紅壤侵蝕退化坡面植被恢復(fù)過程中的水土保持效益演變

黃博文，查瑞波，毛蘭花，吳潔玲，劉家明

(1.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福州 350007；2.福建師范大學(xué)旅游學(xué)院，福州 350007；3.濕潤亞熱帶山地生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，福州350007)

南方紅壤區(qū)人口稠密，人均耕地面積少，農(nóng)業(yè)開發(fā)強(qiáng)度大，人地矛盾突出，加之其降雨集中、地形起伏較大等特殊自然地理?xiàng)l件，極易發(fā)生水土流失，已成為僅次于黃土高原的嚴(yán)重水土流失區(qū)域。水土流失使得紅壤表土被沖刷殆盡，砂礫滿坡，養(yǎng)分大量流失，土壤生產(chǎn)力低下，形成大面積的侵蝕退化劣地，嚴(yán)重影響著該區(qū)的人民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

造成水土流失的因素包括自然因素與人為因素兩大類。自然因素中的植被因素具有重要的作用，陳妙金等在確定6個(gè)水土流失因子的重要性時(shí)，得出了植被因子最為重要的結(jié)論。植被恢復(fù)對(duì)于改善侵蝕退化地的水土保持效益具有重要意義。植被具有削弱雨滴能量、防止濺蝕、增加地表粗糙程度、減緩徑流流速、改善土壤條件、提升土壤的抗蝕性和抗沖性等作用?；谥脖坏南嚓P(guān)研究較多，主要集中于植被覆蓋度、植被結(jié)構(gòu)以及植被格局等方面，例如，戴金梅等通過人工模擬降雨試驗(yàn)，研究了植被覆蓋度對(duì)紫色土坡面侵蝕過程的影響，結(jié)果表明坡面的徑流泥沙量隨植被覆蓋度的增大而減小；陳洋等研究了南方紅壤區(qū)的植被結(jié)構(gòu)類型對(duì)林下水土流失的影響，得到了灌草混交結(jié)構(gòu)的水土保持效益最好的研究結(jié)果；趙明等通過野外人工模擬降雨試驗(yàn)研究不同連通方式下的產(chǎn)流產(chǎn)沙變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，橫路徑、隨機(jī)斑塊路徑比豎路徑、“S”路徑表現(xiàn)出更強(qiáng)的水力傳輸阻力；王恒星等通過模擬降雨試驗(yàn)得出了5種植被格局中，塊狀鑲嵌格局的水土保持效果最佳的結(jié)論。

目前已有的植被水土保持效益研究中基于植被生長過程的動(dòng)態(tài)研究較少，且研究方法主要采用人工模擬降雨試驗(yàn)，無法完全模擬天然降雨。將天然降雨與植被生長結(jié)合進(jìn)行綜合分析的研究較少。因此，本研究聚焦于花崗巖侵蝕退化紅壤坡面植草措施的整個(gè)植被生長過程，歷時(shí)4個(gè)多月，實(shí)測26場天然降雨下各植草格局的產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量、植被生長指標(biāo)等數(shù)據(jù)，共獲取312組數(shù)據(jù)。分雨型分析各植草格局在植被生長前、中、后期各個(gè)子階段以及在整個(gè)植被生長過程大階段下的水土保持效益的差異，為南方紅壤區(qū)嚴(yán)重侵蝕退化地植被恢復(fù)過程中水土保持效益變化規(guī)律以及不同植被格局減流減沙效益差異研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試土壤與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)土壤采集于福建省長汀縣河田鎮(zhèn)，長汀縣是南方典型的花崗巖紅壤侵蝕退化區(qū)。土壤的顆粒組成為：>3.0 mm占比34.77%，2.0～3.0 mm占比13.93%，1.0～2.0 mm占比8.27%，0.5～1.0 mm占比23.14%，0.25～0.5 mm占比10.05，<0.25 mm占比9.84%。試驗(yàn)采用自主設(shè)計(jì)的移動(dòng)式土槽，土槽規(guī)格為長2 m，寬0.5 m，深0.35 m，坡度15°，底部鉆有5×5個(gè)分布均勻的直徑1 cm的排水孔。裝土之前，先在土槽底部裝填2 cm厚的天然細(xì)沙，鋪上透水紗布，以確保土槽在試驗(yàn)過程中排水良好。以5 cm為1層，填裝30 cm厚的土壤。每層填裝時(shí)將各部分的土壤壓實(shí)，表面刮平，以減少邊壁效應(yīng)以及微地形對(duì)產(chǎn)流產(chǎn)沙等的影響。通過稱重使土壤容重保持在1.35～1.42 g/cm。試驗(yàn)于2019年4—8月在福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院試驗(yàn)場(26°04′N，119°30′E)進(jìn)行，四周無遮擋和人為因素的干擾。

