全 文 ：书32 卷 04 期
Vol． 32，No． 04
草 业 科 学
PＲATACULTUＲAL SCIENCE
485 － 491
04 /2015
DOI:10． 11829 \ j． issn． 1001-0629． 2014-0355
陈义君，彭石磊，谌芸，李叶鑫，王洋洋，张越．紫色土坡耕地香根草根系的固土抗蚀效应［J］．草业科学，2015，32(4) :485-491．
CHEN Yi-jun，PENG Shi-lei，CHEN Yun，LI Ye-xin，WANG Yang-yang，ZHANG Yue． Soil erosion control effectiveness of Vetiveria zi-
zanioides root system in the purple soil cropland［J］． Pratacultural Science，2015，32(4) :
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毥
485-491．
前植物
生产层
紫色土坡耕地香根草根系的
固土抗蚀效应
陈义君，彭石磊，谌 芸，李叶鑫，王洋洋，张 越
(西南大学资源环境学院 三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆 400715)
摘要:本试验以坡度 3°和 25°下的自然生草和香根草(Vetiveria zizanioides)为研究对象，采用室内直剪试验和原状
土冲刷试验，分析紫色土坡耕地上香根草根系的固土抗蚀效应。结果表明，1)香根草根系改变了土壤结构，土壤
容重与根长密度、根表面积密度极显著负相关(P ＜ 0． 01)，与根重密度显著负相关(P ＜ 0． 05) ，土壤含水率与根长
密度、根表面积密度显著正相关;2)土壤抗剪强度与根重密度、根表面积密度极显著正相关，与根长密度、含水率
显著正相关，土壤抗冲性指数与根重密度、根长密度和根表面积密度极显著正相关;3)同级荷载(100、200、300、
400 kPa)，土壤抗剪强度表现为，香根草 3° ＞香根草 25° ＞自然生草 3° ＞自然生草 25°，土壤抗冲指数表现为，香
根草 3° ＞香根草 25° ＞自然生草 3° ＞自然生草 25°;4)与自然生草相比，含香根草土体结构稳定，抗剪、抗冲能力
强，在 3°和 25°坡耕地上均表现出一定的固土抗蚀效应。
关键词:根系;抗剪强度;容重;含水率;抗冲指数
中图分类号:S540． 6;S154． 4 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2015)04-0485-07*
Soil erosion control effectiveness of Vetiveria zizanioides
root system in the purple soil cropland
CHEN Yi-jun，PENG Shi-lei，CHEN Yun，LI Ye-xin，WANG Yang-yang，ZHANG Yue
(College of Ｒesources and Environment /Key Laboratory of Eco-environments in Three Gorges Ｒeservoir Ｒegion
(Ministry of Education) ，Southwest University，Chongqing 400715，China)
Abstract:The direct cutting natural grass and vetiver grass (Vetiveria zizanioides)and the washing undisturbed soil
experiments were used to analyze the soil erosion effect of their root system at the slope of 3° and 25° of purple soil．
Ｒesults showed that:1)The vetiver root system altered the soil structure，indicating that the soil bulk density was
significantly negative correlated with root length density and surface area density (P ＜ 0． 01)and was significantly
negative correlated with root weight density (P ＜ 0． 05) ，and the soil water content had significantly positive corre-
lation with root length density and root surface area density (P ＜ 0． 05)． 2)Soil shear strength had significantly
