樊才睿，張成福，史小紅，孫 標(biāo)

(1.集寧師范學(xué)院，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

0 引 言

入滲是水循環(huán)過程中的一項(xiàng)基本環(huán)節(jié)，降水到達(dá)地表后一部分由土壤中的孔隙入滲到土壤中形成土壤水，另一部分無法入滲的降水在地表形成地上徑流。降水入滲是地表徑流與地下徑流之間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。土壤入滲水分的多少直接影響著土壤中水分及營養(yǎng)物質(zhì)的二次分配，同時(shí)與地表水土流失程度和流域產(chǎn)匯流也具有密切的關(guān)系[1]。干旱半干旱地區(qū)的草甸草原，降水量少，蒸發(fā)量大，植被的生長主要依靠入滲到土壤中的水分，土壤入滲能力的強(qiáng)弱直接影響著草地植被的生長態(tài)勢(shì)。

現(xiàn)階段，研究者主要通過室內(nèi)土柱入滲模擬實(shí)驗(yàn)和野外雙環(huán)入滲實(shí)驗(yàn)對(duì)不同區(qū)域的土壤入滲特性進(jìn)行研究及模擬[2,3]，主要針對(duì)不同入滲材料在入滲過程中的差異、不同利用方式和人類活動(dòng)所導(dǎo)致的土壤入滲過程的變化以及區(qū)域范圍內(nèi)土壤入滲特征的空間變異過程進(jìn)行研究[4-6]。同時(shí)部分研究者利用經(jīng)驗(yàn)及半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)不同入滲條件下的入滲過程進(jìn)行模擬，從機(jī)理層面探討了土壤機(jī)械組成、團(tuán)聚體和土壤初始含水量與入滲性能的關(guān)系[7,8]。目前對(duì)于土壤入滲性能的研究大多集中在濕潤的南方丘陵農(nóng)田土壤和西北干旱半干旱地區(qū)的黃土土壤[9,10]，對(duì)地理過渡性明顯、空間異質(zhì)性較大、生態(tài)環(huán)境脆弱的草甸草原砂質(zhì)土壤的入滲性能研究較少[11]。草甸草原土壤水分來源單一，受放牧活動(dòng)影響較大，放牧活動(dòng)對(duì)土壤入滲性能的影響是草地植被生長的關(guān)鍵。

呼倫貝爾草原是世界著名的草甸草原，水草肥美物產(chǎn)豐富，但長期的人類活動(dòng)和放牧生產(chǎn)導(dǎo)致草原生態(tài)環(huán)境發(fā)生退化、破碎化，而草地生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵是草地土壤的水文特性與放牧活動(dòng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，本文以內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾草原為研究對(duì)象，選取重度放牧、中度放牧和不放牧草地3種不同類型的土壤入滲過程進(jìn)行研究，探討影響入滲強(qiáng)度的主要影響因素，并利用不同入滲模型對(duì)不同放牧強(qiáng)度草地的入滲過程進(jìn)行擬合評(píng)價(jià)，為草甸草原土壤沙化治理及草地水土保持能力的恢復(fù)提供一個(gè)科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市新巴爾虎右旗寶東蘇木(N 48°27′54.95″～48°28′33.07″，E 117°11′41.26″～117°16′19.68″)，地處呼倫貝爾草原腹地，距內(nèi)蒙古最大的湖泊呼倫湖僅30 km，該區(qū)域位于內(nèi)蒙古東北部，屬于北溫帶半干旱大陸性氣候區(qū)，年均溫度-0.6～1.1 ℃，年日照時(shí)間為2 694～3 131 h，多年平均降水量240.5～283.6 mm，主要集中在7-9月，占全年降水的60%以上，多年平均蒸發(fā)量為1 455.3～1 754.3 mm，年無霜期110～160 d。土質(zhì)質(zhì)地主要為砂土及砂壤土，該類土壤結(jié)構(gòu)松散，肥力較低。研究區(qū)內(nèi)主要植物種有：羊草(Leymus chinensis)、糙隱子草(Cleistogenes squarrosa)、克氏針茅(Stipa krylovii Roshev)、冷蒿(Artemisia frigida)等植被[12]。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣地選擇

