森林-水资源管理指南

森林-水资源管理指南185ISSN0258-6150目录前言vii致谢viii缩略语

ix内容提要xi1

引言

1森林-水资源关系的重要性2以水为本的森林管理52森林-水资源关系监测与呈报7全球现状8如何衡量森林-水资源关系11河岸林—

监测森林-水资源相互作用的全球新举措153

以水为本的森林管理27以水为首要目标的森林管理29基于流域的森林管理40以水为本管理森林的协同效益48树立权衡关系与协同效应的正确认知52森林火灾与水资源57其他影响水资源的干扰因素624

重视森林水资源63评估森林-水资源生态系统服务价值64激励森林水文服务的政策及市场手段70权衡管理与决策支持体系80为水资源项目和倡议开展森林传播活动并塑造森林品牌845森林-水资源管理的关键生态系统90红树林90泥炭地森林95热带山地云雾林

101旱地森林1066

参考文献1117

附件一

参与本报告编写的机构名单145iii表表1.1

水资源服务分类5表2.1

与森林和水资源相关的可持续发展目标8表2.2以水土保持为首要管理目标的森林面积占比全球前十位的国家和地区10表4.1特定生物群系中各项水资源服务的平均估值和总估值（1997年和2011年）64表4.2

90种植被-土壤-坡度组合在旱季和雨季对径流的总调节作用及经济影响67表4.3阿拉巴马州康弗斯水库流域基准（森林）状态转化为城市用地导致的水处理成本评估（1992–2004年）68表4.4马纳迪亚国家公园存续期内，低强度和高强度洪水造成的农业产量损失净现值70表4.5流域服务付费计划类型72表4.6流域服务付费机制的工具箱和数据库78表4.7征收水资源相关费用用于森林流域管理的立法实例78表4.8适用于解决水资源服务中权衡问题的森林管理决策支持系统83表4.9

森林-水资源相关传播网络和工具箱89表5.1墨西哥韦拉克鲁斯州两大水资源服务付费计划的优缺点104图图1.1生态系统服务与人类福祉之间的联系4图2.1林木损失与土壤侵蚀、森林火灾及基线水压力风险之间的潜在关系9图2.2

各区域以水土保持为首要管理目标的森林面积占森林总面积比例10图2.3

森林和景观水生态系统服务工具中森林监测框架的指标和次级指标体系14图2.4哨兵2号卫星光学数据显示刚果共和国北部沿河网矿产开发情况19图2.5河岸带建模产品示例20图2.6基于累积水流确定河岸缓冲带的过程21图2.7“热带湿润森林”产品（破碎化分析前后对比）

21图2.9

结合光谱指数和图像分割法划定森林-热带稀树草原区域河岸林的示例22图2.10

SEPAL、Collect

Earth等工具用于验证遥感观测结果的示例23图2.11刚果民主共和国郁闭林和热带稀树草原生态系统中的河岸带23图2.12

刚果民主共和国南部班顿杜省研究区，东北部为完整森林，开赛河以南为热带稀树草原长廊林24图2.13

刚果民主共和国热带稀树草原地区河网与森林数据的整合分析24图3.1自然与人为干扰通过改变森林覆盖率，可在不同空间尺度上影响水质和水量32图3.2河网中三个嵌套流域示意图41图3.3

美利坚合众国主要河流流域对应的四位数字水文单元代码42图3.4

美利坚合众国流域边界的嵌套结构42图3.5

热带森林与淡水环境关联性的强度与关系，可广泛分为物理结构、水质、食物资源三大类50图3.6黄土高原位置及平均气候条件55图3.7由于造成土壤水分减少，黄土高原的松树人工林在地表土壤保护与生物多样性维护方面的功效较低55iv

森林-水资源管理指南图4.1

总经济价值架构66图4.2

按政府干预方式分列的生态系统服务付费计划类型71图4.3

水资源服务付费机制的基本概念74图4.4伙伴关系模式示意图75图4.6

森林韧性债券资金与资源流动示意图76图4.5

森林基础设施投资模式76图4.7森林-水资源传播策略要素85图4.8视觉识别要素87图4.9

传播行动计划要素87图5.1印度泰米尔纳德邦古德洛尔地区海啸前植被覆盖情况与海啸后受灾情况对比94插文插文1.1

《森林与水

—

国际趋势和行动》建议摘要1插文1.2

流域定义3插文2.1

粮农组织提供的先进共享工具12插文2.2印度湿地图集12插文2.3用于快速评估河岸栖息地的蓝色目标工具18插文2.4河岸带：绿蓝网络交汇之地20插文2.5确定河岸带的可行方法21插文2.6

