长期自然与人工植被恢复模式下优势植被对沟坡稳定性的影响：降雨与地形互作机制

为解决黄土塬区沟坡失稳引发的土壤侵蚀和土地退化问题，研究人员通过野外采样、根-土复合体力学实验和数值模拟，对比分析了自然恢复(NR)与人工恢复(AR)模式下优势植被对沟坡稳定性的调控机制。研究发现，不同恢复模式下植被的土壤物理性质、根系形态及力学特性差异显著(P<0.05)，其中人工恢复的Scop地块土壤性能略优，而自然恢复的Spp地块根系发育更佳。灰色关联分析表明，降雨强度是首要失稳因子，当雨强≥0.06 m/h或坡高>20 m时，植被调控作用显著减弱。该研究为黄土塬区生态修复提供了理论依据，发表于《CATENA》。

　　

黄土塬区沟坡失稳是导致土壤侵蚀和土地退化的核心问题，尤其在气候变化加剧极端降雨的背景下，植被恢复的生态效益与潜在风险亟待量化。尽管前人研究揭示了植被对坡面的固土作用，但自然恢复(NR)与人工恢复(AR)模式下优势植被的协同机制，及其与动态降雨、地形因子的交互效应仍不明确。这一科学盲区直接制约着黄土高原生态工程的精准实施。

针对这一挑战，黑龙江省自然科学基金等项目支持的研究团队以黄土高原南小河沟流域为研究对象，选取70年恢复历史的NR与AR流域，通过多尺度实验与模拟揭示了植被-降雨-地形耦合作用机制。研究首先采集5种优势植被（如胡枝子Lespedeza bicolor Turcz.、马唐Digitaria sanguinalis (L.) Scop.）的根-土样本，测定土壤物理参数（容重SBD、含水量SWC等）、根系形态指标及力学特性（抗拉强度、剪切强度）；进而结合数值模拟与灰色关联分析(GRA)，量化不同情景下沟坡稳定性系数F_s的响应规律。

土壤与根系特性的恢复模式差异
自然恢复的Spp地块根系生物量显著高于人工恢复地块(P<0.05)，而AR模式下Scop地块的土壤孔隙度(55.96%)和持水能力更优。胡枝子在NR下的根-土复合体剪切强度达峰值，马唐在AR下的单根抗拉强度最高，且抗拉力与根径呈线性正相关(P<0.01)。

沟坡失稳机制与主导因子
数值模拟显示，失稳坡体(F_s<1.0)的位移集中发生于坡脚（拉剪破坏）与坡体内部（压屈服）。GRA表明降雨强度对稳定性的影响权重最大，其次为植被类型、坡高和坡度。临界阈值分析指出，当雨强≥0.06 m/h或坡高>20 m叠加持续降雨时，植被调控效应可忽略不计。

生态工程启示
该研究首次系统量化了不同恢复模式下植被的"双刃剑"效应：短期AR虽能快速改良土壤，但长期NR更利于根系网络构建。成果为黄土高原生态修复的"因地制宜"策略提供了科学依据——在暴雨频发区或高陡边坡应优先采用工程措施，而在缓坡地带可充分发挥NR的可持续固坡潜力。论文发表于地学顶级期刊《CATENA》，其方法论框架亦可推广至全球类似脆弱生态区。