





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (18): 4105-4120.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.18.012
王博1(
), 陈浩1,2(
), 权倍平3, 陈明川1, 景馨蕊1, 许佳豪1, 黄朝奕1, 李占斌2
收稿日期:2025-11-24
接受日期:2026-02-09
出版日期:2026-09-16
发布日期:2026-09-20
通信作者:
联系方式:
王博,E-mail:wbya5160@163.com。
基金资助:
WANG Bo1(
), CHEN Hao1,2(
), QUAN BeiPing3, CHEN MingChuan1, JING XinRui1, XU JiaHao1, HUANG ChaoYi1, LI ZhanBin2
Received:2025-11-24
Accepted:2026-02-09
Published:2026-09-16
Online:2026-09-20
摘要:
【目的】草被对坡面降雨径流具有显著的生态调控作用,然而草被恢复过程中植物根系与土壤性质变化对坡面径流过程的影响效应尚缺乏定量研究。【方法】通过室内人工模拟降雨试验,系统研究不同雨强(40、80和120 mm·h-1)及草被盖度(0、33%、48%、56%、69%)下黑麦草坡面小区地表径流特征、土壤理化性质与根系参数及其对坡面径流的影响。【结果】(1)与裸坡相比,草被恢复明显改善了坡面0—10 cm表层土壤理化性质,具体表现为土壤容重降低2.4%,土壤总孔隙度、团聚体平均重量直径、饱和导水率与土壤有机质含量分别提升1.4%、9.4%、227.1%和82.5%,且改善效果随盖度增加而增强;同时草被小区根系参数(根长密度、根表面积密度、根体积密度)随盖度增加明显增大。回归分析进一步表明,草被根系生长直接驱动表土性质发生相应变化,尤其对土壤饱和导水率的改善最为显著。(2)同一雨强下,草被坡面小区初始产流时间随盖度的增加显著延长,其平均径流率随盖度的增加明显降低,相应的草被减流效益随之递增(7.7%、13.3%、16.9%和27.1%)。随着雨强的增大,草被坡面小区初始产流时间显著缩短,且盖度越高其减幅越大,平均径流率随雨强增大显著增加,相应的草被减流效益则随之递减(24.7%、15.9%和8.1%)。此外,草被覆盖对坡面径流的调控效应随雨强增加而减弱的变化趋势在较高覆盖度(56%和69%)间尤为明显。(3)草被恢复过程中植物根系与土壤理化性质变化显著影响坡面径流过程。路径模型分析表明,植物根系对径流率的直接效应(标准化路径系数为-0.60)大于间接效应(标准化路径系数为-0.27),这归因于植被恢复后草被盖度的增加主要通过根系密度形成物理阻隔作用(直接作用)调控坡面径流,而其间接作用则主要通过改善表层土壤水文物理性质并最终通过提升土壤饱和导水率、进而增强水分入渗能力得以实现。【结论】草被恢复通过根系生长驱动表土性质变化进而调控坡面径流过程,并以高覆盖度草被的坡面径流调控效应最为显著。上述结果可为黄土高原地区坡面侵蚀控制及草被恢复与管理提供科学依据。
王博, 陈浩, 权倍平, 陈明川, 景馨蕊, 许佳豪, 黄朝奕, 李占斌. 陕北黄土区草被覆盖对坡面径流过程的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(18): 4105-4120.
WANG Bo, CHEN Hao, QUAN BeiPing, CHEN MingChuan, JING XinRui, XU JiaHao, HUANG ChaoYi, LI ZhanBin. Effects of Grass Cover on Slope Runoff Process in Loess Areas of Northern Shaanxi, China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(18): 4105-4120.
表1
黑麦草不同盖度坡面小区土壤理化性质对根系参数的响应方程"
| 土壤理化性质 Soil physico-chemical property | 根系参数 Root parameter | 回归方程 Regression function | R2 | P |
|---|---|---|---|---|
| 容重 Bulk density | 根长密度Root length density | y=-0.014x+1.227 | 0.64 | <0.01 |
| 根表面积密度Root surface area density | y=-0.041x+1.227 | 0.61 | <0.01 | |
| 根体积密度Root volume density | y=-1.417x+1.227 | 0.62 | <0.01 | |
| 总孔隙度 Total porosity | 根长密度Root length density | y=0.580x+47.734 | 0.35 | 0.07 |
| 根表面积密度Root surface area density | y=1.799x+47.699 | 0.36 | 0.07 | |
| 根体积密度Root volume density | y=57.779x+47.750 | 0.32 | 0.09 | |
| 有机质含量 Soil organic matter content | 根长密度Root length density | y=0.831x+1.224 | 0.56 | <0.05 |
| 根表面积密度Root surface area density | y=2.463x+1.245 | 0.53 | <0.05 | |
| 根体积密度Root volume density | y=82.701x+1.248 | 0.51 | <0.05 | |
| 团聚体平均重量直径 Mean weight diameter of aggregates | 根长密度Root length density | y=0.011x+0.196 | 0.63 | <0.01 |
| 根表面积密度Root surface area density | y=0.032x+0.196 | 0.61 | <0.01 | |
| 根体积密度Root volume density | y=1.055x+0.196 | 0.58 | <0.05 | |
| 饱和导水率 Saturated hydraulic conductivity, Ks | 根长密度Root length density | y=0.036x+0.031 | 0.88 | <0.01 |
| 根表面积密度Root surface area density | y=0.108x+0.031 | 0.88 | <0.01 | |
| 根体积密度Root volume density | y=3.685x+0.030 | 0.88 | <0.01 |
表2
不同降雨强度与草被盖度下坡面小区初始产流时间及延迟率"
| 降雨强度 Rainfall intensity (mm·h-1) | 初始产流时间Initial runoff time (min) | 延迟率Delay rate (%) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 33% | 48% | 56% | 69% | 33% | 48% | 56% | 69% | ||
| 40 | 1.61eA | 2.61dA | 3.60cA | 4.22bA | 7.14aA | 62.1 | 123.6 | 162.1 | 343.5 | |
| 80 | 0.71dB | 0.96cB | 1.09cB | 1.31bB | 2.10aB | 35.2 | 53.5 | 84.5 | 195.8 | |
| 120 | 0.61dC | 0.82cB | 0.91bB | 0.94bB | 1.39aC | 34.4 | 49.2 | 54.1 | 127.9 | |
图7
坡面小区径流率与土壤理化性质和根系参数的相关性 RRi:径流率Runoff rate;RLD:根长密度Root length density;RSAD:根表面积密度Root surface area density;RVD:根体积密度Root volume density;BD:土壤容重 Soil bluck density;TP:土壤总孔隙度Total porosity;Ks:土壤饱和导水率Saturated hydraulic conductivity;MWD:土壤团聚体平均重量直径Mean weight diameter;SOM:土壤有机质 Soil organic matter。下同 The same as below"
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