香根草植物篱对三峡库区紫色土坡地泥沙沉积的影响

Influence of Vetiveria Zizanioides Hedgerow on the Sediment Deposition of Purple Soil Slope in the Three Gorges Reservoir Area

摘要

以三峡库区紫色土坡地为研究对象，设置2个降雨强度（60和120 mm/h）和3种坡面条件（裸坡对照CK、植物篱P和仅有植物篱根系R），采用稀土元素示踪技术结合人工模拟降雨实验，研究了香根草植物篱对坡地泥沙沉积的影响。结果显示，坡地泥沙沉积主要发生在坡面中下部（0~40和>40~140 cm示踪段），与CK相比，R和P坡面的沉积速率平均分别增加了42.88%和79.06%。CK条件下，60 mm/h降雨强度时各坡段对总沉积的贡献随坡段位置的升高而增加，在>340~440 cm示踪段达到60.13%，120 mm/h降雨强度则呈现波动变化；P和R条件下，>140~240和>340~440 cm示踪段贡献率相对较大，>240~340 cm示踪段贡献率相对较小。结果表明，香根草植物篱明显改变了坡地泥沙沉积分布和各示踪段沉积泥沙来源，造成坡地上部泥沙对总沉积的贡献减小而坡地中下部对总沉积的贡献增加。

Abstract

Taking the purple soil slope in the Three Gorges Reservoir Area as the research object, the present study employed the rare earth element tracing method to differentiate sediment sources. Simulated rainfall experiments were conducted under three slope conditions (CK: control slope; P: hedgerow and R: only hedgerow root) at two rainfall intensities (60 mm/h and 120 mm/h) to assess the effects of Vetiveria Zizanioides hedgerows on sediment deposition. The findings revealed that the sediment primarily deposited in the middle and lower parts of the slope (in the tracer sections of 0~40 cm and >40~140 cm). Compared with the control slope (CK) condition, the deposition rates increased by 42.88% and 79.06% under the R and P slope conditions, respectively. Under the CK slope condition, the contribution of each slope section to the total deposition increased with the slope position under a rainfall intensity of 60 mm/h. Specifically, the tracer section ranging from >340 to 440 cm reached a contribution rate of 60.13%; however, under a rainfall intensity of 120 mm/h, the contribution of each slope section to the total deposition exhibited a fluctuating pattern. Under the P and R slope conditions, the contribution increased in the tracer sections ranging from >140 to 240 cm and from >340 to 440 cm, but decreased in the tracer section ranging from >240 to 340 cm. Therefore, the presence of hedgerows significantly altered the sediment distribution on the slope and the sedimentation source of deposition, leading to a reduced contribution of the upper slope and an increased contribution of the middle and lower slopes to the total deposition.

Graphical abstract

0　 引 言

三峡库区水土流失严重，是典型的生态脆弱区^[1]。紫色土（purple soil）是三峡库区坡耕地的主要土壤类型，具有土层浅薄、结构疏松和抗侵蚀能力差的特点，极易发生水土流失^[2]。作为坡耕地土壤资源保护性利用的重要技术手段，植物篱（hedgerow）可以实现坡耕地生态经济协调发展和持续耕作利用^[3]，是三峡库区坡地重要的水土保持措施之一^[4，5]。植物篱可以在坡面形成拦截屏障，显著影响坡面土壤的剥离、搬运和沉积过程。植物篱抵抗侵蚀的作用主要体现在两方面：一方面物理阻挡泥沙，导致泥沙沉积；另一方面隔断坡面径流，改变了篱前和篱后径流能量的分布^[6]。相关研究表明，植物篱可以减少坡面10.5%~57.4%径流和30.6%~82.2%泥沙的产生^[7~9]。郭萍等^[10]分析认为，植物篱是通过地上和地下共同作用影响坡面侵蚀过程，其中地上部分对产流产沙的影响大于地下部分。杨帅等^[11]对比植物篱坡面和裸坡面产流产沙过程，认为植物篱部位土壤渗透能力与坡面阻力陡增，在侵蚀前期使径流经过植物篱带时挟沙能力下降，导致泥沙沉积，成为侵蚀过程的泥沙“汇”区；此后随着侵蚀的持续，淤积的泥沙颗粒因抗蚀能力差，提供了充足的泥沙来源，在侵蚀后期转变为后续侵蚀中的泥沙“源”区。这种侵蚀过程中的“源-汇”转变造成植物篱在产流后期减沙效果减弱，甚至出现植物篱坡面的产沙量大于裸坡面的情况。因此，弄清植物篱对坡地泥沙沉积的影响对深入理解植物篱侵蚀阻控机理具有重要意义，而目前相关研究较少，植物篱对坡地泥沙沉积分布以及沉积泥沙来源的影响亦不明确。

