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森林植被变化对流域水文影响的争论

来源:中国环境资源网  作者:中国自然资源学会  更新时间:2005-11-21 10:42:10   

摘要:针对“森林能否增雨、森林能否减少年径流量、调节枯水径流以及能否削减洪峰”等问题,综述了各种观点,分析了出现分歧的原因。作者认为森林对降水量的影响不大,森林植被的存在一般减少年径流量,而对调节枯水径流以及削减洪峰等的作用则因地带、因流域尺度而异。研究方法的局限性、研究对象的复杂性以及区域差异和尺度的影响,是导致争论的主要原因。正确评价森林的水文效应,应该注意地带性差异、尺度的影响以及不同森林的类型等。

关键词:森林水文学;流域;植被变化;争论

中图分类号:S715.3

文献标识码:A

文章编号:1000-3037(2001)05-0474-07

  20 世纪 80 年代初期,黄秉维[1]针对当时有些人过分夸大森林的作用,特别是就森林的水文作用的一些观点提出了自己的看法。强调不要过分夸大森林的作用,引起了比较强烈的反响。自 20 世纪初期学术界开始森林与水的关系的科学研究以来,世界各国就森林的水文作用做了大量的工作。不可否认,目前也形成了一些共识,比如森林通过林冠和枯枝落叶层的截留作用以及特殊的森林土壤结构对降水进行了再分配,使林内的降水量、降水强度和降水历时发生了很大的变化,从而影响了流域的水文过程[2]。但是,在森林水文作用的许多方面,国内外还存在争论,争论的焦点主要集中在:①森林能否增雨;②森林能否减少年径流、调节枯水径流;③森林能否削减洪峰等几个方面。如何认识这些争论以及怎样给森林的水文作用定位,对正确地评价森林的生态效益有着十分重要的作用。

1 争论的焦点问题

1.1 森林对降水量的影响

  争论双方的分歧主要是森林能否增加林区的降水量。从理论上解释,森林对降水量的影响主要分为对水平降水和对垂直降水的影响两个方面。

1.1.1 森林对水平降水的影响

  国内外学术界对这方面的研究结论比较一致,认为森林在相当程度上能增加水平降水。因为森林的层次结构多而复杂,枝叶茂盛,对雾等凝结水具有较强的捕获能力,当这些凝聚水落到地面上时,就相当于降雨。比如,据吕炯估计,我国云南南部热带雨林地区在旱季 11~3 月的 4 个多月中,林区每天午前均为浓雾笼罩,草木枝叶阻留大量水滴,每天平均可达 0.5mm 左右,整个旱季内达 50mm 以上,西双版纳景洪地区可达 70~80mm 以上[3]。从数量上来分析,森林附近水平降水量对于整个大气环流来说所起的作用却是有限的,但在多云雾地区的森林却是例外,云雾林所捕获的水分(雾滴)超过了其蒸散量[4]

1.1.2 森林对垂直降水的影响

  在这方面,存在的分歧较大。一种观点认为,植树造林能增加降水量。这种观点的理论解释是,由于森林可以吸收深层土壤水分供林木蒸腾消耗,给大气输送大量水分,这些气态水一部分随大气运动游离出森林系统之外,另外相当大的一部分反馈于林区及附近地区,森林上空湿度大,温度低,成为一个冷却的下垫面,有利于成云致雨,增加降水。另外,森林使下垫面平均粗糙度增加,使空气扰动高度抬高,气流系统抬升,促使对流形成而增加降水[4]。据我国东北长白山林区、甘肃兴隆山、江西太岳山等地的试验结果,森林能使降雨量平均增加 2%~5%[2]。另一种观点认为,森林致雨的影响非常小,甚至没有。Giambelluca 等[5]利用全球循环模型(GCM)模拟森林采伐后降水的情况,结果表明,降水减少的观测好像被夸大了,因为模拟时把森林砍伐后的地表覆被都假设成了草地,实际上地表覆被更多地转变成了灌木和幼林;他们在泰国北部也进行了模型模拟,模型中用的参数都是森林采伐后土地覆被的实际参数,但是,结果并未发现看起来好像是由伐木引起的区域降水的减少是由土地利用变化引起的。

  黄秉维[1]认为,森林致雨的结论可能是由于降水量观测误差造成的。
Sandstrom[6] 认为应该从比较水文学、景观、时间以及森林本身等因素来考虑森林的水文作用,而且这些因子还与地理位置及特定时间的土地覆被变化有关,因此,关于森林能否增加降水的问题,不能用“是”或“不是”来处理。

1.2 森林对径流量的影响

  关于森林与径流的关系,国内外有关学者争论较多也较激烈,而争论的焦点是森林植被的存在增加还是减少流域的径流量。

1.2.1 森林对年径流量的影响

  总结国内外大量的实验结果,主要有 3 种不同的观点:

  其一,森林植被的存在增加年径流量。这一观点首先以前苏联学者为代表,我国的一些学者也得出相同结论。前苏联斯莫列斯克、季洛夫、伏尔加河左岸的 3 个地区的统计资料表明,在相同的气候条件下,有林流域较无林流域径流量增加 114mm,即森林覆被率每增加 1%,年平均径流量增加 1.1mm[3]。金栋梁[7]通过对长江流域大面积森林流域的分析,认为森林覆盖率高的流域比森林覆盖率低的流域、有林地比无林地流域河川年径流量均有所增加,其增加幅度在 21.8%~32.8%。中国林学会森林涵养水源考察组[8],在华北选择了地质、地貌、气候等条件大致相似的三组流域进行对比分析,结果表明,在华北石质山区,森林覆被率每增加 1%,流域径流深增加 0.4~1.1mm。张天曾

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