我国主要森林生态系统类型降水截留规律的数量分析_温远光.pdf

第 3 1卷 第 4期 1995年7月 林业科学 SCIENT IAS ILVAE SINI C A E V o l 3 1 J u ly 1995 我国主要森林生态系统类型降水 截留规律的数量分析 温远光 广 西 农业大学林学院 南宁5 30 0 01 刘世荣 中国林业科学研究院森林生态环境研究所 北京10 91 摘要通过对大量森林生态系统水文生态功能研究资料的分析 从林冠层 枯枝落叶层和土 壤三个森林水文生态功能发挥最主要的层次出发 比较分析了我国 主要森林生态系统类型的 降水截留规律 主要森林生态系统包括 寒温带 温带山地落叶针叶林 寒温带 温带山地 常 绿针叶林 亚热带 热带东部山地常绿针叶林 亚热带 热带西部山地常绿针叶林 亚热带西 部高山常绿针叶林 温带山地落叶与常绿针叶林 温带 亚热带山地落叶阔叶林 亚热带山地 常绿 阔叶林 亚热带山地常绿落叶阔叶混交林 亚热带竹 林 南亚热带山地季风常绿阔叶林 热带半落叶季雨林 热带山地雨林 还对充分发挥森林水文生态功能 科学经营管理水源林 和集水区提出了初步建议 关键词森林生杰系统 降水截留 数量分析 中国 近年来 社会对于利用森林公益效能的要求越来越强烈 尤其森林对环境的保护作用 引起了世人的关注 并对此作了大量的研究工作和理论探讨 一5 森林生态系统水文生 态效能是森林公益效能的一个主要方面 各种森林生态系统水文生态功能的数量特征是 揭示森林水文生态规律 正确评价森林水文公益效能的基础 本文通过对大量森林水文生 态功能资料的分析整理 较详细地比较分析了我国主要森林生态系统类型降水 截留规律 的数量特征 旨在为全国森林生态系统水文生态功能规律分析提供基础资料 为科学经营 管理水源林区 合理开发f l J用水资源 充分发挥森林水文生态功能提供理论依据 1 材料收集与整理 我国森林水文学的研究始于5 0年代 早期的工作主要囿于林业科研院所和院校 随着 我国森林生态系统定位研究工作的展开 极大地推动了这一研究领域的迅速发展 特别是 森林水文学术讨论会文集 4 的出版 标志着我国森林水文学研究进入了一个崭新阶段 就目前发表的文献看 有关森林水文功能的研究已涉足山地雨林 7 半落叶季雨林 7 常绿阔叶林 一 51 常绿 落叶阔叶混交林 6 1 山顶矮林 次生落叶阔叶 林 落叶松 林 一 1 日本赤松林 2幻 樟子松林 么幻 油松林 3一 5 红松林 一 26 冷杉林 7 云 本文于199 4年3月2日收 到 本文属国家 自然科学基金重大项目 我 国森林生 态系统结构和功能规律的研究 的子课题 森林生态系统水 文功能规律 的研究工作的一部分 编号 9 3 9 0 0 1 1 2 9 林业科学 13 卷 杉林 r28 云南松林 s 9 华山松林 么 3 按松混交林 马 尾松林 o 71 杉木 林 8 2 一3 6 金钱松林 黄山松林 柏木林 38 圆柏林 28 柳杉林 o 麻栋 林 24 蒙古栋林 8 锐 齿栋林 2 3 3 辽东栋林 50 栋树林 4 0 4 茅栗林 硬阔叶 林 4 白桦林 8 3 4 红桦林 2 8 3 山杨林 8 么8 3 枫桦林 8 桦木林 2 01 山柳林 1 泡桐林 t 么 枫香林 a 擦木林 t吕 刺槐林 以及毛竹林 5 4 4 5 1 和油茶林 t 等等 本 文基于这些研究资料 着重在林冠层 枯枝落叶层和土壤层 森林水文生态功能发挥的三 个最主要层次 借助于统计学方法进行对比分析 并参照专家新建议4 0 1 进行更高层次的 表 1 林冠截留量与降水量的回归方程及相关系数 序序号号森林类型型回归方程程 1 相关系数数 资 像像 常绿 阔叶林林 I 二 0 03 2 3P 1 12 30 0 00 8 522 2 2 3 3 3 杉木林 林 I 0 0 3 4 6P 1 23 5 1 1 1 0 74 3 5 5 5 4 4 4 常绿阔叶林 林 I 0 0 2 7 8P 1 346 5 5 50 6 3 69 9 9 5 5 5 1 1 1 杉木林林 I 0 0 4 08 P 1 5355 5 50 75 3 4 4 4 衫木林 林 I 0 0 4 2 8P 1 859 0 0 00 了489 9 9 7 7 7 马尾松林 林 I 0 04 4 0P 1 9 2 3 4 4 40 75 80 0 0 8 8 8 按松 混交林林 I 0 0422P 1 73 39 9 90 7 502 2 2 g g g 麻栋林 林 I 0 043 