地球信息科学学报 2016 , 18 (7): 987-999 https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2016.00987

地理空间分析综合应用

乌江上游地区森林生态系统水源涵养功能评估及其空间差异探究

唐玉芝¹^,²^,, 邵全琴¹^,^*^,

1. 中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101
2. 中国科学院大学,北京 100049

Water Conservation Capacity of Forest Ecosystem and Its Spatial Variation in the Upper Reaches of Wujiang River

TANG Yuzhi¹^,²^,, SHAO Quanqin¹^,^*^,

1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

通讯作者: *通讯作者：邵全琴(1962-),女,江苏常州人,研究员,博士生导师,研究方向为GIS应用与生态信息。E-mail: shaoqq@lreis.ac.cn

收稿日期: 2015-09-21

修回日期: 2016-02-19

网络出版日期: 2016-07-15

基金资助: 国家科技支撑计划课题“国家生态系统观测评估技术系统集成研究与示范”(2013BAC03B00)

作者简介:

作者简介：唐玉芝(1991-),女,广东普宁人,博士生,研究方向为地图学与地理信息系统专业。E-mail: tangyz.14b@igsnrr.ac.cn

展开

摘要

乌江流域是西南地区重要经济中心的生态和安全屏障,其上游地区长年面临水土流失和土地石漠化等问题,严重影响到当地和长江沿岸人民的生产生活。本文基于贵州省毕节地区2010年森林二类调查小班数据,运用综合能力蓄水法对乌江上游地区森林生态系统水源涵养量进行估算,分析了水源涵养能力的空间分异特征,并使用线性回归和相关分析法对森林水源涵养能力与林地海拔、坡度和土地退化类型之间的关系进行了深入探讨。结果表明：（1）2010年,研究区森林生态系统的水源涵养总量为563.05 $×$ 10⁶ m³,单位面积水源涵养量达774.73 t/hm²,水源涵养能力分布表现为东部地区自东北向西南逐渐减弱、西部地区强弱相间的碎片化分布特征;（2）随着林地海拔的升高,森林单位面积水源涵养量表现出显著的下降趋势 $(P < 0.01)$ ,海拔平均每上升1000 m,单位水源涵养量相应减少90.56 t/hm²左右;（3）森林水源涵养能力与坡度呈显著的负相关 $(P < 0.01)$ ,坡度平均每增加1°,单位水源涵养量相应减少2.44 t/hm²;（4）土地退化对森林水源涵养功能的影响较大,退化土地的森林水源涵养能力较非退化土地平均下降23.50%。正确认识森林生态系统的水源涵养功能及其空间差异,对了解当地森林生态系统现状,以及制订实施更有针对性、更高效的水资源可持续利用和生态环境恢复及建设等相关政策具有重要意义。

关键词： 水源涵养 ; 乌江上游 ; 森林生态系统 ; 立地条件 ; 土地退化 ; 综合蓄水能力法

Abstract

As the longest tributary on the right bank of upper Yangtze River, while also occupying the largest basin area in Guizhou Province, Wujiang River is of great importance to the economic and ecological environment in Yangtze Basin and Southwest China. However, the upper reaches of Wujiang River are suffering from long-term soil erosion and land degradation, which has threatened the local safety and development. This paper, based on the forest resource inventory data of Bijie prefecture in Guizhou Province in 2010, aims to estimate the water conservation of forest ecosystem in the upper reaches of Wujiang River and to analyze its spatial variation. The relationship between the unit water conversation of forest ecosystem, which is regarded as the Forest Water Conservation Capacity (FWCC) in this paper, and elevation, slope and land degradation types was deeply explored. The integrated storage capacity method and the linear regression was employed. The results show that: (1) In 2010, the water conservation of forest ecosystem in the study area was 563.05 million cubic meters in total, yielding a water conservation of 774.73 t/hm² per unit area. FWCC presented a pattern of gradually decreasing from northeast to southwest in the east region, and an uneven pattern in the west region. (2) A significant $(P < 0.01)$ negative correlation was found between FWCC and elevation, that FWCC decreased by 90.56 t/hm² with every 1 km increase in elevation. (3) FWCC significantly $(P < 0.01)$ decreased by 2.44 t/hm² with every 1 degree increase in slope. (4) Land degradation showed a strong negative effect to FWCC, and the FWCC of degraded land dropped by 23.50% on average compared with the non-degraded land. A better understanding of the water conservation function and its spatial variation of forest ecosystem would be helpful to learn the status of local forest ecosystem, and to formulate and implement the sustainable utilization of water resources, as well as the restoration and construction of ecological environment, under the guidance of more targeted and efficient policies.

Keywords： water conservation ; Wujiang River basin ; forest ecosystem ; site condition ; land degradation ; integrated storage capacity method

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唐玉芝, 邵全琴. 乌江上游地区森林生态系统水源涵养功能评估及其空间差异探究[J]. , 2016, 18(7): 987-999 https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2016.00987

TANG Yuzhi, SHAO Quanqin. Water Conservation Capacity of Forest Ecosystem and Its Spatial Variation in the Upper Reaches of Wujiang River[J]. 地球信息科学学报, 2016, 18(7): 987-999 https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2016.00987

1 引言

森林是陆地生态系统中面积最大、分布最广、结构最复杂、类型最丰富的自然生态系统,是人类赖以生存与发展的重要环境资源之一^[1-2]。森林水源涵养是森林生态系统的重要生态功能（指森林拦蓄降水、涵蓄土壤水分、补充地下水和调节河川流量的功能）,是森林3个作用层（森林植被层、枯枝落叶层和土壤层）对降雨进行再分配的复杂过程^[3-4]。以往研究结果表明,通过对大气降水进行重新分配和有效调节,森林生态系统特有的水源涵养功能发挥了拦蓄过滤降水、缓和地表径流、改善土壤结构、补充地下水和调节河流量等作用^[5],在缓解水资源短缺、调节河川径流、净化水质、防治区域洪涝旱灾和水土流失等自然灾害方面具有重要意义^[3,6]。

