中国森林生态系统水源涵养功能

森林是巨大的绿色宝库,是全球维持生态平衡的主体和人类赖以生存的重要自然资源,对调解生物圈、地圈和大气圈平衡具有重要的不可替代的作用。森林以其高耸的树干和繁茂的枝叶组成的林冠层,林下茂密的灌草植物形成的灌、草层和林地上富集的枯枝落叶层截持和蓄积大气降水,从而对大气降水进行重新分配和有效调节,发挥着森林生态系统特有的水文功能。该项研究根据森林水源涵养的机理、森林的水文效应,对我国森林生态系统水文涵养功能及其价值进行了分析及评价。     

基于In-VEST模型的汉江上游森林生态系统水源涵养服务功能研究

生态系统服务功能及变化是生态系统评估的核心,是生态学、环境经济学等领域的研究热点。汉江上游秦巴山地是中国重要的水源涵养和供给功能区。近年来,受自然与人为双重驱动因子影响,森林生态系统出现退化现象,水源涵养及供给能力受到一定影响。以汉江上游流域森林景观为研究对象,运用In-VEST模型水源涵养模块对其水源涵养功能进行动态变化分析。结果表明,汉江上游森林生态系统水源涵养总量为1.21×10¹⁴ m³,最大涵养水源深度为362.51 mm,平均水源涵养深度为80.69 mm。在各森林景观中,常绿阔叶林水源函养量最大,乔木园地最小。在空间上,南北秦巴山地地区水源涵养量较大,水源涵养服务功能明显。     

重庆市三峡库区水源涵养重要功能区生态系统服务功能时空演变特征

[目的]揭示重庆市三峡库区水源涵养重要功能区2000—2010年生态系统服务功能的时空演变特征,为其生态环境的可持续性管理提供依据。[方法]在RS和GIS技术支撑下,选择生物多样性维持、土壤保持、水源涵养和碳固定4项生态系统服务功能建立评估模型。[结果](1)10a间,研究区生态系统服务功能高等级面积增加了386.14km2;(2)各单项服务功能中,水源涵养功能高等级面积增加了4 016.4km2,土壤保持功能高、较高和中等级面积分别增加了516.2km2,2 825.9km2和2 493.8km2;(3)空间分布显示,生态系统服务功能较好的区域主要集中于开县北部、巫山县北部,奉节县南部以及长江干流支流两岸和区内植被覆盖较好的山脊(呈带状分布);生态系统服务功能较差的区域主要分布于长寿、垫江、梁平地势较平缓地区和开县、云阳、奉节、巫山地势陡峭、地质灾害多发地区。[结论]研究区内生物多样性维持功能、水源涵养功能10a间总体呈上升趋势,土壤保持功能、固碳功能总体较差,但两者呈上升趋势,好转区域主要集中于季节性水位淹没形成新生湿地的长江干流沿岸。     

太行山区主要森林生态系统水源涵养能力

森林生态系统水源涵养功能是林冠层、枯落物层和土壤层对大气降水进行再分配的过程。本文通过文献收集整理太行山地区森林植被林冠一次降水截留量、枯落物层持水量和土壤层贮水量数据,分析该地区主要森林植被对降水的截留和贮蓄能力,采用综合蓄水能力法对森林植被的综合涵养水源能力进行评价,旨在为合理经营和管理森林生态系统提供依据。结果表明:1)土壤非毛管孔隙度与生态系统综合持水量呈正相关,且最大持水量占整个森林生态系统综合持水量的90%以上,表明土壤层作为森林生态系统水文效应最重要的一层,是整个森林系统水分循环的主要贮蓄库和调节器;2)针叶林中油松和侧柏的冠层一次降水截留量显著高于其他林型,其林冠结构更加适应该地区气象条件,林冠层降水再分配能力也优于其他林型;3)混交林郁闭度低,有利于林下灌、草丛的生长,其枯落物现存量比纯林和人工林更高,虽然林冠一次截留量低但林下具有丰富的枯落物层而更易涵养水源;4)天然林综合蓄水能力整体高于人工林,侧柏人工林和油松人工林综合蓄水能力仅次于刺槐、侧柏和油松天然林。综上可见,合理利用森林资源防止水土流失、天然林长期封育和合理控制优势树种密度及增加植被覆盖率对太行山地区植被恢复和生态建设具有重要意义。为提高该区综合水源涵养能力,可增加乡土树种油松和侧柏人工林的种植面积。     

