朱夢雪， 趙洋毅,2， 段 旭,2， 王克勤,2， 萬艷萍， 盧華興， 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, 云南 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, 云南 昆明 650224; 3.新平彝族傣族自治縣水利局, 云南 玉溪 653400)

紅河干熱河谷是中國西南山區(qū)獨特的地理區(qū)域，氣候干燥炎熱，土壤燥化嚴重，降雨少蒸發(fā)大，降雨分布不均，植被覆蓋率低，特殊的地理條件使區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境惡化、水土流失嚴重，水資源利用率較低[1-3]。當前，研究土壤優(yōu)先流運動特征及形成機理已成為生態(tài)脆弱區(qū)防治水土流失、強化水土資源管理等方面廣泛關(guān)注的熱點問題[4-6]。

優(yōu)先流是土壤水分運動的特殊形式，土壤水和溶質(zhì)沿優(yōu)先路徑以優(yōu)先流形式運動，其過程具有不平衡性、空間異質(zhì)性、快速性和滯后性[7-8]。優(yōu)先路徑占土壤孔隙比例雖小，但沿優(yōu)先路徑下滲的水流速度較均質(zhì)土壤快[9]，研究[10]證實大部分土壤的飽和水分入滲量均以優(yōu)先流的形式傳導(dǎo)。國內(nèi)外學(xué)者針對優(yōu)先流的影響因素及研究方法開展研究，研究表明其與土壤結(jié)構(gòu)特性[11]、植物根系[12]、土壤持水能力[13-15]、礫石含量[16]、降雨強度等[17]關(guān)系密切；研究優(yōu)先流的方法主要有染色示蹤法、CT掃描法、微張力測量法等。呂剛[14]、張海林[18]、邵一敏等[19]基于染色示蹤法，研究不同林分水分運動特征和干熱河谷地區(qū)林草地優(yōu)先路徑數(shù)量和形態(tài)分布，揭示土壤理化性質(zhì)對優(yōu)先流水流運動機理，為森林水文功能的調(diào)控和植被恢復(fù)提供指導(dǎo)和理論依據(jù)。CT掃描法用于染色剖面中優(yōu)先路徑的獲取，在不破壞土體的前提下，對土壤結(jié)構(gòu)和孔隙進行研究分析[20-23]。微張力測量法采用時域反射儀(TDR)測定土壤含水率、體積傳導(dǎo)率和土壤水分入滲等參數(shù)[24]，染色示蹤法是目前常用且最適合野外試驗的方法。

開展優(yōu)先流特征及運動機理研究，為土壤水運動和水資源管理提供理論依據(jù)，土壤優(yōu)先流水分運動對深層的水分補給有重要作用，可提高水資源的管理效率[25]。程金花等[26]以三峽庫區(qū)的花崗巖林地紫色土為對象，探討土壤特性與“優(yōu)先路徑”的關(guān)系，結(jié)果表明紫色土的容重、孔隙度和質(zhì)地對優(yōu)先流路徑的形成和發(fā)展有較大影響，優(yōu)先路徑使土壤孔隙和理化性質(zhì)發(fā)生改變，兩者相互影響。Akhtar等[27]對不同土壤質(zhì)地下大孔隙的特征開展研究，探討大孔隙特征結(jié)構(gòu)在不同質(zhì)地下的變化。Shaw等[28]研究土壤黏粒、粉粒、砂粒含量與土壤優(yōu)先流的關(guān)系，表明土壤黏粒含量對優(yōu)先流有顯著負相關(guān)關(guān)系。目前關(guān)于土壤優(yōu)先流研究多集中在不同區(qū)域、不同土壤類型[29-30]及農(nóng)田引起水污染等[31-33]方面。