本研究于2015年7-8月在研究區(qū)附近選取重度放牧、中度放牧和不放牧草地進(jìn)行入滲模擬實(shí)驗(yàn)研究。其中重度放牧草地載畜率可達(dá)800 羊/km2，中度放牧草地載畜率為500 羊/km2，不放牧草地為當(dāng)?shù)啬撩竦姆庥莸?，全年不進(jìn)行放牧活動(dòng)，只在秋季時(shí)候進(jìn)行刈割打草[13]。對(duì)3種放牧強(qiáng)度草地按照網(wǎng)格布點(diǎn)法每隔500～1 000 m間隔布設(shè)網(wǎng)格點(diǎn)，重度放牧草地10個(gè)點(diǎn)，中度放牧草地15個(gè)點(diǎn)，不放牧草地9個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行土壤調(diào)查采集。在每個(gè)調(diào)查點(diǎn)按照土壤農(nóng)化分析中的采樣要求，采用X布點(diǎn)法和三角布點(diǎn)法，設(shè)置取樣點(diǎn)，每個(gè)取樣點(diǎn)按10 cm一層分三層采集0～30 cm深的土壤樣品及環(huán)刀樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤質(zhì)地組成、土壤含水量、土壤容重、孔隙度等物理指標(biāo)。在每種放牧草地選取物理結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)最具有代表性的3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行雙環(huán)入滲實(shí)驗(yàn)，測(cè)定土壤的入滲性能。

1.2.2 入滲試驗(yàn)方法

本研究進(jìn)行的入滲實(shí)驗(yàn)采用雙環(huán)入滲儀，其內(nèi)外環(huán)直徑分別為50 cm和80 cm，在實(shí)驗(yàn)開始前，首先對(duì)3種放牧強(qiáng)度草地進(jìn)行修整，將土壤上部草本植被全部剪除，并修整至近似平整，然后利用吸能錘將入滲環(huán)緩緩打入土層中15 cm深，保持土壤不受破壞，利用馬氏瓶向入滲環(huán)內(nèi)注水，保持入滲水頭在6 cm恒定高度，并注意內(nèi)外環(huán)內(nèi)水位平齊，防止內(nèi)環(huán)水分側(cè)滲。實(shí)驗(yàn)開始后，按照時(shí)間先緊后松原則，分別在0 s、30 s、60 s、120 s、180 s、5 min、7 min、10 min、15 min、25 min、30 min 往后每隔10 min測(cè)量一次，直至2 h結(jié)束，讀取馬氏瓶水位刻度，同時(shí)測(cè)量入滲水溫度和鹽度等指標(biāo)。在每種放牧強(qiáng)度草3個(gè)入滲測(cè)定點(diǎn)均進(jìn)行3組重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得該類草地土壤的入滲特征曲線。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理及入滲模型

使用雙環(huán)入滲儀測(cè)定土壤入滲速率的過程中由于無法直接讀取透水體積，透水體積是由入滲環(huán)面積和單位時(shí)間內(nèi)水面下降高度所決定，因此利用達(dá)西公式的變形式計(jì)算入滲速率：

式中：K為入滲速率，cm/min；h為t時(shí)間內(nèi)水面下降高度；H為固定水位深度，cm；L為土層厚度，cm；t為時(shí)間間隔，min。

3種放牧強(qiáng)度的入滲過程曲線分別采用Horton模型、Philip模型、Kostiakov模型，進(jìn)行入滲過程曲線的擬合，4種入滲模型具體形式如下：

