通过沿海防护林体系工程建设，海岸带水土流失能得到有效控制，减少土壤年侵蚀量，增强涵养水源功能，保障了沿海地区的国土和生态安全。张金池等研究苏北海堤主要防护林防蚀能力，森林植被可有效地减低地表径流量，无林区地表径流量分别比柳杉、水杉和刺槐高53.33%、43.85%和33.55%；盛叶期柳杉林和水杉林地表径流峰值比对照区减低了70%~80%，刺槐林比对照区减低40%~50%，并能在不同程度上推迟产流和洪峰的到来时间，起到减洪滞洪作用。土壤侵蚀量柳杉林<水杉林<刺槐林<无林地，通过主成分分析确定出影响土壤侵蚀量的主要降水特征因子，得出各地段坡面上土壤侵蚀量预报模型。
（一）沿海防护林对土壤水分物理性质的影响
齐清等对山东省日照沙质海岸防护林不同植被类型涵养水源的功能进行测定，结果表明（表7-11）不同类型群落土壤的物理性状差异明显。5种植被群落类型的土壤均以1~0.05mm的沙粒为主，上层土壤细沙含量都高于下层土壤；从草甸到黑松+麻栎混交林，粗沙含量逐渐减少，细沙含量逐渐增加，其中黑松+麻栎和黑松+刺槐的细沙含量要比草甸增加2倍以上。保水保肥性较好的粉粒土壤含量也有较大差异，土壤粉粒含量以黑松+紫穗槐的最高，草甸最低，表明有林地尤其是混交林地具有较好的机械组成。除土壤容重外，有林地的土壤孔隙度、饱和持水量、贮水总量均明显高于草甸。在有林地中，其各项指标均表现为黑松+紫穗槐>黑松+刺槐>黑松+麻栎>黑松纯林，上、下层土壤亦表现出同样的趋势。5种群落类型的粉沙含量、总孔隙度、饱和持水量差异显著。可见，不同类型群落林地土壤的物理性质以黑松、紫穗槐混交林最佳，黑松、刺槐和黑松麻栎混交林次之，在有林地中黑松纯林最差，但好于草甸。
表7-11 不同类型群落的土壤水分物理性质
植被类型
土层深度（cm）
土壤容重（g/
）
总孔隙度（%）
毛管孔隙度（%）
非毛管孔隙度（%）
毛管持水量（%）
饱和持水量（t/
）
0~40cm贮水总量（t/）
草甸
0~20
1.75
32.51
28.86
3.65
16.96
12.59
1404
20~40
1.48
37.67
29.68
7.99
20.03
25.41
黑松紫穗槐混交林
0~20
1.25
50.80
33.92
16.88
27.08
40.58
1959
20~40
1.45
47.14
43.33
3.81
29.82
32.44
黑松纯林
0~20
1.37
41.96
29.36
12.60
21.36
30.52
1627
20~40
1.39
39.41
21.01
18.40
15.14
28.40
黑松刺槐混交林
0~20
1.31
42.66
32.17
10.49
24.51
32.91
1739
20~40
1.38
44.28
38.11
6.17
27.66
32.14
黑松麻栎混交林
0~20
1.37
44.43
34.76
9.67
25.38
32.43
1684
20~40
1.38
39.78
30.88
8.89
22.30
28.82
（二）沿海防护林对土壤渗透性能的影响
由于树木对改良土壤作用，与草甸相比，有林地表层土壤的毛管孔隙和非毛管孔隙都得到了增加，这就使得水分能够快速下渗，大大提高了土壤表层的渗透能力。从图7-3测定结果表明，土壤稳渗速率，以黑松+麻栎混交林最大，达到14.29mm/min ，是草甸的7倍多，黑松+紫穗槐和黑松+刺槐的次之，黑松纯林最差（8.93mm/min），但显著高于草甸（图7-3）。下层土壤则相反，黑松+刺槐混交林下层土壤渗透速率最小，而黑松纯林的最大。这可能是刺槐较黑松改良深层土壤效果好的缘故。
图7-3 不同类型群落林地土壤的渗透性
