水土保持林业措施

水土保持林业措施

水土保持林业措施 水土流失地区经人工控制（水土保持林业措施）的土地经济系统和土地自然系统间 耦合构成土地经济系统，如何使这个复杂系统的结构合理，水土流失处于正常侵蚀范围 之内，经济效益最佳，运行高效，是多年来林业工作者研究的重大课题之一。林业措施 不仅是技术和社会经济问题， 而且是发展经济与充分发挥土地的生产潜力和环境保护的 生态经济问题。通过林业措施使相对稳定的土地生态经济系统，在一定范围内，可使它 对外界的干扰、 破坏， 有一定的自我调节能力， 因而在一定的情况下能保持相对的平衡， 持续发展。 第一节 水土保持林的水文效益 水不仅是生命存在和延续的先决条件，而且是全球与局部气候状况的重要决定因 素。随着人类文明的发展，人们对水的用途要求越来越高，用量越来越大，例如我国目 前的全国年总需水量在二十世纪 80 年代 4400 亿

m3 的基础上增加到了 6800 亿 m3，即增 加 50％以上。当前，在第三世界的一些国家中干旱、半干旱地区，水资源的短缺已成为 工农业发展的严重障碍。但是，由于水的性质所决定，它不仅对人类的生活带来方便， 而且有时造成不便甚至对人类生命财产造成严重威胁，据估计，地球大陆上的总降水量 约 11.9 万 km3。这些水一部分以水蒸气的形式返回大气；面另一部分则变成地表径流。 由于这些降水在时间和空间上分配的不均匀性，过量的地表径正常常超出正常的河槽， 形成洪水而淹没平地，破坏农田与城镇，引起重大伤亡事故，造成毁灭性的灾害。另一 面。 当高空的水蒸气以雨滴的形式下降时， 雨滴的动能又可使土壤颗粒崩解， 形成结皮， 迅速降低地表土壤的入渗能力，引起坡面侵蚀，并增加洪水量，引起沟道、河流侵蚀， 甚至引起泥石流暴发，诱导滑坡等重力侵蚀，被冲入河流的矿物质和有机质沉积，可造 成河床、湖泊、水库的淤积，降低其调洪能力，并使水质受到污染，成倍地增加洪水所 造成的损失。 一方面是水资源的严重匮乏，另一方面是大量降雨所造成的破坏。在长期的生产实 践和科学研究中，人们不仅认识到了修建水利工程可以解决水资源不平衡的矛盾，而且 也认识到了陆地森林的巨大调节作用。 地球上现有约

40 亿 ha 的森林正在保护着地球上 的主要江河的安全。 森林对水资源的这种调节作用即所谓的 “涵养水源， 保持水土干 “的 作用。又称森林水库的作用。 水土保持林与的关系其实质是水土保持林的水量平衡， 即水土保持林对各水量平衡 要素的影响。由于这种影受气候、地形、土壤、地质等多方面的影响，因此，在综合评 价中如何区分出水土保持林的作用是极为重要的。总的来说，水土保持林对涵养水源， 保持水土，调节径流，防止洪水，改造局部地区水文循环，调节局部气候等都起到了一 定的作用，也就是说与原无林地相比水量平衡发生了较大的变化。 一、水土保持林对降雨的再分配作用 在有林流域中，当降雨到达林冠层上时，从林冠层向下运动的过程中就要被重新分 配，总的趋势是到达林地上土壤表面的降雨有所减少。其中相当的一部分降雨要被林冠 层（乔木、下木、灌木和活地被物）和桔枝落叶层我留，通过蒸发返回大气中去，对林地土壤来说成为无效降雨。 但是这种林冠或枯校落叶湿润条件下的蒸发又可以增加大气 湿度从而抑制林木的蒸腾和地表土壤的蒸发， 使进人土壤的水分有充足的时间在土内重 新分配，而后更有效地供给林木及其它植物的蒸腾需要。同时这种从林冠至地面上对降 雨的再分配作用，对降雨的雨滴动能可以起到一定的消耗作用，即减少或消灭雨滴对土

壤的分散力、防止地表土壤被侵蚀。 大气降水落到水土保持林表面时，首先被林冠层截留（这里的林冠层泛指所有森林 植物地上部分）引起降水的第一次分配。然后，当降水量足够大时，一部分降水到达枯 枝落叶层引起降雨的第二次再分解，这种再分配持续的时间和各层所能容纳的降水量， 与它们的数量、性质和降雨特性有关。对于林冠层来说，与当时的气象条件如降水量、 降水强度、风速等和林冠的特征如郁闭度、林冠干燥度、林冠特征、林龄等因子有关。 对于枯枝落叶层来说，还主要与枯枝落叶层的数量、性质、分布及干燥程度有关。 （一）林冠层对降水的截留作用