0P 1 9534 4 40 7619 9 9 常绿落叶阔叶混 交林林 1 0 030 5P 1 6 396 6 60 8 9路 路 1 1 12 衫木林林 I益0 0 753P 1 779 9 9 90 9 3 1 5 5 5 1 1 13 一一 杉木林 林 I 0 64 1 0P二 l t t t 0 00 0 0 3 5 1 1 14 4 4 杉木林林 I 0 6 8 7 0P o 扭 0 93 3 3 3 5 1 1 15 5 5 马尾松林林 I 0 5 63 5P二 3 0 91 1 1 35 1 1 1 6 6 6 杉木林林 I 0 0 8 1 0P 1 6 9 20 0 00 947 2 2 2 5 1 1 1 7 7 7 落叶松 林林 I 0 13 8 6P 1 0 2 80 0 00 81 88 8 8 21 1 1 1 8 8 8 松 I 二 p 一一 0 90 0 7 7 7 25 1 1 19 9 9 油松林林 2 203 6 0 2 0 5 9P P P0 9 826 6 6 25 2 2 2 0 0 0 1 毛竹林林 P P P0 97 7 7 45 2 2 21 锐齿 栋林 I r灭厄下石万万丽乏丁 0 9 715 5 5 2 3 2 2 22 樟 子松林 I 3 0 1一 e 一 二 0 988 8 8 8 12 2 3 1 1 1 日本赤松林 I 0 14 3 7P 0 4541 1 10 9 8 7 4 4 4 2 2 4 本落 叶松林 I 0 s 94oP o二2二 二 0 9 852 2 2 2 21 1 1 5 杉木林 I 0 7 19 5P o 1 0 9 79 7 7 7 3 3 6 常绿阔 叶林 I 0 7 2 72P二 0 9 92 0 0 0 11 2 2 2 7 泡桐林林 I 0 7 29 9 P O 川 川 0 9874 4 4 4 2 2 2 2 8 半落叶季雨林 I 0 5 80 9 P 0二扭2 0 90 50 0 0 7 9 齿 栋林 疏伐 I 二一0 593 9 1 4 7 6 4InP P P0 910 7 7 7 39 0 锐齿赫 赫 I 0 2 2 6 8P 1 1 2 3 8 8 80 90 4 3 3 3 39 1 毛竹林林 0 5 9 0 02 3 P 一 0 4 0 0 9 490 0 0 44 3 3 3 2 毛竹林 林 左 J冲 月 于 一二r 一二 一 二 爪丁 一 0 9 8 1 1 1 1 441 1 1 3 毛竹林林 0 5日 犷一U 4U U U U U 44 一一一 常绿阔 叶林 林 1 4 6 0 1 7 1 P 一 0 80 12 杉杉杉木林 林 I二逮碑 一 士 代了甲甲二 二 二二 12 1 1 1 1 1 1 1 一4 b 犷一 U 匕 U U U U U U U 了了了了 0 440了尸二 3 宁 I I I I I I I 0 61i6P二含 3 万 万万万 I I I I I I I 0 609 7P二昌 1 I I I I I I I 0 1072P 1 623 1 1 1 1 1 1 1 I I I I I I I 0 0 9 58 P 1 33 5 1 1 1 1 1 1 1 为本文作者根据该文献报道的数据建立的 回归方程 黄承标 19 93 广西森林生态系统研究 森林水文研究 胶印本 4期温远光等 我国主要森林生态系统类型降永截留规律的数量分析之夕 l 妇纳整理 以 阐 明各类森林生态系统类型降水截留规律的数量特征 2 结果与分析 2 1 不同森林林冠截留t与降水皿相互关系的对比分析 林冠对降水的截留是森林产生水文生态效应的一个重要方面 大量研究证明 林冠 截留量与降水量存在着极紧密的正相关关系 表 1 但不同森林 两者相关的线形是不同 的 有的表现为极紧密的直线相关 5 7 2 2 3 有的则以幂函数关系吻合 2 2 5 5 35 4 4 对 各种森林类型林冠截留量 与降水量的回归方程的预测值进行方差分析 结果表明 在相同 的降水量级 5一 6 0 mm 内 不同森林的林冠截留量存在极显著差异 诚然 方差分析结果 尚不能断言各种森林类型两 两之间均有显著差异 应用多重比 表 2 不同森林林冠截留率与降水量的回归方程及相关系数 竿 Z l 森林类 型 回归方程相关系数 资料来源 衫木林 杉木林 衫木林 衫木林 杉木林 衫木林 衫木林 杉木林 衫木林 马尾松林 马尾松林 常绿阔叶林 常绿 阔叶林 常绿阔叶林 常绿阔叶林 按松混交林 麻栋林 常绿落叶阔叶涓交林 