生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的重要性評(píng)價(jià)
——以皖西大別山森林為例

王升堂,孫賢斌,夏 韋,楊本俊

(皖西學(xué)院 環(huán)境與旅游學(xué)院,安徽 六安 237012)

1 引言

森林是最重要的陸地生態(tài)系統(tǒng),具有涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境、保護(hù)生物多樣性、景觀美學(xué)等多種生態(tài)服務(wù)功能[1],其中水源涵養(yǎng)是我國亞熱帶山地森林生態(tài)系統(tǒng)最重要、最有價(jià)值的服務(wù)功能之一[2]。森林通過林冠層的截留作用、林下植被和枯枝落葉層的截持作用、土壤層的蓄積作用涵養(yǎng)了大量水源,是自然界中最豐富和穩(wěn)定的清潔水源庫,有“綠色水庫”之稱。廣義上,森林水源涵養(yǎng)功能表現(xiàn)為涵蓄土壤水分、補(bǔ)充地下水、調(diào)節(jié)河川徑流和凈化水質(zhì)等方面[3]。自20世紀(jì)中葉以來,眾多學(xué)者對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的水文過程和形成機(jī)制開展了大量卓有成效的研究[4,5],評(píng)價(jià)了不同區(qū)域或不同類型森林生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能。如長江上游[6]、烏江上游[7]、祁連山[8]、秦嶺[9]、太行山區(qū)[10]、南方喀斯特山地[11]、江南丘陵山地[12]和全國[13,14]森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的研究取得了豐富的成果,對(duì)水土保持、水文調(diào)節(jié)、生態(tài)安全屏障建設(shè)與保護(hù)、森林生態(tài)系統(tǒng)管理發(fā)揮了積極作用。

皖西大別山是我國著名的庫區(qū),其間分布著佛子嶺、磨子潭、白蓮崖、梅山、響洪甸和龍河口等6座大型水庫和淠史杭灌區(qū)渠首水利樞紐。6大水庫的總庫容達(dá)68.92億m3,是淠史杭灌區(qū)的主要水源地,同時(shí)還肩負(fù)著向合肥、六安、淮南等大中城市供水的任務(wù)。科學(xué)經(jīng)營管理皖西大別山區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng),提高其水源涵養(yǎng)、水土保持能力,對(duì)保證水庫的水質(zhì),保障水庫與灌區(qū)安全,使其發(fā)揮持久效益具有重要意義。

目前對(duì)大別山區(qū)森林水源涵養(yǎng)的研究案例不少，例如王勤等[15]研究了安徽大別山庫區(qū)不同林分土壤理化性質(zhì)、凋落物持水量和林地土壤貯水性能,結(jié)果表明天然次生林和混交林的水源涵養(yǎng)功能高于純林;韓久同[16]通過對(duì)皖西大別山庫區(qū)森林水源涵養(yǎng)研究，認(rèn)為水源涵養(yǎng)林的上層林木郁閉度在0.6—0.7為宜;莊家堯[17]、崔鴻俠等[18]對(duì)大別山區(qū)小流域、大別山低山丘陵不同森林植被類型土壤持水量的研究表明,森林植被土壤的持水量是荒坡地的3—5倍。這些研究大都針對(duì)個(gè)別森林群落和林分類型,區(qū)域尺度的研究成果較少。本文基于森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù),采用水量平衡方程對(duì)區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力進(jìn)行空間計(jì)算,分析水源涵養(yǎng)總量與空間分布特征,評(píng)價(jià)其重要性,并將評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)有水源涵養(yǎng)林分布進(jìn)行疊加運(yùn)算,以期為水源涵養(yǎng)林的布局優(yōu)化、森林生態(tài)系統(tǒng)的管理提供依據(jù),同時(shí)也為水源地生態(tài)補(bǔ)償提供參考。