在森林生态系统水源涵养服务研究方面,国内外侧重方向有所不同。国内学者对森林生态系统水源涵养的研究相当深入,相关文献十分丰富,不同学者根据各自的理解使用了不同的计算方法。例如,温远光和刘世荣^[5]通过收集与统计大量文献资料,从林冠层、枯枝落叶层和土壤层3个森林水文作用层出发,比较分析了中国主要森林生态系统类型的降水截留规律;Guo等^[7]采用综合蓄水能力法对神农架地区兴山县森林生态系统的水源涵养服务进行了评估;邓坤枚等^[3]则将长江上游森林划分为暗针叶林、其它针叶林、阔叶林、经济林、竹林和灌木林6种类型,利用年降雨量和林冠截留量数据,计算了长江上游地区森林生态系统的年涵养水源量;张彪等^[8]使用区域水量平衡法对北京市森林生态系统进行了估算,并比较了不同区县、不同森林类型以及位于不同海拔高度和坡位上的森林水源涵养功能差异。此外,传统的评估方法还包括土壤蓄水能力法、地下径流增长法、多因子回归法等,而近些年来3 S技术的飞速发展和复杂性科学模型的兴起,又为森林生态系统水源涵养量的精确计算创造了新的途径^[9-13]。不同于国内,国外学者更关注森林生态水文过程和功能^[14-17],探讨森林与径流的关系^[18-20],以及森林自身结构属性和土地利用/覆被变化对水文参数（土壤含水量、蒸散发、区域产水量等）的影响^[21-24]。例如,Brauman等^[25]通过比较夏威夷科纳2个具有相同优势树种但不同森林结构林地的林冠层截持量和雾云截留量,发现森林结构对森林水文通量具有明显的影响;Cornish等^[26]利用配对集水区法,研究发现澳大利亚Karuah集水区域的再生桉树林区蒸发散和产水量的显著下降,而这主要是受森林生长率、林冠覆盖度和土壤厚度的影响。

乌江属于长江一级干流,全长1037 km,流域面积达8.79 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10⁴ km²,其中约77%位于贵州省境内,是长江上游右岸最大支流、贵州省流域面积最大的河流,乌江流域森林生态的变化,关系着长江流域和西南地区的生态环境状况和社会经济发展,此外对西南地区生态安全屏障的功能和效应也影响深远。由于深处西南地区喀斯特腹地,乌江上游地形破碎、土壤薄瘠,生态环境十分脆弱,加上20世纪60年代以后大面积的毁林开荒,其森林覆盖率由1957年的12.84%下降到5.8%^[27],水土流失和土地退化的现象十分严重^[28]。作为西南地区水源的重要发源地之一,乌江上游地区森林生态系统水源涵养功能对当地乃至长江中下游地区意义重大。

已往研究在讨论森林生态系统水源涵养功能空间差异时,多仅对不同立地条件下（海拔、坡度、坡向等）的森林水源涵养量进行简单计算和罗列^[8,29-31],缺乏类似国外研究对参数的相关关系探讨;而针对乌江上游地区的相关研究以及土地退化对森林水源涵养功能影响的分析也尚未见报道。本文利用贵州省毕节地区2010年森林二类调查小班数据以及从相关文献资料中广泛收集的相关参数,运用综合蓄水能力法对乌江上游森林生态系统水源涵养量进行估算,研究其空间分布特点和森林类型构成;然后,使用相关分析法分析海拔和坡度这2个立地条件与该地区森林水源涵养能力的相关关系;最后,对研究区的土地退化现状及其对森林水源涵养功能的影响进行了探讨。本研究对了解乌江上游森林生态系统功能的健康状况乃至西南地区生态安全屏障功能状况具有重要意义,结果可为当地森林生态系统和水资源可持续利用与生态建设及相关的政策制订提供科学依据;此外,也在相当程度上填补了立地条件和土地退化对森林水源涵养功能影响研究的空白,为深入分析森林生态系统水源涵养功能空间差异特征提供了一种新思路。

2 研究区概况

研究区位于贵州省毕节地区的东部至中部（104°15′~106°43′E,26°21′~27°35′N）,面积达到1.779 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10⁴ km²,约占整个乌江流域面积的20.23%,境内流经六冲河、三岔河、落脚河、耳海河、鸭池河、偏岩河6条乌江支流,其中六冲河和三岔河为乌江水系的主要源头。该区域地处滇东高原向黔中山区丘陵过渡的倾斜地带,地势自西南向东北逐渐下降,海拔范围在690~2888 m之间,平均海拔1595 m。流域属北亚热带湿润季风气候,多年（1981-2010年）平均降水量865.9 mm,年均气温l3.0 ℃,年均蒸发量698.1 mm,年均日照时数1165.1 h,年均相对湿度81%,年均无霜期在250 d左右。风向以东南风为主导,年均风速0.9 m/s^（数据来源于中国气象科学数据共享服务网。^）。该地区属典型的喀斯特地貌,出露岩石以沉积岩为主,其中又以碳酸盐岩类居多,主要土壤类型包括黄棕壤、黄壤、红壤、石灰土、紫色土和山地灌丛草甸土等。区内植被具有明显的中亚热带特征,主要植被类型包括以华山松（Pinus armandii）、马尾松（Pinus massoniana）、云南松（Pinus yunnanensis）、柳杉（Cryptomeria fortunei）为代表的针叶林,以栎类（Quercus）、桦类（Betula）、杨树（Populus）为代表的阔叶林,以梨桃类（Malus & Pyrus）、核桃（Juglans regia）、板栗（Castanea mollissima）为代表的经济林,此外还分布有大面积的灌丛。2010年,研究区森林植被多为人工林和次生林,主要分布在中幼龄林龄组,空间上呈碎片化分布。区内石漠化土地面积占比达26.27%,主要集中在研究区中北部。

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图1 毕节地区乌江上游研究区地理位置

Fig.1 Location of the study area in the upper reaches of Wujiang River, Bijie prefecture

3 研究方法

3.1 数据的来源与处理

本文所用的森林植被数据来源于贵州省毕节地区2010年森林二类调查小班矢量数据,通过由全国二级水资源区图提取的乌江流域边界对其进行裁切得到。该小班数据包括样地坐标、面积、林龄、坡度、坡位、平均胸径、郁闭度、优势树种、土层厚度和土地退化类型等林地信息。由于研究区森林植被类型繁多,优势树种多达60种以上,需要对其进行分类处理。本文按照《中国植被》分类系统,同时结合《国家森林资源连续清查技术规定》,根据各优势树种的数量和分布面积,考虑各树种的生物学和生态学特性,将相似的植物群系合并,最终归并为9大类森林植被类型^[4]（表1、图2）。各类森林植被的林冠层截留率、枯落物层单位最大持水量和土壤非毛管孔隙度均引自相关文献资料（表2）。

表1 研究区不同森林类型基本概况

Tab.1 General characteristics of different vegetation types in the study area

森林类型	海拔范围/m	平均郁闭度	平均胸径/cm	活立木蓄积量/（m³/hm²）	平均土层厚度/cm	主要优势树种
温性针叶林	786~2854	0.394	8.239	15.890	42.36	华山松、柳杉
暖性针叶林	714~2566	0.475	12.003	36.826	39.09	马尾松、云南松、杉木
暖性针阔混交林	782~2450	0.419	10.302	24.944	42.00	针阔混交林
落叶阔叶林	705~2472	0.399	9.443	19.197	42.27	桦类、椴类、杨树
常绿落叶阔叶混交林	722~2677	0.532	9.097	20.827	36.67	栎类
常绿阔叶林	777~2618	0.523	9.301	25.185	38.04	樟类、楠类
暖性竹林	804~2074	0.703	4.368	0.003	52.92	毛竹、杂竹
经济林	738~2442	0.311	3.597	2.838	44.44	梨桃类、核桃、板栗
灌丛	708~2886	0.489	0.003	0.004	31.70	杂灌、茶叶、火棘

