不同森林經(jīng)營方式下幼林地水土流失對降雨增強的響應(yīng)

李志明，魏智華

(1.順昌縣高陽林業(yè)工作站,福建 順昌 353200; 2.福建師范大學(xué)a.地理科學(xué)學(xué)院,b.濕潤亞熱帶山地生態(tài)國家重點實驗室培育基地，福州 350007)

0 引言

中國東南山地生態(tài)系統(tǒng)山高坡陡、土壤有機質(zhì)含量低、土層淺薄，加之該區(qū)暴雨頻繁，因此，存在著極大的潛在脆弱性，容易發(fā)生水土流失[1]。研究表明，中國東南山地生態(tài)系統(tǒng)降雨侵蝕力達15 000 MJ·mm·yr-1，是全球平均降雨侵蝕力(2 190 MJ·mm·yr-1)的5倍之多[2]。而且據(jù)推測，受全球性氣候變化的影響，該區(qū)未來降雨有呈每年增強的趨勢[3-4]。同時，中國東南山地生態(tài)系統(tǒng)是南方重要的商品林基地，大面積天然/次生林被砍伐后營造人工用材林，森林經(jīng)營活動頻繁[5-6]。如福建省林地總面積的52.2%是人工用材林[7]，其中幼齡林達159萬hm2[8]。在皆伐、火燒等傳統(tǒng)人工林經(jīng)營措施的管理之下，幼林地往往發(fā)生嚴(yán)重的水土流失[9-11]。在氣候變化導(dǎo)致的降雨增強與山地森林經(jīng)營的頻繁干擾雙重背景影響下，該區(qū)的水土流失更是有加劇的風(fēng)險，區(qū)域安全受到極大威脅。因此，探究不同降雨強度下幼林地水土流失的動態(tài)變化規(guī)律，有助于預(yù)測和評估未來氣候變化導(dǎo)致的降雨增加背景下的水土流失風(fēng)險。

目前，在歐洲地中海地區(qū)以及中國的黃土高原地區(qū)都開展了大量降雨強度對水土流失影響的研究[12-15]。但這些研究通常都是在小尺度內(nèi)(通常小于10 m2)采用模擬降雨的形式來開展，往往無法還原出真實降雨情境下的降雨強度、雨滴大小和雨滴下降的速度[16]，因而更是難以刻畫出降雨強度增加背景下的降雨動能和降雨侵蝕力，然而理清雨量、雨強和侵蝕力等降雨特征對水土流失的作用大小是以往研究爭論的焦點。用于坡面尺度水土流失研究的徑流小區(qū)標(biāo)準(zhǔn)尺度為20 m×5 m，微型徑流小區(qū)難以投射出可靠的坡面產(chǎn)流和產(chǎn)沙過程信息[17-18]。因而在不同強度自然降雨情境下原位觀測坡面產(chǎn)流和產(chǎn)沙變化過程能夠較好地反演未來氣候變化帶來降雨強度增加背景下水土流失規(guī)律。然而在中國氣候變化最為敏感、森林經(jīng)營干擾極為頻繁的東南山地生態(tài)系統(tǒng)，鮮有研究對這一過程加以探討。

未來氣候變化背景下，降雨的增強可能表現(xiàn)為降雨量的增加、降雨強度的增大或降雨侵蝕力的加大。不同類型的幼林地由于植被種類和密度的差異導(dǎo)致發(fā)生水土流失的下墊面截然不同，因而調(diào)控不同類型的幼林地水土流失變化的主要降雨特征可能有所不同。例如，在黃土地區(qū)露天礦廢棄地中，植被覆蓋度低的2年生禾本科植物坡面的水土流失量主要受到降雨強度和降雨量的調(diào)控，而植被覆蓋度達到90%的草-灌木-喬木混交林坡面主要受到降雨量的調(diào)控[19]。在半干旱黃土丘陵區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，由于人為干擾以及地表覆蓋度低，沙棘和油松的幼樹初期土壤侵蝕主要受到降雨強度、降雨侵蝕力的影響，但是植被覆蓋度隨著植物的生長而逐漸增加，降雨作用則表現(xiàn)的微弱[20]。在葡萄牙靠近西班牙邊境的邊緣地區(qū)進行的試驗發(fā)現(xiàn)降雨量對谷地、休耕地和造林地的地表徑流有直接的成正比的影響，與之相反，灌叢地、恢復(fù)橡樹地和牧場的徑流量與降雨量沒有顯著的相關(guān)關(guān)系[21]。

