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植被類型對侵蝕性降雨事件中水土流失的影響研究

文檔作者：李艷春		更新日期： 2026年04月02日	點擊數(shù)：
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-101-
Regional Governance Ecology &amp;amp; Practice 生態(tài)與實踐
植被類型對侵蝕性降雨事件中水土流失的影響研究
○李艷春
摘要：為了探究植被類型在侵蝕性降雨事件中對水土流失的影響機制，本研究通過在某森林公園內(nèi)設(shè)置徑流場，對
不同植被類型區(qū)域的植被與土壤特性進行測定，同時監(jiān)測坡面徑流量、產(chǎn)沙量以及侵蝕性降雨各項參數(shù)。研究結(jié)果表明，
不同植被類型的冠層截留能力存在顯著差異，常綠闊葉林的截留量與截留率均高于灌木林、草地和裸地。在水土流失方
面，裸地的坡面徑流量和泥沙流失量遠超其他植被類型區(qū)域，且侵蝕性降雨強度與坡面徑流量、泥沙流失量呈正相關(guān)關(guān)
系。結(jié)果證實，植被類型在侵蝕性降雨事件中控制水土流失中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，為區(qū)域水土保持策略的制定提供了理論
依據(jù)。
關(guān)鍵詞：植被類型；侵蝕性降雨；水土流失；泥沙流失量；坡面徑流量
水土流失作為全球性的生態(tài)環(huán)
境問題，嚴重威脅著生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)
定、土地資源的可持續(xù)利用以及人
類社會的發(fā)展。侵蝕性降雨作為引
發(fā)水土流失的主要外力因素，其對
地表的沖刷會導(dǎo)致土壤顆粒的遷移
與流失[1]。過往大量研究表明，植
被在調(diào)節(jié)降雨徑流、防止土壤侵蝕
方面發(fā)揮著不可替代的作用[2-3]。
部分學(xué)者通過模擬實驗發(fā)現(xiàn)，植被
冠層能夠有效截留降雨，減少雨滴
對地表的直接沖擊，進而降低土壤
侵蝕量；也有研究指出，植被根系
可增強土壤團聚體穩(wěn)定性，提升土
壤抗侵蝕能力[4-6]。然而，由于研
究區(qū)域、方法和尺度的差異，不同
植被類型在侵蝕性降雨事件中的具
體作用機制尚未完全明晰。部分研
究僅聚焦單一植被類型，缺乏多種
植被類型的對比分析[7]；另有研究
多在人工模擬降雨條件下開展，與
自然降雨存在一定差異[8]。接下來
通過開展實驗，系統(tǒng)分析不同植被
類型對侵蝕性降雨事件中水土流失
的影響，進一步揭示植被調(diào)控水土
流失的內(nèi)在機制，彌補當前研究的
不足，為區(qū)域水土保持和生態(tài)修復(fù)
提供科學(xué)依據(jù)。
一、實驗設(shè)計
（一）研究區(qū)概況
本次實驗選定位于亞熱帶季風(fēng)
氣候區(qū)的森林公園作為研究區(qū)域。
該公園所在地區(qū)平均年降水量為
1600mm，降水主要在4 月至10 月
期間高度集中，約占全年降水量的
80%。公園內(nèi)地形呈現(xiàn)典型的低山
丘陵地貌， 海拔跨度在150~700m
之間，平均坡度達22°。公園內(nèi)的
土壤類型以紅壤為主，其質(zhì)地相對
疏松，富含鐵鋁氧化物，土壤結(jié)構(gòu)
穩(wěn)定性欠佳，抗蝕能力較弱。森林
公園內(nèi)植被類型豐富多樣，有四季
常綠、郁閉度高的常綠闊葉林，林
下灌木層與草本層共生，枯枝落葉
層較厚；也有以耐旱、適應(yīng)性強的
灌木物種組成的灌木林；還有大面
積的草地。此外，公園因部分區(qū)域
的人為活動影響，存在一定面積的
裸地，這些條件為研究不同植被類
型對水土流失的影響提供了理想的