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表2 研究区不同森林类型水源涵养量估算的相关参数及其文献来源

Tab.2 Relevant parameters adopted in the water conservation estimations of different vegetation types in the study area and their literature references

森林类型	林冠层截留率/（%）	枯落物层单位最大持水量/（t/hm²）	土壤层非毛管孔隙度/（%）	文献来源
温性针叶林	28.73	25.67	10.16	[32]、[33]、[4]
暖性针叶林	28.50	37.69	8.91	[32]、[34]、[4]
暖性针阔混交林	24.33	34.08	12.13	[34]、[33]、[34]
落叶阔叶林	20.19	32.46	9.15	[34]、[33]、[34]
常绿落叶阔叶混交林	22.57	32.66	15.32	[32]、[33]、[4]
常绿阔叶林	18.14	18.62	10.31	[34]、[34]、[34]
暖性竹林	18.83	20.69	11.77	[32]、[33]、[4]
经济林	29.32	23.8	8.65	[35]、[31]、[36]
灌丛	24.56	15.97	9.80	[35]、[33]、[37]

注：选择引用文献时首要考虑与本研究区地理环境和气候条件相近的区域,其次考虑林型和立地条件。文献来源一栏的引用文献按照林冠层截留率、枯落物层单位最大持水量和土壤层非毛管孔隙度的文献来源依次排序

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林地海拔数据使用了毕节地区ASTER GDEM V2数字高程数据,来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云（www.gscloud.cn）,空间分辨率为30 m。该数据经过投影变换和掩膜提取,以满足研究需要。

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图2 研究区森林类型空间分布图

Fig.2 Spatial distribution of different vegetation types in the study area

3.2 评估方法

3.2.1 森林生态系统水源涵养功能估算方法

根据该区的实际情况和特殊地理位置以及现有资料数据,本文采用综合蓄水能力法对乌江流域森林生态系统的水源涵养功能进行估算。综合蓄水能力法综合考虑了林冠层截留量（Canopy Interception）、枯落物持水量（Litter Containment）和土壤层贮水量（Soil Storage）3个层次^[38],其中,林冠层截留量可通过截留率与降水量计算,枯落物持水量通过凋落物存量与最大（或有效）持水能力计算,土壤层蓄水量通过土壤非毛管孔隙度和土壤厚度计算。

综合蓄水能力法的计算公式如式（1）所示。

$\begin{matrix} Q = CI + LC + SS \end{matrix}$ （1）

式中： $\begin{matrix} Q \end{matrix}$ 为森林涵养水量/m³; $\begin{matrix} CI \end{matrix}$ 为林冠层截留量/m³; $\begin{matrix} LC \end{matrix}$ 为枯落物持水量/m³; $\begin{matrix} SS \end{matrix}$ 为土壤层贮水量/m³。

（1）林冠截留降水量 $\begin{matrix} (CI) \end{matrix}$ 。林冠对降水的截留是森林植物对降水的最初分配,其截留量除与冠层自身的结构、林分郁闭度、叶形等有关外,降雨量和降雨强度及风等都是其重要的影响因子^[39]。其计算公式如式（2）所示。

$\begin{matrix} CI = \overset{n}{\sum_{i = 1}} R ∙ α_{i} ∙ A_{i} / 10 \end{matrix}$ （2）

式中： $\begin{matrix} R \end{matrix}$ 表示单次最大降水量/mm; $\begin{matrix} α_{i} \end{matrix}$ 表示第 $\begin{matrix} i \end{matrix}$ 类森林类型的林冠截留率/（%）; $\begin{matrix} A_{i} \end{matrix}$ 表示第 $\begin{matrix} i \end{matrix}$ 类森林类型的面积/hm²。

（2）枯枝落叶层持水量 $\begin{matrix} (LC) \end{matrix}$ 。枯枝落叶层是对降水拦蓄的第二作用层,是评价森林生态系统涵养水源功能的重要因素,其大小取决于其结构、分解状况、枯枝落叶积累量以及枯落物的持水能力。其计算公式如式（3）所示。

$\begin{matrix} LC = \overset{n}{\sum_{i = 1}} β_{i} ∙ A_{i} \end{matrix}$ （3）

式中： $\begin{matrix} β_{i} \end{matrix}$ 表示第 $\begin{matrix} i \end{matrix}$ 类森林类型的枯枝落叶层最大持水量/（t/hm²）; $\begin{matrix} A_{i} \end{matrix}$ 表示第 $\begin{matrix} i \end{matrix}$ 类森林类型的面积/hm²。

（3）土壤蓄水量 $\begin{matrix} (SS) \end{matrix}$ 。林地土壤的持水性能是评价森林生态系统涵养水源能力最主要的指标之一,土壤入渗速度的快慢、土壤的孔隙状况以及土层厚度是决定森林土壤水源涵养能力的重要因素。其计算公式如式（4）所示。

$\begin{matrix} SS = \overset{n}{\sum_{i = 1}} γ_{i} ∙ h_{i} ∙ A_{i} \end{matrix}$ （4）

式中： $\begin{matrix} γ_{i} \end{matrix}$ 表示第 $\begin{matrix} i \end{matrix}$ 类森林类型的土壤非毛管孔隙度/（%）; $\begin{matrix} h_{i} \end{matrix}$ 表示第 $\begin{matrix} i \end{matrix}$ 类森林类型的土层厚度/cm; $\begin{matrix} A_{i} \end{matrix}$ 表示第 $\begin{matrix} i \end{matrix}$ 类森林类型的面积/hm²。

3.2.2 统计分析方法

为了研究森林生态系统水源涵养能力与海拔和坡度这2个立地条件之间是否存在相关关系以及相关关系的密切程度,运用线性回归法分别对森林水源涵养能力与海拔、坡度进行线性拟合,建立线性方程,并进行相关关系统计和显著性检验,通过相关系数r和显著性水平 $\begin{matrix} P \end{matrix}$ 值进行判断,具体计算方法参见文献[40]。

