植物篱与等高草篱是防治坡耕地水土及养分流失的一种有效模式。

植物篱被定义为“在农耕地上以等高方式种植乔木、灌木和多年生草本植物并间以农作物的生产系统”(Kang, 1993)，是一种用于拦蓄坡地径流、泥沙和农业面源污染物的带状植被。由于植物篱对坡地水土流失和农业面源污染具有显著防治效果，因此国内外对其进行了较多的研究，以下就相关方面分别进行综述。

植物篱类型  植物篱按所选植物可分为木本植物篱、草本植物篱、混合植物篱等。目前应用较多的植物篱有香根草、新银合欢、黄荆、马桑、紫穗槐、黄花菜等。与木本植物篱相比，草本植物篱具有成本低、见效快、投入少、易推广的优点，因此应用更为普遍，近年更是出现了固氮植物篱、牧草植物篱和经济植物篱的概念(陈一兵等,2002)。草本植物篱中，禾本科牧草须根系发达、分蘖能力强，具有很好的水土保持功能，而且还可提供优质饲料，因此禾本科牧草可能是一种兼具优秀水土保持功能和一定经济效益的理想植物篱，有必要对其进行深入研究。

植物篱设计  植物篱设计主要是确定带宽和带间距。植物篱的带宽目前并无定制，通常按照单行、双行以及多行等方式种植，缺乏理论依据(李怀恩等,2006)。目前有关带宽的研究大多针对植被过滤带进行（植物篱是植被过滤带的一种特殊形式），相关研究表明植被过滤带对泥沙的拦蓄效率随过滤带宽度的增加而增加，但超过某一定值后将不再变化，其中：Foster(1982)研究认为通过植被过滤带的泥沙输移量与带宽呈指数函数递减；Abu-Zreig et al.(2004)研究表明，植被过滤带宽度为2 m时拦沙率为68％～83％、5 m时为76％～87％、10 m时为86％～97％、15 m时为86％～98％；Robinsonet al.(1996)研究发现，4.6 m宽的雀麦草能拦截70％以上的泥沙，并认为3～4 m宽的过滤带对拦截薄层均匀流的泥沙具有重要意义。可见，在植物篱最优水土保持效果和最小占地面积之间选择一个平衡点从而确定植物篱的最适带宽，是目前迫切需要解决的问题。

带间距的确定是植物篱设计时需要考虑的另一个关键问题。Ehuiet al.(1990)研究发现4 m带间距的银合欢植物篱其综合效益高于2 m带间距，而Rao et al.(1991)对印度半干早淋溶土上的银合欢和狼尾草草篱进行研究，认为3.0 m带间距比5.4 m带间距的水土流失防治效果好。可见植物篱带间距存在一个最适值，对于最适带间距的确定方法：施迅(1995)认为最大带间距设计可由L=4H/Sin2a求得，式中L、H、a分别为带间距、坡地土层厚度和坡度；蔡强国(1998)认为植物篱带间距的确定应以细沟侵蚀产生的临界坡长为准；许峰等(1999)推导出了南方湿润山区植物篱适宜带间距的计算公式，并计算得出姊归县新银合欢植物篱的合适间距为2.58～5.90 m；蔡强国和卜崇峰(2004)研究认为河北张家口地区植物篱带间距以不大于10 m为宜，而在三峡库区的紫色土陡坡耕地上应以5 m为宜。总之，植物篱带间距受多种因素影响，在某一特定地区应根据当地的气候、地形、土壤等条件并结合不同植物篱本身的特点来确定，这需要进行大量的研究工作。

植物篱的水土保持效果  不同地区、不同植物篱的水土保持效果差异较大，其中：美国自1991年即开展了大量植物篱控制水土流失的研究，长期研究结果表明植物篱可减少60％的地表径流和75％的泥沙(钟勇,2004)；在我国三峡库区，陈治谏等(2003)通过定位研究发现，皇竹草植物篱种植3年后可降低地表径流50％～70％，降低土壤侵蚀97％～99％；在长江三峡紫色土地区，夏立忠等(2007)研究表明，香椿和紫花苜蓿植物篱可使坡面径流、泥沙分别降低77.09%和74.27％；蔡强国和卜崇峰(2004)在三峡库区秭归县观测发现，香根草、马桑、黄荆、新银合欢植物篱能显著减少22.0％～66.2％的径流和72.2％～98.0％的泥沙，且在大雨强时尤其明显；同样在三峡库区，廖晓勇等(2008)的研究表明，在坡地果园中间植皇竹草草篱能减少58.71％～65.74％的径流和70.70％～77.92％的泥沙；在金沙江干热河谷区，孙辉等(1999)研究发现新银合欢植物篱在栽种当年即可有效减少76.1％～85.5％的坡耕地土壤侵蚀，次年可减少97％～99％的土壤侵蚀；在黄土高原地区，焦菊英(2006)认为沟沿线上部建立草灌与整地工程措施相结合的植物廊道可使流域的土壤侵蚀量减少54.5％～77.0％；在南方红壤区，陈正刚等(2006)采用经济植物篱配合平衡施肥可使径流量减少41.48％～48.20％，土壤流失量减少88.58％～89.25％，而李新平等(2002)观测得出黄花菜和百喜草植物篱可减少4.67％的径流和37.82％的泥沙。可见在不同地区，不同植物篱的水土保持防治效果差异较大，因此有必要针对各种水土流失典型地区分别开展相关研究。