自然樣本。
（二）實驗方法
1. 植被及土壤特性測定
為全面了解不同植被類型區(qū)域
的特征，在常綠闊葉林、灌木林、
草地以及裸地中， 隨機選定3 個
10m×10m 的樣方。使用測高儀、
蓋度計等設(shè)備，對植被高度、蓋度
進行精確測量，并通過收割法獲取
植被生物量。在土壤特性測定方
面， 在每個樣方內(nèi)， 按0~10cm、
10~20cm、20~30cm 分層采集土壤
樣本。采用環(huán)刀法測定土壤容重，
比重計法分析土壤顆粒組成，借助
重鉻酸鉀氧化法確定土壤有機質(zhì)含
量。同時， 運用電位法測量土壤
pH 值，全方位掌握土壤理化性質(zhì)，
為后續(xù)分析提供依據(jù)。
2. 坡地徑流場設(shè)置
在不同植被類型區(qū)域，挑選地
形相對均一、坡度穩(wěn)定的坡面，
設(shè)置徑流場。每個徑流場面積為
20m×5m， 用厚3mm 的鐵板嵌入
地下30cm，地上保留20cm，以有
效阻止側(cè)向徑流干擾。徑流場下方
設(shè)置集流槽， 將徑流引入容積為
200L 的集水桶。集水桶配備高精度
自動水位記錄儀，精度達0.1cm，
能實時、準確地監(jiān)測徑流水位變化。
為提高實驗數(shù)據(jù)的可靠性，對每種
植被類型均設(shè)置3 個重復(fù)徑流場，
以此減少實驗誤差。
3. 坡面徑流量及產(chǎn)沙量監(jiān)測
每次降雨結(jié)束后，立即測量集
水桶中的徑流水位，依據(jù)水位變化
結(jié)合集水桶的橫截面積，計算徑流
量。同步采集集水桶中的水樣，通
過0.45μm 濾膜過濾， 將截留的泥
沙在105℃下烘干至恒重，測定泥
沙含量，進而算出產(chǎn)沙量。在測量
-102-
生態(tài)與實踐Ecology &amp;amp; Practice Regional Governance
過程中，詳細記錄降雨起止時間、
降雨量、降雨強度等信息，保證數(shù)
據(jù)的完整性，為分析降雨與水土流
失的關(guān)系提供支撐。
4. 侵蝕性降雨測定
在研究區(qū)域中心位置設(shè)置自動
氣象站，該設(shè)備能以1 分鐘為時間
間隔，實時監(jiān)測降雨量、降雨強度、
降雨歷時等參數(shù)。根據(jù)通用土壤流
失方程（USLE）， 將降雨動能與
30 分鐘最大降雨強度的乘積作為侵
蝕性降雨指標EI30。通過自動氣象
站記錄的數(shù)據(jù)，運用專業(yè)算法計算
每次降雨的EI30 值，精準判定侵蝕
性降雨事件，為研究侵蝕性降雨與
水土流失的關(guān)聯(lián)提供量化數(shù)據(jù)。
二、結(jié)果及分析
（ 一） 植被類型對降雨截留
特征
1. 植被類型的冠層截留量、截
留率
在一年監(jiān)測過程中，不同植被
類型在冠層截留能力上展現(xiàn)出顯著
差異（見圖1）。常綠闊葉林憑借
其復(fù)雜且茂密的多層冠層結(jié)構(gòu)，
平均冠層截留量達到15.3mm，截
留率高達26.8%。相比之下，灌木
林由于植株相對矮小，冠層結(jié)構(gòu)較
為單一， 平均截留量為8.1mm，
截留率14.3%。草地因植株高度有
限，葉片面積較小，平均截留量僅
2.9mm， 截留率5.1%。裸地?zé)o植
被冠層，截留量近乎為零。常綠闊
葉林的喬木層枝葉交錯，林下的灌
木層和草本層進一步增加了截留面
積，且其枯枝落葉層厚，能夠儲存
更多水分，有效降低了到達地面的
雨量。灌木林雖然冠層結(jié)構(gòu)不如常
綠闊葉林復(fù)雜，但仍具備一定的截
留能力，對減少雨滴對地面的直接
沖擊有積極作用。草地截留能力相
對較弱，難以有效緩解降雨對地表
的侵蝕。
2. 侵蝕性降雨量與冠層截留量、
截留率相關(guān)性
通過對監(jiān)測期間20 場侵蝕性
降雨事件的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)隨著侵