4 结果与分析

4.1 森林生态系统水源涵养能力总体特征分析

2010年,毕节地区乌江上游森林生态系统的水源涵养总量为563.05×10⁶m³,森林面积726.77×10³hm²,单位面积水源涵养量达774.73 t/hm²。其中,林冠层截留量269.84×10⁶m³,枯落物层持水量18.04×10⁶m³,土壤层蓄水量275.17×10⁶m³,贡献率依次为42.92%、3.20%、48.87%,土壤层的水源涵养能力最高,林冠层次之,枯落物层最低。为剔除森林面积对水源涵养的影响,以单位面积水源涵养量作为表征森林生态系统水源涵养能力强弱的指标,对研究区水源涵养能力进行分析。

（1）空间分布特征

从水源涵养量上看（图3（a））,研究区表现为由西南和东北向中间逐渐递减趋势,该分布特征与流域海拔高度变化基本一致。其中,研究区西北部六冲河上游以北和南部六冲河中下游以南和三岔河中上游以北地区,水源涵养最为丰富,绝大部分水源涵养量达到20 000 m³以上的森林分布于此;其次是研究区东北部至中部的山区和东北部丘陵地区,即落脚河、耳海河和偏岩河上游地区以及鸭池河和耳海河交界处以北地区,这2处水源涵养量相对丰富,多在7500 m³以上;水源涵养量最小的区域是东部中间的丘陵地区,即六冲河中下游以北、耳海河中游南部和鸭池河上段以东的重合区域,绝大部分林地的水源涵养量低于3000 m³,该区域多为人类聚居地,森林覆盖率较低,林地面积小且呈破碎化分布,故不利于涵养水源。

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图3 研究区森林水源涵养量和单位面积水源涵养量的空间分布

Fig.3 Spatial distribution of the forest water conservation in total and the relevant values per unit area in the study area

从水源涵养能力上看（图3（b））,研究区的总体分布趋势并不明显,其东部表现为由东北向西南逐渐递弱,而西部则表现为强弱相间的碎片化分布特征。水源涵养能力较强的林地分布区域和水源涵养量较高的分布区域大体保持一致,其中,研究区西北部六冲河上游以北地区的水源涵养能力较强,单位面积水源涵养量达到1050 t/hm²以上的林地多分布于此;其次是研究区东北部,大部分林地的单位水源涵养量达到750 t/hm²以上。而水源涵养能力最弱的区域不仅包括水源涵养量最低的研究区中部丘陵地区,还包括研究区西北部六冲河上游以南和三岔河上游以北的重合区域,其绝大部分林地的单位面积水源涵养量低于600 t/hm²。此外,南部部分地区的水源涵养能力也相对较弱。

（2）林型分异特征

从水源涵养量上看（表3、图4）,研究区不同森林类型的水源涵养量大小依次为：灌丛（38.98%）>温性针叶林（21.05%）>暖性针叶林（18.13%）>常绿落叶阔叶混交林（10.73%）>落叶阔叶林（8.61%）>暖性针阔混交林（1.50%）>常绿阔叶林（0.51%）>经济林（0.46%）>暖性竹林（0.03%）。其中灌丛的水源涵养量最大,达219.47 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10⁶m³,其次是温性针叶林和暖性针叶林,分别达118.50 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10⁶m³和102.08 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10⁶m³;最小的是暖性竹林,仅0.19 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10⁶m³。从图4可看出,各类森林类型的水源涵养量基本与森林面积成正比,水源涵养量随着森林面积的增大而增加;不同森林类型的土壤层蓄水量占比均在44%以上,平均达到53.79%;林冠层截留量占比29.43%~51.84%,平均值为42.93%,变化幅度较大;枯落物层持水量占比平均仅达3.27%,最高达到4.65%,远低于土壤层和林冠层。

表3 研究区不同森林类型水源涵养量

Tab.3 Water conservation of different vegetation types in the study area

代码	森林类型	林地面积/（10³hm²）	林冠截留量/（10⁶m³）	枯落物层持水量/（10⁶m³）	土壤蓄水量/（10⁶m³）	水源涵养总量/（10⁶m³）	单位面积水源涵养量/（t/hm²）
Ⅰ	温性针叶林	135.086	56.702	3.468	58.334	118.503	877.245
Ⅱ	暖性针叶林	125.837	52.397	4.743	44.942	102.081	811.216
Ⅲ	暖性针阔混交林	9.427	3.351	0.321	4.754	8.426	893.807
Ⅳ	落叶阔叶林	67.856	20.016	2.203	26.279	48.497	714.705
Ⅴ	常绿落叶阔叶混交林	64.007	21.106	2.090	37.225	60.421	943.975
Ⅵ	常绿阔叶林	4.173	1.106	0.078	1.700	2.883	690.942
Ⅶ	暖性竹林	0.202	0.056	0.004	0.129	0.189	934.861
Ⅷ	经济林	3.103	1.329	0.074	1.172	2.575	829.922
Ⅸ	灌丛	317.078	113.775	5.064	100.635	219.473	692.174

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从单位面积水源涵养量上看（表3、图4）,从大到小依次为：常绿落叶阔叶混交林>暖性竹林>暖性针阔混交林>温性针叶林>经济林>暖性针叶林>落叶阔叶林>灌丛>常绿阔叶林,针叶林水源涵养能力总体高于阔叶林。不同森林类型的单位面积水源涵养量平均达到820.98 t/hm²,变化幅度为690.94~943.98 t/hm²。最大的是常绿落叶阔叶混交林和暖性竹林,均达到900 t/hm²以上;其次是暖性针阔混交林;最小的是常绿阔叶林,为690.94 t/hm²。

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图4 不同森林类型水源涵养量、单位面积水源涵养量及其与林地面积的比较（注：图中森林类型代码对应表3的代码;为方便研究不同森林类型的水源涵养量、单位面积水源涵养量是否与林地面积之间存在相关关系,图中将森林类型按照其林地面积从小到大依次排序）

Fig.4 Water conservation in total and the relevant values per unit area of different vegetation types and their comparison with the forest area

4.2 森林生态系统水源涵养能力空间差异探究

乌江上游地区山地海拔高,相对高差大,地势的升高会导致热量与水分的重新分配,使山麓到山顶形成不同的气候、土壤环境,因而不同高度的山地发育不同类型的植被^[41],森林水源涵养功能也随之产生变化。而坡度是影响坡面径流侵蚀能力的动力因子,坡度的陡缓决定了坡面径流的形成和大小^[42]。大量研究表明,在一定范围内,坡度越大,坡面的径流量和土壤流失量也越大^[43-45],因此坡度对森林生态系统水源涵养功能的影响不容忽视。此外,乌江上游地区长期水土流失和土地退化的现象严重,探索土地退化对其森林水源涵养功能的影响,有助于进一步认识土地退化的危害,了解当地森林水源涵养现状。因此,本研究选择海拔和坡度这2个森林立地条件和土地退化对森林水源涵养功能的影响进行深入探讨,以期发现规律,为制订实施森林管理和水资源利用科学决策提供依据。

