La restauración de la vegetación en tierras agrícolas abandonadas es un enfoque efectivo para controlar la erosión del suelo en la Meseta Loess de China. Sin embargo, pocos estudios han investigado el efecto de la edad de restauración natural en los patrones de infiltración y el flujo preferencial en las capas de suelo. Este estudio examinó el efecto de las variaciones temporales en el grado de flujo preferencial y su contribución a la infiltración total en tierras agrícolas abandonadas restauradas con diferentes comunidades de vegetación. En total, se investigaron cuatro sitios, a saber, AF3, AF12, AF18 y AF25, con edades de restauración de 3, 12, 18 y 25 años, respectivamente. Se adoptó un experimento tradicional de trazador de colorante para visualizar el comportamiento del flujo de agua en los cuatro sitios. Se realizó un análisis de semi-varianza para interpretar la variabilidad espacial del agua en el suelo inducida por la infiltración. Los resultados mostraron que tanto las propiedades del suelo como los sistemas radiculares mejoraron con el aumento de las edades de restauración natural, combinado con el efecto de las especies vegetales. El grado de flujo preferencial, del más bajo al más alto, ocurrió en AF3, AF12, AF18 y AF25, lo que fue principalmente afectado por el desarrollo de los sistemas radiculares. Además, la abundante raíz lateral y la pendiente más pronunciada pueden haber causado la presencia de flujo lateral en AF18 y AF25. Mientras tanto, la variabilidad espacial del agua en el suelo en los patrones de infiltración a través de perfiles de suelo verticales aumentó de AF3 a AF25. En comparación con AF3, el volumen de infiltración a través de caminos preferenciales en AF12, AF18 y AF25 aumentó en 1.73 veces, 1.94 veces y 4.09 veces, respectivamente. Por lo tanto, el flujo preferencial se mejoró en tierras agrícolas abandonadas en presencia de restauración de vegetación natural que puede aumentar el almacenamiento de agua en la capa de suelo profundo y reducir el escorrentía superficial y la erosión.