干旱區(qū)綠洲農(nóng)田土壤大孔隙與水分入滲特征*

賈昂元，張勇勇?，趙文智，康文蓉

（1. 中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)臨澤內(nèi)陸河流域研究站，中國科學(xué)院內(nèi)陸河流域生態(tài)水文重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000；2. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

河西走廊中段綠洲是我國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，也是國內(nèi)單季糧食產(chǎn)量較高的區(qū)域之一。近35 年以來，人為開墾使綠洲面積增加了1.5 倍。由于不同的開墾年限以及人為耕作措施的影響，形成了不同類型的綠洲農(nóng)田土壤，其特殊的土壤母質(zhì)，氣候條件和管理方式對(duì)土壤孔隙結(jié)構(gòu)和水分運(yùn)動(dòng)過程產(chǎn)生著深刻的影響?；哪G洲農(nóng)田土壤由于受到干濕交替、凍融作用和土壤特性等非生物因素和動(dòng)物洞穴、植物根系等生物因素的影響，大孔隙廣泛存在?；哪G洲區(qū)土壤水分運(yùn)動(dòng)的研究以往多關(guān)注均勻流，也有相關(guān)學(xué)者通過染色示蹤技術(shù)表明了荒漠綠洲地區(qū)存在優(yōu)先流現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)大孔隙流現(xiàn)象是荒漠綠洲區(qū)土壤水分運(yùn)動(dòng)的重要形式之一。土壤大孔隙雖然只占土壤體積的 0.1%～5%，但卻可傳導(dǎo)90%的水流通量，對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)起著關(guān)鍵作用。綠洲農(nóng)田灌溉水分利用效率提高、養(yǎng)分流失和地下水污染與土壤大孔隙引起的優(yōu)先流現(xiàn)象有著密切關(guān)系。大孔隙作為土壤優(yōu)先流通道，將水分傳至土壤深層，影響著荒漠綠洲區(qū)的生態(tài)水文過程。

目前對(duì)大孔隙的研究方法主要有滲透儀法、染色示蹤法、CT 掃描技術(shù)以及溶質(zhì)穿透曲線法等。染色示蹤法觀測(cè)簡單直觀，適合在農(nóng)田進(jìn)行土壤大孔隙流現(xiàn)象研究。Zhang 等將染色技術(shù)應(yīng)用到水稻田土壤裂隙的研究，李勝龍等利用染色技術(shù)研究了稻田—田埂過渡區(qū)的優(yōu)先流特征。通過染色可以觀察到土壤大孔隙流形態(tài)特征，但難以獲得土壤三維孔隙結(jié)構(gòu)特征，缺乏對(duì)土壤大孔隙的定量化研究。近年來CT 掃描技術(shù)被國內(nèi)外學(xué)者廣泛應(yīng)用在土壤大孔隙結(jié)構(gòu)研究中，CT 掃描是一種無損的3D 成像技術(shù)，能夠在不破壞土壤結(jié)構(gòu)的情況下，獲取土壤大孔隙結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步分析得到土壤大孔隙結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)。Hu等利用CT掃描技術(shù)研究了青海湖流域不同土地利用類型的大孔隙結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明土壤類型是影響土壤大孔隙特征的重要因素之一。

目前關(guān)于土壤大孔隙特征的研究多集中在水分條件較好的草地、林地、水稻田等，而對(duì)干旱區(qū)綠洲農(nóng)田的大孔隙特征的研究相對(duì)較少，特別是綠洲農(nóng)田的土壤大孔隙結(jié)構(gòu)特征如何？大孔隙的產(chǎn)生對(duì)綠洲農(nóng)田水分入滲的影響如何？基于上述認(rèn)識(shí)，本文將CT 掃描和原位染色示蹤技術(shù)相結(jié)合，對(duì)干旱區(qū)典型綠洲農(nóng)田的大孔隙特征進(jìn)行了較為全面深入的探究，旨在揭示大孔隙對(duì)荒漠綠洲農(nóng)田水分入滲過程的影響，提高荒漠綠洲區(qū)地表水與地下水轉(zhuǎn)換規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處甘肅省河西走廊中段（99°51′—100°30′E，38°57′—39°42′N，海拔1 374 m）。該區(qū)是典型的干旱荒漠氣候，年平均氣溫7.6℃，年平均日照時(shí)數(shù)3 051 h，年平均風(fēng)速3.2 m·s，多年平均降水量為117 mm，蒸發(fā)量2 388 mm，7—9 月降水量約占全年降水量的60%。研究區(qū)主要景觀類型有外圍荒漠、荒漠綠洲過渡帶和中心綠洲區(qū)。黑河中游是西北干旱區(qū)典型的綠洲灌溉農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)種植主要依賴于黑河地表水和地下水灌溉，以種植玉米為主。近幾十年來，荒漠邊緣被逐步開墾，形成了不同開墾年限的綠洲農(nóng)田，土壤類型為灌漠土。其中新開墾的邊緣綠洲農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)低，保水性能差，土壤為砂土；經(jīng)過百年尺度耕作的老綠洲農(nóng)田，由于人為施肥灌溉，其土壤肥力較高，土壤質(zhì)量好；分布在北山山前的綠洲，受地層條件和山洪洪水所攜帶泥沙淤積，開墾形成的山前綠洲農(nóng)田，土壤耕作層主要是黏土層，土壤為黏土（圖1）。

