干旱區包氣帶土壤水分運移能量關系及驅動力研究評述

周 宏

1 中國生態系統研究網絡臨澤內陸河流域研究站,中國科學院內陸河流域生態水文重點實驗室,中國科學院西北生態環境資源研究院, 蘭州 730000 2 中國科學院大學,北京 100049

干旱區約占陸地表面30%,占全球凈初級生產力很大比例[1, 2]。受氣候變化和大規模水土開發的影響,干旱區面積還在不斷擴張,干旱程度進一步加劇[3- 5],水資源供需矛盾更加凸顯[6]。而氣候和水資源平衡恰是維系干旱區脆弱的生態平衡關鍵要素。包氣帶則是地表水資源和地下水交換的主要通道,也是空氣-水界面和根系-土壤界面氣體和礦物質交換的場所,包氣帶中土壤水分則是鏈接地球關鍵帶生物過程和非生物過程介質和橋梁[7],一方面水分以降雨入滲形式儲存到土壤水分進而補給到地下水[8],相反地下水又會通過包氣帶以土壤蒸發,植物蒸騰等形式將水分排泄到大氣圈,促使水分在地下水-土壤-植物-大氣連續體中發生的頻繁轉化。當前,在生態系統生產力變化和人類活動雙重驅動下,包氣帶土壤水分的利用和干擾在持續加劇,水分循環在不同時空尺度上相互作用更加劇烈。

在全球儲水量中,包氣帶土壤水約有165000億m3,我國土壤水分總儲量為33550億m3,占全球糧食產量60%的旱作農業完全依賴土壤水資源[9]。并且荒漠區植被建設,綠洲農業灌溉和水資源管理都高度依賴于包氣帶土壤水分通量和儲存和變化。要實現對干旱區土壤水分科學管理和調控,必須揭示包氣帶水分入滲、再分布、滲漏、蒸發、地下水毛管上升等相互之間轉化過程及其驅動機制[10]。因為入滲它不僅決定進入土壤中水分的量,還強烈影響植物根吸水,土壤溶質遷移以及陸地表面蒸騰蒸發過程[11- 13];水分再分布作為入滲后期土壤水分在勢能和植物根系作用下的自我調節過程,理解其過程對提高干旱區植被降水利用,近地面氮等元素的吸收,提高灌溉水平和滿足不同作物不同根系層對水分的需求以及研究植物的生長有重要意義;研究深層滲漏及其過程對評估包氣帶補給地下水量和地下水合理開發具有重要的參考價值[14- 16]。而蒸發則是構成陸地水分平衡重要組成部分,其與土壤水分消長動態變化密切相關,它對實施農田節水技術,制定節水灌溉制度極其重要[17]。毛管水上升量的多少及其上升高度直接影響荒漠植物的生長狀況,掌握地下水埋深與毛管上升水之間的關系,也能夠指導土壤鹽漬化的預防和治理[18]。

土壤水能交換及其構成形態是驅動生態系統的循環最重要過程,也是影響地面溫度,水分輸送及植被生長發育與生態系統生產力的重要因素[19]。而干旱區由于降水稀少、蒸發強烈,因此低水勢下土壤水汽運移和交換過程,其產生的能量轉換和質量遷移是地表質能平衡計算不可或缺的重要匯源項,對維持干旱半干旱區植被和生態系統起到重要的作用[20]。然而,包氣帶參與水文循環和聯系過程是高度復雜的生態水文系統,水分循環在驅動力、過程、能量三大方面均具有耦合特性,受多重因素的共同支配。因此,在干旱區關鍵帶包氣帶開展土壤水分時空格局、水分形態及其能量驅動過程理論研究對水資源調控和揭示植物生態水文過程顯得尤為關鍵。本文對包氣帶土壤水分能量理論及方法,土壤水分表現形態,土壤水分運移過程及驅動力,包氣帶土壤水分、能量平衡與生態水文效應等問題的研究進展予以評述,并提出未來亟待開展的研究工作,旨在推動相關領域研究的深入開展。