毛竹林 毛竹林 落叶松林 棒子松林 日本赤松林 油松林 泡桐林 锐齿栋林 锐齿栋林 I男 6 5 09 63尸 一 I形 6 9 0 7 70P 一 川 I拓 74 z200 P一 I拓 二 89 3 3 7 7P 一 I拓 7 0 7 i i 6 p 一 I拓 75 o s i iP 一 I拓 83 9 43 2P 一 I拓二7 2 96 57 P一 I形二54 2 9 3 3P 一 I形 46 la9 0 P I拓二 73 7 1 4 5P 一 川 I拓 57 3 7 0 9 尸 一 二 I形 7 6 4s aP 一 I拓 s s i o 4 6P 一 通 I拓 50 78 5 7P 一 I形 6 z ss aoP 一 川 76 4 8 19P一川 1 91 6849P一川 二 3 7 6580P一 丁忿 69 1 6 3 4 P 一o一 二 64 4 7 7 4P 一下l 8 8 8 903 P 3 21 7 0 393 5 P一弓 2 2 74 1 8 7 4P一 了通1 39 7 23e 1 宁p 一0 92 一0 8 6 一0 8669 一 0 84 9 1 一 0 8 9 07 一0 8 3 9 9 一0 97 46 一0 9 7 5 7 一0 9 840 一 0 84 一 0 895 8 一0 899 3 一 0 824 3 一 0 988 1 一0 9 8 0 4 一 0 8 7 6 4 一0 9 1 3 6 一0 91 82 一 0 9 838 4 5 6 tJ 一 0 9807 一 0 97 9 7 一0 989 0 一 0 9 693 4 7 二 1一 1539P 一 1 0 9 77 P一0 40 0 5 9 P一0 4 0 8 29 P一0 8 1 46 P一0 8 一0 9562 3 5 3 51 5 3 3 12 351 1 1 12 4 5 44 21 E2 2 2 2 2 5 4 2 2 3 39 娜埃姨壤埃娜姨瑙娜娜娜 1 0 n 1 21 3 1 4 1 51 6 1 71 81 92 02 1 2 22 32 4 心 2 5 2 6 锐 齿栋林 日本落叶松林 半落 叶季雨林 I拓 1一 I男 75 6 1 70P 一 I男 二 7 1 8 9 07 P一 一 0 9 81 1 一0 9 7 18 L39 22 7 为本文作者 根据该文献报导的数据建立的回归方程 黄承标 19 9 3 广西森林生态系统研究 森林水文研究 胶 印本 2 72 9 2 83 0一 2 林业科 李 抓卷 较的方法检验 结果除半落叶季雨林与锐齿栋疏林 毛竹林 常绿阔叶林 杉 木林 马尾松 林 常绿落叶阔叶混交林 按松混交林 麻栋林 泡桐林和油松林 樟子松林与锐齿栋林 毛 竹林 按松混交林 麻栋林 常绿落叶阔叶混交林 马尾松林和部分杉木林 常绿阔叶林 油 松林 锐齿栋林与锐齿栋疏林 毛竹林 常绿落叶阔叶混交林和部分常绿阔叶林及个别杉 木林 马尾松林和 油松林 以及长白山落叶松林与锐齿栋疏林和毛竹疏林两 两之间差异显 著或 极显外 其余绝大 多数森林类型两 两之 间均无显著差异 2 2 不 同森林林冠截留率与降水t相互关系的对比分析 一表2 是不同森林林冠截留率与降水量的回归方程及相关系数 从表 2可以看出 和林 冠截留量相反 各种森林林冠截留率与降水量呈极紧密的负相关 其线形多为幂函数式 对表 2中各方程的预测值作方差分析和多重比较 其结果与截留量的雷同 只是有显著差 异的林分对数有所减少 2 3 主要森林生态系统水文生态功能数t 特征 我国主要森林生态系统水文生态功能的数量特征见表 3 2 3 1 林冠层水文生态 功 能数量特征 表 3反映了我国主要森林生态系统林冠截留量 和截留率的变化特征 各种森林生态系统的林冠平均截留量变动在 13 4 0一84 34mm 截 留率平均值变动在1 1 4一3 6 5肠 之间 各类森林生态系统林冠截留量和截留率的变动系 数分别是1 4 2 7一4 0 5 3肠和 6 8 6一5 5 0 5肠 说明各种森林生态系统的林冠截留功能波动 性大 稳定性小 从平均值分析 各种森林生态系统林冠截留率的大小顺序为 热带山地 雨林 亚热带西部高山常绿针叶林 热带半落叶季雨林 温带山地落叶与常绿针叶林 寒温带 温带山地常绿针叶林 亚热带竹林 亚热带 热带东部山地常绿针叶 林 寒温 带 温带山地落叶针叶林 温带 亚热带山地落叶阔叶林 亚热带山地常绿阔叶林 亚热 带 热带西南部山地常绿针叶林 南亚热带季风常绿阔叶林 亚热带山地常绿落叶阔叶 