圖1 研究區(qū)樣地分布示意圖Fig. 1 Schematic diagram of the study area

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2019 年7—10 月在研究區(qū)選取了三種典型農(nóng)田：老綠洲農(nóng)田、邊緣綠洲農(nóng)田、山前綠洲農(nóng)田開展試驗(yàn)。利用高30 cm，內(nèi)徑19 cm 的PVC 管在三個(gè)樣地進(jìn)行原狀土柱的采集，每個(gè)樣地取3 個(gè)重復(fù)，共計(jì)9 個(gè)土柱。在原狀土柱轉(zhuǎn)運(yùn)過程中注意對(duì)樣品的保護(hù)，確保其土壤結(jié)構(gòu)的完整性，為避免土壤水分的蒸發(fā)，采樣結(jié)束后利用保鮮膜將土柱的兩端密封。采集的原狀土柱在臨澤縣人民醫(yī)院利用CT 機(jī)（Optima CT520，GE，USA）進(jìn)行掃描，激發(fā)電壓為100 kvp，電流為100 mA，掃描圖像的水平分辨率為0.469 mm，垂直分辨率為0.625 mm，由于受到CT 掃描分辨率的限制，本研究中綠洲農(nóng)田土壤大孔隙孔徑大于0.47 mm。為避免作物根系對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響，原狀土柱的采集和入滲試驗(yàn)均在玉米農(nóng)田的行間空地上進(jìn)行。

在采集原狀土柱的樣點(diǎn)附近，開展單環(huán)染色入滲試驗(yàn)，單環(huán)直徑20 cm，設(shè)計(jì)灌水量為100 mm，與當(dāng)?shù)貙?shí)際灌水定額保持一致。入滲試驗(yàn)中，采用亮藍(lán)溶液作為染色劑，濃度為4 g·L，利用馬氏瓶供水，保持定水頭5 cm。入滲過程中記錄馬氏瓶水位刻度隨時(shí)間變化（實(shí)驗(yàn)剛開始時(shí)，每3 min 記錄一次水面位置，30 min 以后每10 min 記錄一次），在每個(gè)樣地進(jìn)行3 個(gè)重復(fù)。入滲完成24 h 后，入滲濕潤鋒基本穩(wěn)定，垂直開挖土壤剖面，剖面深度為40 cm。將剖面修理平整后，用相機(jī)對(duì)染色剖面進(jìn)行拍照，為避免陽光直射，采取遮光拍照獲取染色剖面圖像。并在0～30 cm 土層每隔10 cm 采集土壤樣品，測(cè)定土壤容重、飽和含水量、總孔隙度和機(jī)械組成等基本性質(zhì)。采用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重、土壤總孔隙度和飽和含水量等，土壤機(jī)械組成采用激光粒度儀（Mastersizer 2000）測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