1 包氣帶水分運移理論發展與應用

包氣帶土壤水分運移受土體結構,水分形態、能量和驅動力綜合制約,會呈現不同表現形式。由此也形成了許多研究理論方法,包括毛管勢理論,土水勢理論,層流理論,濕潤鋒面入滲理論和零通量面等理論。這些理論從不同過程和角度闡述了對包氣帶土壤水分運移研究規律認知和解決方法。Gardner基于毛管理論指出溫度與土壤水勢的正相關關系,Green 和 Ampt 根據毛管理論提出了Green-Ampt 入滲模型[21],但也存在土壤模型概念化失真和驅動力考慮不全面的兩大理論缺陷;1931年Richards對張力計發明,使得土水勢理論得到廣泛的應用和推廣。我國一些學者較早應用勢能理論研究飽和-非飽和土壤水運動及溶質運移問題。并且隨著土壤水、熱、能量等耦合理論發展形成,使其成為包氣帶水分運移最主要的理論之一;濕潤鋒面入滲理論至今仍是解釋包氣帶水分入滲理論過程常用的理論,但由于近年來優先流理論的提出受到了挑戰;零通量理論是在水勢理論基礎上提出的,隨后70年代英、法、美等國學者依據理論基礎,研制出便攜式中子水分儀和負壓計,使零通量面法成為研究包氣帶水分運移的最有效方法之一。Sharm等利用該方法研究了潛水蒸發及補給量,包氣帶水分與土壤水勢的關系[22- 24]。此外美國科學家Fabishenco還提出解決土壤非飽和流問題的混沌理論,但由于該理論提到是土壤水分在小尺度內運動過程,而實際更關注大尺度,因而還有許多問題待解決。每一種理論的發展和應用,都為完善水分運移過程與能量、驅動力關系研究提供了重要的基礎理論和工具,但實際中仍然有各自的局限性(表1)。

表1 土壤水分運移主要理論發展及應用

2 包氣帶水分運移形態

包氣帶土壤水分運移通常包含水勢梯度、溫度梯度、濃度梯度、滲透梯度等影響下水、空氣、水汽等動態流過程,并且它們以相互轉化和遷移的形式存在[25, 26]。基于菲克定律,早在1940年Penman等就認為包氣帶水分運移同時存在液態流和氣態流兩個形態[27],而液態流又可分割為薄膜流和毛管流。隨后在Philip 等提出的PDV模型中,將水分通量分割為等溫液流、非等溫液流、等溫汽流和非等溫汽流四種形態[25],并且認為在土壤非飽和帶,主要是基質勢和溫度勢驅動土壤水分在不同生境表現出了特有的運動形態。

在干旱區,正常水分情況下,淺層包氣帶水分由液態水流,水汽流或二者混合流態組成[28],而液態流存在基質勢驅動和熱驅動等溫流和熱流兩種流態[26, 29, 30]。Tokunaga等還研究發現土壤水分含水量只要能夠維持孔隙間需要連通性,并且顆粒間水分構成的液體擺環不破裂,毛管梯度驅動的毛管流就是包氣帶水分液態流運移的主要形態[31]。低含水量條件下薄膜流可能在土壤的水分運移過程中扮演重要角色。此時總水通量中液態水占極小比例[32, 33],水汽運動成為了最重要一部分[34- 36],Madi等通過土柱試驗獨立研究了水汽在極端干旱環境中擴散和冷凝過程,并在隔離液態水情況下證實了水汽的存在[37]。Sanjit等通過Hydrus- 1D模擬發現在墨西哥干旱區包氣帶水汽通量要占總水通量的大約10%[38],如果在沙漠裸地淺層2 cm處,這一數據能占到25%[39]。水汽運移由于同樣存在由基質勢和熱驅動力等溫汽流和熱汽流兩種流態,且熱驅動水汽流在大多數包氣帶占主導地位,為植物生長提供重要的水分來源[40]。Syvertsen等研究發現水汽流可以增強樹木維持光合作用能力,在夜間對季節性干旱的15—35 cm層每小時土壤水分有40%貢獻率[41, 42]。此外,霧、露水等水分形態在干旱和半干旱環境的水分平衡中起重要作用[43]。總之,受氣候變化和土壤環境的影響,參與運移水分形態在不同界面之間轉化頻繁,因此在區分和確定每一個過程主導水分形態仍然有許多不確定性。

3 包氣帶土壤水分循環及能量過程

圖1 土壤水分在GSPAC耦合系統中的循環過程Fig.1 Characteristics of water circulation in GSPAC system