研究坡面土壤沉积的空间分布可以更好地了解坡面土壤侵蚀过程，对坡面土壤侵蚀防治和治理具有重要意义^[12]。稀土元素（rare earth element, REE）示踪剂与土壤颗粒吸附强烈，具有难溶于水、不易被植物吸收、对生态环境无害且检测灵敏度和精确度高等优点^[13]，被认为是较理想的稳定性示踪剂^[14]。近年来，稀土元素示踪技术被广泛应用于研究坡面和小流域泥沙沉积分布，已取得了丰硕成果，被认为是研究侵蚀沉积分布的有效手段^[15，16]。目前关于黄土、黑土等坡地沉积的影响已开展了一些研究^[17~19]。

基于上述研究，本文以三峡库区紫色土坡地为研究对象，利用稀土元素示踪技术，在不同降雨强度和坡面条件下进行人工模拟降雨实验，对比分析不同示踪段在坡面不同部位的沉积分布情况、沉积泥沙来源以及各示踪坡段对坡面总沉积量的贡献率，以期探明植物篱对坡地沉积分布的影响，为三峡库区坡地水土保持以及水土资源可持续高效利用提供科学依据。

1　 材料与方法

1.1　实验材料

本实验所使用的土壤为采自湖北省秭归县水田坝乡（110°38′~110°44′E，30°21′~30°10′N）的紫色土。实验前，土壤经风干处理，并通过筛分（5 mm）分离出土壤中的植物根系、石子等杂物。采用环刀法测定野外土壤容重为1.30 g/cm³，雷磁pH计（PHS-3E型，上海雷磁仪器厂）测定pH值为6.87，使用重铬酸钾氧化-外加热法测定有机质含量为6.74 g/kg，TopSizer激光粒度分析仪（SCF-108型，珠海欧美克仪器公司）测定颗粒组成：黏粒（<0.002 mm）16.50%、粉粒（0.002~0.05 mm）38.44%、砂粒（>0.05~2.00 mm）45.06%。所用植物篱植物香根草是三峡库区常用植物篱物种^[4]。考虑施用量、价格和检测灵敏度等因素，本研究选取氧化钐（Sm₂O₃）、氧化铈（CeO₂）、氧化镧（La₂O₃）、氧化镱（Yb₂O₃）和氧化铕（Eu₂O₃）5种稀土元素氧化物作为示踪剂。经测定，本研究所用土壤中Sm、Ce、La、Yb、Eu元素的背景值分别为5.79、39.80、30.54、3.37、1.89 mg/kg ^[20]。

