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森林生态系统水文调控一、引言森林是地球上最重要的生态系统之一，其在水文循环中具有重要的调节和保护作用。
本文将探讨森林生态系统在水文调控中的重要性及其相关机制，并介绍一些森林水文调控的策略和实践。
二、森林对水文循环的调节作用1. 蒸腾作用森林的蒸腾作用是指植物通过根系吸收土壤中的水分，经过植物蒸腾作用释放到大气中。
这一过程降低了地表土壤水分含量，减缓了地表径流的形成速率，使得水文循环更趋平衡。
2. 防止土壤侵蚀森林的根系能够牢固固定土壤，防止水流冲刷和土壤侵蚀。
森林覆盖能够降低土壤侵蚀的风险，维持土壤结构的稳定，提供更好的水文质量。
3. 储存和释放水分森林通过根系和土壤层的多孔性结构具有良好的储水和储能能力。
在降雨时，森林能够吸收和储存大量的雨水，并通过林下植被和土壤渗透水的释放，平缓了降雨对流域的冲击。
三、森林水文调控的策略1. 保护和恢复森林生态系统保护和恢复森林生态系统是森林水文调控的首要任务。
这包括禁止非法砍伐和滥伐，加强森林火灾防控，推行森林生态保护区划建设等措施，以确保森林生态系统的完整性和稳定性。
2. 林下植被的保护和管理林下植被在森林水文调控中起着重要作用。
通过合理的管理和保护措施，如树种选择、抚育和修剪，可以提高林下植被的覆盖率，增加土壤保水能力，减少水文过程中的径流量。
3. 河道和水库的合理管理河道和水库的建设和管理对于水文调控至关重要。
合理的水库调度和河道治理可以平衡水文循环中的径流和蓄水，减轻洪涝和旱灾等自然灾害的风险，并提供水资源的合理利用。
四、森林水文调控的实践案例1. 缅甸克钦邦林业项目缅甸克钦邦林业项目旨在通过森林保护和经营管理，发挥森林对水文调控的积极作用。
该项目实施了禁伐保护区划设，加强水库和林下植被管理，以提高流域的水资源利用效率。
2. 加拿大阿尔伯塔省森林保护计划加拿大阿尔伯塔省的森林保护计划旨在通过森林生态系统的保护和恢复，改善水文循环和水质状况。
该计划通过加强森林防火和灾害管理，制定合理的水资源利用政策，提高森林对水文调控的能力。
植被生态需水理论及计算研究进展
摘要生態需水研究是近年来国内外广泛关注的热点，涉及生态学、水文学、环境科学等多个学科。
植被生态需水研究对于指导区域植被生态恢复与生态建设具有重要意义，是生态需水的重要研究内容。
本文系统回顾了国内外植被生态需水的研究进展，较为全面地介绍了植被生态需水的概念和内涵，总结并介绍了植被生态需水的各种计算方法。
对各类植被生态需水计算方法的基本思想、优缺点、差异及其适用范围做了重点介绍，并分析了国内外植被生态需水的研究进展及发展趋势。
通过对过去植被生态需水研究的总结与分析认为，国外研究的侧重点为土壤、大气和植被之间的生态水文过程以及维系自然生态系统平衡，我国研究的侧重点为水资源供需矛盾突出以及生态环境相对脆弱和问题严重的干旱、半干旱和季节性干旱的湿润区，但由于起步晚，在这方面的研究尚不成熟，同时，植被生态需水的计算没有一个具体的标准和完整的理论体系。
关键词植被；生态需水；计算方法；发展趋势
ReearchProgreonTheoryandCalculationofVegetationEcologicalWat erRequirement
WEIHua
（LandandWaterReourceReearchCenteroftheMiddleReacheofYangtze River，SchoolofReourceEnvironmentScienceandEngineering，HubeiUniverityofScienceandTechnology，某ianningHubei437100）。
水源涵养林水文生态效应研究进展作者：熊婕辛颖赵雨森来源：《安徽农业科学》2014年第02期摘要水源涵养林是具有特殊意义的防护林，具有涵养水源、调洪削峰、净化水质和调节气候等生态服务功能。
该文以过去的众多研究结论为基础，分别从水量、水文生态过程、径流泥沙和水质这4个方面的影响介绍了国内外的研究进展。