中國東南山地生態(tài)系統(tǒng)受亞熱帶季風(fēng)氣候影響，雨量充沛，而且常年分配有不同強度的小雨、中雨、大雨以及暴雨，為開展自然狀況下不同降雨強度的水土流失研究提供了極佳的條件。本研究在不同森林經(jīng)營措施(次生林經(jīng)營、人工促進天然更新經(jīng)營和人工林經(jīng)營)管理下的幼林地上建立標(biāo)準(zhǔn)的徑流小區(qū)，并選取自然降雨事件下的中雨、大雨和暴雨以模擬未來降雨增加的情景，觀測每次降雨事件的徑流量和泥沙量?；谏鲜鲅芯勘尘昂蛯嶒炘O(shè)計，擬解決以下幾個關(guān)鍵科學(xué)問題：1)理清次生林、人促幼林、人工幼林在不同降雨強度下的產(chǎn)流和產(chǎn)沙規(guī)律，并比較3種森林的徑流量和泥沙量差異；2)分析調(diào)控3種森林徑流量和泥沙量規(guī)律的主要影響因子；3)揭示3種森林徑流量和泥沙量對降雨強度增加的響應(yīng)規(guī)律，以預(yù)測不同類型幼林地水土流失對未來氣候變化導(dǎo)致的降雨增加的響應(yīng)。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省三明市金絲灣森林公園陳大林業(yè)采育場( 26°19′N，117°36′E)，該區(qū)西北倚靠武夷山脈，東南毗連戴云山脈，地勢北高南低，地貌特征主要以陡峭的低山丘陵為主，平均海拔300 m，平均坡度為30°。土層厚度超過1 m，主要由黑云母花崗巖形成。本區(qū)屬中亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，多年平均降水量1 656 mm，多年平均氣溫19.1 ℃，相對濕度81%。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地概況

于1978年對米櫧天然林強度擇伐后，經(jīng)過40多年封山育林后演替形成米櫧次生林。2011年11月對米櫧次生林的一面坡進行采伐，采伐面積為1.14 hm2。采伐完后通過隨機區(qū)組的方法設(shè)置米櫧人促幼林、米櫧人工幼林和杉木人工幼林3種不同的經(jīng)營方式，每種營林類型設(shè)置3個重復(fù)，每個實驗樣區(qū)的面積相似約(0.12 hm2)。在每個實驗樣區(qū)的核心區(qū)域設(shè)置20 m×5 m的徑流小區(qū)，同時在與采伐跡地相鄰的未砍伐次生林內(nèi)亦選擇上、中、下坡設(shè)置3個標(biāo)準(zhǔn)的徑流小區(qū)作為對照。僅選取人工促進天然更新幼林和米櫧人工幼林作為研究對象，以未砍伐的米櫧次生林為對照。米櫧人促幼林和米櫧人工幼林建立和經(jīng)營的詳細過程描述如下：

米櫧人促幼林: 2011年12月對樣地中原有的米櫧次生林進行強度擇伐，保留目的樹種，其中每公頃林地均勻的保留米櫧萌生幼苗4 500～6 000 株，采伐完后沿水平帶將殘留的枝椏、樹梢均勻的平鋪于地表，加以封禁，任其自然更新。2015年調(diào)查時，喬木層有米櫧(Castanopsiscarlesii)、閩粵栲(Castanopsisfissa)等，灌木有大葉紫珠(CallicarpamacrophyllaVahl)和山血丹(Ardisialindleyana)等，草本有黑莎草(GanniatristisNees)和劍葉耳草(Hedyotiscaudatifolia)等。

