水源涵養(yǎng)林(forest for water resources conservation)，是具有特殊意義的水土防護(hù)林種之一，是一種復(fù)雜的森林生態(tài)系統(tǒng)，具有森林普遍具有的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，最主要的是具有涵養(yǎng)保護(hù)水源、調(diào)洪削峰、防止土壤侵蝕、凈化水質(zhì)和調(diào)節(jié)氣候等生態(tài)服務(wù)功能。

水源涵養(yǎng)林 - 簡介

水源涵養(yǎng)林是調(diào)節(jié)、改善、水源流量和水質(zhì)的一種防護(hù)林，簡稱水源林。它泛指河川、水庫、湖泊的上游集水區(qū)內(nèi)大面積的原有林(包括原始森林和次生林)和人工林，是涵養(yǎng)水源、改善水文狀況、調(diào)節(jié)區(qū)域水分循環(huán)、防止河流、湖泊、水庫淤塞，以及保護(hù)可飲水水源為主要目的的森林、林木和灌木林。

水源涵養(yǎng)林 - 功能作用

水土保持功能

水源林可調(diào)節(jié)坡面徑流，削減河川汛期徑流量。

一般在降雨強(qiáng)度超過土壤滲透速度時(shí)，即使土壤未達(dá)飽和狀態(tài)，也會(huì)因降雨來不及滲透而產(chǎn)生超滲坡面徑流;而當(dāng)土壤達(dá)到飽和狀態(tài)后，其滲透速度降低，即使降雨強(qiáng)度不大，也會(huì)形成坡面徑流，稱過飽和坡面徑流。但森林土壤則因具有良好的結(jié)構(gòu)和植物腐根造成的孔洞，滲透快、蓄水量大，一般不會(huì)產(chǎn)生上述兩種徑流;即使在特大暴雨情況下形成坡面徑流，其流速也比無林地大大降低。在積雪地區(qū)，因森林土壤凍結(jié)深度較小，林內(nèi)融雪期較長，在林內(nèi)因融雪形成的坡面徑流也減小。森林對坡面徑流的良好調(diào)節(jié)作用，可使河川汛期徑流量和洪峰起伏量減小，從而減免洪水災(zāi)害。結(jié)構(gòu)良好的森林植被可以減少水土流失量90%以上。 [1]

滯洪和蓄洪功能

水源林可減少徑流泥沙含量，防止水庫、湖泊淤積。

河川徑流中泥沙含量的多少與水土流失相關(guān)。水源林一方面對坡面徑流具有分散、阻滯和過濾等作用;另一方面其龐大的根系層對土壤有網(wǎng)結(jié)、固持作用。在合理布局情況下，還能吸收由林外進(jìn)入林內(nèi)的坡面徑流并把泥沙沉積在林區(qū)。

降水時(shí)，由于林冠層、枯枝落葉層和森林土壤的生物物理作用，對雨水截留、吸持滲人、蒸發(fā)，減小了地表徑流量和徑流速度，增加了土壤攔蓄量，將地表徑流轉(zhuǎn)化為地下徑流，從而起到了滯洪和減少洪峰流量的作用。 [2]

枯水期的水源調(diào)節(jié)功能

水源林可調(diào)節(jié)地下徑流，增加河川枯水期徑流量。

中國受亞洲太平洋季風(fēng)影響，雨季和旱季降水量十分懸殊，因而河川徑流有明顯的豐水期和枯水期。但在森林覆被率較高的流域，豐水期徑流量占30～50%，枯水期徑流量也可占到20%左右。森林能涵養(yǎng)水源主要表現(xiàn)在對水的截留、吸收和下滲，在時(shí)空上對降水進(jìn)行再分配，減少無效水，增加有效水。水源涵養(yǎng)林的土壤吸收林內(nèi)降水并加以貯存，對河川水量補(bǔ)給起積極的調(diào)節(jié)作用。隨著森林覆蓋率的增加，減少了地表徑流，增加了地下徑流，使得河川在枯水期也不斷有補(bǔ)給水源，增加了干旱季節(jié)河流的流量，使河水流量保持相對穩(wěn)定。森林凋落物的腐爛分解，改善了林地土壤的透水通氣狀況。因而，森林土壤具有較強(qiáng)的水分滲透力。有林地的地下徑流一般比裸露地的大 。

改善和凈化水質(zhì)的功能

造成水體污染的因素主要是非點(diǎn)源污染，即在降水徑流的淋洗和沖刷下，泥沙與其所攜帶的有害物質(zhì)隨徑流遷移到水庫、湖泊或江河，導(dǎo)致水質(zhì)渾濁惡化。水源涵養(yǎng)林能有效地防止水資源的物理、化學(xué)和生物的污染，減少進(jìn)入水體的泥沙。降水通過林冠沿樹干流下時(shí)，林冠下的枯枝落葉層對水中的污染物進(jìn)行過濾、凈化，所以最后由河溪流出的水的化學(xué)成分發(fā)生了變化。

