《Frontiers in Soil Science》：Soil anti-scourability characteristics and influencing factors under different land use types in the black soil region of Northeast China
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本研究通过冲刷实验系统评估了东北典型黑土区自然草地、农田和人工林地土壤抗冲性差异，揭示根系几何特征（RLD/RSD/RVD）与土壤理化性质（SOM/TN/TP）的协同调控机制，为黑土区水土保持植被配置提供理论依据。
引言
东北黑土对全球粮食安全具有重要贡献，但近50年水土流失加剧导致土壤质量下降。退耕还林等生态工程催生了不同土地利用类型，而土地利用方式通过改变土壤理化性质和根系特征直接影响土壤抗冲性（Anti-scourability）。本研究选取自然草地（未开垦）、农田（草地转耕）和人工林地（退耕还林）三类典型土地利用类型的表层土壤（0-10 cm），通过冲刷实验量化抗冲系数（AS），揭示关键影响因素。
材料与方法
研究区位于黑龙江克山县（125°07'40"E-125°37'30"E, 48°11'15"N-48°24'07"N），属寒温带半湿润季风气候。每类用地设3个20 m×20 m样方，对角线布设采样点测定土壤容重、孔隙度、机械组成、pH、有机质（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）。根系参数通过扫描仪按直径分级（0-0.5 mm、0.5-1 mm、1-1.5 mm、1.5-2 mm）测定根长密度（RLD）、根表面积密度（RSD）、根体积密度（RVD）。抗冲实验采用坡度6°、流量30 L/min的冲刷装置，通过公式AS = f×t/w（f:流量, t:时间, w:泥沙干重）计算抗冲系数。
结果分析
- 1.
土壤流失特征：冲刷初期（0-2分钟）土壤流失率急剧变化，6分钟后趋于稳定。自然草地流失率最低（1.947 g/min），农田最高（25.249 g/min），为草地的12.97倍。
- 2.
抗冲性排序：自然草地（152.498 L/g）>人工林地（136.598 L/g）>农田（1.298 L/g），林地抗冲性较农田提升105倍。
- 3.
根系参数影响：自然草地和人工林地的RLD、RSD、RVD显著高于农田，其中根体积密度（RVD）对AS影响最大。细根作用强度随直径增大而增强：1.5-2 mm > 1-1.5 mm > 0.5-1 mm > 0-0.5 mm。
- 4.
理化性质相关性：粉粒含量与AS极显著正相关（P<0.01），砂粒含量、容重极显著负相关；有机质、全氮、孔隙度显著正相关（P<0.05），pH显著负相关。
讨论
自然草地低容重（1.15 g/cm3）、高孔隙度（54.12%）和发达根系形成稳定结构；农田因机械耕作破坏团聚体，导致容重增至1.78 g/cm3，有机质下降至21.36 g/kg。人工林地通过凋落物归还酸性物质提升土壤肥力，但根系参数仍低于自然草地。1.5-2 mm细根通过物理缠绕和分泌物胶结作用显著增强抗冲性，建议作为黑土区水土保持植被的评价指标。
结论
土地利用类型通过调控根系几何特征和土壤理化性质影响抗冲性，自然草地抗冲能力最优，退耕还林可有效改善农田土壤退化。未来生态工程应优先考虑根系发达、直径1.5-2 mm细根占优的植被配置。