1.2　实验设置

15°~25°坡耕地适宜采用植物篱措施，三峡库区湖北段1 h最大降雨量在55~110 mm之间^[21]，因此本研究实体模型坡度设置为15°，降雨强度设置为60和120 mm/h。同时，为研究植物篱对三峡库区紫色土坡地泥沙沉积的影响，设置3种坡面条件（裸坡对照CK、植物篱P和仅有植物篱根系R）。为方便描述，后文中使用坡面条件-降雨强度表示实验条件，如CK-60表示实验条件为裸坡条件-降雨强度为60 mm/h。所用人工降雨设备为中国科学院水利部水土保持研究所研制的降雨高度最大可达7 m的组合侧喷式降雨器（BX-1型），其有效降雨面积为35 m²，且降雨均匀度大于80%^[22]。坡面实体模型（图1A）底板采用的是现浇钢筋混凝土，四壁采用砖块和水泥砂浆砌筑，有效尺寸为440 cm×100 cm×50 cm。其中400 cm长模拟裸坡地区域，40 cm长模拟植物篱区域。实体模型设有底部排水口，以确保降雨过程中坡体中的水能够自由排除。

为节约成本和提高工作效率，减少植物生长时间的影响，在预先制作各面挡板均可拆卸的种植槽（长100 cm、宽40 cm和高50 cm）中培育形成植物篱，同时预先形成15°坡度，与坡面实体模型坡度一致。于2018年4月装填种植槽，先在种植槽底部装填10 cm厚粗砂以保证槽内能够自由排水，然后将标有Sm示踪元素的紫色土壤分层装填于生长槽中，再将香根草植物篱按照行距20 cm、株距10 cm种植于槽内，开始养护。正式实验前植物篱已经养护1年以上，形成地下根系含量达到6.58 kg/m³，地上平均茎秆直径为7.45 mm，平均茎秆数为424.5根/行的密闭植物篱。

1.3　稀土元素布设与装填

本研究中Sm、Ce、La、Yb、Eu元素的施放浓度分别为169.20、824.60、723.60、93.50、45.60 mg/kg，所施放浓度大于其背景值的20倍以上，满足所施放稀土元素浓度必须显著大于相应土壤背景值浓度的稀土元素布设原则^[23]。各示踪段所需施放的稀土元素氧化物的量根据施放浓度、标记的土壤质量和氧化物调整系数计算确定，采用逐步稀释法和筛分法相结合的方法将稀土元素与目标土壤均匀混合，制成含稀土元素的实验示踪用土^[24]。

为区分坡地各部位的泥沙，在装填模型时沿坡面长度方向将Sm、Ce、La、Yb、Eu分别布设在坡面0~40、>40~140、>140~240、>240~340、>340~440 cm区间段（图1A）。对于CK坡面：使用紫色土按设计容重1.30 g/cm³分层（一层5 cm，共8层）装填整个坡面，在装填上一层土壤之前，对下层土壤进行表面打毛和压实处理，以避免出现土层分层，并保证装填土壤容重均匀。对于P坡面：首先将Sm示踪段的植物篱生长槽整体吊装至坡地实体模型对应位置并固定，拆卸前后挡板以避免影响坡面侵蚀过程，随后按照从下向上的顺序，分层装填各示踪段的土壤。R坡面条件准备过程与P坡面一致，区别是在装填完成后用剪刀沿地表剪掉植物篱地上部分。在装填过程中，使用铝片将各示踪段分开以避免含不同元素标记的土壤相互污染，然后分层装填，装填过程中逐步升高铝片，待所有土壤装填完后取出所有铝片。

土壤装填完成后，使用降雨强度为30 mm/h左右的雾状雨对所铺设的土壤进行湿润处理，待坡面表层土壤即将开始产生径流时停止湿润，并使用塑料薄膜覆盖整个坡面，静置24 h左右。这样做一方面可以减少因装填土壤造成的不一致性，另一方面可以使稀土元素更好地吸附土壤^[10]。

1.4　实验过程

设计降雨强度后，掀开塑料膜，待坡面连续产流后开始计时，60 min后停止降雨。降雨结束后，使用环刀（直径61.8 mm）在坡面不同位置取样（图1B），取样高度视泥沙沉积程度而定，取样时确保取样深度略大于泥沙沉积深度。整体而言，篱前所用取样环刀高度大于其他部位所用取样环刀高度，不采用统一高度是为了避免沉积少的区域原坡面土壤过分稀释沉积土壤所含稀土元素浓度，造成误差。随后将各取样点的土壤烘干并称质量，样品经消解处理后，使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，X Series Ⅱ型，赛默飞世尔科技公司）测定其中稀土元素的含量，用来分析坡面泥沙沉积的空间分布。

