森林的保持水土與涵養水源功能分析

周洪波

摘 要 針對森林保持水土與涵養水源的相關功能和效應展開全面的分析和評價，對森林保持水土與涵養水源的具體作用層級及功能進行深入探索，以期充分發揮森林保持水土與涵養水源的功能，有效實現森林資源的良好保護工作效果，實現良好的環境效益和社會效益。

關鍵詞 森林;水土保持;涵養水源

中圖分類號：S714 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.12.068

森林資源是保證生態環境的重要載體，同時也是人們賴以生存的重要資源。森林中的植被和自然界之間實現物質和能量交換的過程中，對周圍的環境會產生明顯的影響，植被在吸收周圍空氣中二氧化碳的同時釋放出大量氧氣，還可以進一步控制空氣濕度與降水量等，具備控制風速、保持水土、涵養水源及凈化空氣等多方面優勢。保持水土與涵養水源功能是森林功能的一個組成部分，對森林資源的有效保護可以為人們創造出更多具有實質性意義的價值。

1 林冠和林下植被層保持水土與涵養水源功能

林冠即植被的枝冠，具有良好的截留降水的效果。林冠相當于一把傘，可以有效截留降雨和保護地面，植被的樹冠和林下植被層可以截留一部分的外部降雨，可以削減甚至消除降水對水土所造成的侵蝕性影響。影響水體截流量的主要因素包含實際降水強度、森林自身的結構構成特點及所處位置等，在我國中緯度地勢條件下，一個基本郁閉的森林生態系統可截留當年降水的15%～30%[1]。

如果外部降雨直接落在地表，會造成土壤的破壞和土壤流失問題，導致土壤受到侵蝕。在外部強降雨的擊打和浸潤下，地表土壤結構會被進一步破壞，土壤的抗侵蝕作用會大幅度下降，同時水分飽和狀態下的表層土壤，隨著降雨量的不斷增加會呈現出泥漿狀態，泥漿狀態的土壤會堵塞土壤的空隙進而進一步影響水體的滲透，造成不同程度的土壤侵蝕現象。1）通過樹木自身的林冠和林下植被所產生的遮擋性作用，樹木的林冠越低、植被越茂密，則整體的遮蓋效果越明顯。2）通過林冠的作用，可以進一步降低太陽長波所產生的嚴重輻射現象，進一步降低風速和氣溫條件，有效控制林地空氣飽和與水氣的壓差，防止地面土壤中的水分大量蒸發。

2 枯枝落葉層保持水土功能與涵養水源

功能

2.1 截蓄降水，防止土壤侵蝕

樹木在季節變換或正常的生長過程中會產生大量的枯枝落葉，森林植被在一個生長周期內，產生枯死樹枝和落葉有機物，相比于整體存活的森林植被枝葉有機物含量要多出2～3倍，因此每一年森林內部產生的枯枝落葉總數量比較龐大。大量的枯枝落葉直接落在地表，會形成一層厚厚的枯枝落葉層，可以有效實現節水蓄水效果，同時進一步防止土壤被侵蝕。當森林植被層整體的承雨能力達到飽和狀態之后，從樹冠表面所滴落下的雨滴對地面土壤層所產生的沖擊力更大，冠層越高則水滴的沖擊能量也就越大，此時森林中的土壤保護工作則需要通過地面一層較厚的枯枝落葉層來進行[2]。大量的樹葉和枝干覆蓋在地表面，其整體的防護嚴密程度比林冠層上更高，可以進一步防止雨滴直接掉落在土壤表面，整體的保護效果更加明顯。枯枝落葉層處于一種比較松軟的狀態，內部空隙度較大，具有一定的持水效果，可以吸收和滲透大量的外部降水。同時，枯枝落葉層對外部降水的蓄積和緩沖作用效果非常明顯，因此也為森林土壤吸收降水提供了重要的條件和保障。

2.2 進一步改善森林土壤的性質

隨著時間的推移，枯枝落葉層會進一步腐爛，進而生成大量的有機質，可以進一步提高土壤的有機物含量，為土壤提供出更加豐富的有機養料，進一步增加土壤的空隙度，為植被的正常生長提供出足夠的養料。同時，保證后者更易通氣透水，進一步促進雨水的快速滲透，有效降低地表徑流對土壤所產生的沖刷作用。在枯枝落葉層中，在各種生態性功能的綜合作用環境下，整體的蓄水減沙效果表現上非常明顯。林冠與林下的植被層構成保持相同的條件下，該流域當中的水體徑流量與實際的泥沙含量大小，可以被認為枯枝落葉層面共同作用效果，同時也是其中蓄水減沙效果的直接表現形式。尤其在產流方面，無枯枝落葉層面的平均年徑流量大小相對較大。在產沙表現方面，枯枝落葉層的作用表現相對比較復雜，其中除了一部分直接覆蓋在地表層抵御雨水沖刷及徑流沖刷之外，還具備土壤結構改良方面的效果，進一步促進植被根系的快速發育，同時有效增加外部降水的滲透性效果。后者與根系土壤之間會形成一種較強的加固效果，屬于相互聯系的存在狀態。根據相關測定分析，即使沒有根系方面的固結效果，單純以枯枝落葉層的防護作用下，可以抵御短時間的暴雨產生的沖刷和影響，相比于裸露的土壤可以減少實際遭受水體沖刷量達到92.7%～98.7%。同時，隨著坡度與雨水總量的不斷增加，整體的降低比例也會有所增加。由此可以看出，在森林涵養水源、穩定河水流量及減少斷流方面，枯枝落葉層方面具有比較明顯的主導型作用和效果。