Horton模型的關(guān)系式為：

f(t)=fc+(f0-fc)e-kt

式中：f(t)為入滲速率，mm/min；t為入滲時(shí)間，min；f0為初始入滲速率，mm/min；fc為穩(wěn)定入滲速率，mm/min；k為模型參數(shù)。

Philip模型的關(guān)系式：

f(t)=S(t)-0.5+A

式中：f(t)為入滲速率，mm/min；t為入滲時(shí)間，min；S為土壤吸濕率，mm/min0.5；A為穩(wěn)定入滲速率，mm/min。

Kostiakov模型的關(guān)系式：

f(t)=at-b

式中：f(t)為入滲速率，mm/min；t為入滲時(shí)間，min；a,b是由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定的擬合模型參數(shù)。

通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷年P(guān)系式：

f(t)=at-n+b

式中：f(t)為入滲速率，mm/min；t為入滲時(shí)間，min；a,b,n為由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定的擬合經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

利用excel2010和SPSS20.0軟件對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同放牧強(qiáng)度草地土壤物理特性

不同放牧強(qiáng)度草地的土壤物理性質(zhì)直接受到自然因素和畜牧因素兩方面影響，其中畜牧因素主要通過牲畜在放牧過程中直接對(duì)草地土壤的反復(fù)踩踏和間接啃食植被，影響植被的生長發(fā)育狀態(tài)來改變土壤的物理結(jié)構(gòu)[11]。通過對(duì)3種放牧強(qiáng)度草地的0～30 cm表層土壤的物理性質(zhì)分析，由表1可以看出，3種放牧草地的土壤質(zhì)地主要為砂土和壤砂土，且3種放牧草地中均為砂粒含量最多，均達(dá)到80%以上。重度放牧、中度放牧和不放牧草地土壤含水量變化范圍為8.5%～12.3%，總體顯示為隨土層深度的增加，土壤含水量逐漸增大的趨勢(shì)。土壤飽和導(dǎo)水率總體顯示為不放牧草地最大，重度放牧草地最小，而在土層垂向上顯示0～10 cm深的土壤飽和導(dǎo)水率小于下層土壤飽和導(dǎo)水率。

3種放牧強(qiáng)度草地土壤容重總體變化規(guī)律不明顯，變化范圍在1.43～1.52 g/cm3之間，3種放牧草地土壤容重上下層差異顯著(P<0.05)，但各個(gè)土層間差異不顯著(P>0.05)，不放牧草地土壤容重最小，其次為中度放牧草地，重度放牧草地土壤容重最大。不放牧草地土壤容重值低于其他放牧草地，主要由于不放牧草地中草地植被枯落物較多，在微生物的分解作用下，枯落物轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)和有機(jī)質(zhì)，使表層土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)增加，土壤變得疏松多孔。

3種放牧草地土壤總孔隙度大小順序?yàn)橹囟确拍敛莸?中度放牧草地<不放牧草地。主要是由于3種放牧草地中不放牧草地枯落物分解，與土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改善土壤通氣性能及透水性能，而重度放牧及中度放牧草地相對(duì)不放牧草地地表枯落植被較少，且隨著土層深度的增加，植被的根系穿透能力變?nèi)?，植被的根系大多分布在土壤表層，致使表層土壤孔隙度較大而下層土壤孔隙度較低。3種放牧草地的非毛管孔隙度總體顯示為重度放牧草地>中度放牧草地>不放牧草地。毛管孔隙度變化趨勢(shì)與非毛管變化相反。主要由于重度放牧草地地表植被覆蓋度較低，在降雨過程中，雨滴直接對(duì)地表土壤進(jìn)行擾動(dòng)，表層土壤顆粒中的細(xì)小顆粒物質(zhì)黏粒及粉粒隨地表徑流流失嚴(yán)重，而土壤細(xì)小顆粒的流失直接導(dǎo)致毛管孔隙度的降低，非毛管孔隙度增加。

表1 不同放牧強(qiáng)度草地土壤物理性質(zhì)