為消除邊緣效應(yīng)的影響，CT 掃描后的原始圖像去除上下各20 張圖像，并選擇中間12 cm×12 cm 的感興趣區(qū)域進(jìn)行分析。采用目視解譯分析方法，利用Image-J 對(duì)圖像進(jìn)行閾值分割，對(duì)照每個(gè)土柱CT掃描的原始圖像，進(jìn)行對(duì)比選取合理的閾值，進(jìn)行二值化閾值分割處理。利用Image-J 中的3D viewer模塊對(duì)圖像進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)重建，構(gòu)建土壤大孔隙三維結(jié)構(gòu)圖，利用Image-J 中的BoneJ 插件構(gòu)建三維骨架結(jié)構(gòu)，其中孔隙數(shù)、孔隙度、大孔隙面積密度、平均孔隙體積、分形維數(shù)、分支密度、連接點(diǎn)密度、平均孔隙直徑、連通性密度均可通過Image-J 直接計(jì)算得出。

利用Excel 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，利用SPSS 20.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析、顯著性檢驗(yàn)和相關(guān)性分析，利用Origin 2018 進(jìn)行制圖。

2 結(jié) 果

2.1 綠洲農(nóng)田土壤基本物理性質(zhì)

表1 顯示了綠洲農(nóng)田土壤的基本物理性質(zhì)，0～30 cm 土層的三種綠洲農(nóng)田砂粒含量存在顯著性差異（＜0.05），但不同土層間的差異并不顯著，老綠洲、邊緣綠洲農(nóng)田的砂粒含量分別為山前綠洲的2.58 倍、3.43 倍。根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)，山前綠洲農(nóng)田質(zhì)地為粉黏壤土，老綠洲農(nóng)田質(zhì)地為壤質(zhì)砂土，邊緣綠洲農(nóng)田質(zhì)地為砂土。邊緣綠洲和山前綠洲農(nóng)田的土壤容重顯著大于老綠洲農(nóng)田（＜ 0.05），但老綠洲農(nóng)田的總孔隙度最大，為45%。

表1 綠洲農(nóng)田土壤基本物理性質(zhì)Table 1 Basic soil physical properties in different oasis croplands

2.2 綠洲農(nóng)田土壤大孔隙特征

由圖2 可知，三種綠洲農(nóng)田的土壤大孔隙大多集中于農(nóng)田的耕作層（0～20 cm）。老綠洲農(nóng)田的孔隙發(fā)育好，土壤大孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，土壤孔隙的連續(xù)性較好；老綠洲農(nóng)田土壤的大孔隙度明顯高于邊緣綠洲農(nóng)田和山前綠洲農(nóng)田，且在20 cm 土層以下，仍有一定數(shù)量的大孔隙分布。邊緣綠洲農(nóng)田大孔隙相對(duì)較少，且其連通性低，在10～20 cm 土層中，有少量的連續(xù)性孔隙分布，可能是由腐爛的作物根系形成的。不同類型的綠洲農(nóng)田土壤大孔隙結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的異質(zhì)性特征。

圖2 綠洲農(nóng)田土壤三維孔隙結(jié)構(gòu)圖Fig. 2 Three-dimensional visualization of soil macropore networks in different oasis croplands

經(jīng)過Image-J 軟件處理計(jì)算得到不同綠洲農(nóng)田土壤大孔隙特征參數(shù)（表2），土壤大孔隙度表現(xiàn)為：老綠洲農(nóng)田（0.54%）＞山前綠洲農(nóng)田（0.22%）＞邊緣綠洲農(nóng)田（0.14%）。老綠洲農(nóng)田的大孔隙度、大孔隙數(shù)、分形維數(shù)、分支密度、連接點(diǎn)密度、連通性密度和山前綠洲農(nóng)田、邊緣綠洲農(nóng)田之間存在顯著性差異（＜0.05）。土壤大孔隙分形維數(shù)與土壤結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，老綠洲農(nóng)田的分形維數(shù)特征值顯著高于其他兩種農(nóng)田（＜0.05）。山前綠洲、老綠洲、邊緣綠洲的土壤大孔隙平均直徑分別為3.27 mm、3.14 mm、3.58 mm，不同綠洲農(nóng)田的平均土壤大孔隙體積、平均孔隙直徑差異不顯著（0.05）。較低的分支密度、連接點(diǎn)密度和連通性密度意味著土壤大孔隙連通性較差，而老綠洲農(nóng)田的分支密度、連接點(diǎn)密度以及連通性指數(shù)最大，因此其大孔隙連通性最好。

表2 土壤大孔隙特征參數(shù)Table 2 Macropore characteristics of all soil columns in different oasis croplands

