6）

式中：C_Vp为优先流区染色面积比变异系数；DC_i为土壤剖面优先流区第i深度对应的染色面积比（%）；n为土壤优先流区染色剖面垂直等分深度总数。

1.3　数据处理

利用Photoshop CC2017和ArcGIS 10.6对染色图像进行信息提取；采用Excel 2019进行数据处理；使用RStudio Version 1.3.1073对土壤性质进行单因变量双因素（土地利用方式和土层）方差分析及显著性检验、对入渗性能参数和优先流特征参数进行单因素方差分析及显著性检验、对土壤物理性质与染色入渗参数进行相关性分析和制图。

2 结果与分析

2.1　不同土地利用方式土壤物理性质

3种土地利用方式0—40 cm土层土壤质地差异明显（表1），防护林地和农田土壤黏粉粒含量较高，分别是沙荒地土壤黏粉粒含量的1.99倍和3.83倍；3种土地利用方式10—40 cm土层土壤干密度无显著差异，仅表层土壤（0—10 cm）干密度差异明显，防护林地表层干密度最小，平均值为1.37 g·cm^-3。在0—40 cm土层，沙荒地土壤质地和总孔隙度变化较小，干密度随土壤深度增大而减小；防护林地和农田表层土壤黏粉粒含量高于10—40 cm土层土壤黏粉粒含量。

表1 3种土地利用方式0—40 cm土层土壤物理性质

Table 1 Soil physical properties of 0-40 cm soil layers of desert land， protection forest and cropland plots

土地利用方式	土层 /cm	机械组成/%			干密度 /(g·cm^-3)	总孔隙度 /%
土地利用方式	土层 /cm	砂粒	粉粒	黏粒	干密度 /(g·cm^-3)	总孔隙度 /%
沙荒地	0—10	89.043±5.309^Aa	8.858±4.633^Ca	2.06±0.715^Ca	1.516±0.05^Aa	42.778±1.879^Ca
	10—20	91.716±5.003^Aa	6.669±4.679^Ca	1.485±0.670^Ca	1.499±0.041^Ab	43.422±1.546^Ca
	20—40	91.170±6.382^Aa	7.210±5.868^Ca	1.62±0.752^Ba	1.483±0.054^Ab	44.022±2.040^Ca
	0—40	90.643±5.590^A	7.579±5.063^C	1.722±0.740^C	1.500±0.049^A	43.407±1.863^B
防护林地	0—10	78.589±6.878^Bb	17.959±5.935^Ba	3.440±1.127^Ba	1.372±0.121^Bb	48.216±4.562^Aa
	10—20	82.031±5.752^Ba	15.211±4.978^Bab	2.758±0.966^Bb	1.461±0.083^Aa	44.855±3.141^Bb
	20—40	83.417±4.675^Ba	13.773±3.98^Bb	2.734±0.888^Bb	1.458±0.076^Aa	44.984±2.870^Bb
	0—40	81.346±6.062^B	15.648±5.217^B	2.977±1.030^B	1.431±0.102^B	46.019±3.854^A
农田	0—10	63.136±11.659^Cb	31.771±9.85^Aa	5.093±2.062^Aa	1.460±0.048^ABb	44.915±1.817^Ba
	10—20	64.627±9.233^Ca	30.457±7.819^Ab	4.916±1.799^Aa	1.470±0.069^Aa	44.533±2.601^Ab
	20—40	64.748±11.670^Ca	30.423±10.325^Ab	4.829±1.898^Aa	1.481±0.043^Aa	44.120±1.631^Ac
	0—40	64.170±10.689^C	30.884±9.200^A	4.946±1.882^A	1.470±0.054^AB	44.522±2.039^AB

不同大写字母表示同一土层不同土地利用方式差异显著，P<0.05；不同小写字母表示同一土地利用方式不同土层差异显著P<0.05。

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2.2　不同土地利用方式土壤入渗性能

土壤初始入渗率和饱和导水率可以有效地反映土壤的入渗性能，初始入渗率从大到小依次为沙荒地、防护林地和农田，平均值分别为2.45、1.54、0.60 cm·min^-1；沙荒地土壤饱和导水率最大，分别是防护林地和农田土壤饱和导水率的1.72、5.02倍（图2）。

