全 文 ：第 17卷第 2期
2003年 6月 水土保持学报Journa l of Soil and Wa ter Conserv a tion Vol. 17 No. 2Jun. , 2003
　
干热河谷山合欢、加勒比松林地雨季中末期水文侵蚀效应的研究
郑　科 1 , 郎南军 1 , 杨新民 2 , 温绍龙 1 , 江期川 1
( 1.云南省林业科学院 , 云南 昆明 650204; 2.中国科学院水利部水土保持研究所 ,陕西 杨陵 712100)
摘要: 对元谋干热河谷封禁 9年区域内山合欢天然林地、加勒比松人工林地相关水文侵蚀效应进行了研究 ,得出
了一系列有关在雨季中末期林地土壤水分动态变化、树干流量与林内雨量以及截流率、林地枯落物含水量、林地
径流量、滴溅侵蚀效应等变化规律。
关键词: 干热河谷 ;　雨季中末期 ;　水文侵蚀效应 ;　滴溅侵蚀
中图分类号: S157. 1　　　文献标识码: A　　　文章编号: 1009-2242( 2003) 02-0084-05
Research of Hydrology and Erosion Effect of Albiz ia kalkora and
Pinus caribaea Woodland in Mid-end Rainy Season in Dry-hot Vall ey
ZHENG Ke
1
, LANG Nan-jun
1
, YAN G Xin-min
2
, WEN Shao-long
1
, JIAN G Qi-chuan
1
( 1. Yunnan Forestry Academ y , Heilongtan, Kunming , Yunnan 650204;
2. Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy and Ministr y of Water Resource , Yangling , Shaanx i 712100)
Abstract: The hydrology and erosion ef fect rules of Albizia kalkora wild w oodland and Pinus caribaea artificial
w oodland in dry-hot valley are researched, including the change rule of soil w ater content in w oodland during mid-
end rainy season, runof f on trunk and rainfall in w oodland, the ratio of keeping rainw ater, the w ater content of
w ithering branches and leaves on w oodland, runoff on w oodland and rainw ater st riking erosion rule.
Key words: dry-hot valley;　 mid-end rainy season;　 hydrolog y and erosion ef fect;　 rainwater striking erosion
1　引　言
元谋地处于滇中高原中部偏北 ,横断山区的北部边缘 ,金沙江的一级支流龙川江河谷下段 ,北纬 25°31′～
26°7′,东经 101°36′～ 102°7′,金沙江在其北面由西向东蜿蜒流过 ,属于典型的干热河谷立地类型亚区 ,气候属
于南亚热带干热河谷气候。 根据 1988年数据 ,元谋县森林覆盖率 (不含灌木林 )为 6. 3% ,低于云南省平均数
( 24. 9% ) ,而且分布不均匀 ,多集中在海拔比较高的花同、羊街两乡 ;宜林荒山达到 120 000 hm2 ,“土林”大面积
发育 ,水土流失非常严重。 干热河谷作为生态环境脆弱区域之一 ,并且又地处长江上游 ,恢复其植被 ,保护其生
