黃土高原地區(qū)草地植被調(diào)控土壤水蝕機(jī)理的研究進(jìn)展

張曉艷，周正朝

(陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710062)

黃土高原地區(qū)草地植被調(diào)控土壤水蝕機(jī)理的研究進(jìn)展

張曉艷，周正朝

(陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710062)

作為我國(guó)水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，黃土高原地區(qū)獨(dú)特的地理環(huán)境條件和有限的水資源要求該區(qū)的林草植被建設(shè)以草地植被為主，草地植被在控制土壤水蝕方面已取得了重大進(jìn)展。本研究根據(jù)草地植被地上和地下部分與土壤侵蝕的關(guān)系，分析得出,草地植被地上部分能夠削弱雨滴擊濺動(dòng)力，減小坡面徑流沖刷能力；根系可改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤入滲能力，增強(qiáng)土壤抗侵蝕性能。從草地植被地上部分對(duì)土壤水蝕動(dòng)力的影響，以及根系增強(qiáng)土壤抗侵蝕性能兩個(gè)主要方面歸納總結(jié)了當(dāng)前的研究進(jìn)展，并針對(duì)研究中存在的一些亟待解決的問(wèn)題進(jìn)行了探討，以期為更好地利用植被防治土壤侵蝕提供參考。

土壤水蝕；黃土高原；土壤水蝕動(dòng)力；土壤抗侵蝕能力；草地植被

黃土高原地區(qū)是我國(guó)乃至世界上水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。嚴(yán)重的水土流失與該區(qū)不合理的土地利用和植被破壞密切相關(guān)[1]。植被在土壤侵蝕防治中具有極為重要的作用，已被大量研究和實(shí)踐所證實(shí)，并得到廣泛應(yīng)用[2-8]。20世紀(jì)90 年代末國(guó)家實(shí)施的退耕還林還草工程，是充分利用植被治理水土流失的重大舉措。

但對(duì)黃土高原而言，其水資源極其匱乏，有限的水資源并不能承載大量的林木，根據(jù)氣候、地形、地貌與土壤條件，草地植被的恢復(fù)和重建應(yīng)成為該區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的主要部分[2，9]。因此，在水土流失極為嚴(yán)重的黃土高原地區(qū)，更應(yīng)關(guān)注草地植被的水土保持效應(yīng)，這對(duì)發(fā)展可持續(xù)的水土保持植被具有極為重要的意義[10-11]。

土壤水蝕是降雨徑流營(yíng)力與土壤抗侵蝕力之間相互作用的過(guò)程。Ghidey和Alberts[12]認(rèn)為土壤濺蝕量與降雨動(dòng)能呈正相關(guān)關(guān)系，但是截至目前，關(guān)于草地植被冠層與枯落物削弱降雨擊濺動(dòng)力以及影響侵蝕的機(jī)制尚不明晰。坡面流為土壤水蝕的另一主要?jiǎng)恿?，其水?dòng)力參數(shù)，如流速、徑流能量、剪切力與侵蝕關(guān)系一直是研究的熱點(diǎn)[13]，但從流量、雷諾數(shù)、弗氏數(shù)水力學(xué)參數(shù)出發(fā)，系統(tǒng)分析草地植被通過(guò)莖稈和枯落物引起坡面流分離和能量損失而導(dǎo)致坡面流阻力增大的研究較少。此外，草地植物根系與土壤侵蝕的關(guān)系得到了人們的廣泛關(guān)注[14]，但是由于不同類(lèi)型草被根系構(gòu)成、分布特征及力學(xué)特征等存在差異，目前已建立的根系參數(shù)與土壤抗蝕性、抗沖性之間的關(guān)系尚難以統(tǒng)一[4，15-16]，迫切需要揭示根系對(duì)土壤抗侵蝕能力的作用機(jī)制?；诖?，本文總結(jié)當(dāng)前黃土高原地區(qū)草地植被調(diào)控土壤水蝕機(jī)理的研究進(jìn)展，分析草地植被在調(diào)控土壤水蝕機(jī)理方面存在的問(wèn)題，提出草地植被調(diào)控土壤水蝕機(jī)理的研究展望，以期在理論上為全面理解和研究草地植被與土壤水蝕的關(guān)系提供參考，同時(shí)在實(shí)踐中為黃土高原地區(qū)草地植被的恢復(fù)和建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 草被地上部分控制土壤侵蝕動(dòng)力研究

