江苏省空青山林地土壤物理性质对优先流的影响

摘要

[目的]土壤物理性质对优先流影响效应因研究区域不同，存在较大差异。为理清其影响机制，合理评估森林水文效应及森林资源可持续管理提供实践意义。[方法]在江苏省空青山选择3种典型林分（麻栎林、松树林、毛竹林），以降雨强度50 mm/h进行染色示踪试验，基于土壤物理性质测定、图像处理技术分析3种林分下土壤优先流发育规律。[结果] 1）麻栎林、松树林和毛竹林土壤均存在明显的优先流现象，3种林分下不同土层染色面积比分别为41.54%～90.00%、9.27%～90.11%、18.19%～93.93%；土壤染色斑块分形维数分别为1.23～1.59、1.62～1.96、1.68～1.97；染色斑块数量分别为2～12、13～160、22～360，均存在显著差异（p<0.05）；土壤染色斑块宽度分别为2.50～3.27、0.47～3.24、0.37～2.59 cm，均存在显著差异（p<0.05）。麻栎林、松树林和毛竹林土壤的优先流百分比分别为91%±3%、27%±7%、51%±7%，均存在显著差异（p<0.05）；基质流深度分别为（14.5±7.3）、（17.9±3.9）、（16.8±3.8） cm。2)3个林分下土壤染色面积比与土壤体积质量呈负相关，与土壤总孔隙度呈显著正相关；染色斑块分形维数与土壤水分质量分数呈正相关；染色斑块数量与黏粒呈正相关（p<0.05）；染色斑块宽度与土壤水分质量分数呈负相关。3）优先流特征参数中的染色面积比和土壤染色斑块分形维数与土壤物理性质建立的多元线性方程拟合度较高，具有较高的参考性，与土壤体积质量和孔隙度的相对重要性较高。[结论]麻栎林、松树林和毛竹林在不同土层深度的土壤入渗性质有明显差异，土壤体积质量和土壤总孔隙度是驱动优先流发育的重要因素。

关键词

优先流 / 土壤物理性质 / 染色面积比 / 分形维数 / 染色斑块