4.2.1 森林水源涵养能力与海拔相关关系探讨

为研究乌江流域森林生态系统水源涵养能力随海拔变化的分异特征,将海拔按100 m间隔分成22个高程带（小于800 m、800~2800 m间分20个带以及大于2800 m）,分别统计各森林类型在不同高程带的面积分布比例和不同高程带林地的单位面积水源涵养量,并对其进行相关分析,结果如图5所示。就各森林类型面积分布比例随海拔变化的分异特征而言（图5（a））,随着海拔升高,森林分布面积比基本呈先升后降的趋势,这与人类居住区的森林山地垂直带性分布相一致;大部分森林植被分布在中低海拔地区,不同林型之间的分布差异明显：针叶林多分布在1200~2000 m的中高海拔地区,阔叶林多分布于1100~1600 m的中低海拔地区,竹林在900~1000 m处分布面积最大,经济林则主要集中在1400~1800 m海拔处,而灌丛在海拔1300~2000 m高程带内分布多且均匀。

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图5 不同森林类型面积分布比例和单位面积水源涵养量随海拔升高的变化情况

Fig.5 Changes of the area proportion distribution and unit area water conservation of different vegetation types with respect to elevation

随着海拔的升高,单位面积水源涵养量表现出极显著的下降趋势（ $\begin{matrix} P < 0.01 \end{matrix}$ ）（图5（b））,海拔平均上升1000 m,单位面积水源涵养量相应减少90.56 t/hm²左右;水源涵养能力在海拔1000 m以下、1300~2100 m的林地表现出明显的上升趋势,而在海拔1000~1300 m、2100 m以上的林地表现出明显的下降趋势,这和森林类型面积分布比例随海拔变化的分异特征基本一致。

单位水源涵养量在海拔1000 m以下处出现上升、在1000~1300 m处出现陡降的原因主要在于海拔900~1000 m处集中分布有大面积水源涵养能力较强的暖性竹林,上升至1000 m以上后暖性竹林的分布比例迅速下降,形成波峰;虽然常绿阔叶林在海拔1200~1300 m有大面积分布,但由于其单位面积水源涵养量低于平均值,因而对林地总体水源涵养能力的响应很小。1300~2100 m海拔地区是针叶林和经济林的集中分布区,单位面积水源涵养量均较高。该高程带大部分林型分布比例虽呈缓降趋势,但由于总体分布比例高,且其中暖性针阔混交林（单位水源涵养量最高）面积比趋于上升,因此林地水源涵养能力随海拔高度的增加而缓慢上升。海拔升至2100 m后,林地分布比例开始出现明显下降,至2800 m以上仅剩极少量温性针叶林,故水源涵养能力也随之急剧下降。总体而言,森林水源涵养能力随海拔升高而出现下降,这与山地垂直带性密切相关。

4.2.2 森林水源涵养能力与坡度相关关系探讨

贵州森林资源规划调查将坡度分为平坡（0~5°）、缓坡（6~15°）、斜坡（16~25°）、陡坡（26~35°）、急坡（36~45°）和险坡（≥46°）6个组别。为研究乌江流域森林生态系统水源涵养能力随坡度变化的分异特征,同时避免坡向变量的干扰,选取光照较为充足的南坡的林地数据进行分析。取各坡度组的中间值来表示该坡度组的平均坡度,分别统计研究区整体和不同森林类型在不同坡度下的单位面积水源涵养量,并与其对应坡度进行相关分析。由表4的回归方程和相关系数可知,随着坡度的增加,研究区森林整体的单位面积水源涵养量表现出显著的下降趋势（ $\begin{matrix} P < 0.01 \end{matrix}$ ）（图6（a））,相关系数达0.910,坡度平均每增加1°,单位面积水源涵养量相应减少2.44 t/hm²。从不同森林类型来看,所有森林类型的水源涵养能力均与坡度呈负相关（表4）,其中落叶阔叶林表现最为显著（ $\begin{matrix} P = 0.0156 \end{matrix}$ ）（图6（b））,相关系数达0.803;温性针叶林和暖性竹林表现出较显著的负相关,通过了0.05显著性检验水平（图6（c）、（d））。暖性竹林的水源涵养能力随坡度增加的降幅最大,达到7.15 t/hm²;而灌丛的水源涵养能力随坡度增加的降幅最小,仅为0.51 t/hm²。

表4 水源涵养能力和坡度的回归方程及相关系数

Tab.4 The regression equations and correlation coefficients of water conservation capacity and slope gradient

代码	森林类型	回归方程	相关系数R²	P
Ⅰ	温性针叶林	y = -2.5116x + 938.62	0.765	*
Ⅱ	暖性针叶林	y = -0.8702x + 831.01	0.378
Ⅲ	暖性针阔混交林	y = -3.8570x +1002.48	0.583
Ⅳ	落叶阔叶林	y = -2.6220x + 787.02	0.803	*
Ⅴ	常绿落叶阔叶混交林	y = -0.8110x + 948.23	0.106
Ⅵ	常绿阔叶林	y = -1.2000x + 727.78	0.348
Ⅶ	暖性竹林	y = -7.1497x + 991.73	0.744	*
Ⅷ	经济林	y = -4.8133x + 998.49	0.582
Ⅸ	灌丛	y = -0.5153x + 687.96	0.136
	研究区整体	y = -2.4350x + 828.09	0.910	**

注：**表示P<0.01;*表示P<0.05

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4.3 研究区土地退化现状及其对森林水源涵养功能影响

根据贵州省毕节地区乌江流域2010年森林二类调查小班数据,研究区的土地退化类型可划分为：非退化土地（546.60 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10³ hm²）,石漠化土地（205.29 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10³ hm²）,沙化土地（25.11 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10³ hm²）和荒漠化土地（1.53 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10³ hm²）。从数量上看,退化土地占研究区总面积的29.79%,其中石漠化土地达到80%以上,表明该地区的土地退化类型主要以石漠化为主,这与实际情况相符^[46-47]。从空间分布上看（图7）,研究区由南向北呈逐渐退化趋势,其中石漠化地区大部分分布在研究区北部山区耳海河和落脚河上游,此外六冲河和三岔河的上游、六冲河的中游部分地区和下游和鸭池河交界以北地区均有大面积分布。沙化土地集中分布在研究区西北部三岔河上游以南地区,而荒漠化土地则只在三岔河上游以北有零星分布。通过和研究区地形图（图1）的对比可发现,沙化地区和荒漠化地区集中分布在海拔2200 m以上的高山,这些区域降水稀少、温度低、植被稀少,是土地退化的高发区。

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图6 同一坡向下（南坡）研究区整体和几种不同森林类型单位面积水源涵养量随坡度增加的变化情况