米櫧人工幼林: 2011年12月對米櫧次生林進行皆伐。皆伐后僅對干材進行收獲，沿水平帶將采伐剩余物平鋪于采伐跡地內(nèi)，暴曬數(shù)月后于2012年3月進行火燒、挖穴后種植米櫧實生苗，種植密度為2 400 株·hm-2。在米櫧人工幼林經(jīng)營的前3年，于每年的6—7月或10—11月對幼林地進行劈草、撫育。2015年調(diào)查時喬木層主要有米櫧和木莢紅豆(Ormosiaxylocarpa)等，灌木有鹽膚木(RhuschinensisMill.)、毛葉木姜子(LitseamollisHemsl)，杜莖山(Maesajaponica)等，草本有黑莎草和十字苔(CarexcruciataWalhlenb)等。

表 1 林分特征Table 1 Characters of the three forests

林分類型平均坡度/°平均樹高/m平均胸徑/cm平均覆蓋度/%黏粒含量/%人工幼林32.24.04.950～7011.9人促幼林31.75.65.291.711.6次生林32.719.713.593.311.8

注：人工幼林和人促幼林平均樹高和胸徑為2015年調(diào)查時的結(jié)果，而成熟的次生林則為本實驗樣地建立之前2011年林分調(diào)查時的結(jié)果。

次生林：2011年調(diào)查時喬木層有閩粵栲、木荷(Schimasuperba)等; 林下灌木主要有鼠刺(Iteachinensis)、黃瑞木(Adinandramillettii)和山礬(Symplocoscaudata)等構(gòu)成; 草本則以黑莎草、芒萁(Dicramopterisdichotama)和毛冬青(Ilexpubescens)等為主。

本研究觀測期間影響水土流失的主要林分特征如表1所示。

1.2.2降雨記錄及降雨事件的選擇

降雨量采用自計雨量站(雨根RR1008，北京)進行監(jiān)測，監(jiān)測頻率設(shè)置為每5 min采集一次數(shù)據(jù)。發(fā)生長時間連續(xù)降雨時，采用6 h間隔時間來區(qū)分前后2次降雨事件，如若降雨間隔不超過6 h，則認定該段時間內(nèi)的降雨為一次降雨事件。采用章文波等的方法計算單次降雨事件的降雨侵蝕力[19]。采用降雨等級劃分的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 28592-2012)，根據(jù)每次降雨事件的降雨量和降雨歷時，將每場降雨事件劃分為小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨。由于主要比較同一森林類型內(nèi)降雨強度差異對水土流失的影響以及同一降雨強度下不同森林類型的水土流失差異，而在該研究整個觀測期間幼林地覆蓋度變化較大(米櫧幼林從近乎0%到70%)，為盡可能消除同一森林類型覆蓋度的差異對水土流失的可能影響，僅選取2013年5月至2015年11月期間的中雨、大雨和暴雨事件進行研究，該期間人工幼林地表覆蓋穩(wěn)定維持在50%～70%(表1)。此期間內(nèi)的降雨事件及其對應(yīng)的降雨量、降雨歷時以及每場降雨事件的降雨類型劃分結(jié)果見表2。