2 研究區(qū)概況

大別山是長江與淮河水系的分水嶺,國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),長江、淮河中下游地區(qū)重要的生態(tài)安全屏障。皖西大別山區(qū)地處大別山北坡,屬大別山核心山區(qū)(圖1)。該區(qū)域氣候?qū)俦眮啛釒蚺瘻貛н^渡的濕潤季風(fēng)氣候,基本特征是季風(fēng)明顯,冷熱適中,雨量充沛,光、熱、水等氣候資源豐富，多年平均降水量為900—1600mm,水源充足，地表水資源多年平均60億m3。豐富的降水和充足的水源使其成為淠史杭灌區(qū)的同時(shí)也是合肥、六安、淮南等城市集中供水的水源地,目前每年向3市及沿渠城鎮(zhèn)供水3億m3,優(yōu)質(zhì)的供水對(duì)安徽經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定發(fā)揮了不可替代的巨大作用。

圖1 研究區(qū)地理位置與地形概況

本研究在區(qū)域選擇上保持了鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政界線完整性,具體包括霍山、金寨縣全部、舒城縣大部、金安、裕安區(qū)的南部山區(qū),區(qū)域總面積9357.5km2。其中,林業(yè)用地6412.34km2,占土地總面積的68.5%。在林業(yè)用地中有林地面積6105.5km2,森林覆蓋率達(dá)65.3%。從林種看,水源涵養(yǎng)林面積3857.86km2,占林地總面積的60.16%;用材林面積1673.19km2,占26.1%。隨著生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的加強(qiáng)和對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能認(rèn)識(shí)的提高,森林的經(jīng)營管理已經(jīng)從木材的經(jīng)營向森林生態(tài)系統(tǒng)管理轉(zhuǎn)變。

3 數(shù)據(jù)來源與方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

研究所采用的數(shù)據(jù)主要由研究區(qū)內(nèi)的DEM數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)(包括降水、氣溫、相當(dāng)濕度、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速等)、森林生態(tài)系統(tǒng)類型等數(shù)據(jù)組成。其中:①DEM數(shù)據(jù)主要來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)GDEMV2 30M分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)。②氣象數(shù)據(jù)主要來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/)。③森林生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)據(jù)主要來源于六安市2013年的森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)。從這些不同來源的數(shù)據(jù)中提取研究區(qū)數(shù)據(jù),并統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為高斯投影,柵格分辨率為30m。

3.2 研究方法

評(píng)估模型:目前對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)量的核算方法主要有綜合蓄水法、水量平衡法、模型法、土壤蓄水法、林冠截留量法、降水儲(chǔ)存量法、年徑流量法、地下徑流法、綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法、多因子回歸法等多種方法[19],每種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)與局限性。水量平衡法是基于流域的水量平衡原理,將森林生態(tài)系統(tǒng)視為一個(gè)“黑箱”,以水量的輸入和輸出為著眼點(diǎn),水量輸入和輸出的差值即為水源涵養(yǎng)量[20]。水量平衡法是使用頻率最高的方法,本文采用水量平衡方程計(jì)算水源涵養(yǎng)量,評(píng)價(jià)水源涵養(yǎng)功能。水量平衡方程的計(jì)算公式為[21]:

(1)

式中,TQ為總水源涵養(yǎng)量(m3);Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)面積(hm2);Pi為降雨量(mm);Ri為地表徑流量(mm);ETi為蒸散發(fā)(mm);n為森林生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)。

地表徑流量可由降雨量乘以地表徑流系數(shù)αi獲得。地表徑流系數(shù)是指地表徑流量與降雨量的比值的計(jì)算公式為:

Ri=Pi×αi

(2)

式中,R為地表徑流量(mm);P為年降雨量(mm);αi為平均地表徑流系數(shù)。

采用Zhang等[22]提出的考慮下墊面影響的蒸散發(fā)公式計(jì)算ET,計(jì)算公式為:

(3)

式中,ET0為潛在蒸散量;ω為下墊面影響系數(shù),依據(jù)地表覆蓋度取值,高覆蓋林地(覆蓋度≥30%)、低覆蓋林地(覆蓋度<30%)、灌叢和草地的ω取值分別為2、1、0.5,其余符號(hào)同前。

