白三叶不同部位减沙效应及其对径流水动力学参数的影响

植被是控制土壤侵蚀的关键因子，研究植被不同部位的减沙效益及机理对于水土保持、植物保护和恢复具有指导意义。以白三叶（Trifolium repensL.）和红壤为实验对象，采用人工模拟降雨的方式，在坡度15°和雨强60、120、180 mm·h-1条件下，测定完整植株坡面、根系坡面和裸坡的产流产沙过程和流速，研究草本植物完整植株、冠层、根系在红壤坡面的减沙效应及其对坡面径流水动力学参数的影响。研究结果表明，盖度为85%的白三叶平均减沙效益为97.3%，根系、冠层的平均减沙效益分别为66.3%、31.0%，根系的减沙效益显著高于冠层。植被能够降低径流含沙量，尤其是降雨初期的径流含沙量。植被能够降低38.6%的坡面径流流速，其中冠层的平均减速效益为31.2%，根系的平均减速效益为7.3%，冠层的减速效益远大于根系。植被对坡面径流雷诺数影响较小，能够降低径流的弗劳德数，缓解径流流态，但坡面径流都为层流-缓流形态。植被能够显著增加坡面径流的达西-韦斯巴赫阻力系数，冠层的平均增阻效益为402.4%，根系的增阻效益为33.0%。随着雨强的增大，植被的增阻效益降低。白三叶具有良好的调控坡面侵蚀的能力，其中冠层主要通过对坡面径流的流速和阻力的影响来减少坡面侵蚀，而根系的减沙效益要大于其减速和增阻效益。植被调控坡面侵蚀的机理十分复杂，其中根系的减蚀机理需要进一步深入研究。