用于产品验证的甚高分辨率卫星数据22插文3.1

全球淡水河径流入海量变化趋势28插文3.2

土壤：管理森林-水资源关系的关键29插文3.3西雅图市政供水流域36插文3.4

森林砍伐造成孟买饮用水供应成本增加37插文3.5

城市与城郊林业37插文3.6基于风险的森林管理39插文3.7水资源冲突风险区人工种植林的管理方法45插文3.8

泰国碧武里流域与美利坚合众国流域尺度规划的比较分析47插文3.9印度尼西亚苏门答腊岛桑贝查亚（Sumberjaya）流域48插文3.10

美国阿拉斯加州森林碳汇管理49插文3.11热带地区森林与淡水鱼类的关联50插文3.12

生物多样性与淡水系统：协同共生的生态系统服务51插文3.13

中国大规模森林-水资源项目的经验启示54插文4.1

用于评估生态系统服务价值的数据库和工具65插文4.2

总经济价值66插文4.3中国湖北省水力发电案例67插文4.4

美国阿拉巴马州公共供水68插文4.5马达加斯加马纳迪亚（Manadia）国家公园减轻洪水损害69插文4.6

越南流域生态系统服务付费计划73插文4.7

南非“为水而行”项目

74插文4.8

美利坚合众国的森林韧性债券76插文4.9欧洲投资银行的自然资本融资机制80插文4.10

营销、传播和品牌塑造84v插文4.11水资源相关传播信息和工具案例88插文5.1

什么是红树林？90插文5.2

红树林减灾效应的影响因素93插文5.3海岸植被的防护功能94插文5.4

什么是泥炭地森林？95插文5.5

热带泥炭沼泽森林带来可持续生计的潜力98插文5.6

泥炭地再润湿实践对于生态恢复至关重要99插文5.7实现北方地区泥炭地的整体恢复100插文5.8

什么是热带山地云雾林？102插文5.9墨西哥云雾林生态系统服务付费计划104插文5.10

旱地森林定义107插文5.11复合农林业系统

—

树木密度至关重要109vi

森林-水资源管理指南前言森林和山区生态系统作为水源地，为全球提供超75%的可再生水资源，因此构成保障全球水资源安全不可或缺的重要部分。人口增长、城市日益扩张及土地利用和气候的变化导致景观也随之改变，最终对水量、水质、时序等水文要素造成影响。林木损失和流域退化会增加土壤侵蚀、森林火灾和水资源压力风险。然而，全球仅12%的森林将保护水资源作为首要管理目标。维护森林的良好水文功能并不需要新的森林管理工具，而是要求在运用现有工具时，将不同生态系统及其在景观中的位置、其他管理目标以及尺度因素纳入考量。探讨森林-水资源关系的文献资源众多，但本报告《森林-水资源管理指南》是全球首份同时涉及森林-水资源相互作用的监测、管理和评估的综合出版物。本报告旨在推动以水为本的战略性森林管理与治理的讨论，并为多尺度下森林-水资源的监测、管理与价值评估提供总体指导。鉴于情境在森林-水资源关系中的重要性，本报告虽未就所有情形提供全面详细的指导，但通过分析特定森林生态系统类型案例，阐明了可持续森林管理如何在从局部到景观的不同尺度上维持水文功能和服务。本《森林-水资源管理指南》是全球众多专家的合作成果，并得到了粮农组织、欧洲联盟委员会、美国林务局、国际林业研究组织联合会森林和水资源工作组与欧洲联盟委员会联合研究中心的支持。要保障景观功能和生态系统服务供给，需要开展以水为本的有效管理和监测。尽管森林-水资源综合管理存在不确定性，但由于全球面临着气候变化等压力带来的种种后果，开展森林管理工作时必须更加重视水资源问题。我们希望并期待本报告提供的指导能鼓励利益相关者在森林管理和治理中优先考虑水资源问题。刘世荣国际林业研究组织联合会副主席MetteWilkie粮农组织林业司司长vii致谢本报告的编制离不开众多森林-水资源专家的宝贵贡献。我们感谢所有直接参与本报告撰写工作的个人、组织、机构和高校，名单详见附件一。我们还要感谢以下审稿人：Nicola

Clerici、Fidaa

Haddad、Lera

Miles、Peter

Moore、Lotta

Samuelson和Anna

Tengberg。Yuka

Makino、Anssi

Pekkarinen、Tiina

Vahanen和Mette

Wilkie为本研究提供了全面监督，并就内容提供了重要见解。感谢报告编辑Alastair

Sarre和版面设计Roberto

Cenciarelli。本报告的作者名单如下：•

总体协调：

ElaineSpringgay、SteveMcNulty、ChiaraPatriarca和Sara

Casallas

Ramirez•

第1章：Elaine

Springgay和Giulia

Amato•

第2章：SaraCasallasRamirez、RémiD’Annunzio、Hugh

Eva、Elaine

Springgay和Subhash

Ashutosh•

第3章：

Steve

McNulty、Ashley

Steel、Elaine

Springgay、BenCaldwell、KenichiShono、GeorgePess、SimonFunge-Smith、WilliamRichards、Silvio