太湖地区森林生态系统的水源涵养功能特征

为客观认识森林生态系统在流域水资源管理中的作用,在总结分析前人研究成果的基础上,该文综合比较了太湖地区主要森林类型中枯枝落叶层和土壤层的涵养水源功能特征。结果表明:太湖地区森林生态系统林下枯枝落叶层现存量平均值为4.68～14.4 t/hm²,持水量为11.6～29.99 t/hm²,持水率为187.24%～246.22%;主要森林类型土壤层的毛管孔隙度变动于39.01%～44.21%,非毛管孔隙度为10.21%～16.53%;而土壤层的初渗率变动于11.94～19.06 mm/min,稳渗率为3.77～6.74 mm/min。总体来看,太湖地区森林枯枝落叶层和土壤层的水源涵养能力指标多低于亚热带平均值。     

长江上游森林水源涵养功能及空间分布特征

以长江上游森林生态系统为研究对象,按照植被类型将研究区域划分成11个评估单元。根据研究区各森林类型林冠层、枯枝落叶层和土壤层的指标数据和2001年NOAA影像,结合野外调查,应用GIS技术对整个长江上游森林水源涵养功能及其在空间上的分布特征进行了探讨。结果表明:(1)长江上游森林水源涵养功能平均值为79.33 mm。林冠层、枯落物层、土壤层水源涵养功能平均值分别为1.29,2.81和75.21 mm。长江上游森林水源涵养总量为1.667 5×1010t。林冠层、枯落物层和土壤层分别占涵养总量的1.63%,3.54%和94.81%。土壤层是森林系统水源涵养总量的主体。(2)长江上游森林水源涵养功能由南向北呈现先增加后减少的抛物线趋势,由西向东表现出近似幂函数曲线的逐渐减少趋势。这与林冠层的变化趋势相反,与土壤层的变化趋势具有一致性。(3)在水平方向上,长江上游森林水源涵养功能以岷山—茶坪山—夹金山—锦屏山—玉龙山一线为界,表现出西强东弱的空间分布格局;在垂直方向上,森林水源涵养功能随着海拔的升高逐渐增加,至海拔4 200 m左右,出现减少的趋势。     

秦岭水源涵养功能解析

稳定且良好的水源涵养功能是区域发展的基础,生态系统的水源涵养功能是当下区域生态水文研究的关键领域。秦岭因其重要的生态功能与地理环境特征,掌握其水源涵养功能的变化、水源涵养功能空间格局、影响因素敏感性等信息具有科学和实践指导双重意义。选取陕西秦岭为研究区,基于InVEST产水模块和水源涵养模型,计算秦岭2000—2014年15年间水源涵养量的变化,从坡度、高程、坡向方面分析了水源涵养空间格局,选取降水、蒸散发、季节常数、根系深度、叶面积指数等因素敏感性。结果表明：（1）年均水源涵养量与年均降雨量基本同步波动,2000—2014年15年间秦岭水源涵养总量呈增加趋势,年均增加值为2×10⁹ m³,并且增加的趋势越来越明显。秦岭主要流域年平均水源涵养量为汉江流域 > 丹江流域 > 渭河流域 > 洛河流域 > 嘉陵江流域。（2）秦岭水源涵养功能与高程、坡度、植被覆盖度呈正相关,阴坡水源涵养量大于阳坡,子流域水源涵养功能以中等重要和重要为主,一般重要和极重要较少。（3）影响水源涵养功能关键因子参数敏感性为降雨 > 潜在蒸散发 > 叶面积指数 > 季节常数 > 植被根系深度。     

吉县蔡家川流域不同森林植被的林地水源涵养功能

林地（枯落物层和土壤层）是森林植被水源涵养功能的主体,在水土保持中具有举足轻重的作用。根据蔡家川流域林地枯落物和土壤的分析与测定,研究比较了晋西黄土区不同森林植被的林地水源涵养功能。结果表明,不同植被类型枯落物的最大有效拦蓄量的大小为:虎榛子林（2.85 mm）>沙棘林（2.38 mm）>刺槐林（1.88 mm）>油松×刺槐林（1.31 mm）>油松林（0.77 mm）。不同植被类型0~60 cm土层的林地土壤最大拦蓄量为:虎榛子林（248.2 mm）>油松×刺槐林（241.0 mm）>刺槐林（210.2 mm）>草地（209.8 mm）>油松林（198.1 mm）。晋西黄土区不同森林植被的林地水源涵养功能研究,为该区水土保持林的合理经营与利用提供了科学依据。     