蝕性降雨量的增加，各植被類型的
冠層截留量均呈上升趨勢。常綠闊
葉林冠層截留量與侵蝕性降雨量之
間存在顯著線性關(guān)系（R2=0.94），
每增加10mm 侵蝕性降雨量，截留
量增加約1.8mm。灌木林和草地的
相關(guān)性相對較弱，R2 值分別為0.81
和0.68。然而，截留率變化趨勢與
之相反，隨著侵蝕性降雨量增大，
各植被類型截留率呈下降趨勢。
當侵蝕性降雨量從50mm 增加到
200mm 時， 常綠闊葉林截留率從
35.2% 降至18.7%，灌木林從22.1%
降至9.3%，草地從8.9% 降至2.3%。
這是因為降雨初期，植被冠層能夠
有效截留雨水，但當降雨量超過冠
層飽和截留量后，多余雨水穿透冠
層，導(dǎo)致截留率降低。
（二）植被類型對水土流失的
影響
1. 植被類型與坡面徑流量
不同植被類型在調(diào)節(jié)坡面徑流
量方面表現(xiàn)出顯著差異。常綠闊
葉林憑借其復(fù)雜的群落結(jié)構(gòu)， 形
成了對降雨徑流的多層級調(diào)控體
系。其冠層枝葉茂密， 截留率可
達26.8%，有效減少了到達地面的
雨量；枯枝落葉層厚且疏松，不僅
能吸納大量雨水，還能延緩地表徑
流的形成。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，常綠闊
葉林的次降雨均值為12.6L，徑流
總量88.2L，遠低于其他類型。灌
木林雖在群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜性上不及
常綠闊葉林， 但植株分布較為密
集，能在一定程度上截留雨水，降
低雨滴對地表的沖擊。因此， 灌
木林的次降雨均值為25.3L，徑流
總量177.1L，介于常綠闊葉林和草
地之間。草地的次降雨均值達到
38.1L，徑流總量266.7L，地表徑流
相對較多。裸地由于缺乏植被覆蓋
和枯枝落葉層的保護，次降雨均值
高達68.2L， 徑流總量477.4L， 幾
乎是常綠闊葉林的5 倍。這些數(shù)據(jù)
進一步證實，植被類型的差異顯著
影響坡面徑流量，植被覆蓋越完整，
對坡面徑流的抑制作用越強。
2. 植被類型與泥沙流失量
植被類型同樣對坡面泥沙流失
量產(chǎn)生深遠影響（見表1）。在4—
10 月的監(jiān)測期內(nèi)，各植被類型的泥
沙流失量隨降雨量的變化呈現(xiàn)出明
顯差異。常綠闊葉林由于根系發(fā)達，
能深入土壤深層，有效固持土壤顆
粒；同時，枯枝落葉層分解形成的
腐殖質(zhì)改善了土壤結(jié)構(gòu)，增強了土
15.3
8.1
2.9
0.1
26.8
14.3
5.1
0.1
0 5 10 15 20 25 30
常綠闊葉林
灌木林
草地
裸地
截留率 (%) 冠層截留量 (mm)
圖1 不同植被類型的冠層截留量和截留率
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Regional Governance Ecology &amp;amp; Practice 生態(tài)與實踐
壤團聚體的穩(wěn)定性，提高了土壤抗
侵蝕能力。因此，其泥沙流失量始
終維持在較低水平，整個監(jiān)測期總
和僅13.6kg。灌木林根系分布較淺，
但較為密集，能在表層土壤形成根
系網(wǎng)絡(luò)，對土壤起到一定的固持作
用。其枯枝落葉層也能部分阻擋坡
面徑流，減少土壤顆粒的搬運。盡
管如此，相比常綠闊葉林，灌木林
的泥沙攔截能力稍弱，監(jiān)測期總和
為23.3kg。草地根系多集中于土壤
表層，能在一定程度上防止土壤侵
蝕，監(jiān)測期總和達39.4kg。裸地因
無植被保護，雨滴直接沖擊土壤表
面，破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤抗侵