Ferraz、Dan

Neary、Jonathan

Long、Bruno

Verbist、JacksonLeonard、Ge

Sun、TimothyBeechie、MichaelaLo、Lillian

McGill、Aimee

Fullerton和Simone

Borelli•

第4章：MarcoBoscolo、AlessandroLeonardi、MauroMasiero、Giulia

Amato、Giacomo

Laghetto和Colm

O’Driscoll•

第5章：Steve

McNulty、Elaine

Springgay和Sara

Casallas

Ramirez（协调作者）

红树林：Kenichi

Shono和Richard

MacKenzie

泥炭地：MariaNuutinen、ElisabetRamsBeltran、KaiMilliken和David

D’Amore

热带山地云雾林：Tarin

Toledo

Aceves和Sven

Günter

旱地：MariaGonzalez-Sanchis、Aida

BarguesTobella和Antonio

del

Campoviii

森林-水资源管理指南AUD澳元BTT蓝色目标工具DEM数字高程模型EUR欧元FAO联合国粮食及农业组织FL-WES森林和景观水生态系统服务FRA全球森林资源评估GIS地理信息系统ha公顷HU水文单元[美利坚合众国]km公里（千米）kWh千瓦时m米mm毫米MXN墨西哥比索NASA美国国家航空航天局PES生态系统服务付费PWS流域服务付费RFA记录森林面积[印度]RMB人民币SEPAL用于土地监测的地球观测数据获取、处理和分析系统TMCF热带山地云雾林TOC有机碳总量缩略语ixUSD

美元VDT可变密度疏伐VND越南盾VHR

甚高分辨率WUE

用水效率WWF

世界自然基金会x

森林-水资源管理指南内容提要目前，

全球许多人无法获得满足基本需求的清洁用水，能源生产、农业等诸多重要经济活动同样依赖水资源。气候变化可能会加剧全球水资源压力。随着气温上升，生态系统以及依赖其生存的人类、植物和动物群落都需要更多的水资源来维持健康和生长。森林和树木是全球水循环不可或缺的组成部分，因此对水资源安全至关重要

—

它们既能调节水量、水质和时序，又能发挥保护作用，防止土壤和海岸侵蚀、洪水、雪崩等。作为全球超过75%可再生水资源的发源地，森林和山区生态系统为全球一半以上人口提供水源。《森林-水资源管理指南》旨在提高全球对森林水土保护功能的认识。该报告探讨了新兴技术和方法，为森林的水资源生态系统服务管理提供了指导与建议，并针对该管理活动的商业和经济合理性提出见解。利用保存完好的原始森林和管理良好的人工林来管理水资源，经济性较强并能产生多重协同效益。水资源安全是全球面临的重大挑战，但本报告认为，以水为本的森林能为保障全球水资源韧性提供基于自然的解决方案。监测与呈报全球尚未建立统一的森林-水资源关系监测方法体系。导致这一现状的因素可能有：森林和水资源的高度情境性、监测资源与技术能力的局限性、区域研究关注度的不均衡性，以及对固碳、生物多样性保护等其他森林生态系统服务的优先考量。森林-水资源相互作用受情境影响，而且河岸带界定标准与监测管理方法的确定仍是当前面临的主要挑战。本报告基于现有知识，提出了一种利用现有数据和软件监测河岸林的新方法。这是在流域、景观及国家尺度上协同管理森林-水资源关系、生物多样性及其他生态系统服务的重要突破。全新工具和公众科学可用于推进森林-水资源监测，从而改善政策和管理决策。

