昆明市呈貢區(qū)馬卡山斜坡非飽和帶土體大孔隙分類及影響因素

蘇文豪 甘淑 趙文棟

摘要：斜坡非飽和土體中大孔隙直接決定著土體的滲透特征，從而在降雨條件下決定著斜坡土體對(duì)水分的吸收-滲透能力。研究通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)手段（染色示蹤試驗(yàn)），選擇亞甲基藍(lán)染色劑，以模擬噴灑降雨方式并開(kāi)挖斜坡非飽和剖面觀察染色劑染色情況，以期得到斜坡非飽和帶土體大孔隙的類別及影響因素，從而對(duì)斜坡土體大孔隙的存在狀態(tài)有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。試驗(yàn)結(jié)果表明，斜坡非飽和帶土體中大孔隙分為植物根系及腐爛后形成的通道、裂隙通道、團(tuán)聚體間的結(jié)構(gòu)性孔隙、動(dòng)物通道等4類，其中植被是大孔隙形成和演化的決定性因素，植被根系生長(zhǎng)延伸、對(duì)土體的擠壓、死亡腐爛等因素都會(huì)形成大孔隙，加上其細(xì)小的根系能網(wǎng)捕土體細(xì)顆粒而成結(jié)構(gòu)性大孔隙，此外，植被的枯枝爛葉層的覆蓋能為大孔隙的長(zhǎng)久存在提供保護(hù)效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：非飽和帶;大孔隙;類型;影響因素

中圖分類號(hào)： S181 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）02-0254-04

在不同時(shí)期，對(duì)大孔隙研究的主要方向和出發(fā)點(diǎn)都不同。過(guò)去的幾十年間，研究主要目的是為了保護(hù)地下水資源，研究方向集中于耕作土壤。近年來(lái)，由于氣候變暖、森林斜坡災(zāi)害頻發(fā)、生態(tài)環(huán)境突出等問(wèn)題，眾多學(xué)者逐漸將目光轉(zhuǎn)向斜坡非飽和帶土體大孔隙。相關(guān)研究指出，土壤水分在非飽和帶土體中沿著一些優(yōu)先途徑集中流動(dòng)而產(chǎn)生優(yōu)先流的多種表現(xiàn)形式[1]，對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了研究思路。由于大孔隙具有一個(gè)重要特征是水流的快速流動(dòng)，這能使斜坡大孔隙對(duì)斜坡區(qū)土壤的入滲產(chǎn)生巨大的影響，進(jìn)而關(guān)系到坡面徑流和坡體深層蓄水。當(dāng)今生態(tài)科學(xué)研究中森林植被涵養(yǎng)水源的生態(tài)功能一直是許多科學(xué)家乃至人民群眾關(guān)注的社會(huì)問(wèn)題。森林涵養(yǎng)水源和調(diào)節(jié)徑流的主要方式是產(chǎn)生壤中流，而大孔隙在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用[2]。

隨著全球氣候變暖趨勢(shì)的加劇，氣候溫濕地區(qū)的滑坡災(zāi)害頻發(fā)，伴隨著極端降雨而發(fā)生的山區(qū)流域斜坡群發(fā)性失穩(wěn)事件給中國(guó)及世界各地等多山國(guó)家的人民群眾帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。許多專家學(xué)者對(duì)其形成機(jī)制進(jìn)行了研究。研究表明，斜坡發(fā)育非飽和帶土體中的大孔隙能夠在強(qiáng)降雨條件下產(chǎn)生大孔隙流或優(yōu)先流，從而使降雨得到地下水的快速響應(yīng)。這是斜坡群發(fā)性失穩(wěn)事件發(fā)生的主要原因[3]。其次，在強(qiáng)降雨的情況下，斜坡中廣泛存在的大孔隙內(nèi)會(huì)形成大孔隙流，導(dǎo)致斜坡土體基本上能夠快速吸收滲透來(lái)自降雨過(guò)程的全部水量，這使得地下水的補(bǔ)給環(huán)境能夠得到極大地優(yōu)化，進(jìn)而在不同程度上加快了地下水對(duì)降雨影響的響應(yīng)，從而造成斜坡尾隨降雨失穩(wěn)的群發(fā)性失穩(wěn)事件。