蝕能力。坡面徑流在流經(jīng)裸地時，
能輕易攜帶大量土壤顆粒，致使泥
沙流失量劇增， 監(jiān)測期總和高達
126.4kg。這表明，植被類型的不同
顯著影響了土壤的抗侵蝕能力，進
而決定了坡面泥沙流失量的大小。
（三）侵蝕性降雨強度與坡面
徑流量、坡面泥沙流失量關(guān)系
1. 降雨強度與坡面徑流量關(guān)系
隨著降雨強度增加，坡面徑流
量顯著上升。對數(shù)據(jù)進行回歸分
析，發(fā)現(xiàn)坡面徑流量與降雨強度之
間存在良好線性關(guān)系（R2=0.92）。
在降雨強度較低階段5mm/h 時，
由于植被冠層的截留、枯枝落葉層
的吸納以及土壤較強的入滲能力，
大量雨水被消耗， 坡面徑流量僅
為5.3L。隨著降雨強度的增大，當
達到15mm/h 左右時，土壤入滲速
率逐漸趨近飽和，部分區(qū)域開始出
現(xiàn)地表積水，坡面徑流量隨之快速
增長。
2. 降雨量與坡面泥沙流失量
關(guān)系
降雨量與坡面泥沙流失量之間
存在著緊密的正相關(guān)關(guān)系。在監(jiān)測
過程中發(fā)現(xiàn)，隨著降雨量從100mm
增加到250mm， 裸地的泥沙流失
量從10.2kg 大幅增至32.7kg，而常
綠闊葉林的泥沙流失量僅從1.1kg
增至3.8kg。在降雨初期，少量的
降雨對土壤的侵蝕作用有限，且植
被通過冠層和枯枝落葉層對雨滴的
緩沖，減少了雨滴對土壤的直接沖
擊，降低了土壤顆粒的分離和搬運。
在裸地，由于缺少植被的保護，坡
面徑流能夠輕易地攜帶大量土壤顆
粒，導(dǎo)致泥沙流失量迅速增加。而
在常綠闊葉林中，發(fā)達的根系能夠
固持土壤，穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，同時枯
枝落葉層分解形成的腐殖質(zhì)增加了
土壤的團聚性，增強了土壤的抗侵
蝕能力。這充分表明，植被在減少
坡面泥沙流失方面發(fā)揮著不可替代
的作用，能夠有效降低因降雨量增
加而帶來的水土流失風(fēng)險。
三、結(jié)論
通過系統(tǒng)分析植被類型對侵蝕
性降雨事件中水土流失的影響。結(jié)
果表明，不同植被類型在冠層截留、
坡面徑流和泥沙流失方面存在顯著
差異。常綠闊葉林具有較強的冠層
截留能力，能夠有效地減少侵蝕性
降雨對地表的沖擊，降低坡面徑流
量和泥沙流失量；裸地由于缺乏植
被覆蓋，水土流失最為嚴重。此外，
侵蝕性降雨強度與坡面徑流量、泥
沙流失量呈正相關(guān)關(guān)系。
本研究結(jié)果為區(qū)域水土保持規(guī)
劃和生態(tài)修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)，建
議在水土流失防治中，優(yōu)先選擇具
有良好水土保持功能的植被類型，
增加植被覆蓋度，以減少水土流失
的發(fā)生。
參考文獻
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作者單位：西南林業(yè)大學(xué)水土
保持學(xué)院。
作者簡介：李艷春，生于1993
年5 月，女，壯族，云南富寧人，專碩，
研究方向為水土保持與荒漠化防治。
表1 研究期間不同植被類型坡面泥沙量數(shù)據(jù)統(tǒng)計
月份降雨量常綠闊葉林（kg） 灌木林（kg） 草地（kg） 裸地（kg）
4 月120 1.2 2.5 4.1 10.3
5 月140 1.3 2.8 4.6 12.1
6 月160 1.6 3.2 5.3 14.2
7 月220 2.3 4.1 6.8 22.1
8 月240 2.7 4.6 7.5 25.3
9 月180 1.8 3.5 6.2 16.8
10 月130 1.3 2.6 4.9 13.6

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