科学家、政府机构、从业者和管理人员正通过不断开发和应用遥感技术和用户友好型图像处理技术（例如用于土地监测的地球观测数据获取、处理和分析系统[SEPAL]）、决策支持工具（例如森林和景观水生态系统服务[FL-WES]）以及公众科学（例如蓝色目标工具），逐步填补森林-水资源监测领域的关键空白。针对森林-水资源相互作用的情境性问题，亟需建立融合全球观测与国家监测数据库的综合分析方法。结合遥感探测与实地测量方法的混合法将成为精准评估森林-水资源相互作用的有效途径。以水为本的森林管理人口日益增长、气候不断变化，给许多生态系统服务带来了压力，以水为本的森林管理需求日益迫切。二十一世纪，全球水资源需求预计将持续增加。其他生态系统产品和服务（如木材）的可持续森林管理措施与水质目标并不相悖。在森林管理过程中可能需要进行权衡取舍，但也可能存在协同效应。例如，水质与土壤保护密不可分，而后者正是可持续木材生产管理的优先关注点。xi从森林流出的水量等于降水量减去蒸散量和土壤储水量。森林管理者无法控制降水量，但能借助管理措施影响蒸散量。森林的生长情况和管理方式会影响降水形成地表径流和入渗的比例。森林快速生长会减少可利用水资源量，而皆伐树木则会导致可用水量激增。树木覆盖率变化会影响在高纬度和高海拔地区以积雪形式储存的降水量，并通过影响土壤健康来影响土壤储水量。这些影响可能会改变水流的季节性时序。为确保管理措施不会对水流时序造成负面影响，开展监测至关重要。提高森林抵御环境压力的韧性，有助于降低水资源等森林生态系统服务出现灾难性下滑的风险。许多造林方法有助于维持或提升水资源价值，但其具体应用因森林类型、其他森林管理目标、森林状态、可供管理的资源、季节、理想未来状况等因素而异。本报告介绍了常见管理措施（例如道路基础设施建设与维护、采伐作业和森林更新）对森林水资源的影响，以及尽量减少影响的关键对策。生态系统管理工具可用于协助森林管理，从而改善水量、水质和时序，而且很多案例表明，有效的森林管理能确保为城市及时提供清洁饮用水。相反，森林管理不善会对森林健康和水资源造成长期负面影响。重视森林水资源1997年至2011年，全球水资源服务价值每年减少近10万亿美元。评估生态系统服务价值是管理森林及其综合效益的起点。目前存在多种评估森林生态系统服务价值的方法。生态系统服务价值的量化依据有两类：一是与该生态系统服务直接或间接相关的市场交易信息，二是为进行估值而构建的假设市场。流域服务付费（PWS）是促进森林和水资源部门之间利益共享与合作的重要机制，在立法框架缺失或地方治理失灵的情况下尤为有效。然而，流域服务付费机制应纳入更广泛的地方参与性治理进程，而非视为替代无效政府治理或社区管理的市场化方案。成功的流域服务付费计划的共同特征是具备地方层面的网络和协作机制，支持监管机构、私营企业、地方政府、技术组织和民间社会组织通过配套资金机制共享专业知识，共同实施高水平森林流域管理计划。在森林-水资源领域，最常见的两种流域服务计划是（水务机构主导的）水费计划和多重利益伙伴关系计划。水费计划通常基于明确的规范标准。各国政府可以通过适当法规激励此类计划的实施，报告正文将介绍相关案例。采用传播策略有助于提高森林-水资源倡议的效力。如果传播策略得到妥善制定和实施，将有助于获取政治支持、公众认同及资金投入；通过向参与倡议的机构和伙伴擘画更广阔的愿景和使命，提振其士气，强化组织内部管理；吸引更多的受益方和买方，帮助扩大影响力；与少数族裔、妇女、青年等新用户群体建立信任和联结。通过分析现有森林-水资源项目和自然旅游业的传播策略，本报告提出了“九步走”传播策略设计流程，以提高社区参与度，扩大政策投入，增强投资意愿。森林-水资源管理的关键生态系统我们分析了在森林-水资源管理中尤为重要的四种森林类型，并就如何优化其作用提供了指导。红树林。全球红树林总面积约为1380万公顷；红树林不仅提供诸多重要的生态系xii

森林-水资源管理指南统服务，还在减缓和适应气候变化方面发挥着重要作用。据估计，自二十世纪八十年代以来，30%–35%的红树林已经消失，现存红树林中约四分之一处于中度至重度退化状态。红树林的宽度是决定其抵御海啸和风暴潮灾害能力的最重要因素。将红树林纳入减灾策略和沿海管理规划，有助于降低沿海灾害风险。泥炭地森林。

泥炭土湿地森林在流域层面的水调节（防洪抗旱）和水质维护方面发挥着关键作用。与其他森林类型不同，泥炭地森林提供的水资源服务和碳服务之间存在协同关系。泥炭地是世界上碳密度最高的陆地生态系统，保护泥炭地是最具成本效益的温室气体减排方法之一。泥炭地排干会极大增加火灾风险。据估计，1990年至2008年间，全球已有四分之一的泥炭地森林消失。有效的泥炭地生态系统恢复举措不仅有助于保障水过滤和水调节服务，还能依托泥炭地湿地提供可持续生计选择，同时减少森林火灾、泥炭火灾、土地退化和流失风险。热带山地云雾林（TMCF）。