雨滴擊濺和坡面流沖刷是土壤水蝕的原動(dòng)力，草地地上部分控制土壤侵蝕主要體現(xiàn)于莖葉、枯落物對(duì)降雨動(dòng)能以及莖稈、枯落物對(duì)坡面流沖刷的影響兩個(gè)方面。

1.1 草被地上部分削弱降雨擊濺作用的研究

雨滴對(duì)地表的打擊力是土壤濺蝕的直接作用力[17]。當(dāng)雨滴降落到地表時(shí)，其動(dòng)能直接傳遞給表土，使土壤顆粒發(fā)生飛濺，與喬灌類(lèi)植物相比，草被高度相對(duì)較低，緊附地表，可以更有效地減小雨滴動(dòng)能、減少雨滴濺蝕量和土壤濺蝕程度。研究發(fā)現(xiàn)，土壤濺蝕量是降雨動(dòng)能與土壤可蝕性的函數(shù)，且與雨滴動(dòng)能呈正相關(guān)關(guān)系[12]；作用于土壤表面的降雨動(dòng)能隨冠層蓋度的增大而減小[18]；草被的冠層能減小降雨動(dòng)能，莖葉和枯落物層能夠削弱雨滴濺蝕，具有良好的消能以及促進(jìn)落淤的作用[19-21]，從而防止和減少擊濺侵蝕的發(fā)生與發(fā)展。

草被地上部分對(duì)降雨擊濺作用的影響主要通過(guò)冠層和莖葉攔蓄降雨、改變雨滴分布，以及減緩雨滴速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，由于草被莖稈較低，用濾紙法、色斑法和面粉球法等常規(guī)方法直接測(cè)定冠層以下部分的雨滴相對(duì)困難，大多通過(guò)測(cè)定雨滴大小分布及其速度來(lái)計(jì)算，或利用動(dòng)能與雨強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系獲得[22]。所以，有關(guān)草被地上部分與降雨動(dòng)能關(guān)系的研究相對(duì)較少。此外，關(guān)于草地植被枯落物與土壤侵蝕關(guān)系的研究也不多，但秸稈以及林地枯落物減少侵蝕已被研究所證實(shí)[2，23]。Pan等[24]研究認(rèn)為草地枯落物對(duì)坡面泥沙輸移的影響并不顯著，這可能說(shuō)明草地植被枯落物的作用更多的在于防止侵蝕，而不是攔蓄泥沙。因此，目前關(guān)于草被冠層、枯落物削減降雨擊濺動(dòng)力以及影響侵蝕的機(jī)制有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

1.2 草被地上部分對(duì)徑流沖刷影響的研究

坡面徑流是造成坡面土壤被分散、剝蝕和沖刷的關(guān)鍵因素[25]。而草被地上部分具有攔蓄徑流和減少侵蝕的效益，研究發(fā)現(xiàn)(表1)，草被的莖葉部分主要在于截留降雨，枯落物層主要在于減少?gòu)搅骱颓治g的發(fā)生[19，26-27]。一般認(rèn)為，草被地上部分可以減小坡面流的動(dòng)能和勢(shì)能，使坡面流的曼寧糙率和達(dá)西阻力系數(shù)變??；隨坡面水流量的增大，草被覆蓋坡面的流態(tài)由層流―緩流轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)渡流―緩流；在有草被覆蓋的斷面，坡面流的雷諾數(shù)、弗氏數(shù)變化很小[28-30]。徐震[31]研究得出，在小雨強(qiáng)下，草冠能平均減小徑流流速40.9%、弗氏數(shù)40.7%，增加坡面流水深1.46倍、糙率4.8倍、阻力34.1倍；在大雨強(qiáng)下，草冠能平均減小坡面流流速5.9%、弗氏數(shù)4.8%，增加徑流水深0.50倍、糙率2.1倍、阻力20.4倍。肖培青等[32]研究發(fā)現(xiàn)，坡面流阻力系數(shù)f可表示為：

f=104.1P-1.12V-0.22H0.000 5R1.275C1.44，相關(guān)系數(shù)為0.92。

式中，P為降雨強(qiáng)度，V為水流速度，H為徑流水深，R為地表粗糙度，C為覆蓋度。這也說(shuō)明，草被地上部分的覆蓋是阻延坡面流的主導(dǎo)因子和影響坡面流阻力的重要因素。

