《CATENA》：Variation of soil anti-scourability across land-use types and its dependence on soil depth in the loess hilly-gully region, China
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•不同土地利用类型下，土壤抗冲性表现出明显的深度依赖性。•土壤抗冲性的驱动因素随土壤深度而显著变化。•根系效应、物理效应和化学效应在不同土层间存在差异。•原状土冲刷试验揭示了具有深度特异性的控制机制。引言土壤侵蚀是土地退化的主要驱动因素，也是全球最严峻的农业环境问题之一（Ke
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不同土地利用类型下，土壤抗冲性表现出明显的深度依赖性。
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土壤抗冲性的驱动因素随土壤深度而显著变化。
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根系效应、物理效应和化学效应在不同土层间存在差异。
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原状土冲刷试验揭示了具有深度特异性的控制机制。
引言
土壤侵蚀是土地退化的主要驱动因素，也是全球最严峻的农业环境问题之一（Keesstra等，2018）。全球评估表明，年土壤侵蚀量高达359亿吨，对农业生产力、生态系统稳定性和可持续发展构成重大威胁（Borrelli等，2017；Li等，2021）。在中国，一系列生态恢复措施，特别是退耕还林、还草、还灌木，极大地改变了区域土地利用格局和地表覆盖。土地利用变化会强烈改变根系分布和土壤性质，从而影响土壤抵抗水蚀的能力。因此，明确土壤抗蚀性对土地利用转化的响应，对于改进侵蚀防治和生态恢复策略具有重要意义。
土壤抗蚀性是指土壤抵抗雨滴击溅、径流冲刷等外力作用的能力。在中国，土壤抗蚀性研究侧重于土壤抗冲性，它具体定量表征土壤抵抗径流机械破坏和搬运的能力（Zhu，1982）。与土壤侵蚀模数、土壤剥离能力等模型估算指标相比，土壤抗冲性与径流冲刷下的土壤响应更为直接相关，并且可以通过相对简单的实验方法测定（Ma等，2025）。凭借这些优势，土壤抗冲性已被广泛用于比较不同土壤类型和土地利用条件下的抗蚀性，以及评估生态恢复措施的有效性（Ma和Wang，2023）。因此，基于土壤抗冲性开展的研究仍是解决实际土壤侵蚀问题的有效途径。
植被恢复被广泛认为是减少土壤侵蚀、提高土壤抗水蚀能力的有效途径，尤其在生态脆弱区（Li等，2022）。植物冠层和草本覆盖可消减雨滴动能，凋落物层则可降低流速、改善土壤有机质和入渗能力（Zhang等，2020；Liu等，2020b）。在这些途径中，植物根系尤为重要，因为它能物理性黏结土壤颗粒、增强团粒稳定性和提高土壤黏结力，从而增强抵抗径流冲刷的能力（Reubens等，2007；Wang和Zhang，2017）。与此同时，植被恢复还能改变土壤物理化学性质，如容重、有机质含量、团粒稳定性和水力特性，这些均与土壤抗蚀性密切相关。土地利用变化会改变根系分布、凋落物输入以及土壤理化性质，而这些变化又调控着土壤抗冲性。此前在黄土高原的研究发现，林地、草地和弃置地通常比果园和耕地表现出更强的抗蚀性，且这种有利效应主要集中在表土层（Li等，2025）。这种表土效应源于两个关键机制：凋落物来源的有机质增强了土壤入渗和团粒稳定性，而密集交错的根系网络则加固了土壤基体（Reubens等，2007；Guo等，2021）。值得注意的是，土地利用对土壤理化性质的影响随土壤深度而变化。随着土壤深度增加，容重和抗压阻力趋于上升，而有机质和根系密度急剧下降（Xing等，2023）。因此，表土的抗蚀性强于心土（Li等，2025）。尽管已有这一总体认识，但关于根系性状和土壤理化性质对土壤抗冲性的贡献在不同土层之间如何变化的定量证据仍十分有限。
黄土高原是全球最容易发生侵蚀的区域之一，长期遭受严重的水土流失，造成了巨大的生态和社会经济损失（Wang等，2016）。自1999年实施退耕还林还草工程以来，该区域经历了大规模的植被恢复和显著的土地利用变化，使其成为研究生态恢复效应的典型区域。过去二十年间，黄土高原的植被覆盖率显著增加（Chen等，2015；Chen等，2024），这些变化预计已改变了土壤抗蚀性。与此同时，中国在土壤抗冲性方面积累了较为丰富的研究数据，包括大规模生态恢复之前的观测记录，这为评估土地利用转化的效应提供了有用的基础。然而，目前关于不同土地利用类型和不同土层下土壤抗冲性的研究仍较为有限，尤其在黄土丘陵沟壑区，而这些差异背后的深度依赖机制仍未得到充分阐明。因此，本研究的目的是：（1）评估不同土地利用类型和不同土层下土壤抗冲性的变化；（2）量化根系性状、土壤物理结构和化学胶结物质对土壤抗冲性的相对贡献及其路径；（3）阐明驱动土壤抗冲性机制的土壤深度依赖性。我们假设，不同土地利用类型之间土壤抗冲性及其驱动机制的变化会随土壤深度而有所不同。
章节摘要
研究区
本研究在黄土丘陵沟壑区的智房沟流域进行，该流域位于东经109°13′至109°16′、北纬36°42′至36°46′之间，海拔在1010 m至1431 m之间，总面积为8.27 km2（图1）。流域属半干旱大陆性季风气候，年平均气温8.8 ℃，年平均降水量505 mm，其中约70%集中在6月至9月（Liu等，2020a）。在地形上，它
不同土地利用类型和土层下根系性状及土壤性质的变化
表2列出了不同土地利用类型和土壤深度下的根系性状与土壤性质参数。总体而言，根系主要集中在0–20 cm土层，并随剖面深度增加而减少。类似地，水稳性团粒平均质量直径也随土壤深度呈下降趋势，而容重和崩解率则在40–60 cm土层中相对较高。在不同土地利用类型中，林地、灌木地和草地
土壤抗冲性对不同土地利用类型的响应
与农业用地（果园和耕地）相比，在本研究的控制试验条件下，以林地、灌木地和草地为主的生态恢复用地表现出更强的抵抗径流冲刷能力（图3）。在本研究中，林地、灌木地和草地表土层的根质量密度高于农业用地，表明植被恢复有利于表土层的根系发育。同时，根系在
结论
本研究考察了在黄土丘陵沟壑区，林地、灌木地、草地、果园和耕地下土壤抗冲性及其驱动机制如何随土壤深度变化。结果表明，与果园和耕地相比，以林地、灌木地和草地为主的生态恢复用地显著提高了表层土壤的抗冲性，但其对深层土壤的改善作用有限。驱动土壤
CRediT作者贡献声明
马金龙：文稿撰写—审阅与编辑，文稿撰写—初稿撰写，调查研究，形式分析，数据整理。杨彦芬：文稿撰写—审阅与编辑，监督指导，项目管理，资金获取。刘国宾：监督指导，项目管理。于小兵：方法学，调查研究。莫佳佳：软件，调查研究。王兵：文稿撰写—审阅与编辑，监督指导，项目管理，资金获取。
利益冲突声明
作者声明，不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到国家自然科学基金委员会（资助编号：U25A20826）、国家自然科学基金委员会（资助编号：42271042）和国家自然科学基金委员会（资助编号：42377352）的资金支持。我们感谢中国科学院水土保持研究所、水利部水土保持研究所陕西安塞农业生态国家观测研究站成员的
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