琼江河流域森林生态系统水源涵养能力估算_刘璐璐

水外，同时还影响着林地土壤的水热状况、通气状
况、营养元素的循环等，不仅能够有效地防止雨滴
击溅、维持土壤结构、拦蓄降水、减少地表径流，
刘璐璐等：琼江河流域森林生态系统水源涵养能力估算
而且还能影响土壤的形成和性状及林木生长，对森 林水文发生间接影响[22-24]。 2.2.3 土壤蓄水量（S）
林地土壤的持水性能是评价森林生态系统涵 养水源能力最主要的指标之一，土壤入渗速度的快 慢及土壤的孔隙状况是决定森林土壤水源涵养能 力的重要因素[17,20,25]。其计算公式为：
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交林 0.47 hm2（0.005%），针阔混交林 137.04 hm2 （1.40%），其空间分布如图 2 所示。由此可见，研 究区的森林植被类型以柏木为主，同时呈小面积块 状分散分布特点，占第二大面积的慈竹则主要分布 在西部。
利用综合蓄水能力法对不同森林类型 3 个作用 层的涵养水源能力进行比较，所得结果如表 2 所示。
研究区域位于四川盆地中部，介于东经 105°03′—105°44′，北纬 30°10′—30°33′之间，遂宁 市西南。年降雨量 907~993 mm。气候属亚热湿润 性季风气候，具有气候温和、四季分明的特点，无 霜期长，热量充足，雨量充沛，湿度大，云雾多。 地貌地势平坦，土壤肥沃，以浅丘平坝为主，境内 丘陵面积占 70%左右，海拔高度 189~519 m。研究 区岩层下部以石灰岩为主，上部以紫红色沙土、泥 岩为主，似为“红土地”。2011 年，全区森林覆盖率 达 33.5％，区内植被类型众多，主要有柑(Citrus chachiensis) 、 柚 (Citrus grandis) 等 经 济 林 ， 楝 树 (Melia azedarach)、桤木(Alnus cremastogyne)等阔叶 类，杉木(Cunninghamia lanceolata)、柏木(Cupressus) 等针叶类及慈竹(Bambusa emeiensis)等。
究区内森林覆盖率变化较大，按照其“十二五”规划，研究区在 2015 年森林覆盖率将达到 45%，根据其森林面积的变化估计 其森林涵养水源量可达 1 511.2×104 m3。在对研究区水源涵养功能及其差异认识的基础上，进行合理经营与管理，可以最大
限度地发挥森林生态系统服务功能。
关键词：琼江河流域；水源涵养；林冠截留；枯落物持水；土壤蓄水
3 结果与分析
3.1 不同森林类型水源涵养功能的差异
根据森林资源二类调查数据，在遂宁地区琼江 河流域境内，有柏木 9 108.53 hm2（占有林地总面 积 93.11%），慈竹 466.51 hm（2 4.77%），灌木 3.74 hm2 （0.04%），经济林 35.16 hm（2 0.36%），桤木 28.63 hm2 （0.29%），阔叶混交林 2.25 hm2（0.02%），针叶混
分配作用上，本文利用综合蓄水能力法，对研究区 琼江河流域森林水源涵养量进行估算，其中包括了 林冠层截留量(C)、枯落物持水量(L)和土壤层贮水 量(S) [10]3 部分。所以，森林生态系统的总水源涵养 量为(WR)为：
WR = + + 2.2.1 林冠截留降水量（C）
林冠对降水的截留是森林植物对降水的最初 分配，它决定于植被结构，主要与植被郁闭度和叶 的形态有关[3,7]。其计算公式为：
枯枝落叶层是对降水拦蓄的第二作用层,是评 价森林生态系统涵养水源功能的重要因素,其涵养 水源的作用取决于其结构、分解状况、枯枝落叶积 累量以及枯落物的持水能力。其计算公式为：
=
×
其中，β 表示枯枝落叶层最大持水量(t·hm-2)，
A 表示面积(hm2)， i 表示植被类型。
森林中枯落物层除了与林冠层一样能截持降
1 研究区概况
琼江河，属长江三级支流，发源于涪、沱两江 分水岭上的乐至县九龙寨西南侧，又名安居河、大 安溪、关溅河，横贯遂宁市安居区域东西，为四川 遂宁境内涪江最大支流。琼江上游分二源，北源为
基金项目：国家 973 计划项目(2009CB421105)；国家 973 计划项目(2010CB950902)；国家科技支撑计划重点项目(2009BAC61B01) 作者简介：刘璐璐（1988 年生），女，硕士研究生，地图学与地理信息系统专业。E-mail: liull.11s@
生态环境学报 2013, 22(3): 451-457 Ecology and Environmental Sciences
E-mail: editor@
琼江河流域森林生态系统水源涵养能力估算
刘璐璐 1, 2，邵全琴 1*，刘纪远 1，杨存建 3
1. 中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101；2. 中国科学院大学，北京 100049； 3. 四川师范大学，四川 成都 610048
摘要：森林生态系统的水源涵养功能是其生态功能的重要组成部分。琼江流域森林生态系统是长江上游生态屏障的重要组成
部分，其森林生态系统的水源涵养功能将极大地影响当地的生产生活。文章以四川省遂宁地区琼江河流域 2007 年森林资源
中图分类号：S715.7
文献标志码：A
文章编号：1674-5906（2013）03-0451-07
Hale Waihona Puke 引用格式：刘璐璐，邵全琴，刘纪远，杨存建. 琼江河流域森林生态系统水源涵养能力估算[J]. 生态环境学报, 2013, 22(3): 451-457. LIU Lulu, SHAO Quanqin, LIU Jiyuan, YANG Cunjian. Estimation of forest water conservation capacity in Qiongjiang River watershed [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2013, 22(3): 451-457.