草地植被增大坡面流阻力已經(jīng)成為共識(shí)，但目前的研究很少?gòu)牧髁俊⒗字Z數(shù)和弗氏數(shù)等水力參數(shù)出發(fā)，系統(tǒng)地分析植被通過(guò)莖葉和枯落物引起坡面流分離、能量損失，進(jìn)而導(dǎo)致形態(tài)阻力增大，以及通過(guò)草地植被冠層削減降雨打擊作用而改變雨滴阻力的定量關(guān)系。也有研究表明，在坡度>8°的草被生長(zhǎng)坡面，土壤水蝕超過(guò)裸露坡面，這可能是因?yàn)椴荼磺o葉引發(fā)了向下坡的紊動(dòng)渦流，增強(qiáng)了坡面徑流的侵蝕能力[33]。鑒于草地植被地上部分減蝕作用的復(fù)雜性和目前試驗(yàn)量測(cè)條件的限制，今后還需要結(jié)合更多的試驗(yàn)觀(guān)測(cè)，進(jìn)一步從理論上揭示草地植被地上部分的阻流機(jī)制及坡面徑流侵蝕能力對(duì)草被地上部分的響應(yīng)機(jī)理。

2 草地根系對(duì)土壤抗侵蝕性能影響研究

研究認(rèn)為,植物根系強(qiáng)化土壤抗侵蝕性能的間接機(jī)理主要包括兩個(gè)方面:一是增加土壤中水穩(wěn)性團(tuán)粒和有機(jī)質(zhì)含量,改善土體構(gòu)型，穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu),從而增強(qiáng)土壤顆?？顾鞣稚⒌哪芰?；二是根系的存在可提高土壤的滲透能力,增加土壤入滲速率，延長(zhǎng)匯流時(shí)間，減少坡面徑流，減弱徑流沖刷力。而根系對(duì)土壤侵蝕的直接作用主要表現(xiàn)為增強(qiáng)土壤抗侵蝕能力。

2.1 草被根系穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)土壤入滲能力的間接機(jī)理研究

草地植被的根系主要分布在0-30 cm深的土層內(nèi)，其中直徑小于1 mm的側(cè)根(須根)多分布在0-20 cm土層內(nèi)。草地植被根系淺而集中，并且須根量大、根系較細(xì)，對(duì)其周?chē)耐馏w能夠產(chǎn)生“包裹纏繞”作用，使土體處于三維受力狀態(tài)，進(jìn)而增強(qiáng)土體的抗剪強(qiáng)度，達(dá)到穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)的效果[34-36]。根系在生長(zhǎng)直至死亡腐解的過(guò)程中，可以通過(guò)穿插作用把黃土的大小顆粒和雨土(細(xì)粒團(tuán))等串聯(lián)在一起，以維持、鞏固黃土的疏松和通透狀態(tài)，提高土體的通滲性，把上下土層連成一體，從而能夠保持并鞏固黃土的“點(diǎn)棱接觸側(cè)斜支架式多孔結(jié)構(gòu)”特征[37]。

草地植被根系在提高土壤入滲能力方面具有極其顯著的作用[38]?；罡退栏紩?huì)使土壤產(chǎn)生較多的空隙，一旦地表產(chǎn)流，徑流就可以順著這些空隙、通道和根土接觸面進(jìn)入土壤。根系有助于持續(xù)保持土壤的這種孔隙系統(tǒng)，加強(qiáng)土壤的透水性，增強(qiáng)土壤滲透能力[39]。而根系強(qiáng)化土壤滲透能力的剖面特征是(圖1)：0-30 cm土層內(nèi)的根系能夠顯著提高土壤的滲透性能[19,38]。坡面水流的入滲率是衡量土壤入滲能力的一個(gè)重要指標(biāo)，不同類(lèi)型的草被，其根系增強(qiáng)土壤入滲能力存在著很大差異性。甘卓亭等[40]研究得出，由于黑麥草(Loliumperenne)根系較紅豆草(Onobrychisviciaefolia)根系密集，能較好地強(qiáng)化土壤入滲的能力，所以其平均入滲率高于紅豆草根系徑流小區(qū)。但是，目前在草被根系穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)和增加入滲方面，研究的還不夠深入，重復(fù)性的研究較多，而對(duì)不同退耕年限及不同立地條件下草被根系的研究較少。