如圖3 所示，三種綠洲農(nóng)田的大孔隙面積密度均表現(xiàn)出隨土壤深度增加而波動(dòng)性減小，并在不同深度處存在峰值現(xiàn)象。邊緣綠洲的大孔隙面積密度在10～15 cm 土層深度處呈現(xiàn)波動(dòng)性峰值，可能是由于該層次土壤中存在較大裂縫引起的。山前綠洲農(nóng)田和邊緣綠洲農(nóng)田20 cm 土層以下的大孔隙面積密度較小，而老綠洲農(nóng)田的大孔隙面積密度與上層差異較小，表明在20 cm 土層下依舊存在著一定數(shù)量的大孔隙。老綠洲農(nóng)田與邊緣綠洲農(nóng)田、山前綠洲農(nóng)田的平均大孔隙面積密度存在顯著性差異（＜ 0.05）。

圖3 土壤大孔隙面積密度隨深度變化Fig. 3 Distribution of macropore area density along the soil core column depth in different oasis croplands

2.3 綠洲農(nóng)田土壤水分入滲特征

在土壤水分入滲過程中，通常用初始入滲速率、穩(wěn)定入滲速率、累計(jì)入滲量等指標(biāo)來衡量土壤的入滲性能。由圖4 可知，在土壤水分入滲過程中，邊緣綠洲的累計(jì)入滲量大于老綠洲和山前綠洲，山前綠洲、老綠洲、邊緣綠洲90 min 累計(jì)入滲量分別為26.2 mm、33.9 mm、58.3 mm，表明山前綠洲農(nóng)田的入滲速率最慢，入滲性能低于其他兩種農(nóng)田。

圖4 綠洲農(nóng)田累計(jì)入滲量隨時(shí)間變化曲線Fig. 4 Cumulative infiltration in different oasis croplands

三種綠洲農(nóng)田的入滲指標(biāo)存在差異（圖5），穩(wěn)定入滲速率表現(xiàn)為邊緣綠洲農(nóng)田（0.48 mm·min）＞老綠洲農(nóng)田（0.28 mm·min）＞山前綠洲農(nóng)田（0.16 mm·min），有顯著性差異（＜0.05）。初始入滲速率表現(xiàn)為邊緣綠洲農(nóng)田（3.02 mm·min）＞山前綠 洲 農(nóng) 田（ 2.47 mm·min） ＞老 綠 洲 農(nóng) 田（1.99 mm·min），邊緣綠洲和山前綠洲的初始入滲速率顯著大于老綠洲農(nóng)田（＜0.05）。邊緣綠洲農(nóng)田的入滲能力較高，其穩(wěn)定入滲速率為老綠洲的1.71倍、山前綠洲的3 倍，這主要是由于土壤機(jī)械組成決定的（表1）。

圖5 綠洲農(nóng)田土壤水分入滲速率差異Fig. 5 Difference of water infiltration rates in different oasis croplands

2.4 綠洲農(nóng)田土壤水分運(yùn)動(dòng)的染色特征

如圖6 所示，三種綠洲農(nóng)田的土壤染色特征存在差異，邊緣綠洲農(nóng)田的入滲以基質(zhì)流為主，基質(zhì)流入滲深度占其總?cè)霛B深度比例高，達(dá)到79%，入滲深度淺；而老綠洲最大入滲深度大，土壤水分分布的空間異質(zhì)性強(qiáng)，優(yōu)先流現(xiàn)象明顯。由圖7 可知，三種農(nóng)田的染色面積比隨土層深度的增加而波動(dòng)下降，總?cè)旧娣e比為：老綠洲農(nóng)田（56%）顯著大于邊緣綠洲和山前綠洲（＜0.05）。最大入滲深度為：老綠洲（33 cm）＞山前綠洲（21.8 cm）＞邊緣綠洲（18.4 cm）。老綠洲、山前綠洲、邊緣綠洲的優(yōu)先流長度指數(shù)分別為310、200、174，優(yōu)先流長度指數(shù)越大表示其土壤水分運(yùn)動(dòng)的優(yōu)先流現(xiàn)象明顯。老綠洲農(nóng)田的優(yōu)先流長度指數(shù)和最大入滲深度大于山前綠洲和邊緣綠洲，土壤水分運(yùn)動(dòng)以大孔隙流為主。

圖6 綠洲農(nóng)田土壤水分入滲染色圖Fig. 6 Binarization image of soil water infiltration in different oasis croplands