态环境对国计民生具有重要意义 ,本文就引进树种加勒比松以及乡土树种山合欢在雨季中后期相关水文侵蚀
效应进行研究 ,以促进干热河谷生态环境的建设。
2　试验方法
试验于 2002年 8～ 11月在元谋大黑山封禁 9年的区域中进行 ,区域内土壤以燥红壤为主 ,其次是褐红壤、
红壤、黄棕壤。自然植被以草丛为主 ,夹杂以灌木、稀少乔木 ,为典型的稀树草原或稀树灌丛。植被种类少 ,结构
简 单 ,季相变化明显。 本地群落中比较常见的草本植物主要有扭黄茅 ( Heteropogon contortus )、孔颖草
(Bothriochloa pertusa)、龙须草 ( Eulaliopsis binata)、橘草 (Cymbopogon goeringii )等多年生禾草 ;灌木以明油子
(Dodonaea angusti f olia)为主 ,还有荆条 (Vitex negundo) ,乔木有山合欢 ( Albizia kalkora )、滇橄榄 ( Termialia
f ranchet ii )等。试验对象加勒比松人工林于 1994年苗植 , 2 m× 1 m株行距 ,坡度 16°～ 18°,坡向西南方向 ,松
毛层厚度为 2～ 5 cm , 0～ 15 cm深度土壤容重为 1. 44～ 1. 74 g /cm3 ,郁闭度 75% ;山合欢为封禁后自然生长起
来的群落 ,密度为 0. 64棵 /m2 ,遮阴严重 ,林下无草 ,几乎无枯落物 ,坡度 15°～ 21°,坡向北偏东 9°, 0～ 15 cm深
度土壤容重为 1. 58～ 1. 66 g /cm3 ,郁闭度为 95% ;荒草地 30% ～ 50%盖度 ,主要为扭黄茅、孔颖草等 ,草平均高
度 38 cm,坡度 16°～ 18°,坡向西偏南 8°, 0～ 15 cm深度土壤容重为 1. 38～ 1. 43 g /cm3。土壤均为粗骨性燥红、
红土壤 ,石砾含量比较高 ,地形地貌相似。
收稿日期: 2002-10-01
基金项目:国家“十五”科技攻关课题“严重生态退化区水土流失综合防治技术与示范” ( 2001BA606- 07- 01)资助
作者简介:郑科 ,男 ,生于 1973年 ,研究实习员 ,硕士。 主要从事水土保持与林业生态方面的研究。
DOI : 10. 13870 /j . cnki . st bcxb. 2003. 02. 024
具体观测指标与试验方法如下: ( 1)土壤水分变化观测 ,分加勒比松人工林地、山合欢天然林地以及荒草
地 ,对 0, 15, 35, 65, 95 cm5个层次进行 ,采用仪器有: 土钻 ,铝盒 ,烘箱 ,天平 ,测定时间 8月初～ 9月中旬 ; ( 2)
树干流量采用螺旋槽技术 ,各选取 5株能够代表样方林总体的试验标准木 ,选取样木山合欢胸径分别为 6. 13,
8. 20, 77. 21, 10. 26, 16. 56 cm,加勒比松分别为 7. 93, 9. 41, 9. 40, 10. 49, 9. 19 cm; ( 3)林内雨量观测采用在样
方林内各放置 3只雨量杯 ,并在试验过程中每隔一定时间随机放置不同地方 ,林外雨量采用虹吸式自动雨量计
测定 ; ( 4)林地内外滴溅侵蚀研究采用以 Morgan装置为基础自制的滴溅箱进行观测 ,土芯框面积 (也即观测侵
蚀面积 )为 25 cm× 20 cm ,每次测定至少随机交换位置 3次以上 ,可以承接雨滴方向与地面夹角最低达到 45°
(图 1) ; ( 5)林地径流量观测 ,在各自样地内部 ,建设两个 5 m× 10 m径流场进行观测 ; ( 6)林地枯落物含水量观
图 1　自制滴溅箱示意图
测 ,定期收集林地枯落物进行水分含量研究 ,按照 50 cm
× 50 cm每次采集 7个点、 3个重复 , 21个样取平均值。
3　结果与讨论
3. 1　土壤各个层次水分动态变化
从不同类型地不同层次的土壤水分含量动态变化可
