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。