荒漠地区梭梭根系对优先流影响的试验研究

Preferential flow, characterized by a fast infiltration rate of bypassing the soil matrix, is a universal phenomenon. It is of importance for both plant growth and groundwater recharge especially in desert regions. Shrub roots is considered to be a main cause for preferential flow, the influencing mechanism, however, has not yet been well studied. In this project, Haloxylon Ammodendron is taken as an object, and three ages of them are selected. For each of them, three different experiments are conducted in the area with and without roots: 1) quantitatively analyzing the influence of shrub roots on preferential flow in the combination of in-situ dye tracing test and some tests on root indexes and basic physical parameters; 2) analyzing the influences of shrub roots on initiations and characteristics of preferential flow by soil column tests; 3) discussing the feedbacks between shrub root growth and the occurrence of preferential flow using TDR and minirhzotron techniques. The results will be helpful not only for revealing the influencing mechanism of shrub roots on preferential flow in desert regions, but also for vegetation restoring and using groundwater resources scientifically.

优先流是水分快速绕过大部分土壤基质向深层土壤入渗的一种普遍现象，对荒漠地区植被生长和地下水补给具有重要作用。根系是产生优先流的主要原因之一，但目前关于荒漠地区植物根系对优先流影响机制的认识仍不够深入。本项目拟在河西走廊典型荒漠地区，选取具有代表性的固沙植被—梭梭为研究对象，在3种不同树龄梭梭的根区和附近无根区，开展土壤优先流的对比试验研究：（1）通过野外染色剂示踪试验以及根系指标测试，统计分析梭梭根系对优先流的定量影响规律；（2）通过室内土柱入渗模拟试验，分析不同初始含水量、降雨量和降雨强度条件下，梭梭根系对优先流的发生和特征的影响；（3）通过野外TDR水分探头和微根管的同步观测试验，探讨梭梭根系生长和优先流事件发生的互馈机制。研究结果有利于揭示植物根系对土壤优先流的影响机理，同时对荒漠地区植被修复和合理利用地下水资源都具有重要的现实意义。

优先流是水分快速绕过大部分土壤基质向深层土壤入渗的一种普遍现象，对荒漠地区植被生长和地下水补给具有重要作用。根系是产生优先流的主要原因之一，研究干旱荒漠区植物根系对土壤优先流的影响，对荒漠地区植被修复和合理利用地下水资源都具有重要的现实意义。本项目在河西走廊典型荒漠地区，选取3种不同树龄梭梭为研究对象，通过根区土壤水分和根系生长的同步观测试验，分析了土壤水分的时空变化以及根系生长规律，进而探讨了土壤水分和根系生长之间的互馈机制。结果表明随着梭梭树龄增长，根系分布表现出几种典型的分布形态，包气带土壤水分能够促进5年和15年梭梭根系的生长，但是对25年生梭梭根系生长影响微弱。土壤水分对5年生梭梭根系的促进作用，主要集中在距离梭梭0.5m处，而对15年生梭梭的根系促进作用主要集中在距离梭梭1.5m处。同时，在梭梭根区和无根区开展亮蓝染色示踪对比试验，结果表明梭梭根系能够引起优先流，并以非均值指流为主，优先流促进了包气带土壤水分向深层迁移。此外，根长密度是影响土壤优先流的一个重要因素，需要进一步结合土壤质地和根系生长方向对该因素进行综合探讨。