森林水土保持功能与生态效益评价

李险峰,郭昭滨

(1.黑龙江省水利科学研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；2.黑龙江省森林防火预警监测信息中心，黑龙江 哈尔滨 150090)

水土资源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，但由于自然和人为的原因，水土流失问题日益突出。水土流失不仅造成了水土资源的损失与破坏，导致自然资源和生态环境恶化，同时也影响到了社会经济的可持续发展。森林通过对降水截持、削弱雨点动能、增加地表粗糙率、调节径流、控制土壤侵蚀和改善水质等方面发挥着积极的生态作用，是维持国家生态环境的重要生态屏障。而对森林植被水土保持功能进行科学的评价，更是让人们客观了解到森林对生态及社会安全运行发挥的重要作用。

1 森林水土保持功能研究

森林植被通过对水分循环与过程的生物调控成为控制水土流失的关键因素[1]。森林影响着水分传输过程，降水会经历由枝干和枝叶组成的林冠层截留、林地上富集的枯枝落叶层吸持、发育疏松而深厚的土壤层入渗3个阶段。

1.1 林冠层水土保持功能

降水进入森林生态系统所经历的第1次分配就是林冠层截留，被拦截的降水最终经过蒸发重新回到大气中，从而减少进入土壤中的水分。植被冠层通过叶片截留降水和树干导流降水，影响到达地面的雨量的同时也减弱降水对土壤的侵蚀。我国关于树冠截留率的研究表明，林冠的截留率一般为11.4%～36.5%，特殊地区可达到48%[2]，表现为混交林大于纯林、针叶林大于阔叶林，林分结构、郁闭度、叶面积及气候条件均会对林冠截留造成影响。

1.2 枯枝落叶层水土保持功能

枯枝落叶层位于林冠层和土壤层之间，是森林水文效应的第2个层次，主要由林木、林下植被凋落物及枯死的植物残体组成。枯落物层形成疏松海绵状覆盖物，具有较好的吸水、持水能力，能够吸收地表径流、抑制土壤水分蒸发，起到保护植被和土壤的作用。枯落物层对降水的拦截能力也有所差异，这种能力受枯落物组成、分解状况、水分状况等多种因素影响。综合各种研究结果得出，枯落物的最大持水量可达到自身干质量的2～4倍，最大持水率可达到309.54%[3]。

1.3 土壤层水土保持功能

森林土壤是森林水文效应的最后一个层次，也是水分转化和转移的重要介质。土壤蓄水能力取决于土壤容重和孔隙度等物理性质，而林木根系和枯枝落叶改善了上述性质，使得土壤蓄水和透水能力增强。尤其是林地土壤的孔隙度要大于其他土地利用类型，大孔隙可以产生优先流，对水分运输等过程起到重要的调节作用，从而增大土壤的入渗率和入渗量。森林土壤的储水能力很强，研究表明乔木土壤蓄水量大于灌木和草地，白桦林的蓄水量是荒坡蓄水量的3.21倍，阔叶林土壤蓄水量大于针叶林。

2 森林水土保持功能评价研究

随着森林水土保持机理研究的深入，森林水土保持功能评价已经历了定性到定量，由单项研究到多方面、多层次的生态环境综合研究，指标也从单一指标逐步发展为多个指标体系进行综合评价。

2.1 单一评价指标

起初森林水土保持功能评价局限于单项指标或单项内容的研究。研究人员通过对黄土丘陵区人工林地的研究，分别得出植被覆盖度与土壤侵蚀量及径流量之间的关系方程，结果表明它们之间的相关性很强，但这种结果具有一定局限性，不同植被类型在覆盖度相同的情况下，水土保持功能有所差异，覆盖度这一单一指标无法反应植被水土保持功能。

2.2 综合评价指标体系

鉴于单一指标无法准确评价森林水土保持功能，学者们提出了很多综合性指标体系。黄进等人利用林冠截留率、灌草层盖度、枯落物盖度、土壤稳渗透速率、土壤可蚀性K值等8个指标对浙江省生态公益林的水土保持功能进行评价[4]；于法展等以江西庐山主要森林植被为研究对象，选取了郁闭度、丰富度指数、毛管孔隙度、枯落物分解强度、海拔、坡度等15个指标构建多层次多指标的水土保持功能评价体系[5]；张锐选取了植被、枯枝落叶、土壤、地形4个准则层的19个评价指标综合比较了5种类型人工林地的水土保持功能，发现杉木纯林优于其他植被群落。

上述指标均以群落的观点综合对森林的水土保持功能做出合乎实际的科学评价，指标体系也能较为全面地反映植物特性。但目前为止，鉴于影响因素的复杂性及效益计量的特殊性，森林植被水土保持功能的评价存在很多方法，各种方法的适用性仍有待进一步讨论。