-森林作业对林地径流水量的影响

森林作业对林地径流水量的影响

王冬

摘要：本文阐述了森林作业对迹地径流流量的影响，不同的采伐方式和采伐强度对森林径流量的影响十分明显。而对我国森林植被变化水文效应文献的综合分析表明，由于存在各种差异，我国不同地区森林采伐的径流效应也各不相同，这对于进一步的研究有比较重要的参考意义。

关键词：森林作业；差异；径流流量

The Impact of Forest Operations on The Cutting Sites of

Runoff Flow

Wang dong

Abtract: The paper points out that the impact of forest operations on the cutting sites of runoff flow, and the different harvesting methods and harvesting intensity on forest impact on runoff is very obvious. But the forest vegetation on the hydrological effects of changes in the comprehensive analysis of the literature showed that there were various differences in different regions of our country's run-off effects of deforestation are also different. Finally, a certain reference value for the further study of the forest operations can be provided.

Key words: forest operations; difference; runoff flow

1.引言

水是森林生态系统物质循环的重要物质，森林是陆地生态系统的主体，森林水文效应是生态系统中森林和水相互作用及其功能的综合体现。径流是水循环的主要环节，径流量是陆地上最重要的水文要素之一，是水量平衡的基本要素。森林与径流关系一直是国内外学术界长期争论的一个问题，争论焦点是森林植被的存在能否提高流域的径流量。森林植被变化对森林水文过程的影响将会改变水量平衡的各个环节，影响森林的水分状况和河川径流。

有关研究表明[1,2,3]，森林采伐后，主要在3方面影响径流的状况：

(1)土壤的物理性质发生一些变化。这种变化一方面来自采伐时的破坏，另一方面来自降雨对土壤的冲刷力。土壤物理性质的改变将改变径流的分配状况，一般可使地表径流增加，而下渗径流相对减少。

(2)林木的蒸腾和截留作用减少甚至消失，这可能使径流量增大。

(3)降雨到达地面时的动能增大,对土壤的侵蚀力增加，并且雨水进入林地的方式单一。值得注意的是，森林采伐后旺盛生长的草本植物的水文功能明显提高，在一定程度上可缓冲采伐对水文的影响[4]。

森林采伐对径流量的影响是森林水文学长久以来关注的研究话题，在20世纪初，在欧洲就有研究森林采伐和未采伐森林产水量的对比试验，后来自身对比法也得到了较为广泛的应用，大大丰富了该领域的研究资料[5]。我国从20世纪60年代开始也进行了大量的类似研究[6~9]，也有一些学者对森林变化的影响进行了估计[10]，但仍然与国际上的基本估计相差无几[11,12]，我国地大物博，不同地区森林植被变化对径流的影响幅度相差较大。这正说明了森林植被变化的水文效应

是一个非常复杂的问题，在不同地区只有进行具体分析才能把握森林的水文功能，从而为森林生态工程的建设提供依据。

2.森林采伐对径流量的影响

2.1不同采伐方式对径流量的影响

在森林作业诸环节中，采伐方式对迹地径流的影响最为显著。研究表明[13]，间伐后系统3年内的径流系数递增变化较小，对照区径流系数平均年递增0.3%，而间伐区的径流系数平均年递增0.7%，最小和最大径流深与对照区无明显差异。皆伐后系统3年内的径流系数递增变化较显著。皆伐区的径流系数平均年递增10.7%，最小和最大月径流深与对照区差达13.1 mm。森林植被能有效地改善年径流量的分配格局。研究表明[14]，对照区和间伐区年枯水期径流量占年径流量的比例分别为37.2%和39.8%，大于皆伐区的30.1%。

李耀翔[7]等为了说明不同采伐方式引起的迹地径流的变化情况，选取了某林业局水文站的一些原始数据。该局对5个集水区进行了综合性实验，将2个集水区的林木皆伐后，于次年进行炼山、全垦整地、营林；2个集水区进行强度为50%的间伐；1个集水区保留为对照。采伐后这3个区年径流量和径流变幅的变化各不相同，间伐后系统的径流系数递增变化较小，这个区域的径流系数伐后有增，但是不十分显著。皆伐区迹地伐后径流量变化较为明显，这是由于皆伐后的迹地无上层乔木等覆盖、雨水直接冲刷地表面、相对降水强度大，汇水时间也相对较短。所以，皆伐采伐方式对迹地地表径流量变化的影响最为显著，皆伐后迹地径流量明显增大（表1）。