表 2 觀測期間降雨事件Table 2 Rainfall events during the study periods

降雨日期降雨量/mm降雨歷時/h降雨類型降雨日期降雨量/mm降雨歷時/h降雨類型2013-05-1716.623.8中雨2014-08-1123.223.2大雨2014-06-0614.214.2中雨2015-01-1438.438.4大雨2014-06-2311.211.2中雨2014-08-1415.815.8大雨2014-07-0514.814.8中雨2014-08-1926.826.8大雨2014-08-0814.214.2中雨2013-06-0728.411.8大雨2014-08-1211.811.8中雨2015-03-2528.028.0大雨2014-08-3012.812.8中雨2014-06-1826.826.8大雨2014-09-0421.821.8中雨2014-06-2215.415.4大雨2014-09-1114.814.8中雨2014-06-2426.226.2大雨2014-10-0211.211.2中雨2015-04-2938.223.0大雨2014-11-0918.418.4中雨2015-05-0934.229.1大雨2015-02-2210.410.4中雨2015-05-2942.464.9大雨2015-03-0652.052.0中雨2015-11-0245.272.7大雨2015-03-1221.421.4中雨2014-05-2043.243.2暴雨2015-03-1713.213.2中雨2013-05-1536.68.3暴雨2015-04-0925.942.8中雨2013-05-2153.822.8暴雨2015-04-1223.416.1中雨2013-11-1339.614.8暴雨2015-05-1821.444.9中雨2013-05-2530.23.3暴雨2015-06-1234.847.3中雨2013-06-0540.222.3暴雨2015-07-0637.238.6中雨2014-08-2189.089.0暴雨2014-07-2921.821.8大雨2014-06-1941.241.2暴雨2014-05-1933.033.0大雨2014-08-2847.047.0暴雨2014-12-0525.225.2大雨2014-06-2531.831.8暴雨2014-06-0337.237.2大雨

1.2.3徑流和泥沙的采集與測定

每一次侵蝕性降雨事件發(fā)生后采集徑流池內(nèi)的徑流水和泥沙樣品。樣品采集之前讀取徑流池內(nèi)的水位高度，通過水位高度和徑流池的底面積計算每次降雨事件的徑流量。徑流系數(shù)為每次的徑流量與降雨量的比值。水位記錄完后，將徑流池內(nèi)的水和泥沙攪拌均勻，用1.5 L試劑瓶采集徑流泥沙混合樣品帶回實驗室。在室內(nèi)，從1.5 L混合樣品中取出100 mL用于化學(xué)養(yǎng)分分析，剩余1.4 L混合樣品置于65 ℃烘箱內(nèi)烘干。通過泥沙烘干重和取樣時的體積計算徑流池中的泥沙濃度，根據(jù)泥沙濃度和徑流量推算本次降雨事件的總泥沙量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)觀測資料數(shù)據(jù)，在Origin 9.0上制圖，利用 SPSS 21.0 軟件對3種森林類型的徑流量、徑流系數(shù)和泥沙量進行重復(fù)測量方差分析檢驗，對3種森林類型的徑流和泥沙量與降雨影響因子進行皮爾森相關(guān)分析(顯著性水平設(shè)為α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同降雨強度下不同森林類型的徑流量

重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示在中雨、大雨和暴雨3種降雨強度下，人工幼林徑流量均顯著高于人促幼林和次生林(P<0.05)，人促幼林和次生林徑流量之間無顯著差異(P<0.05)。在中雨情境下人工幼林平均徑流量是人促幼林和次生林的4.2和5.1倍，在大雨情境下人工幼林平均徑流量是人促幼林和次生林的5.5和7.6倍，在暴雨情境下人工幼林平均徑流量是人促幼林和次生林的7.8和12.9倍。

注：BC：米櫧人工幼林C. carlesii young plantation； NR：米櫧人促幼林assisted naturally regenerated C. carlesii young forest； SF： 米櫧次生林C. carlesii secondary forest .圖 1 中雨(a)、大雨(b)和暴雨(c)下3種森林類型的徑流量Figure 1 Runoff volume of BC, NR and SF under moderate rain (a), heavy rain (b) and storm rain (c)

隨著降雨強度的增加，3種森林類型徑流量均有所增加，其中人促幼林和次生林平均徑流量由中雨產(chǎn)生的0.3和0.2 mm，增加到大雨產(chǎn)生的0.5和0.3 mm，以及暴雨產(chǎn)生的0.6和0.4 mm(圖1)。相比中雨，人促幼林和次生林在大雨情境下的平均徑流量分別增加了0.2和0.1 mm，在暴雨下增加了0.3和0.2 mm。相比中雨，大雨和暴雨情境下人工幼林徑流量的平均徑流量分別增加了1.1和3.4 mm。而且隨著降雨量的增加，人工幼林地徑流量增加的速度顯著高于次生林和人促幼林地(圖2)。