热带山地云雾林因其在水文循环中的作用而成为最具价值的陆地生态系统之一。这种森林既能影响可用水量、调控流域地表径流与地下水流，又能维持优良水质。其具备高产水量的原因在于地处高降雨量区域，林冠能额外捕获云水，蒸发损失低。热带山地云雾林很稀少，估计仅占全球热带森林面积的1%到14%。约55%的原生区域已经消失。需加强对现存成熟林的保护，避免转森林为农业用地。强烈建议按照低影响采伐指南对次生热带山地云雾林进行低强度择伐，减轻伐木对土壤、产水量和生物量的有害影响。应当大力混种本地节水物种来恢复热带山地云雾林。针对该森林水资源服务的付费计划有助于补偿土地所有者，维持森林覆盖率，避免毁林和水短缺问题。为更好地了解气候变化对热带山地云雾林的水文影响，相关研究必不可少。旱地森林。旱地森林面积达10.79亿公顷，维持着全球数百万人的生计。旱地森林和树木在有限水资源条件下维持生存生长，但同时它们也影响着水循环的多个环节及可用水量。气候变化预测表明，旱地生态系统的干旱程度将进一步加剧恶化，且面积继续扩大，这将改变树种的生态空间，并影响水文过程。旱地森林管理策略，例如林冠疏开、修剪和树种选择，可增加土壤水分和地下水补给，或有助于缓解当地水短缺问题。鉴于多目标管理的复杂性以及旱地森林和其他长有树木的旱地系统的固有变异性，亟需加大努力，对这些系统的产品和服务以及现有管理办法进行量化和价值评估。废水再利用有助于维持旱地生态系统服务，应对缺水问题。xiii©CIFOR/SANDE

MURUNGA插文1.1《森林与水

—

国际趋势和行动》建议摘要经济激励措施与机制•

分析现有经验，探索在森林和水资源管理中引入创新性经济机制、激励措施和效益方案的

可能性。在具体管理领域开展成本效益分析，探索与水有关的森林服务付费计划的财务可

行性。确定适用于此类计划制定工作的法律文书，并通过实施实地试点项目加以检验。•发展并促进与私营部门的合作。气候变化减缓与适应•将森林-水资源关系视为制定国家气候变化减缓和适应战略、灾害风险管理计划以及计划编

订综合方法的重要组成部分。•

森林和树木是全球水循环不可或缺的组成部分，因此对水资

源安全至关重要。作为全球超过75%可再生水资源的发源地，森林和山区生态系统为全球一半以上人口提供水源。•

水资源安全是全球面临的重大挑战。以水为本的森林管理能

为提高全球水资源韧性提供基于自然的解决方案。•

树木覆盖率变化会导致水文特征改变；在树木覆盖率损失严

重的流域，水土流失、水资源压力和森林火灾的风险更高。•

近几十年来，人类对森林-水资源关系的理解显著深化。相

关知识现可应用于森林监测、评估和管理。自2001年《滋贺森林和水资源宣言》发布以来，森林-水资源综合管理的重要性不断得到认可（Springgay等，2019）。粮农组织曾于2008年在全球森林资源评估（FRA）框架下开展了一项关于森林-水资源的专题研究（粮农组织，2008），而后全球在理解森林-水资源关系方面取得了进展。一些科学综述文章介绍了相关进展，特别是国际林业研究组织联合会全球森林专家小组关于森林和水资源的报告（Creed和vanNoordwijk，2018）。粮农组织（2013）综合多个国际论坛的主要建议，呼吁推行纳入综合科学方法的政策与措施。Creed和vanNoordwijk（2018）以及森林和水资源部门的一组专家（Springgay等，2018）重申了这些建议（详见插文1.1）。1

引言核心要点接下文

...1•

推动将森林和水资源问题纳入与气候变化有关的国际对话和谈判，特别是《联合国气候变

化框架公约》和世界水论坛。评估其他变化驱动因素对森林-水资源相互作用的影响，例如

能源危机、生产和消费模式变化。国际层面的努力•鼓励国际组织通过举办技术讲习班和研讨会等，向各国提供技术援助，交流各国在森林和

水资源联合管理方面的经验。鼓励国际组织协助加强与森林和水资源有关的现有跨境体制

机制或推动建立新的跨境体制机制。宣传教育、能力培养与沟通交流•

制定并执行涵盖森林和水资源综合管理各方面的培训方案，培养相关技术人员和最高决策

者的能力。•

编制并广泛传播宣传和沟通材料，介绍森林和水资源及其同粮食安全的联系。鼓励科学家

将研究成果转化为与应用和政策相关的关键信息，为宣传教育、能力培养和沟通交流作出贡献。森林和水资源管理•

确保在森林和水资源管理中，最大限度地发挥森林在水量和水质方面的作用。审慎平衡树

木和森林的水消耗与其所提供的保护功能及其他环境服务。•

在地方、国家及跨境层面对森林和水资源管理采用综合景观方法。确保森林和水资源管理

与其他土地用途的联系，宣传森林和水资源管理对保障粮食安全、改善生计的重要贡献。资料来源：粮农组织（2013）。科学知识的进步应当体现在如何监测、评估和管理森林所提供的与水资源有关的生态系统服务（以下简称“水资源服务”）。为此，粮农组织决定开展本研究，探索森林在水文循环中的重要作用，并提供维持和恢复森林水资源服务的相关信息，以补充FRA202011