从各国的研究成果看来，学者们普遍认为林冠的截留率与降水量呈紧密的负相关、与林冠的截留量恰巧相反；森林的植被可以有效地改善溪流的水质情况等。
该文旨在寻找其中的科学规律，以期为森林生态环境的建设和保护提供科学依据。
关键词水源涵养林；水文生态效应；水质中图分类号S727.21文献标识码A文章编号0517-6611（2014）02-00463-03Abstract Water conservation forest is a special kind of protection forests. It can protect water resources， control flood peak， purify water quality， adjust climate and so on. Based on the past research conclusion， research progress at home and abroad were introduced from aspects of water quantity， hydrological ecological process， runoff and sediment and water quality. From the national research view， scholars generally believed that the interception rate of canopy is negatively related to the precipitation， and is opposite with the canopy interception. The forest vegetation can effectively improve water quality of the stream. The study aimed to find their scientific laws and provide reference for the protection and development of the forest ecological environment.Key words Water conservation forest； Hydrological ecological effect； Water quality近年来，森林恶意破坏引起了许多生态问题，例如水土流失严重、水资源污染、生物多样性下降、土地荒漠化扩大、洪涝灾害发生频繁等。
森林水文效应的研究进展
韩永刚;杨玉盛
【期刊名称】《亚热带水土保持》
【年(卷),期】2007(19)2
【摘要】根据国内外近几十年森林水文方面的研究进展,以福建省不同森林类型为例,从整个森林生态系统的空间结构出发,论述了森林对降水的影响:即分别从林冠层、林下植被层、枯枝落叶层以及林地土壤层分析其对降水截留的影响.除此之外,还概
述了森林对径流(包括对泥沙和水质的影响)、蒸发散等影响的最新研究动态.但由于目前不同地区森林水文效应的研究方法和研尺度都存在较大差异,因此,今后森林水
文研究工作应加强水文过程中物理机制的研究,这样从不同地带、森林类型等方面
去分析评价森林水文效应才具有更重要的意义.
【总页数】6页(P20-25)
【作者】韩永刚;杨玉盛
【作者单位】福建省水土保持试验站,福州,350003;福建师范大学地理科学学院,福州,353000
【正文语种】中文
【中图分类】S715
【相关文献】
1.森林水文效应的综合分析研究 [J], 金栋梁;刘予伟
2.森林水文作用的流域尺度效应及其评价 [J], 沙玉坤;程根伟;李卫朋
3.森林水文效应研究进展 [J], 田雨;刘敏;程根伟
4.《人与自然》中的森林水文效应及对我国生态保护的启示 [J], 包敏君
5.森林水文效应的综合分析 [J], 金栋梁;刘予伟
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森林生态系统水文过程和碳循环研究森林生态系统是地球上最重要的生态系统之一。
森林是地球上最大的陆地生态系统，它们对全球的水循环和碳循环起着至关重要的作用。
