作物根孔对土壤优先流的产生与影响机理研究

已有结果表明农田作物根孔在土壤优先流、溶质运移和环境污染物的迁移方面具有重要地位。本项目通过直接与间接的实验方法,研究作物根系形态结构发生变化以及生理生态发生变化的过程，进而揭示由于作物根系产生的作物根孔分布，对根孔的发生和演化过程、根孔中根孔个体的空间分布进行模拟，并从土壤质地、根孔的连续性和弯曲性以及不同种植方式等三个方面研究作物根孔网络结构及其对土壤优先流的产生和影响。研究结果将提高对非饱和土壤水分运动以及溶质运移规律的认识，不仅对于估计肥料淋失量和污染物的危害程度, 具有重要的应用价值, 而且对于保证生态环境向良性方向发展均有着极大的现实意义。

大孔隙及非均匀流的存在加快了地下水的响应速度，造成了肥料利用率降低以及地下水的污染。植物通过根系系统在土壤中形成根孔，导致大孔中出现明显优先流现象。另外，植物的生长具有明显的季节变化规律，根系的变化必然导致根孔的动态变化。因此研究由作物根系生长产生及影响的土壤优先流特性，对于了解土壤水非均匀运动的物理基础以及非均匀流动模拟都具有实际的意义。本文通过调查玉米根系特征参数空间分布，研究了作物根系的生长分布规律，构建了土壤水分约束下的根系生长模型，并在示踪试验的基础之上，提取与分析了显色信息，分析了作物根系与根孔的相关关系，研究在根系动态生长影响下的土壤优先流特征，分析优先流多重分形特性，构建了基于根孔网络的土壤水分运动模型，从而最终揭示作物根系对土壤优先流的产生与影响机理。