綜上所述，對(duì)森林斜坡土體大孔隙的研究是當(dāng)今社會(huì)中一個(gè)趨勢(shì)和必經(jīng)之路，開(kāi)展斜坡土體大孔隙研究，可為森林斜坡災(zāi)害、生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供理論決策依據(jù)。

1 大孔隙界定及測(cè)定方法

1.1 大孔隙界定

要想深入研究大孔隙的性質(zhì)、功能和形態(tài)，必須對(duì)大孔隙進(jìn)行準(zhǔn)確的定義，這也是完善大孔隙研究體系過(guò)程中必要的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。然而大孔隙具有空間分布復(fù)雜性、形成的多因素性、幾何形態(tài)多樣性等特性，所以在現(xiàn)實(shí)研究中，很難對(duì)大孔隙進(jìn)行嚴(yán)格定義。

依據(jù)不同的指標(biāo)來(lái)對(duì)大孔隙進(jìn)行定義[4]，根據(jù)毛管勢(shì)定義大孔隙，認(rèn)為大孔隙是可以傳導(dǎo)表面滯水穿過(guò)土壤剖面管道流的大孔隙，將大孔隙的毛管勢(shì)定義為>-300 Pa，并根據(jù)水的表面張力和毛管上升力方程計(jì)算出大孔隙的當(dāng)量孔徑 為>1 mm;根據(jù)功能定義大孔隙，可以提供優(yōu)先水流路徑的團(tuán)聚體間根孔或動(dòng)物通道、孔隙、土壤脹縮過(guò)程形成的裂隙;根據(jù)水流動(dòng)力定義大孔隙，能傳導(dǎo)非平衡管道水流的孔隙為大孔隙。以上述觀點(diǎn)為背景基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)有關(guān)學(xué)者也給出了大孔隙的概念[5]：不論孔隙大小、形狀，能夠提供優(yōu)先水流路徑的任何孔隙都是大孔隙。石輝等認(rèn)為，土壤大孔隙可以從不同的方面定義，因?yàn)闆](méi)有一個(gè)能夠絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地將土壤大孔隙和其他孔隙分開(kāi)的方法[6]。（1）從大孔隙空間尺度方面看，大孔隙孔徑為0.03～3.00 mm;（2）大孔隙在排空大孔隙內(nèi)全部水量時(shí)要施加的壓力為5 Pa;（3）大孔隙的土壤導(dǎo)水率大小為1～10 mm/h。張家明等將眾多學(xué)者的觀點(diǎn)和既有的研究成果進(jìn)行了綜合考慮，并且根據(jù)定義方法，客觀具體地將大孔隙定義從定性定義、定量定義2個(gè)方面進(jìn)行闡述，定量定義又分為間接定義和直接定義，該定義方法具有客觀性和普遍性[3]。在定性定義方面，指出大孔隙定義應(yīng)該考慮大孔隙水力學(xué)效應(yīng)，嚴(yán)格定義大孔隙是指巨大的孔隙，而由于“巨大”是個(gè)相對(duì)的概念，這導(dǎo)致大孔隙的定義無(wú)法形成一致性。因此，從定性定義的角度來(lái)說(shuō)，大孔隙存在模糊性無(wú)法避免。定量定義又分為直接定義和間接定義。直接定義這種定義方法直接明了，主要是通過(guò)度量、觀測(cè)大孔隙幾何形態(tài)來(lái)直接定義大孔隙的?；谥苯佣x方法，不同作者會(huì)將孔隙劃分為不同的類型，如大孔隙、中孔隙、微孔隙。間接定義是一種通過(guò)測(cè)量與大孔隙幾何形態(tài)有關(guān)的參量來(lái)定義的?；诖朔椒?，張家明等認(rèn)為，孔隙水流過(guò)程不符合達(dá)西定律的非層流過(guò)程，孔隙水流具有優(yōu)先快速遷移的特征，因此，孔隙水與周圍基質(zhì)間的相互作用受到限制，此類孔隙為大孔隙。