潛在蒸散量ET0采用FAO開發(fā)的CROPWAT8.0軟件計(jì)算(http://www.fao.org/land-water/databases-and-software/cropwat/en/)。該軟件提供了基于Penman-Monteith公式的日、旬、月3種時(shí)間尺度的ET0計(jì)算功能。

數(shù)據(jù)處理:對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、整理、空間插值等運(yùn)算,將原始數(shù)據(jù)處理為水量平衡方程計(jì)算中可直接使用的參數(shù)，分別為:①降水與蒸散發(fā)。從我國地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集中選取研究區(qū)域內(nèi)和周邊地區(qū)15個(gè)氣象站點(diǎn)的多年降水、氣溫、濕度、風(fēng)速、日照等數(shù)據(jù),用CROPWAT 8.0軟件計(jì)算站點(diǎn)的ET0,在ArcGIS中采用克里金插值得到降水與ET0柵格圖,利用式(3)計(jì)算ET,得到ET柵格圖。②平均地表徑流系數(shù)。地表徑流系數(shù)引用于《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》[21],將不同生態(tài)系統(tǒng)類型的徑流系數(shù)表與森林生態(tài)系統(tǒng)類型空間分布圖相連接,導(dǎo)出不同森林生態(tài)系統(tǒng)類型的平均地表徑流系數(shù)空間分布柵格圖。③生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)據(jù)。研究區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)據(jù)由森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)分類經(jīng)過歸納得到。六安市各縣區(qū)森林資源二類調(diào)查的工作底圖為1∶1萬的地形圖,成果為高斯投影的矢量數(shù)據(jù),屬性包括林地小班編號(hào)、地類、優(yōu)勢樹種(組)、樹種組成、主要優(yōu)勢樹種、年齡、郁閉度、亞林種等。研究區(qū)共有林業(yè)調(diào)查小班57911個(gè),平均每個(gè)小班面積11.07hm2。

從土地利用類型、植被類型二級(jí)尺度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)類型進(jìn)行分類劃分，主要為：①第一級(jí)。一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)類型按土地利用類型劃分。根據(jù)森林資源數(shù)據(jù)屬性地類字段,將有林地(包括喬木林地、竹林地、疏林地)劃分為森林生態(tài)系統(tǒng)，將灌木林地、未成林地、苗圃地、無立木林地(包括國家特別規(guī)定的灌木林、其他灌木林、人工造林未成林地、封育未成林地、采伐跡地、火燒跡地、其他無立木林地等)劃分為灌叢生態(tài)系統(tǒng)，將宜林地(包括宜林荒山、荒草地、宜林沙荒地、其他宜林地)劃分為草地生態(tài)系統(tǒng)，將河流、水庫、坑塘劃分為濕地生態(tài)系統(tǒng)。②第二級(jí)。首先在一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)類型的基礎(chǔ)上,依據(jù)優(yōu)勢樹種(組)與樹種組成屬性字段進(jìn)行二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)類型劃分(表1)；其次對(duì)二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行編碼,將相應(yīng)的編碼賦值給對(duì)應(yīng)的圖斑,利用ArcGIS融合工具對(duì)編碼字段進(jìn)行融合；然后按編碼字段轉(zhuǎn)換成森林生態(tài)系統(tǒng)類型柵格圖。

表1 生態(tài)系統(tǒng)類型劃分與地表徑流系數(shù)均值

注:地表徑流系數(shù)均值引自《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》。

數(shù)據(jù)計(jì)算:利用式(1)和上述處理的數(shù)據(jù),在ArcGIS中利用柵格計(jì)算器工具,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,得到各生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能(表2)。