* 收稿日期:2014-08-04 接受日期:2014-10-27
基金项目:西南大学博士基金项目(SWU113013);中央高校基本科研业务费专项(XDJK2014C103) ;西南大学教育教学改革研究项目
(2013JY052);西南大学第七届本科生科技创新基金项目(1324011) ;西南大学资源环境学院大学生科技创新“光炯”培育项
目(20130206)
第一作者:陈义君(1990-)，女(土家族) ，贵州铜仁人，在读本科生，研究方向为水土保持与荒漠化防治。E-mail:1336770139@ qq． com
通信作者:谌芸(1981-) ，女，四川西昌人，副教授，博士，主要从事水土保持及农业水利工程研究。E-mail:sy22478@ 126． com
PＲATACULTUＲAL SCIENCE(Vol． 32，No． 04) 04 /2015
positive correlation with root weight density and root surface area density (P ＜ 0． 01) ，also had significantly positive
correlation with root length density and soil water content;And soil anti-scouribility index had significantly positive
correlation with root weight density，root length density and root surface area density (P ＜ 0． 01)． 3)Under the
same load strength (100，200，300，400 kPa) ，shear strength showed as vetiver grass 3° ＞ vetiver grass 25° ＞ nat-
ural grass grass 3° ＞ natural grass 25°;On different experimental plot，soil antiscouribility index showed as vetiver
grass 3° ＞ vetiver grass 25° ＞ natural grass 3° ＞ natural grass 25°;4)Compared with the natural grass，soil struc-
ture with vetiver was more stable，and had stronger ability of shear strength and soil antiscouribility;And the veti-
ver showed the soil erosion effect in sloping cropland of 3° and 25°．
Key words:root system;shear strength;bulk density;water content;soil anti-scouribility index
Corresponding author:CHEN Yun E-mail:sy22478@ 126． com
紫色土是我国南方重要旱作土壤之一，土层浅
薄，结构疏松，在集中降雨特别是暴雨的冲刷下极易
发生严重的水土流失［1］，亟需进行有效防治。国内
外众多学者研究结果显示，植被可以涵养水源、改良
土壤，从而有效防治水土流失［2］。植物根系可以改
善土壤理化性质，提高土壤的抗侵蚀能力［3-4］，是改
善土壤环境的重要因素［5-6］。根系在土体中穿插，能
明显地增大土壤的剪切强度［7］。一般情况下，根在
根 －土复合体中所占体积比例越大，对复合体抗剪、
抗冲等性能的影响越大［8］。
草本植物须根密集，在稳定土壤结构、提高土壤
抗侵蚀能力［9］、增加土壤的抗剪强度［10］、防治土壤
侵蚀方面的作用巨大，往往是地上部分所无法比拟
的［11］。香根草(Vetiveria zizanioides)由于具有根系
长和抗拉强度较大、抗旱耐淹、耐贫瘠、生长快速等
特点被许多国家应用于水土保持、边坡稳定和盐碱
地整治以及污水处理等领域［12］。本研究以紫色土
坡耕地上的香根草为研究对象，通过与自然生草作
对比，分析根系对土壤容重、含水率、土壤抗剪强度
和土壤抗冲性的影响，研究香根草根系在不同坡度
上的固土抗蚀效应，以期为紫色丘陵区坡耕地的水
土流失治理提供参考依据。
1 材料与方法
1． 1 试验区概况
试验区位于重庆市西南大学后山水土保持试验
基地(29°4857． 44″ N，106°2435． 23″ E)，海拔高度
278 m，属亚热带湿润季风气候，多年平均降水量
1 200 mm，5 －9月份的降水量占全年的 70%，年均气
温 18． 3 ℃，年均日照时间 1 276． 7 h，无霜期年均约
