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植被类型对侵蚀性降雨事件中水土流失的影响研究

文档作者：李艳春		更新日期： 2026年04月02日	点击数：
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Regional Governance Ecology &amp;amp; Practice 生态与实践
植被类型对侵蚀性降雨事件中水土流失的影响研究
○李艳春
摘要：为了探究植被类型在侵蚀性降雨事件中对水土流失的影响机制，本研究通过在某森林公园内设置径流场，对
不同植被类型区域的植被与土壤特性进行测定，同时监测坡面径流量、产沙量以及侵蚀性降雨各项参数。研究结果表明，
不同植被类型的冠层截留能力存在显著差异，常绿阔叶林的截留量与截留率均高于灌木林、草地和裸地。在水土流失方
面，裸地的坡面径流量和泥沙流失量远超其他植被类型区域，且侵蚀性降雨强度与坡面径流量、泥沙流失量呈正相关关
系。结果证实，植被类型在侵蚀性降雨事件中控制水土流失中发挥着关键作用，为区域水土保持策略的制定提供了理论
依据。
关键词：植被类型；侵蚀性降雨；水土流失；泥沙流失量；坡面径流量
水土流失作为全球性的生态环
境问题，严重威胁着生态系统的稳
定、土地资源的可持续利用以及人
类社会的发展。侵蚀性降雨作为引
发水土流失的主要外力因素，其对
地表的冲刷会导致土壤颗粒的迁移
与流失[1]。过往大量研究表明，植
被在调节降雨径流、防止土壤侵蚀
方面发挥着不可替代的作用[2-3]。
部分学者通过模拟实验发现，植被
冠层能够有效截留降雨，减少雨滴
对地表的直接冲击，进而降低土壤
侵蚀量；也有研究指出，植被根系
可增强土壤团聚体稳定性，提升土
壤抗侵蚀能力[4-6]。然而，由于研
究区域、方法和尺度的差异，不同
植被类型在侵蚀性降雨事件中的具
体作用机制尚未完全明晰。部分研
究仅聚焦单一植被类型，缺乏多种
植被类型的对比分析[7]；另有研究
多在人工模拟降雨条件下开展，与
自然降雨存在一定差异[8]。接下来
通过开展实验，系统分析不同植被
类型对侵蚀性降雨事件中水土流失
的影响，进一步揭示植被调控水土
流失的内在机制，弥补当前研究的
不足，为区域水土保持和生态修复
提供科学依据。
一、实验设计
（一）研究区概况
本次实验选定位于亚热带季风
气候区的森林公园作为研究区域。
该公园所在地区平均年降水量为
1600mm，降水主要在4 月至10 月
期间高度集中，约占全年降水量的
80%。公园内地形呈现典型的低山
丘陵地貌， 海拔跨度在150~700m
之间，平均坡度达22°。公园内的
土壤类型以红壤为主，其质地相对
疏松，富含铁铝氧化物，土壤结构
稳定性欠佳，抗蚀能力较弱。森林
公园内植被类型丰富多样，有四季
常绿、郁闭度高的常绿阔叶林，林
下灌木层与草本层共生，枯枝落叶
层较厚；也有以耐旱、适应性强的
灌木物种组成的灌木林；还有大面
积的草地。此外，公园因部分区域
的人为活动影响，存在一定面积的
裸地，这些条件为研究不同植被类
型对水土流失的影响提供了理想的
自然样本。
（二）实验方法
1. 植被及土壤特性测定
为全面了解不同植被类型区域
的特征，在常绿阔叶林、灌木林、
草地以及裸地中， 随机选定3 个
10m×10m 的样方。使用测高仪、
盖度计等设备，对植被高度、盖度
进行精确测量，并通过收割法获取
植被生物量。在土壤特性测定方
面， 在每个样方内， 按0~10cm、
10~20cm、20~30cm 分层采集土壤
样本。采用环刀法测定土壤容重，
比重计法分析土壤颗粒组成，借助
重铬酸钾氧化法确定土壤有机质含
量。同时， 运用电位法测量土壤
pH 值，全方位掌握土壤理化性质，
为后续分析提供依据。
2. 坡地径流场设置
在不同植被类型区域，挑选地
形相对均一、坡度稳定的坡面，
设置径流场。每个径流场面积为
20m×5m， 用厚3mm 的铁板嵌入
地下30cm，地上保留20cm，以有
效阻止侧向径流干扰。径流场下方
设置集流槽， 将径流引入容积为
200L 的集水桶。集水桶配备高精度
自动水位记录仪，精度达0.1cm，
能实时、准确地监测径流水位变化。
为提高实验数据的可靠性，对每种
