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摘要：论文简要回顾了森林水文学的研究历史，并重点介绍了在森林水文学研究中居于重要地位的森林集水区研究的起源与发展，分析了这一研究方法的特点，并对主要研究结果进行了比较。大多数研究结果显示，去除森林可以使径流量增加，但森林与水的关系极其复杂，森林对径流量的影响因地域、森林类型以及森林管理方式等因素的不同而存在差异；在评价森林对流域径流量的影响时应全面考虑，分析各地区之间的差别，一个地区所得的结果不能作为森林生态系统水文功能的普遍规律而在其它条件不同的地区加以应用。今后应加强合作研究，特别是利用网络研究对比不同集水区之间的结果来探讨森林对径流的影响，同时重视新技术和新方法的应用。
关键词：森林；森林水文学；集水区；径流量
中图分类号：S715.3
文献标识码：A
文章编号：1000－3037(2001)05－0398－09
1 森林水文学研究的简要回顾
水文学是水的科学，它主要研究水的循环过程，包括陆地表面不同时期的降水量、植被的截留、土壤的下渗和径流的形成以及水在海洋和陆地之间的循环过程等。在陆地生态系统中，水是一个重要且易变的环境因子，除受地理、大气和地质条件的制约外，土壤、植被以及人为作用对水分变化也具有重要的调节能力。地球陆地表面的 1/3 是森林，覆盖面积为 4300×106hm2，其中 2500×106hm2 为郁闭林，1800×106hm2 为稀疏丛林（包括稀树干草原，灌木和退化林）[1、2]，森林的总面积为农作物的 3 倍以上。因此，对森林生态系统水文功能的研究具有重要的意义，不仅有助于了解森林生态系统中水分的运转过程与机制以及对生态系统结构、生物地球化学循环、能量代谢和生产力的影响，而且能正确评价和认识森林的作用，为森林合理经营利用、保护自然和水资源以及维持人类生存环境的稳定提供持续发展的科学理论。
水是树木和森林生长、发育必不可少的环境因素，同时也是人类生活不可或缺的物质，因此，自古代起人类便开始了对水本质的探索，并形成了一些原始的观点。
早在公元前 3～4 世纪，Plato 就接受了古希腊关于物质基本元素的理论，认为水是构成物质的基本元素之一；Aristotle 通过分析地球上空空气冷却转变为水的过程，提出了地面上的水是由气体转变而来的观点。Alexandria 第一个将径流作为流体来测量，Bede(673～735) 首次对水文气象进行了描述。然而，直到 17 世纪人们才开始通过实验对水文进行科学的认识。Halley(1656～1742) 和 Dalton(1766～1844) 主要对水分蒸发进行了研究；Wren 和 Hooke 主要研究了降雨量的测定[3]；Penman 提出了用于估计潜在蒸发的等式；Pierre Perrault和 Edme Mariotte(1674)对法国北部塞纳河流域的降雨和河流流量进行了测定，结果显示该地区的降水量远远超过了河流流量；Edmund Halley在水文蒸发方面作了许多早期的工作，他们被认为是现代水文学的奠基者之一[4]。
中国对森林与水文关系的认识也可追溯到 2000 多年前。《汉书·贡禹传》（公元前 48～公元前 33 年）中已有“斩林木亡有时禁，水旱之灾未必不由此也”的记载，在其他如《淮南子》、《齐民要术》（公元 533～554 年）、《农政全书》（公元 1639 年）等中国古代文献中也可见到许多关于树木与水文关系的描述。我国对森林水文效应的科学研究开始于 1924 年，前金陵大学美籍学者罗德明和李德毅在山东崂山和山西五台山观测了森林对径流、泥沙的影响。新中国成立以后，我国的森林水文学研究得到了全面开展，各林业科研院所和大专院校从森林水文单项效应和森林流域综合效应全面开展研究并取得了一系列重要的成果。
2 森林集水区研究
森林与水相互作用的研究开始于本世纪初期，到目前为止，对于森林生态系统的涵养水源、净化水质、保持水土、减洪、滞洪及抵御旱涝灾害等水文效应已得到世人的共识。而森林和森林砍伐对径流的影响作为森林水文学研究的一项重要内容，很久以来就受到了人们的关注。其中森林集水区实验作为一种研究森林管理方式对径流量影响的方法在世界上被普遍采用，帮助人们认识了水文循环过程以及土地利用方式对它所造成的影响，它在人们对水文的科学认识中起到了极为重要的作用[5]。下面就森林集水区研究的历史和目前的研究概况、主要结论等方面进行简要的回顾。