目前，由于研究方法和研究目的的不同自然就對(duì)大孔隙劃分范圍方面存在分歧，導(dǎo)致對(duì)大孔隙并未形成統(tǒng)一的界定。

1.2 大孔隙測(cè)定方法

邱琳等指出，目前，對(duì)大孔隙的測(cè)定有直接測(cè)定法和間接測(cè)定描述法，而直接測(cè)定法更符合大孔隙的定義[7]。直接測(cè)定法包括圖像處理法、目測(cè)觀測(cè)法、CT掃描法等。在對(duì)各種試驗(yàn)方法的對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，各個(gè)方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)：CT掃描法雖然可以觀測(cè)土壤的三維結(jié)構(gòu)且是一種非破壞性的測(cè)定技術(shù)，但是使用此方法的費(fèi)用較昂貴;目測(cè)觀測(cè)法雖然成本低，但由于是利用人眼觀測(cè)，人類肉眼觀察能力有限，準(zhǔn)確性較差。除上述方法外，還有切片法、MRI（磁共振）法、張力入滲儀法和水分穿透曲線法。石輝等利用水分穿透曲線法研究了岷江上游不同植被覆蓋下土壤的大孔隙狀況，分析出了大孔隙的數(shù)目和半徑范圍[6-7]。王彬儼等也采用了水分穿透曲線測(cè)定法，結(jié)合染色示蹤法對(duì)北京昌平區(qū)農(nóng)地土壤大孔隙特征進(jìn)行了研究，得到了土壤大孔隙的分布特征[8]。切片法具有能夠獲得較高分辨率的圖像，能夠使測(cè)得的孔隙數(shù)量較準(zhǔn)確，但是其缺點(diǎn)是要以縮小研究區(qū)域?yàn)樘岣邎D像分辨率為代價(jià)，結(jié)果缺乏代表性，并不能真實(shí)地反映大孔隙數(shù)量。相對(duì)于切片法來(lái)說(shuō)，染色示蹤法所獲得的圖像分辨率較低，但是它能對(duì)更大區(qū)域進(jìn)行研究，并且相對(duì)來(lái)說(shuō)此種方法更為省時(shí)省力。程竹華等在國(guó)內(nèi)使用此方法于土壤中的優(yōu)先流研究中[9]。

染色示蹤法是直接在野外或?qū)嶒?yàn)室將染色劑采用噴淋、澆灌等方式對(duì)土壤進(jìn)行染色，利用數(shù)碼相機(jī)對(duì)染色土壤剖面進(jìn)行拍照，對(duì)所獲得的數(shù)字圖像進(jìn)行處理分析，不僅可以對(duì)大孔隙流類型及分布進(jìn)行辨析，而且還可以直接查看分析大孔隙流徑[10]。染色示蹤方法工藝簡(jiǎn)單，染色劑相對(duì)其他現(xiàn)代技術(shù)的投入代價(jià)低、操作簡(jiǎn)單，而且所用染色劑有鮮明的顏色，能直觀地顯示出大孔隙特征等優(yōu)點(diǎn)。

2 試驗(yàn)區(qū)概況及試驗(yàn)過(guò)程

2.1 試驗(yàn)區(qū)概況

昆明市呈貢區(qū)地處102°45′～102°59′E、24°21′～24°45′N之間，其中丘陵面積占33.1%，山區(qū)面積占49.5%，壩區(qū)面積占17.4%。呈貢區(qū)屬低緯度高原平壩地區(qū)，地勢(shì)總體上北高南低，東高西低，呈緩坡?tīng)?，平均海? 950 m。

