林下水土流失严重、崩岗侵蚀剧烈、水土流失呈零星斑点状分布等是南方红壤区水土流失特点[26-27]。近10年该区域侵蚀面积总体呈递减趋势，其中江西、湖北等6个省（区）呈下降趋势，广东、广西等4个省（区）呈增加趋势[28]。小流域综合治理（如农业生态工程、“大封禁、小治理”等）、坡地水土保持工程（等高植物篱等）、林下水土流失治理（林下补种草灌、针阔混交等）、侵蚀劣地和崩岗治理等是红壤区常见的水土流失防治模式[29]。与狗牙根、阔叶雀稗草等全园覆盖措施相比，百喜草全园覆盖措施蓄水保土效果最为显著，是常见水土保持植物措施[30]；特别是百喜草植物篱对于防治坡地水土流失效果十分显著，且对土壤理化性质改善具有积极作用[31]。也有研究表明，尽管植物措施可显著拦蓄径流、减少泥沙，但红壤丘陵区梯田果园应以浅根系豆科牧草为主，且不适当的牧草种植模式对果树产量有负面影响[32]。胡建民等[33]基于野外标准径流小区3种不同耕作方式5 a连续观测数据研究发现，横坡间作水土保持防治效果最优，减流减沙率在75%～80%；顺坡间作减流减沙率为60%～65%。黄俊等[34]基于野外天然降雨试验研究发现，自然撂荒地次降雨产流产沙量均高于灌草地和人工林地。总体而言，植物、工程措施的有机结合、高效配置是红壤坡地水土保持防治切实有效途径[35-38]。

本研究基于南方红壤区自然坡面野外系列降雨试验，分析次降雨土壤侵蚀模数与土壤侵蚀各影响因子间定量关系，构建植被覆盖因子与植被覆盖度间定量关系，以期为南方红壤区水土流失动态监测、土壤侵蚀研究等提供有益启示。

1 材料与方法

1.1 试验地点、材料及设备

试验在广东省五华县水土保持试验推广站进行（115°37'E，24°05'N），该站点属珠江流域韩江上游典型的红壤丘陵区，亚热带季风气候，年降水量为1 300～1 900 mm；该区域土壤侵蚀以面蚀、沟蚀和崩岗侵蚀等为主，地表植物主要有马尾松（Pinus massonianaLamb.）、桉树（Eucalyptus gran disHill）、柚树（Citrus maxima(Burm.) Merr.）、木荷（Schima kwangtungensis HungT. Chang）、绢毛蔷薇（Rosa sericeaLindl.）、芒萁（Dicranopteris dichoto ma(Thunb. ) Bernh.）、蔗鸪草（Eriachne pallescensR. Br.）等。研究区土壤田间持水量及饱和含水率分别为26.7%～36.7%和42.5%～44.4%，有机质质量分数为0.78%～1.69%；砂粒（0.05～1 mm）、粗粉粒（0.01～<0.05 mm）、中细粉粒（0.001～<0.01 mm）、黏粒（<0.001 mm）质量分数分别为12.7%～14.7%、10.8%～22.9%、26.3～15.8%、28.6%～36.1%。

1.2 试验材料及设备

本试验使用的人工模拟降雨装置由西安理工大学生产的下喷式人工模拟降雨器，主要由降雨喷头及供水管道、恒压供水系统、控制系统、铝合金支架等构成（如图1所示）。该装置有效降雨面积为2 m×3 m，降雨高度3.0 m，降雨强度范围0.5～2.5 mm/min，雨滴直径大小为0.6～2.2 mm（滤纸色斑法测定），雨滴终速度为2.85～7.14 m/s，次降雨降雨动能为19.89～30.06 J/(m2·mm)。该装置降雨均匀度测试结果表明，20场不同降雨强度下降雨均匀度均值为81.5%～93.6%。试验过程中降雨器周围设有遮风帘，以减少自然风对降雨试验的不利影响。

图1 人工模拟降雨装置示意图Fig.1 Schematic diagram of artificial rainfall simulation device

1.3 观测指标及方法

受雨坡面为自然灌草地或清耕休闲地（裸地）坡面，在“降雨区”投影下方使用PVC板材形成封闭的人工径流小区（1.5 m×2.5 m），坡度使用罗盘实测获取，植被覆盖度采用照相法获取[39]。各场次降雨试验观测指标均参照《径流小区和小流域水土保持监测手册》[40]收集。各场次降雨径流深由次降雨径流体积除以径流小区投影面积计算得到。次降雨土壤侵蚀模数等于次降雨产沙量除以降雨面积与次降雨历时乘积值。次降雨量由电子雨量计自动记录（记录间隔1 min）。

试验开始前采用烘干法测定1次雨前土壤含水率，测定土层深度为0～15 cm。每个小区仅开展人工模拟降雨1次。经统计本试验各小区雨前表层土壤含水率在10.5%～28.4%之间波动，平均值为17.3%%。

本试验各场次降雨历时、降雨强度和次降雨量统计结果如表1所示，可以看出本试验各场次降雨总体呈现短历时、大雨强、小雨量的基本特征。按照秦伟等[41]在红壤区次降雨雨型研究结果，本试验人工模拟降雨属于“A雨型”降雨，也是造成土壤侵蚀的主要降雨类型，与试验地点常见的“短历时大雨强小雨量”降雨雨型基本一致。