2.1 森林集水区研究的起源
以流域为单元研究森林对河川径流的影响始于 19 世纪后期。当时，在 Alps 地区发生了一系列的自然灾害，村庄洪水泛滥、山体滑坡、农田遭到破坏，这些都是由于为建立牧场而砍伐了大量森林所带来的严重后果，但它也促使了世界上第一个集水区研究的开始。1900 年，在瑞士的 Bernese Emmental地区对两个 0.6km2 集水区中水文对降雨的反应进行了比较[6]。其中一个集水区是 Sperbelgraben（99% 为森林），另一个是 Rappengraben（69% 为牧地，31% 为森林）。比较结果表明，在 Sperbelgraben 集水区洪水流量和每年产水量虽然比后者低，但基流却比后者高，河床侵蚀是 Rappengraben 的一半，山体滑坡几乎不发生[7]。在俄国，最早记载对森林水文研究的是 M.K.Torsky(1894) 在奥吉河上游的观测。他发现在情况近似的小流域中无森林覆被的径流为 155mm，森林覆被率为 18% 时，径流为 119mm，而当森林覆被率为 46% 时，径流为 112mm。
美国紧随欧洲之后开展了森林集水区研究。美国的森林覆盖率为 30%，随着人口的增长和大范围的移民，在 19 世纪后期许多森林被砍伐[8]。随之而来产生的一系列后果引起了人们对森林水文作用的关注，从而也开始了一系列的科学研究。首次研究是 1911～1912 冬天在 New Hampshire的 White Mountain开始的，结果表明，从森林流域中流出洪水的洪峰比从沼泽地流出的低[9]。
美国科罗拉多州南部的 Wagon Wheel Gap 配对比较集水区实验是具有真正科学意义上集水区研究的开始。该集水区建立于 1909 年，面积约 0.9km2，年降水量 530mm，其中几乎一半为降雪。实验测量从 1911 年开始，两个集水区被共同观测 8 年后，其中一处集水区的树木全部被清除，而另一处则保持原状以作为对照。又经过 7 年的对比研究发现，清除森林后每年大约可以增加水流流量 30mm，但增加的水量大部分为春季洪水，少部分为夏季的枯水期流量[10]。
2.2 不同国家与地区的森林集水区研究
2.2.1 美国
在 Wagon Wheel Gap 实验后，大量的集水区研究相继开展起来，这其中最有影响的是 Coweeta 集水区研究。Coweeta 位于美国北卡罗来那州，研究工作开始于 1933 年，它一直被认为是世界上持续研究历史最长的集水区[11]。该集水区面积 18km2，由 25 个单独的小集水区组成，其中包括清除森林和重新种植树木等不同的处理。Coweeta 长期的水流量记录为评价由不同的森林管理方式而引起的水文效应提供了可靠的数据来源。研究结果显示，清除森林可以增加大约 15% 的平均水流量和洪峰流量。长期的实验结果还显示水流量与森林类型密切相关，由阔叶林转变为松林后，径流量每年减少 250mm。由阔叶林转变为草地后也改变了水流量，但改变量与草地的生产量有关，草地生产量的下降导致了水流量的增加。Coweeta 集水区研究的主要水文学结论是：林业管理者应认识到不同的管理方式影响了水分蒸发和截留，从而也影响到了集水区的水流量。
Coweeta 集水区的研究还带动了包括 Hubbard Brook在内的其他一些地方的森林集水区研究。Hubbard Brook集水区位于美国新汉郡 (New Hampshire)阿巴拉契亚 (Appalachian Mt.)山脉北部地区一处面积为 31km2 的高地区域，研究开始于 1955 年，由一系列小集水区 (0.1～1km2) 组成。由于积雪的融化使该地区几乎每年都受到洪水的威胁，所以，该研究的中心目的是为了寻找一个能够成功控制水流量最大值的理想方法[12、13]。20 世纪 60 年代以来，它还成为了水质研究的场所[14]。阿巴拉契亚山水文区的 29 个对比流域实验结果表明，在采伐 20% 的森林后可以观测到流域水量的增加，将实验流域的森林全部采伐后，流域年产水量的增加幅度在 0～400mm 以上，采伐面积每增加 10%，流域年产水量增加 28mm。在位于东部海岸平原水文区的 7 个对比流域实验中，采伐面积最少的为流域面积的 45%，结果增加流域年产水量 100mm 以上；全部采伐流域森林后则年产水量可增加 250mm 以上，采伐面积每增加 10%，流域年产水量可增加 18mm。