334 d。该区土壤主要以中生代侏罗系沙溪庙组灰棕
紫色沙泥页岩母质上发育的中性紫色土为主，土层厚
度 30 ～50 cm。试验地坡度变化较大，在 3° ～25°。
1． 2 试验设计
在重庆市西南大学后山水土保持试验基地选一
完整坡面，布设试验小区，各小区基本情况如表 1 所
示。其中，试验小区的自然生草主要为马唐(Digi-
taria sanguinalis)，马唐属禾本科一年生草本植物，
广布全国各地，是旱秋作物、果园、苗圃的主要杂草。
香根草于 2013 年 3 月初栽种。试验期间，常规管
护，及时清除杂草和补种，以保证试验取样时的植被
覆盖度。
1． 3 采样与分析
2013年7月在连续放晴的天气下，进行野外采
表 1 试验小区基本情况
Table 1 The basic experimental plot
小区名称
Plot name
坡度
Slop /°
坡向
Aspect
规格
Specifications
处理方式
Process mode
香根草 3° Vetiver grass 3° 3 南 South 4 m × 3 m 清除杂草 Clear away weeds
香根草 25° Vetiver grass 25° 25 南 South 4 m × 3 m 清除杂草 Clear away weeds
自然生草 3° Nature grass 3° 3 南 South 4 m × 3 m 不做处理 Do not handle
自然生草 25° Nature grass 25° 25 南 South 4 m × 3 m 不做处理 Do not handle
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样与分析。土壤抗剪强度采用南京土壤仪器厂生产
的 ZJ型应变控制式直剪仪进行测定(量力环率定系
数为 1． 927 kPa·0． 01 mm －1)。采样时，使用与剪
切仪配套的环刀(底面积 30 cm2，高 2 cm)，分 0 －
10，10 － 20，20 － 30 cm 取样。将取好的原状土样装
入自封袋中编号保存并带回实验室。土壤含水率采
用烘干法测定，容重采用环刀法测定，抗剪强度采用
直剪试验测定。剪切完成后，取出环刀内的植物根
系，用清水洗净晾干表面水分后，置于扫描仪下进行
灰度扫描(分辨率 200 dpi)，使用 WinＲHIZO(Pro．
2004c)软件分析根系长度、表面积等形态学指标，进
而计算出各土样的根长密度和根表面积密度等特性
指标，根长密度 =环刀内根系的长度 /环刀体积，根
表面积密度 =环刀内根系表面积 /环刀体积，根重密
度 =环刀内烘干根系生物量 /环刀体积。
另采用方形环刀(长 × 宽 × 高为 20 cm ×
10 cm ×10 cm)进行取样，将采集好的原状土样装入
塑料袋中并编号封存。土壤抗冲性指标采用原状土
冲刷水槽法［9］测定，水槽长 1． 80 m，宽 0． 11 m。原
状土采集后，在室内水中浸泡 12 h 左右至饱和。以
25°作为冲刷坡度，流量设计水平为 2 L·min －1，调
整流量，将土样装入土样室，保持土样表面和槽面齐
平，从开始产流时计时，在冲刷开始后前 4 min 内，
每 1 min 采集一次泥沙样，以后每 3 min 采集一次，
冲刷历时 10 min，每种处理重复 3 次。分别采用体
积法和烘干法测定径流量和泥沙量。记录冲刷水流
量(L)、含沙量(g·L －1)、冲失干土重 WLDS(g) ，进
而计算土壤抗冲性指数(ANS) ，ANS = T /(WLDS ×
L) ，其 中，ANS 为 单 位 流 量 土 壤 抗 冲 指 数
(min·g －1·L －1) ，T为冲刷历时(min) ，WLDS 为冲
失干土重(g)。
采用 SPSS 17． 0 软件对土壤容重、含水率、抗剪
强度、抗冲性指数和根系指标进行 Pearson相关性分
析;分别对同一土层下不同试验小区根系的根长密
度、根重密度和根体积密度进行单因素方差分析，使
用 Duncan法对各测定数据进行多重比较。
2 结果与分析
2． 1 土壤容重及含水率
相同小区土壤容重随土层深度的增大而增大(表
2)。同一土层，各试验小区容重变化均无显著差异
(P ＞0． 05)。0 － 10 cm 土层，土壤容重表现为，自然
生草 25° ＞香根草 25° ＞自然生草 3° ＞香根草 3°;10
－ 20 cm 土层，土壤容重表现为，自然生草3° ＞
表 2 不同试验小区土壤含水率及容重数据表
Table 2 Soil water content and bulk density data sheet of different experimental plot
土层
Soil depth /cm
试验小区
Experimental plot
含水率
Soil water content /%
容重
Bulk density /g·cm －3
0 － 10
香根草 3° Vetiver grass 3° 14． 153 ± 0． 980a 1． 351 ± 0． 377a