Fig.6 Changes of unit area water conservation of the total study area and of some specific vegetation types with respect to the increase of slope gradient

分别对位于不同退化类型土地内的各类森林水源涵养量和林地面积进行统计,二者相除计算得到单位面积水源涵养量,由强到弱依次为（图7）：非退化土地（745.35 t/hm²）>石漠化土地（680.61 t/hm²）>沙化土地（608.32 t/hm²）>荒漠化土地（421.54 t/hm²）。与非退化土地相比,石漠化土地、沙化土地和荒漠化土地的单位面积水源涵养量分别下降8.69%、18.38%及43.44%,平均下降23.50%,其中荒漠化土地水源涵养能力的下降最为严重,接近50%。土地退化的原因,除了退化土地生态系统本身比较脆弱,抗干扰能力、稳定性和自我调节能力差外,还包括不合理的人类活动,如毁林开荒、陡坡开垦、过度放牧等^[46],因此退化土地的植被覆盖率低,地表大面积裸露,水土流失严重,因而森林水源涵养能力较低。需要注意的是,根据《国家森林资源连续清查技术规定》,荒漠化针对的是干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化,沙化是指由于各种因素形成的、以沙质地表为主要标志的土地退化,而石漠化指在热带、亚热带湿润和半湿润地区岩溶极其发育的自然背景下发生的土地退化乃至土壤消失的现象,由于概念不同,荒漠化适用研究区域的降水量较石漠化地区（沙化土地没有说明）小很多,这也是荒漠化土地的水源涵养能力比石漠化土地低很多的原因之一,必须加以考虑。

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图7 不同土地退化类型及其水源涵养能力的空间分布

Fig.7 Spatial distribution of different land degradation types and the water conservation capacity thereof

以非退化土地的水源涵养能力为基准,研究区石漠化土地的水源涵养能力的下降比例较小,表明该地区的石漠化程度相对不严重,应积极采取措施进行修复,避免石漠化程度加剧;同时,应重视沙化土地和荒漠化土地的整治,防止其进一步的扩散。减少退化土地面积,提高森林覆盖率,有利于提高当地的水源涵养能力,改善地区生态环境。

5 讨论与结论

5.1 讨论

森林生态系统的水源涵养能力是林冠层、枯落物层和土壤层水源涵养能力的总和。研究表明,土壤层的水源涵养能力最高,林冠层次之,枯落物层最低,这与石培礼等^[4]、刘璐璐等^[29]研究结果一致;森林水源涵养能力基本随坡度的增加而下降,这与吴丹等^[31]研究结果一致;此外,在森林水源涵养能力与海拔关系方面,张堡宸等^[12]基于遥感数据,得出吉林市柳河县森林水源涵养能力随海拔增加先升后降,这似乎与本研究得出的森林水源涵养能力随海拔增加而下降的结论不一致,但值得注意的是,张堡宸等研究区域的海拔范围为303~1257 m,其森林水源涵养量在海拔750 m以下时随海拔的升高而增加,在海拔750~850 m之间时达到最高,在海拔超过此范围之后森林水源涵养量则随海拔的增加而减小,而本研究区域的海拔范围为700~2900 m,恰好是张堡宸等研究区域中森林水源涵养量开始递减的海拔范围,从而从侧面验证了本研究的结论。

森林水源涵养能力存在空间差异,主要与自然地理环境的地域分异和人类活动有关。由于存在地带性和山地垂直带性分异,造成不同地区、不同高度带水热组合特征各异,因而形成不同的植被类型、林分结构和土壤类型等^[48],而毁林开荒、植树造林等人类活动又深刻影响地表覆被状况和地形地貌^[49],进而影响森林植被的水文生态过程^[50],从而对森林生态系统的水源涵养功能造成影响^[4,6,51]。高海拔地区植被稀疏,多为水源涵养量较低的灌丛,土壤薄瘠,因而其水源涵养功能迅速下降。坡度是影响坡面径流和土壤侵蚀形成和大小的重要因子,一般情况下,坡度越大,越不利于植被的生长,植被覆盖率越低,再加上重力作用增强,其地表径流量和侵蚀量随之增加^[42-45],因而森林水源涵养功能下降,具体表现为山体滑坡和水土流失等。而土壤贫瘠、地表覆盖率低等^[52],是导致土地退化区森林水源涵养能力低的主要原因。

本文对海拔和坡度等立地条件对森林水源涵养功能的影响进行定量分析,研究其相关关系及相关性密切程度,这对了解森林水源涵养功能空间分布差异,监测评估地区森林覆盖率变化和健康状况,并对区域水资源的合理开发和利用具有重要意义。此外,由于乌江上游地区生态环境脆弱,土地退化严重,评估乌江上游土地退化造成的森林生态系统水源涵养功能下降的程度,能够帮助政策制订者进一步认识土地退化对当地森林生态系统、水资源可持续利用和生态环境的危害,为制订实施更有针对性、更高效的生态环境恢复和建设政策提供科学依据。

本文根据《中国植被》分类系统将研究区植被归并为9个植被亚型（群系组）,并采用通过平均处理后的土壤厚度（A+B）作为各森林类型的土壤厚度以计算土壤层蓄水量,因此难免存在归并粗放的问题。通过相关文献收集研究区内植被类型的林冠层截留率、枯落物层单位最大持水量和土壤非毛细孔隙度等蓄水参数,可能出现部分参数与当地的实际情况不符。此外,作为本文的水源涵养量估算方法,综合蓄水能力法虽然较为全面,但因为忽略了森林蒸发散消耗和在较大降雨事件中产生的快速地表径流等因素的影响^[38],可能导致结果偏大。故计算结果实际上反映了理论上最大的蓄水量,并不代表实际状态下森林的水源涵养量。

5.2 结论

（1）2010年,毕节地区乌江上游森林生态系统的水源涵养总量为563.05 $\begin{matrix} \times \end{matrix}$ 10⁶ m³,单位面积水源涵养量达774.73 t/hm²,土壤层是森林涵养水源的主体。研究区的水源涵养量分布表现为由西南和东北向中间逐渐递减,水源涵养能力分布则表现为东部地区自东北向西南逐渐递弱,西部地区强弱相间的碎片化分布特征。灌丛的水源涵养量最高,而常绿落叶阔叶混交林的单位面积水源涵养量最高。

（2）随着林地海拔的升高,森林单位面积水源涵养量表现出极显著的下降趋势（ $\begin{matrix} P < 0.01 \end{matrix}$ ）,平均海拔上升1000 m,单位水源涵养量相应减少90.56 t/hm²左右。

（3）随着坡度的增加,研究区森林整体的单位面积水源涵养量表现出极显著的下降趋势（ $\begin{matrix} P < 0.01 \end{matrix}$ ）,坡度平均每增加1°,单位水源涵养量相应减少2.44 t/hm²,所有森林类型的水源涵养能力均与坡度呈负相关。