2.2.2 西欧
英国的集水区研究开始于 20 世纪 60 年代，其最初目的是为了研究在高地集水区域由种植针叶林所带来的水文后果。他们的集水区实验主要集中在威尔士中部的 Plynlimon 地区和苏格兰的 Balqunidder 地区。其中 Plynlimon 集水区位于威尔士中部，20 世纪 60 年代晚期开始比较研究。两临近的集水区面积大约各 10km2，其中一个被成熟的森林所覆盖，另一个被草地所覆盖[15]。研究结果发现，森林覆盖的集水区每年的蒸发量总高于草地覆盖区，造成这一结果的原因是由于森林林冠对降水的截留以及其快速的蒸发，树冠截留雨水的蒸发使整个集水区内的蒸发量增加了 1 倍[16]。在一些小的洪水中，森林区域洪峰流量低于草地区域，但大的洪水时，二者差异不明显。随着研究的深入，研究的范围从水流流量转移到了水流中的养分循环、酸化、沉积和水质的研究。
在 Plynlimon 集水区实验获得成功后，人们认识到应在气候、地形和土地利用方式不同的地区开展相似的研究，这促使了 Balquhidder 集水区实验的建立。Balquhidder 集水区实验分别比较了草地与荒地以及草地和针叶林等不同植被覆盖类型的水文过程[17]。结果发现，在 Balquhidder 森林植被的存在同样会减少产水量，这也是由于林冠对降雨的截留而导致蒸发量大大增加[18]。
1948 年，德国在 Harz 山上部地区建立了两个面积约 0.75km2 的小集水区，其中 Wintertal 被云杉林覆盖，而 Lange Bramke集水区的树木被砍伐，以草地覆盖。从那时起，主要开展了水平衡、水化学和水流过程的长期研究[19]。研究结果显示在 Lange Bramke由于森林的重新恢复导致水流量减少，而在 Wintertal 由于森林被砍伐而使年水流量增加。此外，德国还在 Krofdorf 开展了一项复杂的、多项配对比较的长期森林集水区研究，该实验采用了校核观测的办法来剔除其它因素对森林采伐实验的影响。研究结果表明，分段采伐流域 96% 山毛榉林后的第二年流域年产水量增加 86mm，这比根据 10 年校核观测计算的流域产水量高出 39%[20]。
2.2.3 东欧
以前苏联为代表的东欧诸国对森林与径流的关系研究以气象水文局、科学院、农业、地质、水利和林业部门设立的大量径流观测站为基础进行了长期的观测。Yiwanov (1951)曾对 123 条河流的 212 个集水区的水文与森林植被的覆被率的关系进行了分析。早在 20 世纪 60 年代，前苏联科学院院士 Molchanov[21] 就总结了全国的研究成果，发表了《森林的水文作用》的专著，从森林对降水的影响、森林与雪被及其融化和土壤融冻的关系、森林地被物、森林土壤与水分、地下水、地表径流、森林的水源涵养和水分调节以及森林覆被率对集水区河川径流的影响进行了系统的论述。尽管大量的研究结果倾向于森林能增加集水区河川总的流量，但该书客观地指出了森林对径流影响的复杂性，证明森林的覆被与流域的径流并非简单的线性关系，它取决于具体地区的气候，特别是降水量以及地貌、土壤类型结构、集水区的面积和森林植被本身的组成、结构及生产力等一系列因素。
2.2.4 中国
我国的森林集水区研究开始于 20 世纪 60 年代，研究的内容主要集中在探讨森林植被覆盖率变化与流域径流量变化的关系，其中包括植被覆盖率变化对年径流量及其季节分配、洪水量、洪水过程、径流组合变化等方面。刘世荣等 (1996) 对我国有关森林水文生态效应的集水区研究做了比较全面细致的总结和对比，从地跨我国寒温带、温带、亚热带、热带的小集水区实验以及黄河流域、长江流域等较大集水区的研究结果来看，多数结论认为森林覆盖率的减少会不同程度地增加河川年径流量[22]。但同时也存在另一种相反的结论，在长江中游（包括岷江流域）5 组多林和少林流域 (674～5322km2)，黑龙江、松花江水系 20 个流域 (101～170000km2)[23]，四川省西部米亚罗高山林区、岷江上游冷杉林集水区内[24]，祁连山北坡后山地带[25]，永定河四级支流——崇礼县的东、西沟[26]的研究表明，森林存在会增加河川径流量。这里要特别指出的是早在 20 世纪 80 年代黄秉维先生就提出了关于正确估计森林效应的论断[27、28]，尽管直到目前仍存在着一些不同的看法，但是他的提法对于冷静而科学地分析森林与水的复杂关系无疑起到了重要的警示作用。
