浅谈森林水文效应的研究进展

浅谈森林水文效应的研究进展
我省全面启动生态省建设，根据其功能划分，主导生态功能为保持和提高源头径流能力与水源涵养能力，保护生物多样性和保持水土。

保护和发展方向主要是：搞好退耕还林、封山育林，建设水源涵养林。

森林植被具有涵养水源、调节径流、改善水质、保护土壤和水环境等水文功能，现已成为共识，但森林对河流总径流量的影响却长期存在争论，国内外专家几十年的研究积累了大量正面和反面的例子，取得了积极的成果，但综合性的多因子森林水文效应定量研究较少，按流域进行的综合性研究分析还很薄弱。

应该认为，由于各地流域面积、植被类型、气候特征、地质地貌条件、土壤结构等因素的差异，森林对河流年径流量的影响也因地而异，一个地区所获得的结论不能外推，以采伐森林来获得河流径流量增减的措施更不能盲目引用。

本文对多年降雨、水文和森林覆盖资料进行分析，评估该流域森林覆盖率对河流径流能力的影响，对指导实践生态省建设有积极意义。

森林水文效应是森林环境效应的组成部份，也是森林生态效益计量与评价研究的重要内容之一。

１．水资源的挑战
水是人类生存和发展的基本物质条件之一。

从人类出现之日起，就以这种或那种方式影响地球上的水文系统，利用它，又同它斗争。

水的消耗量同人口增长，经济发达程度，以及文化进步等有密切关系。

我国人均耗水量约为600多立方米/年。

据外国专家估算，20世纪初，全世界耗水量大约是4×1011立方米/年，到1950年11×1011立方米/年，1975年为3×1012立方米/年。

2000年为6×1012立方米/年，为20世纪初的15倍。

虽然增长速度有增快趋势，但世界总耗水量这个数字同地球上水圈的水总贮量15×1017立方米相比较，所占比例很小。

第一，我们通常所称的“水资源”并不是水圈的全部贮水，而是指和人类生活及工农业生产有密切关系的，能直接利用的一部分淡水，包括浅层地下水，湖泊（淡水），河川径流及土壤水等，这部分水的贮量约占地球上总水量的千分之三。

第二，因受大气环流，季风，距海洋远近，以及下垫面特征的影响，水资源的空间分布不均。

全世界约有1/3的土地属干旱区，水资源严重不足，水资源空间不均的情况同土地资源，人口分布，工农业分布的不均分布相结合，加剧了区域性水资源不足的矛盾。

同农业生产需水的季节性，工业生产和人的生活用水持续不断的需要，也产生很大矛盾。

水分不足形成的干旱和水分集中过多所带来的洪水危害，一直是人类生存和发展过程中经常性的自然灾害。

第三，人类对水资源的开发利用受自然条件和社会经济及技术条件的限制，到目前为止，已开发利用的水资源只占可利用水资源的很小比例。

虽然，人类一直不断地在扩大水资源的开发利用。

有的水资源，如地下水又存在开发利用过度，以致带来一系列新问题。

如地下水位显著下降，地下水漏斗状下降等。

还有就是水资源严重污染，据统计全世界污水排放量达75×1010立方米/年，加剧了水资源短缺的矛盾。

由于污染，全世界约有60%的居民饮水达不到卫生标准，这不仅
直接危及人类安全，也破坏了水域生态系统的生产能力，反过来又影响人类的生活。

2.森林的生态效益
森林与水资源存在着不可分割的联系。

它既是水资源组成部分，又对水资源的其他组成部分产生广泛而深刻的影响，如地下水、湖泊、河流、土壤水大气中水汽含量等。

这种影响既包括它们的数量，又包括其分布及变化。

这就是森林的水文作用或水文效应。

森林水文学的发展表明，它正是从过去单纯的研究森林对水分的某个变量的影响，发展到全面研究森林对水资源作用的各个方面，并把这种研究同供水，水质改善，控制洪水和干旱的总目标相结合而成为一门综合性，实用性很强的学科。

