森林水文学研究述评

摘自《世界林业研究》第18卷第3期 作者 郭明春 王彦辉 于澎涛

森林水文学就是研究森林与水之间关系的科学，它起始于19世纪末20世纪初欧美国家的“森林的影响”的研究，它有2个研究方向，一个是单个水文过程的研究，另一个是研究一个森林生态系统整个的水文过程和水文效应。模型是森林水文学研究的重要工具，能帮助人们更好地理解和描述水文过程机制、预测不同条件下的水文效应。

水文过程研究包括对降水截持、入渗、径流、蒸散等的过程的研究。降水截持的模型很多，可以分为统计模型、概念模型和解析模型。截持模型发展方向是建立能充分反映降水截持过程，体现各种因素对截持过程影响的具有物理机制的模型。经过截持后的达到地面的净降水通过表层土壤的孔隙进入土壤中再沿土壤孔隙向深层渗透和扩散。入渗模型的发展方向也是建立能准确描述入渗过程的具有物理机制的模型。但有很多因素限制了这类模型参数的确定，如模型参数在空间的异质性：在水平方向不同植被、地形等因素的组和下土壤入渗能力也大不一样；在垂直方向，包括结皮表面的各层土壤入渗的性能也不同。忽略这些因素的影响，得到的入渗过程和实际情况会有很大差别。径流根据发生的部位可分为地表径流、壤中流和地下径流。现有产流机制的主要不足是：忽略了地形坡度和土层各向异性对产流的影响，对非饱和侧向流在壤中流和地下水流形成中的作用也注意不够。蒸散是水分从系统内散失的另一条途径。蒸散包括植物蒸腾和蒸发。蒸散的研究方法有很多，包括水文学方法、微气象学方法，生理学方法、遥感测算法及SPAC模拟方法等，其中生理学方法测定的是植物的蒸腾作用。

森林水文学对土壤水分变化研究属于形态研究，研究森林土壤容重、孔隙度等参数及森林土壤对水分循环的调节能力，对土壤水分运动研究相对较少。应用SPAC理论和能量方法进行土壤水分运动的研究是今后森林水文学需要加强的研究方向。对于森林与降雨量之间的关系还没有一个统一的结论。大多学者认为森林能增加水平降水，而对垂直降水影响不大，特别是在大尺度上这种影响很小，但不能排除在局部范围上影响大气降雨量。多数学者认为，森林可以减少洪水量，削弱洪峰流量及推迟和延长洪水的汇集时间，但这种削弱作用并不是无限的，森林对洪水的削减作用是有条件的，受到很多因素的影响，如土壤前期含水量、枯枝落叶层被前期降水所饱和的程度、暴雨的强度与历时、森林分布的地貌部位、土壤厚度与下伏岩石的透水性、流域的大小等都会在不同程度上发挥作用，不能一概而论。

国外有关森林对水质影响的研究较多，自20世纪80年代中期以来，森林与水质的研究渐渐成为热点，不仅研究森林对河流泥沙悬移质含量的影响，也非常注重对森林与水质中的化学因子、生物因子的研究。森林与水是相互影响、相辅相成的，森林水文过程与森林生态系统各个生态过程之间也是相互影响、相辅相成的关系。森林水文学以往的研究主要考虑森林植被等因素对水文过程的影响，对水分影响植被的生长及分布格局等生态系统格局和过程方面考虑不够，不能全面研究森林与水的关系。