图2

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图2 3种土地利用方式土壤初始入渗率和饱和导水率

不同字母表示差异显著, P<0.05

Fig.2 Initial infiltration rate and saturated hydraulic conductivity of desert land， protection forest and cropland plots

2.3　不同土地利用方式土壤水流模式

染色入渗试验共获得15块样地的45张土壤垂直剖面染色图像，由于图像数量较多，因此每块样地仅选取1张具有代表性的图像进行染色形态分析。沙荒地土壤染色形态在0—40 cm土层整体呈均匀分布，0—20 cm土层土壤染色面积比可达80%以上；防护林地和农田表层（0—10 cm）土壤染色形态呈均匀分布，染色面积比基本在80%以上；防护林地土壤染色形态在10—30 cm土层出现明显的指状和团块状分化，染色面积比急剧减小；农田土壤染色面积比随土壤深度增加总体呈线性减小，但部分深度染色面积比显著增加，土壤染色形态出现不规则分化（图3）。

图3

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图3 3种土地利用方式土壤剖面染色图像示意图及染色面积比垂直分布

A—E：沙荒地土壤染色剖面； F：沙荒地土壤剖面平均染色面积变化； G—K：防护林地土壤染色剖面； L：防护林地土壤剖面平均染色面积变化； M—Q：农田土壤染色剖面； R：农田土壤剖面平均染色面积变化； av：平均值； se：标准误差

Fig.3 Examples of stained soil profiles of one site and stained area ratio of all sites in desert land， protection forest and cropland plots

优先流特征参数可以定量反映土壤水流模式，3种土地利用方式土壤的最大染色深度无显著差异；沙荒地土壤总染色面积比最大（68.05%），防护林地和农田土壤总染色面积比无显著差异，平均值分别是51.38%和47.05%；基质流深度表现为沙荒地（24.72 cm）>防护林地（15.23 cm）>农田（7.55 cm）；防护林地和农田土壤优先流比分别为40.98%和58.29%，显著高于沙荒地土壤优先流比（10.67%）；长度指数从大到小依次是农田（172.58）、防护林地（162.25）和沙荒地（130.91）；农田土壤优先流区染色面积比变异系数为0.43，显著高于沙荒地和防护林地（0.58和0.60，图4）。

图4

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图4 3种土地利用方式土壤优先流特征参数

不同字母表示差异显著, P<0.05

Fig.4 Preferential flow characteristic parameters of desert land， protection forest and cropland plots

2.4　土壤物理性质对土壤入渗的影响

为探究土地利用方式引起的土壤物理性质差异对土壤入渗的影响，对3种土地利用方式0—40 cm土层土壤物理性质与土壤入渗特征参数进行相关分析，发现初始入渗率、饱和导水率和优先流区染色面积比变异系数仅与土壤质地有关，与砂粒含量显著正相关，与黏粉粒含量显著负相关；染色面积比和基质流深度与砂粒含量和干密度显著正相关，与黏粉粒含量和总孔隙度显著负相关；而优先流比和长度指数与砂粒含量和干密度显著负相关，与黏粉粒含量和总孔隙度显著正相关；土壤物理性质与最大染色深度无显著相关性（图5）。

图5

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图5 土壤入渗特征参数与土壤物理性质间的相关性分析

*：显著相关，P<0.05； **：极显著相关，P<0.01

Fig.5 Correlation analysis between infiltration characteristic parameters and soil physical properties among the three land use types plots

3 讨论

绿洲化过程中，种植、灌溉和施肥等管理措施增加了土壤有机胶结物和生物量的输入，加速了土壤发育过程^［28］，对土壤物理性质和结构产生深刻的影响。河西走廊是中国干旱区绿洲化代表^［29］，本研究表明，与沙荒地相比，农田和防护林地土壤粗粒物质显著减少，细粒物质显著增多（表1），这与前人研究结果一致^［30-32］；其中，农田土壤的黏粉粒增量（285.23%）高于防护林地土壤（100.25%），主要原因一方面是客土改良等农田优化管理措施^［2］，另一方面是农田河水灌溉频次高于防护林地，导致随灌溉输入农田的细粒物质较多。此外，土地利用方式仅对表层（0—10 cm）土壤干密度和孔隙度有显著影响，与沙荒地相比，防护林地表层土壤在枯落物的腐殖化和植物根系作用下孔隙度增加^［33-34］，干密度减小（1.37 g·cm^-3）；而农田土壤因人工灌溉和机械耕作被压实，改变了土壤孔隙结构^［35］，导致干密度未显著减小（1.46 g·cm^-3）。