紅河干熱河谷地區(qū)土壤為典型的紅壤，土壤構(gòu)型復(fù)雜和土壤燥化嚴重等特性可能會導(dǎo)致優(yōu)先流的特征不同于其他區(qū)域，其相關(guān)影響亟待研究。因此，本研究在紅河一級支流峨德河龍?zhí)扼湫×饔蛞缘湫土植莸貫檠芯繉ο螅捎昧了{染色示蹤法，結(jié)合圖像處理技術(shù)，分析優(yōu)先流的形態(tài)特征，并探討其對土壤特性的響應(yīng)，以解決區(qū)域水分交換不充足和儲水蓄水能力差的問題，為緩解生態(tài)環(huán)境惡化，加強水資源的管理和應(yīng)用等提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省玉溪市新平彝族傣族自治縣龍?zhí)扼湫×饔?24°01′—24°03′N，101°50′—101°51′E)，屬于紅河干熱河谷地區(qū)，區(qū)域內(nèi)干濕季分明，多年平均降水達900 mm，氣候干燥炎熱，年平均氣溫23.5 ℃，會出現(xiàn)45 ℃的高溫極端天氣，60%的降雨集中在7—10月；土壤類型主要是紅壤，土色偏紅，呈弱堿性，pH值在7.66～8.31；易遭受侵蝕破壞，成土母巖以砂巖為主，以亞黏土類碎石、碎石土為主，碎石為風(fēng)化砂質(zhì)泥巖。小流域內(nèi)林分有高大的喬木林和低矮的灌木層、草本植物。喬木建群種以銀合歡(Leucaenaleucocephala)、華山松(Pinusarmandii)、云南松(Pinusyunnanensis)等高大喬木為主；草本植物主要是扭黃茅(Heteropogoncontortus)、龍須草(Eulaliopsisbinata)、紫莖澤蘭(Ageratinaadenophorum)等。研究區(qū)林草地土壤物理性質(zhì)詳見表1。

表1 典型林草地樣地土壤物理性質(zhì)

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置 因課題組前期已針對區(qū)域典型植被類型開展了關(guān)于林草地根系對土壤大孔隙的相關(guān)影響研究[34]，為進一步探討樣地土壤優(yōu)先流的分布及形態(tài)特征和紅壤特性關(guān)系，2019年4月繼續(xù)選擇已設(shè)置的地形、坡向、坡度以及植被覆蓋度相近的林地和荒草地固定樣地開展試驗。2種植被下分別設(shè)置4塊10 m×10 m的樣方，總共設(shè)置8塊試驗樣地。

1.2.2 染色示蹤試驗 試驗在樣地內(nèi)盡可能在平緩的地方，染色試驗開始前，對所選樣地進行提前整地，在保證不破壞土壤腐殖質(zhì)層的前提下，除去近地表層的雜草、礫石、枯枝落葉等雜物。然后將70 cm×70 cm×70 cm的鐵框埋入深60 cm的土中，并將鐵框內(nèi)壁5 cm的土夯實，避免染色溶液沿內(nèi)壁快速下滲對結(jié)果造成誤差。由研究區(qū)多年降雨特征可知，用當?shù)?4 h內(nèi)降雨量作為標準，根據(jù)布設(shè)的樣方表面積和實際消耗量計算濃度為4 g/L的亮藍溶液20 L，將配制好的染色溶液均勻噴灑在鐵框內(nèi)[35-36]，然后用防雨布將鐵框覆蓋，避免降雨過程對試驗的影響，染色24 h后，除去覆蓋的塑料薄膜和鐵框，考慮鐵框內(nèi)壁周圍土壤水分側(cè)向流的不穩(wěn)定情況，因此保留完整的中心50 cm×50 cm×50 cm的剖面進行挖掘。并用高清相機拍攝染色剖面，拍照時用遮陽傘遮光，染色剖面擇優(yōu)進行處理。

1.2.3 土壤基本性質(zhì)測定 分層采集染色和未染色土樣帶回室內(nèi)測定土壤理化性質(zhì)，具體方法依據(jù)土壤分析[37]。用100 cm3環(huán)刀分層采集原狀土以測定土壤容重和孔隙度；烘干法測定土壤含水率；用激光粒度儀MS3 000測定土壤機械組成，并計算土壤不同粒徑含量；用王水—高氯酸消解土樣，采用ICP-OES流動分析儀測定土壤Al3+，F(xiàn)e3+，Na+等鹽基離子含量；土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀—外原加熱、硫酸亞鐵滴定法；土壤氮磷鉀等營養(yǎng)成分用H2SO4-H2O2消解法；有效鉀用火焰光度法測定，有效氮用擴散吸收法測定；用分光光度計法測定土壤有效磷含量。

