土壤优先流研究进展
优先流，也叫做优势流或非均匀流，是一种土壤水分较常见的一种运动形式。目前，国内外对这一概念还并没有一个统一的定义和标准，许多科研工作者仅针对自己的研究成果，提出对于优先流不同的认知。Beven和Germann在1982年根据土壤在大孔隙中快速迁移这一现象提出，优先流就是水流绕过土壤基质通过大孔隙而快速向下迁移的现象[1]，即他们将优先流理解为大孔隙流。Hendrickx和Flury[2]则将优先流又称为非均匀流和非平衡流，将其描述为水分和溶质沿特定路径运动而绕过部分多孔介质向下入渗的现象。Suzanm[15]通过对有关优先流定量化研究的技术的回顾，认为优先流是水分（连同悬浮物和溶解物）通过在总孔隙网络中所占比例较小，但比微观尺度大得多的孔隙中传输的一种现象。她从空间网络尺度对比的角度对什么是优先流做出而解释。但是从这众多的研究结论中可以得出一个目前较为普遍接受的对于优先流的认知，那就是在土壤各向异性的情况下，优先流就是在多种环境条件的共同作用下沿着特定路径发生的非稳定性向下渗流过程。因此通常认为优先流有两个重要特点[4]：一是水分能绕过大部分土壤基质和孔隙沿着特定的路径优先流动，其中部分湿润锋能以较快的速度达到一定深度；二是水流非平衡特征，以优先流形式出现的渗透水相较于土壤孔隙中慢速流动的剩余水，没有足够的时间达到平衡。
由于影响优先流形成的因素众多，例如土壤异质性、土壤的干裂缝及虫孔等大孔隙，土壤优先流的表现形式也多种多样。牛健植和余新晓通过分析过去的研究将优先流的表现形式总结为大孔隙流、环绕流、管流、指流，漏斗流、沟槽流、短路流、部分置换流、地下强径流，非饱和重力流、异质流、摆动流和低洼再蓄满[5]。而目前对优先流的研究主要集中在大孔隙流、指流和漏斗流这三种渗流类型上[6][7][8]。
- 优先流的影响因素
1.1土壤结构和质地
由于植物根系的生长以及土壤动物的活动、土壤自身的干缩开裂等现象在土壤中形成的大孔隙是土壤优先流的重要通道[9]。在森林中在没有人为干扰的情况下，形成的大孔隙可以存在很长的时间。因而大孔隙的开启程度、弯曲程度和连通程度等对土壤优先流的形成与发展具有显著影响[10]。大孔隙结构对优先流的形成和发展主要有三个作用：1.大孔隙流对流动的土壤水流起毛细屏蔽作用，使水和溶质仅沿着大孔隙通道运动而不进入土壤基质；2.大孔隙对基质流和优先流起分离作用，限制基质中的土壤水流是稳定的，同时允许大孔隙中形成高速的不稳定流动；3.大孔隙能为深部补给提供点源[11]。
土壤质地的不同也对优先流具有不同的影响。在沙质等粗质土壤中优先流与土壤斥水性有关，并可能发生从湿润锋不稳定到指流，最后形成沙丘的湿柱的现象[12]；由于斥水性土壤难以被水湿润，导致优先流路径的形成，使得水和溶质经由优势通道运移通过非饱和带[13]。此外，大孔隙流在粉砂和粘质土壤中较常出现[14]；非饱和重力流一般出现在砂质或质地较细的斥水性土壤中[15]；漏斗流通常发生在细质土壤剖面夹杂一个或几个粗质地斜层的土壤中[16][17]；各向异性流在具有高度空间变异性的土壤中较常发生[18]。
1.2土壤初始含水量和边界条件
土壤初始含水量是土壤上层持水曲线和毛管传导率作用的反应，对层状土壤的优先流产生具有重要作用[19]。Merdun等的研究表明，当土壤初始含水率较低时，优先流的非均匀程度更高、优先运移效果较明显[20]。De Rooij和盛丰等的研究表明，土壤初始含水率对优先流的影响只有在土壤初始含水率很低的情况下才比较明显[21][22]。
当降雨或灌溉速率超过土壤入渗速率时，开始产生优先流。化学物质的迁移速递与降雨或灌溉强度呈正相关[23]。Gang-Ling Ren通过对比不同的灌溉 方式得出在积水条件下溶质的迁移速度较快，但积水和喷灌条件下优先流大大小相似[24]。不同入渗水量条件下的示踪试验又指出：当入渗水量很小时，土壤非均匀流未来得及充分发展便停止运动，流动总体上相对比较均匀；当入渗水量较高时，土壤非均匀流在横向和纵向上均充分发展,指流通道的数量也增加，流动的非均匀程度很高；当入渗水量充分增大时，由于优先流通道在横向上的扩张和联结，使得流动整体上又变得相对比较均匀[25]。
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