1.5　指标测定与数据分析

通过分析降雨结束后坡面不同采样点中稀土元素的含量来确定坡面沉积信息。各取样点中来源于不同示踪段的土壤质量采用基于富集系数的Zhang修正模型计算，见公式（1）^[25]。不同示踪段贡献率则采用公式（2）计算。

m_{\mathrm{S},i}=\frac{\left(w_{\mathrm{R},i}-w_{\mathrm{B},i}\right)m_{\mathrm{s}}}{\eta w_{\mathrm{C},i}}（1）

r_i=\frac{m_{\mathrm{S},i}}{m_{\mathrm{S}}}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}（2）

式中：m_S,i （kg）表示样品中来源于i元素示踪段的土壤质量；w_R,i （mg/kg）为沉积泥沙中i元素的实测质量浓度；w_B,i （mg/kg）为土壤中i元素的背景值质量浓度；m_S（kg）为降雨后用环刀在采样点所取的土壤质量；η为沉积泥沙样品中粒径小于0.05 mm样品的富集系数，为采样点泥沙与原始土壤中粒径小于0.05 mm样品的含量之比；w_C,i （mg/kg）为i元素施放浓度；r_i （%）为i元素示踪段的贡献率。

将计算得到的各示踪段土壤质量的总量与实际环刀土样质量进行对比，根据公式（3）计算误差σ。

\sigma =\left|\left(\mathrm{1}-\frac{{\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^{\mathrm{5}}}{m}_{\mathrm{S},i}}{m_{\mathrm{S}}}\right)\times \mathrm{100}\mathrm{\%}\right|（3）

经计算，各场次计算误差在9.87%~14.97%之间，平均为13.43%，表明Zhang修正模型计算三峡库区紫色土泥沙沉积量具有较高的精确度。在本研究中，泥沙沉积被认为来源于其他示踪段的土壤，因此各取样位置中来源于其他元素示踪段的土壤质量之和为所取样点的沉积量，不同取样位置的沉积速率v用所取样点的沉积量除以环刀面积表示，如公式（4）。

v=\frac{{\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^n}{m}_i}{A}（4）

式中：v（kg/m²）为取样位置的沉积速率；m_i （kg）为i元素示踪段的沉积质量；A（m²）为取样环刀横截面面积；坡地总沉积量则由各示踪坡段的沉积速率v与其示踪坡段的面积乘积之和确定。

各元素示踪段对总沉积量的贡献率由公式（2）确定，此时m_S是总沉积量，r_i （%）为i元素示踪段对沉积量的贡献率。

采用Microsoft Excel 2019对数据进行整理，在Origin 2021中将各取样点的中心位置作为X、Y值，沉积速率为Z值输入，然后采用Kriging插值进行等值线绘图形成坡面沉积分布图，其余图像均采用AutoCAD 2016绘制。

2　 结果与分析

2.1　坡面沉积分布

表1分析了不同坡面条件在不同降雨强度下各坡段沉积速率。总体来说，各坡段沉积速率随着降雨强度的增加而增加：与CK坡面条件相比，R和P两种坡面条件的沉积速率分别增加了10.03%~75.73%、49.58%~108.53%，平均分别增加了42.88%和79.06%。同时坡面条件会影响坡面不同位置沉积速率，相较于CK坡面条件，R和P坡面条件下0~40、>40~140、>140~240、>240~340 cm示踪段的平均沉积速率分别增加了158.72%、103.41%、66.01%、69.62%和260.87%、429.35%、158.17%、178.48%，表明香根草植物篱能够有效促进坡面不同部位沉积。分析了不同降雨强度和坡面条件下的坡地泥沙沉积分布情况（图2），发现坡面沉积主要发生在坡面中下部（0~40和>40~140 cm示踪段），植物篱显著改变了坡面沉积分布。P坡面条件下更多泥沙沉积于植物篱的篱前（0~40 cm示踪段中靠近40 cm的后半段），而R坡面条件下更多泥沙沉积于0~40 cm示踪段中靠近0 cm的前半段。