混交林 2 3 2 枯枝落叶层水文生态 功 能的数量特征各种森林生态 系统林 地枯枝落叶层的现 存量差异颇大 从表3看出 平均产量变动于 3 5一2 6 l 8 t h a 变动系数在1 8 01一6 7 8 0帕 产量高低的变动序列是 寒温带 温带山地常绿针叶林 亚热带 热带西南部山地常绿针 叶林 亚热带西部高山常绿针叶林 温带 亚热带山地落叶阔叶林 亚热带山地常绿落 叶阔叶混交林 亚热带山地常绿阔叶林 寒温带 温带山地落叶针叶林 温带山地落叶 与常绿针叶林 亚热带 热带东部山地常绿针叶林 亚热带竹林 南亚热带季风常绿阔 叶林 热带半落叶季雨林 热带山地雨林 从表 3还可看出 林地的枯落物有很强的持水能力 一般吸持的水量可达其自身干重 的 2 一 3 倍 热带山地雨林枯落物的吸水量较低 平均为其干重的 2倍 南亚热带山地季 风常绿阔叶林和亚热带山地常绿落叶阔叶林的较高 分别为 4 4 9和 4 1 4倍 林地枯枝落叶层最大持水量在不同的森林生态系统中也有很大的不同 枯枝落叶蓄 积大 持水率高的类型 截留能力较大 反之亦然 各种森林生态系统枯枝落叶层一次 最 大持水量的序列为 寒温带 温带山地常绿针叶林 亚热带山地常绿落叶阔叶 混交林 亚热带 热带西 南部山地常绿针叶林 温带 亚热带山地落叶阔叶林 亚热带西部高山常 绿针叶林 亚热带 热带东部山地常绿针叶林 亚热带山地常绿阔叶林 寒温带 温带山 碑期 温远光等 我国 主要森林生态系统类型降水截留规律的数量分析 2 9乡 男 州的助 的 9 O 器 么 的 8哪 的 洲 胃 留 砍 D 级用镇 蕊蕊蕊 日日佗只只气只气 亡亡 日日日日 舅鸯舅三馨奚鬓鬓 级级级 慈慈 峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪峪 枷枷枷已已 刁pJ 一一 一 七 O O O 叩叩叩日日 戛 垂 喜委巨翼昌雪雪摹雪 J J J山 们 O C的 邸 心 O 日 七 二 嘴仍O O劳 叫 穿以勺 刁 丸 吕完 日 子 钻况 昆鸽 写 乳吕 习 闪 O 勺 口翔 O二 C 代倪气叹叹代气 1 气 口 口 的 口 心O 叫 心 门月二 1 0 9 仍卜 仍N 洲 卜瞬卜 的 砍 D 匈书杖次碱 食 怨哭男 公 完 月笼任 二 别 二 O 翎 哪 工的 的工哪 N哪 的 易瓷 6 哪仍 药 仍O的 洲哪囚 昌 坎 哥书次 长嘱 O功 仍旬8 价0 6 9 乳 里 寻 卜 的 闪 哪的 一 66 州的 实 巴 叫的 闪洲 0 的一O的 卜的 ON一O 囚 O哪 的丝价幼 臼 卜 巴 卜8 O O 卜 竺曾 9 卜 O竺叫a O 撼 爵 训 神 霹 噢古缺娜 据 器 写出口吕 月q 甲 臼 公 丝 国沈毖 蕊 匀盆 曰 勺 只 沪 器母忿 臼 蕊李器 岌 雳孚雳 处 当 写 留 臼 臼 哭日 巴蕊哭 二 口 吧O pJ亡 门 辞砚探耸搁 闪O 的闪 蕊霖器韶 跳厉盆 倪 况实况瓮艺哭蒸 写 坎 a 勺 甘 仍哪 8 的 N 6帅 的O 闪 N困 N O NO 多矍兰三 的N哪0的N 兰虽 日日 骊怜 训钮很浪 铃 召 名 含 囚 丝c o O州一O的N一的 侧们 卜60 0 9的6 乞 仍 欲渭 写 公公 砍 勺 0 叫 的 N 02洲工的 8的洲的旧闪工 一师6的卜 卜 T 6 丫卜洲 的峭 的 O 9 0 9 O口的 0的N叫 豪 O O 侧9工 工 旧 卜 日日 日玲 喇节盘 柑零 喇 戴g招吞艳州拭撼端嵌箱撰州林冰州区邢 仍 琳 6 0 a O O O 01 卜 O O c o0 019O C O 卜8 01卜O 州 9 9 9 工仍一0 0 06 O01 的 帅叻6 O01嵘O 6 01的 卜 01娜 C 二 C 侧旺易众转 转健阅rI T松燕 抬降徘古浓升燕松 落 卑古 杖 户 关盈 歇 尹 健关 落古履浙餐成晰阅曰粗滚圈健 落 匀叩 甲 落零松燕图 林 祝熙区犯古书很 尸 冀璐邓 姆祝熙古里合镶解晰曰裂松燕图 袱耸熙能但长 产 劣处跳 尹 举装 姆合驻浙咎阁曰攀戴图 姆 俐熙矛彩 髯 尸 本 尸 毖古牌 甲 姆古腔古镶曰阅松燕圈 松明 转 念 翻钾签 产 黛 寒 户 髯甲耸本浙合接钾古浓涸曰藉 明 八 耸 箱愈 卑曰褪 落合布晰咎曰褪铅筒椒燕娜 八 落丰曰誉 卑扭啊 耸尔古按所裂曰希被松脚豪 辛最周 抢念 邪烟 孙易 户 卑叹脚 护 关籍 落古示浙解阅曰希长来藕 尸 粉簇目 姆 箱啊 产 念小 姆 尸 卑月 指古尔断班阅曰松蟾 努明姗 八转斑古浓 酬拟粥军 