由于不同植物篱的水土保持效果差异明显，因此研究者对多种植物篱进行了综合比较，以期筛选出水土保持效果最好的植物篱种类。其中，王喜龙等(1999)对黄土高原区植物篱的生态效益进行了模糊评价，结果表明紫穗槐、黄花菜、柠条的生态效益相对较好，海棠较差；许峰等(2000)通过模型模拟发现坡地植物篱－农作系统中新银合欢植物篱表现较好；马廷等(2006)在湖北省秭归县的三峡库区内发现香根草的水土保持作用优于马桑、黄荆和新银合欢。研究发现，目前并不存在一种在不同地区可通用的植物篱种类，因此各个地区应针对各自特点筛选适宜的植物篱种类。

对于植物篱防治水土流失的机理，蔡强国和黎四龙(1998)认为机械拦阻是植物篱减少土壤侵蚀的主要原因，植物篱主要通过植物根部阻挡水流、减缓流速、减小水流的泥沙携带能力，同时过滤泥沙、阻碍细沟的形成并最终减少土壤侵蚀。除此以外，Meyerand Lopes(1993)研究发现植物篱具有降低坡度的作用；马廷等(2006)认为植物篱还可通过延长雨水停留时间、改善土壤水分入渗能力从而显著减小水力作用下的土壤流失；袁梦仙等人(2004)认为植物篱枯落物对泥沙具有显著的拦截作用；李新平等(2002)认为植物篱还可通过地下部根系显著改善耕层土壤的物理性状、提高土壤抗冲性。可见，植物篱防治水土流失的机理仍有待深入研究，明确和细化不同侵蚀条件下植物篱防治水土流失的机理对于植物篱的设计、筛选和模型模拟等均具有重要意义。

植物篱相关模型  植物篱可用的模型最早是20世纪70年代针对植被过滤带建立GRASSF模型，该模型考虑了泥沙浓度和类型、植被类型、过滤带坡度和宽度等因素，但未考虑过滤带的径流入渗问题(Barfield et al., 1979; Hayes et al., 1979)。针对这一不足，Wilsonet al.(1981)对GRASSF模型进行了修正并提出了基于水文泥沙过程的流域拦沙模型——DEDIMOT Ⅱ，然而该模型对坡面入渗过程仍然考虑不足。在GRASSF和DEDIMOT Ⅱ模型的基础上，Munoz-Carpena et al.(1999)建立了VFSMOD模型，该模型主要在以下方面有所改进：对流经植被过滤带的水流和泥沙沉积过程描述更为接近实际；使用Green-Ampt方程模拟了基于时间变化的入渗过程；模型考虑了复杂的暴雨过程和植被过滤带表面条件不均一的情况。与其它模型相比，VFSMOD模型具有明显的优势，因此得到了较多的应用。除此以外，我国学者也针对植物篱建立了一些简单的回归模型(李新平等, 2002; 唐政洪, 2001; 马廷等, 2006)，但模拟效果和使用范围均比较有限。综合可知，虽然目前在植物篱防治水土流失的模型模拟方面已有较多的尝试，但大多均为经验模型或统计模型，对机理仍然考虑不足；同时，多数模型为针对不同地区而建立，是否适用于其它地区尚缺乏试验验证。VFSMOD模型是目前最具潜力的植被过滤带模型，因此针对某一特定地区，使用大量试验数据对其适用性进行验证或修正，可能是一种较为便捷可行的方法。

需深入研究的问题  综上所述，目前国内外针对植物篱已经有了较多的研究，但在以下方面仍有待深入：①特定地区（如黄土高原地区）植物篱防治水土流失的机理仍有待明确；②植物篱最适带宽和带间距的确定方法缺乏理论依据；③不同种类植物篱水土流失防治效果的研究仍有所不足，比较、筛选综合效益最好的植物篱种类仍是相关研究的重点；④对植物篱的经济效益有所忽视，筛选兼具水土保持功能和一定经济效益的植物篱种类（如牧草类），可在一定程度上促进植物篱技术的推广应用；⑤植物篱的模型模拟方法研究较少，针对特定地区对已有模型（如VFSMOD）进行验证和修正可能是一种较为便捷的方法。

北京昌平小汤山，等高草篱。

等高草篱+裸地。

等高草篱+裸地，模拟降雨实验。

等高草篱+小麦。

等高草篱+玉米。