张东旭 张洪江 程金花

(北京林业大学水土保持学院， 北京 100083)

引言

优先流是水流和溶质通过大孔隙、虫洞、根孔等优先流路径在土壤中快速运移的现象[1]。在天然非饱和土壤(农田、林地)中，这种现象尤为普遍[2]。优先流的存在会增强土壤水的交换补给能力，灌溉水和农药等来不及降解和过滤直接进入地下水，增加了土壤养分流失和地下水污染的风险[3]。因此，研究优先流发育程度，对于农业施肥的高效利用和地下水污染的防治具有一定的参考价值[4]。

国内外研究优先流的常用方法主要包括穿透曲线法、CT扫描法和染色示踪法[5-7]。穿透曲线法虽然操作简单、成本低，但试验耗费时间长，计算较为复杂。CT扫描法具有无损、精度高等优点，但成本高、分析过程繁琐、研究尺度小等，导致该方法的应用并不广泛。相比于前2种方法，染色示踪法是最简便、应用最广泛的研究方法，具有成本低、观察直观、试验耗时短等优点。目前国内外对优先流的研究主要集中在形成机理及其影响因素等方面，孙龙等[8]、FORRER等[9]通过染色图像研究了优先流路径的分布特征，但如何从染色图像中直接提取优先流特征指标用以评价优先流程度的研究还鲜有报道。

近年来，国内少数学者开始定量研究优先流的发育程度。田香姣等[10]对土壤剖面的染色面积和染色深度进行分析，在一定程度上评价了农地和草地的优先流的发育状况，但指标太少，不能充分反映出土壤优先流程度大小。……