落古示古缺曰阅李明 尹 梅履撇 端喊禅 州 铃撰 林业科学 31 卷 地落叶针叶林 南亚热带山地季风常绿阔叶林 亚热带竹林 热带山地雨林 表 3 2 3 3 林地土攘层水文生态 功 能的数量特征各种森林生态系统林地土壤层的 蓄 水量 表 3 O一6c 0m 土壤层的非毛管孔隙蓄水量变动于3 6 4 2一14 2 1 7m m 最大蓄水量为 28 6 3 2一48 6 6 0m m 土壤非毛管孔隙是土壤重力水移动的主要通道 对森林蓄水 调水有 重要作用 从表 3看 出 亚热带山地常绿阔叶林 常绿落叶阔叶混交林和南亚热带山地季 风常绿阔叶林地非毛管孔隙蓄水量均在 1 00m m以上 寒温带 温带山地落叶针叶林和温 带山地落叶与常绿针叶林 林地土壤层非毛管孔隙蓄水量最低 分别为3 6 4 2 mm 和5 9 2 8 m m 其它森林生态系统平均在8 0一 10 0mm 之间 2 3 4 不 同森林生态系统截持降水的综 合调节能力 表 4 是各种 森林生态系统截持降 水的综合调节能力比较 由表 4看出 不同的森林类型 其综合调节能力不同 变动幅度约 在6 0一15 0 m m之间 通常 热带 亚热带的天然 阔叶林具有较高的调节能力 多在10 0 mm 以上 暖温带 温带森林及亚热带针叶林的调节能力较低 均在 10 0mm 以下 表 4 各种森林生态系统截持降水的综合调节能力比较 m m 林 分数 调力综 合能节 序 号 森林 生态 系统 类型 林冠一次 降水截留 枯落物层 最大持水量 土壤非毛管 孔隙蓄水 寒温带 温带 山地 落叶针叶林 代 表类型 落叶松林 寒温带 温 带山地常绿针 叶林 油松 樟子松 云杉林 0 5 83 10 9 04 64 9 1 6 2 28 68 5 9 72 2 1 亚热带 热带东 部山地常绿针叶林 杉木 马尾松 柳杉 金钱松林 2 29 7 3 2 4 O 甘 了曰勺丹匕 亚热带 热带西南 部山地 常绿针叶林 云南松 华山松林 亚热带西部高山常 绿针叶林 高山松 冷杉林 1 0 4 0 5 4 4 6 7 1 7 8 6 9 4 3 78 5 58 4 2 6 5 7 42 温 带山地落 叶与常 绿针叶林 桦 极 栋 械 与红松林 0 7 8 2 7 86 4 23 温带 亚热带山地 落叶阔叶林 落叶栋 杨 桦 极等混交林 亚热带山地常 绿阔叶林 米椎 罗 浮拷 木荷等混交林 亚热带 山地常绿落叶 阔叶混交林 铁椎拷 亮叶水青冈混交林 亚热带竹林 毛竹林 南 亚热带山地季风 常绿 阔叶林 木荷 鸭脚木 大叶拷林 热带半 落叶季雨林 0 6 75 6 5 3 02 6 1 0467 36 108 401 12 72 142 1 71 4 9 52 9 4 25 1 22 6 4 几O J 皿 n o 6 2 9 1 48 3 8 0 吕 1 110 2 3 0 0 15 2 4 1 八 内n l 八D Q甘月On几Q 11 l 1上1上 曰 上J 一 1 3 1 热带山地雨林 0 5 1 1 90 1 5 0 3 结论与讨论 3 1 各种森林生态系统林冠的平均截留t和截留率 从不同森林类型林冠截留量来看 年降水量在 43 5 4一2 310 6m m 范围内 年平均截留 量为5 7 一84 3 4m m 各地年降水量的变动 系数为3 9 9 5肠 而各种森林生态系统林冠截 留量的变动系数为7 0 2 9外 相关分析结果 截留量与降水量相关极紧密 二 0 71 4 什 表 4期 温远光等 我国主要森林生态系统类型降水截留规律的数量分析295 明截留量主要依赖于降水量的变化 各种森林生态系统林冠的平均截留率为2 2 0 2 呱 变 动系数为3 6 1 6呱 表明不同森林生态系统林冠平均截留率存在较大的波动 这种波动主 要是由各地一年中降水总量及其季节分配的差异引起的 由于小雨时林冠截留率 较大 大雨时截留率变小 以及各地的降水量和降水强度又有很大的时空变化 因此各种森林生 态系统的林冠 截留率均不可能是一个常数 林冠对降水的截留或再分配 是森林生态 系统涵养水源 调节河川径流 的主要生态 功能之一 长期以来 都是把林冠截留量视为森林涵养水源的效能 事实上这是森林的一 种耗水方式 这种耗水量 截留量 越大 是否森林涵养水源的功能越强 这是一个值得 探讨的问题 作者认为 林冠截留量越大 并不意味着森林涵养水源的效果就越好 因为 截留量越大 进入林地的水量就越少 在降水稀少 甚至缺水的地区 降水量的2 0一 3 0肠 或更多 被林冠截留损失 这必将对林木生长及该地区水资源产生不利 