本試驗(yàn)設(shè)置4種植被格局，每種格局設(shè)置3個(gè)重復(fù)，共12個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。各植被坡面播撒優(yōu)質(zhì)飽滿且相同重量的13 g寬葉雀稗()草籽，草籽千粒重約200 g，前期預(yù)試驗(yàn)發(fā)芽率達(dá)90%，發(fā)芽率較高。在播種后進(jìn)行澆水、防曬等養(yǎng)護(hù)處理，以確保草籽正常發(fā)芽，由此保證植被坡面的植株數(shù)基本一致。各小區(qū)具體布設(shè)操作為：(1)條帶型(D1)，草籽稱重分為大致均勻的4份，均勻播撒在4個(gè)植被條帶上(圖1)；(2)隨機(jī)型(D2)，通過手動(dòng)方式將草籽從上到下無目的地播撒在整個(gè)坡面；(3)斑塊型(D3)，將草籽稱重分為大致均勻的12份，均勻地播撒在植被斑塊上(圖1)；(4)對(duì)照(CK)，未播撒草籽。隨機(jī)格局由于播撒面積較廣，植株密度較稀疏。條帶格局與斑塊格局為規(guī)則的植被—裸地鑲嵌格局，播種面積較集中，植株密度較緊密。

圖1 不同植草格局示意

1.2 數(shù)據(jù)采集

降雨信息的收集采用HOGO-RG3雨量計(jì)，能精確收集每分鐘的降雨信息。分蘗數(shù)據(jù)的采集方法為：D1格局每條植被帶采集3棵植株分蘗信息；D2格局分別在上、中、下坡位采集4棵植株信息；D3格局分別在每一植被斑塊采集1棵植株信息。每種格局3個(gè)重復(fù)，皆收集12×3棵植株分蘗數(shù)信息，取眾數(shù)。株高信息的采集方法與分蘗數(shù)據(jù)的采集方法相同，測量植株的最高值，36棵植株株高信息取平均值。蓋度數(shù)據(jù)利用相機(jī)垂直正對(duì)小區(qū)拍攝照片，通過ENVI軟件解譯獲得，3個(gè)重復(fù)取均值。三者的采集時(shí)間間隔為7天左右。日產(chǎn)流產(chǎn)沙信息于每日8：00定點(diǎn)收集，將收集的樣品靜置24 h，記錄其徑流數(shù)據(jù)，底部泥沙沖入鋁盒，放入105 ℃的烘箱，烘干稱重，獲得產(chǎn)沙數(shù)據(jù)。減流效益和減沙效益的計(jì)算公式分別為：

(1)

(2)

式中：、分別為減流率和減沙率(%)；、分別為對(duì)照小區(qū)與各植被覆蓋小區(qū)的徑流深(mm)，徑流深是徑流量鋪滿整個(gè)小區(qū)所得到的深度，本文采用徑流深來代表徑流量；、分別為對(duì)照小區(qū)與各植被覆蓋小區(qū)的產(chǎn)沙量(g)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和SPSS 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。借鑒相關(guān)研究，利用SPSS軟件采用K-means聚類分析的方法，將試驗(yàn)期間的日降雨數(shù)據(jù)依據(jù)降雨時(shí)長、降雨量、最大10 min降雨強(qiáng)度()進(jìn)行分類。采用偏相關(guān)分析的方法對(duì)植被生長指標(biāo)、降雨數(shù)據(jù)和產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量之間進(jìn)行相關(guān)性分析。利用Origin 2018軟件進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被生長特征