2.2.5 其它国家
东非集水区研究项目开始于 1957～1958 年。在肯尼亚、乌干达和坦桑尼亚等东非国家中，随着当地人口的增加，农业用地压力也不断提高，这促使一系列集水区研究开始进行，目的在于探讨有关上游集水区土地利用变化所带来的水文后果。根据实验结果，他们为政府提供了一系列改变土地利用方式的选择[29～32]。
由于日本是一个多山的国家，所以其对森林水文效应的研究开始较早。1911～1919 年，日本山林局在世界上首先采用单一集水区在茨城县的太田实验场地开始对森林的水文效应进行研究。1924 年在爱知县实验林场设置 4 个流域试验地，对流域径流量随林相变化的比较试验以及不同树种林木蒸腾量的比较研究，结果表明森林采伐可增加直接径流 15%～100%，森林完全采伐年径流量增加 300mm 左右。到 1958 年为止，日本先后对上川、釜渊、宝穿川、龙之口各实验流域森林采伐的水文效应进行了研究，结果表明小流域的径流量随森林的皆伐、择伐而增加。1966～1972 年，日本林业厅在木曾川、北上川、沼田川、酒甸川 4 个流域中设立了 86 处观测点进行水文观测，结果表明森林覆盖率大小与洪峰流量成反比，与枯水期流量成正比。近年来，日本的森林水文研究主要集中在两个方面：通过一系列集水区实验对采伐或造林给流域径流量造成的影响进行综合研究；对降雨截留、蒸发散、下渗容量、地层中的重力水动态、地表径流等个别水文现象进行分项研究 [33]
除以上提及的一些开展此项研究较早的几个国家和地区外，其他一些国家和地区如加拿大、澳大利亚、新西兰等也都相继开展了集水区研究。目前森林集水区研究在世界上已经被广泛开展，不同地区、不同森林类型都有所涉及。1993 年 Whitehead 和 Robinson[34] 在 Bosch 和 Hewlett (1982)[35]工作的基础上，对世界上 100 个森林集水区研究的分布情况进行了统计，结果如图 1 所示。
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图 1 世界集水区研究分布图
Fig.1 Distribution of 100 word-wide catchment experiments carried out in various rainfall ranges
2.3 森林集水区研究方法评价
根据森林集水区的林种和林况的不同以及研究区域具体条件和研究目的的差异，不同的森林集水区实验常采取不同的研究方法，大致可以分为以下 3 类。
(1) 比较不同集水区径流的研究。最简单的例子是选择两个除植被类型不同外其它方面都尽可能相似的集水区，对其实验结果进行比较；
(2) 单一集水区研究。这类实验在不同植被类型覆盖的条件下对同一集水区进行研究，它可预测陆地植被变化后径流可能发生的模式，并同实际的观测结果相比较；
(3) 单个集水区和相关集水区比较相结合的研究。两个基本情况相似的集水区共同被测定一段时期，然后改变其中一个集水区的覆盖植被类型，而另一个仍保持不变作为对照。
以上 3 种集水区研究方法各有利弊。第一种方法最大的优点是可以很快得出结论，然而，事实上没有两个集水区是完全相同的，因此，所观察到结果中的差异可能是由于植被以外的其他因素所造成的；第二种方法解决了在陆地覆被物被改变以前其他因子不同的问题，然而，气候变化的影响仍不能被排除，植被变化前测定的天气可能与植被变化后的天气存在着较大的差异。因此，在实际研究中通常采用的多是第三类方法，因为由气候变化所造成的影响可以通过比较两个集水区在植被变化前后的输出水量来确定。
