国内森林水文研究

森林水文学是水文学的分支学科，是研究森林和水关系的学科。它研究的主要目的就是理清所研究地区森林植被对水分循环的影响以及森林水文循环的整个过程，即通过测定森林水分收入和支出的各项森林水文要素研究降水在森林中的再分配和森林的水文效应，进而得出森林植被调节径流、涵养水源的水文功能规律。     

我国主要森林生态系统类型降水截留规律的数量分析

通过对大量林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的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。     

从第21届国际林联世界大会看全球“森林与水”研究进展

从森林的水文生态功能研究、林业生产经营活动对林地土壤侵蚀的影响研究、高新技术在森林水文学研究中的应用、森林生态系统的水文生态模型研究等4个方面论述了第21届国际林联世界大会关于“森林与水”的研究进展。从森林生态系统的观点出发,结合森林的结构和功能以及生产力和系统能量及物质循环的研究,揭示各种森林水文现象发生和发展的规律及其内在联系,依然是森林与水关系研究的基本思路,尤其是森林植被对集水区水量平衡和水土流失的影响及尺度转换、森林流域经营和生态系统管理、遥感和稳态同位素等新技术在森林水文学研究中的应用、现代森林水文学研究中的模型和模拟技术等,将是21世纪“森林与水”研究的前沿问题。     

浙江省林业科学研究院生态环境研究所简介

浙江省林业科学研究院生态环境研究所主要从事森林生态工程规划设计、营建技术,森林生态环境监测,森林生态系统结构与功能,森林水文与水土保持,抗逆生理与个体生理生态,植物营养与专用肥料、森林蔬菜有机化栽培等方面的研究。以浙江省较典型的地理、植被类型为对象,对地带性植被常绿阔叶林、沿海防护林、千岛湖马尾松林、金衢盆地红土丘陵等生态系统进行研究和植被恢复。     

长白山的森林地形与降水关系的初步研究

森林与降水关系的研究,中外学者大体有两种不同的观点,一是认为森林能增加降水;一是认为只能增加水平降水而不能增加垂直降水。长白山的森林能否增加降水呢?笔者认为森林不但能增加垂直降水,而且还能调节降水。本文仅就长白山森林与地形抬升增加垂直降水等问题,作如下初步研究。一、基本情况的分析地形和森林植被是影响降水变化的重要因子之一,它们决定着下垫面粗糙度的大小,而粗糙度大的下垫面气流经过时容易形成旋涡运动,抬升气流,降低凝结高度。向风的高山峻     

氢氧稳定同位素在淡水湿地森林水文过程研究中的应用

湿地森林在蓄洪防旱、净化水质等方面对区域水文过程起着重要的调控作用。以往对于淡水湿地森林水文的研究多集中在运用传统水文学方法研究单一水文过程,很少将各水文过程作为一个整体来研究,且各个过程对降水截留效应的影响程度也未全部量化。而利用水分子中天然存在的氢氧稳定同位素作为示踪剂可综合反映并量化植被和土壤对降水的截留能力。文中综述湿地森林对水文过程调控作用的国内外研究概况,探讨氢氧稳定同位素技术在湿地森林水文研究中的进展,包括大气降水、林冠穿透水、降雨径流、土壤水、地下水、蒸发水、植物水的水分来源及各水体的转化关系等。在全球变化背景下,运用氢氧同位素技术系统定量地分析降水在生态系统水文过程的分配比例对于揭示湿地森林植被结构对水文过程的调控机制等具有重要意义,同时也可为建立淡水湿地森林植被恢复模式和制定保护策略提供参考。     

暖干性气候变化对森林生态水文功能的影响

为了探索暖干性气候变化对森林生态水文功能的影响,该文从气候变暖、降水量减少和极端气候现象3方面阐述森林流域径流量和蒸发散的变化特征,论述了暖干性气候变化导致可用水资源紧缺,影响森林的水文调节功能,并对极端气候现象对植被结构的动态气候响应与生态水文之间的联系的研究提出展望。     

典型喀斯特原始森林降水分配特征

采用2008—2013年茂兰喀斯特原始森林降水观测资料,对降水截留动态变化规律及分配比例进行了系统的研究。结果表明:2008—2013年平均林外降水总量1 532.91 mm,穿透雨量、树干茎流量、树冠截留量分别占林外降水总量的80.99%、2.84%、16.17%,这三者与降水量均呈现极显著的线性关系(P0.01),穿透雨率、截留率与降水量呈现对数函数关系。喀斯特森林水文各分量有明显的干季、雨季之分。与我国其他地区相比,喀斯特森林林冠截留率处于较低水平,而有较高的穿透雨率,增加了喀斯特森林林内有效降水,对喀斯特森林植被生长有积极的意义。     

