吕文聪,邱 阳,谢忠奎,王新平,王亚军

(1.中国科学院 西北生态环境资源研究院,兰州 730030;2.中国科学院大学 中丹学院,北京 100049)

土壤入渗是指水分从土壤表层向土壤内部渗透的过程，是土壤水分运动过程中的一个重要阶段。我国西北黄土高原地区生态环境极其脆弱，水土流失严重，每年水土流失量为4 400～7 600 t/km2[1]。黄土高原水土流失常伴随着土壤养分的大量流失，破坏了整个土壤微环境，对土壤质量产生不利影响[2]。在这种条件下，当地居民提出了砾石覆盖这种独具旱作农业特色的耕作方法，即用不同粒径的砾石和粗砂覆盖在农田土壤表面，可以减少土壤蒸发和地表径流，提高水分利用效率，为植物生长提供更适宜的环境，在旱作农业生产中得到了广泛和长期的应用[3-7]。《甘肃农村年鉴2017》记载，甘肃境内的砂田面积在2016年底已达到7.2万hm2，约是1949年的2.4倍[8]。

储存在土壤中的水分可通过毛细管孔隙上升到地表从而蒸发[9]。砾石覆盖土壤表面后，建立起一道天然屏障，防止土壤表面和空气的接触，有效抑制土壤水分蒸发。砾石覆盖也可以使土壤免受雨滴的溅蚀，从而防止土壤表面密实[10]，进而保持和提高土壤入渗性能；砂石也会嵌入土壤，减少入渗[11]，使覆盖土壤的入渗过程较裸土更为复杂。砾石覆盖主要通过影响地表粗糙度、有效孔隙数量、过水断面大小和土壤水分运移通道等土壤物理特征来改变土壤入渗[12-14]。具体影响则与砾石粒径、覆盖厚度、覆盖位置、覆盖度及土壤砾石含量有关[15]。……