圖 2 3種森林類型地表徑流量與降雨量的關(guān)系Figure 2 The relationship between runoff and rainfall in BC, NR and SF

圖 3 中雨(a)、大雨(b)和暴雨(c)下3種森林類型徑流系數(shù)Figure 3 Runoff coefficient of BC, NR and SF under moderate rain (a), heavy rain (b) and storm rain (c)

2.2 不同降雨強度下不同森林類型徑流系數(shù)

在中雨、大雨、暴雨3種降雨強度下，人促幼林和次生林徑流系數(shù)均較低，穩(wěn)定維持在0.01～0.05 和0.01～0.03之間。人工幼林徑流系數(shù)波動較大(0.02～0.30)，隨降雨量增加而逐漸增大，在中雨情境下，人工幼林平均徑流系數(shù)為0.06, 到大雨和暴雨情境下，則分別增加到0.08和0.10(圖3)。

2.3 不同降雨強度下不同森林類型泥沙量

重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示在中雨、大雨和暴雨3種降雨類型下，人工幼林泥沙流失量均顯著最高(P<0.05)。在中雨、大雨和暴雨情境下，人工幼林平均泥沙流失量分別是人促幼林的10.6、15.1和27.4倍，分別是次生林的14.1、23.4和46.0倍(圖4)。而在3種降雨情境下人促幼林和次生林泥沙流失量之間無顯著差異。

隨著降雨強度的增加，3種森林類型泥沙流失量均有所增加。其中人工幼林隨降雨增加的幅度較大，如大雨和暴雨下人工幼林產(chǎn)生的平均泥沙流失量分別比中雨(8.0 kg·hm-2)產(chǎn)生的增加了8.7和73.3 kg·hm-2。人促幼林和次生林隨降雨增加的幅度則較小，平均泥沙流失量由中雨產(chǎn)生的0.8和0.6 kg·hm-2，增加到大雨產(chǎn)生的1.1和0.7 kg·hm-2，以及暴雨產(chǎn)生的3.0和1.8 kg·hm-2(圖4)。但是隨著降雨的增加，人工幼林與人促幼林和次生林之間泥沙流失量差異也隨之變大。

2.4 不同降雨強度下不同森林類型產(chǎn)流產(chǎn)沙量與降雨特征的相關(guān)性分析

皮爾森相關(guān)分析表明，不同森林類型產(chǎn)流量對降雨量、降雨侵蝕力、平均雨強3種降雨特征的響應(yīng)存在明顯分異。人工幼林在中雨、大雨、和暴雨3種情景下均與降雨侵蝕力間的相關(guān)系數(shù)最高，且都呈顯著相關(guān)；而人促幼林和次生林產(chǎn)流量則與降雨量的相關(guān)系數(shù)最高，其中在中雨和大雨情境下呈顯著相關(guān)，在暴雨情境下相關(guān)關(guān)系不顯著(表3)。與產(chǎn)流規(guī)律相似，人工幼林地產(chǎn)沙量主要受到降雨侵蝕力的調(diào)控，而人促幼林和次生林產(chǎn)沙量則主要受到降雨量的影響(表4)。

圖 4 中雨(a)、大雨(b)和暴雨(c)下3種森林類型的泥沙量Figure 4 Sediment yield of BC, NR and SF under moderate rain (a), heavy rain (b) and storm rain (c)

表 3 降雨特征與徑流量之間的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between rainfall characters and runoff

降雨強度降雨特征值人工幼林徑流量人促幼林徑流量次生林徑流量中雨降雨量0.293?0.387??0.505??降雨侵蝕力0.320??0.1040.162平均雨強0.0690.0080.004大雨降雨量0.0250.400??0.600??降雨侵蝕力0.248?0.0040.008平均雨強0.236?0.0170.167暴雨降雨量0.683??0.1890.173降雨侵蝕力0.761??0.1030.147平均雨強0.3140.0500.126

表 4 降雨特征與泥沙量之間的相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis between rainfall characters and sediment