以知道 ,总体上随着时间的推移 ,在雨季中末期由于降雨
强度减弱与降雨频数的减少 ,造成不同类型地土壤水分
有逐渐下降的趋势性 ;山合欢、加勒比松林地、荒草地的
土壤含水量波动性最大的是土壤表层以及 15 cm层次 ,
原因可能是土壤表层和 15 cm层次水分由于取点不同受
到的扰动性因素分异比较大 ,向外蒸发作用相对内部比较大 ,而土层内部由于扰动性分异比较小 ,水分含量的
波动性相对比较平缓。 3类样地的土壤表层水分含量剧烈下降 ,均出现在 8月下旬 ,这也是与从 8月 22日起至
9月 7日连续 17日无降雨是一致的 ,其中荒草地土壤表层水分剧烈下降与长期干旱的起始日基本一致 ,转折
点在 8月 22日到 8月 27日之间 ,而加勒比松人工林地与山合欢天然林地由于林中小气候的作用有一种土壤
表层水分下降林地滞后效应 ,转折点均在 8月 27日到 8月 30日之间 ,因此在自 8月 9日起到 8月 21日止几
乎连续 13日降雨后持续干旱 ,降雨总量在 79. 1 mm的条件下林地表层水分含量下降相对于荒草地滞后时间
大概在 3～ 5 d。可见林地小气候对土壤表层水分增益与维持具有明显的意义 ,研究表明 ,在该作用上 ,山合欢林
地表现更为明显 ,加勒比松相对次之。
山合欢林地各个层次在测定期间平均值为: 土壤表层为 16. 41% , 15 cm层次为 14. 75% , 35cm层次为
13. 98% , 65 cm层次为 14. 87% , 95 cm层次为 14. 36% ;加勒比松林地分别为 10. 55% , 10. 49% , 11. 90% ,
10. 55% , 11. 14% ;荒草地分别为 9. 8% , 17. 13% , 18. 13% , 16. 13% , 16. 78% 。由上面可以知道 ,在雨季中末
期 ,加勒比松土壤各个层次基本上为三者最低的 ,而荒草地最高 ,这其中的原因一则可能是加勒比松林冠以及
枯落物对雨水的拦截作用 ,致使地面承受实际雨量相对比较小 ,二则是树木的耗水作用 ,两方面综合作用强于
山合欢 ,而荒草地拦截作用远低于其他 2类林地 ,地面实际承受雨量大于其他 2类林地 ,耗水量也相对比较弱 ,
所以土壤各个层次除土壤表层蒸发作用强、水分含量相对比较低外 ,其余各层次水分含量均高于林地。
3. 2　树干流量与林内雨量、截留率
降水到达林地 ,一部分降水被林木截留 ,一部分直接到达林中隙地。本文采用林木截留的提法 ,有别于林冠
截留 ,因为在试验中发现 ,降水有可能吸附在树干表面而直至蒸发 ,特别是在风力作用下 ,会产生偏水平方向降
雨 ,雨水直接降在树干上面 ,这种情况在多风、强风时表现明显 ,不能忽略。
林内雨量 (雨量杯读数 ,不包括树干流 ) = 叶滴 + 林内直接降雨量 + 枝滴
　　在研究中知道 ,无论降雨量多少 ,选定的林地样木针对每一种树种而言 ,树干流量大小顺序加勒比松比较
固定 ,而山合欢显得杂乱一些。 相同树种树木胸径越大 ,树干流量总体上来说是趋向增大 ,但这规律不是绝对
的。在试验中发现 ,影响树干流量的因素很多 ,其中包括树的位置、树木分枝繁茂程度和林冠厚度、树皮光滑度
等因素。其中树的位置影响比较明显 ,如果树在林子中间 ,由于与其他树木枝叶交错 ,其他树木上汇集的水分有
可能落在该观测树木上面形成干流 ,并且风的影响很小 ,附着在树体表面的水分受蒸发作用相对较弱 ,致使测
定值相对比较大 ;如果该样木在林子旁边或者靠近林边 ,并且周围林木密度比较小而受其它林木影响比较小 ,
再加上受到风的作用相对较强 ,将树体表面水分吹掉 ,包括枝滴、叶滴由于树体剧烈摇动滴落地面 ,也包括加速
蒸发 ,致使测定值有偏小的趋势 ,例如山合欢林地中胸径为 6. 13 cm的样木胸径尽管比较小 ,但是地处于林中 ,
85第 2期 郑科等: 干热河谷山合欢、加勒比松林地雨季中末期水文侵蚀效应的研究
测定的树干流数据一直显得比较大 ,而胸径为 10. 26 cm的样木靠近林边 ,树干流量就比较小 ,尽管二者相比 ,