森林集水区研究中所采用的集水区面积主要取决于实验地点的地形、气候和土壤等因素，从世界范围来看，平均面积为 80hm2（范围 1～2500hm2），其中面积在 50～100hm2 的集水区被普遍采用[35]。因为若集水区太小，容易造成试验误差；但太大的集水区则难以管理，也难以准确测量。
3 基于森林集水区研究的初步结果与评价
集水区研究的大量开展为我们提供了更多的认识森林水文效应的机会，但由于森林水文效应问题本身的复杂性以及各个地区实验条件的差异，所得出的结论并不完全一致。总体上来看，关于森林与径流的关系主要有以下 3 种不同的观点。
3.1 森林的存在会使径流量增加
前苏联的许多研究结果认为，森林覆盖率增加能提高河川流量，并引用大量由于采伐森林造成河流水位下降和造成干旱的历史事实加以证明。我国长江中游（包括岷江流域）5 组多林和少林流域 (674～5322km2) 的对比分析结果也表明，多林流域的年径流量比少林流域的大多林流域的年径流系数比少林流域的增加 33%～218%。对我国东北地区黑龙江、松花江水系 20 个流域 (101～170000km2)10 年测定的多元回归分析结果也得出相同结论，森林覆盖率每增加 1%，年径流量增加 1.46mm[23]。对我国西北地区秦岭北坡的石头河和黑河流域径流量的分析表明，在 50～60 年代，由于流域的林分质量都经过较大的破坏，径流量分别下降 23.6% 和 32.6%。但石头河流域有较多林地被划为保护区，林分质量有较大提高，每公顷年产流量 6405.9m3，而黑河流域每公顷产流量为 4364.5m3，前者比后者高出 46.8%。马雪华也观察到在西南地区四川省西部米亚罗高山林区、岷江上游冷杉林集水区内，采伐森林会使年径流量减少[24]。此外，王金叶和车克钧 (1998) 对西北地区祁连山北坡后山地带[25]、李昌哲 (1986) 对华北地区永定河四级支流——崇礼县的东、西沟[26]的研究也表明，森林的存在不会减少河川径流量。研究者在解释这一现象时强调了森林在降水充沛的湿润气候条件下较少的蒸散耗水、森林土壤良好的渗透作用和水源涵养作用，从而保证了河川水分的均匀分配和对流量洪枯的调节。
3.2 森林的存在与径流量之间没有明显的关系
前苏联西北部和上伏尔加河流域等集水区的观测，提出森林对小流域年径流量无明显影响，或发现不出明显的规律性。我国的一些研究也得到了相似的结果，据在海南岛万泉河乘坡水文站和昌化江毛枝水文站的观测资料表明，随森林植被变化河川径流量变化并不十分明显。乘坡水文站控制面积 727km2，60 年代、70 年代森林覆盖率分别为 15%、40%，年降水量分别为 2601、2428mm，年均径流量分别为 1805、1676mm，年均径流系数均为 0.69[36]。
3.3 森林的存在会减少年径流量
国际上大多数国家的研究者在不同地理区域得出的结论多是认为森林的存在会使径流量减少，前文提及的美国、英国、德国、日本以及我国的大多数研究结果都已经证实了这一点。除此之外，其他许多地区的集水区研究也得到了相似的结果。Hibbert 在 1967 年总结了世界上 39 个集水区的研究结果，得出如下结论：①森林覆被的减少可以增加水的产量；②在原无植被覆盖的地区种植森林将会减少水的产量；③植被对处理方式的反应是多方面的，并且往往是难以预测的[37]。
1982 年，Bosch 和 Hewlett 就植被变化对产水量的影响这一问题对世界上 94 个集水区进行了总结，其结果进一步证实了 Hibbert 的前两条结论，虽然结果的变化范围较大，但总的趋势是一致的。此外，他们还对不同植被类型（包括针叶林、落叶阔叶林、灌丛和草地）对集水区产水量的影响进行了探讨。通过详细的研究发现，产水量随集水区植被变化而波动的趋势是可以预测的，针叶林和桉树林的覆盖面积每变化 10%，则产水量变化为每年 40mm；落叶阔叶林和矮灌丛则分别为 25mm 和 10mm[6]。变化最大的是在美国北卡罗来纳州的 Coweeta 17号集水区，在裸地 100% 种植松树林后水流的年减少量为 662mm，类似的变化还出现于美国的 Oregon 和南非等地区[38]。Stednick 在 1996 年对美国 95 个集水区的实验进行了总结，也得到了相同的结果[39]。