植被类型均设置3 个重复径流场，
以此减少实验误差。
3. 坡面径流量及产沙量监测
每次降雨结束后，立即测量集
水桶中的径流水位，依据水位变化
结合集水桶的横截面积，计算径流
量。同步采集集水桶中的水样，通
过0.45μm 滤膜过滤， 将截留的泥
沙在105℃下烘干至恒重，测定泥
沙含量，进而算出产沙量。在测量
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生态与实践Ecology &amp;amp; Practice Regional Governance
过程中，详细记录降雨起止时间、
降雨量、降雨强度等信息，保证数
据的完整性，为分析降雨与水土流
失的关系提供支撑。
4. 侵蚀性降雨测定
在研究区域中心位置设置自动
气象站，该设备能以1 分钟为时间
间隔，实时监测降雨量、降雨强度、
降雨历时等参数。根据通用土壤流
失方程（USLE）， 将降雨动能与
30 分钟最大降雨强度的乘积作为侵
蚀性降雨指标EI30。通过自动气象
站记录的数据，运用专业算法计算
每次降雨的EI30 值，精准判定侵蚀
性降雨事件，为研究侵蚀性降雨与
水土流失的关联提供量化数据。
二、结果及分析
（ 一） 植被类型对降雨截留
特征
1. 植被类型的冠层截留量、截
留率
在一年监测过程中，不同植被
类型在冠层截留能力上展现出显著
差异（见图1）。常绿阔叶林凭借
其复杂且茂密的多层冠层结构，
平均冠层截留量达到15.3mm，截
留率高达26.8%。相比之下，灌木
林由于植株相对矮小，冠层结构较
为单一， 平均截留量为8.1mm，
截留率14.3%。草地因植株高度有
限，叶片面积较小，平均截留量仅
2.9mm， 截留率5.1%。裸地无植
被冠层，截留量近乎为零。常绿阔
叶林的乔木层枝叶交错，林下的灌
木层和草本层进一步增加了截留面
积，且其枯枝落叶层厚，能够储存
更多水分，有效降低了到达地面的
雨量。灌木林虽然冠层结构不如常
绿阔叶林复杂，但仍具备一定的截
留能力，对减少雨滴对地面的直接
冲击有积极作用。草地截留能力相
对较弱，难以有效缓解降雨对地表
的侵蚀。
2. 侵蚀性降雨量与冠层截留量、
截留率相关性
通过对监测期间20 场侵蚀性
降雨事件的数据分析，发现随着侵
蚀性降雨量的增加，各植被类型的
冠层截留量均呈上升趋势。常绿阔
叶林冠层截留量与侵蚀性降雨量之
间存在显著线性关系（R2=0.94），
每增加10mm 侵蚀性降雨量，截留
量增加约1.8mm。灌木林和草地的
相关性相对较弱，R2 值分别为0.81
和0.68。然而，截留率变化趋势与
之相反，随着侵蚀性降雨量增大，
各植被类型截留率呈下降趋势。
当侵蚀性降雨量从50mm 增加到
200mm 时， 常绿阔叶林截留率从
35.2% 降至18.7%，灌木林从22.1%
降至9.3%，草地从8.9% 降至2.3%。
这是因为降雨初期，植被冠层能够
有效截留雨水，但当降雨量超过冠
层饱和截留量后，多余雨水穿透冠
层，导致截留率降低。
（二）植被类型对水土流失的
影响
1. 植被类型与坡面径流量
不同植被类型在调节坡面径流
量方面表现出显著差异。常绿阔
叶林凭借其复杂的群落结构， 形
成了对降雨径流的多层级调控体
系。其冠层枝叶茂密， 截留率可
达26.8%，有效减少了到达地面的
雨量；枯枝落叶层厚且疏松，不仅
能吸纳大量雨水，还能延缓地表径
流的形成。监测数据显示，常绿阔
叶林的次降雨均值为12.6L，径流
总量88.2L，远低于其他类型。灌
木林虽在群落结构复杂性上不及
常绿阔叶林， 但植株分布较为密
集，能在一定程度上截留雨水，降
低雨滴对地表的冲击。因此， 灌
木林的次降雨均值为25.3L，径流
总量177.1L，介于常绿阔叶林和草
地之间。草地的次降雨均值达到
38.1L，径流总量266.7L，地表径流
相对较多。裸地由于缺乏植被覆盖
和枯枝落叶层的保护，次降雨均值
高达68.2L， 径流总量477.4L， 几
乎是常绿阔叶林的5 倍。这些数据
进一步证实，植被类型的差异显著
影响坡面径流量，植被覆盖越完整，
对坡面径流的抑制作用越强。
2. 植被类型与泥沙流失量
植被类型同样对坡面泥沙流失
量产生深远影响（见表1）。在4—
10 月的监测期内，各植被类型的泥