森林的水文过程和碳循环研究是目前生态学领域的重要研究方向。
一、森林生态系统水文过程研究水文过程是森林生态系统中不可或缺的一部分。
森林是地球上重要的水源涵养区，森林与水资源的关系密不可分。
森林生态系统的水文过程研究主要围绕着水的输入、输出、储存和转移四个方面展开。
1.1 森林水的输入森林水的输入主要指降雨和雪在森林生态系统中的输入。
降雨和雪的特点决定着它们对森林生态系统的影响。
为了研究降雨和雪对森林生态系统水文过程的影响，需要考虑气象、地形、土壤、植被等各种影响因素。
1.2 森林水的输出森林水的输出指森林生态系统中水的排放和流失。
水的排放包括树木的蒸腾、土壤蒸发和湖泊的蒸发等；水的流失主要包括径流和地下水域的流失。
森林生态系统中水的排放和流失对于生态系统的稳定和水资源的保护有着至关重要的作用。
1.3 森林水的储存森林水的储存指水在土壤和植被中的储存。
水在森林生态系统中的储存是生态系统中最重要的水力学过程之一，水的储存会对生态系统的稳态性和生物多样性产生影响。
1.4 森林水的转移水的转移指在森林生态系统中水的流传输、水的分布、水的重新配置等过程。
森林生态系统的水的转移是保护森林经济社会可持续发展和生物多样性的根本。
森林生态系统水的转移过程对水资源的合理利用和生态环境的保护至关重要。
二、碳循环研究碳循环是指碳在自然界中的循环过程，包括生态系统中的碳固定和碳释放。
森林生态系统是地球上最大的碳储库之一，其储存的碳对全球碳循环起着至关重要的作用。
2.1 森林生态系统中的碳循环森林生态系统中的碳循环是一个复杂的系统过程。
森林通过光合作用与大气中的二氧化碳进行化学反应，固定二氧化碳并将其转化为有机碳，这是森林碳循环的重要过程。
同时，森林从土壤中吸收有机碳来支持其生长和适应环境，还通过腐殖作用及其它生物化学过程将固定的碳释放到大气中。
陆地植被生态水文过程前沿进展从植物叶片到流域一、本文概述随着全球气候变化和人类活动的不断加剧，陆地植被生态水文过程的研究已成为生态学、水文学、地理学等多个学科交叉的前沿领域。
本文旨在全面综述近年来从植物叶片到流域尺度的陆地植被生态水文过程的前沿进展，以期为深入理解陆地生态系统对全球水循环和气候变化的响应与反馈机制提供科学依据。
文章首先简要介绍了生态水文过程的基本概念和研究意义，然后从植物叶片尺度出发，探讨了气孔导度、蒸腾作用等生理过程对水文循环的影响；接着，文章从冠层、林分和流域尺度，分析了植被结构、分布和动态变化对水文过程的影响机制；文章总结了当前研究的不足和未来发展方向，以期为推动陆地植被生态水文过程研究提供新的思路和方法。
二、植物叶片生态水文过程植物叶片作为生态水文过程的基本单元，在陆地植被生态系统中扮演着至关重要的角色。
叶片不仅是植物进行光合作用的主要器官，也是水分传输和蒸腾作用的关键节点。
在植物叶片生态水文过程中，叶片结构、气孔行为、光合作用和蒸腾作用等因素共同影响着植物的水分利用效率和生态系统的水文循环。
叶片结构对生态水文过程具有重要影响。
叶片的形态、叶脉分布和表皮特性等结构特征决定了叶片对水分的吸收、传输和释放能力。
例如，叶片的表面积和厚度直接影响水分蒸腾速率，而叶脉的排列和密度则影响水分在叶片内的传输效率。
气孔行为是植物叶片生态水文过程的核心。
气孔是植物叶片进行气体交换的主要通道，也是水分蒸腾的出口。
气孔的开闭受到多种环境因素的调控，如光照、温度、湿度和土壤水分状况等。
气孔行为的变化不仅影响植物的水分蒸腾和光合作用，还对生态系统的水文循环和能量平衡产生重要影响。
光合作用和蒸腾作用是植物叶片生态水文过程中的两个关键过程。
光合作用是植物利用光能合成有机物质的过程，而蒸腾作用则是植物通过叶片气孔释放水分的过程。
这两个过程紧密相连，共同影响着植物的水分利用效率和生态系统的水文循环。
光合作用的强度和蒸腾作用的速率受到环境因素和植物生理状态的共同调控，是植物叶片生态水文过程研究的重要内容。
森林生态知识：森林水文学的研究与应用随着人口的增长和城市化的加剧，全球森林覆盖面积持续缩小，森林面积减少、质量降低、生态系统退化、环境污染等问题愈加突出。