調(diào)節(jié)氣候的功能

森林通過光合作用可吸收二氧化碳，釋放氧氣，同時(shí)吸收有害氣體及滯塵，起到清潔空氣的作用。森林植物釋放的氧氣量比其他植物高9~14倍，占全球總量的54%，同時(shí)通過光合作用貯存了大量的碳源，故森林在地球大氣平衡中的地位相當(dāng)重要。林木通過抗御大風(fēng)可以減風(fēng)消災(zāi)。另一方面森林對降水也有一定的影響。多數(shù)研究者認(rèn)為森林有增水的效果。森林增水是由于造林后改變了下墊面狀況，從而使近地面的小氣候變化而引起的 。

保護(hù)野生動(dòng)物的功能

由于水源涵養(yǎng)林給生物種群創(chuàng)造了生活和繁衍的條件，使種類繁多的野生動(dòng)物得以生存，所以水源涵養(yǎng)林本身也是動(dòng)物的良好棲息地。[3]

水源涵養(yǎng)林 - 作用機(jī)理

水源涵養(yǎng)林通過轉(zhuǎn)化、促進(jìn)、消除、恢復(fù)等內(nèi)部的調(diào)節(jié)機(jī)能和多種生態(tài)功能維系著生態(tài)系統(tǒng)的平衡，是生物圈中最活躍的生物地理群落之一。不同的森林類型具有不同的結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)，當(dāng)森林植被發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，森林植被的整體功能輸出也發(fā)生相應(yīng)的變化。水分受森林的影響而表現(xiàn)出來的水分分配和運(yùn)動(dòng)過程，包括降雨、降雨截持、干流、蒸散、地表徑流等，構(gòu)成了森林的水文過程 。它是森林的4個(gè)作用層，即森林喬木層、灌草層、枯枝落葉層和土壤層對降水進(jìn)行再分配的復(fù)雜過程。

林冠截留

降雨到達(dá)森林時(shí)，首先被林冠所截持。截留的水約占降水量的5%~10% ，這部分水從葉面蒸發(fā)到大氣，不能為森林貯存。林冠截留量受到風(fēng)速、降雨特點(diǎn)、樹種、林齡、郁閉度、林冠蒸發(fā)能力等多種因素的影響。林冠截持和截持雨量的蒸發(fā)在森林生態(tài)系統(tǒng)水文循環(huán)和水量平衡中占有重要地位 。受林冠的截留作用，降水在到達(dá)地面前進(jìn)行了第一次分配，截留的部分通過蒸發(fā)返回大氣，小部分的林內(nèi)降雨直接到達(dá)地面，另一部分的降水順著樹干流到地面。林冠的截留作用使得降水對地面的機(jī)械沖擊力減弱，從而間接地保護(hù)了林地土壤層。林冠層降水截留作用的大小是由林冠層枝葉的生物量、葉面積指數(shù)和持水率所決定。中國主要森林生態(tài)系統(tǒng)的林冠截留量平均為134.0~626.7mm，變動(dòng)系數(shù)為14.47%~40.53%，截留率平均為11.40%~34.3% ，變動(dòng)系數(shù)為6.86%~55.05% 。

森林下層灌木與草本截流降水

林下灌草層不僅能截留一定量的雨水，而且對于分散、減弱林內(nèi)的降雨動(dòng)能，減緩降水對林地面的直接沖擊有重要的作用，是森林截流降水的重要組成部分。從研究資料來看，林下冠草層的截留量與蓋度成正比，同時(shí)還受林分郁閉度的制約并與之成負(fù)相關(guān)，其截留量約為林冠截留量的1/10。林冠郁閉度高的類型，灌木草本層稀少、覆蓋度低，灌木草本層的截留量小。林冠下層植被種類不同、密度不同其降雨截留量也不同 。由于林分結(jié)構(gòu)和經(jīng)營目的不同，林下植被的種類和數(shù)量存在一定的差異，導(dǎo)致不同林分下植被的持水性能也存在