的内容。最终目的在于完善全球对森林-水资源管理的认识，并提供以下指导：•

改进森林-水资源监测与呈报；•

将水资源更充分地纳入森林管理考量，例如借鉴以水为本的森林管理范例；•

论证森林水资源服务管理的商业合理性。森林-水资源关系的重要性森林和树木是水循环的重要组成部分（Creed和vanNoordvijk，2018），因此对水资源安全至关重要，既能调节水量、水质和时序，又能发挥保护作用，如防止土壤和海岸侵蚀、洪水和雪崩等。森林对水资源安全的重要性体现在：作为全球超过75%可再生水资源的发源地，森林和山区生态系统（插文1.2）为全球一半以上人口提供水源（千年生态系统评估，2005a）

。森林为全球85%以上的主要城市提供水源；平均而言，

在全球前100大城市的水源流域中，森林占42%，农田占33%，草原（包括天然草原和牧场）占21%

（McDonald和Shemie，2014）。然而，

一个地区的树木覆盖率变化会导致水文特征1

FRA

2020（粮农组织，

2020a）

是粮农组织

、其成员国以及机构和资源合作伙伴的合作成果，

共有

700多人参与其中，

其中国家通讯员及其团队提供了详细的国别报告

。除FRA

2020主报告外，

粮农组织还编制了若干专题研究报告，

本报告即为其中之一。2

森林-水资源管理指南改变。树木覆盖率损失超过50%的主要流域面临更大的侵蚀、森林火灾和基准水压力风险（世界资源研究所，2017）。毁林、森林生长、造林和再造林导致的树木覆盖率变化都会影响水资源服务。据估计，土地保护和恢复（包括森林保护、再造林及复合农林业和/或减少森林可燃物负荷量）可能导致流域沉积物和营养物至少减少10%，并有望以每年每人不到2美元的成本为大城市超过17亿居民改善水质（世界银行，2012

；MacDonald和Shemie，2014；Abell等，2017）。可用水量是制约人类满足全球未来粮食和能源需求能力的主要因素（D’Odorico等，

2018），

而水资源预计未来将变得愈发稀缺。人类对水、能源和食物的需求预计将增加30%–50%；在一切照旧的气候情景下，到2030年全球将面临40%的水资源缺口（2030年水资源小组，2009；世界水评估计划[WWAP]，2015）。为解决水质和可用水量问题，需要制定全面综合的水土资源管理计划。全球许多民众无法获得满足基本需求的清洁用水。据估计，40亿人无法获得充足的清洁用水，其中大多数人生活在森林覆盖率较低的地区，需要依靠工程基础设施跨流域调水。利用保存完好的原始森林和管理良好的人工林来管理水源，经济性较强，并能产生多重协同效益（Creed和van

Noordwijk，2018）。例如在美利坚合众国，国家森林为约50%的人口供水。因此，亟需重视森林的供水作用，并在森林管理过程中加强水资源安全。气候变化可能会加剧水资源压力。随着气温上升，

生态系统以及依赖其生存的人类、植物和动物群落都需要更多的水资源来维持健康和生长。能源生产、农业等许多重要经济活动同样依赖水资源。全球变暖可能导致可用水量减少（Melillo、Richmond和Yohe，2014）。森林的水文效应长期以来一直是公众讨论的焦点，对森林-水资源关系的错误假设会导致管理和政策决策不当（Brauman等，2007；Ellison等，2017）。了解森林与水的密切关系是实施有效森林和水资源管理做法与政策的重要基础；因此，面对持续的气候变化及其对森林和人类的影响，全球各地的森林管理战略应当坚持以科学为依据。此外，将森林-水资源关系纳入考虑，将有助于实现可持续发展目标及其他全球商定的目标。另一方面，若未能采用科学有效的方法，且多种需求、目标和政策之间缺乏协调，则可能导致地理、社会、经济和政治层面分配不均的问题（Creed等，2019）。插文1.2流域定义流域（watershed）是一种功能性的土地概念，意指影响景观中特定点上游江河溪流网络的

水域。流域是多尺度概念，并无固定空间尺度。任何在水文上与江河溪流某一点存在关联的上游

区域都是影响该点供水的流域组成部分。因此，流域具有嵌套性特征。许多上游溪流的小流域包含在下游大型河流或其他水体（如湖

泊和三角洲）的流域范围内。另一个表示“流域”的词“basin”通常指具名河流的大流域（如亚马逊

河流域）。森林提供的水资源服务生态系统是“地球上人类以及各种生命的支持系统”，生态系统服务是“人类从生态系统中获取的各种惠益”（千年生态系统评估，2005b）。图1.1展示了生态系统服务与人类福祉之间的联系（生态系统和生物多样性经济学[TEEB]，2010）。源自生物物理结构和过程的各项功能体现了生态系统提供服务的潜力；

因此，

这些服引言

3务代表生态系统对人类福祉的潜在贡献。人类福祉则建立在获得的惠益之上，

衡量这些惠益就能得出生态系统服务的经济价值。理解生态系统功能和惠益的空间分布同样至关重要，

即功能产生的位置、服务供给的评估地点以及最终体现惠益的地方（TEEB，2010）。已有多种生态系统服务分类尝试。千年生态系统评估（2005b）将生态系统服务分为四大类：1.

