森林水文效应.docx

森林水文效应森林水文效应 hydrological effect of forest森林对蒸发、降水、径流等水平衡要素及 河流、地下水、泥沙等水文情势的影响 又称流域森林影响对蒸发影响森林地区的降水，为林冠枝叶和林下枯枝落叶层截留截留作用主要发生在降雨 初期，一次降雨最大截留量有一定的数值林冠枝叶截留的雨量最终消耗于蒸发，它 与散发量（通过根、茎、叶向大气逸散的水量）、林内地面蒸发量共同构成林地蒸散 发林地蒸散发中散发量占很大比重，地面蒸发量较小气候湿润，有充沛水分供给 蒸发的地区，森林对流域的蒸散发影响不大；气候干燥，水分供应不足的地区，林区 蒸散发比非林区大对降水影响各家看法出入很大，一般认为由于林冠大量蒸腾，林区上空水汽含量增多，湿度 大；大气中水平气流经森林阻碍被迫抬升等，都有利于降水；林区内多水平降水苏 联卡明草原 58 年观测资料表明，森林地区降水量比空旷地区大 9％中国的野外调查及实验资料也有这样的现象但亦有不少资料表明，森林对降水没有影响或影响甚 微林下土壤的下渗强度一般比非林地要大得多 这与林地落叶层能减缓地表径流流 速、森林土壤中根系发育、土壤中有机质多、团粒结构发育等有关。

据中国科学院地 理研究所在陕西省黄龙林区的测定，林地的稳渗率比周围的耕地和草地都大 对径流影响包括对洪水、枯水、年径流量和径流年内分配等的影响对于一次孤立的洪水， 森林有明显的降低洪峰、减少洪水流量、延缓洪水过程的作用对于连续洪水，林区 洪水流量通常比非林区大在一般情况下，流域内林区枯季径流量比非林区大，年内 分配也较均匀森林对年径流的影响比较复杂森林流域年径流量比无林流域小，森 林砍伐后会使年径流量增加大面积森林随气候和下垫面性质不同，其结果也大不相 同苏联在喀尔巴阡山南北坡 36 个流域内的调查表明，年径流量随林率的增大而增 加中国通过对比流域分析表明，北方干旱地区年径流量随林率增大而减小（石质山 区除外），南方湿润地区则相反从热带到温带，年径流量均因森林砍伐而增加，造 林后则使年径流量减少对地下水影响较为复杂，一般认为山区森林下渗的水量对地下水补给有利；平原森林对地下水 影响随气候条件不同而异对生态环境影响森林能防止土壤侵蚀流经林区的河流通常含沙量低，水质好森林砍伐后河流 含沙量、有机物等增加，主要表现在硝酸盐含量大为增加森林对人类生态环境的显著作用，已越来越引起人们的重视森林水文效应的研 究对开发和营造森林，对环境质量的控制和改善均有重要的意义。

20 世纪初，瑞士 美国和日本等国就开始进行有林地和无林地的对比试验及森林砍伐对径流影响的研 究中国除进行试验流域对比分析外，还采用了流域模拟等方法森林水文效应涉及 到森林、水文、气象、土壤等多方面的问题，关系复杂，不同自然条件差别甚大，很 难以一概全尤其是在精确的实验测定基础上得出的局部地区的水文效应， 很难推广 今后会通过对各地区、各种自然条件下的水文效应实测资料 ,在水量平衡的基础上进行综合分析 ,找出一般规律，为改善人类生态环境，提供依据正确评价森林水文效应在森林与水的关系中的一些主要问题上一直存在着较大争议在我国，尽管从 1981 、1982 年那场全国性的关于 “森林的作用 ”的大讨论以来，在这方面的研究已有 了长足的进步，但由于森林生态系统结构的复杂、功能的多样；而且我国幅员广阔， 要获得不同区域不同类型之间必要的可比性存在相当大的难度； 加之在组织研究项目 时还缺乏相关学科间的紧密协作，特别是在研究途径和方法上的统筹协调因此，这 些分歧仍然存在随着西部开发和生态环境建设战略的实施，近两年来，水资源紧缺 的矛盾使这些分歧再次突出显现为此，及时组织全国性的、多学科参与的讨论是非 常必要的。