隨著地下水單元納入到Philip于1966年提出的SPAC系統中[44],目前形成了較為完整的地下水-土壤-植物-大氣連續體系統概念(Groundwater-Soil-Plant-Atmosphere Continuum, GSPAC),逐步的統一了水分運移與能量轉化的動態過程關系。在干旱區水分循環系統包括水平和垂直兩個方向主要過程(圖1)。包氣帶作為聯系地表各層圈相互作用的敏感帶,為垂直和水平通量水分與能量交換提供了場所。包氣帶水分運移過程首先遵循水量平衡定律,其次是水分雙向流通界面及其通量大小,包括空氣和土壤界面以及土壤與地下水界面。在水土系統中,如果把土壤及其所含的水分看作是一個系統,當系統保持在恒壓以及溶質濃度和力場不變的情況下,系統和環境之間沒有能量在交換,系統處于平衡狀態。一旦平衡破壞,就會導致能量轉移和再分配,土壤水分在包氣帶中流通、吸收和分解就會發生改變。早在1996年張富倉就基于“活化能”的概念討論了土壤水分運移機制,土壤水的表觀或平均活化能是耗費在一個水分子越過兩流線準平衡位置勢能壘所需能量,水分運動需要克服能壘 (Energy barrier)。后來隨著土壤勢能概念提出,可以較為準確描述包氣帶水分能量平衡過程,而其勢能也決定了土壤保持水分能力,土壤水分特征曲線則表示了包氣帶水分隱含的能量水平。而在土壤與大氣界面系統中,水勢是聯系GSPAC連續體系統各個部分物質和能量交換標志,并通過水勢來定量計算出水分運動的能量在整個系統中各個環節的能量水平的變化。地表植被-大氣間的相互作用能量平衡改變將直接或間接決定著降雨、水分入滲、蒸發以及地下水補給等關鍵的生態水文過程[45- 47]。因此,要系統地揭示包氣帶水分運移能量過程首先需要掌握包氣帶結構,土壤熱力和水力特性,其次是土壤水分的運動和交換的連接通道[47- 50]。而拓展這方面的研究對預測全球與區域的水分循環過程、水資源構成及其對環境的影響具有重要的作用。

4 包氣帶水分運移驅動力

當土壤內任意兩點的濕度不同時,土壤對水分的吸力也有差異,此差值稱為為引起水流的驅動力。土壤水分運移驅動力普遍觀點土壤水勢,該理論最早起始于S.A.Taylor 1983年著作的物理的土壤學：灌溉與非灌溉土壤的物理學。包氣帶水分運動其實是土壤水勢驅動水分的毛管運移,其內在動力是水勢梯度,即土壤水從水勢高處往水勢低處流動,對于非飽和土壤水分水勢就是重力勢和基質勢。Saito等通過試驗證實了驅動土壤液態通量和氣態通量的基質勢梯度[26, 51, 52]。尤其淺表層土壤水分和水汽運移過程中,基質勢為主要驅動力[53]。對于晝夜溫差較大的干旱區,不容忽視另一個重要驅動力就是溫度勢。早在19世紀初期Boucoyous[54]提出了包氣帶土壤含水量變化主要受溫度場的影響的觀點,隨后Lebedeff[55]在試驗中證明了溫度梯度是土壤中水汽運移的主要能量驅動力,而Cahill 等還認為水汽運移中溫度梯度驅動實際是土壤表面冷熱收縮和擴張引起的對流驅動[35]。李佩成等[56- 58]也在“內在水出滲補給”假說中認為內在水補給土壤水的驅動力,除了重力和分子力,還包括溫度梯度誘發熱動力。Andraski等[59]研究指出在干旱區厚包氣帶尤其要綜合考慮等溫水流、等溫汽流和非等溫汽流下的溫度梯度和水勢梯度驅動,因為干旱區稀疏植被和包氣帶特性正是由低水勢和向上的水力梯度所控制。此外,不能忽略非物理過程驅動水分運移的發生,包括人為因素,植物根系,動物洞穴等。