1.2.4 圖像處理 首先利用Photoshop-CS6將相繼獲取的染色照片根據(jù)圖片大小截取染色剖面中心區(qū)域，調(diào)整因拍攝產(chǎn)生的變形及受光不均勻產(chǎn)生的缺陷。將修正后的圖片進行色階、曝光度、顏色替換及閾值等處理，圖片的染色情況通過顏色來表示，黑色代表染色，白色代表未染色。然后用Image pro Plus圖像分析軟件對圖片進行數(shù)值化處理，對圖片進行侵蝕、降噪等處理，提取剖面染色信息。

1.2.5 染色特征指標分析

(1) 染色面積比(DA)。垂直染色剖面上一定深度土層中染色數(shù)量占圖像寬度的比例。通常用來評價土壤優(yōu)先流的發(fā)育程度，染色面積比越大，優(yōu)先流現(xiàn)象越不明顯。

(1)

式中：DA為染色面積比;TD為一定土層內(nèi)染色面積;ND代表該土層范圍內(nèi)未染色面積。

(2) 長度指數(shù)(LI)。是垂直剖面每層與上一層剖面染色面積比的差的絕對值之和。長度指數(shù)可反映基質(zhì)流和優(yōu)先流的差異性，其數(shù)值越大，優(yōu)先流發(fā)育的程度越大。

(2)

式中：LI為長度指數(shù);DA(i+1)為第(i+1)層的土壤染色面積比(%);DAi為垂直剖面上第i層的土壤染色面積比(%);n染色剖面層數(shù)。

(3)最大染色深度。指染色示蹤溶液在土壤剖面下滲的最大深度，可用來表征土壤水分垂直遷移性能。

(4) 染色路徑寬度。是指每條染色路徑所對應(yīng)的實際土壤寬度(mm)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Photoshop CS6對染色剖面進行校正處理，用Image pro Plus獲取校正圖片的數(shù)值信息，采用Excel和SPSS進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，用Origin 2021軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 典型林草地優(yōu)先流形態(tài)特征分析

對研究區(qū)內(nèi)林草地土壤垂直剖面的染色圖像進行分析(圖1)，不同植被類型下，土壤優(yōu)先流的形態(tài)特征和最大染色深度有明顯變化，區(qū)域內(nèi)林草地的染色集中在30 cm。林地染色溶液入滲深度較荒草地深，林地在0—20 cm土層大面積被染色，20 cm以下染色溶液沿著優(yōu)先路徑向土壤深層運動并且開始出現(xiàn)不同程度的分支，荒草地染色主要集中在0—10 cm內(nèi)，10 cm以下染色溶液開始沿著特定路徑以優(yōu)先流形式運動，并且優(yōu)先流在形態(tài)上出現(xiàn)不同程度的分化。隨土層深度的增加，剖面被染色的部分逐漸減少。由圖1中剖面L1知，在22—40 cm處，染色面積出現(xiàn)劇增的現(xiàn)象，其原因主要是喬木樹種形成的根系網(wǎng)絡(luò)增加孔隙數(shù)量的同時也增強了土粒結(jié)構(gòu)間的通透性，為優(yōu)先流的發(fā)生提供有利條件[34]。

注：L1，L2，L3分別為林地內(nèi)不同染色剖面；H1，H2，H3分別為荒草地不同試驗染色剖面。

2.2 典型林草地染色面積特征

圖2表示兩種植被類型土壤染色面積的變化特征。由圖2可以看出，林草地染色面積隨土層深度的變化存在差異。林草地0—20 cm，0—10 cm內(nèi)平均染色面積比分別為87.2%和91.79%。染色面積比均隨深度的增加而減小。局部深度內(nèi)，染色面積突然增加?；牟莸貎?nèi)染色面積呈波動式減小。上層剖面在基質(zhì)流和優(yōu)先流的作用下，大于95%的范圍均被染色。0—20 cm內(nèi)，林地平均染色面積從87.2%減小至45.66%，20—40 cm深度，優(yōu)先路徑明顯，染色面積減至12.68%；荒草地20 cm處染色面積減小為46.88%，在10—35 cm內(nèi)優(yōu)先路徑發(fā)育程度較高且染色面積從46.88%減小至5.42%。林地優(yōu)先流集中在20—40 cm土層，荒草地內(nèi)優(yōu)先流主要發(fā)生在10—35 cm內(nèi)。結(jié)合圖1知，林地內(nèi)40 cm以下土壤染色以斑點形式出現(xiàn)，未按照一定的路徑向下運移，染色面積急劇減小接近于0，表明在該深度內(nèi)，根系網(wǎng)絡(luò)并未延伸到更深土層，優(yōu)先流現(xiàn)象停止，染色溶液沒有沿優(yōu)先路徑向下運動；荒草地染色面積在35 cm深度趨于0，該土層深度優(yōu)先流現(xiàn)象不明顯。林地內(nèi)優(yōu)先流長度指數(shù)為766.8%，最大染色深度為40 cm；荒草地優(yōu)先流的長度指數(shù)為730.0%，最大染色深度為35 cm。根據(jù)優(yōu)先流染色面積比和長度指數(shù)知，林地更易發(fā)生優(yōu)先流現(xiàn)象，但形態(tài)特征分化不明顯。