2.2 草被根系增強(qiáng)土壤抗侵蝕性能的直接作用研究

從侵蝕動(dòng)力學(xué)機(jī)制來(lái)講，根系主要影響土壤抗侵蝕能力。國(guó)際上多采用可蝕性指標(biāo)來(lái)表征土壤抵抗雨滴打擊和徑流沖刷等侵蝕作用的性能，所以，植物根系與土壤可蝕性的關(guān)系一直受到廣泛關(guān)注[14]。而在研究土壤抗侵蝕能力時(shí)，經(jīng)常從土壤抗沖性和抗蝕性?xún)煞矫孢M(jìn)行研究[41]。土壤抗沖性是指土壤抵抗徑流對(duì)其機(jī)械破壞和推動(dòng)下移的性能[42]。土壤抗蝕性是指土壤對(duì)侵蝕營(yíng)力分解和搬運(yùn)作用的抵抗能力[43]。一般的研究方法是土壤理化參數(shù)分析以及徑流小區(qū)試驗(yàn)法，通過(guò)分析植物根系對(duì)相關(guān)土壤理化和力學(xué)參數(shù)(如有機(jī)質(zhì)、水穩(wěn)性團(tuán)粒含量、滲透性和剪切力等)的影響，以及土壤流失量與土壤參數(shù)的關(guān)系，進(jìn)而分析根系對(duì)土壤抗侵蝕性能的影響，建立土壤可蝕性與植被根系參數(shù)(長(zhǎng)度、密度和生物量等)的定量關(guān)系[4，12，16，44]。

土壤抗沖性是影響土壤水蝕過(guò)程的最基本因素。所以，在侵蝕嚴(yán)重的黃土高原地區(qū)，針對(duì)草地植物根系與土壤抗沖性關(guān)系已展開(kāi)了較為廣泛的研究。不同學(xué)者通過(guò)原狀土沖刷試驗(yàn)，測(cè)定根系和土壤的相關(guān)參數(shù)，提出了增強(qiáng)土壤抗沖性的敏感根系參數(shù)，如根系長(zhǎng)度、≤1 mm徑級(jí)的須根密度、根系生物量和單位土體根系表面積等，并建立了二者的關(guān)系式[15，45-48]。而針對(duì)土壤抗蝕性方面，研究認(rèn)為，草地植被根系可以顯著降低土壤分離速率，減小坡面流輸沙量，從而增強(qiáng)土壤抗蝕性，減少土壤侵蝕。植物死根能夠影響徑流含沙量和土壤流失量，隨著死根長(zhǎng)度和生物量的增加，細(xì)溝間土壤可蝕性的參數(shù)降低，二者之間存在指數(shù)關(guān)系；死根與土壤團(tuán)聚體、分散率和徑流剪切力等都有顯著關(guān)系[12，33，49]。

此外，劉國(guó)彬等[50]研究了黃土高原不同類(lèi)型牧草根系生物力學(xué)特性與土壤侵蝕關(guān)系，結(jié)果表明，牧草毛根的抗拉能力表現(xiàn)為禾本科>豆科>菊科，并且不同類(lèi)型草被根系增強(qiáng)土壤抗侵蝕性能存在差異。研究認(rèn)為，植物根系主要通過(guò)直接固結(jié)纏繞土體，以及間接改善土壤構(gòu)型兩方面來(lái)共同增強(qiáng)土壤抗侵蝕性能，而準(zhǔn)確區(qū)分根系的直接和間接作用貢獻(xiàn)對(duì)于根系與土壤抗侵蝕性能關(guān)系模型研究具有重要意義[7，15，37]。