（4）乌江上游地区土地由南向北呈逐渐退化趋势。与非退化土地相比,石漠化土地、沙化土地和荒漠化土地的单位面积水源涵养量分别下降8.69%、18.38%及43.44%,平均下降23.50%。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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[6]	Wilcox B ., Thurow T L. Emerging issues in rangeland ecohydrology: vegetation change and the water cycle [J]. Rangeland Ecology & Management, 2006,59(2):220-224. https://doi.org/10.2111/05-090R1.1 URL [本文引用: 2] 摘要 Rangelands have undergone—and continue to undergo—rapid change in response to changing land use and climate. A research priority in the emerging science of ecohydrology is an improved understanding of the implications of vegetation change for the water cycle. This paper describes some of the interactions between vegetation and water on rangelands and poses 3 questions that represent high-priority, emerging issues: 1) How do changes in woody plants affect water yield? 2) What are the ecohydrological consequences of invasion by exotic plants? 3) What ecohydrological feedbacks play a role in rangeland degradation processes? To effectively address these questions, we must expand our knowledge of hydrological connectivity and how it changes with scale, accurately identify “hydrologically sensitive” areas on the landscape, carry out detailed studies to learn where plants are accessing water, and investigate feedback loops between vegetation and the water cycle.
[7]	Guo ., Xiao ., Gan ., et al. Ecosystem functions, services and their values-a case study in Xingshan county of China [J]. Ecological Economics, 2001,38(1):141-154. https://doi.org/10.1016/S0921-8009(01)00154-9 URL [本文引用: 1]
[8]	张彪,李文华,谢高地,等. 北京市森林生态系统的水源涵养功能 [J].生态学报,2008,28(11):5619-5624. https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0933.2008.11.046 URL [本文引用: 2] 摘要以北京市森林资源第6次二类调查数据为基础,采用区域水量平衡法和土壤蓄水能力评估了森林水源涵养的功能,并重点分析了不同类型和区位条件下森林涵养水源功能的差异。结果表明:2004年北京市森林生态系统涵养水源1.26×109m3;其中,怀柔区、延庆县、密云县、门头沟区和房山区的森林是水源涵养功能的主要贡献者(累积贡献率63.3%);从森林类型来看,阔叶林和灌木林是水源涵养的主体(累积贡献率80.8%);位于不同海拔高度的森林对水源涵养功能的贡献不同,其中位于海拔100m、100～500m和500～800m森林的贡献率分别为29%、30.7%和23.3%;而且位于不同坡位的森林涵养水源的贡献也不同,其中平地和全坡的森林最高,贡献率分别为37.12%和40.7%。 [ Zhang ., Li W ., Xie G ., et al. Characteristics of water conservation of forest ecosystem in Beijing [J]. Acta Ecologica Sinica, 2008,28(11):5619-5624. ] https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0933.2008.11.046 URL [本文引用: 2] 摘要以北京市森林资源第6次二类调查数据为基础,采用区域水量平衡法和土壤蓄水能力评估了森林水源涵养的功能,并重点分析了不同类型和区位条件下森林涵养水源功能的差异。结果表明:2004年北京市森林生态系统涵养水源1.26×109m3;其中,怀柔区、延庆县、密云县、门头沟区和房山区的森林是水源涵养功能的主要贡献者(累积贡献率63.3%);从森林类型来看,阔叶林和灌木林是水源涵养的主体(累积贡献率80.8%);位于不同海拔高度的森林对水源涵养功能的贡献不同,其中位于海拔100m、100～500m和500～800m森林的贡献率分别为29%、30.7%和23.3%;而且位于不同坡位的森林涵养水源的贡献也不同,其中平地和全坡的森林最高,贡献率分别为37.12%和40.7%。
[9]	蔡体久. 基于RS和GIS的林型结构与森林涵养水源关系的研究 [J].水土保持学报,2001,15(4):16-19. https://doi.org/10.3321/j.issn:1009-2242.2001.04.005 URL [本文引用: 1] 摘要在运用 RS和 GIS技术划分出水库流域土地利用类型的基础上 ,采用灰色关联分析法 ,结合水文数据 ,分析流域内不同林型和森林覆被率 (共 8个因子 )与年降雨量、年径流量之间的关系。分析得出了流域内涵养水源功能较强的优势林型 ,为合理调整流域内森林结构布局 ,充分发挥森林的水源涵养功能提供参考。研究表明 ,流域内涵养水源功能最强的林型为柞树纯林 ,其次是落叶松和白桦构成的混交林。 [ Cai T J. Relationship between forest types and water conservation function of forest based on RS and GIS [J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2001,15(4):16-19. ] https://doi.org/10.3321/j.issn:1009-2242.2001.04.005 URL [本文引用: 1] 摘要在运用 RS和 GIS技术划分出水库流域土地利用类型的基础上 ,采用灰色关联分析法 ,结合水文数据 ,分析流域内不同林型和森林覆被率 (共 8个因子 )与年降雨量、年径流量之间的关系。分析得出了流域内涵养水源功能较强的优势林型 ,为合理调整流域内森林结构布局 ,充分发挥森林的水源涵养功能提供参考。研究表明 ,流域内涵养水源功能最强的林型为柞树纯林 ,其次是落叶松和白桦构成的混交林。
[10]	聂忆黄. 基于地表能量平衡与SCS模型的祁连山水源涵养能力研究 [J].地学前缘,2010,17(3):269-275. URL 摘要基于区域水量平衡,利用地表能量平衡的原理计算陆地实际蒸散发量,采用SCS模型计算地表径流量,提出了一种定量评估区域水源涵养量的实用方法.利用该方法和GIS软件平台,结合1982-2003年遥感数据和对祁连山水源涵养重要区水源涵养能力强弱的空间分布及其变化规律进行了计算和分析.结果表明:(1)祁连山山地水源涵养重要区内水源涵养能力最强的区域为中部和东南部地区,而西部地区涵养水源的能力相对较弱;(2)祁连山山地水源涵养重要区内中部和靠东南部的水源涵养能力减弱比较明显,特别是以门源回族自治县为中心,形成了水源涵养能力持续减弱带. [ Nie Y H. A study of the water conservation of Qilian Mountains based on surface energy balance and SCS model [J]. Earth Science Frontiers, 2010,17(3):269-275. ] URL 摘要基于区域水量平衡,利用地表能量平衡的原理计算陆地实际蒸散发量,采用SCS模型计算地表径流量,提出了一种定量评估区域水源涵养量的实用方法.利用该方法和GIS软件平台,结合1982-2003年遥感数据和对祁连山水源涵养重要区水源涵养能力强弱的空间分布及其变化规律进行了计算和分析.结果表明:(1)祁连山山地水源涵养重要区内水源涵养能力最强的区域为中部和东南部地区,而西部地区涵养水源的能力相对较弱;(2)祁连山山地水源涵养重要区内中部和靠东南部的水源涵养能力减弱比较明显,特别是以门源回族自治县为中心,形成了水源涵养能力持续减弱带.
