水土流失是导致生态环境退化和土壤质量下降的全球性生态环境问题，是各种生态问题的集中反映。南方红壤丘陵区是我国仅次于黄土高原的严重土壤侵蚀区。目前该区域虽然植被覆盖状况有所提升，如幼林马尾松等人工次生林生长良好，但因缺乏近地表植被覆盖，依然存在不同侵蚀程度的“林下水土流失”现象。人工林在营林的前几年为水土保持功能较差的阶段，已有文献对南方红壤侵蚀区人工林水土保持效益和机理等进行了探讨和研究，其中对林冠层的研究仅限于其降水截留规律，还鲜有文献对冠层结构特性进行定量化表征，从而对常见人工林树种幼林的水土保持机理和效益进行分析和评价。本试验选取中国江西省新岗山镇作为研究区域，借助中国—德国—瑞士三方合作项目的综合型生物多样性-生态系统功能试验BEF-China(Biodiversity-ecosystem Functioning，BEF)平台，利用高精度地面三维激光扫描仪Riegl VZ-400，通过扫描获取针叶树杉木、马尾松，常绿阔叶树木荷、石栎和落叶阔叶树无患子、山乌桕等六种红壤侵蚀区常见树种（每种3个重复）5年生幼树的点云数据。基于点云数据反演了树高、地径、枝下高、植被覆盖度(Vegetation Fractional Coverage，VFC)、叶面积指数(Leaf Area Index，LAI)和叶面积体密度(Leaf Area Density, LAD)等关键防蚀冠层结构因子，定性分析了冠层结构特性对穿透降雨侵蚀力的影响，并应用以往研究工作总结的经验模型定量估算了不同树种林下土壤侵蚀风险。同时，还在计算机上模拟了生产实践过程中修枝强度对林下土壤侵蚀风险的影响。主要研究结果如下:　　1.地面三维激光扫描(Terrestrial Laser Scaner, TLS)反演单立木3-D结构和精细冠层结构因子参数化。在野外通过多测站（3～5个）扫描获取单立木点云数据，在室内对点云数据进行去噪、配准、精简等预处理，反演得到六种树种单立木3-D模型。然后将点云数据输出到AutoCAD中进行树高、地径、冠幅、冠层投影面积等冠层结构因子的量测;同时以*.txt格式输出，基于体元模型在Matlab中通过编程进行植被VFC、LAI和LAD估算，并绘制单立木LAI的纵向和径向分布图，通过以上测量和估算实现冠层结构因子参数化。经实测验证，TLS反演树高、地径和冠幅精度分别可达92％、65％和89％，而与AccuPAR冠层分析仪方法测量所得LAI对比验证的精度为61％。相比于实测方法和光学间接测量方法，地面三维激光扫描仪具有快速、无损、精确的特点，可作为反演林木精细冠层结构因子的有力工具。　　2.红壤丘陵区植被恢复初期，不同类型人工林植被参数特征差异显著，由冠层结构特征的分异定性分析冠层对降雨动能的影响。不同树种类型基本冠层结构因子有一定差异。落叶阔叶树种树高和枝下高高于常绿阔叶树种和针叶树种;一级枝数目落叶阔叶树种远小于针叶树种和常绿阔叶树种。冠型指数，落叶阔叶树种山乌桕的冠幅比分别是针叶树种杉木和马尾松的的2倍和1.83倍。针叶树和常绿阔叶树的LAI与VFC无明显相关关系，而落叶阔叶树的VFC与LAI呈显著的对数增长关系(R2=0.95)。LAD的大小顺序表现为针叶树＞常绿阔叶树）＞落叶阔叶树。针叶树和常绿阔叶树种的LAI主要分布在树体中下部，符合Weibull分布，而落叶阔叶树的LAI主要分布在树体中上部，符合Lognormal分布。LAI的径向分布，从树冠中心到边缘呈指数型衰减，用Logistic曲线拟合效果良好。同一树种类型之间冠层结构特性具有一定的相似性，表现为各冠层结构因子无显著性差异和LAI分布模式的相似性。LAI的3-D分布影响冠层纵向截留降水和径向分配降水，并进而对冠下降雨侵蚀力和溅蚀的异质性产生影响。定性分析冠层结构特性对冠下降雨侵蚀力的综合影响，针叶树和常绿阔叶树由于LAI大，VFC高，冠层覆盖离地面近，能较好地削减降雨侵蚀力，而落叶阔叶树种LAI小，VFC小，冠层覆盖离地面远，不利于降雨动能的削减。　　3.基于VFC和LAI等植被指数定量表征不同类型林分人工幼林水土保持效益。由植被覆盖度(VFC)估算的水土保持效益结果显示，阔叶树优于针叶树。而由植被叶面积指数(LAI)估算出的径流含沙量，呈现出落叶阔叶树＞常绿阔叶树＞针叶树的规律。由综合指标植被覆盖度(VFC)和覆盖高度估算的溅蚀率，常绿阔叶树与针叶树相当，小于落叶阔叶树。随修枝强度增加，冠层覆盖高度增大，VFC和LAI减小，冠下溅蚀率增大，且增大的辐度随修枝强度的增加而增加，故生产实践中修枝应适度。