3 不足與展望

目前，眾多的研究分別揭示了草地植被地上部分影響侵蝕動(dòng)力和地下根系增強(qiáng)土壤抗侵蝕能力的機(jī)理，為進(jìn)一步深入研究草地植被調(diào)控土壤水蝕機(jī)理奠定了重要基礎(chǔ)。但是，由于草被莖葉和枯落物研究方法、手段的局限性以及草被生長(zhǎng)微地形的復(fù)雜性，現(xiàn)有的研究成果涉及不同物種草被、不同結(jié)構(gòu)草被和不同年齡草被及不同立地條件下草被的綜合性研究以及實(shí)施生態(tài)修復(fù)和封禁治理后的草地植被還極為少見(jiàn)，并且很多結(jié)果是通過(guò)室內(nèi)模擬[51]試驗(yàn)得到的，至于自然草被及其空間分布對(duì)坡面降雨侵蝕過(guò)程的影響是否與室內(nèi)研究結(jié)論一致，還不得而知。同時(shí)，不同類(lèi)型草被根系構(gòu)成、分布特征和力學(xué)特征等存在差異，并且根系還受根際環(huán)境以及生長(zhǎng)階段等綜合影響，目前已建立的根系參數(shù)與土壤抗沖性、可蝕性之間的關(guān)系尚難以統(tǒng)一，草地植被根系在時(shí)間及空間上的動(dòng)態(tài)變化對(duì)土壤抗侵蝕性能的影響等亟待進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。并且，目前的研究成果往往是相互割裂的，并未綜合分析草被地上、地下部分控制侵蝕的聯(lián)合作用及機(jī)制[8，17]。因此，要充分認(rèn)識(shí)和揭示草地植被控制土壤水蝕的機(jī)理、更好地與當(dāng)前黃土高原水土保持生態(tài)建設(shè)契合還需從以下幾個(gè)方面開(kāi)展研究：1)在時(shí)間尺度上，需要對(duì)草地植被地上部分及根系進(jìn)行長(zhǎng)期系統(tǒng)的定位觀(guān)察和研究，將莖葉、根系的生長(zhǎng)及枯落物累積、土壤種子庫(kù)等各部分的變化與土壤抗侵蝕能力動(dòng)態(tài)進(jìn)行耦合。2)在空間尺度上，大量研究主要針對(duì)單坡面，對(duì)黃土高原溝壑縱橫[52]及坡面-溝坡在土壤侵蝕過(guò)程中密不可分的實(shí)際考慮不足。因此，這方面還需要系統(tǒng)研究草被類(lèi)型、空間配置及草被蓋度、根系控制坡溝系統(tǒng)土壤水蝕的機(jī)理及有效性。3)在研究?jī)?nèi)容上，①在草被地上部分抑制侵蝕動(dòng)力方面，需要定量探討草被冠層蓋度、葉面積指數(shù)[53]以及枯落物覆蓋度與厚度等與降雨動(dòng)能和雨滴打擊力之間的關(guān)系；并加強(qiáng)對(duì)草被冠層等地上部分削減降雨擊濺動(dòng)力及影響侵蝕機(jī)制的研究，尤其需要對(duì)不同草被類(lèi)型和不同空間配置進(jìn)行比對(duì)研究。②在根系強(qiáng)化土壤抗侵蝕性能方面，需要綜合考慮草地植被的根系形態(tài)學(xué)參數(shù)并進(jìn)行比較研究，對(duì)各形態(tài)學(xué)參數(shù)進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而認(rèn)識(shí)強(qiáng)化土壤抗侵蝕性能的關(guān)鍵根系形態(tài)學(xué)參數(shù)；同時(shí)，還需區(qū)分根系增強(qiáng)土壤抗侵蝕性能的直接作用(纏繞固結(jié)土體)和間接作用(改善土壤構(gòu)型[54]和性能等)貢獻(xiàn)，從而較全面地理解草被根系增強(qiáng)土壤抗侵蝕性能的機(jī)制。③在草被地上和地下部分控制侵蝕的聯(lián)合作用及機(jī)制方面[55]，需要分析草被冠層、莖稈分布、枯落物和根系等控制侵蝕的相對(duì)重要性，并分析雨強(qiáng)、坡度、坡長(zhǎng)及草被生長(zhǎng)階段和不同類(lèi)型草被等因素對(duì)其的影響，綜合分析上述草地不同部分調(diào)控侵蝕的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，系統(tǒng)探討草地植被控制土壤水蝕的機(jī)理。

[1] 唐克麗.中國(guó)水土保持[M].北京:科學(xué)出版社,2004.

[2] 吳欽孝,楊文治.黃土高原植被建設(shè)與持續(xù)發(fā)展[M].北京:科學(xué)出版社,1998.

[3] 焦菊英,王萬(wàn)忠,李靖.黃土高原林草水土保持有效蓋度分析[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2000,24(5):608-612.

[4] Gyssels G,Poesen J,Bochet E,Li Y.Impact of plant roots on the resistance of soils to erosion by water:A review[J].Progress in Physical Geography,2005,29:189-217.

[5] 高雅,林慧龍.草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算前瞻[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2014,23(3):290-301.

[6] Zhou Z C,Gan Z T,Shangguan Z P,Dong Z B.China’s Grain for Green Program has reduced soil erosion in the upper reaches of the Yangtze River and the middle reaches of the Yellow River[J].International Journal of Sustainable Development & World Ecology,2009,16(4):234-239.

[7] De Baets S,Poesen J.Empirical models for predicting the erosion-reducing effects of plant roots during concentrated flow erosion[J].Geomorphology,2010,118:425-432.

[8] Osterkamp W R,Hupp C R,Stoffel M.The interactions between vegetation and erosion:New directions for research at the interface of ecology and geomorphology[J].Earth Surface Processes and Landforms,2012,37:23-36.

[9] 田均良.黃土高原生態(tài)建設(shè)環(huán)境效應(yīng)研究[M].北京:氣象出版社,2010.