的影响 因此 在 水源林和集水区的经营管理中 在不至于引起林地冲刷和洪水危害的条件下 可适当地控 制和调节水源林的密度或郁 闭度 以减少水分的消耗 增加落入林地的雨量 以提高和调 节林区河流的给水量 3 2 林冠截留t和截留率的地理变化规律 我国大陆东南部濒临太平洋 夏季深受太平洋东南季风的影响 西南地区还 间受印度 洋西南季风的制约 由于我国降水来源主要来 自夏天东南季风 降水分配上存在着 地区 间的不均匀性 时 间上的不平衡性和年度之间的不稳定性 我 国境内地貌条件的复杂多 样 更使之错综复杂 但是 我国年降雨量在空间上的分布仍具有明显的变化规律 总的 趋势是由东南沿海的 Z000mm左右向西北内陆逐渐减少到 2 0 0一10 0mm 或 5 0m m以下 南部湿润区的 10 00一20 00mm 向北部半干旱区逐渐减少到 2 5 0一3 5Omm 因此 我国主 要森林生态系统林冠截留量和截留率的地理变化也遵循上述规律 即大致上 林冠截留量 是由东南沿海向西北内陆 由南向北逐步递减 而林冠截留率则与之相反 呈递增趋势 根 据全国 4 7个林分的林冠截留量 与所在地的纬度 N 经度 E 和海拔 A 三因素构建的 多元地理空间模型 刻划了此种变化格局 方程如下 I 3 67 x 10 一 N 一1 6 0 2 9 s E 4 4875A 0 1 854 r 0 751 1关 芳 F 28 4695关 芳 n 47 3 3 各种森林生态系统枯枝落叶层的现存最和储水最 森林生态系统中的枯枝落叶层 是森林水源涵养功能发挥的一个重要层次 通常系统中枯落物量越大 则截留的水量越大 各种森林生态系统枯枝落叶层的平 均现存量变动于 35 0 一2 6 8l t h a 平均为1 2 85 t h a 变动系数为5 2 8 9帕 若以不同森林 类型统计 其波动更大 不同类型的森林 调落物的数量 组成不同 生态环境不同 突出 地影响着枯枝落叶层的现存量 通常热带和亚热带地区的森林类型 环境气温较高 湿度 大 且多由阔叶树种组成 尽管群落的调落物产量较高 由于枯落物分解快 故林地的枯落 物储量较少 如热带山地雨林和半落叶季雨林的年均凋落物产量分别达了 7t h a和 97t h a 4 而枯落物的现存量仅 3 5一3 88 t h a 南亚热带季风常绿阔叶林的年凋落量为 799 t 五a 4 7 1 而枯落物的现存量为 7 t h a左右 亚热带山地杉木 马尾松林的年均凋落量为 4一 执 h a 4 7 而枯落物的现存量约为 5一1 6 t h a 相反 寒冷地区和高山地区 环境气温低 林业科学 31卷 气候干燥 寒冷地区 群落多由针叶树种占优势 虽然凋落物的年产量较小 但枯落物 分解缓慢 因而积累较多 如亚热带西南高山针叶林 林地枯 枝落 叶层现存量 平均 达 1 8 6 5 t h a 寒温带 温带山地常绿针叶林平均达 2 6 8l t h a 甘肃省祁连山的醉类云杉林竟 高达 73 7t h a 一 各种森林生态系统枯落物的最大持水率为3 0 9 5 4肠 变动系数2 3 8 0帕 而枯枝落叶 层的最大持水量平均为 4 1 8m m 变动系数 4 7 2 1肠 综合分析表明 热带和亚 热 带地区 森林枯枝落叶对降水的有效栏蓄能力较低 最大持水量均较小 多在 4 om m 以下 热带山 地雨林的还不到 lm m 而这些地区每每降水量多 强度大 所以此区对水源林的管理应 特别注意保护好林地枯枝落叶层 同时采取措施 促进林下灌草层的发育尤为重要 3 4 各种森林生态 系统土滚层的储水t 各种森林生态系统林地土壤 0一 6 0 o m 的有效蓄水量为3 6 4 2 一 1 4 2 1 7m m 平均为 89 5 7m m 变动系数为3 1 0 6帕 林地土壤的最大蓄水量变动于2 8 6 3 2一48 6 6 0 m m 平均 为 38 3 2 2 m m 变动系数为1 7 1 9肠 热带和亚热带地区的森林生态系统 特别是阔叶林 生态系统 土壤孔隙发育好 因而林地的蓄水能力也较大 所以水源林的营造应以阔叶树 种为主 3 5 森林截持降水的综合调节能力 森林截持降水是森林生态系统重要的水文生态功能之一 虽然这种功能是动态和多 变的 但并不是无限的 森林的降水截留能力有一定的限度 并随时空的改变而改变 其 变动幅度约在4 0一 17 0m m之间 通常 热带 亚热带的阔叶林具有较高的调节能力 多在 I OOm m以上 暖温带 温带森林调节能力较低 均在 10 0m m以下 