区域森林植被覆盖率对其降水的影响

森林植被和降水量是区域生态环境中的两个重要地理要素,森林植被覆盖率变化在一定程度上影响区域降水量。以广西金城江区、贵州七星关区、湖南零陵区3个区域为研究对象,采用遥感技术基于地理空间数据云Landsat4-5TM、Landsat8 OLI_TIRS卫星数字资料,提取3区1988-2017年的森林覆盖率,并从中国气象数据网获取相应年份的年降水量、雨季降水量等数据,使用SPSS 17.0进行了森林植被覆盖率与降水量的相关性分析与线性回归分析,并对3个区域的年降水量、雨季降水量、森林植被覆盖率进行显著性差异分析。结果表明:研究区域内1988-2017年间的森林植被覆盖率与降水量具有线性相关趋势;不同地形条件下,森林植被覆盖率对降水量作用强度不同;不同大气环境下,森林植被覆盖率对降水量作用强度不同;森林植被覆盖率增加,区域气候趋于稳定。研究结果可为区域生态恢复及自然灾害的防治提供理论指导。     

一种森林流域生态系统管理与评价的新技术——NetMap简介

我国目前的生态系统评估多是将森林和流域生态系统分别评估,没能真正体现生态系统各个过程与功能的耦合性及复杂性。美国加利福尼亚地理信息研究所研发的NetMap,是目前为止发展最完整的森林流域生态系统管理与评价系统,除了美国本土已有多个国家用于流域管理与评价。它以地形数据为基础,从流域角度出发,通过流域地形地貌、植被覆盖及土地利用变化、林火风险与火烈度等级、水文过程以及侵蚀潜在性等方面综合评价研究森林流域水文过程变化与生态系统健康状况,增加生态系统评估的时空性和动态过程。本文主要介绍它的背景、主要功能和应用前景。     

森林枯落物对流域水文过程调节机理研究进展

陆地生态系统关键要素对水文过程的调节机理是国际水文学及水资源等领域的研究热点和前沿问题。森林枯落物作为陆地生态系统的重要组成部分,是林区水文过程的重要影响因子,不仅能够延滞流域产/汇流、减缓洪水灾害,还能增强流域上游地区的水源涵养功能。因此,亟需深入研究森林枯落物对流域坡面水文过程尤其是产/汇流的调节机理。鉴于此,文中总结分析了森林枯落物自身持水特性及其对土壤入渗、蒸散发、坡面产/汇流等方面影响的国内外研究动态,指出了现有研究的基本特征,系统梳理了研究进程中尚存在的问题,并对其研究前景进行了展望,以期对森林区的枯落物水文功能及其调节机理的进一步研究提供参考。     

基于集水区法的森林生态系统影响径流研究进展

森林生态系统结构复杂, 具有减少地表径流、调节河川流量、减小土壤侵蚀等一系列保护环境的功能。森林植被变化对森林水文过程的影响会改变水量平衡方程的各个变量, 从而影响森林流域的水分分配和河川径流量, 进而对陆地生态系统水分循环起到重要的调节作用。从森林结构、森林类型、森林覆盖率和森林经营4个方面总结了国内外基于集水区法研究森林生态系统影响径流的结论, 即小流域的研究结果认为森林的减少将增加河川径流量, 而大流域的研究结果认为森林的减少将减少河川径流量。最后指出, 在研究单位和研究项目合作研究的基础上, 结合各相关学科的新兴技术和研究设备, 通过整合相关学科的研究成果, 阐明森林生态系统水土保持过程与机理, 是今后森林生态系统水文服务功能研究的发展方向。     

森林生态系统对降水过程中的重金属影响研究综述

由于受多种因素影响，我国的环境污染还比较严重。研究表明，森林生态系统在保持水土、涵养水源、增加碳汇、净化空气等方面具有显著效应。森林生态系统对重金属的净化效应已成为研究热点之一。文中综述了森林生态系统林冠层、凋落物层和土壤层对降水过程中重金属浓度和形态的影响规律，分析森林生态系统水文过程中重金属富集和释放的影响因子；并在此基础上总结目前研究中存在的主要问题，指出今后应重点开展长期、系统的定位研究，深入探索森林对重金属污染的净化功能和净化机制，加强重金属对生物的影响研究，重视气候变化背景下森林对降水过程中重金属的响应与净化效应，以期为精确评价森林环境效应提供参考。     

森林流域水文过程研究进展

指出了森林水文循环是森林联系气候对森林生态系统产生时空变化影响的重要因子。森林水文过程的研究以流域尺度为大多学者研究所接受,但如何正确地描述或者评价森林生态水文过程对于准确理解流域生态系统水循环及其对全球气候变化响应机制是其基础性关键。基于此,总结归纳了前人成果,以流域尺度森林水文过程的几个关键过程(林冠截留、蒸散、土壤蓄渗及径流)为基点,梳理了4个过程的衡量理论及方法,并提出了建立模型、水文过程的参数修正、结合GIS等技术进行流域尺度的模拟以及结合氢氧同位素技术对森林水文过程的溯源刻画将是正确理解森林流域水文过程机制的发展趋势,但现今仍存在如何将流域尺度外推于区域尺度乃至全球尺度这一科学问题。     