圖2為隨著時(shí)間的變化，各植草坡面植被生長指標(biāo)(分蘗、覆蓋度、株高)的變化圖。由于寬葉雀稗匍匐生長的草本植物，所以各土槽存在一定面積的未播種區(qū)域，通過照片所解譯出的蓋度數(shù)據(jù)仍能夠達(dá)到100%。由圖2可知，植被的生長速度較快，80天時(shí)植被蓋度已達(dá)峰值，且生長過程具有明顯的階段變化特征。因此，按生長時(shí)間及植被變化特征將植被生長分為3個(gè)階段：0～40天為前期，各項(xiàng)指標(biāo)增長緩慢；40～70天為中期，各項(xiàng)指標(biāo)快速增長；70天之后為后期，即成熟期，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到較高水平，增速減緩，最終趨于平穩(wěn)。由于植被中期各指標(biāo)前后變化較大，可將中期進(jìn)一步細(xì)化平分為前中期(40～55天)和中后期(55～70天)2個(gè)時(shí)期。

圖2 植被生長指標(biāo)隨時(shí)間變化

2.2 植被不同生長階段對(duì)減流效益的影響

日降雨數(shù)據(jù)通過K-means聚類分析的具體結(jié)果見表1。分類結(jié)果通過多變量方差分析檢驗(yàn)，差異顯著(<0.05)。由于Ⅰ雨型皆集中于植被生長的前期，此時(shí)植被的作用較小，對(duì)本文所探討的主題意義不大，且Ⅰ雨型所造成的侵蝕量較小，在所有降雨中所占的比例較低，故本研究不做具體探討。

表1 日降雨數(shù)據(jù)K-means聚類結(jié)果

為了更直觀表達(dá)各雨型下減流、減沙效益隨植被生長的演變規(guī)律，按照盡量靠近各時(shí)期中心的原則，每一時(shí)期選取1場降雨代表這一時(shí)期的平均水平，Ⅲ雨型選取植被生長第26，46，65，105天的降雨，Ⅳ雨型選取第17，51，62，117天的降雨來分別探究植被生長的前期、前中期、中后期、后期減流、減沙效益的變化。因Ⅱ雨型降雨場次較少，只選取植被生長第25，61，123天時(shí)的降雨，分別代表植被生長的前期、中期、后期來探究植被生長對(duì)減流、減沙效益的影響。

從圖3可以看出，總體上隨著植被分蘗數(shù)、蓋度、株高的增長，植被覆蓋坡面的徑流深呈下降趨勢，Ⅱ雨型下，植被生長前期的徑流深為后期的5.63～8.02倍，Ⅲ雨型為1.56～1.66倍，Ⅳ雨型為1.63～1.66倍。這是由于植被生長使得土壤的入滲條件改善，同時(shí)小區(qū)地表覆蓋的粗糙度加大，攔截降雨，減緩徑流流速的能力增強(qiáng)，有利于降雨的下滲。但在不同雨型下，減流效益的變化具有差異，在Ⅱ雨型條件下，減流效益在植被每個(gè)生長階段均有較大幅度的提升，并最終達(dá)到較高水平(73.79%～79.03%)，這與Ⅱ雨型雨強(qiáng)、雨量較小的降雨特性有關(guān)。在Ⅲ雨型，雨強(qiáng)較大的條件下，植被的減流效益雖隨著植被生長階段的推進(jìn)而逐漸上升，但最終只達(dá)到較低水平(19.68%～20.74%)，這是由于在較大的雨強(qiáng)下，降雨來不及下滲，易形成徑流。在Ⅳ雨型，雨量較大的條件下，植被生長后期的減流效益出現(xiàn)低于中后期的情況，證明植被的減流效益存在一定限度，Ⅳ雨型較大的雨量超過這一限度。Ⅲ雨型、Ⅳ雨型植被生長前期的減流效益出現(xiàn)負(fù)值，這可能與坡面徑流的水動(dòng)力過程有關(guān)，此時(shí)植株較小，攔截降雨、增加入滲的能力較差，但植株的存在可能產(chǎn)生匯集徑流的作用，使得徑流更為集中，流速加快。

