劉澤宇
水源涵養林(forest?for?water?resources?conservation),是具有特殊意義的水土防護林種之一,是一種復雜的森林生態系統,具有森林普遍具有的生態、經濟和社會效益,最主要的是具有涵養保護水源、調洪削峰、防止土壤侵蝕、凈化水質和調節氣候等生態服務功能。
一、水源涵養林作用機理
水分受森林的影響而表現出來的水分分配和運動過程,包括降雨、降雨截持、干流、蒸散、地表徑流等,構成了森林的水文過程?。它是森林的4個作用層,即森林喬木層、灌草層、枯枝落葉層和土壤層對降水進行再分配的復雜過程。
二、營造技術
1、樹種選擇和混交
在適地適樹原則指導下,水源涵養林的造林樹種應具備根量多、根域廣、林冠層郁閉度高(復層林比單層林好)、林內枯枝落葉豐富等特點。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,以形成混交復層林結構。同時選擇一定比例深根性樹種,加強土壤固持能力。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。
2、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,宜在整個水源地區全面營造水源林。在因融雪造成洪水災害的水源地區,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,這樣春天下半部的雪首先融化流走,上半部林內積雪再融化就不致造成洪災。為了增加整個流域的水資源總量,一般不在干旱半干旱地區的坡腳和溝谷中造林,因為這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,水源涵養林要因時、因地、因害設置。水源林的造林整地方法與其他林種無重大區別。在中國南方低山丘陵區降雨量大,要在造林整地時采用竹節溝整地造林;西北黃土區降雨量少,一般用反坡梯田(見梯田)整地造林;華北石山區采用水平條整地造林。在有條件的水源地區,也可采用封山育林或飛機播種造林等方式。
二、經營管理
水源林在幼林階段要特別注意封禁,保護好林內死地被物層,以促進養分循環和改善表層土壤結構,利于微生物、土壤動物(如蚯蚓)的繁殖,盡快發揮森林的水源涵養作用。當水源林達到成熟年齡后,要嚴禁大面積皆伐,一般應進行弱度擇伐。重要水源區要禁止任何方式的采伐。
1、水土保持功能
水源林可調節坡面徑流,削減河川汛期徑流量。一般在降雨強度超過土壤滲透速度時,即使土壤未達飽和狀態,也會因降雨來不及滲透而產生超滲坡面徑流;而當土壤達到飽和狀態后,其滲透速度降低,即使降雨強度不大,也會形成坡面徑流,稱過飽和坡面徑流。但森林土壤則因具有良好的結構和植物腐根造成的孔洞,滲透快、蓄水量大,一般不會產生上述兩種徑流;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,因森林土壤凍結深度較小,林內融雪期較長,在林內因融雪形成的坡面徑流也減小。森林對坡面徑流的良好調節作用,可使河川汛期徑流量和洪峰起伏量減小,從而減免洪水災害。結構良好的森林植被可以減少水土流失量90%以上。
2、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。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結、固持作用。在合理布局情況下,還能吸收由林外進入林內的坡面徑流并把泥沙沉積在林區。
降水時,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,減小了地表徑流量和徑流速度,增加了土壤攔蓄量,將地表徑流轉化為地下徑流,從而起到了滯洪和減少洪峰流量的作用。
3、枯水期的水源調節功能
水源林可調節地下徑流,增加河川枯水期徑流量。中國受亞洲太平洋季風影響,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。森林能涵養水源主要表現在對水的截留、吸收和下滲,在時空上對降水進行再分配,減少無效水,增加有效水。水源涵養林的土壤吸收林內降水并加以貯存,對河川水量補給起積極的調節作用。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給水源,增加了干旱季節河流的流量,使河水流量保持相對穩定。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,森林土壤具有較強的水分滲透力。有林地的地下徑流一般比裸露地的大。
4、改善和凈化水質的功能
造成水體污染的因素主要是非點源污染,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隨徑流遷移到水庫、湖泊或江河,導致水質渾濁惡化。水源涵養林能有效地防止水資源的物理、化學和生物的污染,減少進入水體的泥沙。降水通過林冠沿樹干流下時,林冠下的枯枝落葉層對水中的污染物進行過濾、凈化,所以最后由河溪流出的水的化學成分發生了變化。
5、調節氣候的功能
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重要。林木通過抗御大風可以減風消災。另一方面森林對降水也有一定的影響。多數研究者認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。
6、保護野生動物的功能
由于水源涵養林給生物種群創造了生活和繁衍的條件,使種類繁多的野生動物得以生存,所以水源涵養林本身也是動物的良好棲息地。
(作者單位:157299 黑龍江省牡丹江市東寧縣林業局)