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为探究干旱山区植被类型与地形对入渗过程的影响，研究人员基于祁连山 7 年连续土壤水分监测网络，分析不同植被类型（荒地、草地、灌木、林地）及坡度（缓坡、中坡、陡坡）的入渗特征。发现基质流事件占比最大（49%），优先流贡献 24% 累积入渗，土壤属性是主要影响因素，为干旱区水文模拟和植被恢复提供依据。
在干旱与半干旱地区，水资源短缺是制约生态系统服务和社会经济发展的核心问题。土壤入渗过程作为降水分配为地表径流和土壤储水的关键环节，其受植被类型和地形的综合影响尚未被充分认知。现有研究多聚焦单一因素，且对优先流（Preferential Flow）等快速入渗路径的长期效应缺乏系统性数据，导致难以准确模拟干旱山区的水文过程，进而影响水资源管理和植被恢复策略的制定。
为填补这一研究空白，兰州大学的研究人员以中国西北祁连山黑河上游流域为研究区域，基于 2013 年建立的 32 个土壤水分监测站点（覆盖荒地、草地、灌木、林地四种植被类型及缓坡（<20°）、中坡（20-30°）、陡坡（>30°）三种坡度梯度），开展了为期 7 年（2014-2020 年）的连续土壤水分监测，结合土壤物理化学性质测定、植被指数（NDVI）分析和地形因子计算，系统探究了入渗过程的驱动机制。该研究成果发表在《Agricultural Water Management》，为干旱山区的水文过程解析提供了重要数据支撑。
研究采用的关键技术方法包括：1. 土壤水分原位监测，通过 ECH2O-5TE 传感器连续记录 5、15、25、40、60 cm 土层的体积含水量，提取入渗事件并分类为无响应事件（NR）、基质流事件（MFe）和优先流事件（PFe）；2. 土壤水力性质测定，包括容重（BD）、粒径分布、饱和导水率（KS）、土壤有机碳（SOC）等；3. 统计分析，运用双向方差分析（ANOVA）评估植被类型与坡度的交互作用，通过变异分配分析（VPA）和多元回归模型识别关键影响因子。
3.1 入渗事件特征
研究期间共识别 1211 次入渗事件，基质流事件占比最大（49%），其次为无响应事件（33%），优先流事件最少（18%）。优先流事件在灌木监测点的深层土壤（如 60 cm）占比更高，表明植被根系和土壤动物形成的大孔隙是驱动水分快速下渗的关键因素。不同植被 - 坡度组合中，缓坡和中坡灌木地的入渗能力最强，表现为湿润锋深度、速度和累积入渗量显著高于其他组合。
3.2 植被与坡度对入渗指标的影响
双向方差分析表明，植被类型、坡度及其交互作用对湿润锋深度（Zf）、湿润锋速度（Vf）、累积入渗量（I）和入渗持续时间（Td）均有显著影响（p<0.001）。荒地和草地的入渗指标在中坡达到峰值，而灌木地随坡度增加呈下降趋势，林地则对坡度变化不敏感。优先流事件的各项指标均优于基质流事件，其累积入渗贡献达 24%，揭示了优先流在干旱区水分垂直运移中的重要性。
3.3 入渗指标与累积入渗的关系
累积入渗量在优先流事件中最高（均值 17.8 mm），且与湿润锋深度呈线性正相关，但与湿润锋速度呈非线性关系。这表明水分下渗深度是决定累积入渗的关键因素，而速度受土壤孔隙结构和水分传导效率的复杂调控。不同坡度下，中坡的累积入渗量最高（9.8 mm），反映了地形对降水截留和入渗时间的综合影响。
3.4 环境因子的影响
变异分配分析显示，土壤属性（如粘粒含量、饱和导水率、孔隙度）是影响入渗过程的最主要因素，在缓坡、中坡、陡坡分别解释 13%、24%、23% 的变异。多元回归模型进一步表明，缓坡入渗主要受水分条件（如初始土壤含水量 SM0、降雨强度 Smax）控制，中坡和陡坡则由土壤属性与地形因子（如坡度、地形湿度指数 TWI）共同主导。
研究结论指出，灌木植被在缓坡和中坡通过促进优先流形成，显著提升土壤入渗能力，而林地因地表苔藓层的阻水作用，入渗效率低于预期。土壤物理性质（如容重、孔隙度）和水分条件是驱动不同坡度入渗差异的核心因子。尽管优先流事件频率较低，但其对累积入渗的贡献不可忽视，未来水文模型需纳入优先流过程以提高模拟精度。
该研究首次通过长期原位监测揭示了干旱山区植被 - 地形 - 土壤的交互作用对入渗的影响机制，为干旱区生态保护与修复提供了科学依据：在植被恢复中，应优先选择灌木物种并匹配适宜坡度，以增强土壤储水能力；同时，需关注土壤属性的改良，如通过增加有机质提升孔隙度，促进水分下渗。研究结果对于祁连山国家公园的水资源管理和全球干旱山区的水文过程研究具有重要参考价值。