森林生态系统的降水截持 主要靠土壤非毛管孔隙的调节 其能力占综合调节能力的 9 0肠 以上 其次是枯枝落叶层的调节 约为 3一1 0mm 森林冠层的调节能力相对较弱 多 在 Zmm以内 由于雨水在土壤中的流动 下渗 慢 不利于功能的充分发挥 因此 有时 在雨强尚未达到 最大调节量值 也形成了地表径流 甚至出现洪灾 这种现象在实际观测 中是不时可见的 究其原因 可能与此种调节能力的局限性有关 森林生态系统截持降 水综合调节能力的多元地理空间模型为 T 1 612 3x10 一 N 一1 8 209 8E一埃 8 1067A 4 4 5 8 r 0 7 00 6苦苦 今 F 25 0 65 2 卡关俘 5 5 3 6 水源林和集水区的经 营管理要有生态 系统的观点 森林冠层对降水有显著的生态调节功能 它是森林生态系统产生水文生态功能的主 导者 研究表明 森林冠 层具有防止 雨水直接溅击侵蚀林地的功能 但林冠不能有效地降 低大气降雨动能 在一般情况下 透过林冠降水的单位降雨动能明显大于大气降水 的单 位降雨动能 因此 在只有林冠层 而无灌草层和枯枝落叶层的林地 表土侵蚀仍然相 当严重 枯枝落叶层是森林土壤特有的发生层次 它具有明显的抗冲能力和减轻 土壤冲 蚀能力 其主要原因是避免雨水直接溅蚀林地 消减径流速度及降低流水动能 5 0 1 当有 s cm枯落物层时 其中的径流速度仅为无枯落物时的1 0一2 0肠 t48 林地土壤是森林生 态系统中最主要的水分储藏所和 调节器 土壤蓄水功能的强弱 取决于土壤结构和孔隙 状况 而它的发育又受到其上的森林及枯落物的强烈影响 反过来土壤又突出地制约着 4 期 温远光等 我国 主要森林生态系统类型降水截留规律的数量分析 972 林木的生长 可见林冠层 枯枝落叶层和土壤层是森林生态系统水文生态功 能发挥的三 个最主要的层次 三者之间是相互联系 互相制约的 任何一方发育不 良 整个系统的水文 生态功能就会大大消弱 甚至完全丧失 因此 冰源林区或集水区的保护和建设 决不能 只孤立的保护林木 发展林木 而是保护和建设好整个森林生态系统 只有林冠层 枯枝 落叶层和土壤三者有机的结合 才能最大限度地发挥好森林生态系统的水文生态功能 参考文献 1 中野秀章著 森林 水文学 李云森译 第1版 北京 中国林业出版社 1 983 2 Richa rd L e e 森林水文学 张建列译 哈尔滨 东北林学院 19 8 4 3 陈利华等译编 林业译从 7 森林水文研究 北京 中国林 业出版社 1 98 8 4 潘维傅主编 全国森林水文学术讨论会文集 北京 测绘出版社 1 9 8 9 5 徐孝庆 胡 沐钦主编 森林综合效 益计量评价 北京 中国林业出版社 199 2 6 卢俊培 李艳敏 海南 岛森 林水文效应的初步探讨 热带林业科 技 1982 1 1 3一2 0 7 卢俊培 曾庆波 热带森林 水文研究雏议 热 带林业科 技 19 87 2s 1一8 8 温远光 黄承标 里骆森林涵养水源功能的初步分析 林 业科技通讯 19 88 5 1 0 一 2 2 9 黄承标等 广西不同植被类型地表径流的研究 林业科学 1 9 9 1 27 5 49 0 一49 7 1 0周重光 柴锡周 沈辛作 等 天目山森林土壤的水文生态效应 林业科学研究 199 0 3 21 5一22 1 1 1刘玉洪 哀牢山中山湿性常绿 阔叶林降水截 留量 分析 云南 林业科技 199 0 3 i 一 5 1 2肖金 喜 宋永 昌 天童山森林公园常 绿阔叶林水 文作用的初步研究 山酉师大学报 自然科学版 1 99 3 增 刊 8 4一8 9 1 3张万 儒 庞鸿滨 杨承栋 等 卧龙自然保护区植被生长季节森林土壤水文状况 林业科学 研究 1 99 0 3 2 10 3一112 1 4刘伦辉 刘文耀 郑征 滇 中山地主要植物群落水土保持效益比较 水土保持学报 199 0 4 1 3 6一4 2 15 刘文耀 刘伦辉 郑征 滇中常 绿阔叶林及云南松林水文作用的初步研究 植 物生态学 与地 植物学学报 1 9 9 1 15 2 1 5 9一167 16 黄承标 温远光 李信贤 田林老山常绿落叶阔叶混交林气候及水文效应 的研究 广西农学院学报 1 99 1 1 0 4 5 2一63 1 7王维华 张胜利 小兴安岭林区森林水文效应分析 东北林学院学报 1 98 5 13 2 42一4 7 1 8周晓峰主编 森林生 态系统定位 研究 第一集 第 l版 哈尔滨 东 北林 业大学出版社 19 9hl 一55 6 1 