所谓林冠截留作用，是指降水到达林冠层时，有一部分被林冠层枝叶和树干所临时容纳，而后 又蒸发返回大气中去的作用。在降雨过移中的某一时段内，从林冠表面通过蒸发返回大气中的降水 量和降水终止时林冠层还保留的降水量称为该时段肉的林冠截留量或简称为截留量；在该时段内林 冠截留量与林外降水量之比称为林冠截留率、或简称为截留率。同时，在大气降水过程中还有一部 分雨量从林冠枝叶体转到树干流入地表形成树干径流，称为于流量。林外降雨量与林冠截留量和干 流量的差就形成了林内降雨量。林内降雨量由从林冠间隙直接降落到地面的林冠通过雨量和从林冠 枝叶体表面降落到地面的冠滴下雨两部分雨量所组成。其中前者的雨滴动能不受林冠截留作用的影 响，而后者则要受林冠截留作用的影响。1．林冠特性与截留量 林冠之所以对降水有一定的截留作用， 是由林冠校时特性和水分的物理性质所决定 的。雨滴作为一种液体具有一定的粘滞力，当其浸润枝叶体表面时形成上层水膜，并在 叶缘形成水滴，从而产生一定的表面张力。同时，雨滴又具有一定的重量。因此，当降 雨的雨滴落到林木的枝时中等树体表面后，在表面张力与重力的均衡作用下被吸附着。 这样，林冠截留量的大小就由林冠所能产生的这种总的表面张力的大小所决定，二是降 雨量增加到一定量时，表面张力之间就会失去平衡，其中一部分雨滴就会自然的下滴， 产生冠滴下雨，或由于风加大了重力的作用也会产生冠滴下雨。当降水量达到某一值之 后，降水量增加，林冠截留量不会再增加，达到它的极限值，即所谓的林冠饱和截留量， 也称林冠贮水容量。 对林冠截留量影响较大的因子有： 第一、树种； 第二、树冠结构； 第三、林冠郁闭度； 第四、林冠的湿润状况。 据单株（丛）观测结果，一般规律是，针叶树的枝叶茂密，层次多，树枝水平或轮 状重叠排列，枝叶面积大，截留量较大；阔叶树的情况则相反；硬质阔叶树比软阔叶树 的截留量更小；灌木的截留量则居于针叶树和阔叶树之间。2.降雨量、降雨性质与林冠截留量 林冠截留量的大小受降雨量、降雨性质的影响很大。一般来说，降雨量大，截留量 也大，但并非直线关系。当降雨量较小，截留量随降雨量的增加而增加，相应截留率也 随降雨量的增加而增加，直至林冠截留达到饱和，这时，降雨量增加截留量则不再增加 而截留率相对减小。 降雨强度对截留量的影响有时甚至超过了降雨量的影响。当降雨强度较小时，、俪 触直径也比较小，雨滴的动能也比较小，降雨对林冠枝叶体表面的打击力也较小、；雨 滴在表面张力的作用下很容易被林冠所截留；而当降雨强度比较大时，俪衍动能也比较 大，对林冠枝叶体表面的打击力也比较大，枝叶体的晃动幅度也比较大，这样就加大了 夏力的作用使林冠截留量减小。另一方面，降雨强度比较小但历时比较长，或者问歇性 降雨、截留降 小雨不仅能均匀湿润枝叶体表面，而且它蒸发到大气中的时间也比较长，因而截留 量也大。一般来说，林冠截留量与降雨量成反比关系，即随降雨强度增加，截留量减小。 对于历时较长的降雨， 在降雨过程中林冠的枝叶体表面还会蒸发掉一部分截留降雨 到大气中去）又会增加一部分截留量。一般把这种因蒸发作用而增加的戮留量称为附加 截留量，所以，对于历时较长的降雨林冠总截诏量一般都超过林冠贮水容量。 据中野秀章（1976）推算日本的森林的林冠年截留率大约为 15％～20％；美国、新 西兰的一些地方年截留率达 40％以上（小雨和降雪占的比例拢较大的地区）。我国的成 林截留率在 5％～30％可能是比较恰当的。 3．干流 干流也称为树干截留或径流，是指在降雨时由于林冠截留作用降雨。的一部分从林 冠转向树干流向地面而形成干径流。水土保持林如果生长在比较干旱的地区，在降雨量 比较小时由于林冠截留作用林内雨量很小， 这时干流侧很可能直接流到材干基部周围被 林木根系所吸收。所以当林地土壤比较干燥以及水分渗透到下层土壤受到限制时，干流 一般不会变成地表径流而流走，对于林木根系生长是十分有益的。 干流量一般随着降雨量、 降雨强度的增加而增加。 当降雨量很小时 （一般小于 5mm） ， 一般不会产生干流。干流量的变化范围很大，从 0～10%以上。例如，松林降雨量小于 60mm，干流率（干流量占林外降雨量的百分比）小于 2.5%；降雨量在 60～100mm 时，干 流率 3.3%～4.2%；降雨量在 150～180mm 时，干流率 4.3%～5.3%。 （二）枯枝落叶层对降雨的截留作用 林地枯枝落叶层也叫枯落物层，是由林木及林下植被凋落下来的茎、叶、枝条、花、 果实、树皮和枯死的植物残体所形成的一层地面覆盖层。它是林地地表所特有的一个层 次。 有些文献中把这一层分为三个亚层，即枯落物未分解层(O)、半分解层(A0)、完全分 解层或腐殖质化层(A).林地枯枝落叶层的结构和其位置决定了它在水土保持林的经营 管理中具有特别重要的意义。 水土保持林的多种水土保持效益包括水文效益的产生都是 依赖于枯枝落叶叶层的存在。因此，是否具有良好的枯枝落叶层是评价水土保持林效益 的一项重要指标， 保护好林地枯枝落叶层， 也成为水土保持林经营管理的一项重要指标。林地枯枝落叶层的水土保持作用：①彻底消除降雨动能；②吸收降雨量；③增加地 表糙度，分散、滞缓、过滤地表径流；④形成地表保护层，维持土壤结构的稳定；⑤提 高土壤有机质含量，改良土壤结构，提高土壤的抗蚀能力。 优良的水源涵养和水土保持树种，应能产生大量的桔落物，在林地上形成连续交织 覆盖深厚枯枝落叶层，不同类型的森林枯落物的输入量变化很大。但是，林地枯落物的 数量不仅决定于输入量，而且也决定于枯落物的分解速率，一般来说，枯落物的输入量 主要决定于树种、林分密度、林龄、林分生长状况等气候条件；而分解速率则主要决定 于枯落物的性质和环境条件。 总的规律是阔叶分解快、 针叶分解慢； 高温地区分解速快， 低温地区分解慢；湿润条件下分解快，干燥条件下分解慢；就其枯落物分解的动力学来 说，因为其分解速率主要是在土壤微生物的作用下进行的，所以其分解速率受其碳氮比 （C／N）的影响。 由于枯枝落叶的分解速度一般小于输入速度， 所似枯落物在林地上不断积累形成了 枯落物层。这 J 层的现存量就决定了它截留降雨量的多少。据西北林学院王建让测定， 在秦岭南坡华山松林中枯落物的现存量为 21.220～26.578t／ha，油松林