在荒漠绿洲区，土地利用方式不仅改变土壤颗粒粗细和结构，还对土壤入渗特征有极其重要的影响。本研究发现，表征土壤入渗性能的初始入渗率和饱和导水率与土壤砂粒含量显著正相关（图5），与沙荒地相比，农田和防护林地土壤黏粉粒含量增加，细小孔隙发育，水分运移通道减少^［36］，同时人工灌溉和机械耕作对土壤有压实作用，导致防护林地和农田土壤初始入渗率分别降低了37.05%和75.49%、饱和导水率分别降低了42.02%和80.04%（图2），与Zhang等^［31］研究结果一致。另一方面，染色示踪结果显示，沙荒地土壤水流运动以基质流为主，防护林地和农田土壤水流运动的非均匀性增加（图3）；对于防护林地，下层土壤较表层（0—10 cm）土壤紧实（表1），切断了土壤孔隙的连通性，导致染色剂通过大孔隙运移至土壤10 cm处时易发生侧向流和指流（图3）；Hardie等^［37］通过对层状土壤水流模式的研究发现，当土壤含水量较低时，土壤孔隙的不连续会促进指流、横向流和漏斗流等5种形式的优先流发育，这与本研究结果相似。对于农田，灌溉、耕作等持续的农业利用和动植物产生的生物孔隙使土壤连通性大孔隙增多^［38］，导致染色剂入渗变异程度高，以大孔隙流为主（图3）。具体地，与沙荒地相比，防护林地和农田土壤染色面积比和基质流深度减小，优先流比和长度指数增大，表明土壤水流运动范围减小，土壤优先流发育程度增强、发生深度变浅且空间异质性增强^［39］；防护林地和农田土壤优先流发育程度分别比沙荒地增加了284.21%和446.43%、优先流发生深度分别减少了9.49 cm和17.17 cm、优先流空间变异强度分别增加了23.95%和31.83%。通过相关分析，发现优先流比和长度指数与土壤黏粉粒含量和总孔隙度显著正相关（图5），表明土壤水流模式的主要影响因素是土壤颗粒组成和结构，而土地利用方式改变了土壤质地和孔隙结构，特别是植被作用增加了土壤有机质和微生物，使得土壤黏粉粒含量增加，孔隙率增大，同时根系发展促使土壤裂隙化，有利于优先流发育^［38］。值得注意的是，陈晓冰等^［16］利用优先流区染色面积比变异系数来评价土壤优先流发育程度，发现其值越高，则优先流发育程度越高；而在本研究中，优先流区染色面积比变异系数从大到小依次为防护林地、沙荒地和农田，与染色面积比、基质流深度、优先流比和长度指数所得结果不一致，表明优先流区染色面积比变异系数不适用于对荒漠绿洲区土壤优先流发育程度进行评价，这对后续量化荒漠绿洲区土壤水流模式研究具有一定的指导意义。

4 结论

将单环入渗和染色示踪相结合，研究了荒漠绿洲区3种土地利用方式土壤入渗特征。3种土地利用方式土壤入渗性能差异显著，初始入渗率和饱和导水率沙荒地>防护林地>农田。土壤水流模式因土地利用方式不同而存在差异，优先流发育程度农田>防护林地>沙荒地。土壤颗粒组成和孔隙结构是影响土壤入渗性能和水流模式的主要因素，土地利用方式改变土壤物理性质，与沙荒地相比，防护林地和农田土壤质地细化、孔隙率增大，使得土壤入渗性能减小、水流运动的非均匀性和不确定性增加。本研究结果可深化对土地利用调控水循环和水转化的认识，为荒漠绿洲区的生态建设和水资源优化提供理论依据。

参考文献

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白洁，王学恭，赵成章.

河西走廊绿洲生态经济系统协调发展能力评价

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