森林的保持水土與涵養(yǎng)水源功能分析

周洪波

（藍(lán)山縣南嶺國(guó)林場(chǎng)，湖南永州 425000）

森林資源是保證生態(tài)環(huán)境的重要載體，同時(shí)也是人們賴(lài)以生存的重要資源。森林中的植被和自然界之間實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量交換的過(guò)程中，對(duì)周?chē)沫h(huán)境會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，植被在吸收周?chē)諝庵卸趸嫉耐瑫r(shí)釋放出大量氧氣，還可以進(jìn)一步控制空氣濕度與降水量等，具備控制風(fēng)速、保持水土、涵養(yǎng)水源及凈化空氣等多方面優(yōu)勢(shì)。保持水土與涵養(yǎng)水源功能是森林功能的一個(gè)組成部分，對(duì)森林資源的有效保護(hù)可以為人們創(chuàng)造出更多具有實(shí)質(zhì)性意義的價(jià)值。

1 林冠和林下植被層保持水土與涵養(yǎng)水源功能

林冠即植被的枝冠，具有良好的截留降水的效果。林冠相當(dāng)于一把傘，可以有效截留降雨和保護(hù)地面，植被的樹(shù)冠和林下植被層可以截留一部分的外部降雨，可以削減甚至消除降水對(duì)水土所造成的侵蝕性影響。影響水體截流量的主要因素包含實(shí)際降水強(qiáng)度、森林自身的結(jié)構(gòu)構(gòu)成特點(diǎn)及所處位置等，在我國(guó)中緯度地勢(shì)條件下，一個(gè)基本郁閉的森林生態(tài)系統(tǒng)可截留當(dāng)年降水的15%～30%［1］。

如果外部降雨直接落在地表，會(huì)造成土壤的破壞和土壤流失問(wèn)題，導(dǎo)致土壤受到侵蝕。在外部強(qiáng)降雨的擊打和浸潤(rùn)下，地表土壤結(jié)構(gòu)會(huì)被進(jìn)一步破壞，土壤的抗侵蝕作用會(huì)大幅度下降，同時(shí)水分飽和狀態(tài)下的表層土壤，隨著降雨量的不斷增加會(huì)呈現(xiàn)出泥漿狀態(tài)，泥漿狀態(tài)的土壤會(huì)堵塞土壤的空隙進(jìn)而進(jìn)一步影響水體的滲透，造成不同程度的土壤侵蝕現(xiàn)象。1）通過(guò)樹(shù)木自身的林冠和林下植被所產(chǎn)生的遮擋性作用，樹(shù)木的林冠越低、植被越茂密，則整體的遮蓋效果越明顯。2）通過(guò)林冠的作用，可以進(jìn)一步降低太陽(yáng)長(zhǎng)波所產(chǎn)生的嚴(yán)重輻射現(xiàn)象，進(jìn)一步降低風(fēng)速和氣溫條件，有效控制林地空氣飽和與水氣的壓差，防止地面土壤中的水分大量蒸發(fā)。

2 枯枝落葉層保持水土功能與涵養(yǎng)水源功能

2.1 截蓄降水，防止土壤侵蝕

樹(shù)木在季節(jié)變換或正常的生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的枯枝落葉，森林植被在一個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)，產(chǎn)生枯死樹(shù)枝和落葉有機(jī)物，相比于整體存活的森林植被枝葉有機(jī)物含量要多出2～3 倍，因此每一年森林內(nèi)部產(chǎn)生的枯枝落葉總數(shù)量比較龐大。大量的枯枝落葉直接落在地表，會(huì)形成一層厚厚的枯枝落葉層，可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)水蓄水效果，同時(shí)進(jìn)一步防止土壤被侵蝕。當(dāng)森林植被層整體的承雨能力達(dá)到飽和狀態(tài)之后，從樹(shù)冠表面所滴落下的雨滴對(duì)地面土壤層所產(chǎn)生的沖擊力更大，冠層越高則水滴的沖擊能量也就越大，此時(shí)森林中的土壤保護(hù)工作則需要通過(guò)地面一層較厚的枯枝落葉層來(lái)進(jìn)行［2］。大量的樹(shù)葉和枝干覆蓋在地表面，其整體的防護(hù)嚴(yán)密程度比林冠層上更高，可以進(jìn)一步防止雨滴直接掉落在土壤表面，整體的保護(hù)效果更加明顯?？葜β淙~層處于一種比較松軟的狀態(tài)，內(nèi)部空隙度較大，具有一定的持水效果，可以吸收和滲透大量的外部降水。同時(shí)，枯枝落葉層對(duì)外部降水的蓄積和緩沖作用效果非常明顯，因此也為森林土壤吸收降水提供了重要的條件和保障。