降雨強度降雨特征米櫧幼林泥沙量人促幼林泥沙量次生林泥沙量中雨降雨量0.0880.369??0.290?降雨侵蝕力0.380??0.0100.200?平均雨強0.1640.0610.071大雨降雨量0.0010.470??0.450??降雨侵蝕力0.475??0.0060.020平均雨強0.337??0.0000.004暴雨降雨量0.759??0.502?0.002降雨侵蝕力0.685??0.501?0.002平均雨強0.3620.1080.210

3 討論

3.1 不同森林類型下產(chǎn)流的影響因子分析

降雨和下墊面特征是影響最終產(chǎn)流的兩大主要因素[23]。不同森林類型產(chǎn)流量對降雨的響應(yīng)差異主要是由下墊面的不同而引起[9]。人促幼林和次生林植被覆蓋度較高、垂直空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有明顯的喬木層、灌木和草本層以及地表枯落物層。在植被覆蓋良好的森林區(qū)域，蓄滿產(chǎn)流是地表徑流產(chǎn)生的主要機制[24]。當(dāng)土壤包氣帶逐漸被入滲的雨水填滿使得飽和帶逐漸向土壤表層移動，土壤水飽和時，降雨無法滲入土壤，才形成地表徑流[25]。因而在以蓄滿產(chǎn)流為主要產(chǎn)流機制的人促幼林和次生林，只有當(dāng)累積降雨量使土壤水達到飽和狀態(tài)時才發(fā)生產(chǎn)流，故本研究中人促幼林和次生林在中雨、大雨、暴雨3種情境下的產(chǎn)流量均與降雨量之間的相關(guān)系數(shù)最高。如表3所示，人促幼林和次生林產(chǎn)流量與降雨侵蝕力和降雨強度的相關(guān)關(guān)系較弱，這是因為這兩種森林下墊面復(fù)雜，茂盛的植被有著良好的消減降雨動能、降低徑流流速、延長雨水入滲時間的作用[26-28]。因而降雨動能對地表徑流產(chǎn)生的影響會因為植被的存在而被削弱。相反，本研究結(jié)果顯示在覆蓋較低、土壤裸露的人工幼林，地表徑流的調(diào)控主要受到降雨侵蝕力的調(diào)控。因為裸露的土壤在降雨動能的打擊下，容易形成土壤結(jié)皮，增加地表徑流。裸露地表結(jié)皮的形成存在3種機制：1)細小的土壤顆粒在雨滴動能的打擊下被分散、翻攪,在土壤表面形成一層致密層；2)表層土壤在雨滴的打擊下被濕潤、糊化，從而在土壤表面形成糊狀的致密層；3)細小的土壤顆粒在雨滴的打擊和搬運下淋移至土壤孔隙，在土壤的次表層形成一種致密層[29]。無論土壤結(jié)皮以哪種方式形成，降雨侵蝕力和動能都是其形成的重要源動力[26-28]，因為結(jié)皮的形成有賴于降雨動力對土壤的夯實。大量研究證實土壤結(jié)皮的形成是增加地表徑流的重要原因[30-32]，而本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)覆蓋不良的人工幼林地在中雨、大雨和暴雨3種降雨情境下徑流量都與降雨侵蝕力存在顯著相關(guān)關(guān)系，與之前的研究契合。

3.2 不同森林類型下產(chǎn)沙的影響因子分析

本研究中覆蓋較低的人工幼林地，其在降雨后的產(chǎn)沙過程可能受到兩方面因素的影響。一方面，裸露的土壤在雨滴動能的打擊下遭受嚴(yán)重的濺蝕，土壤顆粒受到降雨的擊濺被搬運[33]；另一方面，花崗巖發(fā)育土壤存在一定量細沙，在雨滴的打擊下進入次表層的土壤孔隙，在次表層形成致密的結(jié)皮，增加產(chǎn)流的同時也誘發(fā)了表層土壤的搬運和輸移[34]。因而在相對裸露的幼林地，地表產(chǎn)沙量主要受降雨侵蝕力調(diào)控。而在覆蓋良好的人促幼林和次生林，地表徑流主要因蓄滿產(chǎn)流而形成。雖然也有研究報道過在林冠郁閉的森林，冠層下的林冠降雨也會產(chǎn)生一定的擊濺侵蝕[35]，但是這種擊濺侵蝕的影響通常只作用于林下裸露的人工林土壤。因而在本研究中枯落物層完好、地上植被茂密的次生林和人促幼林，地表徑流的沖刷是泥沙搬運的主要動力，沖刷量的大小則主要受到徑流量和降雨量的影響。