25.409t/ha， 落叶松 13.366t／ha，冷杉林 24.158t/ha，云杉林 26.609t/ha，桦木林 19.717t/ha， 栎林 20.297t／ha。又据陈国定测定（1982），福建天然柏林区中枯落物的现存量分别 为：福建柏阔叶混交林 29.0t／ha，福建柏水青冈甜储混交林 112.1t／ha，铁杉阔叶混 交林 159.0 t／ha。显然，不同地区不同林种枯落物的现存量差异很大，因而截留降雨

的能力也有很大的差异。 枯落物的水容量与其性质也有很大的关系。枯落物的组成中枝占 3％，叶占 91％， 果占 6％左右。其吸水作用量大的是叶子。不同树种的枯落物水容量，一般是阔叶大子 针叶；不同分解程度的枯落物，一般是分解的越彻底水容量越高。如表 6 上 2 所录；栎 林的枯落物年产量比松林高 32％， 但枯落物层中的叶量及半腐解物均较低， 表明其腐烂 分解程度较松林为高。单位厚度枯落物的吸水量，栎林要高于松林一些。另据北京林业 大学水土保持学院对广西大明山森林枯落物水源涵养作用的研究，50 年生常绿阁叶林， 14 年生马尾松林的枯枝落叶层分别可保特水量约 37mm 和 10mm。 二、林地土壤水文性质的改良作用 （一）林地土壤入渗能力 土壤的人渗能力是土壤一个十分重要的水文性质， 林地是否能产生地麦径流和地表 冲刷侵蚀，是否能起到削弱暴雨洪峰流量以及涵养水源、补充地下水及河川径流量等作 用的关键所在。一般的情况是土壤的入渗能力常常起初比较高，后来减缓下来，最终接