表2 各森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能

4 結(jié)果及分析

4.1 水源涵養(yǎng)量的數(shù)量特征

各森林生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能:從表2可見,研究區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)的年水源涵養(yǎng)總量為31.9億m3,相當(dāng)于研究區(qū)多年平均產(chǎn)水量的53.17%、六大水庫總庫容的46.29%,水源涵養(yǎng)對(duì)保障水庫水質(zhì)的穩(wěn)定與水庫的安全運(yùn)行意義重大。從面積上看,落葉闊葉林、常綠針葉林、常綠闊葉林、針闊混交林等為主要森林生態(tài)系統(tǒng)類型,面積為604189.62hm2,占總面積的94.22%;水源涵養(yǎng)量為30.38億m3,占總量的95.23%；其他6種生態(tài)系統(tǒng)類型面積僅占5.78%；水源涵養(yǎng)量1.52億m3,占總量的4.77%。在所有的森林生態(tài)系統(tǒng)中,落葉闊葉林面積最大,占總面積的50.69%，相應(yīng)的水源涵養(yǎng)量也最大,占總量的52.02%,是研究區(qū)最主要的生態(tài)系統(tǒng)類型,與本區(qū)的氣候基本相適應(yīng),符合我國地帶性植被的分布規(guī)律。研究區(qū)的單位面積涵養(yǎng)水源量平均為4975.4t/hm2,各類森林生態(tài)系統(tǒng)類型的水源涵養(yǎng)能力大小依次為落葉闊葉林>針闊混交林>常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>常綠針葉林>常綠闊葉灌叢>草叢>落葉闊葉灌叢>稀疏灌叢>稀疏林,表現(xiàn)出森林水源涵養(yǎng)能力大于灌叢、高覆蓋植被大于稀疏植被的特點(diǎn),符合森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)的一般規(guī)律[23]。

各林種的水源涵養(yǎng)功能:依據(jù)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(LY/T2012—2012)與林地小班亞林種屬性信息將研究區(qū)森林、疏林和灌木林劃分為水源涵養(yǎng)林(包括少量的水土保持林)、特種用途林(主要是風(fēng)景林和自然保護(hù)區(qū)林)、用材林、薪炭林和經(jīng)濟(jì)林等5個(gè)林種,各林種的面積與水源涵養(yǎng)量見表3。

表3 不同林種水源涵養(yǎng)功能

研究區(qū)是極為重要的水源地,森林的經(jīng)營管理以水源涵養(yǎng)為主,水源涵養(yǎng)林面積占總林地面積的60.16%,貢獻(xiàn)了60.79%的水源涵養(yǎng)量。各林種水源涵養(yǎng)的貢獻(xiàn)大小依次為水源涵養(yǎng)林、用材林、經(jīng)濟(jì)林、特種用途林、薪炭林，水源涵養(yǎng)貢獻(xiàn)大小與各林種面積比重相一致。從涵養(yǎng)能力看,特種用途林最高,其次為水源涵養(yǎng)林和用材林,經(jīng)濟(jì)林與薪炭林相對(duì)較低。這主要是因?yàn)槌邓⒄羯?、地形、林分結(jié)構(gòu)等自然因素外,特種用途林受到嚴(yán)格保護(hù),沒有人類活動(dòng)的干擾,而經(jīng)濟(jì)林與薪炭林則經(jīng)常受到人類活動(dòng)的影響。人類活動(dòng)影響到林分結(jié)構(gòu)與地被層,進(jìn)而影響林分的水源涵養(yǎng)能力。

4.2 水源涵養(yǎng)的空間分布特征

水源涵養(yǎng)分布的總體特征:水源涵養(yǎng)量的空間分布見圖2。水源涵養(yǎng)量分布的空間差異十分明顯,柵格單元的最高值為568mm,最低值為261mm,相差2倍以上?？傮w上看,水源涵養(yǎng)量呈現(xiàn)出北低南高、東低西高的格局,與地形的分布格局具有相似性。從梅山水庫到磨子潭水庫一帶是明顯的高值區(qū),其間分布著6大水庫中的5座,而龍河口水庫控制區(qū)和山麓邊緣地帶的水源涵養(yǎng)相對(duì)較低。主要原因：一是降水與蒸散發(fā)的空間分布存在差異,位于霍山境內(nèi)的大別山主峰白馬尖一帶是多雨中心;二是因?yàn)閺拿飞剿畮斓侥プ犹端畮煲粠礁吡置?森林覆蓋率高,景觀完整,大面積集中連片分布,而龍河口水庫控制區(qū)和山麓邊緣地帶海拔相對(duì)較低,普遍低于200m,地形和緩、森林覆蓋率偏低、森林景觀破碎度高,缺少大面積集中連片的森林覆蓋,因此水源涵養(yǎng)功能相對(duì)較低。水源涵養(yǎng)高值區(qū)中的相對(duì)低值斑塊主要是經(jīng)濟(jì)林、茶園、造林未成林與封育未成林的疏林地，見圖2。