表1 各集水区径流量、径流系数比较

2.2不同采伐强度对径流量的影响

根据国内外的研究结果，采伐强度的大小对迹地径流量的变化也息息相关。魏晓华[13]等对蒙古栎林进行不同采伐强度来研究其径流的影响。由表1可见，在蒙古栎林作业中皆伐使林地的地表径流增加7.8%，壤中流增加3.3%，总径流量增加14.4%，而下渗流减少12.1%。这说明采伐强度对径流量的影响显著。

表1 不同采伐强度对径流的影响

采伐强度地表径流(mm)

(占总径流量%)

壤中流(mm)

(占总径流量%)

下渗流(mm)

(占总径流量%)

总径流量(mm)

(占总径流量%)

保留林(郁闭度0.95) 13.65

(6.4)

5.65

(2.7)

192.8

(90.9)

212.10

(100.0)

疏伐林(郁闭度0.6) 13.14

(3.4)

16.96

(8.2)

183.87

(88.4)

213.97

(100.0)

皆伐迹地

34.4

(14.2)

17.70

(7.0)

191.3

(78.8)

242.77

(100.0)

3 我国不同地区森林砍伐的径流效应分析

3.1 东北地区

东北林业大学在帽儿山的蒙古栎采伐实验[14]表明，采伐改变了森林径流的分配，疏伐对总径流量影响较小，而皆伐会较大程度地增加年径流量。经50%疏伐，使郁闭度从0.95降低到0.6，径流量仅增加1.9mm，增加百分比为0.88%，皆伐迹地径流增加了30.7mm，净增加14.46%。森林采伐对径流的影响主要表现在增加地表径流和壤中流的比例，而下渗径流降低，与保留林相比，皆伐迹地地表径流增加152%，壤中流增加88.3%，下渗径流减少。在径流成分中，皆伐迹地的增加量最为明显，红松阔叶林对比研究表明，其增加量可以达到588%，而白桦林增加为47.4%[15]。在东北地区，森林采伐使径流增加可解释为林冠截留降低和融雪速度的增加，采伐减少了凋落物的蓄积量，使其分解，导致地表蓄水能力减弱，地表径流增加比例增大。

虽然东北地区森林采伐引起森林覆盖度降低可增加径流，但是在较大流域面积的河川径流量却随森林覆盖度增加而增加，这恰好与小区测定的结果相反。据相关研究分析，松花江流域森林覆盖度增加10%，河川径流量可以增加23.8mm。有些学者将这种现象解释为森林的积雪效应，森林的融雪径流增加了河川径流[16]。除了以上原因之外，可能还有尺度增大产生的加成效应。

美国也有森林砍伐增加径流的观测结果与森林覆盖度对大流域的径流具有正效应的相关分析结果相左的现象。在700hm2 独立流域森林的皆伐，年产流量可以增加40~400mm，森林产生的径流比草本植被少。但是，俄罗斯基于10000km2或更大流域的年流量与森林覆盖度的相关关系研究发现与几十km2观测结果相反的结论：森林对产生河川流量有正效应。美国水文学家在美国北部140个小于260km2的流域发现相似的相关关系，多元统计分析及来自俄勒冈和加利福利亚州的数据表明：当河道长度大于15~30km(流域大小指标)时，森林对径流的影响为正，很少出现负效应[17]。

3. 2 黄土高原区

黄土高原区气候干旱，林区降水量较少，仅仅为400~600mm，土壤蒸发强烈。土层深厚，土质疏松，透水性能强，森林植被主要为辽东栎、桦、杨、椴、榆树组成的次生性落叶阔叶林和由侧柏、油松等组成的温带针叶林。

据黄土高原对有林和无林流域降水和径流的相对变化量的资料统计表明，黄土高原区森林覆盖度增加会普遍降低河川径流量，森林覆盖率平均每增加10% 将减少径流量1.67mm，会增加流域降水量4.12mm[3]，而吉县的清水河60~80年代资料却表明，森林植被恢复后会显著减少流域的降水量[31]。这说明了在黄土高原区森林盖度增加会降低流域的径流量。在黄土高原区，森林盖度增加10%，