而且，更有必要在充分利用已有的定位研究所积累的大量数据的基础上抓 紧组建多个相关学科紧密协作的、包含生态系统各个组织层次的大型综合研究本文 对这些分歧提出一些看法和建议1 确立系统观是根本 在任何条件下都应肯定：森林是一种结构复杂、功能多样的生态系统，它符合系 统论的基本原理，即：系统功能决定于系统结构；合理的、优化的结构，可以产生良 好的效应（正效应）；不合理的结构则会降低功能，甚至产生负效应森林生态系统中生物与环境（气候、土壤和地质地貌条件等）的组合因地域而不 同，因而不同地域不同森林类型所表现出来的生态功能也有差异，有时甚至相反因 此，某一地域的研究结论不宜贸然外推在森林与水的相互关系中也充分反映了上述基本规律 在森林水分循环的各个环 节中，既有共性的一方面，又因地域和森林类型的多种多样而表现出差异，甚至结论 相反2 森林在水分循环中的作用2.1 林冠能够截留大量降水降水进入森林即行再分配第一步即林冠截留，截留率（截留量占同期降雨量的 百分比值）主要受降雨量与林冠郁闭度的影响 在郁闭度越高、 降雨量越少的情况下， 截留率越大，甚至可达 100% 在降雨强度很大，或降雨持续时间很长、林冠已饱和 的情况下，则截留率趋于 0。

2.2 树干径流（干流、茎流）量不大 森林的干流量通常很小，占降水量的比值通常在 5% 以下，很少超过 10% ，在 我国东部的主要针阔叶树种中，栎类的干流量较大例如：黑龙江省的蒙古栎干流率 可高达 15.45% ，这是它能适应干旱、瘠薄立地条件的重要原因2.3 林冠层使雨滴动能增强 雨滴动能决定降雨对地表土壤的冲蚀力根据秦岭地区华山松林、亚热带杉木林 及热带北缘桉树林的降雨过程的研究，当林冠高度超过7m,降雨量超过5mm的情 况下，林冠层就不能有效地降低降雨动能，当降雨量再增大（林内开始出现因枝叶汇 集作用而产生的大雨滴） ，林内降雨动能亦随之增大， 并超过同期林外雨的降雨动能 这就是在暖温带刺槐林、 热带桉树林等结构不良林分 （缺灌草层， 特别是缺凋落物层） 内均出现地表侵蚀的原因这也说明，为保证森林的水土保持作用，必须保护林下的 灌、草层，尤其是凋落物层，使雨滴不能直接冲击土壤，从而免除水蚀危害2.4 森林的蒸发散能力很强 蒸发散包括两个过程：蒸发是指林地土壤和植物枝、干、叶表面的水分蒸发，这 是个物理过程；蒸腾是指森林中所有植物通过叶片气孔和皮孔散发出水分的生理过 程蒸发散是森林生态系统的水分循环中最主要的输出项，又由于在蒸发散过程中要 消耗大量热能，因此，它又是森林生态系统热量平衡中最主要的过程，这也是森林能 调节局域温度和湿度的机理所在。

森林生态系统结构复杂，对其蒸发、蒸腾过程极难直接测定通常采用水量平衡 法、能量平衡法和水热结合法间接测算通过对我国温带、暖温带、亚热带、热带各 主要森林类型的测算，它们的蒸发散/降水比值多在40%〜80%之间，最低的是冷 杉林（30%〜40%）森林的蒸散量与叶面积密切相关，因此，通常森林群落的蒸散量 /降水量比值高 于灌丛和草地如山西吉县试验区的测算结果为：油松林 67.3%、刺槐林 64.5%、虎榛子林 53.1% 、沙棘林 52.8% 、草地 42.8% 、荒地 34.4%森林采伐后，庞大 林冠消失，蒸散量亦随之下降如小兴安岭原始红松林蒸散量 /降水比值为 84.1%，相邻采伐迹地（灌丛草地及杨桦幼林）为 71.4%，下降了 12.7%在高温地区，结构简单的森林群落其蒸散量远低于裸地如热带北缘广东小良地 区的裸地上，无植被覆盖，其热量输入是邻近的阔叶混交林和桉树林的 1.6 倍，其 蒸散/降水比值高达 75.1%，复层的混交林为 69.6%，而单层结构的桉树林则只有 46.6%，这与高温抑制了植物的蒸腾而使土壤蒸发增强有关，也因为林冠的遮蔽，使 林内气温降低，从而减少了蒸散量内蒙古乌兰敖都沙区的试验也出现类似结果森林生态系统所具有的这些多种多样的综合的调节功能是任何其它工程无法替 代的。

尤其在干旱、半干旱地区，人类赖以生存的绿洲、农田、草牧场等等，一旦失 去林网林带的护卫，都将难以存在，更谈不上可持续经营在干旱、半干旱地区，水是主要限制因子，并由水导致整个生态环境极为脆弱， 环境承载力很低 破坏容易，恢复极难在西部开发中， 生态环境建设应该放在首位 各项产业的统筹安排和科学规划均应考虑水资源的可持续利用因此，所有产业都应 该以“适度发展”为首要原则， “林草植被建设”也不例外以保证生态安全为主，在水 资源科学分配总体方案中占有其合理的份额。