前者枝叶繁茂程度与林冠厚度相对比较小。 树皮表面性质、光滑程度也是对树干流量影响比较明显的因素之
一 ,例如研究中发现其余各影响因素基本一致的山合欢与加勒比松 ,山合欢树干流量相对比较大 ,这种结果在
一定程度上与山合欢树皮光滑流程短、吸湿性比较小 ,而加勒比松树皮粗糙流程大、吸湿性相对比较大有关。此
外 ,树木分枝繁茂程度越高 ,林冠厚度越厚 ,由于降雨有效承受面积大 ,也有利于促进树干流量。
表 1　山合欢林、加勒比松林截留状况
林地
类型
测定
时间
总树干流
量 ( cm3 )
林冠总面
积 ( cm2)
树干径流量
代表值 ( mm)
林内雨
量 ( mm )
林外雨
量 ( mm)
截留损
失率 (% )
山合欢
加勒比松 8月 10日
75712
67350
475000
375000
1. 59
1. 8
14. 1
10. 33
16. 5
16. 5
4. 91
26. 48
山合欢
加勒比松 8月 12日
28736
22800
475000
375000
0. 6
0. 61
4. 6
5
6. 15
6. 15
15. 45
8. 78
山合欢
加勒比松 8月 13日
51712
43450
475000
375000
1. 09
1. 16
8
4. 7
7. 9
7. 9
- 15. 06
25. 82
山合欢
加勒比松 8月 14日
72448
50000
475000
375000
1. 53
1. 33
10. 06
6
9. 9
9. 9
- 17. 07
25. 96
山合欢
加勒比松 8月 16日
28800
29800
475000
375000
0. 61
0. 79
5. 7
4. 3
8. 7
8. 7
27. 47
41. 49
山合欢
加勒比松 8月 18日
69760
53500
475000
375000
1. 47
1. 43
5. 3
4
11. 6
11. 6
41. 64
53. 19
山合欢
加勒比松 8月 22日
94976
109000
475000
375000
2
2. 91
10. 3
6. 7
12. 35
12. 35
0. 40
22. 19
山合欢
加勒比松 9月 13日
30848
21150
475000
375000
0. 65
0. 56
4. 3
2. 8
11. 1
11. 1
55. 41
69. 73
山合欢
加勒比松 9月 15日
48896
38500
475000
375000
1. 03
1. 03
4. 17
5
9
9
42. 22
33. 00
山合欢
加勒比松 9月 22日
163200
113000
475000
375000
3. 44
3. 01
52. 67
39. 67
64. 5
64. 5
13. 01
33. 83
山合欢
加勒比松 9月 24日
105536
85900
475000
375000
2. 22
2. 29
15
6. 3
14
14
- 23. 00
38. 64
山合欢
加勒比松 9月 29日
27008
19800
475000
375000
0. 57
0. 53
2. 83
3. 3
5. 75
5. 75
40. 87
33. 39
山合欢
加勒比松 9月 30日
8960
7600
475000
375000
0. 19
0. 2
1. 67
1. 33
4. 4
4. 4
57. 73
65. 23
山合欢
加勒比松 10月 1日
158080
93000
475000
375000
3. 33
2. 48
23. 67
16. 67
28. 1
28. 1
3. 91
31. 85
山合欢
加勒比松 10月 4日
155904
125500
475000
375000
3. 28
3. 35
28. 3
26. 67
28. 8
28. 8
- 9. 65
- 4. 24
由表 1可以看出 ,加勒比松的截