4.1 土壤水分蒸發

通常情況下土壤蒸發經歷二個主要階段,在土壤水分初始飽和第一階段,水分主要以液態水蒸發為主,Brooks等[60- 63]研究發現毛管力是驅動土壤水分運移的主要因子;之后隨著土壤含水量降低,逐漸轉向由氣態運移控制蒸發第二階段,維持土壤水分從蒸發鋒面向地表運移能量為水勢梯度以及溫度梯度,且該階段以水汽運移為主,直至水勢梯度與重力及粘滯力間達到平衡[64],孟春雷等[65]通過試驗證實了該觀點。再者Tokunaga等認為在蒸發第二階段,土壤顆粒與薄膜交界面上離子電價不平衡性,高濃度鹽水等也會驅動水汽運移[66- 68]。此外,水分蒸發運移另一個階段就是脫離土壤表層進入大氣循環,空氣飽和氣壓差則成為水分向大氣擴散的主要驅動力。然而實際蒸發中各個階段并沒有明顯的界限,加之土壤水分補給和蒸發同時進行,因此很難通過試驗區分不同階段變化過程,更多時候是通過模型模擬實現。

4.2 土壤水分入滲及滲漏

20世紀70年代英國水文學者Cooper提出了零通量面法,由于該方法能夠確定土壤水分變化量的去向,因此對降水入滲認識程度有了新進展[69]。降雨或灌溉結束后,由于滲透斑塊性,在水平和垂直兩個方向上都可能導致土壤水分入滲發生變化[70]。垂直通量上水分能夠在包氣帶中下滲,主要是因為兩個平行系統之間存在土壤水勢能量差值產生的勢能驅動,即重力勢能[71, 72],在干旱區這種能量驅動的變化頻率和強度更高[73]。鄭子成等[74]研究還發現在濕潤鋒到達之前高含水量階段主要驅動力為重力勢;隨著土壤水分含量的減小,受重力勢梯度和基質勢的共同作用,且以基質勢為主。而壓力水頭、土壤熱量等都會影響水勢能,進而改變水分入滲途徑。此外,一些生物和非生物因素也是驅動水分入滲的重要源動力,如細根植物和土壤之間物質和能量交換作用以及土壤生物結皮[75, 76]。水平通量上入滲主要體現在水分擴散,其主要驅動力是土壤基質勢,并隨基質勢梯度的增加而加快[77]。土壤水分入滲涉及豎直和水平兩個方向交換,并隨著土層包氣帶結構以及水分含量變化,入滲會受到一種或幾種驅動力交互影響,這就要求更加精細試驗支撐土壤水分入滲過程的驅動機制研究。

干旱區由于蒸發強,降雨少,要發生深層滲漏幾乎不可能,因為降水首先需彌補長期以來由于土壤干旱導致的水分虧缺。Walvoord等[57]研究發現在一些荒漠區域幾乎數年都沒有監測到深層滲漏事件發生。但也有學者認為由于區域氣候、土壤、植被覆蓋等導致差異,一些干旱區域在降水、灌溉等事件發生后會產生水分滲漏,尤其在荒漠、沙丘低洼地帶[78]。White等研究發現當滿足土壤含水量較高,土壤存在連續性的大孔隙和水分能夠在土壤表面自由移動條件時,重力勢驅動水分能夠發生深層滲漏[79, 80]。同時土壤的吸濕和脫濕過程以及滯后效應也能夠驅動土壤水分深層滲漏[81]。此外,誘發降水形成滲漏另一個驅動因子就是植物根系強持水性和粗根系,因為粗根能夠形成大的空隙通道,導致優先流發生。Robinson等[82]研究發現由于植物強持水性和較低的土壤飽和持水力可能導致較高的深層滲漏,并且淺根系植物比深根系植物更能誘發深層滲漏量。盡管目前針對滲漏的不連續,驅動因子不確定性等方面研究取得了一些進展,但仍然主要集中在定性評價方法上。

4.3 土壤水分再分布

土壤水分再分布是入滲后期土壤水分自我調節過程。通常情況下,降雨或灌溉結束后一段時間內土壤水會在重力勢和基質勢的作用下繼續向前或周圍運動,實現水分再分布,直到土水勢達到平衡。由于復雜的土根系統,水分再分布在深層與上層包氣帶土壤內交替進行。一是垂直方向上根系驅動較濕潤的深層土壤水分向干燥的表層土壤的提升過程,也稱之為水勢驅動的被動運移過程[83- 87]。Feddes等[88, 89]研究指出發生在夜間這種被動運移過程是影響植物群落動態和土壤水汽蒸發通量一種普遍的現象;二是降雨后土壤勢能驅動較濕潤的表層土壤水分向干燥的深層土壤的運輸過程;三是水平通量上根系拉力驅動土壤水分在水平方向的側向運輸過程[90- 93]。此外,水攜帶的熱量,脈沖式降水,土根系統等通過改變土壤水分熱力和水力特性[94, 95],以及土壤、根系、莖桿、葉片的水力傳導度等都會驅動水分再分配過程的發生[48, 96, 97]。但要從機理上揭示水分再分布驅動源,需要綜合考慮植物體、表土環境和表層大氣環境對其共同作用。