注：徑流深為柱狀；減流率為點(diǎn)線。

2.3 植被不同生長階段對(duì)減沙效益的影響

由圖4可知，在各雨型下，植被覆蓋坡面的產(chǎn)沙量皆隨著植被生長階段的推進(jìn)而逐漸降低。Ⅱ雨型下，植被生長前期的產(chǎn)沙量為植被生長后期的25.18～42.97倍，Ⅲ雨型為30.88～107.92倍，Ⅳ雨型為70.08～94.43倍。這是由于植被生長使得植被攔截泥沙的能力增強(qiáng)，并且植被根系的發(fā)育逐漸提升了土壤的抗蝕和抗沖性。植被減沙效益的增長速度明顯快于減流效益，證明植被對(duì)于減弱土壤侵蝕的作用效果較為迅速，減流效益相對(duì)于減沙效益具有滯后性。不同雨型下，植被的減沙效益變化不同。在Ⅱ雨型條件下，植被生長前期具有較好的減沙效益。在Ⅲ、Ⅳ雨型條件下，植被的減沙效益隨著植被生長階段的推進(jìn)而逐漸提升，最終接近不產(chǎn)沙(97.42%～99.16%)。Ⅲ雨型下植被的減流效益最終只達(dá)到較低水平，證明在此雨型下，植被生長雖不能很好地?cái)r截徑流，但能較好地?cái)r截徑流中的泥沙。在Ⅲ、Ⅳ雨型下，植被前期的減沙效益較差，出現(xiàn)負(fù)值，這可能與植被生長前期對(duì)徑流流速有促進(jìn)作用有關(guān)，因此在植被恢復(fù)的前期可結(jié)合一些其他工程措施來削弱水土流失的發(fā)生。

注：產(chǎn)沙量為柱狀；減沙率為點(diǎn)線。

2.4 植被生長條件下降雨因素與減流減沙效益間的關(guān)系

試驗(yàn)期間所有降雨下各植被格局的減流率、減沙率的分布見圖5。減沙率隨植被生長趨于穩(wěn)定、聚攏。標(biāo)準(zhǔn)差能反映數(shù)據(jù)偏離平均值的程度。在植被生長前期、前中期、中后期、后期降雨下，坡面減沙率的標(biāo)準(zhǔn)差越來越小(表2)。表明隨著植被的生長，不同雨型所造成的減沙效益的差異逐漸減小，植被生長能逐漸削弱雨強(qiáng)、雨量等降雨因素的影響，使減沙率穩(wěn)定保持在較高水平。各時(shí)期降雨下，坡面減流率的標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值皆較大，表明植被生長雖能提升坡面的減流效益，但不同雨型下所造成的坡面減流效益的差異在植被生長各時(shí)期皆較大。將減沙率、減流率與植被生長天數(shù)進(jìn)行擬合，因減沙率后期幾乎沒有變化，此時(shí)擬合曲線為1條直線，為提高擬合精度，只擬合前期、中期的數(shù)據(jù)，得到的函數(shù)見表2，皆符合對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系。其中減沙率與植被生長天數(shù)間的擬合度較高，≥0.792。

表2 不同植草格局減沙率、減流率(y)和植被生長時(shí)間(x)的函數(shù)以及各時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)差

圖5 植被坡面減沙率、減流率隨植被生長時(shí)間的變化

2.5 徑流產(chǎn)沙量與植被生長指標(biāo)、降雨數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析及線性擬合

將植被生長數(shù)據(jù)(分蘗數(shù)、蓋度、株高)、降雨數(shù)據(jù)(雨長、雨量、)與徑流深和產(chǎn)沙量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析。降雨當(dāng)天植被的分蘗、蓋度、株高信息憑借其臨近的2個(gè)觀測值通過內(nèi)插法所得。從表3可以看出，植被生長指標(biāo)與徑流深和產(chǎn)沙量之間均呈顯著負(fù)相關(guān)或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明3種指標(biāo)的生長對(duì)徑流產(chǎn)沙皆具有抑制作用。比較相關(guān)性系數(shù)可知，植被生長指標(biāo)對(duì)產(chǎn)沙的影響高于徑流。降雨因子與徑流深呈顯著正相關(guān)或極顯著正相關(guān)關(guān)系，與產(chǎn)沙量呈正相關(guān)關(guān)系，但統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上關(guān)系不顯著，降雨因素對(duì)坡面產(chǎn)流的影響較大。將植被生長數(shù)據(jù)、降雨數(shù)據(jù)先通過主成分分析消除變量之間的相關(guān)性，再與徑流深、產(chǎn)沙量之間進(jìn)行多元線性回歸分析，得到的函數(shù)表達(dá)式見表4。產(chǎn)沙量與植被生長指標(biāo)間的擬合關(guān)系較好，為0.564～0.619。徑流深與植被生長指標(biāo)間的擬合關(guān)系較差，為0.161～0.224，但將降雨指標(biāo)引入后，提高到0.743～0.783，再次驗(yàn)證坡面徑流受雨量、雨強(qiáng)等降雨因素的影響較大。降雨指標(biāo)引入后，產(chǎn)沙量擬合方程的值變化不大。