如前所述，我国的多数研究结果表明森林覆盖率的增加会不同程度地增加河川径流量。但在干旱、半干旱地区，由于森林植被蒸腾耗水在生态系统水分平衡中占的比重较大，森林有明显减少径流量的作用。位于我国华北地区的山西省黄土区清水河流域，面积 435km2，森林覆盖率在 60、70 和 80 年代末分别为 25.13%、55.29% 和 57.88%，而年均径流量则分别为 55、46 和 23mm，年均径流系数分别为 9.3%、8.3% 和 4.5%，随着森林覆盖率增加及林龄增大，年径流量、年径流系数都明显减少[36]。对晋西黄土残塬沟壑区中部——山西省吉县境内的红旗林场的少林和多林流域的对比研究也表明，少林流域的径流量明显多于有林流域，这主要是由于多林沟植被蒸发较多[40]。
3.4 对不同观点的评价
尽管大多数研究结果的总体趋势都倾向于森林的存在会减少区域径流量，但影响集水区径流量的因素纷繁复杂，森林对径流量的具体影响还会受到地域、流域大小和森林类型等多种因素的制约。例如多数研究进一步发现森林砍伐和种植森林对水流量的影响还与试验地区的年均降水量和试验期间的降水量有关。在高降雨量地区，由植被消失和植被恢复而引起的水量变化都是最大的。然而，由森林砍伐而引起的水流变化的持久性不如降雨量低的地区，这是由于降雨量高的地区植被恢复的速度也是很快的。但在另一方面，在降雨量高的地区，植被处理后集水区水量的年变化与降雨量年变化的相关性并不大。在干旱地区由于植被恢复速度慢，所以，由植被变化引起的流量变化比较一致，但和实验当年的降雨量有明显的相关性。森林恢复过程中产水的减少量与幼林的生长速度相关，而植被砍伐后水流的减少量与植被的恢复速度相关。
长期的集水区研究还发现，由于集水区植被改变而引起产水的变化量与森林的砍伐方式以及砍伐后的处理方式有很大的关系。据 Cornish 在澳大利亚新南威尔士州对湿性桉树林的水文研究结果显示：在原生桉树林被砍伐后的最初几年中，集水区内的产水量会增加 150～250mm/a，增加量与森林被砍伐的面积直接相关 (29%～79%)；但当砍伐面积小于 20% 时，产水量的变化不明显。在被砍伐的森林自然恢复 2～3 年后，集水区内的产水量开始减少，在这以后的 4 年中，产水量减少的速率与桉树林恢复的速度相关。在其中一个砍伐面积最大且森林恢复速度也最快的集水区内，产水量的减少在森林被砍伐后的第 6 年达到了最大值——250mm，这使该集水区此时的产水量甚至少于森林砍伐以前。这主要是因为桉树幼林的水蒸发量急剧增加，超过了原生林，从而导致集水区内产水量的减少[41]。另据 Jayasuriya 等对澳大利亚桉树 (Eucalyptus regnans)林水文效应的研究结果表明，森林砍伐的方式等因素也会影响到实验集水区内的产水量。同一的稀疏间伐方式比斑块状砍伐方式能更有效地提高集水区的产水量。当分别采用两种方式处理后，在初期阶段，集水区的产水量都增加了 25%～30%(130～150mm/a)。但自然恢复 11 年后，采用前者处理方式，集水区的产水量仍增加了 15%，而后者的产水量已无明显增加[42]。另据 Ruprecht 和 Stoneman (1993)对澳大利亚其他地区红柳桉树 (Eucalyptus marginata)林的水文效应研究也得到了相似的结果[43]。Hornbeck 等对美国西南部 11 个集水区产水量的长期变化进行了比较研究，结果发现在森林砍伐后并人工控制自然恢复，其集水区的产水量增加了 350mm/a；而在森林自然恢复的集水区内，产水量增加为 110～250mm/a。如果不进行人工控制，让森林自然恢复，则森林砍伐后产水量的增加值下降得很快，一般不会超过 10 年[44]。
总体来看，尽管大多数集水区研究的结果都倾向于第三种观点，前两种观点只是少数集水区研究的结果，然而森林与水分的关系极其复杂，不同自然地理环境或相同自然地理环境下不同结构类型的森林对大气降水的截留、林内降雨的再分配、地表径流、地下径流以及对蒸发散产生的影响不尽相同，由此而造成了水分大循环、小循环和水量平衡的时空格局与过程的差异。因此，对森林生态系统水文功能的研究要根据具体条件进行分析，对不同情况下森林的水文功能要进行综合比较，不能将某一环境条件下得出的结果作为一般规律而加以应用。