4.4 土壤水分擴散

在干旱區,水平通量上水分交換和遷移可以使相鄰植被類之間植物根系實現水分互利共生[98- 100],維持系統功能穩定性和持續性[101]。水分能夠橫向遷移驅動因素主要有以下方面：一是灌概或降雨引起的土壤水分梯度差,即基質勢梯度。Shen等[102]研究發現農田灌溉水可以運移到防護林,Stratford等[103, 104]也證實濕地、草地和林地相鄰景之間存在水分擴散和交換。二是地下水位梯度差異造成的橫向水流和根系延伸吸水,Zhang 等[105]研究發現由根系延伸吸水導致交換主要發生0—200 cm土層,由地下水梯度導致交換發生能夠在200—260 cm土層進行;三是植物蒸騰拉力驅動,Xiao等[106]研究發現距邊界0.85 m 樹木的蒸騰耗水來自降雨和地下水為 216.9 mm,占其總蒸騰耗水量的 32.4%。但是目前關于土壤水分水平方向運移和交換研究仍然較少,通常在一些研究和模擬中通常不予考慮或忽略其影響。

4.5 毛管水上升

毛管水指上升毛管深度的地下水可通過毛管作用上升至根系活動層水分,是溝通地下水與作物根層水分之間的橋梁。在土壤飽和含水層,毛管力驅動地下水向上輸水,直至基質勢平衡。在毛管水活動層,基質勢差是驅動毛細管水在土壤層界面發生交換的主要動力,當下界面的總勢大于上界面總勢時,濕潤鋒面停止推進,毛管水上升過程結束[107]。史文娟等研究發現土壤有夾砂層存在時,土壤溫度勢亦會驅動毛管水向上運移[108]。而在土壤水分補給和消耗層,Jorenush等認為土壤蒸發和植物蒸騰作用是驅動靜態地下水上升的主要動力[109]。陳亞寧等研究證實干旱區胡楊通過根系水力提升作用,白天從地下水埋深較土壤中提升水分,夜晚釋放到淺層土壤[110]。盡管水勢平衡理論能夠解釋毛管水上升過程變化,但針對包氣帶土壤結構變化和植物根系分布如何共同驅動毛管水上升過程機理研究仍顯不足,這可能是土壤毛管水運移理論未來研究需要關注的問題。

5 包氣帶水分、能量平衡與生態水文效應

包氣帶是陸地生態系統物質、能量信息傳遞交換場所,人類活動和氣候變化都會導致植被和水土資源格局的改變,可能對生態水文系統造成威脅[111]。而包氣帶土壤水分作為陸地表面生態水文過程最主要的環境變量,其水分形態及能量平衡過程對陸地表面水文循環過程產生顯著影響[112, 113]。在全球尺度上,盡管干旱區包氣帶水分僅占0.05%,但它通過控制和分割地表水能通量交換,對全球范圍能量平衡,降雨分布以及氣候變化預測起著重要作用,遠超過了其物理數量意義[82, 114]。區域尺度干旱區包氣帶水汽熱運移過程能夠影響陸面和大氣層之間質量、水分通量和能量通量之間平衡[39,115,116]。田塊尺度包氣帶潛熱與顯熱之間能量平衡及其分割關系決定著大氣的水汽和熱量,影響作物利用水分方式以及生存策略,最終驅動著不同尺度氣候過程以及土壤水分變化,Cahill 等研究發現在粉砂壤土淺層2 cm處,由土壤水汽導致熱傳輸能夠占到總熱通量40%—60%左右,且包氣帶水循環過程水分遷移方式和交換量不僅關系到水分和物質遷移,又決定著土壤的發育過程、演化和土地生產力[117]。因此,在小尺度土根系統中研究中,要應用能量平衡的觀點揭示水分在局部循環中的發生和消減過程,構建包氣帶土壤水分運移與荒漠植物水分利用動態關系,而在大尺度上,應探索人類活動以及氣候變化與包氣帶土壤結構,生態系統演變之間的互相作用過程(圖2)。