圖7 綠洲農(nóng)田土壤染色面積比隨土層深度的變化Fig. 7 Change in soil dye area ratio in different oasis croplands

2.5 入滲特征的影響因素

由表3 可知，干旱區(qū)綠洲農(nóng)田穩(wěn)定入滲速率與砂粒含量呈顯著正相關(guān)（＜0.01），砂粒含量越高，其穩(wěn)定入滲速率越大，與黏粒、粉粒含量呈顯著負(fù)相關(guān)（＜0.01）。最大入滲深度、優(yōu)先流長度指數(shù)與土壤大孔隙度、分形維數(shù)、連接點(diǎn)密度、連通性密度呈顯著正相關(guān)（＜0.01），土壤大孔隙度越高，且連通性越好，其土壤水分運(yùn)動(dòng)的優(yōu)先流現(xiàn)象越明顯。

表3 入滲特征參數(shù)與土壤結(jié)構(gòu)的相關(guān)性Table 3 Correlation analysis between infiltration characteristics and soil structure properties

3 討 論

干旱區(qū)綠洲農(nóng)田受到灌溉的干濕交替、作物根系和動(dòng)物活動(dòng)等因素的影響，綠洲農(nóng)田的土壤大孔隙特征存在著異質(zhì)性。綠洲農(nóng)田的土壤大孔隙大多集中于0～20 cm 耕作層，這與Zhang 等對(duì)紅壤區(qū)水稻田研究結(jié)果一致，在20 cm 以下為犁底層，受耕作影響小，土壤容重較大，土壤的大孔隙度低。老綠洲的土壤大孔隙結(jié)構(gòu)特征較邊緣綠洲、山前綠洲復(fù)雜，且土壤大孔隙度、分形維數(shù)、連接點(diǎn)密度顯著高于邊緣綠洲和山前綠洲。農(nóng)事活動(dòng)耕作對(duì)土壤大孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育有一定的影響，蔡太義等利用CT 技術(shù)對(duì)煤礦區(qū)不同復(fù)墾年限的土壤孔隙結(jié)構(gòu)的研究表明，隨著復(fù)墾年限的延長，土壤大孔隙度、孔隙數(shù)量總體呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。老綠洲農(nóng)田由于開墾時(shí)間長，在灌溉、人為耕作和施肥等因素的影響下，其黏粉粒含量要高于邊緣綠洲農(nóng)田，土壤質(zhì)量較高，土壤孔隙發(fā)育良好，其孔隙結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。邊緣綠洲農(nóng)田開墾時(shí)間較短，砂粒含量大于80%，容重較大，土壤有機(jī)質(zhì)含量低，發(fā)育程度較差，土壤大孔隙結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單。山前綠洲農(nóng)田由于其耕作層土壤主要是洪水沖積物，黏粉粒含量較高，達(dá)到75%，容重較大，但開墾時(shí)間短，約10年，其孔隙發(fā)育較差，大孔隙度與邊緣綠洲農(nóng)田差異不顯著。綠洲農(nóng)田土壤大孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育與土壤質(zhì)地、農(nóng)事耕作活動(dòng)密切相關(guān)，綠洲化過程改變了土壤的理化性質(zhì)和水力傳導(dǎo)度，土壤大孔隙度增加、孔隙結(jié)構(gòu)逐步形成。

土壤質(zhì)地是影響土壤水分入滲過程的重要因素，解文艷和樊貴盛對(duì)瀟河灌區(qū)農(nóng)田入滲能力的研究表明，土壤質(zhì)地對(duì)土壤入滲能力的影響顯著。邊緣綠洲農(nóng)田土壤質(zhì)地為砂土，老綠洲農(nóng)田為壤砂土，山前綠洲農(nóng)田為粉黏壤土（表1），在整個(gè)入滲過程中，邊緣綠洲農(nóng)田的入滲能力最強(qiáng)。由穩(wěn)定入滲速率和累計(jì)入滲量結(jié)果表明，邊緣綠洲農(nóng)田顯著大于老綠洲、山前綠洲，主要是因?yàn)槠渖傲：枯^高。本研究與譚麗麗的研究結(jié)果一致，其通過對(duì)濱州農(nóng)田入滲的研究結(jié)果表明，土壤的穩(wěn)滲速率、累積入滲量與黏粒含量呈顯著負(fù)相關(guān)；呂剛等在遼西北風(fēng)沙地的研究也表明穩(wěn)定入滲率與土壤中粉粒含量呈負(fù)相關(guān)。同時(shí)，土壤水分入滲的性能與孔隙度、容重表現(xiàn)出很強(qiáng)的相關(guān)性，魏恒等對(duì)塔里木河上游綠洲不同植被類型土壤水分入滲的研究表明，土地利用類型對(duì)入滲的影響較大。在干旱區(qū)綠洲農(nóng)田，土壤穩(wěn)定入滲速率主要受土壤質(zhì)地的影響。