Tree-rings reflect the impact of climate change on Quercus ilex L. along a temperature gradient in Spain over the last 100 years

We analyzed tree rings over the past 100 years to understand the response of Quercus ilex L. to climate change at four different sites along a temperature gradient in a highly anthropogenically transformed ecosystem. To test the hypothesis of a climate change related decrease in productivity at warmer sites, we discuss the effect of historical management on the growth of forest stands and the spatio-temporal variability of growth in response to climate, analyzing departures from linearity in that relationship. We reconstructed stand history and investigated past growth trends using tree-rings. Then we used a dendroecological approach to study the regional, local and age-dependent response to climate, analyzing the relationship between precipitation and tree growth using non-linear mixed models. Tree rings reflected the origin of the studied landscape, mainly a simplification of an original closed forest and progressive canopy opening for agrosilvopastoral purposes after the mid 1800s. As expected, trees were principally responding to water availability, and regional growth (as expressed by the first principal component from the matrix of chronologies) was highly responsive to hydrological year precipitation (r = 0.7). In this water limited ecosystem, the response of growth to precipitation was asymptotic and independent of age, but variable in time. Maximum growth was variable at the different sites and the non-linear function of growth saturated (i.e. reached an asymptote) at temperature dependent site specific precipitation levels within the range considered in the region to lead a shift towards deciduous species dominated woodlands (around 600 mm, variable with mean temperature). Only trees at warmer sites showed symptoms of growth decline, most likely explained by water stress increase in the last decades affecting the highly transformed open (i.e. low competition) tree structure. Stands at colder locations did not show any negative growth trend and may benefit from the current increase in winter temperatures. Coinciding with the decrease in productivity, trees at warmer sites responded more to moisture availability, exhibited a slower response to precipitation and reached maximum growth at higher precipitation levels than trees at colder sites. This suggests that warmer stands are threatened by climate change. The non-linear response of growth to precipitation described is meaningful for different ecological applications and provides new insights in the way trees respond to climate.     

中国森林生态系统水源涵养功能分析

根据水源涵养的机理、森林的水文效应，对我国森林生态系统的水源涵养功能作了分析，并对我国不同地域的森林生态系统类型的水源涵养功能进行了综述。     

Water yield changes as a result of silvicultural treatments in an oak ecosystem

Interception loss represents an important factor of water balance. The reduction of interception loss through silvicultural treatments to the benefit of water yield is very important for countries with large periods of limited rainfall like Greece. In the context of climate change and its possible effects on water availability, oak ecosystems can play a significant role in water production, as they comprise the largest part of the forested area in Greece. The objective of this study is to investigate the relationships between water interception changes, as a result of different forest management treatments, and water yield. For this reason, experimental watersheds have been established for the study of the hydrological impacts of thinning and clearcutting in an oak ecosystem in northern Greece. Two watersheds were used as control while different combinations of thinning (removal 50% of basal area) and clearcutting treatments were used in the other three study watersheds. Canopy annual interception amounted for 9.0%, 6.7% and 1.8% of the total precipitation in the untreated, thinned and clearcut plots respectively. The practiced thinning and clearcutting operations increased the available amount of water by a mean annual average of 13.2 mm and 42.8 mm respectively compared to the control watersheds. The total water surplus represented 29.5%, 30.9% and 33.9% of the average annual precipitation for the control, thinned and clearcut plot respectively. Surface flow was very low even during large rainfall events, possibly due to the soil and bedrock attributes and the topography of the area. Analogous silvicultural treatments can increase water availability but they should incorporate reduced-impact logging and skidding practices and thus cause the least possible soil disturbance, by carefully selecting the best suited wood harvesting systems and methods.     

海南岛尖峰岭热带林生态系统研究(续)——Ⅲ.热带林水热状况Ⅳ.热带林物质循环

热带林的反射率平均占辐射量的17.4％,向大气的有效长波辐射约占13.7％,净辐射约占70％。蒸散值约占年降水量的36—57％,平均为43.6％。水量平衡各分量、土壤CO_2释放量、森林小气候特征都与干湿季节的变化有明显的关系。山地雨林的年凋落物量平均为7.7±1.2t/ha,半落叶季雨林为9.7±2.3t/ha。物质循环的研究表明,热带林的有机物归还量大、分解快,在较少人为干扰下元素的输出较少,多用于系统内的循环利用。     

海南岛尖峰岭热带林生态系统的水化学特征

本文根据对降水、穿透水及林区溪水水质的动态观测分析,探讨了海南岛尖峰岭半落叶季雨林-砖红壤-花岗闪长岩、黑云母花岗岩及山地雨林-砖黄壤-似斑状(钾长石)花岗岩两个植被-土壤-基岩体系的水化学性状、季节变化及水化学平衡特点。文章指出,降水和穿透水是热带林生态系统主要的元素输入源,森林生态系统具有较强的水化学过滤、吸贮功能,元素的输出率可以大大降低,保持物质循环的封闭式平衡状态。山地雨林生态系统的水化学调节功能优于半落叶季雨林生态系统。