圖2 研究區(qū)不同剖面的土壤染色面積

2.3 優(yōu)先流染色路徑寬度

圖3為林草地染色路徑寬度的變化規(guī)律。由圖3可知，林草地染色路徑寬度存在較大差異，其隨土層深度的變化規(guī)律與前述染色面積比的規(guī)律相似，即隨著土層深度的增加，染色路徑寬度變窄。絕大多數(shù)染色路徑在>250 mm和20—250 mm范圍，林地0—23 cm，草地0—20 cm深度內(nèi)染色路徑寬度以>250 mm為主；林地23—40 cm、荒草地20—40 cm染色路徑集中在20—250 mm；大于40 cm土層中，以20 mm以下的路徑為主。林地在25—35 cm內(nèi)，因土壤孔隙的通透性，致使染色溶液易發(fā)生側(cè)滲，染色路徑寬度呈起伏式變化；荒草地染色路徑寬度隨土層增加而變窄。研究區(qū)內(nèi)上層土壤孔隙大，容重小，土質(zhì)疏松，染色路徑以>250 mm的路徑為主；但隨土層深度增加，容重增大，土體趨緊實，孔隙數(shù)量少，染色溶液下滲慢，染色范圍減少，染色路徑以<20 mm為主。

圖3 林草地染色路徑寬度變化

2.4 優(yōu)先流與土壤因子的響應(yīng)分析

探討土壤優(yōu)先流的變化與紅壤特性的關(guān)系，對優(yōu)先流評價指標染色面積比、長度指數(shù)、染色路徑寬度與土壤含水率(X1)、有機質(zhì)(X2)、容重(X3)、黏粒(X4)、粉粒(X5)、砂粒(X6)、總孔隙度(X7)、田間持水量(X8)、K+離子(X9)、Na+離子(X10)、Zn2+離子(X11)、Al3+離子(X12)、Mg2+離子(X13)、Fe3+離子(X14)、土壤全氮(X15)、有效氮(X16)、全磷(X17)、有效磷(X18)、全鉀(X19)、速效鉀(X20)等紅壤因子進行主成分分析(表2)，篩選出對優(yōu)先流影響較大的主成分因子。主成分對染色面積比、長度指數(shù)、染色路徑寬度的累積貢獻率分別為97.8%，86.95%和87.45%，且每個主成分的特征根均大于1，因此對紅河干熱河谷地區(qū)染色面積比、染色路徑寬度與紅壤理化因子進行主成分分析。

表2 典型樣地土壤優(yōu)先流的總方差分析

圖4反映染色面積比、長度指數(shù)、染色路徑寬度與土壤理化性質(zhì)的聯(lián)系，各土壤因子與DA，LI，SPW所形成的夾角的余弦值代表兩者之間的相關(guān)性，與DA，LI，SPW等形成的夾角越小，其相關(guān)性越高，反之越低。第一二主成分與染色面積比、長度指數(shù)、染色路徑寬度等方向一致，呈正相關(guān)關(guān)系；第三主成分與染色面積比、長度指數(shù)等方向相反，表現(xiàn)出負相關(guān)關(guān)系。含水率、有機質(zhì)、砂粒、總孔隙度、田間持水量、全氮、速效鉀等為第一主成分與DA，LI，SPW構(gòu)成的夾角最小，說明優(yōu)先流對土壤理化因子的變化較敏感；K+，Al3+，Mg2+，F(xiàn)e3+等鹽基離子與DA，LI，SPW方向一致但夾角稍大，表明鹽基離子對優(yōu)先流有正向作用但沒有顯著相關(guān)性；土壤容重、粉粒、黏粒及全磷與DA，LI，SPW等方向相反，且夾角較大，說明土壤容重、黏粒、粉粒、全磷等在優(yōu)先流發(fā)育過程中表現(xiàn)為負效應(yīng)，隨土層中黏粒、粉粒、全磷等含量增加，抑制優(yōu)先流發(fā)生。研究區(qū)土壤優(yōu)先流主要受土壤物理特性、鹽基離子和土壤肥力等共同影響，土壤因子可解釋優(yōu)先流染色面積比、長度指數(shù)和染色路徑寬度97.80%，86.95%，87.45%的變異，鑒于此，可得土壤因子是引起紅河干熱河谷紅壤優(yōu)先流變化的主要原因之一。

