摘要: 农田土壤作为农业生产的重要基础，在开发、利用、改良和保护中受到越来越多的关注。灌溉和施肥是耕作过程中的两项重要措施，土壤优先路径的存在使得水分和溶质快速入渗到深层土壤，这不仅造成水资源和养分的损失，还可能带来地下水污染问题。本研究... 展开 农田土壤作为农业生产的重要基础，在开发、利用、改良和保护中受到越来越多的关注。灌溉和施肥是耕作过程中的两项重要措施，土壤优先路径的存在使得水分和溶质快速入渗到深层土壤，这不仅造成水资源和养分的损失，还可能带来地下水污染问题。本研究以北京市昌平区农地土壤为研究对象，利用染色示踪法对试验土壤中优先流的发生区进行判断，在此基础上，采用相关图像处理软件和绘制土壤水分穿透曲线，分别对土壤中优先路径的分布特征和数量特征进行了量化分析;随后又测定和分析了土壤质地、水稳性团聚体含量、有机质含量和根系密度4项指标与优先路径数量特征之间的线性关系，探讨其中影响试验土壤中优先路径特征的因素;再模拟大雨入渗条件下、40 cm厚度土壤中，水分和硝态氮的优先运移规律，分析优先流对试验土壤中硝态氮运移的影响，取得如下研究结论: 昌平农地土壤受农业耕作措施影响较大，各土层的优先路径集中分布于较大的孔穴周围，并表现出不规则分布。不同土层中，大孔隙的半径在0.5～2.8 mm之间，在数量上表现出上层多、下层少的特点，半径小于1.5 mm的孔隙占98％以上，半径大于1.5 mm的孔隙数量极少。 土壤粉粒含量、水稳性团聚体含量、根系密度是影响优先路径形成的主要因素。其中，土壤粉粒含量与大孔隙含量呈显著负相关关系;水稳性团聚体含量与大孔隙含量呈显著正相关关系，而这种影响又主要依赖于有机质含量的大小，有机质在黏合团聚过程中提供黏结胶体是其中最重要的影响环节。根系与大孔隙数量呈极显著正相关关系，这种影响主要体现在根系对土壤的机械力作用，以及环形根孔本身作为大孔隙的一种，对大孔隙总量的贡献。 存在优先路径的土壤中，水流速率是基质流土壤的1.48～2.69倍，NO3-的穿透时间也比基质流土壤减少了57％，NO3-标记的、占水流总量43.83％的优先流引起的NO3-累计淋出量占到了总量的97.60％。这一系列现象表明，土壤优先路径使水分快速穿透土体，产生水分和溶质优先运移的现象，一方面表现出较高的、波动程度较大的水分出流速率，另一方面表现出大量、快速的硝态氮运移。 收起