2.2 進(jìn)一步改善森林土壤的性質(zhì)

隨著時(shí)間的推移，枯枝落葉層會(huì)進(jìn)一步腐爛，進(jìn)而生成大量的有機(jī)質(zhì)，可以進(jìn)一步提高土壤的有機(jī)物含量，為土壤提供出更加豐富的有機(jī)養(yǎng)料，進(jìn)一步增加土壤的空隙度，為植被的正常生長(zhǎng)提供出足夠的養(yǎng)料。同時(shí)，保證后者更易通氣透水，進(jìn)一步促進(jìn)雨水的快速滲透，有效降低地表徑流對(duì)土壤所產(chǎn)生的沖刷作用。在枯枝落葉層中，在各種生態(tài)性功能的綜合作用環(huán)境下，整體的蓄水減沙效果表現(xiàn)上非常明顯。林冠與林下的植被層構(gòu)成保持相同的條件下，該流域當(dāng)中的水體徑流量與實(shí)際的泥沙含量大小，可以被認(rèn)為枯枝落葉層面共同作用效果，同時(shí)也是其中蓄水減沙效果的直接表現(xiàn)形式。尤其在產(chǎn)流方面，無(wú)枯枝落葉層面的平均年徑流量大小相對(duì)較大。在產(chǎn)沙表現(xiàn)方面，枯枝落葉層的作用表現(xiàn)相對(duì)比較復(fù)雜，其中除了一部分直接覆蓋在地表層抵御雨水沖刷及徑流沖刷之外，還具備土壤結(jié)構(gòu)改良方面的效果，進(jìn)一步促進(jìn)植被根系的快速發(fā)育，同時(shí)有效增加外部降水的滲透性效果。后者與根系土壤之間會(huì)形成一種較強(qiáng)的加固效果，屬于相互聯(lián)系的存在狀態(tài)。根據(jù)相關(guān)測(cè)定分析，即使沒(méi)有根系方面的固結(jié)效果，單純以枯枝落葉層的防護(hù)作用下，可以抵御短時(shí)間的暴雨產(chǎn)生的沖刷和影響，相比于裸露的土壤可以減少實(shí)際遭受水體沖刷量達(dá)到92.7%～98.7%。同時(shí)，隨著坡度與雨水總量的不斷增加，整體的降低比例也會(huì)有所增加。由此可以看出，在森林涵養(yǎng)水源、穩(wěn)定河水流量及減少斷流方面，枯枝落葉層方面具有比較明顯的主導(dǎo)型作用和效果。

2.3 阻延徑流防洪減災(zāi)功能效果

當(dāng)外部環(huán)境的降雨強(qiáng)度過(guò)大，超過(guò)了土壤臨界持水能力時(shí)，林地表面會(huì)產(chǎn)生地表徑流現(xiàn)象，此時(shí)林地表面存在大量的枯枝落葉，會(huì)在一定程度上控制徑流的流動(dòng)速率，，枯枝落葉層的厚度越大，則水體的徑流速率越慢。經(jīng)過(guò)測(cè)定，當(dāng)林地表面的徑流深度為1 mm，坡度為25°，枯枝落葉層的厚度為3 cm 時(shí)，表面水體徑流速度為2.0 cm·s-1，如果沒(méi)有枯枝落葉覆蓋層，則水體的流動(dòng)速度可以達(dá)到55.2 cm·s-1。在不同的徑流深度條件下，不同厚度的枯枝落葉層會(huì)不同程度地控制水體的徑流速度及滯后殘留的具體時(shí)間。當(dāng)水體徑流深度在1～3 mm 時(shí)，整體的水體阻隔效果最為明顯，如果根據(jù)坡長(zhǎng)500 m 進(jìn)行換算，徑流在裸露坡面傾斜而下的情況下，在枯枝落葉層內(nèi)部流入溝道的總時(shí)間為2 h，同時(shí)在5～15 cm 的土層內(nèi)部流入對(duì)應(yīng)溝道的時(shí)間為72 h［3］。除此之外，枯枝落葉層具有良好的抗水體沖刷功能，可以進(jìn)一步影響林地的土壤結(jié)構(gòu)構(gòu)成及擴(kuò)大植物根系覆蓋范圍，提高土壤的緊密效果，提高土壤的抗沖刷能力，有效防止出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象。