2.2 不同放牧強(qiáng)度草地土壤入滲過程

對(duì)3種放牧強(qiáng)度草地土壤進(jìn)行6 cm水頭的雙環(huán)入滲實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同放牧強(qiáng)度草地的土壤入滲特性，如圖1所示，入滲過程開始階段，水分迅速入滲，土壤水分入滲速率在5 min內(nèi)急劇下降，隨著入滲時(shí)間的增加，入滲速率下降趨勢(shì)減緩，并在23～30 min逐漸趨于穩(wěn)定。不放牧、中度放牧、重度放牧草地的入滲速率變化規(guī)律一致，重度放牧草地與中度放牧草地在相同水頭下土壤初始入滲速率不存在顯著差異(P>0.05)，但兩者與不放牧草地的初始入滲速率差異顯著，其中不放牧草地與重度放牧草地達(dá)極顯著水平(P<0.01)，3種放牧草地間穩(wěn)定入滲速率差異極顯著(P<0.01)。

圖1 3種放牧強(qiáng)度草地土壤入滲過程

通過分析對(duì)比不同放牧強(qiáng)度草地土壤初始入滲速率和穩(wěn)定入滲速率，可以看出，3種放牧草地在相同入滲水頭下各個(gè)入滲時(shí)間點(diǎn)的初始入滲速率和穩(wěn)定入滲速率變化差異顯著，3種放牧草地的土壤入滲速率顯示為不放牧草地最大，中度放牧草地次之，重度放牧草地最小。不放牧草地的初始入滲速率變化范圍在5.35～6.62 mm/min，穩(wěn)定入滲速率為2.1 mm/min，中度放牧草地的初始入滲速率和穩(wěn)定入滲速率比不放牧草地偏低，其中初始入滲速率低9.1%，穩(wěn)定入滲速率低18.8%；重度放牧草地的初始和穩(wěn)定入滲速率較不放牧草地偏低較多，其中初始入滲速率低17.8%，穩(wěn)定入滲速率低30.1%。造成該狀況的主要原因是重度放牧草地由于常年牲畜踩踏嚴(yán)重，存在較明顯的地表結(jié)皮現(xiàn)象，且重度放牧草地植被生長狀況較差，各項(xiàng)植被生理指標(biāo)均遠(yuǎn)低于中度放牧及不放牧草地，土壤入滲速率受結(jié)皮現(xiàn)象影響較為明顯。而不放牧和中度放牧草地結(jié)皮小，所以其初始入滲速率及穩(wěn)定入滲速率均高于重度放牧草地。徐敬華[18]在黃土高原丘陵地區(qū)不同年份的退耕還林地的土壤水分入滲特征進(jìn)行研究，同樣認(rèn)為地表土壤結(jié)皮是影響水分入滲的主要因素，且裸露土地越多，效果越明顯。

累積入滲量是某段時(shí)間內(nèi)通過地表單位面積的入滲水分總量，對(duì)3種放牧強(qiáng)度的土壤累積入滲量進(jìn)行分析，由圖2可以看出，不放牧、中度放牧、重度放牧草地在相同水頭下累積入滲量差異顯著(P﹤0.05)，不放牧草地的累積入滲量遠(yuǎn)高于中度放牧和重度放牧草地，入滲量為248.6 mm，是中度放牧和重度放牧草地的1.18倍和1.37倍。根據(jù)3種放牧草地累積入滲狀況，可以看出不放牧草地入滲量最大，所以其植被生長狀況最優(yōu)，重度放牧草地入滲量最小，直接導(dǎo)致植被生長受限。因此可以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)變放牧方式，改變土壤入滲狀況，恢復(fù)土壤入滲能力，為更好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境在四水轉(zhuǎn)化過程中提供保障。

