森林水文学

水土保持学------森林植被的水文学作用龙忠富2010年3月16日一、森林的概念及其分类俄国林学家G.F.莫罗佐夫1903年提出森林是林木、伴生植物、动物及其与环境的综合体。森林是以乔木为主体、郁闭度大于0¸3的植物群落与其环境相互作用而形成的生态系统。它是一种植被类型，属于植被范畴。森林的分类：森林的分类：天然林(自然发生形成的森林，包括原始林和次生林)人工林(人工方式形成的森林，如直播造林、直苗造林、飞播造林等).天然林与人工林相比具有以下特征:(1)种类丰富；(2)层次结构复杂；(3)功能完善，对生态平衡的贡献大；(4)生命周期和演替系列长森林的分类：按组成森林的优势种可分为针叶林、阔叶林和针阔叶混交林。中国现有原生性森林已不多，主要集中在东北、西南天然林区。按森林外貌划分，针叶林和阔叶林面积约各占一半，前者49.8％，后者占47.2％，其余3％为针阔叶混交林。针叶林针叶林在中国分布广泛，但作为地带性的针叶林则只见于东北和西北两隅以及西南、藏东南的亚高山针叶林，其余的则常为次生性针叶林，如各种次生松林，更多的则是人工营造而成，如杉木林等。这些针叶林不仅植物组成丰富，而且还栖息着大量的动物种类。阔叶林（由阔叶树种组成的森林）常绿阔叶林次生阔叶林落叶阔叶与常绿阔叶混交林常绿阔叶林混交林由两个或多个树种组成的森林。按所起作用可分主要树种、次要树种和灌木树种。主要树种是经营对象，也称目的树种。次要树种起辅佐作用，又叫伴生树种。灌木树种主要起护士和改良土壤作用，有时也起辅佐作用。长白山红松阔叶混交林人工针阔混交林森林水文学森林水文学是研究森林生态系统对水分循环和环境影响（包括对土壤侵蚀、水质和小气候等的影响）的科学，也即研究森林对水分的存在状况和运动规律，起源于19世纪中叶。森林对水文运动的影响对大气降水的影响森林植物枝叶对雾、露、霜等水平降水具有很强的捕获能力。森林的凝结水量比空旷地多1/4，一般占总降水量的2～5％。此外，森林还对降雪量有较高的拦截能力，林带和林缘的积雪量比农田要高2～6倍。对于森林增加降雨问题争论很大：一种意见认为森林地区水汽多、湿度大，温度较低，森林上空湍流涡动较盛，因而易于成云致雨；另一种意见认为降水量主要决定于大气环流，森林的作用不大。但比较趋于一致的意见是大面积森林可增加5～10％的降水量。截留降水截留降水指森林植物和地被物表面吸收、吸附并蒸腾大气降水的现象。可分为3部分:①林冠截留，②林下植物截留，③枯枝落叶层的截留。蒸发－蒸腾包括林地表面水分蒸发和森林植被的蒸腾。由于森林内的温度较低、湿度较大，林地表面蒸发量比无林地小，一般为无林地的20～60％。森林蒸腾是森林植物进行有机物合成及分解、能量的吸收和转化的一种生理现象。即土壤水分经根系吸收，通过输导系统，至叶部及嫩枝皮部逸散到大气中的消耗过程。其蒸腾量受蒸腾强度、蒸腾时间和蒸腾面积（主要是总叶面积）等3个因素所支配。森林蒸腾量比草原、农田和裸地为高。森林蒸发-蒸腾量一般接近年降水量的一半或一半以上。土壤蓄水森林土壤疏松,渗透性强,有利于水分的贮存和移动。中国四川高山云杉、冷杉林的土壤渗透率为300毫米／小时,而其采伐迹地仅为120～130毫米／小时。不同森林植被的蓄水能力也不同。土壤层越深厚、越疏松，蓄水能力越高。调节径流在森林里，地表径流所占比例很小。地下径流则占主要地位，它是由降水渗入土壤而产生的。同地面径流相比，地下径流流速缓慢，水质纯净，具有调节和净化水源的作用。径流量与降水量之比称为径流系数，其值大小同降水、森林组成和结构以及土壤条件有关。森林对河流年径流量的影响，目前仍有争论。一种意见认为在降水量充足而均匀、地层透水性良好的地区，森林可增加地下径流而使河流年总径流量增加。另一种意见认为由于森林蒸腾量较大、耗水多，反可使土壤干燥、径流量减少。森林水文效益1、保持水土、防止土壤侵蚀森林对降雨的截留，大大减轻了雨滴对土壤表面的重力冲击。森林把地面径流转为地下径流，可以防止土壤流失。树根深而交错盘结，固土能力强，可以防止滑坡、塌方和泥石流的发生。相反，过量采伐森林是导致水土流失的根本原因。历史上中国黄土高原地区森林覆被率曾高达50％左右，经四五千年的开垦，森林覆被残存无几，水土流失严重地区的面积达28万平方公里，占该地区总面积65％；每年向三门峡以下黄河下游倾泻泥沙达16亿吨，成为世界上水土流失最严重的地区。涵养水源，调节流量，减少洪害森林把地面径流转为地下径流，减慢了径流速度，在雨季可以大量贮蓄水分，减缓洪水流量；干旱季节又可补充河水流量，减轻或防止旱灾。天然林等是涵养水源的最佳林分。中国长江支流岷江上游因1950～1978年原始林破坏，森林覆被率下降15～20％，同期河流洪水流量平均增加38.27立方米／秒。森林水文效益此外，森林还可改善水质，降低水的硬度，提高水的碱性，并可防止水资源受到物理、化学、热能及生物的污染。小结森林及其常见类型森林对水文运动的影响森林水文效益