選定的試驗(yàn)點(diǎn)位于昆明市呈貢區(qū)段家營(yíng)村馬卡山（圖1），距離呈貢大學(xué)城云南師范大學(xué)4 km。段家營(yíng)試驗(yàn)區(qū)馬卡山最高峰海拔2 085 km，坡腳（段家營(yíng)）海拔2 002 m，坡高 83 m，平均坡度35°。馬卡山斜坡林區(qū)物種資源豐富，有長(zhǎng)勢(shì)較好的天然森林植被，且斜坡區(qū)林內(nèi)生態(tài)環(huán)境受外界擾動(dòng)較小。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)草本植物的基蓋度和植被覆蓋度進(jìn)行調(diào)查，得到試驗(yàn)區(qū)草本植被基蓋度為1.14%，植被覆蓋度為90%。

2.2 試驗(yàn)過(guò)程

本研究對(duì)呈貢區(qū)馬卡山斜坡發(fā)育土體中大孔隙的研究采用染色示蹤方法。在進(jìn)行染色示蹤試驗(yàn)之前，試驗(yàn)點(diǎn)的選擇要考慮多種因素，坡度不宜過(guò)大，一般在20°～35°，需要考慮地面的平整度和試驗(yàn)點(diǎn)與周圍植被的距離關(guān)系，避開(kāi)植被根系對(duì)于開(kāi)挖剖面及觀測(cè)產(chǎn)生的影響。綜合考慮以上因素，對(duì)呈貢馬卡山斜坡試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行實(shí)地考察后選擇了2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，試驗(yàn)點(diǎn)選擇見(jiàn)圖1。根據(jù)氣象部門(mén)對(duì)降雨類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定各點(diǎn)模擬的特大暴雨DJY1雨強(qiáng)為59 mm/h，噴灑量為250 L、噴灑時(shí)間250 min、等效降雨250 mm;DJY2點(diǎn)雨強(qiáng)為43 mm/h，噴灑量150 L、噴灑時(shí)間200 min、等效降雨150 mm。

在選定的2個(gè)試驗(yàn)區(qū)域沿規(guī)格為長(zhǎng)寬各1 m的正方形區(qū)域四邊開(kāi)挖約5 cm寬、20 cm深的凹槽，然后向凹槽內(nèi)埋入用螺栓固定好的由木板組成的長(zhǎng)1 m、寬1 m、高 0.25 m 的矩形框，將矩形框內(nèi)外側(cè)緊臨框壁5 cm部分的土體夯實(shí)，然后在距木板約0.2 m區(qū)域開(kāi)挖1個(gè)用于拍攝圖像的凹槽（1.5 m×0.5 m×1 m）。

前期準(zhǔn)備工作做好之后，將亞甲基藍(lán)染色劑（根據(jù)與其他染色劑的價(jià)格和染色效果進(jìn)行對(duì)比，最終選擇亞甲基藍(lán)）配合工業(yè)乙醇充分溶解，兌水配置1.5 g/L濃度的染色溶液，用噴灑方式均勻噴灑在框定的土體內(nèi)，噴灑時(shí)間和噴灑量等指標(biāo)嚴(yán)格依照前面所提到的標(biāo)準(zhǔn)。待噴灑完染色溶液15 h后，順著已挖好的凹槽在2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別開(kāi)挖4個(gè)間距25 cm的剖面，最后用數(shù)碼相機(jī)對(duì)破面進(jìn)行拍照，在拍照過(guò)程中盡可能地保持相機(jī)和剖面處于一個(gè)水平面上。圖像拍攝完成后，對(duì)其進(jìn)行幾何校正以糾正在拍攝時(shí)產(chǎn)生的變形，然后再進(jìn)行圖像假彩色合成，使染色區(qū)域相比于未染色區(qū)域突出地顯示，便于觀察。