支持服务（为其他服务的存在创造条件）；2.供给服务（产品和材料产出）；3.调节服务（负责调节生态系统过程）；4.文化服务（丰富人类生活的无形惠益）。图1.1生态系统服务与人类福祉之间的联系资料来源：参考TEEB（2010）。水资源是生态系统的基本组成部分，在上述各类服务中都发挥着关键作用（千年生态系统评估，2005a）。不过，本报告的重点是森林提供的水资源服务。Brauman等人（2007）将水文服务定义为“陆地生态系统对淡水的影响给人类带来的惠益”，并提出了如表1.1所示的五类水资源服务。生态系统与生物多样性生物物理结构或过程（例如植被覆盖或净初级生产力）人类福祉（社会文化情境）4

森林-水资源管理指南（经济）价值（例如对环保或产品的付费意愿）功能（例如平缓

水流、生物

量供给）惠益（对健康、安全等的贡献）服务（例如防洪、产品供给）资料来源：参考Brauman等（2007）；Masiero等（2019）研究。以水为本的森林管理FRA框架通过单一指标

—“以水土保持为首要管理目标的森林总面积”考量与水资源相关的森林管理。然而，仅凭该指标尚不足以评估确保水土服务的森林管理实施程度。为此，还需进一步了解以提供水土服务为目标的森林类型、管理模式及空间分布。通常认为，以其他管理目标为主（例如生物多样性）的森林同样能提供水资源服务；也有观点认为，水资源服务是可持续森林管理（例如在木材采伐过程中减少土壤压实和侵蚀）的必然衍生效益。在某种程度上，这一观点可能是正确的。但本报告认为，要保持并优化森林的水资源服务，通常需要实施以水为本的管理措施，且相关森林的空间布局也至关重要。由于人口增长、城市扩张、土地退化加剧以及气候变化等因素对水资源造成的压力与日俱增，水资源安全已成为全球面临的重大挑战。森林管理可作为一种基于自然的解决方案。鉴于水资源对民生各领域及家庭、农业、工业的重要性，我们有充分理由认为：保持和提升森林的水资源服务不仅应成为森林管理的自觉选择，更应作为重要管理目标予以优先落实。这对森林管理意味着什么？以水为本的森林管理应如何实施？本报告将针对这些问题（及其他相关问题）展开探讨。伴随遥感技术和快速实地评估技术的发展，森林水资源服务的量化评估正变得更为便捷。第二章分析了河岸林对森林-水资源关系的基础作用，并阐明了实地测量方法与遥感数据相结合的重要性。该章节与参与国家森林监测的技术人员和负责确保森林水资源服务的管理人员尤其密切相关，同时还提供了实施森林-水资源监测框架的操作指南，包括设立基线的具体方法。自二十世纪初以来（Parde，1980），森林管理长期以生物量生产为核心目标。而以生物多样性保护为导向的森林保护则主要强调保持“自然”状态，因此基本无需主动管理。近几十年来，多用途可持续森林管理逐渐成为主流，水资源服务却往往被视为附加效益。然而，在某些特定情境下，水资源服务应当作为森林管理的首要目标。第三章主改善取水供应改善河道内供水供给供给对市政、农业、商业、工业和热电发电用途取水的影响对水电、娱乐、交通以及鱼类和其他淡水产品供给所需就地用水的影响缓解水灾调节对减少洪水损害、旱地盐碱化、

盐水入侵和沉积的影响提供与水有关的文化服务与水有关的配套服务文化支持提供宗教、教育和旅游价值为植物生长和水生生物栖息地提供水和养分，并保留未来利用的选择空间引言

5千年生态系统评估（2005b）的水资源服务类别表1.1水资源服务分类rauman等（2007）提出的水资源服务类别服务说明要面向森林管理者，强调应当基于空间和时间尺度考量，更有意识地实施以水为本的森林管理。理解可持续森林管理中各类效益的权衡关系与协同效应非常重要。第四章介绍了森林水资源服务的价值，并探讨了如何构建以水为本管理森林的商业模式。本章对于参与国家及地方森林管理（含流域管理）的政策制定者、经济学家和林业从业人员具有重要参考价值。第五章汇总了第三章和第四章探讨的概念，全面介绍森林生态系统，尤其指出森林水资源服务管理的重要性以及森林生态本身极易受到气候变化、毁林、土地退化及土地利用变化的影响。6