表3 植被生長指標(biāo)、降雨因子與徑流產(chǎn)沙量的相關(guān)系數(shù)

表4 各植被格局徑流深、產(chǎn)沙量與植被生長指標(biāo)、降雨因子的關(guān)系

2.6 各植草格局在整個(gè)植被生長過程下的平均減流減沙效益

由表5可知，從減流率來看，D1小區(qū)在Ⅱ、Ⅲ雨型下減流效益最佳，D3小區(qū)在Ⅳ雨型下減流效益最佳。綜合所有降雨來看，各植草格局減流效益排序依次為D1>D3>D2。從減沙率來看，在各雨型條件下，皆為D1小區(qū)的減沙效益最好，D3小區(qū)次之，D2小區(qū)最差。因此可知，3種植草格局水土保持效益大小次序?yàn)镈1>D3>D2。還可以看出，植被的減沙效益明顯強(qiáng)于減流效益。

表5 不同雨型下各小區(qū)在整個(gè)植被生長過程下的平均減流率與減沙率 單位：%

3 討 論

3.1 植被不同生長階段的水土保持效益

植被生長使得坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙量下降，減流減沙效益逐漸提高，植被的分蘗數(shù)、蓋度、株高變化與坡面的產(chǎn)流產(chǎn)沙量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。張平等通過人工降雨試驗(yàn)得出，植被生長132天較58天時(shí)，減流、減沙效益分別提升27.43%，40.22%；甘卓亭等通過試驗(yàn)得出，從植被生長12～27周，紅豆草的減流、減沙效益分別由10.83%增到43.17%，24.45%增到99.84%。以上試驗(yàn)研究多為人工降雨試驗(yàn)，本研究在天然降雨條件下進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)間長，降雨次數(shù)多，能更好觀測植被生長下減流減沙效益的演變情況。結(jié)果表明，減流效益、減沙效益與植被生長時(shí)間二者之間存在=ln()+型的函數(shù)關(guān)系，植被的生長先引起坡面減流、減沙率的迅速上升，之后增長速度趨緩，趨于穩(wěn)定。關(guān)于植被相關(guān)指標(biāo)與坡面侵蝕之間的關(guān)系，研究者得出較多結(jié)論。趙躍中等研究認(rèn)為，植被減流、減沙效益與植被恢復(fù)年限呈三次函數(shù)關(guān)系，林草植被在一定恢復(fù)年限后植被減流、減沙效益保持基本穩(wěn)定；吳蕾等研究認(rèn)為，植被減流、減沙效益與植被蓋度之間符合=ln()+型的對(duì)數(shù)關(guān)系；劉曉燕等研究認(rèn)為，產(chǎn)沙指數(shù)隨林草有效蓋度的增加呈指數(shù)函數(shù)遞減。盡管表達(dá)方式多種多樣，但皆表達(dá)了植被的水土保持效益隨植被生長先快速增長再趨于穩(wěn)定的變化趨勢。郭忠升提出臨界蓋度的概念認(rèn)為，當(dāng)群落蓋度大于臨界蓋度時(shí)，植被水土保持功能幾乎不隨蓋度的增加而增強(qiáng)。相關(guān)學(xué)者通過研究得出，在紫色土地區(qū)50%的植被覆蓋度能有效控制泥沙侵蝕。黃土高原地區(qū)達(dá)到70%～80%植被覆蓋度后，植被保持水土的作用幾乎不再隨植被蓋度的增加而增加。不同學(xué)者由于試驗(yàn)條件以及試驗(yàn)方法等差異，所得到的臨界蓋度值具有差異，一般集中于50%～80%。

3.2 不同降雨條件下植被的水沙響應(yīng)