它所提供的研究成果和数据充分证明，森林在水分循环中是一个强大的积极的因素，是人类在改善水资源状况所进行各种斗争中的得力助手。

森林是陆生态系统的主体。

以森林为基础的林业，集生态、社会和经济效益于一体，是国民经济不可缺少的组成部分。

林业建设不仅为农业营造绿色屏障，保护和改善生态环境，也为社会经济发展提供资源支撑。

大面积的森林，通过改变太阳辐射和大气流通，对空气的温度湿度及降水，风速等气象要素，有不同程度影响。

根据试验测定：1hm2森林每年要从土壤中吸取225-375万kg水，这需要消耗365×107立方米/年kJ的热能，由于森林强大的蒸腾作用，消耗大量的热能，从则降低了林区及固边区域的温度，增加了空气湿度。

在夏季1hm2的阔叶林可蒸腾2400t水，使林区空气湿度较非林区高10%-25%，温度低8-10℃。

研究表明，林地内的雨水可较无林地增加17.5%-26.6%，大面积的森林和林地，必然会提高其覆盖区内的水分。

从而增加降水的可能性，影响气候。

另外，森林覆盖率高，林地占地比例高时，由于森林的光合作用，呼出O2，吸收CO2，对降低“温室效应”，控制区内气候变暖，减缓干旱发展有极大的作用。

大量的事实表明，森林覆盖率大小直接影响局部区域的气候。

试验资料显示，当森林占地30%以上，且分布均匀时，即有显著的调节气候作用。

所以森林水文效应既是森林水文学，森林生态学的重要课题。

3.森林覆盖率与径流量关系
7-9月（夏季）森林覆盖率（FR）从52.62%提高到53.62%时，月均径流深（R）增加0.87mm，而其他季节（10-6月）则减少0.08mm，全年月均径流深增加0.15mm。

随着森林覆盖率（FR）的提高，其增加幅度减小。

北方湿润地区大面积的森林，在蒸发量（Eo）＞降雨量（P）时，森林覆盖对径流量影响较大，这是由于此时蒸散发能力对径流量的大小起主导作用。

据报导，植物对红外光的反射系数在0.4-0.6之间，而土壤的反射系数仅为0.1左右。

红外光有强烈的热效应，森林覆盖的增加，提高了下垫面对红外光的反射能力，能减少蒸散发。

4.降雨量与径流量关系
降雨量（P）增加，径流深（R）也增加，月雨量增加10mm，夏季可增加5.99mm径流量，其他季节（10-6月）增加9.09mm，两者差异是由植物生长需
水和下垫面蒸散发引起的，夏季植物生长需水和水分蒸散发比平时旺盛，因此截留的水分多，径流量小。

5.森林水文效应的研究方向及进展
在群落水平上研究森林水文效应，实测森林内水分收支的各项数量及其变化。

截留量的大小基本上取决于降水过程及林分截留过程有关的一系列特征。

降水过程的特点易于确定。

降水强度，降水持续期和季节分布与截留量建立了相关方程。

在这个基础上，不少地区还确定了产生净降水，基本流和径流的临界降水量。

对一特定森林来说，截留过程的定量关系是由林木直径，树冠密度及叶量决定的；截留量是降雨持续时间，降雨过程中的蒸发及森林群落暂时贮水能力的函数。

科学技术的进步，为更精确的测定水文数据，确定水分平衡中水文参数，提供了很多手段，这些手段中最重要的是计算机、地理信息系统及核技术的应用。

为更好地发挥森林在水分循环中的作用。

森林水文效应研究仍面临很多难题。

我国在这个领域的研究还比较落后，加强领导，开展有组织，有计划的协作，使森林水文效应的研究和森林水源涵养，水土保持效益的计量和评价工作，尽快取得进展。

使之在完成天然林资源保护工程及退耕还林（还草）工程中发挥积极作用。

森林能提高夏季径流量，为枯水的夏季提供水源。

目前该流域森林覆盖率已达73%以上，如果森林覆盖率再提高1个百分点，全年能增加径流量190.94万M3水资源，相当于每亩新增林地能提供89.08M3水。

就提高径流量而言，目前最有效的办法是封山育林，减少林木砍伐量，提高森林郁闭度。

[科]。