森林產業觀察：森林為什么可以涵養水源？

文／本刊記者 胡利娟

在生態學專家眼里，“自然”有著另一個概念：生態系統。他們樂于為自然代言，著重研究生態系統中的相互關系和規律。

正如中國林業科學研究院院長、森林生態學首席專家劉世榮研究員所說，尊重自然最好的方式就是科學的認識自然，順應其內在的運行規律，用自然自己的方法保護自然。

類型不同，森林涵養水源作用大小不一

森林被稱為“綠色水庫”。那么，森林為什么可以涵養水源？又是如何涵養水源的呢？

在近期獲得2019年度四川省科技進步一等獎的“岷江上游森林植被恢復與生態功能提升關鍵技術與應用”項目取得重要研究進展，并對此作了解答。

據該項目成果第一完成人劉世榮介紹，森林調節水的作用受林冠層截持-林內灌草層截持-林地枯枝落葉層和苔蘚層攔蓄-森林土壤層含蓄所構成的一個綜合復雜過程影響，90%以上取決于森林長期演替形成的復雜土壤結構。

岷江上游地處青藏高原東南緣，是成都平原乃至長江上游的重要水源地和生態屏障。

為闡釋森林對水源涵養的調控機制，劉世榮帶領團隊扎根岷江，歷經20多年的集中聯合攻關，并梳理總結了長期積累的觀測數據，在森林植被水文調節機制和退化森林恢復與水源涵養功能提升關鍵技術方面取得了創新性成果。

研究發現，岷江冷杉是岷江上游的主要建群樹種，其樹體具有生物量大、葉面積指數高、蒸騰作用小等特性，從而使得岷江冷杉林對水的含蓄作用效果突出。

“尤其是岷江冷杉的原始林對水源涵養作用更為顯著。”劉世榮解釋說，主要原因在于岷江冷杉原始林長期自然演替形成了發達的海綿狀苔蘚層和枯枝落葉層，以及具有非毛管孔隙度大、密度高、滲透性強的土壤團粒結構，有利于非重力水的垂直滲透。

數據顯示，岷江冷杉原始林苔蘚層和枯枝落葉層的蓄水量，每公頃分別高達126.36噸和223.85噸，分別是人工云杉林、次生闊葉林和灌叢的3.41（2.59）、8.26（29.82）、5.55（4.60）倍。

劉世榮表示，這在一定程度上證實了黃秉維院士在《確切地估計森林的作用》一文中提出的森林會降低土壤表面徑流這一觀點。但徑流減少的水并不是完全用于森林自身的蒸發散，而是通過森林土壤蓄存起來了。

劉世榮強調，不同的森林類型涵養水源的作用大小不一，不同的樹種對水分的利用規律也是大同小異，森林土壤讓森林成為真正的“綠色水庫”。

岷江樣板，山水林田湖草一體化的實踐

受海拔、地勢、光熱等因素影響，岷江上游的植被覆蓋類型呈現出高山草甸、亞高山暗針葉林、中下部常綠闊葉林并種植用材林，以及林下經濟作物、平原發展農田經濟的區域社會-經濟-自然復合系統。在流域水分循環過程的長期觀測研究中，研究團隊意外得到一個重要發現，水在不同植被類型中的循環利用而串起的這個系統，恰好詮釋了山水林田湖草一體化的自然生態系統理念。

劉世榮介紹說，海拔3800米以上的高山草甸對降水具有低蒸散、高滲透的作用，但從草甸土壤中滲透出來形成的徑流水順勢流入亞高山區域的云杉針葉林，給該區域的森林土壤提供了水源補給。更重要的是，亞高山暗針葉林自身的蒸發散90%又以雨霧水的形式回降到了高山草甸，滋潤了草甸植被的穩定生長。

與此同時，從亞高山森林中緩緩流出的水形成的徑流可以為山下的林下經濟、平原的農田灌溉、畜禽養殖提供源源不斷的水源供給，為人類清潔飲水和從事各類生產活動提供了保障。

劉世榮表示，這一現象不僅很好詮釋了山水林田湖草是一個生命共同體的生態文明理念，更為人類系統認識自然、研究自然提供了現實案例。

為科學詮釋山水林田湖草系統化治理理念，團隊首次運用穩定同位素示蹤技術，首次發現了岷江冷杉是該區節水、調水和蓄水功能最佳的樹種，且岷江冷杉原始林比其它不同演替階段的次生林和人工林具有更高的水源涵養功能。這一研究結果為岷江流域森林水源涵養功能的正確認識提供了科學依據。

保護修復，以工程助推不輕易“改變自然”

1998年的特大洪水給人類過度采伐森林上了一堂自然警示課，大規模集中連片種植的人工純林背后潛藏的外來物種入侵、病蟲害爆發、生態系統健康問題越來越凸顯，氣候變化導致的全球增溫、降水格局變化和極端氣候事件等，也正加速影響著森林的更新和生態系統功能。

當前，隨著氣候變暖、冰川消退和降雪減少，岷江流域面臨基流補給減少的威脅，這將可能引發岷江流域的水生態安全問題。

研究指出，在岷江上游地區的天然林保護工程建設中，應首先保護好現存的天然林植被，包括原始暗針葉林、天然灌叢、草地和高山草甸等；植被建設要以天然更新和自然生態恢復或人工促進天然更新為主，不應一味強調大規模營造人工造林，特別是人工針葉純林。大面積的人工植被覆蓋會加重區域生態用水從而降低流域產水量，減少下游可利用的水資源。

對于岷江上游的天然林保護修復工作，劉世榮稱，可在前期大面積栽植粗枝云杉人工林的基礎上，通過開林窗、帶狀疏伐等模擬自然干擾的方式，逐漸恢復以岷江云杉為建群種的原始林，以更好發揮森林涵養水源的服務功能，保障水資源和生態安全。這是自然委托我們科學向人類傳達的“自然語言”。

據了解，自天然林保護工程實施20多年以來，岷江上游地區的森林覆蓋率由1997年的38%上升到2017年的43%；森林水源涵養能力預期可以由21.88億噸提升至26.52億噸；衡量旱澇災害發生的重要指標洪枯比在岷江雜谷腦流域的監測數據由1982年的11.5下降到2006年的7.1，紫坪鋪的洪枯比由1983年的10.3下降到了2016年的4.95。這足以說明長江上游天然林保護工程的實施為岷江上游的水源生態安全做出了巨大貢獻。