留率普遍比山合欢大 ,这也是与以前
研究成果有相似之处 [1 ] ,也可以证明
松林确实有比较高的截留率。截留量
由两部分组成: 林木蓄水量与树体表
面蒸发。林木蓄水量与林分结构、郁
闭度和叶面积指数有关 ,林分结构越
复杂、郁闭度越大、叶面积指数越大 ,
则蓄水量越大 ;蒸发量则主要受到风
速、温度、大气湿度等气象因子的影
响 [1 ]。 由表 1知道 ,在干热河谷雨季
中后期 ,尽管下雨比较频繁 ,但由于
雨停日出 ,蒸发量比较大 ,所以即使
降雨量比较小仍然能够保持比较高
的截留率。由于在降雨过程中林木饱
和附水量的存在 ,在测定值中 ,截留
损失率高峰值是几乎连续 21 d干旱
后的 9月 13日 ,山合欢有 55. 41%的
截留率 ,加勒比松达到 69. 73% 。 在
表中可以见到 5个负的截留率数据 ,
其中有 4个负值出现在山合欢 ,这是
试验中测定计算的结果 ,原因可能是
林内雨量测定值所引起的 ,雨量杯口
径是有一定限度的 ,当交换雨量杯位
置时 ,将雨量杯恰好放置在枝滴、叶
滴比较集中的地方 ,而枝滴、叶滴是由降在比雨量杯口径大得多的林冠有效承水面上的雨水汇集而成 ,所以就
导致了雨量杯读数偏大 ,极有可能超过了林外降雨量 ,这种情况在雨量级比较低的雨季中后期出现的可能性更
大 ,这也说明了林内降雨的不均匀性质 ,具有一种林内降水单点汇集效应 ,从负值分配来看 ,说明山合欢林内雨
表 2　加勒比松胸径与树干流量的相关系数
时　间 相　关　系　数
8月 10日 y= 7E- 0. 5x4. 713 r2= 0. 891
8月 12日 y = 2E - 0. 5x4. 8161 r2 = 0. 6416
8月 13日 y = 2E - 0. 5x4. 9594 r2 = 0. 8246
8月 14日 y = 1. 5238x - 12. 147 r2 = 0. 8524
8月 16日 y = 7E - 0. 5x4. 367 r2 = 0. 8515
8月 18日 y = 3E - 0. 5x5. 016 r2 = 0. 6986
8月 22日 y = 1E - 0. 5x5. 6819 r2 = 0. 8767
9月 13日 规律性不明显
9月 15日 y = 0. 7111x - 5. 622 r2 = 0. 654
9月 22日 规律性不明显
9月 24日 y = 8E - 0. 5x4. 7765 r2 = 0. 8172
9月 10日 规律性不明显
9月 10日 规律性不明显
10月 10日 规律性不明显
量不均匀性比加勒比松更大。在试验中还发现 ,当雨量杯放在靠近
林边时 ,风成为影响其读数的重要因子 ,当风比较剧烈时 ,雨量杯
上面的枝叶所拦截的水分就会随风滴落在另外地方 ,并且蒸发速
度增强 ,杯口面上的林内直接降雨又很小甚至可以忽略 ,这可能就
是有时林边雨量杯读数经常比较小甚至为零的原因。 综合以上林
边位置对树干流的影响 ,可以将这种现象称为穿透雨量的林缘效
应。
放置在加勒比松林地的雨量杯读数相对山合欢普遍要小得
多 ,原因可能有几点:一是因为加勒比松叶是针叶不会形成大的滴
水 ,在针叶上面可以见到密密麻麻的小水滴 ,而又不至于大到滴落
在地面 ,相反很快被蒸发掉 ,减少了叶滴 ;二是因为加勒比松林树
皮沟槽多而弯曲不容易形成水滴滴下 ,吸湿性也比较强 ,削减了枝
86 水土保持学报 第 17卷
滴 ;三是加勒比松枝叶具有一定层次性 ,林冠厚度相对比较大 ,对枝滴、叶滴以及降雨能形成多次拦截 ,尽管山
合欢枝叶比较繁茂 ,但在层次上显得相对单薄一些 ,而这也可能正是截留损失率比山合欢要大的主要原因。勒
比松人工林树干流量与胸径具有一定的相关关系 ,见表 2。
根据试验实际观测以及相关回归数学模型检验原理 [2 ] ,表 2中回归方程可以直观考虑样本相关系数 ,因为
相关系数都比较接近 1,所以认为模型成立。 从表中看出 ,加勒比松树干流量与其胸径基本呈现正指数幂函数
