水源涵养的计量研究_金小麒.pdf

贵州林业科技15(3)64一7 2(10 90)柯“c i) .花揪称猴桃(A.5动`o flI ’“)、云南山植、批把、野李、直角芙莲、野柿、野核 桃、四照花、香港四照花、野樱桃、火棘、山毒、川幕、高梁泡、大 乌 泡、栽 秧袍、刺梨、五味子等其中分布较多、产量较大的是美味称猴桃,这里产有两个品 种,一种果形为四棱形,一种果实为圆柱形.称猴桃是高 维水果,富含维生素等营养物质,具有较 高的开发价值七)生物基因储旅库龙头山的植物 种类比较丰富,据不完 全统计已达10 0 多科,20 0多个属,40 0种以上,其中威类植物1 4科2 4属2 7 种以上,裸子植物2科2属2种,被子植物8 4科17 4 属37 0多种可见其植物种类是相当丰富的,它们 中具有野生花卉,药用植物、珍稀植物、野生果树、油料植物、野生蔬菜、饮料植物等,是一个植物 基 因的天 然储藏库.同时,由于森林的存在,为动物的生存创造了条件,如 在龙头山林区 的野生动物有穿山甲(国家二级保 护 动物)、野兔、斑鸡、野猪、竹叶青(蛇)等八)科研教学场所龙头山由于所处地理 位置 特殊,植物种类组成复 杂,植被垂直带变化较大,具有丰富的珍稀古老植物种类,是具有重要科学研究价值的 场所,同时也为教学实习等创 造了一个 良好的场地。

三、结语龙 头山由于得天独厚的自然条件,森林植被发育 较好且组成复杂,不仅具有涵养水源 的价值,而 且植物种类丰富,具有许多古老珍稀的植物种类和经济价值较高的植物种龙头山的花卉资源、药用植物资源在贵州省是独具一格的,由于山体垂直分异 明显,植物 区系垂直变化在贵州省是独有的.具有重 要的保护价值.水源涵养的计量研究贵州省林科所金小麟水是自然 界生命存在的基本条件,因而也是生态系统中具有特别重要意义的要素随着人类社会的发展,水资源 的消耗日益 加剧,尤其在生态平衡遭到不同程度破坏的今天,其匡乏给人类提 出了一个严 峻 的课题.如何增加水 资源,并提高其对人类的有利功能;自然成为水源 涵养研究工 作的主 题在各种地 文条件下,水源涵养的研究已有百多年的历史,特别是在森林与水的关系上,国内外均已取得许多重大成 果在水源 涵养研究 中,对 其功 能作 出科学的评价必须依赖于计量研究因为科学、合理的计量方法,对 深入了解水源 涵养的自然规律,从而提高各种地文条件下 的水源 涵养功能,并指导生产都是十分必 要 的近几 十年,随 着科学技术的发展、电子计算机技术的应用、侧试手段的提高,国外在水 源 涵养的计量方面,无论是对个别水文现象,还是系统水文研究,都有了长 足的进 步,许多研究 成果均值得我们 学 习和借 鉴。

一、水源涵养功能的计量指标在水源 涵 养功能的计 量研究 中,根据研究 范围、对象和采用 的方 法,可以选择适当的计量指标对其功 能进行评价.目前在这 方面的研究 成果 中,计 量 指标大致可分为“蓄水”和“调节”两个方面:而从研究问题的层次上看,作 为计 量指 标 则有:影 响水源涵养功 能 的要素和个别 水 文 现象指标一 )、形晌水派涵养功能的要众指标影响水源涵养功能的主要因素有:土壤孔 隙状况、透水性能、最大贮水量和地上部份的枯落物性状以及植被状况等由于这些要素直接或间接 地 与水源涵养功 能有关,因此,对之进行定 量研究 的结 果,即可作为 评价水源 涵养功能 的计 量指标1.土壤孔 隙度:指单位体积 自 然状态的土 壤 中孔 隙所占的百分比,它分为 总孔隙度、毛管 孔隙度和非毛管 孔 隙度总 孔隙度=毛管 孔隙 度+非毛 管孔隙度土壤孔 隙度的大小关系 到土壤可容纳水份 的多少,因此 孔隙度直 接 影响着土壤涵养水份的功 能但 土壤 孔 隙中,非毛管孔 隙对 蓄水功 能 的影响更为重要这是 由于非毛管 孔隙中的水份相对“自由”,容易运动,降雨 易 于很快进入此 孔隙中,因此 非毛 管孔 隙对一 次性降水后土壤蓄水的作用很大。

