基本介紹
- 中文名：森林水文效應
- 外文名：hydrological effect of forest
- 別名：流域森林影響
- 釋義：森林對降水徑流等水文情勢的影響
對蒸發影響,對降水影響,對徑流影響,對地下水影響,對生態環境影響,對生態環境影響,正確評價森林水文效應,確立系統觀是根本,林在水分循環中的作用,
對蒸發影響
森林地區的降水，為林冠枝葉和林下枯枝落葉層截留。截留作用主要發生在降雨初期，一次降雨最大截留量有一定的數值。林冠枝葉截留的雨量最終消耗於蒸發，它與散發量（通過根、莖、葉向大氣逸散的水量）、林內地面蒸發量共同構成林地蒸散發。林地蒸散發中散發量占很大比重，地面蒸發量較小。氣候濕潤，有充沛水分供給蒸發的地區，森林對流域的蒸散發影響不大；氣候乾燥，水分供應不足的地區，林區蒸散發比非林區大。
對降水影響
各家看法出入很大，一般認為由於林冠大量蒸騰，林區上空水汽含量增多，濕度大；大氣中水平氣流經森林阻礙被迫抬升等，都有利於降水；林區內多水平降水。蘇聯卡明草原58年觀測資料表明，森林地區降水量比空曠地區大 9%。中國的野外調查及實驗資料也有這樣的現象。但亦有不少資料表明，森林對降水沒有影響或影響甚微。
林下土壤的下滲強度一般比非林地要大得多。這與林地落葉層能減緩地表徑流流速、森林土壤中根系發育、土壤中有機質多、團粒結構發育等有關。據中國科學院地理研究所在陝西省黃龍林區的測定，林地的穩滲率比周圍的耕地和草地都大。
對徑流影響
包括對洪水、枯水、年徑流量和徑流年內分配等的影響。對於一次孤立的洪水，森林有明顯的降低洪峰、減少洪水流量、延緩洪水過程的作用。對於連續洪水，林區洪水流量通常比非林區大。在一般情況下，流域內林區枯季徑流量比非林區大，年內分配也較均勻。森林對年徑流的影響比較複雜。森林流域年徑流量比無林流域小，森林砍伐後會使年徑流量增加。大面積森林隨氣候和下墊面性質不同，其結果也大不相同。蘇聯在喀爾巴阡山南北坡36個流域內的調查表明，年徑流量隨林率的增大而增加。中國通過對比流域分析表明，北方乾旱地區年徑流量隨林率增大而減小（石質山區除外），南方濕潤地區則相反。從熱帶到溫帶，年徑流量均因森林砍伐而增加，造林後則使年徑流量減少。
對地下水影響
較為複雜，一般認為山區森林下滲的水量對地下水補給有利；平原森林對地下水影響隨氣候條件不同而異。
對生態環境影響
森林能防止土壤侵蝕。流經林區的河流通常含沙量低，水質好。森林砍伐後河流含沙量、有機物等增加，主要表現在硝酸
對生態環境影響
森林對人類生態環境的顯著作用，已越來越引起人們的重視。森林水文效應的研究對開發和營造森林，對環境質量的控制和改善均有重要的意義。20世紀初，瑞士、美國和日本等國就開始進行有林地和無林地的對比試驗及森林砍伐對徑流影響的研究。中國除進行試驗流域對比分析外，還採用了流域模擬等方法。森林水文效應涉及到森林、水文、氣象、土壤等多方面的問題，關係複雜，不同自然條件差別甚大，很難以一概全。尤其是在精確的實驗測定基礎上得出的局部地區的水文效應，很難推廣。今後會通過對各地區、各種自然條件下的水文效應實測資料,在水量平衡的基礎上進行綜合分析,找出一般規律，為改善人類生態環境，提供依據。
正確評價森林水文效應
在森林與水的關係中的一些主要問題上一直存在著較大爭議。在我國，儘管從 1981、1982 年那場全國性的關於“森林的作用”的大討論以來，在這方面的研究已有了長足的進步，但由於森林生態系統結構的複雜、功能的多樣；而且我國幅員廣闊，要獲得不同區域不同類型之間必要的可比性存在相當大的難度；加之在組織研究項目時還缺乏相關學科間的緊密協作，特別是在研究途徑和方法上的統籌協調。因此，這些分歧仍然存在。隨著西部開發和生態環境建設戰略的實施，近兩年來，水資源緊缺的矛盾使這些分歧再次突出顯現。為此，及時組織全國性的、多學科參與的討論是非常必要的。而且，更有必要在充分利用已有的定位研究所積累的大量數據的基礎上抓緊組建多個相關學科緊密協作的、包含生態系統各個組織層次的大型綜合研究。本文對這些分歧提出一些看法和建議。
確立系統觀是根本
