文献综述
- 研究目的和意义
优先流是一种常见的土壤水分运动现象，与土壤入渗、地表水以及地下水息息相关。[1]致使优先流产生的原因有：植被生长状况、植被根系分布、土壤特性及人为或自然作用下地表产生的孔隙或裂隙等，其中最本质的影响因素是土壤结构。开展优先流研究是土壤中水的运动机制研究从均质转向非均质的标志。
土壤优先流现象与人类的生产 、生活活动及生态安全息息相关 。优先流现象极大地影响了表面径流及地下径流形成机制，起到了至关重要的作用, 并且优先流与基质流之间的交换 , 也对流域径流形成产生较大的影响。优先流研究中常提到的大孔隙可以贮存水分，是植被重要的水分来源。优先流刻画了大多数土壤中发生的土壤水和溶质的快速迁移这一物理现象，因此，能够预测出优先流路径和土壤基质中的物理化学特征的显著区别 。牛健植[2]等表示优先流的研究对于正确认识径流的形成机制、预防滑坡和泥石流等灾害、保护水资源和水环境、对农业措施的管理和森林涵养水源功能等都具有重要意义。研究优先流可以保护、改良和合理利用自然资源，促进人与自然和谐相处。到目前为止,对于优先流运动机理尚未明确 ;开展优先流理论分析研究的时间较短。
根际区土壤受植物根系影响，在土壤体系中较为独特，与非根际土壤特性也相差很大。因此，很有研究意义。
黄河三角洲湿地是我国暖温带最年轻、最广阔、保护最完整的湿地。这里自然资源丰富，植被覆盖率达53.7%，根系密布，水源充沛，水文条件独特。分析该区域根际区土壤理化性质与优先流指数的关系有利于研究区域内土壤水分运移规律的研究。防治水源破坏，生态环境失去平衡。预防灾害发生等方面提供理论依据和技术支持。
- 国内外研究概况
优先流目前并没有统一的概念，很对科学家从不同的角度出发进行研究。优先流最初并没有明确定义而是被称作为“pars pro toto” 用于描述土壤水分快速流动现象。[3]Beven 和Germann[4]1982 年针对土壤在大孔隙中快速迁移的现象来阐述了优先流，提出优先流就是水流通过大孔隙而绕过土壤基质快速向下迁移的现象。在当时研究还很局限，因此狭隘地将优先流归结为大孔隙流。Suzanne[5]等通过对用于优先流定量化研究的不同技术的回顾，提出了优先流是水分（连同溶解物和悬浮物）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现象。此观点从空间网络尺度对比的角度提出了对优先流的见解。徐宗恒[6]等收集分析资料总结出，虽然科学家们对于优先流有着不同的观点，但他们的研究有共同的特性，即在土壤各向异性的情况下，优先流是多种外部因素的共同作用下，沿着特定的路径向下发生非稳定性渗流的现象。水分在土壤中的运动不是简单的一维向下，所以开展土壤中优先流的研究要比对流动处于低速的平稳流研究要复杂得多。
染色剂示踪法是观测土壤优先流的主要手段之一，其原理是将流经区域的土壤用染色剂染成不同于土壤基质的颜色以区分水流经过和未经过的区域 。亮蓝是一种常用的染色示踪剂，具有无臭、低毒性、易溶于水、显色性极强、不易被土壤颗粒吸附等特点。国内外对亮蓝作为示踪剂有一些研究。张英虎[7]等人研究表明，森林土壤中优先流能够影响到坡面产流和深层蓄水 ，在森林涵养水源和调节径流中起着重要作用。利用染色示踪法研究 森林土壤优先流特征 ，对进一步分析土壤水分和溶质人渗 、地表径流以及探讨森林对流域水文过程的调节机制具有十分重要的意义。而目前，国内利用染色示踪法研究湿地根际区土壤优先流的较少。)张财宝[8]等对三峡库区森林土壤的研究表明不同森林内土壤染色剂入渗深度不同，森林土壤中的根系 、裂隙等大孔隙成为主要的优先流路径 ，对亮蓝溶液人渗的影响显著 ，决定了亮蓝溶液的分布特征和入渗深度 。此外 ，土壤颗粒大小 、质地类型等也会对森林土壤染色特征产生一定的影响 。
影响优先流的因素有很多，主要包括土壤容重、根系、石砾等。林木根系是土壤层重要组成部分，根系在土壤中形成巨大的网络空间，形成根系通道，加快优先流过程，根系通道可以促使硝酸盐快速运移，根系通道还能够促进水分和溶质在 壤层内的快速运移，还有研究表明溶质主要在根系分布区运移。上述结果反映出林木根系可以加速水分及溶质在土壤层中的运移过程,但有关林木根系结构与优先流之间有什么量化关系一直没有得到有效解决。根长密度和根系生物量作为林木根系结构的重要指标,影响着优先流过程，但它们之间关系研究大多是定性研究，造成理论不足、解释不清等问题，不能深入揭示优先流的驱动影响因子。林木根系影响优先流过程,但是不是每种植被的根系都影响优先流过程?林木根系与优先流存在何种量化关系等是目前人们面临的难题。大量有关根系和优先流关系研究主要集中在农田生态系统等，而湿地生态系统自身复杂性验证却很少。
土壤质地和结构的差异使土壤含水量不同, 影响土壤水文过程, 并影响优先流的表现形式及反映现象。在沙质等粗质土壤中 ,优先流与土壤驱水性有关, 并可能发生一系列现象, 如从湿润峰不稳定到指流, 并最终形成沙丘的湿柱 ;大孔隙流现象通常在粉沙和粘质土壤出现;非饱和重力流和指流常出现在沙质或者细粒驱水性土壤;漏斗流常在砂土发生, 其层状倾斜结构就似毛管携带者, 直接携带水进入集中的水管中;异质流现象在具有高度空间相关异质土壤中较容易发生。土壤初始含水量是层状土壤上层物理特征的一个功能的反映,因此 ,它也是土壤上层持水曲线和毛管传导率作用的反映, 对层状土壤的优先流产生具有重要作用。 Edwards[9]通过实验认为土壤初始含水量低时 ,在降水初期干燥的表层土壤颗粒与降水之间存在不湿润界面 ,限制了水向土壤基质的入渗。在初始含水量较高的土壤 ,施加农药,短时间的降雨,农药的迁移路径却很深。