4 进一步研究的趋势与展望
4.1 加强合作研究
集水区研究在过去的一个世纪中已经取得了极大的发展，它不再仅仅局限于简单的配对比较，而是更为复杂的多个集水区之间的多项对比，其中也包括了集水区内部过程和机理的研究。而目前研究的焦点都集中在局部区域乃至全球的环境变化方面，水文、水化学以及生态系统之间复杂的相互作用关系使多个集水区统一协作研究成为必然。在水文方面的国际科学计划中，例如 UNSCO 的“国际水文二十年 (IHD)”和“后继计划 (IHP)”以及 WMO 的操作水文计划，它们的长期目标就是为了测量全世界所有集水区的水文变化。20 世纪 70 年代以来，国内外已经有了许多关于森林科学研究的网络组织，如 FREND (Flow Regimes from Experimental and Network Data)计划，它主要由欧洲 13 个国家的集水区研究组成，目的是探讨水文格局的自然和人为影响变化，该计划希望通过大的国际合作使水文研究的结果不再局限于某一单独的集水区，并使这些结果能得到推广。40 个欧洲研究机构的集水区数据被收集到一起，成为一个广泛的数据库，它被用于系统分析和模拟以归纳出研究结果。ERB (Experimental and Representative Basin)，该组织主要通过交流集水区研究数据和信息增强合作研究；ENCORE (European Network of Catchments Organized for Research on Ecosystems)，是整个欧洲的集水区合作研究[28]。
许多先进的水文和生理生态测量技术的发展也使以前不能测量的许多水文和林木耗水过程的诸多方面成为了现实，这也大大促进了森林水文学的研究。中子和电容探针技术 (Neutron and capacitance probe)可以非破坏性地测量土壤的湿度；零流量水平置换技术 (Zero flux plane displacement techniques) 可以用来测量土壤中水的流动；自动气象站能够通过卫星传送它们所观测到的所有气象变化；遥感技术可以测量大多数人类不能亲自到达地点的水文变化，甚至包括水流的数据。更为重要的是水化学家和物理学家一起推动了实验集水区内水文过程的探索。精密的微气象设备应用 Bowen 比率和涡流相关技术 (Bowen ratio and eddy correlation techniques)使现场测定边界层内的蒸发水流成为可能；稳定的同位素技术和惰性化学元素追踪技术 (Stable isotope techniques and inert tracers)提供了一种化学指纹，这可以用来测定集水区内的水流及其过程与机理。
4.2 重视新技术应用
我国在森林水文研究方面也建立了自己相应的研究网络，如由中国科学院负责建立的中国生态系统研究网络 (CERN)，在其 29 个实验台站中有 7 个属于森林台站。森林类型包括热带雨林、亚热带常绿阔叶林、亚高山针叶林、温带落叶阔叶林以及寒温带针叶林等各种森林类型，并都积累了多年的观测资料。此外，林业部和其他一些部门也有一系列的森林实验台站。我们应充分利用这些已经建立起来的实验场所，借助于先进的科学仪器进行相互联系、相互比较的森林水文研究，促进我国的森林水文学发展。
4.3 重视过程与机理研究
森林影响径流是一个复杂的过程，而远非简单的数量大小的问题。不同的树种、不同的植被结构，在不同的地区、不同的季节都会产生不同甚至截然相反的效应。杨树、柽柳等在一些干旱地区水文效应上所起的负作用已经引起了人们的关注，因此，今后的研究应重视森林植被与水分耦合关系的基本过程与作用机理研究，以使所得结论更加客观，更便于实践中应用。
森林对径流的影响是一个复杂、而且存在很大争论的问题，本文作为一篇综述性的文章很难也不可能对这一问题及其分歧的原因作出科学的解释和评判。但是如果通过这篇文章，能引起有关方面对这一复杂问题的注意，并在今后的科研工作中进一步积累资料，找出复杂事物的内在规律，更好地为植被恢复和生态建设提供科学依据，则是本文写作的真正目的所在。
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