在这些问题中，水资源问题是一个极其关键的问题。
实践证明，森林的水文学知识是破解森林水资源利用问题的关键。
1.森林水文学的研究森林水文学，顾名思义就是研究森林水文的学问。
森林水文学包括森林的水循环、水量、水质、土壤水分、以及水对森林生态环境的影响等多个方面。
森林水文学对于认识森林生态系统的特点、森林自然环境的变化趋势以及人类活动对自然环境的影响具有重要意义。
（1）水循环森林是地球上主要的蓄水库之一，它具有调节水循环、保持水源、提高地下水位、防止径流污染等诸多作用。
森林水文学主要研究森林内的水汽、水分、降雨、蒸发、蒸腾、径流等要素，分析森林水循环过程中的各种影响因素和机制，以此为基础，进一步研究森林对全球水文循环的影响。
（2）水量水量是森林水文学中一个关键的指标。
森林水量的分配和运移，影响着自然生态系统和人类经济社会发展。
尤其是在缺水地区，森林表现出极其重要的水源保护、调节、储备和供给的功能。
森林水量的研究包括森林水收支和森林水库的形成等方面的研究。
（3）水质森林是地球上最为纯净的自然区域之一，传统的森林水质研究主要关注森林生态系统内水体自身的动态性质、环境拓扑学和营养元素的循环利用等内容。
但是，近年来，随着经济社会的发展，面临的森林水质问题越来越突出，如森林土壤受人类肆意破坏、化工厂的排放污染、乱砍滥伐等。
因此，研究森林水质的保护方法和治理技术，对于保护森林水环境、促进森林生态平衡具有重要意义。
（4）土壤水分土壤水分是森林生态系统的重要组成部分，它对土地利用、植被生长、土壤保护、灌溉水源和水库蓄水等方面都具有重要的作用。
森林土壤水分的研究主要包括森林水库的形成、水分条件对植物生长和水分蒸散的影响等方面。
2.森林水文学的应用森林水文学作为一门基础学科，已经为日益严峻的生态环境问题提供了相当多的解决方案。
森林植被变化的水文生态效应研究进展王礼先 张志强(北京林业大学水土保持学院,北京100083)摘要 从森林植被变化对水量、径流泥沙和水质的影响等方面介绍了国内外森林植被变化水文生态效应研究进展。
从世界各国的研究来看,普遍的研究结论认为森林减少可以增加流域年产水量;森林植被可以较大幅度地减少径流泥沙含量;森林植被参与生物地球化学循环,可以有效地改善溪流水质状况。
由于影响森林水文生态效益的环境异质性的普遍存在,森林植被变化水文生态效应影响程度在不同水文生态区差别很大,因此,要想将一个地区森林植被水文生态效应研究结果可靠地外推到其他地区其他流域,必须重视森林水文生态过程动力学机制的研究。
关键词 森林植被变化 流域水量 径流泥沙 水质随着人类对自身生存来自环境的压力与日俱增的认识逐渐加深,森林作为工业社会的主要材料来源之一的生态学后果的突现,人们对森林与林业对人类生存与发展显示的重要作用产生了新的认识,使得林业经营与发展进入更为注重生态与社会效益的经营利用观。
森林生态效益的产生与其对生物地球化学循环动力(能量)与介质(水文循环与大气循环)的影响密切相关,揭示森林植被变化(森林采伐、森林火灾、开垦、造林等)的水文生态效应,可以为森林经营、流域管理、景观管理、自然保护、山地防灾、水资源利用和土地利用规划等提供科学依据。
本文拟从森林植被变化对水量、径流泥沙和水质的影响等方面介绍国内外森林植被变化的水文生态效应研究进展。
1 森林植被变化对水量的影响集水区具有特定的系统边界是水文循环和水量平衡研究的天然场所,在森林水文生态效应研究中占有非常重要的位置。
另一方面,从森林植被对降水—汇流过程的影响出发,森林植被对水量的影响又可分为林冠截流、枯枝落叶层截持水、林地土壤水分入渗及贮水、林地蒸发散等方面。
1.1 流域试验研究森林与水的关系的科学研究始于本世纪初,森林水文研究从其早期发展阶段来看,主1998 世 界 林 业 研 究 WO RL D F OR EST RY RESEA RCH N o .6a 收稿日期:1998-10-12要集中在森林变化(主要是森林砍伐而不是造林)对流域产水量的影响。
开始于1900年的瑞士Emmental 山区两个小流域对比试验是这类研究的开端,也是现代实验森林水文学开端的标志。