圖2 水源涵養(yǎng)量空間分布

水源涵養(yǎng)的縣區(qū)分布:從縣區(qū)看,金寨縣水源涵養(yǎng)量最高,為15.28億m3,占總量的47.89%;霍山次之,水源涵養(yǎng)量為8.39億m3,占總量的26.29%;舒城為第三,水源涵養(yǎng)量為4.83億m3,占總量的15.13%;金安、裕安兩區(qū)相對(duì)較少,分別為1.24億m3、2.17億m3,分別占總量的3.89%和6.79%。從鄉(xiāng)鎮(zhèn)看,金寨縣的燕子河、湯家匯、古碑、天堂寨、南溪、沙河、油坊店等鄉(xiāng)鎮(zhèn),霍山縣的大化坪、諸佛庵、漫水河、磨子潭、佛子嶺等鄉(xiāng)鎮(zhèn),舒城的曉天、廬鎮(zhèn)、湯池、山七等鄉(xiāng)鎮(zhèn),裕安的獨(dú)山鎮(zhèn)、西河口等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水源涵養(yǎng)量較高。水源涵養(yǎng)量較低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要集中在水庫下游、大別山的山麓地帶,如舒城的白神廟、舒城城關(guān)鎮(zhèn)、干叉河、棠樹,金安區(qū)的雙河鎮(zhèn)、施橋鎮(zhèn)、中店鄉(xiāng),裕安的蘇埠、石板沖等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

不同海拔高度的水源涵養(yǎng)分布:對(duì)研究區(qū)海拔高度按200m等間距分為9級(jí),統(tǒng)計(jì)了不同高度水源涵養(yǎng)量均值、面積百分比和水源涵養(yǎng)貢獻(xiàn)率(圖3)。海拔1000m以下的森林生態(tài)系統(tǒng)面積占總面積的93.18%,1000m以上的面積僅占6.82%,相應(yīng)的水源涵養(yǎng)功能主要來自海拔1000m以下的區(qū)域,貢獻(xiàn)率為92.68%;海拔1000m以上的區(qū)域，貢獻(xiàn)率為7.32%。不同高度水源涵養(yǎng)的貢獻(xiàn)主要取決于其面積大小。從圖3可見,水源涵養(yǎng)能力隨著海拔升高而逐步增大,從而使海拔400m以下的區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)面積比例高于水源涵養(yǎng)林的貢獻(xiàn)率,400m以上區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)面積比例均低于相應(yīng)的水源涵養(yǎng)林的貢獻(xiàn)率,這也是水源涵養(yǎng)分布格局與地形格局相似的原因,即水源涵養(yǎng)的分布具有一定的地形效應(yīng)。海拔高度升高水源涵養(yǎng)能力增強(qiáng)與隨海拔升高氣溫降低、降水增加的地形氣候效應(yīng)相關(guān)。但當(dāng)海拔高度超過森林分布上線時(shí),隨高度增高,水源涵養(yǎng)能力降低。