林分类型 林冠层截留率 枯枝落叶层最大持水 土壤非毛管孔隙度
柏木
20.6
39.8
11.2
慈竹
21.6
12.3
11.8
桤木
24.3
22.5
12.4
灌木
25.0
34.9
9.8
经济林
26.1
9.0
14.9
针叶混交林
29.9
34.4
8.9
阔叶混交林
31.2
32.4
15.3
针阔混交林
27.8
47.1
15.0
2.2 研究方法 森林的水源涵养功能主要表现在对降雨的再
其中，α 表示林冠截留率(%)， R 表示降水量 (mm)， A 表示面积(hm2)， i 表示植被类型。
林冠对降雨的截留，包括林冠组分对雨水的阻 截、溅射、吸附和蒸发，对水分的再分配，同时对 雨滴动能的减缓有显著作用。因此，它一方面减小 了林下径流量,另一方面又推迟了林下的降雨时间 和产流时间[20,22]。 2.2.2 枯枝落叶层持水量（L）
本文以四川省遂宁地区琼江河流域 2007 年森 林资源二类调查数据为基础，广泛收集文献资料中 关于林冠截留、枯落物持水及土壤蓄水的相关参数， 运用综合蓄水能力法，比较了琼江河流域不同森林 类型、林龄、海拔、坡度下的林冠降雨截留能力， 枯落物最大持水量和土壤蓄水能力，评估了区域尺 度森林生态系统的水源涵养能力。
生态环境学报 第 22 卷第 3 期（2013 年 3 月）
表1 Table 1
不同森林类型水源涵养量估算的相关参数[5,7,13-21] Parameters for calculating water conservation function
of different vegetation types
*通讯作者：邵全琴（1962 年生），女，研究员，博士生导师，主要研究方向：GIS 与生态信息。E-mail: shaoqq@ 收稿日期：2012-09-29
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白马河，南源为蟠龙河，全长约233 km，平均径流 深210 mm，流域总面积4 329.2 km2，其中耕地23.72 hm2（其中水田10.49 hm2）。河曲发育，干流平均坡 降1.1‰。研究区域设在四川省安居区内，其境内江 河纵流，呈树枝状分布，流域面积在970.6 km2以上， 占安居区全区面积的77%，其生态环境状况深刻影 响着安居区的发展。
海拔都处在 300~500 m 处，使得其水源涵养贡献率最大，达到 98.65%。同时，平坡森林生态系统的水源涵养能力最强，达 到 1 171.92 t·hm-2，其次是缓坡，可达 1 150.59 t·hm-2，能力最小的是陡坡森林生态系统，仅 1 147.34 t·hm-2。近 50 a 来，研
森林生态系统水源涵养的计量方法目前主要 有土壤蓄水能力法、综合蓄水能力法、水量平衡法、 年径流量法和多因子回归法等,不过这些方法都存 在一定的局限性[6]。其中，综合蓄水能力法综合考
虑了林冠层、枯枝落叶层和土壤层 3 个作用层对降 水的拦蓄作用[7-12]，比较全面，同时计算较为简单， 但需要大量的实测数据[6]。
表 2 不同森林类型水源涵养量 Table 2 Water conservation function of different vegetation types
林分类型
林冠
枯落物
土壤
总量
截留量 (以 104 计)/
m3
持水量 (以 104 计)/
m3
蓄水量 (以 104 计)/
m3
(以 104 计)/ m3
=
××
其中，γ 表示土壤非毛管孔隙度（%），D 表示 土层深度（cm）， A 表示面积（hm2）， i 表示植被
类型。
森林土壤是森林生态系统涵养水源的主体，非
毛管孔隙是土壤重力水移动的主要通道。林地降水
进入土壤后储存在非毛管孔隙中,非毛管水通过重
力作用在土壤中可做上下运动 ,也可横向渗透 ,沿