Em mental 的流域对比实验包括两个流域,一个为森林流域,森林覆被率达99%,另一个流域以草本为主,占69%,森林占31%。
自1927年到1956年的观测资料表明,森林流域年径流量比以草本植物为主的流域小11%,洪峰流量也较以草本为主流域低,50次最大降雨洪峰流量森林流域为0.37m 3/(s ・km 2),以草本植物为主流域为1.75m 3/(s ・km 2),造成这一现象的原因是,森林流域具有较大的土壤入渗能力和较慢的融雪速率。
美国开始于1909年的W ag on Wheel Gap 的试验研究是严格意义上的对比流域实验,经过8年的校核观测后将其中一个流域的森林全部砍伐掉,又经过7年的对比观测实验,结果显示砍伐灌丛山杨和针叶树的81hm 2流域每年大约增加产水量30mm 。
从此以后,通过流域研究评价植被清除或植被类型变化对流域产水量的影响日渐增多。
除对比流域实验外,流域自身对比法也被较为广泛采用,但流域自身对比由于难以将气候条件变化对流域产水量的影响从植被变化的影响中区分出来而影响评价值的准确性。
Stednick 将美国的95个流域实验进行了系统的总结,他将流域位置、流域名称、流域面积、海拔高度、坡向、土壤类型、植被状况、年平均产水量、年平均降雨量、流域采伐面积比例、增加的流域产水量以及实验流域所处的水文区域进行了对比。
结果表明,当采伐达100%时,年增加的流域产水量最大可达750mm ,最低的仅为117m m,导致不同水文区以及同一水文区森林采伐对流域产水量变化影响的差异是由多种原因引起的,其中包括:采伐方式、气候条件、土壤地质条件、地形条件、水文测验在采伐后进行的时间等等[1]。
在其他因素都相同的条件下,森林采伐后降雨径流响应在很大程度依赖于森林植被恢复的过程,在采取控制措施比如使用除草剂来控制植被恢复的情况下,流域产水量增加的趋势将长期持续下去。
但当让植被进行自然恢复,流域产水量对森林砍伐的响应在降雨量大的地区变化较大,这些地区植被恢复速度快,持续的时间较短,因此流域产水量增加的趋势在湿润地区通常在3～10年消失[2]。
可以预料,在较为干旱的地区,由于植被恢复速度较慢,流域产水量增加的趋势可望持续更长的时间,因为流域产水量的变化是森林恢复或叶面积指数的函数[3～5],较长时间的水文反应则与植被恢复的树种组成和气候变化有关[2]。
对比流域实验研究在美国于1965年左右达到了顶峰,这一情形与当时对森林生态系统进行全面系统研究的需要[6]相吻合。
从研究的内容来看,也从传统的森林植被变化对水量的影响研究扩展到水文循环过程以及与此相关的森林生态地球化学元素循环,特别是养分循环的研究。
在1960年之前,英国官方鼓励在水库上游流域进行造林以对水库进行保护,60年代后,英国在威尔士中部开展了Plynlimo n 流域试验,旨在对比森林流域与牧草流域的河川流量。
他们的研究结论认为,森林流域的洪峰流量低于牧草流域,而在特大暴雨条件下二者没有显著的差别。
森林流域的蒸发高于牧草流域。
近年来,他们又在北苏格兰的Coal-burn 流域建立了旨在研究针叶树种造林对水文循环影响的试验站,在苏格兰建立了Balquhidder 流域试验站,主要目的在于研究森林经营措施对水资源的影响。
研究结果指出,森林植被可以减少产水量,因而采取短轮伐期的森林经营措施来减少森林对低水流的不利影响。
日本由于其特殊的地理环境,开展森林水文研究也较早,1923年在茨城县太田试验15森林植被变化的水文生态效应研究进展流域集中进行了阔叶树皆伐对流量影响的试验。
1924年在爱知县实验林场设置4个流域试验地,开始进行流域径流量随林相变化的比较试验以及不同树种林木蒸腾量的比较研究。
他们的研究结果表明,森林采伐可增加直接径流15%～100%,森林完全采伐年径流量增加300m m 左右。
原联邦德国在U pper Har z 山脉从1948年开始的两个对比实验流域的结果表明,Lang e Br am ke 流域的森林恢复减少年径流量,而Wintertal 流域的森林采伐增加了年径流量。