圖3 不同海拔高度水源涵養(yǎng)功能

5 水源涵養(yǎng)重要性評(píng)價(jià)及其應(yīng)用

水源涵養(yǎng)的生態(tài)重要性在于評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)提供水資源保障和洪水的調(diào)節(jié)作用,可根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水資源保障的貢獻(xiàn)與地理位置來評(píng)價(jià)[24]。依據(jù)森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)量的空間計(jì)算結(jié)果,在ArcGIS中采用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法對(duì)水源涵養(yǎng)服務(wù)功能的重要性進(jìn)行分級(jí)操作,按水源涵養(yǎng)量從大到小的自然間斷分級(jí),將水源涵養(yǎng)功能分為極重要、重要和一般重要三級(jí)。自然間斷點(diǎn)分級(jí)方法是基于數(shù)據(jù)中固有的自然分組對(duì)分類間隔進(jìn)行識(shí)別,可對(duì)相似值進(jìn)行最恰當(dāng)?shù)姆纸M,并使各組之內(nèi)差異最小、各組之間差異最大。本文將主要河流兩岸100m和水庫水岸線500m的區(qū)域直接定為極重要區(qū)域，分級(jí)結(jié)果為:極重要區(qū)域面積為3201.55km2，重要區(qū)面積為2343.21km2，一般重要區(qū)面積為867.59km2,分別占49.93%、36.54%、13.53%。水源涵養(yǎng)量分別為17.14億m3、11.25億m3、3.51億m3,其比例分別為53.72%、35.27%、11.02%。無論是面積還是水源涵養(yǎng)量,極重要區(qū)域都占1/2左右。由于極重要區(qū)域涵養(yǎng)能力高于其他區(qū)域,所以涵養(yǎng)量的比重都高于其面積比重。

皖西大別山區(qū)是大別山水源涵養(yǎng)、水土保持重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的核心組成部分,加強(qiáng)皖西大別山區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù),事關(guān)江淮大地水資源保障和生態(tài)安全。自2015年以來,安徽省啟動(dòng)實(shí)施了大別山區(qū)林業(yè)提質(zhì)增效工程,著力加強(qiáng)大別山區(qū)水源涵養(yǎng)林建設(shè)。為了進(jìn)一步提高森林生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能,增加水源涵養(yǎng)林面積,完善水源涵養(yǎng)林布局,依據(jù)水源涵養(yǎng)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果,在穩(wěn)定現(xiàn)有水源涵養(yǎng)林的基礎(chǔ)上,建議將水源涵養(yǎng)極重要區(qū)域中的森林生態(tài)系統(tǒng)全部調(diào)整為水源涵養(yǎng)林。即將水源涵養(yǎng)極重要區(qū)域中的森林全部納入國家生態(tài)公益林范疇,通過生態(tài)公益林補(bǔ)償促進(jìn)森林總量增加、結(jié)構(gòu)提升、質(zhì)量提高、生態(tài)功能增強(qiáng)。對(duì)河流兩岸100m和水庫周邊500m內(nèi)的部分非林地,可通過生態(tài)補(bǔ)償營造水源涵養(yǎng)林。將現(xiàn)有水源涵養(yǎng)林分布圖與水源涵養(yǎng)極重要區(qū)域圖進(jìn)行疊加,通過布爾運(yùn)算篩選出極重要區(qū)域中的非水源涵養(yǎng)林區(qū)域,將篩選出的區(qū)域林種調(diào)整為水源涵養(yǎng)林(圖4),調(diào)整的區(qū)域主要集中分布在梅山和響洪甸水庫控制區(qū)。調(diào)整以后,全區(qū)新增水源涵養(yǎng)林956.68km2,占林地總面積的14.92%,區(qū)域水源涵養(yǎng)林比重將提升到75.08%。各縣區(qū)新增水源涵養(yǎng)林面積為:金寨縣595.78km2、霍山縣314.38km2、舒城縣36.9km2、金安區(qū)0.57km2、裕安區(qū)9.04km2,分別占林地總面積的19.99%、19.76%、3.46%、0.19%、1.90%。