[10] 余新曉,張曉明,牛麗麗,岳永杰,武思宏,張滿(mǎn)良.黃土高原流域土地利用/覆被動(dòng)態(tài)演變及驅(qū)動(dòng)力分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,25(7):219-225.

[11] 肖培青,姚文藝,申震洲,楊春霞.苜蓿草地侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程及其水動(dòng)力學(xué)機(jī)理試驗(yàn)研究[J].水利學(xué)報(bào),2011,42(2):232-237.

[12] Ghidey F,Alberts E E.Plant root effects on soil erodibility,splash detachment,soil strength,and aggregate stability[J].Transactions of the ASAE,1997,40(1):129-135.

[13] Hogarth W L,Rose C W,Parlange J Y.Erosion caused by overland flow:An interpolation method[J].Journal of Hydrology,2011,402:155-158.

[14] Fattet M,Fu Y,Ghestem M,Ma W,Fouloneau M,Nespoulous J,Stokes A.Effects of vegetation type on soil resistance to erosion:Relationship between aggregate stability and shear strength[J].Catena,2011,87(1):60-69.

[15] 劉國(guó)彬.黃土高原草地土壤抗沖性及其機(jī)理研究[J].水土保持學(xué)報(bào),1998,4(1):93-96.

[16] De Baets S,Torri D,Poesen J,Salvador M P,Meersmans J.Modelling increased soil cohesion due to roots with EUROSEM[J].Earth Surface Processes and Landforms,2008,33:1948-1963.

[17] 潘成忠,上官周平.降雨對(duì)薄層水流的水動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào),2009(6):843-851.

[18] Wainwright J,Parsons A J,Abrahams A D.Plot-scale studies of vegetation,overland flow and erosion interactions:Case studies from Arizona and New Mexico[J].Hydrological Processes,2000,14(5):2921-2943.

[19] 李鵬.黃土區(qū)草地植被水土保持作用機(jī)理試驗(yàn)研究[D].楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2003.

[20] Frasson R P D,Krajewski W F.Characterization of the drop-size distribution and velocity-diameter relation of the throughfall under the maize canopy[J].Agricultural and Forest Meteorology,2011,151(9):1244-1251.

[21] 劉曉路,高強(qiáng),肖衡林.基于三維土工網(wǎng)墊的植草護(hù)坡技術(shù)研究[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2008,25(3):58-61.

[22] Petan S,Rusjan S,Vidmar A,Miko? M.The rainfall kinetic energy-intensity relationship for rainfall erosivity estimation in the mediterranean part of Slovenia[J].Journal of Hydrology,2010,391:314-321.

[23] Zavala L M,Jordan A,Gil J,Bellinfante N,Pain C.Intact ash and charred litter reduces susceptibility to rain splash erosion post-wildfire[J].Earth Surface Processes and Landforms,2009,34:1522-1532.

[24] Pan C Z,Ma L,Shangguan Z P.Effectiveness of grass strips in trapping suspended sediments from runoff[J].Earth Surface Processes and Landforms,2010,35:1006-1013.

[25] 羅偉祥,白立強(qiáng),宋西德,劉天義,馬志明.不同覆蓋度林地和草地的徑流量與沖刷量[J].水土保持學(xué)報(bào),1990,4(1):30-34.

[26] 白紅英,唐克麗,張科利,陳文亮,查軒.草地開(kāi)墾人為加速侵蝕的人工降雨試驗(yàn)研究[J].中國(guó)科學(xué)院水利部西北水土保持研究所集刊,1993,6(17):87-93.

[27] 鄭粉莉,白紅英,安韶山.草被地上和地下部分?jǐn)r蓄徑流和減少泥沙的效益分析[J].水土保持研究,2005,12(5):86-87,111.

[28] 李勉,姚文藝,陳江南,丁文峰,楊劍鋒,李莉,楊春霞.草被覆蓋下坡溝系統(tǒng)坡面流能量變化特征試驗(yàn)研究[J].水土保持學(xué)報(bào),2005,19(5):13-17.

[29] 李勉,姚文藝,陳江南.草被覆蓋對(duì)坡面流流速影響的人工模擬試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005,21(12):43-47.

[30] 李勉,姚文藝,楊劍鋒,陳江南,丁文峰,李莉,楊春霞.草被覆蓋對(duì)坡面流流態(tài)影響的人工模擬試驗(yàn)研究[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào),2009,17(4):513-523.

[31] 徐震.草被冠層和根系對(duì)坡面徑流輸沙的影響[D].楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2011.

