中国科学院水利部水土保持研究所机构知识库

内蒙古露天矿区的排土场分布广泛，水土流失剧烈，对区域生态环境造成了
严重影响。虽然各类植被措施被广泛应用到了排土场边坡治理过程中，但不合理
的植被配置导致“远看绿油油，近看多细沟”的现象大规模出现，严重威胁矿区生
态环境。以往研究主要集中在裸露坡面细沟侵蚀，而关于植被配置下的排土场边
坡细沟发育过程与机制目前尚不明晰。因此，本研究以内蒙古自治区民达矿区不
同植被配置下排土场边坡的细沟为研究对象，通过野外调查和人工模拟降雨试
验，结合冗余分析和皮尔逊相关性分析，明确现有的主要护坡植被配置类型，确
定不同植被配置下排土场边坡细沟发育的时空演化规律以及影响排土场边坡细
沟发育的主要因素，探究不同植被配置下排土场边坡细沟生发过程，阐明植被对
排土场边坡细沟发育的影响机理，获得如下结论：
（1）披碱草和油蒿是东胜煤田排土场边坡最典型的两种人工恢复植被；二
者能够有效降低排土场边坡的细沟发育程度，二者的细沟侵蚀模数相较于自然恢
复边坡的降幅分别为 76.29%-90.77%和 53.25%-61.49%。披碱草边坡细沟发育程
度更低；油蒿边坡与自然恢复边坡的细沟侵蚀模数随着恢复年限增加而降低，披
碱草边坡的细沟侵蚀模数却随着恢复年限的增加而逐渐增大，披碱草对细沟发育
的控制效果存在逐渐减弱的趋势；不同植被配置与恢复年限的交互作用对平均细
沟深度、细沟密度、细沟割裂度和细沟侵蚀模数均有显著影响，但二者的交互作
用对平均细沟宽度无显著影响。
（2）植被覆盖度是影响排土场边坡细沟发育的最主要因素，其对细沟发育
的变异解释程度高达 34.99%；土壤的颗粒组成对细沟发育也有重要影响，其中
粘粒含量对细沟发育的变异解释程度仅次于植被覆盖度为 17.24%，随着恢复年
限的增长，排土场边坡的粘粒含量有上升趋势；植被根系特征对排土场边坡细沟
发育的变异解释程度较低，根体积密度在所有根系指标中对细沟发育的变异解释
程度最高，根体积密度与平均细沟宽度、细沟密度、细沟割裂度和细沟侵蚀模数
都呈显著性负相关，根质量密度与排土场边坡细沟发育的各项指标之间的相关性
均不强。（3）披碱草边坡的产流时间、跌坎出现时间与细沟出现时间要明显滞后于  其它类型排土场边坡。产流时间与细沟出现时间按照先后顺序依次排列为裸露边
坡< 油蒿边坡< 蒿草混合边坡< 披碱草边坡。跌坎出现时间按照先后顺序排序
依次为裸露边坡< 蒿草混合边坡< 油蒿边坡< 披碱草边坡；披碱草边坡的平均
细沟沟头的前进速率、平均细沟宽度和平均细沟深度整体上低于油蒿边坡和蒿草
混合边坡；细沟密度和割裂度大小顺序依次为裸露边坡> 油蒿边坡> 蒿草混合边
坡> 披碱草边坡，油蒿边坡和蒿草混合边坡的细沟密度和割裂度变化趋势更为接
近，但蒿草混合边坡对应的细沟密度和割裂度均始终小于油蒿边坡，整体上，裸
露边坡的细沟割裂度随降雨场次增加而持续增大，最终达到 10%左右，而油蒿边
坡和蒿草混合边坡的细沟割裂度始终稳定在 1~2%范围内，披碱草边坡的细沟割
裂度始终稳定在 <1% 的范围内；各类型排土场边坡的细沟侵蚀模数大小依次为
裸露边坡> 油蒿边坡> 蒿草混合边坡> 披碱草边坡，油蒿边坡和蒿草混合边坡
的细沟侵蚀模数变化趋势更为接近，但蒿草混合边坡对应的细沟侵蚀模数始终小
于油蒿边坡。
（4）各植被配置对应的坡面产流量、径流功率、产沙量和土壤剥蚀率按大
小顺序依次为裸露边坡> 油蒿边坡> 蒿草混合边坡> 披碱草边坡，这些指标与
细沟发育特征呈显著正相关关系，植被配置通过削弱细沟发育的“动力”，抑制了
细沟发育；此外，整体上各植被配置土壤的土壤粘粒含量、入渗速率、孔隙度和
有机质按大小顺序依次为裸露边坡> 油蒿边坡> 蒿草混合边坡> 披碱草边坡，
这些土壤特性指标与各细沟发育特征呈显著性负相关关系，植被根系提高了土壤
的有机质含量和孔隙度，增加了土壤的入渗速率，抑制了细沟发育。同时，对应
垂直压力下的抗剪强度大小依次表现为披碱草边坡> 蒿草混合边坡> 油蒿边
坡> 裸露边坡，植被根系通过缠绕土体，为排土场边坡的土层起到了加筋和锚固
的作用，增大了土体的抗剪切强度，其中，土壤内摩擦角与细沟发育特征呈显著
负相关关系，各植被配置下排土场边坡的内摩擦角均大于裸露边坡。各植被配置
通过提高土壤的内摩擦角，提高了土体的抗剪切强度，抑制了细沟的发育。
（5）不同植被配置下细沟的发育程度依次为油蒿边坡> 蒿草混合边坡> 披
碱草边坡，披碱草能够有效控制细沟的发育，油蒿对细沟的控制作用弱于披碱草，
蒿草混合后对细沟发育的控制效果弱于单独种植披碱草的效果。