3 結(jié)果與分析

3.1 斜坡非飽和帶土體大孔隙類型

3.1.1 植被根系通道 處于生長(zhǎng)過(guò)程中或者已經(jīng)死亡的根系在土壤中所形成的孔道是植被根系通道。根孔的深度、數(shù)量和孔徑的大小受根系的直徑、體積、數(shù)量、伸長(zhǎng)長(zhǎng)短等因素的影響。官琦等研究結(jié)果，大孔隙數(shù)量隨著土壤深度增加有明顯的減少趨勢(shì)[11]。其中根系通道是土體中大孔隙的主要成分。植被根系活動(dòng)形成的大孔隙主要是由于根系的生長(zhǎng)、延伸而導(dǎo)致與土壤的穿插、擠壓外圍土體致使土體膨脹和裂化而產(chǎn)生，通過(guò)這種方式產(chǎn)生的通道對(duì)于水分的入滲過(guò)程有著重要的影響。其次，植被根系腐爛后，它所處的孔道是植被根系通道大孔隙產(chǎn)生的最主要因素。圖2-a為試驗(yàn)區(qū)土體剖面拍攝的由植被根系腐爛后形成的根系通道，染色部分證明了根系植被根系的導(dǎo)水作用。另外根系腐爛后其皮表層粘于通道壁上，增強(qiáng)了大孔隙的穩(wěn)固性。圖2-b為植被根系通道的細(xì)節(jié)展示，由腐爛的植被根系產(chǎn)生的相當(dāng)規(guī)模的連續(xù)孔隙和根系擠壓產(chǎn)生的裂隙，成為水分快速傳導(dǎo)的通道，而裂隙則加快了水分的入滲。

3.1.2 動(dòng)物通道 動(dòng)物通道產(chǎn)生的大孔隙和植被的發(fā)育有著密不可分的關(guān)系。動(dòng)物要想在土體中獲得生存，就需要具有相應(yīng)的生存環(huán)境，植被枯枝落葉腐化和根系在腐爛之后，可以為土壤動(dòng)物提供可供生存的有機(jī)質(zhì)，一些尚未腐化的枯枝落葉則為動(dòng)物通道提供了天然的保護(hù)傘。所以，動(dòng)物通道可以在植被發(fā)育斜坡土體中形成較大的規(guī)模，大大提高了土體滲透性能。相關(guān)研究指出，土壤動(dòng)物形成的大孔隙直徑變化幅度一般在1～50 mm左右，基本是管狀的。土壤動(dòng)物主要是鼴鼠、蚯蚓、螞蟻等，通過(guò)對(duì)土壤的翻動(dòng)、挖掘過(guò)程而形成孔道。本試驗(yàn)在呈貢段家營(yíng)的動(dòng)物區(qū)系主要是擬黑多刺蟻和蚯蚓，圖3-a為試驗(yàn)區(qū)垂直剖面上拍攝的蚯蚓活動(dòng)形成的通道，圖3-b為DJY2試驗(yàn)點(diǎn)處擬黑多刺蟻活動(dòng)形成的通道，呈橢圓狀，直徑多為1～50 mm，主要分布于30 cm土體內(nèi)，不同位置處的通道還彼此相互連通。

3.1.3 團(tuán)聚體間結(jié)構(gòu)性大孔隙 有機(jī)質(zhì)是團(tuán)聚體間結(jié)構(gòu)性大孔隙形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，它能夠?yàn)閳F(tuán)聚體的形成提供膠結(jié)物。在植被發(fā)育斜坡區(qū)土體中，各類植物的枯枝落葉、根系、動(dòng)物活動(dòng)產(chǎn)生的微生物、排泄物以及動(dòng)植物死亡腐化等因素都可以提高有機(jī)質(zhì)含量，而有機(jī)質(zhì)又可形成膠結(jié)物，其中分解較慢的有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響最為重要。在團(tuán)聚體形成過(guò)程中，由于植被根系具有數(shù)量龐大、細(xì)小、表面積大、單位體積大等特點(diǎn)，可以很容易網(wǎng)捕很多細(xì)小的土體顆粒形成團(tuán)聚體（圖4），利用分泌出的有機(jī)膠結(jié)物，再將多個(gè)單體團(tuán)聚體緊密膠結(jié)在一起。各個(gè)團(tuán)聚體之間形成的結(jié)構(gòu)性大孔隙可引起土體滲透性能的大幅度提高。

