森林水土保持功能與生態(tài)效益評價

李險峰,郭昭濱

(1.黑龍江省水利科學研究所，黑龍江 哈爾濱 150080；2.黑龍江省森林防火預警監(jiān)測信息中心，黑龍江 哈爾濱 150090)

水土資源是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質基礎，但由于自然和人為的原因，水土流失問題日益突出。水土流失不僅造成了水土資源的損失與破壞，導致自然資源和生態(tài)環(huán)境惡化，同時也影響到了社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。森林通過對降水截持、削弱雨點動能、增加地表粗糙率、調節(jié)徑流、控制土壤侵蝕和改善水質等方面發(fā)揮著積極的生態(tài)作用，是維持國家生態(tài)環(huán)境的重要生態(tài)屏障。而對森林植被水土保持功能進行科學的評價，更是讓人們客觀了解到森林對生態(tài)及社會安全運行發(fā)揮的重要作用。

1 森林水土保持功能研究

森林植被通過對水分循環(huán)與過程的生物調控成為控制水土流失的關鍵因素[1]。森林影響著水分傳輸過程，降水會經(jīng)歷由枝干和枝葉組成的林冠層截留、林地上富集的枯枝落葉層吸持、發(fā)育疏松而深厚的土壤層入滲3個階段。

1.1 林冠層水土保持功能

降水進入森林生態(tài)系統(tǒng)所經(jīng)歷的第1次分配就是林冠層截留，被攔截的降水最終經(jīng)過蒸發(fā)重新回到大氣中，從而減少進入土壤中的水分。植被冠層通過葉片截留降水和樹干導流降水，影響到達地面的雨量的同時也減弱降水對土壤的侵蝕。我國關于樹冠截留率的研究表明，林冠的截留率一般為11.4%～36.5%，特殊地區(qū)可達到48%[2]，表現(xiàn)為混交林大于純林、針葉林大于闊葉林，林分結構、郁閉度、葉面積及氣候條件均會對林冠截留造成影響。

1.2 枯枝落葉層水土保持功能

枯枝落葉層位于林冠層和土壤層之間，是森林水文效應的第2個層次，主要由林木、林下植被凋落物及枯死的植物殘體組成?？萋湮飳有纬墒杷珊＞d狀覆蓋物，具有較好的吸水、持水能力，能夠吸收地表徑流、抑制土壤水分蒸發(fā)，起到保護植被和土壤的作用?？萋湮飳訉邓臄r截能力也有所差異，這種能力受枯落物組成、分解狀況、水分狀況等多種因素影響。綜合各種研究結果得出，枯落物的最大持水量可達到自身干質量的2～4倍，最大持水率可達到309.54%[3]。

1.3 土壤層水土保持功能

森林土壤是森林水文效應的最后一個層次，也是水分轉化和轉移的重要介質。土壤蓄水能力取決于土壤容重和孔隙度等物理性質，而林木根系和枯枝落葉改善了上述性質，使得土壤蓄水和透水能力增強。尤其是林地土壤的孔隙度要大于其他土地利用類型，大孔隙可以產(chǎn)生優(yōu)先流，對水分運輸?shù)冗^程起到重要的調節(jié)作用，從而增大土壤的入滲率和入滲量。森林土壤的儲水能力很強，研究表明喬木土壤蓄水量大于灌木和草地，白樺林的蓄水量是荒坡蓄水量的3.21倍，闊葉林土壤蓄水量大于針葉林。

2 森林水土保持功能評價研究

隨著森林水土保持機理研究的深入，森林水土保持功能評價已經(jīng)歷了定性到定量，由單項研究到多方面、多層次的生態(tài)環(huán)境綜合研究，指標也從單一指標逐步發(fā)展為多個指標體系進行綜合評價。

2.1 單一評價指標

起初森林水土保持功能評價局限于單項指標或單項內容的研究。研究人員通過對黃土丘陵區(qū)人工林地的研究，分別得出植被覆蓋度與土壤侵蝕量及徑流量之間的關系方程，結果表明它們之間的相關性很強，但這種結果具有一定局限性，不同植被類型在覆蓋度相同的情況下，水土保持功能有所差異，覆蓋度這一單一指標無法反應植被水土保持功能。

2.2 綜合評價指標體系

鑒于單一指標無法準確評價森林水土保持功能，學者們提出了很多綜合性指標體系。黃進等人利用林冠截留率、灌草層蓋度、枯落物蓋度、土壤穩(wěn)滲透速率、土壤可蝕性K值等8個指標對浙江省生態(tài)公益林的水土保持功能進行評價[4]；于法展等以江西廬山主要森林植被為研究對象，選取了郁閉度、豐富度指數(shù)、毛管孔隙度、枯落物分解強度、海拔、坡度等15個指標構建多層次多指標的水土保持功能評價體系[5]；張銳選取了植被、枯枝落葉、土壤、地形4個準則層的19個評價指標綜合比較了5種類型人工林地的水土保持功能，發(fā)現(xiàn)杉木純林優(yōu)于其他植被群落。

上述指標均以群落的觀點綜合對森林的水土保持功能做出合乎實際的科學評價，指標體系也能較為全面地反映植物特性。但目前為止，鑒于影響因素的復雜性及效益計量的特殊性，森林植被水土保持功能的評價存在很多方法，各種方法的適用性仍有待進一步討論。