為探討優(yōu)先流與各土壤因子的相關(guān)性，獲取它們的最優(yōu)線性關(guān)系，將優(yōu)先流染色面積比(Y1)、長度指數(shù)(Y2)和染色路徑寬度(Y3)作為因變量，對土壤含水率、有機質(zhì)、容重、黏粒、粉粒、砂粒、總孔隙度、田間持水量、全氮、速效鉀等因子進行回歸分析。基于表3知，林草地土壤因子與染色面積比的R2分別是0.982，0.964(p<0.01)，與長度指數(shù)的R2為0.956，0.699(p<0.01)，與染色路徑寬度R2為0.971，0.951(p<0.01)。林草地染色面積比與總孔隙度(X7)、土壤容重(X3)、有機質(zhì)(X2)、含水率(X1)等因子的線性關(guān)系較好，此外，林地染色面積比還受土壤全氮含量(X15)、田間持水量(X8)的影響，而荒草地染色面積比則受土壤速效鉀(X20)的影響；林地長度指數(shù)與總孔隙度(X7)、土壤容重(X3)、田間持水量(X8)、K+(X9)等的擬合度較高，而荒草地內(nèi)長度指數(shù)與總孔隙度(X7)、有機質(zhì)(X2)、Al3+(X12)、有效磷(X18)、Fe3+(X7)、粉粒(X5)的擬合效果度較好。林地染色路徑寬度受土壤的總孔隙度、Al3+、含水率、容重和粉粒的影響較顯著，而荒草地染色路徑寬度受含水率、容重、總孔隙度及Al3+含量的影響較大。因土壤孔隙度、機械組成與鹽基離子等共同影響，隨土層加深，染色路徑寬度變窄，優(yōu)先流的發(fā)生受抑制。

注：DA為染色面積比(%)； LI為長度指數(shù)； SPW為染色路徑寬度 ； MC為含水率； OM為有機質(zhì) Organic matter； BD為容重； Clay為黏粒； Silt為粉粒； Sand為砂粒； P為總孔隙度； FWHC為田間持水量； K+為土壤中鉀離子含量； Na+為土壤中鈉離子含量； Zn2+為土壤中鋅離子含量； Al3+為土壤中鋁離子含量； Mg2+為土壤中鎂離子含量； Fe3+為土壤中鐵離子含量； Mn2+為土壤中錳離子含量； TN為全氮； HN為速效氮； TP-us為全磷； AP-us為速效磷； TP-um為全鉀； AP-um為速效K； A為第一主成分； B為第二主成分； C為第三主成分。

表3 不同樣地土壤因子逐步回歸方程

3 討 論

本研究結(jié)果表明，紅河干熱河谷地區(qū)林草地優(yōu)先流在形態(tài)特征和最大染色深度存在差異，林地優(yōu)先流發(fā)育程度較荒草地大，且林地染色深度更深，這與邵一敏等[19]對金沙江干熱河谷林草地優(yōu)先流特征的研究結(jié)果基本一致。染色面積隨土層增加而減小，與Weller[38]的研究結(jié)果大致相同；林地染色面積隨土層變化局部范圍內(nèi)有反彈現(xiàn)象，其原因是土壤孔隙大量存在，土壤通透性較好，使染色溶液發(fā)生側(cè)滲，導(dǎo)致剖面染色面積反彈，與魏虎偉等[39]的結(jié)論相近。林草地的平均染色面積在0—20，0—10 cm最大，平均染色面積分別為87.20%和91.79%，林草地最大染色深度分別為40和35 cm，土層越深染色面積越小，最終染色面積趨于0，其變化規(guī)律與劉目興等[40]研究結(jié)果一致；染色路徑寬度隨土層的增加而變窄，0—20 cm土層以>250 mm的路徑為主，20—40 cm內(nèi)的染色路徑在20—250 mm，40 cm以下土層以<20 mm的路徑起主導(dǎo)作用，結(jié)果與Alaoui等[41-42]的研究相同；但林草地最大染色深度及染色路徑寬度在垂直深度內(nèi)與朱釗岑等[41]在荒漠綠洲濕地的研究差異較大，其原因是荒漠綠洲研究區(qū)土壤上層以粉質(zhì)壤土為主，下層以砂土為主，而本研究以粉質(zhì)紅壤為主，荒漠綠洲砂土的孔隙度為水分提供了運移路徑，致使水分入滲較深，最大染色深度更大。

