引言
沟坡上的径流和土壤侵蚀强烈受降雨分配方式的影响，即降雨被分配为地表径流、浅层地下径流以及深层渗透或地下水流动（Mosley, 1979; Wang et al., 2017; Brooks et al., 2025）。这里，地表径流指的是直接沿坡面流动的水，而地下径流指的是从浅层土壤层排出的水，而非深层渗透或地下水补给（Sun et al., 2024）。在土壤剖面中，侧向流描述水分运动的下坡方向分量，而优先流指的是通过大孔隙、裂隙和根系相关孔隙等水力导通路径的快速且空间不均匀的水分运动（Beven and Germann, 2013）。因此，优先流代表一种流动机制，侧向流描述流动方向，地下径流代表一种水文输出。此外，地表径流可直接剥离、携带和输运土壤颗粒，而地下径流在水分通过连通的大孔隙和裂隙时冲刷弱孔壁并在易感土壤条件下促进管流，也可能动员土壤颗粒（Liang et al., 2024; Afolayan et al., 2025）。与深层渗透和地下水流动相比，地表径流和浅层地下径流对降雨事件的响应更迅速，更直接参与沟坡上短期水分再分配和泥沙输出（Dai et al., 2023; Xu et al., 2024）。因此，明确地表径流和浅层地下径流的产生和输沙特征对于理解降雨驱动的沟坡水文和侵蚀过程至关重要。
植被恢复通过改变地表覆盖和地下土壤结构来修改径流分配和泥沙输运（Zhu et al., 2021; Jing et al., 2022）。地上植被、凋落物和生物土壤结皮可减小雨滴动能，增加表面粗糙度，保护土壤表面，从而延迟地表径流的起始并减少土壤剥离（Jourgholami et al., 2017; Rasouli et al., 2019; Hu et al., 2023）。地下部分，根系生长可减少土壤容重，增加孔隙率和团聚体稳定性，并形成优先流通道，增强降雨入渗和土壤水分再分配（Qiu et al., 2024）。根据土壤和植被条件的不同，优先入渗可占总入渗量的11%至94%（Alaoui, 2015; Wen et al., 2025）。然而，植被的水文和侵蚀效应并不均匀。不同覆盖类型在表面覆盖、凋落物积累、根系结构、根深和孔隙连通性方面的差异可导致不同的地表-地下径流分配和泥沙输运响应（Xu et al., 2026）。特别是，生物土壤结皮在表层形成由假根、蓝细菌丝、真菌菌丝和胞外聚合物为主导的生物结构，而非发育完全的根土复合体（Chen et al., 2024; Dou et al., 2024）。因此，它们提供了一种高表面覆盖的对比，使得能够将表层覆盖效应与与发育根系相关的地下结构改造区分开来。此外，降雨强度调节降雨输入与土壤入渗能力之间的关系，从而影响降雨是主要转化为地表径流、储存在于土壤中还是作为地下径流侧向再分配（Qiu et al., 2023; Deng et al., 2025）。这种径流分配的变化可进一步改变泥沙的剥离和输运（Liang et al., 2024）。因此，研究不同覆盖类型和降雨强度组合下的径流和泥沙响应对于理解沟坡的土壤水文过程和侵蚀至关重要。
全球各黄土区是最严重侵蚀的景观之一，因为其松散的土壤结构和稀疏的地表覆盖使其极易遭受水土流失（Guo et al., 2020）。在这些地区中，中国黄土高原是最严重的侵蚀区之一（Chen et al., 2025）。近几十年来，大规模的植被恢复显著减轻了黄土高原的土壤侵蚀和水流失（Hu et al., 2025）。因此，以往研究主要关注植被恢复后地表径流及其相关土壤侵蚀的减少（Zhu et al., 2021; Sun et al., 2024）。然而，部分入渗到土壤中的降雨可能随后作为浅层地下径流侧向移动（Xu et al., 2024）。虽然这一过程与地表径流不同，但它仍可减损原位土壤蓄水，并可能携带和输运细土颗粒。因此，当考虑地下径流时，需要重新审视黄土沟坡植被恢复后的径流和泥沙减少评估。
黄土高原上的地下径流产生可能与浅土区存在根本差异。在喀斯特地区、地中海山脉和日本陡峭的山头源区，浅层地下径流常沿土壤与基岩或其他阻水层之间的界面发育，并可能导致内部侵蚀或管流（Ma et al., 2023b; Liu et al., 2024）。相比之下，黄土沉积通常较厚且相对均质，深度常达数十至数百米（Bai et al., 2025）。因此，在植被恢复的黄土坡面上，最显著的水文边界可能不是土壤-基岩界面，而是高孔隙度的根系影响层与相对未扰动的深层土壤之间的边界（Xu et al., 2025; Wen et al., 2026）。沿或靠近此边界，入渗的降雨可能继续垂直渗透至更深的黄土土壤中，或在根系影响层内侧向再分配。同时，不同植被类型可在不同程度上改变根系分布、土壤孔隙率和土壤结构，这可能进一步导致黄土沟坡上地下径流量、深度分布和动态的差异。因此，一个关键未解决的问题是不同植被类型如何改变黄土沟坡上地表径流与地下径流之间的分配。更重要的是，目前仍缺乏直接的样地尺度证据来确定浅层地下径流是否构成植被恢复后黄土沟坡上泥沙输运的重要途径。
据此，我们在四种代表性覆盖条件——裸地、生物结皮、灌木和草地——下，在陡峭的黄土沟坡上进行了原位降雨模拟实验，降雨强度分别为30、60、90和120 mm·h?1。同时测量了地表径流、0–20、20–40和40–60 cm土壤层的地下径流以及相关的产沙量。具体目标是：(1) 量化覆盖类型和降雨强度对样地尺度地表径流、直接测量的浅层地下径流和径流分配的影响；(2) 比较深度特异性的地下径流模式，评估灌木和草地样地中与对比性分布相关的根土特征；(3) 量化植被恢复后浅层地下径流输运的泥沙量，并评估在评估黄土沟坡泥沙减少效果时纳入地下径流泥沙的意义。
