1）枯落物覆盖能够显著影响坡面流水动力参数，其中铁杆蒿枯落物覆盖能够平均减小流速、雷诺数和弗汝德数的83.8%、23.3%和92.1%，增加阻力系数591.8倍；白羊草枯落物则平均减小流速、雷诺数和弗汝德数的70.8%、13.7%和82.7%，增加阻力系数38.8倍。

2）随着枯落物覆盖量的增加，2种枯落物覆盖条件下平均流速、雷诺数和弗汝德数均呈幂函数减小趋势（P<0.01），而阻力系数呈幂函数增加趋势（P<0.01）；随着降雨强度的增大，枯落物覆盖量对各水动力参数的影响差异更为显著；总体而言，铁杆蒿枯落物覆盖对坡面流水动力参数的影响高于白羊草枯落物。

3）坡面流水动力参数均可表示为枯落物特征参数、枯落物覆盖量和径流量的幂函数关系（R2为0.84～0.92，NSE为0.60～0.91，P<0.01），除流量和枯落物覆盖量外，枯落物特征参数中枯落物直径是影响流速和阻力系数的主要参数，而枯落物密度和长度分别是影响雷诺数和弗汝德数的主要参数。枯落物不仅分布于地表，而且大量广泛分布于表层土壤中，其对土壤侵蚀影响的研究相对较少。因此，量化枯落物混入量与水动力学参数的相互关系，明确枯落物混入量对产流、产沙过程的影响，将是我们下一步的研究内容。

李兆松，王 兵，汪建芳，王忠禹. 铁杆蒿与白羊草枯落物覆盖量对黄土坡面流水动力特性的影响[J]. 农业工程学报，2018，34(17)：151－157. doi：10./

Li Zhaosong, Wang Bing, Wang Jianfang, Wang Zhongyu. Effects of Artemisia gmelinii and Bothriochloa ischcemum litter mass coverage on hydrodynamic characteristics of loess overland flow[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(17): 151－157. (in Chinese with English abstract) doi：10./

0 引 言

坡面流是指降雨强度或流量超过地面入渗能力情况下，水流沿坡面顺坡方向上在重力作用下扣除下渗、填洼等水分损失后的浅层明流[1]，是土壤侵蚀的主要动力来源[2]。因此，系统研究坡面流水力学特征及其影响因素对于准确预测土壤侵蚀具有着重要意义。流速、流态和阻力特征是表征坡面流的常用指标，其主要受坡面土壤类型、地表形态、土地利用方式、降雨或流量特征、含沙量和土壤近地表特征等的影响[3-7]。植被覆盖可显著影响产流、产沙过程，因而有关植被覆盖对坡面流水力学参数的影响备受关注。目前，植被特征对坡面流水动力特性影响的研究已经取得了一定的成果，如有无植被[8]、植被覆盖度[9-12]、植被格局[13-14]、刚性植被和柔性植被[15-16]以及植被淹没程度[17-18]。枯落物作为植被的重要产物覆盖于地表，可消减雨滴动能、延缓产流时间、削弱坡面流冲刷和改善土壤理化性质，进而有效保护土壤、减少土壤侵蚀[19-21]。然而，有关枯落物覆盖减流减沙作用的水动力学机理的研究相对较少[22-23]。黄土高原是中国、乃至全世界水土流失最严重的地区之一，强烈的水土流失直接威胁区域经济与生态环境可持续发展。自1999年退耕还林（草）工程实施以来，植被得以恢复，近地表枯落物大量蓄积[6]。在这过程中，草地面积显著增加，约占黄土高原总面积的41.7%[24]。基于此，本文选取黄土丘陵沟壑区典型草地菊科植物铁杆蒿（Artemisia gmelinii）枯落物和禾本科植物白羊草（Bothriochloa ischcemum(Linn.)Keng.）枯落物作为研究对象，采用人工模拟降雨试验，系统研究铁杆蒿和白羊草枯落物覆盖对坡面流水动力学特征的影响，量化枯落物覆盖量与坡面流水力学参数之间的定量关系，以期为揭示黄土高原典型草地枯落物水土保持机理提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年8月在黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点室降雨大厅进行。人工模拟降雨采用QYJY-503固定式人工降雨设备，该设备采用组合喷头降雨，喷头安置高度均为18 m，雨滴大小控制在0.4～6 mm，可调节雨强范围为30～300 mm/h，降雨均匀度大于0.8，雨滴终点速度近似天然降雨。

1.2 试验处理

在安塞纸坊沟流域选取典型铁杆蒿群落（菊科）和白羊草群落（禾本科）草地，收集其自然凋落未分解的枯落物，并通过体积排水法测定枯落物密度，WinRHIZO Pro 2.0 图像分析软件测定枯落物长度、投影面积、直径和表面积，结果如表1。铁杆蒿和白羊草枯落物分别设置7个覆盖量处理（表2），每个处理2个重复。

表1 铁杆蒿和白羊草枯落物特征Table 1 Litter characteristics ofArtemisia gmeliniiandBothriochloa ischcemum (Linn.) Keng.枯落物类型Litter species长度Length/(cm·g-1)投影面积Projected area/(cm2·g-1)表面积Surface area/(cm2·g-1)平均直径AverageDiameter/mm密度Litter density/(g·cm-3) 铁杆蒿. 白羊草.

文章来源：《水动力学研究与进展》 网址: http://www.sdlxyjyjzzz.cn/qikandaodu/2021/0128/482.html

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