在不同类型群落中，有林地上层土壤的渗透性能高于草甸，但下层土壤的渗透性能低于草甸。在有林地中，上层土壤的渗透性以黑松+麻栎混交林最好，黑松+紫穗槐混交林和黑松+刺槐混交林次之，黑松纯林最差；而下层土壤的渗透性以黑松+刺槐的最好，黑松+麻栎、黑松+紫穗槐的次之，黑松纯林最差；这说明混交群落有良好的土壤结构，能有效地阻止水分在下层土壤的快速下渗，具有良好的保水性。
（三）沿海防护林对土壤贮水能力的影响
土壤是水分储存的主要场所，其贮水能力常以土壤的贮水总量为表征，是反映森林涵养水源能力的一个重要指标。土壤毛管孔隙和非毛管孔隙的增加，都可以提高土壤的贮水能力。比较土壤贮水总量（表7-12）看出，有林地都明显高于草甸，这说明有林地土壤的贮水能力强于草甸。在有林地中，土壤的贮水总量差异也存在较大差异。黑松、紫穗槐混交林由于枯枝落叶量和细根量大，每年归还土壤的有机质多，使土壤的物理结构得到改良，因而土壤的贮水总量大（1959 t/）；黑松、麻栎混交林和黑松、刺槐混交林次之；黑松纯林（1627 t/）较差，比黑松、紫穗槐混交林低332 t/。不同类型群落中有林地土壤的贮水能力显著优于草甸。在有林地中，黑松、紫穗槐混交林的土壤贮水能力最强，黑松、麻栎混交林和黑松、刺槐混交林次之，黑松纯林最差。
表7-12 不同类型群落枯落物的持水能力
植被类型
枯落物层
厚度（cm）
贮量（t/）
含水量（%）
最大持水率（%）
饱和持水率（t/）
草甸
A
0.5
2.40
33.33
166.67
2.50
A0+A00
0.5
7.50
41.67
172.50
6.90
黑松紫穗槐混交林
A
0.2
2.50
44.51
157.23
2.72
A0+A00
0.4
5.75
45.57
216.46
8.55
黑松纯林
A
1
2.55
70.00
400.00
6.00
A0+A00
1.9
11.25
127.38
411.67
16.15
黑松刺槐混交林
A
1.5
6.00
15.12
192.32
10.02
A0+A00
2.5
23.50
58.14
223.62
33.40
黑松麻栎混交林
A
2
3.00
50.00
295.00
5.90
A0+A00
5.5
45.50
14.29
89.52
9.40
（四）沿海防护林对枯落物持水能力的影响
枯落物除了防止降雨对土壤表面的击溅，增加土壤有机质外，具有很大的吸水能力和透水性，对水源涵养起着一定的作用，因而枯落物持水量是评价植被水源涵养功能的一个重要指标（周择福等，2003）。其吸持水分的能力与枯落物的性质和蓄积量有很大关系。由表712知，黑松麻栎的枯落物蓄积量最大，为29.50 t/；黑松刺槐混交林次之，为13.80 t/，其中黑松麻栎的枯落物蓄积量比黑松纯林和草甸分别高258%和198%，这与阔叶树种凋落物多有关。在所调查的5种植被类型中，半分解层和已分解层枯落物蓄积量全部高于未分解层，都占到总蓄积量的70%以上，其中，黑松+刺槐和黑松+麻栎的较高，达到了82%和80%，黑松纯林的最低，为70%。
枯落物有较强的吸水能力，最大持水率都达到157.23%~411.67%。枯落物半分解层和已分解层的最大持水率都高于未分解层，高出范围在5.83%~59.23%，因此半分解和已分解层具有较强的吸水能力，半分解层和已分解层枯落物所占比例越大，枯落物的吸水能力越强。枯落物饱和持水量反映了林分枯落物的涵养水源能力。由观测结果，不同类型群落枯落物的饱和持水量差异较大，最大的是黑松麻栎混交林，为9.4 t/。总的来说，针阔混交林由于枯落物蓄积量和持水率都较大，其持水量相对较高，黑松纯林的较低，再次为草甸。经过方差分析，各群落类型的枯落物持水量差异显著。