3.1.4 裂隙通道 除了以上所說(shuō)的植被根系通道、動(dòng)物通道、團(tuán)聚體間結(jié)構(gòu)性大孔隙3種類型的大孔隙外，植被發(fā)育斜坡土體還存在大量的裂隙。由于受到季節(jié)的影響，土壤水分的喪失或增加會(huì)使土壤發(fā)生收縮和膨脹，脹縮程度與土壤質(zhì)地有關(guān)，在黏質(zhì)土處于干燥狀態(tài)時(shí)，土體的收縮會(huì)產(chǎn)生裂隙或裂縫狀的大孔隙。在干燥季節(jié)，斜坡土體由于水分的蒸發(fā)和被植被吸收之后結(jié)構(gòu)體收縮，在地表產(chǎn)生裂隙，而在濕潤(rùn)季節(jié)，土體表面相對(duì)緊密地閉合。除了不同礦物組成土體在干濕環(huán)境下形成裂隙和植被的蒸騰作用與非飽和帶土體中水分喪失而形成的裂隙之外，植被在生長(zhǎng)過(guò)程中穿插以及對(duì)周圍土體的擠壓也會(huì)造成土體開(kāi)裂，不過(guò)由前二者形成的裂隙所占比重較大，而后者并不是裂隙產(chǎn)生的主要原因。試驗(yàn)點(diǎn)土體所發(fā)育的干縮裂隙通道表面宏觀表現(xiàn)見(jiàn)圖5，不同環(huán)境下土體的干縮裂縫的發(fā)育規(guī)律是不同的，視域范圍內(nèi)土體被粗糙的裂縫跡線切割，被分割形成的塊區(qū)面積大小不一，各單條裂縫相互串聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而且宏觀上裂縫的發(fā)育程度與上覆的腐殖質(zhì)有關(guān)，若腐殖質(zhì)較薄較少則所切割的塊區(qū)數(shù)目多，但是裂縫開(kāi)度和深度均比腐殖質(zhì)較厚時(shí)的小，且缺少腐殖層保護(hù)的裂縫常被土體顆粒所填堵。

3.2 大孔隙形成的影響因素

基于染色示蹤試驗(yàn)得到的結(jié)果，已經(jīng)將大孔隙分為植被根系通道、動(dòng)物通道、團(tuán)聚體間結(jié)構(gòu)性大孔隙、土體干濕交替產(chǎn)生的裂隙，這些大孔隙在降雨條件下對(duì)水分入滲產(chǎn)生著重要的影響，其中植被根系密度、土體中有機(jī)質(zhì)的含量、土壤動(dòng)物活動(dòng)、土體顆粒組成、氣候條件等是制約大孔隙形成和演化的重要因素。

3.2.1 根系生長(zhǎng)情況 在呈貢區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)根系密度測(cè)定可知，斜坡土體的根系隨深度的增加而減少，并且根系的伸展范圍局限于0.5 m范圍內(nèi)，植被根系相關(guān)形成的大孔隙在降雨條件下對(duì)水分入滲起到了積極作用，通過(guò)植被根系影響降雨入滲的大孔隙類型主要有植被死亡后其根系腐爛形成的大規(guī)模、大尺度通道，植被根系生長(zhǎng)過(guò)程中擠壓土體致使土體和根系伸長(zhǎng)部分產(chǎn)生變形形成管狀虛脫、植被根系生長(zhǎng)產(chǎn)生的軸壓引起周圍土體的膨脹和裂縫通道。

3.2.2 有機(jī)質(zhì)含量 結(jié)構(gòu)性大孔隙的存在在降雨條件下發(fā)揮著重要的導(dǎo)水作用。這源于有機(jī)質(zhì)能夠促進(jìn)以團(tuán)聚體為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)性大孔隙的發(fā)育。有機(jī)質(zhì)在土體中的遷移，是斜坡非飽和帶土體中大孔隙研究中重要內(nèi)容之一，在土體深層，由于植被根系無(wú)法無(wú)限伸長(zhǎng)，土壤動(dòng)物活動(dòng)范圍也有限，有機(jī)質(zhì)在土壤中大量存在的區(qū)域?yàn)殡x土體表層20 cm之內(nèi)。植物在生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)根系這架橋梁作用對(duì)土體進(jìn)行物質(zhì)交換，植被根系在其生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)釋放一定含有機(jī)質(zhì)的分泌物和組織，枯枝落葉層和死亡根系在腐爛和分解后產(chǎn)生大量有機(jī)質(zhì)，為斜坡非飽和帶土體提供有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)了結(jié)構(gòu)性大孔隙的發(fā)育。