森林-水资源管理指南核心要点•

本章基于现有知识，提出了一种利用现有数据和软件监测河岸林的新

方法。这是在流域、景观及国家尺度上协同管理森林-水资源关系、生

物多样性及其他生态系统服务的重要突破。•

全新工具和公众科学可用于推进森林-水资源监测，从而改善政策和管

理决策。•

森林-水资源相互作用受情境影响，而且河岸带界定标准与监测管理方

法的确定仍是当前面临的主要挑战。•

尽管基于遥感技术的监测工作进展迅速，但图像分辨率、实地数据获

取、数据处理模型及技术等仍是主要限制因素。•

科学家、政府机构、从业者和管理人员正通过不断开发和应用遥感技

术、用户友好型图像处理工具以及公众科学，逐步填补森林-水资源监

测领域的关键空白。•

针对森林-水资源相互作用的情境性问题，亟需建立融合全球观测与国

家监测数据库的综合分析方法。结合遥感探测与实地测量方法的混合法将成为精准评估森林-水资源相互作用的有效途径。森林监测与呈报的目的在于获取森林资源数量、现状、管理及利用情况等信息，并以此进行动态管理，确保森林相关目标得以实现。监测与呈报流程包括建立标准化的定义和程序，便于进行对比分析。粮农组织自1948年起持续发布全球森林及相关资源的汇编信息。

FRA评估流程将经由各国官方指定通讯员组成的全球网络收集的国家数据与遥感监测结果及其他数据源相结合，形成多元化森林资源信息，以供政府、民间团体及私营部门制定森林相关政策、目标和优先事项时参考使用。FRA是监测可持续发展目标15（“陆地生物”）的重要途径，负责指标15.1.1和15.2.1的信息采集和报告，并为指标15.4.2提供支撑。自2005年起，

FRA记录了以水土保持为管理目的的森林数据。本章介绍了适用于森林-水资源监测与呈报的实用方法及工具，包括遥感技术、模型构建和实地测量等。通过遥感与实地测量的有机结合，这些方法和工具可在地方层面进行调整和应用。还探讨了各类工具及方法的优势与局限性，并提供了相关案例研究。2森林-水资源关系监测与呈报7本章并非旨在推行统一的全球指标/方法，或穷尽所有可用方法和工具（实际应用中还存在其他可行方法和工具），而是期望提升对森林-水资源关系的认知，推动将水资源纳入森林资源监测与呈报体系，从而促进基于科学依据的管理与政策决策，使多目标可持续森林管理实现协同与平衡。全球现状全球尚未建立统一的森林-水资源关系监测方法体系。导致这一现状的因素可能有：森林和水资源的高度情境性、监测资源与技术能力的局限性、区域研究关注度的不均衡性，以及对固碳、生物多样性保护等其他森林生态系统服务的优先考量。虽然可持续发展目标中的两项具体目标（6.6和15.1，见表2.1）明确提出了森林与水的相互作用关系，但在量化评估这些关系并为政策制定提供依据方面，仍存在指标和方法的缺失（粮农组织，

2018）

。为填补这一空白，

粮农组织（2018）

建议采用以下两套全球数据集：基于全球森林观察水资源数据库的全球主要流域树木覆盖率变化数据（世界资源研究所，2017）；以水土保持为关键管理目标的森林面积占比数据（源自FRA数据）。据估计，全球主要流域的历史平均树木覆盖率曾达到67.8%，

2但到2000年已下降至30.7%（世界资源研究所，2017）。树木覆盖的大幅减少（包括森林面积缩减和非林地树木减少）

导致了土壤侵蚀、森林火灾和基准水压力风险增加。到2015年，

在全球230个原生树木覆盖损失超过50%的主要流域中，有88%的流域正面临中度至重度的土壤侵蚀威胁，

68%的流域存在较高的森林火灾隐患，

48%的流域出现了水资源压力（图2.1）。表2.1与森林和水资源相关的可持续发展目标可持续发展目标目标6

–

清洁饮水和卫生设施6.6–到2020年，保护和恢复与水有关的生态系统，包括山地、森林、湿地、河流、地下含水层和湖泊。15

–

陆地生物15.1

–

到2020年，根据国际协议规定的义务，保护、恢复和可持续利用陆地和内陆的淡水生态系统及其服务，特别是森林、湿地、山麓和旱地。2

历史树木覆盖率是指对2000年前数十年的树木覆盖估算值，该数据是根据潜在森林覆盖、实际树木覆盖以及气候带特征计算得出（Qin等，2016；世界资源研究所，2017）。8

森林-水资源管理指南©粮农组织/A.

ODOU<1010

—2020—3030—4040—5050—6060—7070—8080—90>90树木覆盖损失率估算值（百分比）树木覆盖损失百分比与基准水压力风险<1010

—2020—3030—4040—5050—6060—7070—8080—90>90树木覆盖损失率估算值（百分比）高

中

低

高

中

低图2.1林木损失与土壤侵蚀、森林火灾及基线水压力风险之间的潜在关系树木覆盖损失百分比与土壤侵蚀风险100806040200100806040200100806040200<10