岷江上游森林涵养水源的能力变化分析

为探讨森林植被变化对水文方面的影响，客观评价近年来退耕还林等生态建设所取得的功效，以岷江上游为对象，根据森林植被、枯期径流等的变化，找出其间的关联和相应的规律。利用森林涵养水源能力的评价指标：流域最小月平均流量与年径流量之比，得出了各年段的涵养指数，并将其变化趋势与森林植被、枯期径流相比较。结果表明，森林涵养水源的能力与森林面积有很大的相关性，它随森林面积的减少而降低，随森林面积的增加而升高；尽管岷江上游森林植被遭到严重破坏，但从总体来讲，岷江流域涵养水源的能力还是特别强的，径流变化平稳，枯期水量相对丰富；退耕还林工程功效显著，大面积的退耕还林提高了涵养水源的能力，增加了枯期径流量，增强了岷江上游的生态环境安全。     

重庆缙云山不同林分类型水源涵养功能研究

通过实地调查与实验分析,对重庆市缙云山中马尾松+四川大头茶混交林(MDH)、四川大头茶+山矾混交林(DSH)、马尾松+广东山胡椒混交林(MKZH)、广东山胡椒+杉木混交林(GSZH)、马尾松火烧迹地(MJD)和楠竹+山矾+马尾松混交林(NMH)水源涵养的能力进行了分析.结果表明,6种林分的地上部分持水总量顺序为DSH(73.871 t/hm~2)＞NMH(71.136 t/hm~2)＞MDH(58.103 t/hm~2)＞MKZH(57.430 t/hm~2)＞GSzH(30.677 t/hm~2)＞MJD(19.010 t/hm~2);各种林分的枯落物实际拦蓄效应排序为NMH＞DSH＞MKZH＞GSZH＞MDH＞MJD;非毛管持水量顺序为:NMH(204.300 mm)＞MJD(168.909 mm)＞MKZH(145.598 mm)＞GSZH(137.547 mm)＞MDH(48.919 mm)＞DSH(43.096mm);各林分涵养水源能力顺序为NMH(211.4 mm)＞MJD(170.8 mm)＞MKZH(151.2 mm)＞GSZH(140.6 mm)＞MDH(54.6 mm)＞DSH(50.2 mm);各林分涵养水源能力排序为NMH(0.864)＞MKZH(0.767)＞DSH(0.744)＞MDH(0.613)＞GSZH(0.512)＞MJD(0.477).     

滇池流域群落演替对森林水源涵养能力的影响

利用"空间代替时间"的方法对滇池流域4个主要天然森林群落(灌木林、针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林)的物种多样性和森林水源涵养能力进行分析,旨在了解群落演替对森林林冠层、枯落物层和土壤层水文效应的影响。结果表明,(1)随着灌木林→针叶林→针阔混交林→常绿阔叶林的演替顺序,物种数和丰富度逐渐降低,Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数呈"U"型趋势,并以常绿阔叶林最大,分别为1.61,0.68,0.36。(2)群落演替能增加林冠郁闭度,并显著增加林冠降雨截留率;林冠截留率与降雨量存在指数关系,即y=aebx;4种群落类型中,常绿阔叶林林冠郁闭度最大,为0.86,降雨截留率达到100%时的临界降雨量最高,为5.90mm。(3)群落演替能增加森林枯落物总蓄积量和有效拦蓄量,并以常绿阔叶林(顶级群落)最高,分别为11.35,8.37t/hm2;枯落物未分解层和半分解层在分别浸水8h和6h时达到饱和状态,且持水量与浸水时间的关系为Q=aln(t)+b。(4)0-20cm森林土壤容重随着群落演替过程逐渐降低,以常绿阔叶林最低(0.89g/cm3),灌木林最高(1.40g/cm3);自然含水率、总孔隙度和持水力逐渐增加,并以常绿阔叶林最高,分别为25.31%,49.79%,148.40t/hm2,灌木林最低,分别为19.91%,38.63%,42.20t/hm2。(5)随着群落演替的进行,森林优势种逐渐明显,均匀程度逐渐增加,群落逐渐趋于稳定,且森林林冠层、枯落物层和土壤层水源涵养能力逐渐增加。     