[32] 肖培青,姚文藝,李莉,楊春霞.植被影響下坡面流阻力變化特征研究[J].泥沙研究,2013,3:1-5.

[33] de Ploey J,Savat J,Moeyersons J.The differential impact of some soil loss factors on flow runoff creep and rainsplash[J].Earth Surface Processes,1976(1):151-161.

[34] 龍忠富,唐成斌,劉秀峰,劉正書(shū),孟軍江.喀斯特地區(qū)高等級(jí)公路邊坡等侵蝕劣地草種篩選研究[J].公路,2006(11):187-193.

[35] 張謝東,石明強(qiáng),趙來(lái),劉志強(qiáng).公路邊坡植物根系固土的力學(xué)分析研究[J].交通科技,2008(1):50-52.

[36] 曹佼.基于8種植物根系的抗拉模型分析[D].大連:大連理工大學(xué),2013.

[37] 朱顯謨,田積瑩.強(qiáng)化黃土高原土壤滲透性及抗沖性的研究[J].水土保持學(xué)報(bào),1993,7(3):1-10.

[38] 李勇,徐曉琴,朱顯謨,田積瑩.黃土高原植物根系強(qiáng)化土壤滲透力的有效性[J].科學(xué)通報(bào),1992,37(4):366-369.

[39] 李勉,姚文藝,李占斌.黃土高原草本植被水土保持作用研究進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2005,20(1):74-80.

[40] 甘卓亭,葉佳,周旗,周正朝,上官周平.模擬降雨下草地植被調(diào)控坡面土壤侵蝕過(guò)程[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2010,30(9):2387-2396.

[41] 徐少君,曾波.三峽庫(kù)區(qū)5種耐水淹植物根系增強(qiáng)土壤抗侵蝕效能研究[J].水土保持學(xué)報(bào),2008,22(6):13-18.

[42] 伏耀龍,張興昌.岷江干旱河谷區(qū)不同土地利用方式下土壤抗沖性試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2012,43(7):50-55.

[43] 楊智,蘭雪,戴全厚,楊勝權(quán).黔中地區(qū)不同巖性土壤抗沖抗蝕性研究進(jìn)展[J].水土保持研究,2010,17(4):6-9.

[44] 鄭粉莉,張鋒,王彬.近100年植被破壞侵蝕環(huán)境下土壤質(zhì)量退化過(guò)程的定量評(píng)價(jià)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2010,30(22):6044-6051.

[45] 李勇.黃土高原植物根系與土壤抗沖性[M].北京:科學(xué)出版社,1995.

[46] 周正朝,上官周平.子午嶺次生林植被演替過(guò)程的土壤抗沖性[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2006,26(10):3270-3275.

[47] 宋坤,潘曉星,穆立薔.6種草本植物根系土壤抗沖性[J].國(guó)土與自然資源研究,2013(3):82-83.

[48] 李鵬,李占斌,魯克新.黃土區(qū)草本植被根系與土壤垂直侵蝕產(chǎn)沙關(guān)系研究[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2006,30(2):302-306.

[49] 唐科明,張光輝,任宗萍,汪邦穩(wěn).坡面薄層水流分離土壤的動(dòng)力學(xué)機(jī)理[J].水土保持學(xué)報(bào),2011,25(4):46-49.

[50] 劉國(guó)彬,蔣定生,朱顯謨.黃土區(qū)草地根系生物力學(xué)特性研究[J].土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào),1996(3):21-28.

[51] Pan C Z,Shangguan Z P.Runoff hydraulic characteristics and sediment generation in sloped grassplots under simulated rainfall conditions[J].Journal of Hydrology,2006,331:178-185.

[52] 蘇嫄,焦菊英,王巧利,杜華棟,王志杰,寇萌.黃土丘陵溝壑區(qū)不同侵蝕環(huán)境下幼苗庫(kù)及其與地上植被的關(guān)系[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2013,22(5):154-164.

[53] Wen Z M,Brian G L,Jiao F,Lei W N,Shi H J.Stratified vegetation cover index:A new way to assess vegetation impact on soil erosion[J].Catena,2010,83:87-93.

[54] 曾全超,李婭蕓,劉雷,安韶山.黃土高原草地植被土壤團(tuán)聚體特征與可蝕性分析[J].草地學(xué)報(bào),2014,22(4):743-749.

[55] Jiao J Y,Zou H Y,Jia Y F,Wang N.Research progress on the effects of soil erosion on vegetation[J].Acta Ecologica Sinica,2009,29(2):85-91.