土壤大孔隙是形成土壤優(yōu)先流的主要原因之一，王發(fā)等研究表明耕作方式改變了土壤結(jié)構(gòu)，形成了不同特征的土壤大孔隙，進(jìn)而影響著土壤優(yōu)先流運(yùn)動(dòng)特征。邊緣綠洲和山前綠洲的土壤大孔隙度低，大孔隙連通性差，入滲以基質(zhì)流為主，平均最大入滲深度在20 cm 左右，優(yōu)先流長度指數(shù)較低，大孔隙流現(xiàn)象不明顯。而老綠洲農(nóng)田的大孔隙度、分形維數(shù)、分支密度、連接點(diǎn)密度等大孔隙特征參數(shù)優(yōu)于邊緣綠洲和山前綠洲，大孔隙連通性好，土壤大孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜；最大入滲深度和優(yōu)先流長度指數(shù)顯著大于山前綠洲和邊緣綠洲，大孔隙特征參數(shù)與優(yōu)先流程度表現(xiàn)出很強(qiáng)的相關(guān)性，更易產(chǎn)生大孔隙流現(xiàn)象。郭會(huì)榮等通過溶質(zhì)穿透實(shí)驗(yàn)表明，大孔隙度越高，優(yōu)先流對(duì)溶質(zhì)穿透曲線的貢獻(xiàn)越大。土壤大孔隙為土壤水分的運(yùn)動(dòng)提供了優(yōu)先流通道，使其能夠繞過部分土壤基質(zhì)向土壤深處運(yùn)動(dòng)，不同的土壤大孔隙結(jié)構(gòu)特征影響著綠洲農(nóng)田的水分入滲過程。干旱區(qū)綠洲農(nóng)田受到農(nóng)事活動(dòng)措施（開墾年限、耕作和灌溉等）及自然因素（土壤母質(zhì)、干濕凍融交替等）的綜合作用，改變了土壤理化性質(zhì)、水力傳導(dǎo)度及其土壤結(jié)構(gòu)的演變過程，形成了不同土壤類型的綠洲農(nóng)田，土壤大孔隙度增加、孔隙結(jié)構(gòu)形成，影響著綠洲農(nóng)田土壤水分入滲的途徑和過程。

4 結(jié) 論

干旱區(qū)綠洲農(nóng)田的土壤大孔隙特征及土壤水分入滲特征存在差異。老綠洲農(nóng)田大孔隙度、大孔隙數(shù)、分形維數(shù)、連接點(diǎn)密度、連通性密度顯著大于山前綠洲、邊緣綠洲（＜0.05）。三種綠洲農(nóng)田的穩(wěn)定入滲速率存在著顯著性差異（＜0.05），穩(wěn)定入滲速率和累計(jì)入滲量表現(xiàn)為：邊緣綠洲農(nóng)田 ＞老綠洲農(nóng)田＞山前綠洲農(nóng)田。老綠洲農(nóng)田的優(yōu)先流長度指數(shù)和最大入滲深度大于山前綠洲和邊緣綠洲，其土壤水分運(yùn)動(dòng)優(yōu)先流現(xiàn)象明顯。綠洲農(nóng)田的土壤水分入滲特征與土壤質(zhì)地、土壤大孔隙特征有較強(qiáng)的相關(guān)性，土壤質(zhì)地對(duì)穩(wěn)定入滲率影響較大，而大孔隙在土壤水分運(yùn)移過程發(fā)揮著重要作用。綠洲化過程改變了土壤的理化性質(zhì)和入滲特性，老綠洲土壤大孔隙度增加、孔隙結(jié)構(gòu)形成，孔隙連通性好，更易產(chǎn)生優(yōu)先流，土壤水分運(yùn)動(dòng)的空間異質(zhì)性程度高。