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自然降雨下黄土丘陵区草灌植物垂直覆盖结构的减流减沙效应

         
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黄土高原是我国水土流失和生态环境问题最为严重的地区之一,植被恢复是防治水土流失的重要措施。植物垂直覆盖结构包括地上冠层、地表枯落物和地下根系,各组分具有不同的水土保持作用,是研究植被与水土流失关系的基本单元。目前,关于植物垂直覆盖结构不同组分对土壤侵蚀影响的研究主要是基于人工模拟降雨,缺少自然降雨条件下不同植物的垂直覆盖结构对产流、产沙和入渗等多过程影响的系统研究。本研究以黄土丘陵区典型的草本(须芒草)、半灌木(铁杆蒿)和灌木(绣线菊)为研究对象,每种植物进行三种处理(自然状态、去除枯落物和仅留根系)以及裸地对照,观测2015—2016年降雨事件的产流产沙量和入渗量,分析植物不同垂直覆盖结构的减流减沙效益及其相对贡献。结果表明:三种植物均具有较好的减流(45.9%—73.2%)、减沙效益(87.5%—94.6%)和增加入渗作用(4.7%—10.8%),灌木的减流效果(73.2%)显著高于草本(45.9%)和半灌木(63.5%),但三种植物间的减沙效益没有显著性差异。冠层的减流作用最大,贡献率接近一半(48%—50%),草本枯落物的减流贡献率与根系基本一致,而半灌木和灌木枯落物的减流贡献率略高于根系。冠层、枯落物和根系的减沙贡献率基本一致(36%、30%和34%),相对而言,草本的根系对控制侵蚀具有更大作用,减沙贡献率达到39%,而半灌木和灌木的冠层减沙贡献率要略高于枯落物和根系。本研究表明,冠层是减流的重要因子,而冠层、枯落物和根系在减沙方面均发挥了重要作用,植物垂直覆盖结构各组分在不同植物间减流减沙能力的差异主要与植物功能性状有关。上述结果将为黄土丘陵区坡面植被恢复和水土流失治理提供科学依据。

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