关系 ;进入 9月后 ,测定值与胸径关系尽管总体随着胸径增大而增大 ,但规律性不明显 ,测定标准木是固定的 ,
为什么会出现这么大的差别 ,可能主要因为进入 9月后 ,天气多风并且风速加大 ,直接影响了树干流量测定值 ,
这从一个侧面证实了风力对林地水文效应的重要影响。
3. 3　枯落物含水量
山合欢天然林枯落物几乎可以不计算 ,再加上郁闭度在 95%以上 ,遮阴比较严重林下基本为裸露的地面。
加勒比松人工林枯落物比较厚 ,松毛层最厚的达到 11 cm,一般多为 2～ 5 cm之间。从 8月 10日起开始收集加
勒比松枯落物 ,其含水量百分率最高达 50% ～ 60% ;对枯落物含水量测定选定从 8月 10日到 9月 7日这个阶
段 ,从降雨资料看 ,这个阶段恰好经历了先降雨后持续干旱的天气变化 ,具有一定的代表性。从公式 ( 1)知道 ,加
勒比松枯落物从持续降雨结束时 (公式拟合的始末时间为 8月 22日到 9月 7日 ,因 8月 22日开始持续干旱 )
到持续干旱天气变化过程中 ,含水量呈现负指数幂函数趋势减小。在雨季中 ,即使连续干旱 17 d,加勒比松枯落
物含水量平均值也能达到 17. 1% ,可见加勒比松枯落物含水量在降水分配方面占据重要的地位。
y = 0. 4216x- 0. 3401　R2 = 0. 7054,T= 0. 05 ( 1)
式中: y—— 枯落物含水量 ; x—— 降雨结束后经历的干旱天数。
3. 4　林地径流量
总体上 ,径流场地降雨径流量很小。山合欢林地径流量相比加勒比松要大 ,尽管郁闭度几乎达到 100% ,但
林下无枯落物覆盖 ,并且由于遮阴严重 ,林下基本无其它植被生长 ,所以说林下覆盖是削减径流的主要因素。 8
月 10日 (降雨为 16. 5 mm )、 14日 ( 9. 9 mm )、 18日 ( 11. 6 mm )测定 ,山合欢林地径流量为 0. 29, 0. 05, 0. 07
mm,加勒比松林地无径流产生 ; 9月 22日 ,山合欢林地径流量为 0. 47 mm,加勒比松林地为 0. 38 mm,从降雨
可见 ,此次降雨量高达 64. 5 mm,集中从凌晨 1: 30到正午 12: 00降雨完毕 ,最大降雨强度达到 1 mm /min,前
一周左右无降雨 ; 10月 4日 ( 28. 8 mm)测定 ,山合欢林地径流量为 0. 72 mm,加勒比松为 0. 43 mm,而与 10月
4日降雨量相似的 10月 1日 ( 28. 1 mm )却无径流产生 ,这可能是因为 10月 4日平均降雨强度相对于 10月 1
日大而促进了超渗产流 , 10月 4日为 0. 095 mm /min, 10月 1日为 0. 06 mm /min。初步估计 ,在干热河谷雨季
中末期 ,单次降雨量至少在 10 mm以上 ,山合欢样方林地才有可能会产生径流 ;单次降雨量要达到近 30 mm、
平均降雨强度大于 0. 06 mm /min,加勒比松样方林地才有可能产生径流。
表 3　山合欢林、加勒比松林地内外滴溅侵蚀状况 g
林地类型 位置 箱内部位 测定时间段 (日 /月 ) 下半部 /上半部
9 /8～ 23 /8 24 /8～ 13 /11 9 /8～ 23 /8 24 /8～ 13 /11
山合欢
林外
林内
上半部
下半部
上半部
下半部
3. 1
5. 13
2. 94
3. 74
11. 3
16. 72
7. 16
10. 56
1. 655
1. 272
1. 480
1. 475
加勒比松
林外
林内
上半部
下半部
上半部
下半部
3. 46
7. 3
1. 2
1. 7
7. 5
10. 38
3. 4
4. 9
2. 11
1. 417
1. 384
1. 441
3. 5　滴溅侵蚀
雨水滴溅侵蚀是常见的侵蚀类型之
一 ,伴随着雨滴与地表物质动能交换的过
程 ,为水土流失提供物质基础。 由表 3滴
溅试验结果可以知道 ,当区段降雨为 79. 1
mm, 8月 9日到 8月 23日内 ,山合欢林外