枯落物性质和蓄积量对水源涵养能力有一定影响。黑松、紫穗槐林除外，黑松、麻栎混交林的枯落物蓄积量最大，半分解层和已分解层比例较高，其涵养水源的能力最强，黑松纯林由于枯落物不易分解且蓄积量较小，其涵养水源的能力较弱，草甸的涵养水源能力最低。
（五）防护林土壤水源涵养能力综合评价
依据林地总蓄水量（土壤贮水总量+枯落物饱和持水量）的大小，评价5种不同群落类型土壤水源涵养功能。黑松紫穗槐林总蓄水量最大，可达1973.97 t/ ，黑松刺槐混交林和黑松麻栎混交林相似，总蓄水量分别为1760.95 t/和1727.44 t/，黑松纯林次之，为1638.60 t/，草甸最差，仅为1413.04 t/。方差检验证明，这5种群落类型的土壤蓄水功能差异显著。土壤的贮水量占总蓄水量的97%以上，水源涵养功能以土壤层为主。总的来说，针阔混交林群落的水源涵养功能明显好于针叶纯林，草甸最差（图7-4）。
依据土壤总蓄水量（土壤贮水总量+枯落物饱和持水量）的大小，对5种群落类型的水源涵养功能进行了综合评价，其大小顺序为黑松+紫穗槐>黑松+刺槐>黑松+麻栎>黑松纯林>草甸，方差分析差异显著。研究结果表明，乔灌混交林、针阔混交林群落在沙质海岸的土壤改良和涵养水源等方面都具有较强的功能。因此，建议在沿海防护林的建设中，应大力营造乔灌、针阔混交林。
图7-4 不同类型群落的水源涵养能力
高智慧等（2001）在浙江省宁海和临海试验区分别设置地表径流小区，观测了岩质海岸不同类型防护林保持水土的效应。
（一）降水性质对产沙量的影响
雨滴击溅和径流冲刷是导致坡面土壤侵蚀的主要动力，各地类由于地表植被覆盖情况、土壤物理化学性质不同，以及林木根系的密度和根量差异，致使土壤抗冲性、抗蚀性和渗透性不尽相同，各地段的土壤侵蚀量间表现出较大的差异。以1999年8月4次侵蚀性降雨的产沙量为例进行分析（见表7-13）。
表7-13 各林分类型次降雨产沙量统计
降雨时间
雨量（mm）
平均雨强（mm/h）
产沙量（t/
）
对照区
杨梅、桃形李林
湿地松林
日本扁柏林
1999年8月14日
44.0
4.0
8.35
5.24
3.14
2.95
1999年8月20日
27.0
1.80
1.30
1.87
1.19
0.69
1999年8月24日
40.0
2.70
8.16
4.84
2.98
2.57
1999年8月30日
15.50
1.05
1.40
1.10
0.76
0.78
由表7-13可以看出，各防护林类型林地4次降雨产沙量随着雨量和雨强的增大而增加。就同一场降水而言，林地的减沙能力明显较裸地为强。各地段土壤侵蚀量由大到小排序依次为对照区>杨梅、桃形李混交林林地>湿地松林地>日本扁柏林地。
（二）各防护林类型土壤侵蚀量月变化
岩质海岸不同地类1995-1999年各月土壤侵蚀量的变化过程见图7-5。
图7-5 各林地土壤侵蚀量月变化过程
由图7-5可以看出，对照区各月的土壤侵蚀量均高于林地的土壤侵蚀量，在有林地中，以杨梅、桃形李混交林为最大，湿地松林次之，日本扁柏林最小。另一方面，由于受季节性降水和植被盖度的影响，各地段土壤侵蚀量的月间变化较大，其中以6、8、9月的土壤侵蚀量最多，7、10月次之，4、5月最少。
（三）各防护林类型土壤侵蚀量年际变化
由于年际间的降水量和降水性质的不同，致使同一地段不同年份间的土壤侵蚀量存在较大差异。表7-14给出了我国亚热带岩质海岸主要防护林类型不同年度间的土壤侵蚀量。可以看出，1999年的土壤侵蚀量较1995年的低，各地类土壤侵蚀量减少值日本扁柏林为47.82 t/，湿地松林为44.63 t/，杨梅、湿地松混交林为22.76 t/。其减沙率分别为62.45%、58.28%、29.72%。1995年林地的平均减沙率为40.18%，而1999年则为50.15%。表明随着林分年龄的增大和郁闭度的提高，林分的防蚀效应进一步增强。