根據(jù)主成分分析結(jié)果可知，優(yōu)先流對土壤因子的變化較敏感，含水率、有機質(zhì)、容重以及Al3+，Mg2+，F(xiàn)e3+等金屬離子對染色面積比、長度指數(shù)、染色路徑寬度的貢獻率分別為97.80%，86.95%和87.45%，土壤有機質(zhì)和氮磷鉀等營養(yǎng)元素等成分可改善土壤孔隙度，且孔隙度越大，優(yōu)先路徑連通性越好，染色面積越大；容重、黏粒等與DA，LI，SPW呈負相關(guān)關(guān)系，與張東旭等[43]對優(yōu)先流和基質(zhì)流區(qū)土壤特性的研究一致；優(yōu)先流的發(fā)生與紅壤中的砂粒呈顯著正相關(guān)，與黏粒和粉粒呈負相關(guān)[44]。隨著土層深度的增加，黏粒、粉粒含量增加，土壤孔隙減小，土壤結(jié)構(gòu)緊實，優(yōu)先流發(fā)育受阻，與陳曉冰等[45-47]研究不同植被類型土壤優(yōu)先流影響因素相近；本試驗結(jié)果中土壤K+，Al3+，F(xiàn)e3+等鹽基離子的變化規(guī)律與Bogner等[46]的研究一致，且鹽基離子與優(yōu)先流染色面積有正相關(guān)關(guān)系。本研究通過回歸分析獲取的最優(yōu)線性關(guān)系知，紅壤特性是引起干熱河谷區(qū)林草地優(yōu)先流發(fā)生的關(guān)鍵因素之一。土壤優(yōu)先流的發(fā)生與土壤自身的空間異質(zhì)性、物理性質(zhì)及鹽基離子等有關(guān)，在多因素作用下，優(yōu)先流的發(fā)生具有隨機性，優(yōu)先流的發(fā)生與土壤因子間存在顯著的影響。

4 結(jié) 論

林地優(yōu)先流的發(fā)育程度比荒草地大，染色深度更深。林地優(yōu)先流區(qū)主要集中于20—40 cm處，而荒草地集中在10—30 cm。根據(jù)優(yōu)先流染色面積比和長度指數(shù)知，林地更易發(fā)生優(yōu)先流現(xiàn)象，但形態(tài)特征分化不明顯。

隨著林草地土層加深，染色面積逐漸減小，染色路徑寬度變窄。兩種植被類型的最大染色深度為40 cm，35 cm，且在不同土層的剖面染色面積差異明顯，土層越深，染色面積越?。?—10 cm土層中，因基質(zhì)流和優(yōu)先流的共同作用，使剖面面積幾乎被染色；0—20 cm，林地染色面積比減小幅度為87.20%～45.66%，荒草地減小了91.79%～46.88%。兩種植被類型染色路徑在0—20 cm以>250 mm為主，20—40 cm大多數(shù)集中在20—250 mm，而<20 mm的染色路徑出現(xiàn)在40 cm以下。

土壤的含水率、孔隙度、Al3+含量等是引起優(yōu)先流形態(tài)變化的主要因子。本研究經(jīng)回歸分析知，這些因子均與優(yōu)先流染色面積比、長度指數(shù)、染色路徑寬度有較好的線性關(guān)系且正相關(guān)關(guān)系明顯(p<0.05)，而容重與染色面積比則呈現(xiàn)出顯著的負相關(guān)(p<0.05)。