(責(zé)任編輯 王芳)

2015年第1期《草業(yè)科學(xué)》審稿專(zhuān)家

柴 琦 陳兵林 陳先江 丁路明 董全民 侯扶江 金 樑 李金花 李旭東

李彥忠 劉桂霞 劉 權(quán) 上官周平 孫 龍 王成章 王 朋 王赟文 王兆龍

翁秀秀 武高林 席杰軍 謝文剛 徐秉良 徐春城 徐云遠(yuǎn) 楊惠敏 楊培志

于應(yīng)文 張吉宇 張曉波 趙寶玉 趙成章

承蒙以上專(zhuān)家對(duì)《草業(yè)科學(xué)》期刊稿件的審閱，特此表示衷心的感謝！

DOI:10.11829j.issn.1001-0629.2014-0034

陳天龍，王彥榮，王宇，張吉宇，劉志鵬.蒺藜苜蓿EMS誘變突變體庫(kù)的構(gòu)建及突變體表型的分析[J].草業(yè)科學(xué)，2015,32(1)：71-77.

CHEN Tian-long,WANG Yan-rong,WANG Yu,ZHANG Ji-yu,LIU Zhi-peng.Construction of mutant populations by EMS and phenotypic analysis ofMedicagotruncatula[J].Pratacultural Science，2015,32(1)：71-77.

* 收稿日期：2014-01-20 接受日期：2014-05-20

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31072072、31272492)；蘭州大學(xué)中央高?；A(chǔ)研究基金項(xiàng)目(lzyjbky-2012-94)

第一作者：陳天龍(1988-)，男，甘肅張掖人，在讀碩士生，研究方向?yàn)椴蓊?lèi)作物栽培學(xué)。E-mail:chentl11@lzu.edu.cn

通信作者：劉志鵬(1979-)，男，陜西武功人，副教授，博士，研究方向?yàn)槟敛萦N與分子生物學(xué)。E-mail:lzp@lzu.edu.cn

Research progress on mechanism of grassland vegetation regulating soil erosion in Loess Plateau

ZHANG Xiao-yan, ZHOU Zheng-chao

(College of Tourism Environment Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)

As one of the most serious soil erosion areas in China, grassland vegetation is priority for vegetation construction in the Loess Plateau area by its unique geographical conditions and limited water. Grassland vegetation has already contributed a lot to control soil water erosion. Based on the relationships between different parts of grassland vegetation and soil erosion, the present paper drew a conclusion that grassland aboveground parts can weaken rainfall energy and runoff erosion power, and grass roots were able to enhance soil penetrability and soil anti-erodibility by improving soil properties and winding soil mass. In order to provide references for vegetation preventing and controlling soil erosion in Loess Plateau, two aspects of current research progress were summarized including the grassland aboveground part controlling soil erosion power and grass roots enhancing soil anti-erodibility and the exiting problem were discussed.

soil erosion; Loess Plateau; soil water erosion power; soil anti-erodibility; grassland vegetation

ZHOU Zheng-chao E-mail:zhouzhengchao@126.com

2014-06-13 接受日期：2014-09-29

陜西省青年科技新星項(xiàng)目——黃土高原草被控制坡溝系統(tǒng)徑流侵蝕動(dòng)力機(jī)制及有效性研究(2014KJXX-52)；霍英東教育基金會(huì)高等院校青年教師基金——黃土高原小流域土壤侵蝕動(dòng)態(tài)對(duì)氣候變化的非線(xiàn)性響應(yīng)(131025)；陜西師范大學(xué)中央高校項(xiàng)目——植被坡面水流水力學(xué)特性及對(duì)侵蝕輸沙的影響(GK201103003)

張曉艷(1988-)，女，安徽阜陽(yáng)人，在讀碩士生，主要從事植被生態(tài)與土壤侵蝕關(guān)系研究。E-mail:zxy20121119@163.com

周正朝(1980-)，男，四川瀘州人，副教授，博士，主要從事土壤侵蝕方面的研究。E-mail:zhouzhengchao@126.com

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0285

S812.2

A

1001-0629(2015)01-0064-07

張曉艷，周正朝.黃土高原地區(qū)草地植被調(diào)控土壤水蝕機(jī)理的研究進(jìn)展[J].草業(yè)科學(xué),2015,32(1):64-70.

ZHANG Xiao-yan, ZHOU Zheng-chao.Research progress on mechanism of grassland vegetation regulating soil erosion in Loess Plateau[J].Pratacultural Science，2015,32(1)：64-70.