圖2 3種放牧強(qiáng)度草地土壤累積入滲量

2.3 土壤入滲特性的主要影響因素

利用person相關(guān)性分析，對(duì)土壤的初始入滲速率、穩(wěn)定入滲速率以及累積入滲量與土壤的各項(xiàng)物理性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表2所示。可以看出，土壤的容重、孔隙度、非毛管孔隙度和初始含水量是影響土壤入滲性能好壞的主要因素，而其他的物理性質(zhì)對(duì)土壤的初始入滲速率、穩(wěn)定入滲速率和累積入滲量的影響較小。在主要影響因素中，起到主導(dǎo)地位的是土壤容重，與3個(gè)入滲性能指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.8以上，土壤容重是反映土壤壓實(shí)程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，容重越大，單位體積內(nèi)的土壤顆粒越緊密，是影響土壤入滲性能的第一因素。初始含水量與初始入滲速率呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.69，說明含水量越大初始入滲速率越小，與穩(wěn)定入滲速率和累積入滲量呈顯著正相關(guān)。不同地區(qū)不同的植被類型及利用方式所導(dǎo)致的土壤入滲性能的影響因素差異較大，部分地區(qū)土壤初始含水量對(duì)土壤入滲性能影響較小，主要由于該區(qū)域含水量相對(duì)較高，入滲過程直接進(jìn)入穩(wěn)定入滲階段[3]?？紫抖扰c非毛管孔隙度也是影響土壤水分入滲的主要因素，與初始入滲速率、穩(wěn)定入滲速率、累積入滲量均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.72以上。

表2 土壤入滲特征與物理性質(zhì)相關(guān)性

注：*表示相關(guān)性達(dá)到0.05顯著水平，**表示相關(guān)性達(dá)到極顯著水平。

2.4 土壤入滲過程模擬

土壤入滲模型是研究者在根據(jù)實(shí)驗(yàn)入滲過程的基礎(chǔ)上建立的理想狀態(tài)數(shù)學(xué)模型，土壤入滲模型可以分為理論入滲模型、經(jīng)驗(yàn)入滲模型、半經(jīng)驗(yàn)入滲模型等，其中理論模型有Horton模型、Philip模型、Green-Ampt模型，經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)公式主要包括Kostiakov模型、通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀榱颂接懖煌Ｐ头匠淘诓莸椴菰倪m用性，在前人的基礎(chǔ)上，本文從中選取應(yīng)用廣泛、概念明確的Horton模型、Philip模型、Kostiakov模型和通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)不同放牧強(qiáng)度草地實(shí)測(cè)入滲過程進(jìn)行擬合。模型計(jì)算參數(shù)結(jié)果見表3。

表3 4種入滲模型擬合參數(shù)

由表3可以看出，Horton模型參數(shù)f0代表初始入滲速率，其變化范圍為6.86～7.25，與實(shí)測(cè)值相比高于實(shí)測(cè)的初始入滲速率，fc為溫度入滲速率，變化范圍為1.50～2.08，與實(shí)測(cè)值的變化規(guī)律較一致，k值為土壤特性參數(shù)，可以看出，不同放牧草地土壤特性相差較大。Philip模型中的參數(shù)A代表穩(wěn)定入滲速率、S代表初始入滲速率，A值變化范圍較小，穩(wěn)定入滲速率相差不大，S值變化較大，受土壤中初始含水量影響顯著，可以看出中度放牧及不放牧草地中含水量較高，蓄水能力較好。Kostiakov模型中參數(shù)a代表入滲速率衰減速度的快慢，可以看出3種放牧草地中不放牧草地入滲速率衰減最快，并最先達(dá)到穩(wěn)定，b代表土壤入滲速率隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，其變化范圍為0.12～0.26，變化幅度較小。通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚢表示初始入滲速率，變化范圍1.96～2.95，b表示穩(wěn)定入滲速率，變化范圍在0.29～0.91，與實(shí)測(cè)情況相差較大。4種入滲模型對(duì)不同放牧草地入滲過程模擬，由相關(guān)系數(shù)可以看出，Horton模型相關(guān)系數(shù)為0.94～0.99，Philip模型為0.92～0.97，Kostiakov模型0.86～0.87，通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?.89～0.94。4種模型中就相關(guān)系數(shù)而言，Horton模型相關(guān)系數(shù)最高，Kostiakov模型和通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷南嚓P(guān)系數(shù)較低。