2.2　不同示踪段的泥沙沉积分布

坡面条件对各示踪段沉积分布影响明显，R和P坡面条件下各示踪段的沉积速率明显大于CK坡面条件下相应示踪段的沉积速率（图3）。受侵蚀搬运影响，各示踪坡段侵蚀泥沙均沉积于其所处坡位的下方，其中>240~340和>340~440 cm示踪段在各坡面条件下均较为均匀的沉积于其所处坡位下方的部位，而>140~240 cm和>40~140示踪段的泥沙沉积分布则有所差异。CK坡面条件下>40~140示踪段侵蚀泥沙比较均匀的沉积于0~40 cm示踪段，>140~240 cm示踪段侵蚀泥沙主要集中在>40~140 cm示踪段；而R坡面条件下>40~140和>140~240 cm示踪段的泥沙则主要沉积于0~40 cm示踪段靠近0 cm的前半段；P坡面条件下>40~140 cm示踪段侵蚀泥沙主要沉积在0~40 cm示踪段靠近40 cm的后半段，>140~240 cm示踪段侵蚀泥沙主要沉积在>40~140 cm示踪段靠近40 cm的前半段和0~40 cm示踪段靠近40 cm的后半段。此外，随着降雨强度增加，各示踪段沉积于不同坡面位置的沉积速率明显增加。

2.3　各坡段沉积泥沙来源分析

坡面侵蚀泥沙一般被雨滴和坡面径流自上而下搬运沉积，因此，各坡段沉积来源于位于其上方的各示踪坡段。坡面条件对各示踪段沉积泥沙来源造成明显影响，相较CK坡面条件，R和P坡面条件下各示踪段沉积泥沙来源差异明显（图4）。

与CK坡面条件相比，R坡面条件下Sm示踪坡段沉积泥沙来源于>40~140和>140~240 cm示踪段的贡献率平均分别增加了37.55%和55.85%，而来源于>240~340和>340~440 cm示踪段的贡献率平均分别减少了80.99%和170.09%；>40~140 cm示踪段沉积泥沙来源于>140~240 cm示踪段的贡献率平均减少了36.24%，来源于>240~340和>340~440 cm示踪段的贡献率平均分别增加了27.11%和16.67%；>140~240 cm示踪段沉积泥沙来源于>240~340 cm示踪段的贡献率平均减少了94.78%，而来源于>340~440 cm示踪段的贡献率增加了29.78%。

与CK坡面条件相比，P坡面条件下0~40 cm示踪段沉积泥沙来源于>40~140和140~240 cm示踪段的贡献率平均分别增加12.78%和81.19%，来源于>240~340和>340~440 cm示踪段的贡献率平均分别减少52.78%和183.09%；>40~140 cm示踪段沉积泥沙来源于>140~240 cm示踪段的贡献率平均增加了18.57%，来源于>240~340和>340~440 cm示踪段的贡献率平均分别减少了79.02%和2.09%；>140~240 cm 示踪段沉积泥沙来源于>240~340 cm示踪段的贡献率平均减少了173.12%，而来源于>340~440 cm坡段的贡献率平均增加了48.68%。