植被在不同降雨條件下的徑流泥沙響應(yīng)也不盡相同。在Ⅱ雨型條件下，各植被坡面的減流減沙表現(xiàn)最好，在植被生長的前期階段也能很好攔截泥沙，減少徑流；在Ⅲ雨型條件下，植被生長前期以及前中期水土保持效益較弱，表明在南方紅壤區(qū)，雨強(qiáng)較大的降雨是易發(fā)生水土流失的降雨類型，這與孫從建等的研究結(jié)果相似。在Ⅲ雨型、Ⅳ雨型條件下，植被生長前期，減流減沙效益為負(fù)值，與常規(guī)結(jié)論相矛盾，但也有相關(guān)學(xué)者試驗(yàn)得出在低植被覆蓋度下可能會(huì)產(chǎn)生比裸坡更嚴(yán)重的土壤侵蝕的結(jié)論。本文分析了此現(xiàn)象可能與徑流匯集、流速加快有關(guān)。Ⅱ雨型由于雨強(qiáng)較小，坡面徑流難以匯集，所以沒有產(chǎn)生此種情況。隨著植被的生長，不同雨型間坡面減沙率的差異逐漸減小，安晨等研究發(fā)現(xiàn)，增加植被蓋度能削弱雨強(qiáng)對(duì)坡面產(chǎn)沙的影響，這主要是由于植被生長演進(jìn)對(duì)于強(qiáng)降雨下坡面產(chǎn)沙的抑制作用增強(qiáng)所導(dǎo)致；寇萌等研究表明，演替中、后期的長芒草、白羊草群落，在暴雨年份也能很好地控制土壤侵蝕。

3.3 不同植被格局的減流減沙效益

本研究中試驗(yàn)小區(qū)均以植被—裸地的鑲嵌形態(tài)設(shè)置，在植被生長后期皆具有較高的水土保持效益。由圖3和圖4可知，各植草格局主要在植被生長的前期、前中期具有差異，這是由于條帶小區(qū)和條溝小區(qū)在這一時(shí)期雖植株較小，但較密集的植株排列能更好地作為粗糙元攔截降雨，減緩徑流。在試驗(yàn)期間的觀察中，較緊密的植株周圍有泥沙淤積，證明植被有效地?cái)r截了泥沙。其中條帶小區(qū)因形成了作用于整個(gè)坡面的緊密植株帶，所以防止坡面侵蝕的能力更強(qiáng)。戴矜君通過野外放水沖刷試驗(yàn)得出，草被覆蓋坡面植株行緊密的排列方式較隨機(jī)排列方式減沙效果更顯著，與本文結(jié)果一致。在植被—裸地鑲嵌格局中，植被需要達(dá)到一定的面積和密度才能有良好的減流減沙效益。高光耀等通過國內(nèi)外相關(guān)研究，總結(jié)分析了植被斑塊、坡面覆被格局對(duì)水土流失的影響，認(rèn)為植被、枯落物和裸地等的空間分布和數(shù)量結(jié)構(gòu)對(duì)坡面水土流失具有直接的控制作用。在沈中原的試驗(yàn)中，由于草地斑塊面積較小，增加的入滲十分有限，對(duì)坡面產(chǎn)流的削弱作用不明顯。Bautista等進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，植被斑塊密度越大，坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙量越小。

4 結(jié) 論

(1)植被覆蓋坡面的產(chǎn)流產(chǎn)沙量隨植被生長明顯下降，植被生長后期坡面徑流量較前期減少36.00%～87.52%，產(chǎn)沙量較前期減少96.02%～99.07%。相較于對(duì)照坡面，植被生長后期減流效益達(dá)20.74%～79.03%，減沙效益達(dá)97.42%～99.40%，接近于不產(chǎn)沙。隨著植被的生長，紅壤侵蝕退化坡面的水土保持能力逐漸增強(qiáng)，但不同雨型下坡面減流減沙效益的遞增變化規(guī)律具有差異。

(2)坡面減流率、減沙率隨著植被生長時(shí)間的推進(jìn)呈對(duì)數(shù)函數(shù)變化，植被的生長先引起坡面減流減沙效益的迅速上升，之后增長速度趨緩。不同雨型所造成的坡面減沙率的差異隨植被生長逐漸減小，減沙率趨于穩(wěn)定在一個(gè)較高水平，但不同雨型所造成的坡面減流率的差異在植被生長的各個(gè)時(shí)期皆較大。植被生長指標(biāo)(分蘗數(shù)、蓋度、株高)與坡面的徑流產(chǎn)沙量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，經(jīng)多元線性回歸，產(chǎn)沙量與植被生長指標(biāo)間的擬合度較高，≥0.564。降雨因素(雨長、雨量、)與坡面徑流深呈顯著正相關(guān)關(guān)系，將徑流深與植被生長指標(biāo)、降雨因素進(jìn)行擬合，≥0.743，坡面產(chǎn)流受降雨因素的影響較大。

(3)不同植草格局在植被生長的前期、前中期水土保持效益差異較大，此時(shí)植株較小，緊密的植株布局結(jié)構(gòu)更能防止土壤侵蝕，之后差異趨于減小。