但非毛 管孔 隙中的水份渗透 运动性强,对水份的调节作用 不如毛管孔隙.不过,土 壤孔隙度只 是静 态地表明单位体积 土壤 中,可以容 纳水份的空间大小,并不能完全反映不 同降水状态下土壤蓄水的过程及 功 能大小2.土壤透水性能:包括下渗率和下渗速度下渗率:指降雨 到达地表后,单位.时间 内进 入 到土 壤内部的水 量( 单位m叫小时、二可分).最大下渗率称为下渗容量渗透速度:为 下渗到土 层中的水,在单位 时间 内透 过单位面积的水量( 单位m m).土壤透水性表明降雨进入土壤和在土 壤 中运动 的难 易和快慢它从 土壤物理性的角度反映了土壤 涵养水源的功能在一 定 的降雨强度 下,土壤透水性好,则水分进入 土壤的速 度快,且数量多,降雨 不 易或仅 少量成形地表径流但下渗容量 是有 限 的,当降雨强度大于 它时,便产生 地面 径 流这说明,用 土壤透水性 能作 为评价水 源 涵养功能 的计 量指标,其 作用是有 限的.3.土壤贮水量:指 土壤中可容纳相 对“白由”的水份的最大容量,其大小静态地反映了土壤 涵养水源的潜在能 力它常通过测 定土层厚度和非毛管 孔隙度来计算:士壤 贮水 量(T/公 顷)=l00 0m“x土 层厚 度(m)x非毛管 孔 隙度(肠)x水容量(T/m,)。

4.地表枯落物性状,包括单位面积上枯落 物贮量、枯落物水溶 量和分解状况.降雨到 达地 表前受到枯落物 层 的拦截,一方 面减 少了降雨对地 表的直接 溅击 力,另一方面延缓了水 分进入土壤的过 程,从而增加了进入土壤的水量此外,枯落物层本身的持水作用亦可使地表径流减少或延缓.可见地表枯 落物层对于水源的涵养功能来说,在“蓄水,和“调节”两个方面 均 能发挥较大的效 益枯 落物的容水量受它 的贮量和分解状态的影响.贮量越 大容水直也越大,半分解的枯落物的持水量大于未分解的枯落物.但对于水源 涵养功 能而言,并 非枯落物容水量越大越好,特别在干旱、半干旱地区,过多的枯落物持水容易造成水分的损失增大.5.植被状况:包 括植被的类型、结 构、盖度等因子植被通过改变小气侯和 它本身的直接作用影响各个个别水文现象,进而影响整个系统的水份运动 过程.许多研究业已证明,植被对水源 涵养的作用 是很大的,乔、灌、草结合的林地大于灌木林、草地;有植被的地段大于农耕地和裸露 地上述各因子作为 计 量指标具有简便、易测的优点,同时对各因子的研究可揭 示影响水源涵养功能变化的本质在过去的许多研究中,都曾应用这些指标去评价水源「涵养的功能。

可 是作为整个水源 涵养系统中,这 些因子指标,尽管其状 况及变化与系统功能直接相关,却并不 能完全反映 系统的功能只凭这些 因子 指标去评价水源 涵养功能,可能会导致一些片面的结 论因而,国 内外许多研究 者常 用 这些 因子,通 过 综合分析,定性地评价水源涵养功能二)、个别水文现象指标水 源涵养 功能 是个别水文现象的综合表现,用个别水文现象作计量指标,可以揭示水份各分量的变化、运动过程,并为水源 涵养功能计 量研究提 供 基础数据在传统的水源涵养研究中,常用个别水文现象的计量指标作为其功能评价的依据,个别 水文现象指标包括:降雨截留量、蒸散量、土壤含水率、地表径流量等等1.降雨截留量:指降水被林冠层、灌草层和枯 落物层所吸附,并通过蒸发返回到大气中的水量(单位mm)截留量占降水量的百分比为截留率,截留作用减少了降水到达 地表的数 量,改变水份的运动过程,对水源 涵养功能具有较大的作用2.蒸散量:指水份蒸发和蒸腾的总和(单位垃 m).水份 由于地表和植物表面的蒸发,以及植物本身的蒸腾作用,以气态形式返回到大气中作为水份运动中的一个分量,其大小自 然影响着水源 涵养的功能.从“蓄水”的角度看,蒸散量越大,系统所涵蓄的水份便 减少。