2.3 阻延徑流防洪減災功能效果

當外部環境的降雨強度過大，超過了土壤臨界持水能力時，林地表面會產生地表徑流現象，此時林地表面存在大量的枯枝落葉，會在一定程度上控制徑流的流動速率，，枯枝落葉層的厚度越大，則水體的徑流速率越慢。經過測定，當林地表面的徑流深度為1 mm，坡度為25°，枯枝落葉層的厚度為3 cm時，表面水體徑流速度為2.0 cm·s-1，如果沒有枯枝落葉覆蓋層，則水體的流動速度可以達到55.2 cm·s-1。在不同的徑流深度條件下，不同厚度的枯枝落葉層會不同程度地控制水體的徑流速度及滯后殘留的具體時間。當水體徑流深度在1～3 mm時，整體的水體阻隔效果最為明顯，如果根據坡長500 m進行換算，徑流在裸露坡面傾斜而下的情況下，在枯枝落葉層內部流入溝道的總時間為2 h，同時在5～15 cm的土層內部流入對應溝道的時間為72 h[3]。除此之外，枯枝落葉層具有良好的抗水體沖刷功能，可以進一步影響林地的土壤結構構成及擴大植物根系覆蓋范圍，提高土壤的緊密效果，提高土壤的抗沖刷能力，有效防止出現水土流失現象。

2.4 幼林撫育管理工作

在造林之后的1～2年，需要保證每年進行幼林撫育工作2～3次，第3年和第4年每年進行一次幼林撫育，通過幼林的雜草和幼樹苗的整體生長態勢狀況，有效確認幼林撫育的次數和頻率。在具體工作過程中，可以在每年5月下旬到7月下旬，每間隔15～20 d，通過使用鋤頭去除樹林中40～45 cm高度的雜草，并且通過使用圓盤除草機械設備耙掉行間雜草。冬季通過采取埋土越冬保護工的方法實現，從10月下旬階段開始，將一、二年生長的幼林通過使用沙子進行表面埋嚴，并且在去年的4月中下旬時間段，再將表面的沙子進行撤除，有效保證幼林撫育管理工作的整體質量和效果，避免出現大量樹苗死亡的情況。

3 根系土壤層保持水土功能與涵養水源

功能

森林根系土壤層具有固土護坡、含蓄降水的功能效果，有效避免出現大量水土流失問題，避免一些森林地區在經過強降雨天氣環境之后出現塌方、滑坡及泥石流等不同地質災害問題。森林中喬木樹體比較堅挺，根系在土壤中的分散范圍較大，因此對土壤具有良好的固定和阻擋工作效果，在具有森林防護的山坡溝谷及堤壩等區域，很少會出現滑坡及泥石流等地質災害現象。

根系土壤層具有涵蓄降水工作效果。地表面的覆蓋物對于土壤的改良效果非常明顯，可以有效防止雨水直接擊打在土壤表面，同時增加土壤內部的有機質物質，并且樹木的根系會對土壤的結構具有一定的改良作用，臨地表層和土壤生層空隙度會進一步提升，具有較強的蓄水和保水效果。根系土壤層蓄水功能效果會受到土壤地質條件、土壤厚度及植被根系活動范圍等多方面因素影響，相關工作人員通過研究分析得出林地中的土壤透水性相比于草地高出2～5倍，相比于農田高出3～10倍。當林木根系深度延伸達到1 m左右時，深林的土壤含水量有著大幅度提升，同時大量的降水被直接蓄積在土壤內部，可以有效起到滲流補給的功能，為周圍的河流水庫等增加枯水期的供水量，以此來有效達到涵養水源的效果。森林具有蒸騰土壤當中水分的作用和效果，樹木根系從一種飽和濕潤的狀態，變成一種干枯凋零的狀態屬于一種水分的吸收和水分蒸騰的過程。比如，水分年蒸騰量紅松、黑松為50～100 mm，落葉松林為50～150 mm，闊葉林為200～250 mm。

4 結語

森林保持水土和涵養水源的主要作用層級包含了林冠、根系土壤層及枯枝落葉層。通過這幾個不同的構成等級可以實現對降水的合理調節，每一層級的作用相互關聯同時又各具特點，可以全面提高水土保持和涵養水源的功能效果。

參考文獻：

[1] 張佳楠，張建軍.晉西黃土區典型林分水源涵養能力評價[J].北京林業大學學報，2019，41（08）：105-114.

[2] 馮宜明，李毅.甘肅亞高山云杉人工林土壤特性及水源涵養功能對林分密度的響應特征[J].自然資源學報，2018，33（09）：1529-1541.

[3] 劉凱，賀康寧.青海高寒山區5種林分的土壤特性及其水源涵養功能[J].水土保持學報，2017，31（03）：141-146.

（責任編輯：劉 昀）