圖3 4種模型擬合結(jié)果

由圖3可以看出，土壤入滲過程實(shí)測(cè)值與4種模型的計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，在重度放牧和不放牧草地中Horton模型對(duì)土壤入滲的瞬變階段模擬效果較好，可以模擬出入滲過程的拐點(diǎn)，但在平穩(wěn)階段模擬結(jié)果出現(xiàn)偏差，但Philip模型和Kostiakov模型可以較好的模擬平穩(wěn)入滲階段，但對(duì)于瞬變階段模擬效果有所欠缺，通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谒沧冸A段和平穩(wěn)階段的模擬結(jié)果均與實(shí)際差距較大。而在中度放牧草地中Horton模型在瞬變階段和穩(wěn)定階段模擬效果較好，基本與實(shí)測(cè)值相吻合，Kostiakov模型對(duì)于瞬變階段的模擬出現(xiàn)偏差，與實(shí)測(cè)值不吻合。對(duì)4種模型的模擬誤差進(jìn)行分析，由表4可以看出，在3種放牧強(qiáng)度草地中Horton模型的各項(xiàng)誤差均小于其他3種模型，而通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ统畲笳`差小于Kostiakov模型外，其他誤差均大于Kostiakov模型。因此4種模型基本都可以較好的模擬土壤入滲過程，而Horton模型的模擬值與實(shí)測(cè)值最接近，模擬精度最高。

表4 4種模型模擬誤差

3 結(jié)論與討論

3.1 討 論

土壤入滲過程是地表積水通過土壤孔隙進(jìn)入土壤內(nèi)部的一個(gè)水分運(yùn)動(dòng)過程，在3種放牧強(qiáng)度草地進(jìn)行土壤水分入滲實(shí)驗(yàn)，顯示入滲前期，土壤水分初始入滲速率較大，是穩(wěn)定入滲速率的3.1～3.7倍，各放牧強(qiáng)度草地的入滲差異較為明顯。主要由于在重度放牧、中度放牧、不放牧草地的土壤初始含水量相對(duì)較低，最高沒有超過12.3%，而土壤入滲過程前期主要依靠土壤毛管對(duì)水分的吸收性能，即土壤吸濕能力為主要?jiǎng)恿?，控制土壤的前期入滲過程，土壤的吸濕性能主要取決于土壤含水量的多少，土壤含水量越大，土壤的吸濕性能就越弱[15]。因此3種放牧草地由于土壤前期含水量較低，吸濕性能較強(qiáng)，土壤初始入滲速率較快。在后續(xù)的入滲過程中，根據(jù)土壤水勢(shì)變化原則，隨著土壤中水分的不斷增加，土壤水分吸力開始不斷減小，直至將所有毛管孔隙全部填滿后，水分吸力降低為零，此時(shí)土壤水分的入滲過程只受重力作用影響，即土壤水分入滲速率開始達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[16]。所以3種放牧強(qiáng)度草地的土壤初始入滲速率與穩(wěn)定入滲速率相差較大。