重庆缙云山水源涵养林地土壤水文效应

土壤层是水源涵养林水文效应的第三活动层,对林分的水文效应起重要作用。以重庆缙云山不同配置模式水源涵养林的土壤为研究对象,分析了林分中具有代表性的马尾松×广东山胡椒混交林、四川大头茶×四川山矾混交林、毛竹×四川山矾×马尾松混交林、广东山胡椒×杉木混交林、马尾松×柳杉混交林对土壤水文生态效应的影响,以缙云山广泛分布的毛竹纯林作为参照。结果表明:总体上,随着土壤深度的增加,土壤容重呈增加的趋势,而孔隙度呈逐渐递减的趋势;各林分中以广东山胡椒×杉木混交林的土壤容重最小、孔隙度最大、最大持水量最大、渗透性能最好,马尾松×柳杉混交林次之,毛竹纯林最差。     

重庆北部水源区水源涵养林构建模式对土壤养分的影响

为探讨不同模式水源涵养林与土壤肥力的关系,以便从营林的角度探讨如何合理利用土壤,以最大限度保持土壤肥力和发挥森林的水源涵养功能,提高水源涵养林对重庆市水源区的水源涵养效益.对重庆北部水源区6种不同构建模式的水源涵养林地土壤有机质、活性酸(pH)、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾和土壤阳离子交换量(CEC)进行了分析,并用主成分分析方法对土壤肥力状况进行了综合评价.结果表明:构建模式对土壤养分特征具有显著的影响作用,各模式林地土壤养分特征差异显著,不同层次土壤有机质含量、pH、CEC、全P、全N、速效P、速效N、速效K存在极显著或显著差异,不同层次土壤全K含量间差异不显著;土壤有机质含量、CEC、全P、全N随土壤深度按照幂函数递减,土壤速效P、速效N、速效K深度按照指数函数递减,土壤活性酸(pH)与土壤层次之间无明显相关性.土壤肥力由高到低依次为:广东山胡椒×杉木混交林地＞马尾松火烧迹地＞楠竹×四川山矾×马尾松混交林地＞马尾松×广东山胡椒混交林地＞楠竹纯林＞四川大头茶×四川山矾混交林地.广东山胡椒×杉木混交组合模式对于提高土壤养分含量,改善土壤状况具有明显效果.     

缙云山几种林分水源涵养和保土功能评价

在对缙云山几种天然林林分林冠层、枯枝落叶层和土壤层拦蓄降水和保土功能指标定性评价的基础上,采用坐标综合评定法对重庆缙云山几种天然林林分水源涵养和保土功能进行了综合评价.结果表明;不同林分水源涵养和保土综合能力由大到小顺序为:常绿阔叶灌丛、针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林.常绿阔叶灌丛水源涵养和保土综合能力评价值(0.065 3)比其它林分少两个数量级,说明其水源涵养和保土功能明显优于其它林分类型.由分析可得,树种组成丰富、枯落物储量多的灌木林水源涵养和保土能力最强,针阔混交林的水源涵养和保土能力要优于单一的阔叶林,而楠竹林最差.     

密云水库水源涵养林对水质的影响

 为给密云水库流域的水质保护规划和控制措施提供理论依据,以密云县北庄镇为试验区对水源涵养林进行调查,对地表水进行监测,分析水质中存在的主要问题及其产生的原因。自2000年密云水库流域开始实施“退耕还林”工程以来,森林面积不断增加,减少了由于农田施肥造成的非点源污染,使地表水水质的浑浊度和氨氮指标有所下降。以油松林和板栗林为例,对降雨流经森林生态系统各环节的水质进行监测、分析,说明密云水库流域水源涵养林与降雨之间的淋溶、交换、吸附等过程对降雨具有净化作用。     

基于月水量平衡的天山中部天然云杉林森林生态系统蓄水功能研究

以天山中部天然云杉林森林生态系统为研究对象,以250 hm2流域尺度为单元,采用流域试验和水量平衡样地相结合的方法,对森林生态系统的月水文过程进行全面、系统地研究。结果表明：（1）在降雨分配过程中,80.39%的雨量分配是在土壤层完成的;其次,林冠截留率较大,占降雨量的17.92%,并且随着林龄的增大,单位面积产生的截留越强;单位面积产生径流量最小,仅为降雨量的2.75%,其中,单位面积裸地的产流最大,分别为草地和林地的5.4,12.5倍。（2）蒸发散是流域森林生态系统的最大损耗方式,占月总水分输入量的69.53%;而以径流方式产生的水分流失最小,仅占降雨输入量的3.8%;剩余26.67%的水分则以水源涵养的方式贮蓄在土壤中。（3）降雨在森林生态系统各层次的分配规律为：树木蒸腾〉土壤蓄水〉林冠截留〉土壤蒸发〉地表径流〉地下径流,分别占水分总输入量的43.93%,26.67%,17.92%,7.68%,2.75%和1.05%。