自然生草 3° Nature grass 3° 10． 880 ± 1． 597b 1． 376 ± 0． 108a
香根草 25° Vetiver grass 25° 4． 995 ± 0． 007d 1． 383 ± 0． 088a
自然生草 25° Nature grass 25° 7． 998 ± 1． 764c 1． 425 ± 0． 045a
10 － 20
香根草 3° Vetiver grass 3° 13． 464 ± 0． 563a 1． 403 ± 0． 278a
自然生草 3° Nature grass 3° 8． 791 ± 1． 371b 1． 498 ± 0． 098a
香根草 25° Vetiver grass 25° 3． 685 ± 0． 561d 1． 448 ± 0． 093a
自然生草 25° Nature grass 25° 7． 725 ± 1． 358c 1． 468 ± 0． 087a
20 － 30
香根草 3° Vetiver grass 3° 11． 692 ± 0． 649a 1． 479 ± 0． 052a
自然生草 3° Nature grass 3° 7． 884 ± 1． 335b 1． 521 ± 0． 121a
香根草 25° Vetiver grass 25° 3． 620 ± 0． 410c 1． 496 ± 0． 096a
自然生草 25° Nature grass 25° 6． 930 ± 1． 294b 1． 471 ± 0． 105a
注:表中数据为平均值 ±标准差(n = 8)。同一列中相同土层不同字母表示差异显著(P ＜ 0． 05)。表 5、表 6 同。
Note:Date in the table indicate mean ± standard deviation (n = 8)． Different lower case letters within the same column for the same soil depth indicate
significant difference at 0． 05 level． The same in Table 5 and Table 6．
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自然生草 25° ＞香根草 25° ＞香根草 3°;20 － 30 cm
土层，土壤容重表现为，自然生草 3° ＞香根草 25° ＞
香根草 3° ＞自然生草 25°。总体上容重变化不大，
香根草 3°容重相对较小。
土壤含水率随土层深度的增加而减小(表 2)。
同一土层，不同试验小区含水率均呈显著差异(P ＜
0． 05)，20 －30 cm土层自然生草 3°和 25°之间无显著
差异(P ＞ 0． 05)。同一土层，不同试验小区，土壤含
水率均表现为香根草 3° ＞自然生草 3° ＞自然生草
25° ＞香根草 25°。0 － 10 cm 土层，香根草 3°比自然
生草 3°土壤含水率高 30． 08%，10 －20 cm土层高 53．
16%，20 －30 cm土层高 48． 30%;0 －10 cm土层香根
草 3°比香根草 25°土壤含水率高183． 34%，10 －20 cm
土层高 265． 37%，20 －30 cm土层高222． 98%。
2． 2 根 －土复合体抗剪强度
不同试验小区抗剪强度随荷载强度的增加均呈
递增的趋势(表 3)，且在荷载强度相同的情况下，香
根草 3°的抗剪强度均大于自然生草 3°、香根草 25°
和自然生草 25°，大小表现为，香根草 3°(165． 07
kPa)＞ 香根草 25°(152． 10 kPa)＞ 自然生草 3°
(148． 89 kPa)＞自然生草 25°(144． 50 kPa)。香根
草 3°的抗剪强度分别是香根草 25°和自然生草 3°的
1． 09和 1． 11 倍，香根草 25°的抗剪强度是自然生草
25°的 1． 05 倍。
表 3 不同试验小区在不同荷载强度下的抗剪强度
Table 3 Shear strength under different load intensity of different experimental plot
荷载强度
Load strength /kPa
抗剪强度 Shear strength /kPa
香根草 3°
Vetiver grass 3°
香根草 25°
Vetiver grass 25°
自然生草 3°
Nature grass 3°
自然生草 25°
Nature grass 25°
100 78． 78 70． 98 70． 56 69． 37
200 143． 75 133． 44 128． 58 121． 40
300 190． 45 177． 89 177． 38 172． 53
400 247． 30 226． 10 219． 04 214． 70