表7-14 不同年份的土壤侵蚀量统计
林分类型
1995年（4~10月）
1999年（4~10月）
土壤侵蚀量（t/）
减沙率（%）
土壤侵蚀量（t/）
减沙率（%）
对照区
99.15
-
7657
-
杨梅、桃形李林
66.06
35.41
53.81
29.72
湿地松林
55.81
43.71
31.94
58.28
日本扁柏林
37.34
62.24
28.73
62.45
平均值
59
40.08
47.17
50.15
注：1995年降水量为1122.7mm，1999年降水量为1208.4mm。
（四）不同植被类型的减沙效应
土壤侵蚀量除与降水特性有关外，还与植被类型有关。郁闭状况好的林分，能大大降低坡面土壤侵蚀量，表7-15给出了不同土地利用类型的降水土壤侵蚀量。从中看出，亚热带岩质海岸不同植被类型的侵蚀模数比对照平均削减39.29%。宁海试验区不同植被类型的侵蚀模数比对照平均削减40.08%，对削减率的排序依次为：日本扁柏纯林＞杨梅×桃形李＞湿地松×木荷＞湿地松纯林＞湿地松×板栗。由于林木处在幼龄阶段（4年生），林木混交与否对侵蚀模数的影响较小；临海试验区的侵蚀模数比对照平均削减38.49%，湿地松纯林的削减率大于湿地松×木荷。
表7-15 不同植被类型土壤侵蚀量比较
植被类型
宁海试验区
临海试验区
流失量（t·km－2）
流失量削减率（％）
流失量（t·km－2）
流失量削减率（％）
湿地松×板栗
80.36
18.95
—
—
湿地松×木荷
59.52
39.97
89.64
34.19
湿地松纯林
64.04
35.41
77.93
42.79
日本扁柏纯林
37.34
62.24
—
—
杨梅×桃形李
55.81
43.71
—
—
荒草坡
99.15
—
136.22
—
平均
59.41
40.08
83.79
38.49
（五）土壤侵蚀量预测
影响土壤侵蚀的因子很多，除了降雨因子外，还有植被盖度和土壤特性等因子。在同一地段，其植被和土壤特性因子变化不大，因此在某具体地段的土壤侵蚀量将主要取决于降雨因素。为了定量研究降水特性因子对土壤侵蚀量的影响，以降雨量、降雨历时、平均雨强（I平均）、最大10min雨强（I10）、最大30min雨强（I30）和最大60min雨强（I60）等几个因子与土壤侵蚀量进行单因子相关分析，结果见表7-16。
表7-16 降水特性因子与土壤侵蚀量间的相关系数
林分类型
降雨量（mm）
降雨历时（h）
I平均（mm/h）
I10（mm/h）
I30（mm/h）
I60（mm/h）
对照区
0.8401
0.2642
0.1191
0.7112
0.8066
0.9031
杨梅、桃形李林
0.8459
0.2466
0.1830
0.8044
0.8715
0.9403
湿地松林
0.8244
0.2689
0.1104
0.7661
0.8576
0.9318
日本扁柏林
0.7650
0.2857
0.0900
0.7004
0.7840
0.9023
由表7-16可以看出，各地段土壤侵蚀量与降水特性因子中的降雨量和最大某时段的平均雨强（I10、I30和I60）间存在着极显著的正相关关系，而降雨历时和平均雨强则不能很好地反映对土壤侵蚀量的影响。
经过各地段土壤侵蚀量实测值与理论估计值进行误差分析，误差检验结果表明，应用上述回归方程进行岩质海岸主要防护林树种的土壤侵蚀量预测，其精度均达到80%以上。
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