3.2.3 動(dòng)物活動(dòng) 對(duì)土壤大孔隙形成和演化過(guò)程有重要影響因素的動(dòng)物通常是蚯蚓、地鼠、螞蟻等打洞動(dòng)物。土壤動(dòng)物通過(guò)進(jìn)出洞穴來(lái)獲取營(yíng)養(yǎng)和食物，在活動(dòng)過(guò)程中對(duì)土體中的洞穴內(nèi)壁產(chǎn)生反復(fù)摩擦并對(duì)其結(jié)構(gòu)施加反復(fù)影響，從而形成了一定規(guī)模的大孔隙通道，蚯蚓排泄廢物之后在洞穴中活動(dòng)而摩擦洞穴內(nèi)壁，使排出的排泄物粘黏于洞壁上形成光滑的保護(hù)層，不僅使通道穩(wěn)定性增加，避免塵土堵塞通道，同時(shí)也使水分滲透通道減少了摩擦，使水分能快速流通而減少損失。

3.2.4 氣候因素 植被發(fā)育斜坡土體中大孔隙的形成除了受控于上述因素外，還受氣候因素的影響，表現(xiàn)為干濕循環(huán)和凍融交替而產(chǎn)生干縮裂隙通道。裂隙網(wǎng)絡(luò)的形成與溫度變化和土體含水率有關(guān)，土體溫度急劇變化及含水率較大時(shí)有利于裂隙網(wǎng)絡(luò)形成。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果，這種由氣候因素導(dǎo)致的裂隙網(wǎng)絡(luò)形成在富含有機(jī)質(zhì)的土體中顯得更加突出。

4 結(jié)論

本研究在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展模擬噴灑降雨，通過(guò)開(kāi)挖斜坡非飽和剖面觀察染色劑染色得到斜坡非飽和帶土體大孔隙的類別以及影響因素，其中染色劑為亞甲基藍(lán)溶液，染色效果較好，試驗(yàn)達(dá)到理想結(jié)果。

通過(guò)染色示蹤試驗(yàn)，結(jié)果表明，呈貢馬卡山斜坡非飽和帶土體大孔隙的類型主要有植被根系及腐爛后形成的通道、動(dòng)物活動(dòng)形成的通道、團(tuán)聚體間結(jié)構(gòu)性大孔隙、土體干縮以及氣候凍融交替形成的裂隙。植被根系、有機(jī)質(zhì)含量、動(dòng)物活動(dòng)、氣候因素等是影響大孔隙形成和發(fā)育的因素。其中，植被根系占主導(dǎo)地位，氣候因素對(duì)富含有機(jī)質(zhì)土體中的裂隙形成作用具有時(shí)效性。

植被是大孔隙形成和演化的決定性因素，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：植被根系生長(zhǎng)延伸對(duì)土體造成擠壓致使變形而形成大孔隙通道;根系死亡腐爛后，其路徑形成大孔隙;一些細(xì)小根系能網(wǎng)捕土體的細(xì)顆粒，加以微生物和有機(jī)質(zhì)的影響形成團(tuán)聚體，小的團(tuán)聚體又被網(wǎng)捕后形成較大的結(jié)構(gòu)性大孔隙;植被根系分泌物和枯枝落葉層形成的有機(jī)質(zhì)作用較大，是團(tuán)聚體形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)，也是土壤動(dòng)物所需的營(yíng)養(yǎng)成分和食物來(lái)源;植被的枯枝落葉層為動(dòng)物活動(dòng)和土體表面形成的裂隙提供了天然的保護(hù)傘。

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