3.3 未來降雨增加背景下不同類型幼林地水土流失的響應(yīng)

據(jù)估測，在氣候變化的大背景下，中國東南部地區(qū)降雨呈逐年增強趨勢[3-4]。揭示該區(qū)域大面積不同類型幼林地的水土流失對降雨增強的響應(yīng)，有助于評估氣候變化背景下該區(qū)域的水土流失風(fēng)險。本研究選擇的不同幼林地類型、不同降雨強度下的水土流失事件可以較好地模擬未來降雨增強的情境。幼林地土壤侵蝕往往受到地表徑流的調(diào)控，徑流系數(shù)很好地反映了某一特定土壤和下墊面的產(chǎn)流能力。人促幼林和次生林地表徑流系數(shù)隨著降雨強度的逐漸增加能夠維持相對恒定，而人工幼林則呈逐漸增加趨勢(圖3)。相應(yīng)地，隨著降雨強度的逐漸增加，人促幼林和次生林徑流量和泥沙量增幅較小，而人工幼林則快速增加(圖1和圖3)。通過徑流量與降雨量之間的回歸關(guān)系可見，人工林徑流量隨降雨的增加速率(斜率為0.107 7)明顯快于人促幼林和次生林(斜率分別為0.010 7和0.005 0)(圖2)。而且人工幼林和人促幼林之間的水土流失差異隨著降雨增強而逐漸增大。預(yù)示著在未來氣候變化背景下，人促幼林能夠緩和降雨增強帶來的水土流失，而人工幼林地的水土流失則會加劇。

人工幼林地嚴(yán)重的水土流失主要受到降雨侵蝕力的驅(qū)動(表3和表4)。而人促幼林良好的植被空間結(jié)構(gòu)可以有效地消減降雨動能，削弱降雨侵蝕力對水土流失的影響。因而在未來的森林經(jīng)營過程中應(yīng)盡量提倡和鼓勵人工促進天然更新的經(jīng)營，對地力較差無法進行人工促進天然更新而一定要進行人工林經(jīng)營的地區(qū)，則要在幼林地地表加以覆蓋和保護以削減降雨動能，增加降雨入滲，減少徑流沖刷。

4 結(jié)論

在中雨、大雨和暴雨3種降雨強度下，人工幼林的徑流量和泥沙量均顯著高于人促幼林和次生林，而次生林與人促幼林之間無顯著差異。人工幼林徑流和泥沙量對降雨增強的響應(yīng)敏感，隨降雨增強而快速增加，而人促幼林和次生林隨降雨增加的幅度較小。在中雨、大雨和暴雨情景下，人工幼林的水土流失主要受降雨侵蝕力的調(diào)控，次生林和人促幼林的水土流失量則主要受降雨量調(diào)控。人促幼林在經(jīng)營時地表覆蓋完好、植被垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能夠有效地削減降雨動能、增加雨水入滲、減少徑流沖刷，在降雨不斷增強時也能維持較小的徑流輸出；而人工幼林在經(jīng)營時植被覆蓋率低、地表裸露、地面直接受到降雨侵蝕，在降雨不斷增強時極易產(chǎn)生較大的水土流失。在未來氣候變化導(dǎo)致降雨強度增加背景下，中國的森林經(jīng)營應(yīng)大力提倡和鼓勵人們選擇人工促進天然更新，在地力較差無法進行人工促進天然更新而一定要進行人工造林時要加強幼林地的覆蓋管理、盡量避免煉山。