与R坡面条件相比，P坡面条件下0~40 cm示踪段沉积泥沙来源于>40~140 cm示踪段的贡献率平均减少了22.12%，来源于>140~240、>240~340和>340~440 cm示踪段的贡献率平均分别增加了16.26%、18.46%和33.33%；>40~140 cm示踪段沉积泥沙来源于>140~240 cm示踪段的贡献率平均增加了64.76%，来源于>240~340和>340~440 cm示踪段的贡献率平均分别减少了127.45%和19.11%；>140~240 cm示踪段沉积泥沙来源于>240~340 cm示踪段的贡献率平均减少了134.53%，而来源于>340~440 cm坡段的贡献率平均增加了34.09%。可见，植物篱显著增加0~40 cm示踪段来源于>40~240 cm示踪段的泥沙却减少了来源于>240~440 cm示踪段的泥沙，同时对其他坡位的沉积泥沙来源也造成明显改变。

2.4　各示踪坡段对坡面总沉积量的贡献

不同坡面条件和降雨强度下各示踪坡段总沉积量来源贡献率存在明显差异（图5）。植物篱对坡面沉积的影响程度受到降雨强度的影响。CK坡面条件下，在60 mm/h降雨强度时，各坡段对总沉积的贡献随着位置的增高而增加，最大值出现在>340~440 cm示踪段，贡献率达到60.13%。而在120 mm/h降雨强度时各部位对总沉积的贡献呈现波动变化规律，>140~240和>340~440 cm示踪段贡献率均接近35%。在R和P坡面条件下，各部位对总沉积的贡献呈现波动变化规律，>140~240和>340~440 cm示踪段贡献率相对较大，而>240~340 cm示踪段贡献率相对较小。与CK坡面条件相比，在较低降雨强度时R、P坡面条件的总沉积量来源于>40~140和>140~240 cm示踪坡段贡献率明显增加，但来源于>240~340和>340~440 cm示踪段贡献率则显著减少，在较高降雨强度下，植物篱对坡面泥沙沉积来源的影响相对较小。

3　 讨 论

坡面侵蚀泥沙主要沉积于坡面中下部，这与前人众多研究结果一致^[26]。在降雨过程中雨滴击溅和径流冲刷剥离坡面土壤颗粒并将其向下搬运，随着坡长增加，剥离搬运泥沙也逐渐增加，径流中含沙量也持续增加并渐趋饱和，待其超过径流输沙能力时则会发生沉积^[14]，因此坡面上部以侵蚀为主，而沉积主要出现在坡面下部^[27]。坡面总沉积量整体呈现由小到大的次序：CK，R，P，植物篱坡面条件增加坡面沉积速率。植物篱坡面条件显著影响坡面沉积分布，R坡面条件下更多泥沙沉积于0~40 cm示踪段前半段，P坡面条件下更多泥沙沉积于植物篱篱前（0~40 cm示踪段后半段），这与P和R坡面条件下植物篱发挥不同作用有关（图2和图6）。R坡面条件下，仅有植物根系发挥作用，植物篱地下根系固持土壤，提高区域内抗侵蚀能力，实验过程中也发现此区域内未出现明显侵蚀（图6B）。CK坡面条件下0~40 cm示踪段出现细沟（图6A），能够有效输移侵蚀泥沙，而R坡面条件下该示踪段则未产生明显侵蚀，因此0~40 cm 示踪段可以作为缓冲区，上部水沙进入此缓冲区域后迅速径流宽度急剧增加而深度则迅速减小，径流能量得到释放^[28]，因此出现大量泥沙沉积于0~40 cm示踪段前半段。而对于P坡面条件，除了地下根系作用外，植物篱的地上部分也能发挥巨大作用，其密闭的地上部分在坡面对上方水沙直接阻拦，形成大面积的回水区，径流流速急剧减小，造成大量泥沙淤积在篱前（图6C）^[29]。