一定差異。

森林凋落物層截持水

森林的凋落物是由林地植物地上部分器官或組織枯死脫落后堆積而成，包括葉、枝、樹皮、花、果實(shí)、種子等?？葜β淙~層上部是很少腐爛的落葉枯枝，疏松而有彈性;下部是半分解的殘?bào)w，有菌絲纏繞，較疏松，透水性強(qiáng)。林地內(nèi)凋落物是森林涵養(yǎng)水源的重要組成部分，它覆蓋林地表面，除本身具有很大吸水或截留降雨能力外，還提高地表粗糙度、增加滲透能力，避免地表土壤遭到降雨直接濺蝕打擊和降低徑流速度、削弱地表徑流對土壤的沖刷作用，并通過腐殖質(zhì)的形成，改善土壤結(jié)構(gòu)及其持水性能。林地凋落物的水分截流功能很強(qiáng)，枯落物的截持能力和水分蓄持能力取決于枯落物的現(xiàn)存量及其最大持水能力。其截持的水量約占降水量的8%~10% 。中國的研究認(rèn)為，枯枝落葉吸持的水量可達(dá)自身干重的2~4倍，各種森林的枯枝落葉層的最大持水率平均為309.54%。

林地土壤對水分的調(diào)節(jié)

森林土壤具有較大的孔隙度，特別是非毛管孔隙度大，從而加大了林地土壤的入滲率、入滲量。由于土壤毛管孔隙和非毛管孔隙的作用，使降雨量的70%~80%被貯存。落到林地上的部分雨水涵養(yǎng)于土壤孔隙內(nèi)，主要蓄于非毛管孔隙內(nèi)，因此非毛管孔隙的多少與土壤涵養(yǎng)水分的能力密切相關(guān)。降落到林地上的雨水，大部分都直接從土壤孔隙滲入到了土層中，即使是激烈驟雨，也不至于急速流出而是緩慢流出，從而在緩解了洪水的同時(shí)也涵養(yǎng)了水源。這是森林的非常重要的功能。森林通過林冠層、林下植被層、凋落物層和林地土壤層對雨水的涵蓄后，除了部分供應(yīng)林木生長發(fā)育所需及蒸發(fā)外，通過林地土壤滲透，大部分所涵蓄的水以滲透地下水的潛流形式慢慢地匯人江河，從而起到涵養(yǎng)水源，平穩(wěn)河川流量，減低洪水災(zāi)害的作用。土壤的滲透性能可以反映出這一作用的強(qiáng)弱。

水源涵養(yǎng)林 - 營造技術(shù)

樹種選擇和混交

在適地適樹原則指導(dǎo)下，水源涵養(yǎng)林的造林樹種應(yīng)具備根量多、根域廣、林冠層郁閉度高(復(fù)層林比單層林好)、林內(nèi)枯枝落葉豐富等特點(diǎn)。因此，最好營造針闊混交林，其中除主要樹種外，要考慮合適的伴生樹種和灌木，以形成混交復(fù)層林結(jié)構(gòu)。同時(shí)選擇一定比例深根性樹種，加強(qiáng)土壤固持能力。在立地條件差的地方、可考慮以對土壤具有改良作用的豆科樹種作先鋒樹種;在條件好的地方，則要用速生樹種作為主要造林樹種。

林地配置和造林整地

在不同氣候條件下取不同的配置方法。在降水量多、洪水為害大的河流上游，宜在整個(gè)水源地區(qū)全面營造水源林。在因融雪造成洪水災(zāi)害的水源地區(qū)，水源林只宜在分水嶺和山坡上部配置，使山坡下半部處于裸露狀態(tài)，這樣春天下半部的雪首先融化流走，上半部林內(nèi)積雪再融化就不致造成洪災(zāi)。為了增加整個(gè)流域的水資源總量，一般不在干旱半干旱地區(qū)的坡腳和溝谷中造林，因?yàn)檫@些部位的森林能把匯集到溝谷中的水分重新蒸騰到大氣中去，減少徑流量。總之，水源涵養(yǎng)林要因時(shí)、因地、因害設(shè)置。水源林的造林整地方法與其他林種無重大區(qū)別。在中國南方低山丘陵區(qū)降雨量大,要在造林整地時(shí)采用竹節(jié)溝整地造林;西北黃土區(qū)降雨量少，一般用反坡梯田(見梯田)整地造林;華北石山區(qū)采用水平條整地造林。在有條件的水源地區(qū)，也可采用封山育林或飛機(jī)播種造林等方式。

經(jīng)營管理

水源林在幼林階段要特別注意封禁，保護(hù)好林內(nèi)死地被物層，以促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)和改善表層土壤結(jié)構(gòu)，利于微生物、土壤動(dòng)物(如蚯蚓)的繁殖，盡快發(fā)揮森林的水源涵養(yǎng)作用。當(dāng)水源林達(dá)到成熟年齡后，要嚴(yán)禁大面積皆伐，一般應(yīng)進(jìn)行弱度擇伐。重要水源區(qū)要禁止任何方式的采伐。