2.4 幼林撫育管理工作

在造林之后的1～2 年，需要保證每年進(jìn)行幼林撫育工作2～3 次，第3 年和第4 年每年進(jìn)行一次幼林撫育，通過(guò)幼林的雜草和幼樹(shù)苗的整體生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)狀況，有效確認(rèn)幼林撫育的次數(shù)和頻率。在具體工作過(guò)程中，可以在每年5 月下旬到7 月下旬，每間隔15～20 d，通過(guò)使用鋤頭去除樹(shù)林中40～45 cm 高度的雜草，并且通過(guò)使用圓盤(pán)除草機(jī)械設(shè)備耙掉行間雜草。冬季通過(guò)采取埋土越冬保護(hù)工的方法實(shí)現(xiàn)，從10 月下旬階段開(kāi)始，將一、二年生長(zhǎng)的幼林通過(guò)使用沙子進(jìn)行表面埋嚴(yán)，并且在去年的4 月中下旬時(shí)間段，再將表面的沙子進(jìn)行撤除，有效保證幼林撫育管理工作的整體質(zhì)量和效果，避免出現(xiàn)大量樹(shù)苗死亡的情況。

3 根系土壤層保持水土功能與涵養(yǎng)水源 功能

森林根系土壤層具有固土護(hù)坡、含蓄降水的功能效果，有效避免出現(xiàn)大量水土流失問(wèn)題，避免一些森林地區(qū)在經(jīng)過(guò)強(qiáng)降雨天氣環(huán)境之后出現(xiàn)塌方、滑坡及泥石流等不同地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。森林中喬木樹(shù)體比較堅(jiān)挺，根系在土壤中的分散范圍較大，因此對(duì)土壤具有良好的固定和阻擋工作效果，在具有森林防護(hù)的山坡溝谷及堤壩等區(qū)域，很少會(huì)出現(xiàn)滑坡及泥石流等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。

根系土壤層具有涵蓄降水工作效果。地表面的覆蓋物對(duì)于土壤的改良效果非常明顯，可以有效防止雨水直接擊打在土壤表面，同時(shí)增加土壤內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)物質(zhì)，并且樹(shù)木的根系會(huì)對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)具有一定的改良作用，臨地表層和土壤生層空隙度會(huì)進(jìn)一步提升，具有較強(qiáng)的蓄水和保水效果。根系土壤層蓄水功能效果會(huì)受到土壤地質(zhì)條件、土壤厚度及植被根系活動(dòng)范圍等多方面因素影響，相關(guān)工作人員通過(guò)研究分析得出林地中的土壤透水性相比于草地高出2～5 倍，相比于農(nóng)田高出3～10倍。當(dāng)林木根系深度延伸達(dá)到1 m 左右時(shí)，深林的土壤含水量有著大幅度提升，同時(shí)大量的降水被直接蓄積在土壤內(nèi)部，可以有效起到滲流補(bǔ)給的功能，為周?chē)暮恿魉畮?kù)等增加枯水期的供水量，以此來(lái)有效達(dá)到涵養(yǎng)水源的效果。森林具有蒸騰土壤當(dāng)中水分的作用和效果，樹(shù)木根系從一種飽和濕潤(rùn)的狀態(tài)，變成一種干枯凋零的狀態(tài)屬于一種水分的吸收和水分蒸騰的過(guò)程。比如，水分年蒸騰量紅松、黑松為50～100 mm，落葉松林為50～150 mm，闊葉林為200～250 mm。

4 結(jié)語(yǔ)

森林保持水土和涵養(yǎng)水源的主要作用層級(jí)包含了林冠、根系土壤層及枯枝落葉層。通過(guò)這幾個(gè)不同的構(gòu)成等級(jí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)降水的合理調(diào)節(jié)，每一層級(jí)的作用相互關(guān)聯(lián)同時(shí)又各具特點(diǎn)，可以全面提高水土保持和涵養(yǎng)水源的功能效果。