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为探究地下植物根系对沟谷泥石流启动的作用机制，研究人员设计 14 组野外控制模拟实验，监测分析体积含水率、孔隙水压力等参数变化。发现根系改变土壤孔隙结构，影响水文过程，该研究为泥石流预警和防灾提供依据。
泥石流是由植被、水、土壤在外部动力条件下耦合诱发的自然灾害，常发生于高山峡谷地区，给人类生命财产和生态环境带来严重威胁。目前，关于植被覆盖差异对沟谷泥石流启动和预警的研究，未充分考虑地下植物根系的影响，且对根系如何影响体积含水率、孔隙水压力、基质吸力等物理参数的机制尚不明确。此外，现有室内和野外模拟实验中，模拟泥石流的起始沟槽床多由钢板、有机玻璃或鹅卵石与水泥组成，其与土壤的摩擦力及土壤渗透性难以真实复现实际场景，影响实验准确性。因此，开展地下植物根系对沟谷泥石流启动影响的研究，对于揭示泥石流启动机制、完善预警体系和提升防灾减灾能力具有重要意义。
为解决上述问题，来自中国甘肃陇南武都区沟林坪村相关研究机构的研究人员，在《CATENA》发表了题为《Experimental field study on the influence of underground plant roots on the initiation of gulley debris flows》的研究论文。
研究人员设计了 14 组以地下植物根系为变量、不同边坡条件的野外模拟试验，利用原始沟谷进行测试，以更准确模拟沟谷泥石流与原始沟谷之间的真实过程。
研究主要采用野外控制模拟实验技术，通过监测、分析、计算和模拟泥石流启动过程中体积含水率、孔隙水压力、基质吸力等物理参数的变化来开展研究，未涉及具体试剂及培养、质粒构建操作步骤。
体积含水率
研究发现，当模拟沟槽边坡角度从 7° 逐渐增加到 23° 时，有地下植物根系（标记为 1）和无地下植物根系（标记为 0）的土壤中体积含水率峰值存在差异。7° 时，两者体积含水率相等；10-23° 时，有根系的土壤体积含水率大于无根系的。表明地下植物根系会影响土壤体积含水率的变化。
孔隙水压力和基质吸力
地下植物根系改变了土壤团的孔隙结构，影响了孔隙水压力对体积含水率的响应时间以及沟谷泥石流启动前土壤团内的水文过程。根系增加了岩土体的体积含水率峰值，降低了体积含水率和孔隙水压力的增加速率，提高了孔隙水压力的消散速率。
预警时间
以稳定体积含水率峰值作为预警值时，有地下植物根系的土壤预警时间延迟 534-1253 秒；以孔隙水压力稳定峰值作为预警值时，延迟 193-1082 秒。说明根系的存在会延长预警时间，为防灾预警提供了时间裕度。
研究明确了地下植物根系对沟谷泥石流启动的影响，揭示了根系通过改变土壤孔隙结构，影响体积含水率、孔隙水压力等物理参数的变化规律，为沟谷泥石流的启动预警提供了支持。该研究结果为黄土高原地区（GLP）沟谷泥石流的防灾预警提供了依据，也为类似植被覆盖条件地区的泥石流研究提供了思路和理论基础，有助于提升泥石流灾害的防治水平，对保障人民生命财产安全和生态环境可持续发展具有重要的现实意义。