圖4 新增水源涵養(yǎng)林的區(qū)域分布

6 結(jié)論與建議

皖西大別山區(qū)是淠史杭灌區(qū)及合肥、淮南、六安等城市供水的主要水源地,分布其間的六大水庫是灌區(qū)的主要水源。水源地森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能影響著水源的穩(wěn)定供給、水庫的水質(zhì)與安全運(yùn)行。本文利用六安市森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù),在ArcGIS環(huán)境中運(yùn)用水量平衡方程計(jì)算了不同森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能,對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了重要性分級(jí),并提出水源涵養(yǎng)林布局調(diào)整建議。

主要結(jié)論與建議:①皖西大別山區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)年水源涵養(yǎng)總量為31.9億m3,相當(dāng)于六大水庫總庫容的46.29%。落葉闊葉林、常綠針葉林、常綠闊葉林、針闊混交林等是水源地主要的森林生態(tài)系統(tǒng)類型,占總面積的94.22%,這4類森林生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)量為30.38億m3,占總量的95.23%,其中落葉闊葉林是最主要的類型。從林種看,各林種水源涵養(yǎng)的貢獻(xiàn)大小依次為水源涵養(yǎng)林、用材林、經(jīng)濟(jì)林、特種用途林、薪炭林;水源涵養(yǎng)能力依次為特種用途林、水源涵養(yǎng)林、用材林、經(jīng)濟(jì)林、薪炭林。②水源涵養(yǎng)功能分布的空間差異十分明顯?？傮w上,水源涵養(yǎng)呈現(xiàn)出北低南高、東低西高的格局,與地形的格局具有相似性。水源涵養(yǎng)功能具有一定的地形效應(yīng),涵養(yǎng)能力隨海拔升高而增大。從梅山水庫到磨子潭水庫一帶,是明顯的高值區(qū),也是水源涵養(yǎng)的極重要區(qū)域,而龍河口水庫控制區(qū)和山麓邊緣地帶的水源涵養(yǎng)量相對(duì)較低。③就各縣區(qū)而言,金寨縣水源涵養(yǎng)量最高,達(dá)15.28億m3,占總量的47.89%;霍山次之,水源涵養(yǎng)量為8.39億m3,占總量的26.29%;舒城第三,水源涵養(yǎng)量為4.83億m3,占總量的15.13%;金安、裕安兩區(qū)相對(duì)較少,分別為1.24億m3、2.17億m3,各占總量的3.89%和6.79%。④依據(jù)水源涵養(yǎng)量的大小和地理位置，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能重要性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明水源涵養(yǎng)極重要區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)面積3201.55km2，占總面積的49.93%，貢獻(xiàn)了53.72%的水源涵養(yǎng)功能。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，建議在穩(wěn)定現(xiàn)有水源涵養(yǎng)林面積的基礎(chǔ)上，將水源涵養(yǎng)極重要區(qū)域中的森林生態(tài)系統(tǒng)全部調(diào)整為水源涵養(yǎng)林，調(diào)整增加水源涵養(yǎng)林956.68km2，金寨縣、霍山縣、舒城縣、金安區(qū)、裕安區(qū)等縣區(qū)分別為595.78km2、314.38km2、36.9km2、0.57km2、9.04km2。在調(diào)整水源涵養(yǎng)林布局、增加面積的同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)水源涵養(yǎng)林質(zhì)量建設(shè)，大力實(shí)施森林提質(zhì)增效工程，促進(jìn)森林總量增加、結(jié)構(gòu)提升、質(zhì)量提高、生態(tài)功能增強(qiáng)。在人工營造水源涵養(yǎng)林時(shí)應(yīng)選擇水源涵養(yǎng)功能較強(qiáng)的樹種，同時(shí)要減輕人類活動(dòng)對(duì)森林植被的影響強(qiáng)度。對(duì)水源涵養(yǎng)極重要區(qū)域?qū)嵤╅L期封育是行之有效的措施，隨著封育年限的增加，樹齡增加，林冠結(jié)構(gòu)會(huì)改善，枯枝落葉物量也會(huì)隨之增加，通過枯落物分解形成的土壤腐殖質(zhì)會(huì)改善土壤結(jié)構(gòu)，從而提高森林植被對(duì)降水的截持、攔蓄作用，將有利于整體提高森林生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能。