均值 Mean 165． 07 152． 10 148． 89 144． 50
注:每级荷载样本数为 4。
Note:Number of samples for each load strength is 4．
2． 3 根 －土复合体抗冲指数 ANS
不同根 －土复合体土壤抗冲指数 ANS 表现为，
香根草 3°(0． 39 min·g －1)＞香根草 25°(0． 33 min
·g －1)＞自然生草 3°(0． 20 min·g －1)＞自然生草
25°(0． 17 min·g －1)。香根草 3°的抗冲性指数分别
是香根草 25°和自然生草 3°的 1． 18 和 1． 95 倍，香
根草 25°的抗冲性指数是自然生草 25°的 1． 94 倍
(表 4)。
2． 4 根系指标分析
2． 4． 1 直剪试验根系特征 对各试验小区抗剪试
验根系参数进行分析得出，不同试验小区根长密度、
根重密度和根表面积密度随土层深度的增加均表现
为递减的趋势(表 5)。香根草根系集中分布在 0 －
10 cm土层。0 － 10 和 20 － 30 cm土层，不同试验小
区间的根长密度和根表面积密度变化均不显著(P
＞ 0． 05)，根重密度差异显著(P ＜ 0． 05) ，0 － 10
cm表现为，香根草3° ＞香根草25° ＞自然生草25° ＞
表 4 不同试验小区土壤抗冲指数特征
Table 4 The index of anti-scouribility characteristic in
different experimental plot
小区名称
Polt name
冲失干土重
WLDS /g
时间
Time /min
土壤抗冲指数
ANS /min·g －1
香根草 3°
Vetiver grass 3°
25． 3 10 0． 40
25． 0 10 0． 40
27． 0 10 0． 37
香根草 25°
Vetiver grass 25°
23． 8 10 0． 42
83． 3 10 0． 12
22． 7 10 0． 44
自然生草 3°
Nature grass 3°
52． 6 10 0． 19
45． 5 10 0． 22
55． 6 10 0． 18
自然生草 25°
Nature grass 25°
41． 7 10 0． 24
90． 9 10 0． 11
58． 8 10 0． 17
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自然生草 25°，20 － 30 cm 表现为，香根草 3° ＞自然
生草3° ＞香根草 25° ＞自然生草 3°。10 － 20 cm 土
层，各试验小区的根长密度和根表面积密度差异显
著，均表现为，香根草 3° ＞香根草 25° ＞自然生草
3° ＞自然生草 25°。而各试验小区间根重密度差异
不显著。
2． 4． 2 冲刷试验根系特征 对各试验小区抗冲刷
试验根系参数进行分析得出，根长密度、根重密度和
根表面积密度均表现为，香根草 3° ＞香根草 25° ＞
自然生草 3° ＞自然生草 25°，小区间根长密度和根
表面积密度差异不显著(P ＞ 0． 05)，根重密度差异
显著(P ＜ 0． 05)。各小区根长密度、根重密度和根
表面积密度的最大值相较最小值增加幅度分别为
38． 61%、320． 31%和 41． 07%(表 6)。
表 5 直剪试验香根草根系特征参数
Table 5 Vetiver grass root’s characteristic parameters in direct shear test
土层
Soil depth /cm
试验小区
Experimental plot
根长密度
Ｒoot length
density(ＲLD)/
cm·cm －3
根重密度
Ｒoot weight
density(ＲWD)/
mg·cm －3
根表面积密度
Ｒoot surface
area density(ＲSAD)/
cm2·cm －3
0 － 10
香根草 3° Vetiver grass 3° 3． 751 ± 2． 723a 0． 881 ± 0． 340a 0． 355 ± 0． 236a
自然生草 3° Nature grass 3° 2． 393 ± 1． 563a 0． 482 ± 0． 310b 0． 288 ± 0． 260a
香根草 25° Vetiver grass 25° 3． 025 ± 1． 076a 0． 818 ± 0． 996a 0． 309 ± 0． 100a
自然生草 25° Nature grass 25° 2． 106 ± 1． 036a 0． 513 ± 0． 431ab 0． 223 ± 0． 094a
10 ― 20
香根草 3° Vetiver grass 3° 3． 393 ± 2． 483a 0． 538 ± 0． 251a 0． 349 ± 0． 210a
自然生草 3° Nature grass 3° 1． 549 ± 1． 000b 0． 476 ± 0． 319a 0． 156 ± 0． 162b