土壤的入滲性能主要是影響土壤中水分含量多少及土壤水分分布的重要因素，也是衡量土壤含蓄水量及水土保持的重要指標(biāo)。不放牧草地和中度放牧草地的土壤滲透性能和土壤含蓄水量的能力要高于重度放牧草地。主要由于重度放牧草地常年進(jìn)行超載放牧，大量的牲畜在草地上一遍遍的啃食踐踏，導(dǎo)致草地的土壤的容重增加，孔隙度降低，而大量的啃食植被造成植被葉片殘缺，降低有效的光合作用，植被生長矮小，且根系不發(fā)達(dá)，無法改善草地土壤的孔隙及通氣性能。不放牧草地和中度放牧草地載畜率有所降低，草地植被生長狀況優(yōu)于重度放牧草地，植被覆蓋度較高，且植被枯落物也較多，大量的枯落物形成的腐殖質(zhì)層可以提供更多的有機(jī)質(zhì)用于改善土壤結(jié)構(gòu)，并且大量的植被具有發(fā)達(dá)的根系，在根系生長過程中會(huì)增加土壤孔隙度，增強(qiáng)土壤含蓄水分的能力，更有利于更多的水分下滲，形成良好的內(nèi)部循環(huán)。該狀況與王則宇等人[14]在達(dá)茂旗對(duì)不同植被群落土壤入滲特性的研究結(jié)果一致，均得出，草地植被生長狀況越好，土壤入滲性能越強(qiáng)。

土壤入滲性能作為土壤的基本功能之一，受到多種因素影響，不同區(qū)域的土壤入滲性能所受的影響因素受到研究區(qū)具體情況的限制，很多學(xué)者對(duì)影響土壤入滲的因素進(jìn)行了分析，其中張治偉[17]認(rèn)為影響熔巖坡地土壤水分入滲的主要影響因子有有機(jī)質(zhì)含量、初始含水量、水穩(wěn)定團(tuán)粒結(jié)構(gòu)含量。而徐敬華[18]認(rèn)為黃土丘陵區(qū)耕地土壤入滲速率取決于土壤有機(jī)質(zhì)含量和孔隙度而與初始含水量的無關(guān)，不同的研究者對(duì)各個(gè)地區(qū)土壤入滲因素的研究各有不同，與各個(gè)地區(qū)土壤利用類型和植被生長方式密切相關(guān)。本研究區(qū)處于呼倫貝爾草原腹地，實(shí)驗(yàn)期間草地長期干旱少雨，因此草地土壤的含水量相對(duì)較低，所以土壤初始含水量是作為影響土壤入滲的主要因素，該結(jié)果與張治偉的研究結(jié)果相同，與徐敬華的略有差異，主要由于徐敬華在黃土丘陵區(qū)退耕地的土壤入滲實(shí)驗(yàn)中，表層土壤存在較嚴(yán)重且致密的地表土壤結(jié)皮，且土壤主要為粉粒含量較高的黃土，土壤中的孔隙相對(duì)較小，因此，雖然兩地土壤含水量相差不大，但是受地表結(jié)皮和土壤孔隙大小的影響，產(chǎn)生的結(jié)果相差較大。

3.2 結(jié) 論

(1)3種放牧強(qiáng)度草地土壤入滲過程可以分為3個(gè)階段，0～5 min內(nèi)的入滲速率快速下降階段，5～23 min內(nèi)的入滲速率減緩階段，30 min以后的入滲穩(wěn)定階段。3種放牧強(qiáng)度草地土壤入滲速率差異顯著，不放牧草地>中度放牧草地>重度放牧草地，不放牧草地入滲性能最好，具有較好的含蓄水分的能力，重度放牧草地入滲性能最差，需適當(dāng)減輕載畜率，以保持水土。

(2)土壤初始含水量、土壤容重、土壤總孔隙度和非毛管孔隙度是影響3種放牧強(qiáng)度草地入滲性能的主要因素，相關(guān)性均達(dá)到顯著相關(guān)，隨著放牧強(qiáng)度的增加，草地植被減少，土壤物理結(jié)構(gòu)變化顯著，土壤的孔隙度降低，土壤入滲性能變差。

(3)利用Horton模型、Philip模型、Kostiakov模型和通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍M不同放牧強(qiáng)度草地土壤入滲過程，結(jié)果顯示，Horton模型對(duì)3種放牧強(qiáng)度草地土壤入滲速率的模擬效果最好，通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍M效果最差。