沙流失量随降雨量的变化呈现出明
显差异。常绿阔叶林由于根系发达，
能深入土壤深层，有效固持土壤颗
粒；同时，枯枝落叶层分解形成的
腐殖质改善了土壤结构，增强了土
15.3
8.1
2.9
0.1
26.8
14.3
5.1
0.1
0 5 10 15 20 25 30
常绿阔叶林
灌木林
草地
裸地
截留率 (%) 冠层截留量 (mm)
图1 不同植被类型的冠层截留量和截留率
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Regional Governance Ecology &amp;amp; Practice 生态与实践
壤团聚体的稳定性，提高了土壤抗
侵蚀能力。因此，其泥沙流失量始
终维持在较低水平，整个监测期总
和仅13.6kg。灌木林根系分布较浅，
但较为密集，能在表层土壤形成根
系网络，对土壤起到一定的固持作
用。其枯枝落叶层也能部分阻挡坡
面径流，减少土壤颗粒的搬运。尽
管如此，相比常绿阔叶林，灌木林
的泥沙拦截能力稍弱，监测期总和
为23.3kg。草地根系多集中于土壤
表层，能在一定程度上防止土壤侵
蚀，监测期总和达39.4kg。裸地因
无植被保护，雨滴直接冲击土壤表
面，破坏土壤结构，降低土壤抗侵
蚀能力。坡面径流在流经裸地时，
能轻易携带大量土壤颗粒，致使泥
沙流失量剧增， 监测期总和高达
126.4kg。这表明，植被类型的不同
显著影响了土壤的抗侵蚀能力，进
而决定了坡面泥沙流失量的大小。
（三）侵蚀性降雨强度与坡面
径流量、坡面泥沙流失量关系
1. 降雨强度与坡面径流量关系
随着降雨强度增加，坡面径流
量显著上升。对数据进行回归分
析，发现坡面径流量与降雨强度之
间存在良好线性关系（R2=0.92）。
在降雨强度较低阶段5mm/h 时，
由于植被冠层的截留、枯枝落叶层
的吸纳以及土壤较强的入渗能力，
大量雨水被消耗， 坡面径流量仅
为5.3L。随着降雨强度的增大，当
达到15mm/h 左右时，土壤入渗速
率逐渐趋近饱和，部分区域开始出
现地表积水，坡面径流量随之快速
增长。
2. 降雨量与坡面泥沙流失量
关系
降雨量与坡面泥沙流失量之间
存在着紧密的正相关关系。在监测
过程中发现，随着降雨量从100mm
增加到250mm， 裸地的泥沙流失
量从10.2kg 大幅增至32.7kg，而常
绿阔叶林的泥沙流失量仅从1.1kg
增至3.8kg。在降雨初期，少量的
降雨对土壤的侵蚀作用有限，且植
被通过冠层和枯枝落叶层对雨滴的
缓冲，减少了雨滴对土壤的直接冲
击，降低了土壤颗粒的分离和搬运。
在裸地，由于缺少植被的保护，坡
面径流能够轻易地携带大量土壤颗
粒，导致泥沙流失量迅速增加。而
在常绿阔叶林中，发达的根系能够
固持土壤，稳定土壤结构，同时枯
枝落叶层分解形成的腐殖质增加了
土壤的团聚性，增强了土壤的抗侵
蚀能力。这充分表明，植被在减少
坡面泥沙流失方面发挥着不可替代
的作用，能够有效降低因降雨量增
加而带来的水土流失风险。
三、结论
通过系统分析植被类型对侵蚀
性降雨事件中水土流失的影响。结
果表明，不同植被类型在冠层截留、
坡面径流和泥沙流失方面存在显著
差异。常绿阔叶林具有较强的冠层
截留能力，能够有效地减少侵蚀性
降雨对地表的冲击，降低坡面径流
量和泥沙流失量；裸地由于缺乏植
被覆盖，水土流失最为严重。此外，
侵蚀性降雨强度与坡面径流量、泥
沙流失量呈正相关关系。
本研究结果为区域水土保持规
划和生态修复提供了科学依据，建
议在水土流失防治中，优先选择具
有良好水土保持功能的植被类型，
增加植被覆盖度，以减少水土流失
的发生。
参考文献
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作者单位：西南林业大学水土
保持学院。
作者简介：李艳春，生于1993
年5 月，女，壮族，云南富宁人，专硕，
研究方向为水土保持与荒漠化防治。
表1 研究期间不同植被类型坡面泥沙量数据统计
月份降雨量常绿阔叶林（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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