香根草 25° Vetiver grass 25° 2． 089 ± 0． 697ab 0． 372 ± 0． 231a 0． 189 ± 0． 070b
自然生草 25° Nature grass 25° 1． 281 ± 0． 511b 0． 310 ± 0． 193a 0． 153 ± 0． 072b
20 ― 30
香根草 3° Vetiver grass 3° 2． 439 ± 2． 432a 0． 428 ± 0． 457a 0． 220 ± 0． 202a
自然生草 3° Nature grass 3° 1． 190 ± 0． 511a 0． 412 ± 0． 164b 0． 133 ± 0． 051a
香根草 25° Vetiver grass 25° 1． 325 ± 0． 623a 0． 230 ± 0． 132b 0． 134 ± 0． 063a
自然生草 25° Nature grass 25° 1． 093 ± 0． 565a 0． 151 ± 0． 135b 0． 128 ± 0． 043a
表 6 冲刷试验香根草根系特征参数
Table 6 Vetiver grass root’s characteristic parameters in undisturbed soil scouring test
试验小区
Experimental plot
根长密度
Ｒoot length density
(ＲLD)/cm·cm －3
根重密度
Ｒoot weight density
(ＲWD)/mg·cm －3
根表面积密
Ｒoot surface area density
(ＲSAD)/cm2·cm －3
香根草 3° Vetiver grass 3° 12． 080 ± 2． 602a 126． 333 ± 43． 589a 1． 786 ± 0． 937a
香根草 25° Vetiver grass 25° 11． 147 ± 1． 405a 80． 113 ± 41． 758ab 1． 450 ± 0． 566a
自然生草 3° Nature grass 3° 10． 108 ± 1． 258a 50． 503 ± 33． 363b 1． 397 ± 0． 425a
自然生草 25° Nature grass 25° 8． 715 ± 6． 874a 30． 057 ± 20． 757b 1． 266 ± 1． 072a
2． 5 相关性分析
2． 5． 1 抗剪强度、土壤容重、含水率和根系指标间
相关性分析 相关性分析(表 7)表明，土壤容重与
根重密度显著负相关(P ＜ 0． 05)，与根长密度和根
表面积密度极显著负相关(P ＜ 0． 01)。土壤含水率
与根长密度和根表面积密度显著正相关，抗剪强度
与土壤含水率和根长密度显著正相关，与根重密度、
根表面积密度极显著正相关，其中，抗剪强度与含水
率相关系数较抗剪强度与根系指标的相关系数小。
2． 5． 2 复合体抗冲指数与根系相关分析 对各根
系指标与土壤抗冲性指数的相关性分析表明，抗冲
指数与根长密度、根重密度及根表面积密度均呈极
显著正相关(P ＜ 0． 01)。抗冲指数与根长密度、根
重密度和根表面积密度相关系数分别为 0． 958、
0． 968和 0． 863。抗冲指数与根重密度的相关系数
值最大，与根表面积密度的相关系数值最小。
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PＲATACULTUＲAL SCIENCE(Vol． 32，No． 04) 04 /2015
表 7 抗剪强度、土壤容重、含水率和根系指标间相关分析
Table 7 The correlation analysis among shear strength，bulk density，soil water content and root system
因子
Factor
土壤含水率
Soil water
content
容重
Bulk density
根长密度
Ｒoot length
density(ＲLD)
根重密度
Ｒoot weight
density(ＲWD)
根表面积密度
Ｒoot surface area
density(ＲSAD)
抗剪强度 Shear strength 0． 577* － 0． 178 0． 676* 0． 856＊＊ 0． 815＊＊
土壤含水率 Soil water content － 0． 435 0． 599* 0． 364 0． 580*
土壤容重 Soil bulk density － 0． 846＊＊ － 0． 606* － 0． 766＊＊
注:＊＊代表在 0． 01 水平上显著相关;* 代表在 0． 05 水平上显著相关。下表同。
Note:＊＊ represent significant correlation at 0． 01 level;* represent significant correlation at 0． 05 level． The same below．