3.土壤含水率:指单位土 壤 重量或体积 中,水份所占的百分比.它 是土壤透水性与孔隙状况的综合表现,在同一气候状况下,土壤含水率越高,表明其“蓄水,功能越大计量研究 中,常用此指标评价不同地类或不 同植被类型土壤的水源油养功能4.地表径流:包括径流量、径流深、径流系数、径流变动系数,相对河况系 数 和洪 枯卜匕径流量:一指 通过地表流失的水量(单位:吨或m3)径流深:通过地表妹失水份 的深度( 单位:mm).径流系数:径流量与降水量之比径流变动 系数:径流 量在某个时 期 中的变化情况.如月变 动系数,其 公式 为:c 二_/ 丫艺(X;一 又]2一1/“式 中:C代表月变动系数;Xi为各月径流量飞x为月 平均径流量相对河况系数:用下式求得相对河 况系数(肠)二最大径流量(分米3/秒·km“)一最小径 流量 平均径 流量(分米3/秒·km“)X100洪 枯比:指洪水流 量与枯水流量之比值地表径 流是水份运动过程的一个重 要分量,’已与水源涵养功 能直接相关,径流量大,表明蓄水量减少而径流变动系数,则反映了水份的调节作用因此,要提高一个水文系统的“蓄水”和“调节”功 能,即应减小 径 流量 及其 变动 系数。

故 许多研究都直接 采用此 指标作为评价水源 涵养功 能的计量对象但 是,水源涵养作为系统的功能,仅用个别水文现 象 的计量 指标,是不能 全面反映其功能大 小的例如,世界 上普遍公认森林生态系统具有 良好 的涵养水源 的作用,但从径流 量 的研究 结果来看,有人认为 森林增加了径流量,亦有 人持相反的见解足见 不能单凭径流量这一计 量指标去 评价森 林的水 源 涵养功能二、水源涵养功能的计量研究方 法水源 涵养功能的计 量研究开始于一二十 世纪 初,到50一7 0年代,欧美国 家、苏联以及日本在这 方面已做了大货工作,并 取得了许多重大成 果水源涵养功能 由过 去简单的定性和个别 因素评价,发展到定 量的、多因素系统的综合计 量评价.我国自八十年 代以来,由于对水源涵养f自重 视,计量研究才随之开展,近年来因广大研究者沟努 力而发 展较快目前,国内外的计量研究从单个林分、树木的水源 涵养 效 用到集 水区、大小流域的水源涵养状 况:从调查分 析计量方法到 定位 观测试 验 方法,从个别 水文现象到流 域系统 水 源涵养功能,都有大量的成果报道水源 涵养功 能的计 量研究 方法,根据获取资料的途径,可分 为调查、采样的分析研究和定 位 观测研究。

一)调查、采样分析在研究 范围内选择有代表性的样地,对所有与水源 涵养功能 有关的主要因子进 行实测、采样,将有关数据经 过计算、分析,以单个因子或综合指标对水源涵养功能进行计量评价.显然,这是通过对研究水文 系统中各个组成要素的状况,去评价系统功能的方法它适用 于各种研究范围 的自身对比和相 互对比如邹厚远等(198 2)采用调 查采样分析的试脸方 法,对陕北黄龙山7种森 林类型 和 1 4 种 植被类型的水源涵养作用进行了研究,以枯枝落叶层的持水性和 土壤贮水量作为评价其水源涵养功能 的指标结果表明:灌丛和草甸由于枯落物少,其 吸水保水效用远低于森林;以1米深土层的蓄水量作为指标,各种森林类型和草甸的保水性均高 于灌丛;在森林类型 中,白桦林土壤的蓄水性能>辽东栋林> 山杨林.阎树文l (98 3)在山西 汾西 县连续 调 查 了不同森 林类型林地枯枝落叶层 涵养水源的作用、林地土壤物理性质变化、以及森林土壤的透水性和贮水量,并用多个与水源涵养功能相关的因素作为指标,评价各种森林类型的水源涵养功能.结果表明:森林的水源涵养功能,-大于农田及荒 坡;林地的枯落物层对改良土壤理化性质、涌蓄 水份具有特殊的作用;各种森林类型 中,混交林的水源涵养功能大于纯林。

候 平等(1 9 89) 在贺兰山西 坡对各种立 地条件上的5与种林型的1 8个因子进行调查侧定,采用 模糊综合评价的数 学方 法对数据进行分析,以综合评价指标—评价值,对各林型的水源涵养功 能进行评价,结果(见表1)为 鲜 类 云杉 林的水源 涵养 功 能最 。