圖2 包氣帶水分能量交換過程及其生態水文效應Fig.2 The exchange process of moisture and energy in vadose zone and its hydrological effect

6 結論與展望

包氣帶作為“四水”聯系和物質能量交換的場所。受到了國內外學者的持續關注,一個多世紀以來,科學家針對包氣帶土壤水分運移水分及能量關系及其驅動力機制行了長期的探索和研究。從早期達西定律的數學理論定性定量研究到后來的Philip、Nielsen等學者物質和能量平衡觀點提出,形成了一系列基于數學理論及物理模型的研究方法,同時現代觀測和監測技術發展為土壤水分遷移機制研究提供了重要基礎理論和科學工具,逐步形成了較為成熟的土壤水分運移與其驅動力之間的理論關系,使干旱區深入開展包氣帶土壤水分運移研究成為了可能。但由于土壤水分運移的復雜性,現有理論在實踐中存在有土壤孔隙形狀的理想概化,土壤水勢理論簡化,理論與試驗的不匹配,對水流特性及水驅動力考慮的不夠全面等方面的問題。這導致許多試驗和模擬只能在特定和理想的環境下完成。但是實際上水分在地下水-土壤-植物-大氣連續體中循環是一個十分復雜生態水文過程,受到多種氣候因子和人為因素共同調控。任何一個變量的變化都會促使水分與能量平衡過程發生改變,再平衡過程會反饋于降雨、灌溉入滲、蒸發、徑流等過程,再次作用于地下水與土壤之間以及陸面和大氣之間的水分交換。

隨著全球氣候變化的加劇,特別是氣候變暖進一步加速了水循環過程,導致不同尺度水資源的重新分配,干旱區作為對全球氣候變化響應最敏感的地區之一,變化環境的驅動將使大氣與土壤界面水分和能量效應的動態變化更加強烈。降水變率大,氣溫上升、干旱趨于加劇等因素已經嚴重威脅著干旱區生態水文環境,水資源匱乏,生境退化和荒漠化是不可回避的問題,因此,深入認識和了解包氣帶水分運動形態,驅動機制以及能量平衡關系有助于進一步探索干旱區土壤水分運移規律,揭示降雨入滲、水分再分布等過程與植物生長的關系,對開展生態植被建設和改善水資源綜合管理具有重要的意義。因此,未來亟待以下方面加強和拓寬相關研究。

(1)拓展對包氣帶水分運移耦合理論的研究。

基于土壤勢能的“能量”觀點,針對不同的氣候類型、土壤分類和植物根系組成提出相應的分勢模塊,并進行多種理論的耦合建模,通過引入新的理論方法不斷的完善全能量理論體系建立。此外，要加強對土壤水分能量測量技術研發,提升土壤水分運移過程的記錄和監測手段。

(2)開展土壤水、汽、熱運移耦合機理研究。

包氣帶土壤水分的運移不僅受植被,降雨以及包氣帶結構等綜合因素的控制,而且也伴隨著熱和溶質的遷移以及物質和能量變化。因此,要研究土壤物理、化學和生物過程對土壤水汽熱運移的影響。揭示水流通量形式和熱通量對維持土壤水分穩定性貢獻。

(3)加強包氣帶土壤水分運移驅動機制研究。

借助GSPAC系統中土壤水分水分與能量的交換和平衡理論,通過Hydrus- 1D/2D/3D、SWAP、WAVES,SWAT等模型,探究液流、汽流、熱流等運移過程及其驅動機制,并結合遙感技術,揭示包氣帶水分運移形態與能量和驅動力之間耦合關系,提升干旱區包氣帶水分系統研究水平。

(4)加強不同尺度上調控土壤水分運移的驅動機理研究。

不同時空尺度上,決定土壤水分變化和遷移往往不是單一因素,而是諸許多因子的協作,氣候因子,包氣帶結構與土壤質地,地形地貌和植被類型等都有可能參與或驅動土壤水分交換和再分布,因此推動不同時空尺度上土壤水分與驅動因素關系研究尤為重要。

致謝：本研究得到趙文智老師幫助,特此致謝。