9香瑞德 秦岭火地塘 林区华山松林水源涵养功能的研究 西北林学院学报 198 4 1 1 9一3 3 2 0王建让 秦岭火地塘林区不同林分的枯枝落 叶层的测定及其在水源涵养中的意义 西北林学院学报 198 4 1 35一4 2 2 1 丁宝永 张世英 蔡体久等 落叶松人工林水文效益的研究 见 播维铸1主编 全国森 林水 文学术讨论 会文集 北京 测绘出版社 19 8 9 126一13 3 2 2 孑L繁智 宋波 裴铁瑶 林冠截留量与大气降水关系的数学模型 应 用生态学报 199 1 3 20 1一20 8 23 杨茂生 陈海滨 高 甲荣 秦岭辛家山林区锐齿栋林水源涵养功能的若干特 点 西 北林学院学报 199 1 6 1 1一7 2 4 韩庆林 王礼先 洪惜英 山西省吉县人工油松林水土保持效 益的研究 北京林业大学学报 1 9 91 1 3 4 17一25 2 5 阎顺国 桥山林区油松林水源涵养功能的探讨 水土保 持学 报 198 9 3 2 5了一 2 6 詹鸿振 刘传照 李兆全等 小兴安岭原始红松林的水文效应和水质 研究 见 播 维侍 主编 全国森林水 文学术讨论会文集 北京 测绘出版社 198 9 6 3一7 0 2 7 马雪华 四川米亚罗地区高山冷杉林水文作用的研究 林业科学 198 7 23 3 25 3一2 2 8 付辉恩 东祁连山西段 北坡 森 林涵养水源作用的初步研究 北京林学院学报 198 3 1 2 7一4 1 29 刘文耀 刘伦辉 郑征 滇中不同群落结构云南松林的水文作用 北京林业大学学报 1 99 2 14 2 3 8一 4 5 3 0 刘向东 吴钦孝 施立民等 对六盘山森林截留降水作 用的研究 林 业科技通讯 1 98 2 7 1 8一2 1 i 3 金小麒等 板桥河小流域典型植被的水量平衡及养分动态初 步研究 贵州林业科技 199 1 2 3 4 一4 1 3 2 黄承标 韦峰 田林老 山中山衫木人工林水文作用的研究 广西农学院学 报 199 1 10 4 6 4一6 9 3 3 潘维侍 田大伦 湛小勇等 亚热带杉木人工林生态系统 中的水文学 过程和养分动态 见 播维铸 主编 全国森林 水文学术讨论会文集 北京 测绘出版社 19 89 4 3一5 2 料 场茂瑞 亚热带衫木 马屏松人工林的林内降雨 林冠鹤留和树干茎礴 林业科学研窍 199 2 5 2 1歼 29 8 林业科学 31卷 一1 26 马雪华 杨茂瑞 胡星弼 亚热带杉木 马尾松人工林水文功能 的研究 林业科学 199 3 2 9 3 1 一20 6 马雪华 杨光澄 杉木 马尾 松人工林土壤物理性质及水分含量变化的研究 林业科学研究 19 9 0 3 1 63一69 霍 应强 南京地区马尾松林生态系统土壤水分与林 木生长的研究 南京林产工业学院学报 1 98 2 3 9 7 一10 7 蒋俊明 土壤水分动 态与植被状况关系探讨 四川林 业科技 199 3 14 1 4 7一 5 2 唐臻 锐齿栋林林冠截留与大气降水关系 西 北林学院学报 1 9 9 2 7 4 8一1 3 姜志林 森林生态系统蓄水保土的功能 I 生态学杂志 198 4 6 5 8一 6 1 魏晓华 周晓 峰 金永 岩 天然次生林林冠对 降水分配及降雨化学的影响 见 潘维铸主编 全国森林水文 学术讨论会文集 北京 测绘出版社 1 9 8 9 5 3一6 2 李树人 刘正芳 刘炳文 泡桐林物质流研究 l 泡桐林冠 对降雨的再分配 河 南林学院学报 198 4 3 25一3 2 张增哲 余 新晓 中国森林水文 研究 现状和主要成 果 综述 见 播维涛 主编 全国森林 水文学 术 讨论 会文集 北京 测绘出版社 19 8 9 1一9 曹群根 毛竹林冠层对降水的截留作用 福建林学院学报 199 1 n 3 s 7 一始 王彦辉 刘永 敏 扛西省大岗山毛竹林水 文效应 研究 林业科学研究 19 93 6 4 3 7 3一37 8 卢 俊培 刘 其汉 海南岛尖 峰岭热带林凋落物研究初报 植物生态学与地植物学学报 19 88 1 2 2 1叫一 1 1 2 温远光 黎沽娟 韦炳二 亚热带森林凋落物产 量及动态的研究 林业科学 1989 2 5 6 54 2一54 8 汪有科 等 林地枯落物抗冲机理研究 水土保持学报 1 99 3 1 7 5一8 0 一勺舟0 7 3 g U 口 S Q甘n即 上 2 0甘内 舀3J叹孟 J叹J 左 5 no 00J 4 通 通 通 QUA N T IT AT IV E AN AL Y SISOFT H