植被恢复调控黄土高原坡面泥沙源-汇转换的动态机制：来自野外冲刷实验的证据

《Geomorphology》：Vegetation restoration regulates slope-scale sediment source–sink transitions on the Loess Plateau: Evidence from field scouring experiments

　　本研究通过野外原位冲刷实验，结合3D激光扫描和数字高程差分（DoD）技术，系统揭示了黄土高原植被恢复不同阶段（1、11、15、25年）对坡面径流泥沙和侵蚀-沉积转换的调控机制。研究发现植被减流减蚀效应并非随恢复年限线性增加，11年恢复坡面减流效果最佳，25年坡面减蚀能力最强，明确了"轻度沉积>轻度侵蚀>中度侵蚀"的侵蚀演化路径，为退耕还林工程的生态效益评估提供了动态证据。

　　

^亮点分析

^{不同演替阶段和流量条件下的径流泥沙特征差异}

本研究表明，坡面径流和产沙量并未随植被恢复呈单调下降趋势，而是表现出显著的阶段性差异。11年恢复坡面减流效果最佳，25年坡坡面减蚀能力最强。渐进式植被恢复增加了群落多样性，改变了垂直结构（如冠层盖度、枯落物层和根系构型），从而增强了生态系统功能。具体而言，11年恢复阶段草本植物群落形成密集地表覆盖，有效拦截径流；25年阶段木本植物根系网络显著增强土壤抗蚀性。高冲刷流量（16 L/min）会加速侵蚀动态过程，但成熟恢复阶段仍能维持较好的水土保持功能。

^{植被演替过程中泥沙源-汇转换机制}

通过数字高程差分（DoD）分析发现，随着自然演替推进，坡面泥沙源-汇转换逐渐稳定。重度沉积区（轻度侵蚀>中度侵蚀。在侵蚀过程中未发生源汇转换的区域比例分别为：1年（71.62%）、11年（61.18%）、15年（68.26%）、25年（53.00%）。这表明随着植被恢复，坡面逐渐从侵蚀主导状态向更稳定的条件转变。

^结论

本研究以黄土高原丘陵沟壑区典型退耕还林坡面为对象，通过原位冲刷实验结合3D激光扫描和数字高程差分分析发现：植被的缓流减蚀效应与演替阶段并非严格正相关。11年恢复坡面减流效果最强，25年坡面减蚀能力最优。随着自然演替推进，坡面逐渐形成稳定的泥沙源-汇转换模式，侵蚀演化路径主要表现为轻度沉积向轻度-中度侵蚀转变。研究成果为退耕还林工程的动态效益评估提供了科学依据，支持黄土高原水土保持和生态修复实践。