滴溅侵蚀总量为 0. 16 kg /m2 , 林内侵蚀
总量为 0. 13 kg /m2 ,净侵蚀量 (下—上 )林
外为 0. 04 kg /m2 ,林内为 0. 016 kg /m2 ;加
勒比松分别为 0. 2 kg /m2 , 0. 058 kg /m2 , 0. 076 kg /m2 , 0. 01 kg /m2 ;当区段降雨为 179. 2 mm时 ,在 8月 24日
到 11月 13日内 ,山合欢林外滴溅侵蚀总量为 0. 56 kg /m2 ,林内 0. 35 kg /m2 ,净侵蚀量林外为 0. 11 kg /m2 ,林
内为 0. 068 kg /m2 ;加勒比松分别为 0. 36 kg /m2 , 0. 17 kg /m2 , 0. 058 kg /m2 , 0. 03 kg /m2。由以上数据显示 ,在
测定的两个区段内 ,两类林地林外滴溅量都比林内滴溅量高 ,没有出现雨季中末期由于雨量级的减小而致使林
内汇集叶滴、枝滴作用 ,突出造成林内滴溅作用反而比林外大的结果 [3 ] ,这也正反映了林内滴溅机理的复杂性、
随机性。原因可能因为一方面林内降雨的不均匀性质导致土芯有效承接雨滴打击面大大降低 ,另外一方面雨滴
的能量 E = 1
2
mv2 ,尽管林内叶滴、枝滴由于雨水汇集而变大 ,即式中 m变大 ,但由于林中风速相对比较小 ,并
87第 2期 郑科等: 干热河谷山合欢、加勒比松林地雨季中末期水文侵蚀效应的研究
且降雨势能高度仅仅局限于树体高度范围内 ,因此式中 v值相对林外要小得多 ,而 v是平方因子 ,大小变化影响
最后结果比 m因子要大。8月 9日到 8月 23日内 ,山合欢林外滴溅侵蚀总量是林内的 1. 23倍 ,净侵蚀量林外是
林内的 2. 5倍 ,加勒比松林外滴溅侵蚀总量是林内的 3. 45倍 ,净侵蚀量林外是林内的 7. 6倍 ; 8月 24日到 11月
13日内 ,山合欢林外滴溅侵蚀总量是林内的 1. 6倍 ,净侵蚀量林外是林内的 1. 61倍 ,加勒比松林外滴溅侵蚀总
量是林内的 2. 11倍 ,净侵蚀量林外是林内的 1. 93倍 。在试验中 ,山合欢林地向下滴溅量为向上滴溅量 1. 5倍
左右 ;加勒比松最高为 2. 11倍 ,其余也为 1. 5倍左右。
4　结　语
( 1)由于林地小气候的作用 ,在前期集中降雨量为 79. 1 mm ,平均日降雨量为 6. 08 mm的条件下 ,土壤表
层水分剧烈下降趋势 ,山合欢天然林、加勒比松人工林比荒草地滞后 3～ 5 d,说明林地对土壤表层水分有维持
作用 ;荒草地除了土壤表层外 ,其余各层次平均水分含量相比林地水分含量高。
( 2)影响树干流、林内雨量因素很多 ,其中林木在林中的位置、树皮性质以及自然因素风的作用比较明显 ,
存在一种穿透雨量的林缘效应 ,也存在林内降雨单点汇集效应 ;加勒比松林的截留率比山合欢林高 ,证实了松
林确实有比较高的截留率 ,并得出了树形相对规整的加勒比松树干流量与胸径呈正指数幂函数关系 ,但这种关
系受风的影响比较大。
( 3)山合欢天然林枯落物很少甚至可以忽略 ,加勒比松人工林枯落物含水量在林地水文过程中占据相当的
地位 ,平均含水量在测定期间最高达到 50% ～ 60% ,经过近半个月干旱后 ,也能达到 17. 1% 。降雨结束后随干
旱时间延续 ,加勒比松枯落物含水量随干旱历时呈负指数幂函数关系 ,枯落物含水量以越来越低的速率减少。
( 4)经过封禁多年 ,山合欢天然林与加勒比松人工林地径流量都不是很高 ,初步估计 ,在干热河谷雨季中末
期 ,单次降雨量至少在 10 mm以上 ,山合欢样方林地才有可能会产生径流 ;加勒比松样方林地单次降雨量要达
到近 30 mm、平均降雨强度大于 0. 06 mm /min才有可能产生径流。
( 5)两类林地林外滴溅侵蚀量都比林内侵蚀量高。
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88 水土保持学报 第 17卷