在Kr ofdorf 森林水文研究站,采用了校核观测的办法来剔除其他因素对森林采伐实验的影响,研究结果表明,分段采伐流域96%的山毛榉林,采伐后的第二年流域年产水量增加86mm ,比根据10年校核观测计算的流域产水量高出39%,采伐实验对生物化学元素的输出没有显著的影响[7]。
我国从60年代以后也开展了森林水文生态作用的集水区研究。
流域面积从零点几平方公里到几千平方公里。
研究的内容主要集中在探讨森林植被覆盖率变化与流域径流量变化的关系,其中包括植被盖度变化对年径流量及其季节分配、洪水量、洪水过程、径流组合变化等方面。
刘世荣等对我国森林水文生态作用集水区研究做了比较全面细致的总结和对比[8]。
从地跨我国寒温带、温带、亚热带、热带的小集水区试验以及黄河流域、长江流域等较大集水区的研究结果来看,多数结论认为:森林覆盖率的减少会不同程度地增加河川年径流量。
但是在四川省西部米亚罗高山林区、岷江上游冷杉林小集水区以及长江流域4对大流域的对比研究指出,森林流域年径流量较无林或少林流域大[9～11]。
森林流域与无林或少林流域径流量随时间动态变化的研究,对于合理调节和利用水资源,确定合理的森林经营措施都是十分重要的。
国内多数研究得出较为一致的结论,但是也有相反的研究结果:¹森林可以调节径流的分配,增加旱季枯水流量。
但在黑龙江省松花江水系冀克图河上游陡嘴子河的天然阔叶林中进行的研究表明,森林覆盖率与枯水径流量呈显著的负相关关系;º森林可以减少洪水流量、削弱洪峰流量,推迟或延长产汇流时间。
但周光益等的研究结果认为,森林对洪水特性并无显著影响[12]。
从森林对径流组分分配的影响看,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14.46%,而下渗流形成的径流减少12.1%[13]。
在江西修水县大坑流域2个相邻小流域对比研究中,采用基流分割的办法对比了多林沟、少林沟快速径流、基流在不同月份的组成。
其结果指出,在雨水充沛的4～8月,土壤较湿润,快速径流占降水量的比率少林沟大于多林沟,且都比其他月份高;在8～11月,由于降水量及降雨日数少,蒸发量远大于降雨量,土壤干燥,径流形成少,一般无快速径流产生,多林沟的基流量要比少林沟高[14]。
同样,在海南岛的研究亦表明,由于森林的破坏,快速径流增加,基流量变小。
综观国内外的研究结果可以看出,一般认为,针叶林、硬木落叶林、灌木林、草本植物对流域产水量影响呈递减趋势。
针叶林覆盖率变化10%将引起流域年总产水量约40m m 的变化量,同样硬木阔叶林覆盖率变化10%将引起流域年总产水量约25mm 的变化量,而灌木林或草本植物覆盖率变化10%将引起流域年总产水量约10mm 的变化量[15]。
在对比实验中森林覆盖率减少20%对流域产水量变化的影响难以用水文测验的方法来确定[1,15,16]。
但是由于这些试验流域处于不同的生物地理气候区内,森林砍伐增加流域年产水量具有很大的变化性,显然这是由于影响水文循环的环境异质性所引起的。
16 世 界 林 业 研 究 W OR LD FO REST R Y R ESEA R CH1.2 森林水文生态作用过程研究对森林水文而言,仅仅采用流域研究或系统研究的办法是没法将实验结果可靠地外推到其他流域的,因此从本世纪六七十年代起,更加注重森林水文过程研究。
1.2.1 林冠截流研究林冠截流以及截持雨量的蒸发在森林生态系统水文循环和水量平衡中占有极其重要的地位。
林冠截流损失比灌木和草本截流损失大的原因有两个:一是林冠具有较大的截流容量:二是林冠具有较大的空气动力学阻力进而增加截持雨量的蒸发。
国外一般认为温带针叶林林冠截流率在20%～40%之间[17～20]。
我国学者对地跨我国南北不同气候及其相应的森林植被类型林冠截流率的分析研究表明,截流率变动范围在11.4%～34.3%,变动系数6.68%～55.05%,其中以亚热带西部高山常绿针叶林最大,亚热带山地长绿落叶阔叶混交林最小[21]。
林冠截流损失受多种因素的影响,其中包括降雨频率、降雨强度、降雨历时、树种、林龄、林分密度、林冠蒸发能力、林冠构筑型等诸多方面。
正如生态系统、水文过程一样,林冠截流损失具有时间和空间异质性,因此如何建立描述林冠截流的理论和/或经验模型,并将其整合到流域水文模型中是林冠截流研究的目标。