在任何條件下都應肯定：森林是一種結構複雜、功能多樣的生態系統，它符合系統論的基本原理，即：系統功能決定於系統結構；合理的、最佳化的結構，可以產生良好的效應（正效應）；不合理的結構則會降低功能，甚至產生負效應。
森林生態系統中生物與環境（氣候、土壤和地質地貌條件等）的組合因地域而不同，因而不同地域不同森林類型所表現出來的生態功能也有差異，有時甚至相反。因此，某一地域的研究結論不宜貿然外推。
在森林與水的相互關係中也充分反映了上述基本規律。在森林水分循環的各個環節中，既有共性的一方面，又因地域和森林類型的多種多樣而表現出差異，甚至結論相反。
林在水分循環中的作用
1 林冠能夠截留大量降水
降水進入森林即行再分配。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）主要受降雨量與林冠鬱閉度的影響。在鬱閉度越高、降雨量越少的情況下，截留率越大，甚至可達 100%。在降雨強度很大，或降雨持續時間很長、林冠已飽和的情況下，則截留率趨於 0。
2 樹幹徑流（幹流、莖流）量不大
森林的幹流量通常很小，占降水量的比值通常在 5% 以下，很少超過 10%，在我國東部的主要針闊葉樹種中，櫟類的幹流量較大。例如：黑龍江省的蒙古櫟幹流率可高達 15.45%，這是它能適應乾旱、瘠薄立地條件的重要原因。
3 林冠層使雨滴動能增強
雨滴動能決定降雨對地表土壤的沖蝕力。根據秦嶺地區華山松林、亞熱帶杉木林及熱帶北緣桉樹林的降雨過程的研究，當林冠高度超過 7m，降雨量超過 5mm 的情況下，林冠層就不能有效地降低降雨動能，當降雨量再增大（林內開始出現因枝葉匯集作用而產生的大雨滴），林內降雨動能亦隨之增大，並超過同期林外雨的降雨動能。這就是在暖溫帶刺槐林、熱帶桉樹林等結構不良林分（缺灌草層，特別是缺凋落物層）內均出現地表侵蝕的原因。這也說明，為保證森林的水土保持作用，必須保護林下的灌、草層，尤其是凋落物層，使雨滴不能直接衝擊土壤，從而免除水蝕危害。
4 森林的蒸發散能力很強
蒸發散包括兩個過程：蒸發是指林地土壤和植物枝、乾、葉表面的水分蒸發，這是個物理過程；蒸騰是指森林中所有植物通過葉片氣孔和皮孔散發出水分的生理過程。蒸發散是森林生態系統的水分循環中最主要的輸出項，又由於在蒸發散過程中要消耗大量熱能，因此，它又是森林生態系統熱量平衡中最主要的過程，這也是森林能調節局域溫度和濕度的機理所在。
森林生態系統結構複雜，對其蒸發、蒸騰過程極難直接測定。通常採用水量平衡法、能量平衡法和水熱結合法間接測算。通過對我國溫帶、暖溫帶、亞熱帶、熱帶各主要森林類型的測算，它們的蒸發散/降水比值多在 40%～80% 之間，最低的是冷杉林 (30%～40%)。
森林的蒸散量與葉面積密切相關，因此，通常森林群落的蒸散量/降水量比值高於灌叢和草地。如山西吉縣試驗區的測算結果為：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%。森林採伐後，龐大林冠消失，蒸散量亦隨之下降。如小興安嶺原始紅松林蒸散量/降水比值為 84.1%，相鄰採伐跡地（灌叢草地及楊樺幼林）為 71.4%，下降了 12.7%。
在高溫地區，結構簡單的森林群落其蒸散量遠低於裸地。如熱帶北緣廣東小良地區的裸地上，無植被覆蓋，其熱量輸入是鄰近的闊葉混交林和桉樹林的 1.6 倍，其蒸散/降水比值高達 75.1%，復層的混交林為 69.6%，而單層結構的桉樹林則只有 46.6%，這與高溫抑制了植物的蒸騰而使土壤蒸發增強有關，也因為林冠的遮蔽，使林內氣溫降低，從而減少了蒸散量。內蒙古烏蘭敖都沙區的試驗也出現類似結果
森林生態系統所具有的這些多種多樣的綜合的調節功能是任何其它工程無法替代的。尤其在乾旱、半乾旱地區，人類賴以生存的綠洲、農田、草牧場等等，一旦失去林網林帶的護衛，都將難以存在，更談不上可持續經營。
在乾旱、半乾旱地區，水是主要限制因子，並由水導致整個生態環境極為脆弱，環境承載力很低。破壞容易，恢復極難。在西部開發中，生態環境建設應該放在首位，各項產業的統籌安排和科學規劃均應考慮水資源的可持續利用。因此，所有產業都應該以“適度發展”為首要原則，“林草植被建設”也不例外。以保證生態安全為主，在水資源科學分配總體方案中占有其合理的份額。
