土壤优先流在森林土壤水源涵养方面起着重要的作用,同时在地下水污染、滑坡和泥石流等的发生方面也具有一定的负面影响,越来越受到社会各界的关注。本研究以岳麓山三种不同的林分(乔木林、混交林、灌木林)为对象,通过染色示踪法与室内分析相结合的方法,定量分析根系特征与土壤优先流之间的关系,研究结果表明:(1)三种林分的根系特征分布结果如下:同一林分不同径级根系特征随土壤深度的分布特点为:就根长而言,乔木林和灌木林的细根(d≤1mm)与小根(1<d≤3mm)均随土壤深度的增加而递减,中根(3<d<5mm)根长在20-30cm 土层内达到最大值。混交林细根根长随土壤深度的增加而递减,而小根根长则呈“S”型递减,中根根长在10-20cm 土层内达到最大值;三种林分不同径级根系的根体积、根表面积和根系生物量随土壤深度的分布规律与根长规律大致相似。三种林分d<5mm根系的生态位随土壤深度的分布表明,根系垂直分布类型均为表层聚积生态位型,即浅根型,又根据不同径级根系的生态位分布可知,乔木林和灌木林为反“U”型(以1<d<3mm居多),混交林则为反“J”型(以d≤1mm居多)。结合两种分布特征可知,三种林分d<5mm的根系总体表现为细根-浅根型。(2)三种林分的优先流特征结果如下:乔木林和灌木林的垂直剖面和水平剖面均显示染色面积比均随土壤深度的增加而递减,优先流主要发生在土壤表层。混交林表层染色明显,在20-25cm处再次出现染色面积比峰值区,存在明显的优先流现象。根据变异系数(C.V)可知,三种林分垂直方向上优先流的发育程度为:混交林>乔木林>灌木林,而根据三种林分不同土层的染色面积比可知,水平方向上优先流的发育程度为:混交林>灌木林>乔木林。(3)植物根系特征与土壤优先流之间的定量关系结果如下:根据乔木林和灌木林的根系特征与优先流面积比的线性回归结果可知,乔木林和灌木林d<3mm的根系对优先流具有促进作用,相对较粗的根系(3<d≤5mm)对优先流无明显作用。然而混交林却是个例,各径级根系特征值和染色面积比随土壤深度的变化不同步,故根系与染色面积比之间并非绝对关系,土壤内部因素及其他因素也可造成结果的差异。研究林木根系与土壤优先流之间的关系,有利于地表水和地下水高效管理,对于预防水土流失、水质污染、壤内侵蚀、山区泥石流滑坡均具有指导意义。由于时间关系仅对三种林分冬季植物根系进行了研究,缺乏根系在时间尺度上的探究,且仅限于论证d<5mm的根系对优先流所产生的影响,而未分析d>5mm的粗根与优先流之间的相关关系。因此导致根系与优先流之间的关系论证不够全面,林木根系对土壤中优先流的影响机制还仅仅是初步的,有待进一步加强此类研究。