植物篱显著改变各示踪段沉积泥沙来源，显著增加0~40 cm示踪段来源于>40~140和>140~240 cm示踪段的泥沙，却减少了来源于>240~340和>340~440 cm示踪段的泥沙，这与R坡面条件时0~40 cm示踪段为缓冲带和P坡面条件时形成篱前积水增加沉积有关。CK坡面条件时，侵蚀泥沙能够经过雨滴和径流搬运出坡面，各部位沉积泥沙来源主要与搬运距离有关，搬运距离越长，沉积的可能性越大，而在植物篱坡面条件下，由于0~40 cm示踪段径流泥沙连通性发生显著改变，造成近处侵蚀泥沙沉积的可能性增加，因而增加了>40~140和>140~240 cm示踪段的贡献率。在降雨强度60 mm/h的CK坡面条件下，各部位对总沉积的贡献随着位置的增高而增加。这是因为降雨过程中，径流会沿坡面自上而下汇集，被雨滴击溅起动的泥沙随坡面径流向下搬运^[27]，坡段所处位置越高，泥沙搬运的距离相对越长，沉积在坡面的可能性就越大。加之较低降雨强度条件下坡面细沟发育不明显，侵蚀泥沙无法被径流有效运输，同样有利于侵蚀泥沙沿坡面沉积。在较高降雨强度和植物篱坡面条件下各部位对总沉积的贡献呈现波动变化规律，这主要与降雨强度增加和植物篱本身影响坡面细沟侵蚀的发育程度有关^[30]。随着降雨强度增加，坡面细沟发育更加充分，坡面径流泥沙连通性更好，坡面上部泥沙被直接带出坡面的可能性更大，因而各部位对总沉积的贡献不再随着位置的增高而增加，而是呈现波动的变化规律。植物篱改变坡面侵蚀过程，P坡面条件下完整的植物篱除根系固土作用外^[20]，地上部分对地表径流和上方来沙的机械拦截使其在植物篱前形成回水，将沉积在篱前的各示踪坡段侵蚀泥沙重新分配后从篱间带走，因此导致对总沉积的贡献呈现波动的变化趋势，而R坡面条件下植物篱区域作为难以侵蚀的缓冲区使得坡面中下段径流路径无法连通，径流运输泥沙动力被削弱，使得各坡段对总沉积的贡献较为复杂。在R和P坡面条件下，>140~240和>340~440 cm示踪段对总沉积的贡献相对较大，>240~340 cm示踪段贡献率相对较小，一方面是因为>40~140 cm示踪段受雨滴击溅和坡面上方（>240~340和>340~440 cm示踪坡段）汇流侵蚀^[31]，使得>140~240 cm示踪段被雨滴击溅起动的泥沙随水流搬运出该坡段后沉积在植物篱前，进而增加了沉积贡献率，另一方面是坡面下方植物篱地上部分拦截坡面上方来沙限制细沟在0~40 cm示踪段发育，而坡面中部细沟发育活跃，细沟的下切、溯源以及沟壁坍塌更为明显，使之成为坡面沉积泥沙主要来源。坡面中上部由于径流冲刷作用小，细沟溯源很难延伸至此，使得泥沙侵蚀相对较少^[32]，而处于坡面上方的>340~440 cm示踪段贡献率较大，主要是因为泥沙搬运距离较长，加之植物篱阻碍细沟发育影响坡面输沙携沙能力，使得>340~440 cm示踪段贡献率相对较高。

4　 结 语

植物篱对坡地泥沙沉积分布以及沉积泥沙来源的影响尚不明确。本文研究设置CK、R和P共3种坡面条件，利用稀土元素示踪技术结合模拟降雨实验，分析了植物篱对坡地泥沙沉积的影响。侵蚀泥沙主要沉积于坡面中下部（0~40和>40~140 cm）位置，植物篱造成坡面各断面泥沙沉积增加。此外，植物篱明显改变了坡地泥沙沉积分布规律和各示踪段沉积泥沙来源，造成坡地上部泥沙对总沉积的贡献减小而坡地中下部泥沙对总沉积贡献增加。以上研究结果可望为三峡库区坡地水土保持以及水土资源可持续高效利用提供科学依据。

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