表 8 根系指标与土壤抗冲指数相关分析
Table 8 Correlation analysis of ANS and root system
因子
Factor
抗冲指数
ANS
根长密度
Ｒoot length density(ＲLD) 0． 958
＊＊
根重密度
Ｒoot weight density(ＲWD) 0． 968
＊＊
根表面积密度
Ｒoot surface area density(ＲSAD) 0． 863
＊＊
3 讨论与结论
土壤是植物生长的载体，香根草根系能有效作
用于土壤，对土壤理化性质有较好的改良效果［13］。
本试验对含香根草或自然生草的根 －土复合体部分
根系指标与土壤容重和含水率进行了相关性分析，
发现根重密度、根长密度和根表面积密度对土壤容
重都有较大影响，根长密度、根表面积密度的影响呈
极显著负相关(P ＜ 0． 01)，根重密度的影响呈显著
负相关(P ＜ 0． 05) ，土壤含水率与根长密度和根表
面积密度呈显著正相关。试验中出现了在坡度为
25°时香根草含水率明显低于自然生草的现象，可能
是因为，在一定坡度范围内，香根草的保水效果显
著，当坡度超过某一临界值，香根草的保水效果也减
弱。因此，本研究认为在一定坡度内，香根草根系能
有效降低土壤容重，提高土壤含水率。土壤在香根
草根系的穿插和缠绕作用下，结构变得疏松，从而土
壤容重减小，孔隙状况得到改善，贮水能力增加，进
而能更有效地保持水土。
土壤抗剪强度是土壤抗性的量度指标［14］。由
于根 －土复合体在受到剪切力作用时，根系起到
“加筋”的作用，除了受到土粒与土粒之间的摩擦作
用外，还受土粒与根系之间的摩擦作用，从而使整体
抗剪强度增大［15］。本研究结果显示，随着荷载强度
的增大，土壤抗剪强度表现为递增的趋势，且在荷载
强度相同的情况下，香根草 3°的抗剪强度最大，总
体表现为:香根草 3° ＞香根草 25° ＞自然生草 3° ＞
自然生草 25°。可见，当坡度相同时，种植香根草有
利于增强土壤抗剪强度，这主要是因为香根草根系
发达，且生长快速，根系在土体中延伸、穿插、交织，
形成香根草根系网，能增大抗剪强度指标粘聚力和
内摩擦角，而这两个值对主动土压力强度有显著的
贡献作用［16］，南宏伟等［17］、王剑敏等［18］、张栋和王
炳龙［19］在对香根草的相关研究中也有相似的结论。
此外，生长快速的香根草成簇生长，能有效减轻降水
对坡面的打击和侵蚀，对坡面具有良好的保护作用，
从而能起到固土护坡的效果。由香根草 3° ＞香根
草 25°、自然生草 3° ＞自然生草 25°可以得出，当土
壤植被相同时，坡度大的抗剪强度较小，这主要是由
于在一定坡度范围内，坡度越大，土壤颗粒间吸附作
用越小，土壤颗粒更容易被冲失。相关研究得出，在
陡坡以下(＜ 25°)范围内，土壤侵蚀强度随坡度的
增加而递增［20］。除此以外土壤抗剪强度还受其他
因素的影响，如坡面土壤的抗冲蚀能力与土壤性质、
植被覆盖情况和颗粒粒径等因素［21］。本研究对土
壤抗剪强度与土壤容重、含水率和根系指标进行了
相关性分析，结果表明，抗剪强度与根重密度和根表
面积密度极显著正相关(P ＜ 0． 01)，与土壤含水率
和根长密度显著正相关(P ＜ 0． 05)，与容重无显著
相关性。说明，根表面积密度、根重密度、根长密度
和含水率是影响土壤抗剪强度的显著性指标。
土体中的植物根系是影响土壤抗冲性的重要生
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04 /2015 草 业 科 学 (第 32 卷 04 期)
物因素［22-23］。由抗冲指数与各根系指标的相关性
分析得出，各根系指标对抗冲指数都有贡献，根长密
度与抗冲指数极显著相关(P ＜ 0． 01) ，这与徐少君
和曾波［24］的研究结果相似。说明根系对土壤抗冲
指数有较大影响，根系密度越大、根系生物量越高、
根系越长，土壤抗冲性能越强。本研究中，不同根 －
土复合体土壤抗冲指数总体表现为，香根草 3° ＞香
根草 25° ＞自然生草 3° ＞自然生草 25°。和自然生
草相比，香根草的根系生长快、分蘖多、根系垂直生
长，使得根长密度、根体积密度等根系参数较大，进
而增大了根系与土壤间的接触面积，有效增大了土
壤的抗冲性能。
本研究表明，较之自然生草，香根草能显著增强
紫色土坡耕地土壤的抗剪和抗冲性能，具有明显的
固土抗蚀效应。其中，根重密度是影响抗剪强度和
抗冲指数的主要根系指标。土壤容重和含水率受根
长密度、根表面积密度的影响较大，说明根系的分布
和覆盖量能有效影响土壤容重和含水率。本研究结
果可为合理选择和应用香根草防治紫色土坡耕地水
土流失提供参考，为香根草水土保持效应评估提供
数据支持。
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(责任编辑 王芳)
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