[11]	王晓学,李叙勇,莫菲,等. 基于元胞自动机的森林水源涵养量模型新方法——概念与理论框架 [J].生态学报,2010,30(20):5491-5500. Magsci 摘要模型方法是定量评价森林水源涵养的重要途径。根据元胞自动机的基本理论，结合森林水源涵养效应的多尺度特征，提出了一个新的基于元胞自动机的森林水源涵养量计算模型。该模型将森林“水文响应单元”网格化作为元胞空间的基本单元，邻域定义为摩尔（Moore）型，元胞“水库”水量状态变化范围定义在一个连续的实数空间上。将元胞单元对不同降雨事件的响应分为不产生径流和产生径流两种情况，通过对蒸散发、邻域元胞间水量传输、深层渗漏等制定转换规则，模拟森林在不同尺度上的水源涵养动态特征。这种新模型方法将为森林水源涵养由小尺度（水文响应单元）向流域、景观尺度上推提供有效的定量研究途径，从而进一步推动森林水源涵养功能研究的深入。 [ Wang X ., Li X ., Mo ., et al. Exploration of a new modeling method for forest water conservation based on cellular automata: concept and theoretical framework [J]. Acta Ecologica Sinica, 2010,30(20):5491-5500. ] Magsci 摘要模型方法是定量评价森林水源涵养的重要途径。根据元胞自动机的基本理论，结合森林水源涵养效应的多尺度特征，提出了一个新的基于元胞自动机的森林水源涵养量计算模型。该模型将森林“水文响应单元”网格化作为元胞空间的基本单元，邻域定义为摩尔（Moore）型，元胞“水库”水量状态变化范围定义在一个连续的实数空间上。将元胞单元对不同降雨事件的响应分为不产生径流和产生径流两种情况，通过对蒸散发、邻域元胞间水量传输、深层渗漏等制定转换规则，模拟森林在不同尺度上的水源涵养动态特征。这种新模型方法将为森林水源涵养由小尺度（水文响应单元）向流域、景观尺度上推提供有效的定量研究途径，从而进一步推动森林水源涵养功能研究的深入。
[12]	张堡宸,胡建荣,李新军,等. 基于遥感数据的森林水源涵养估测研究 [J].中国农学通报,2014,30(1):98-102. URL [本文引用: 1] 摘要森林水源涵养是森林生态功能的重要指标,测定森林的水源涵养量能很直观地了解森林资源的生态价值,能够为确定森林资源保护措施与经营策略提供有力的数据支持。以吉林省柳河县为研究区,以Landsat-5 TM遥感影像为基础数据,提取相关因子,根据样地实测数据建立森林水源涵养遥感估测模型,经过精度检验,模型的预测精度达到79.24%。利用模型进行了柳河县森林水源涵养量反演,得出柳河县森林水源涵养量为4.62×106m3。形成柳河县森林水源涵养量分布图,并从空间上分析了森林水源涵养能力与空间要素的关系。 [ Zhang B ., Hu J ., Li X ., et al. Estimation and research of forest water conservation based on remote sensing [J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2014,30(1):98-102. ] URL [本文引用: 1] 摘要森林水源涵养是森林生态功能的重要指标,测定森林的水源涵养量能很直观地了解森林资源的生态价值,能够为确定森林资源保护措施与经营策略提供有力的数据支持。以吉林省柳河县为研究区,以Landsat-5 TM遥感影像为基础数据,提取相关因子,根据样地实测数据建立森林水源涵养遥感估测模型,经过精度检验,模型的预测精度达到79.24%。利用模型进行了柳河县森林水源涵养量反演,得出柳河县森林水源涵养量为4.62×106m3。形成柳河县森林水源涵养量分布图,并从空间上分析了森林水源涵养能力与空间要素的关系。
[13]	余新晓,周彬,吕锡芝,等. 基于InVEST模型的北京山区森林水源涵养功能评估 [J].林业科学,2012,48(10):1-5. https://doi.org/10.11707/j.1001-7488.20121001 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要 <p>基于北京市第六次森林资源二类调查数据,区划北京山区森林景观类型,并应用InVEST模型评估北京山区森林生态系统的水源涵养功能。结果表明: 总面积为479 209 hm<sup>2</sup>的北京山区森林可划分为18种类型,其水源涵养总量为16.2万亿m<sup>3</sup>,平均水源涵养深度为75 mm; 各森林类型的水源涵养深度差异很大,落叶松人工林最大,为148 mm,其他阔叶人工林最小,为47.6 mm; 在各类森林水源涵养总量方面,天然柞树林最高,为8.25万亿m<sup>3</sup>,其他阔叶人工林最小,为60.7亿m<sup>3</sup>。</p> [ Yu X ., Zhou ., Lu X ., et al. Evaluation of water conservation function in mountain forest areas of Beijing based on InVEST model [J]. Scientia Silvae Sinicae, 2012,48(10):1-5. ] https://doi.org/10.11707/j.1001-7488.20121001 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要 <p>基于北京市第六次森林资源二类调查数据,区划北京山区森林景观类型,并应用InVEST模型评估北京山区森林生态系统的水源涵养功能。结果表明: 总面积为479 209 hm<sup>2</sup>的北京山区森林可划分为18种类型,其水源涵养总量为16.2万亿m<sup>3</sup>,平均水源涵养深度为75 mm; 各森林类型的水源涵养深度差异很大,落叶松人工林最大,为148 mm,其他阔叶人工林最小,为47.6 mm; 在各类森林水源涵养总量方面,天然柞树林最高,为8.25万亿m<sup>3</sup>,其他阔叶人工林最小,为60.7亿m<sup>3</sup>。</p>
[14]	Calder I R. Dependence of rainfall interception on drop size: development of the two-layer stochastic model [J]. Journal of Hydrology, 1996,185(1):363-378. https://doi.org/10.1016/0022-1694(95)02998-2 URL [本文引用: 1] 摘要 The original stochastic interception model (Calder, 1986, J. Hydrol. , 89: 65鈥71) showed, through the use of Poisson probability statistics, that the rate at which vegetation canopies are wetted is dependent on the volume of the individual raindrops; for the same depth of rain applied, a greater depth of water will be retained on the canopy when raindrop volumes are small. This paper recognizes that vegetation canopies are wetted through both the primary impact of raindrops to the top layer of the canopy and secondary impacts, from drops falling from the vegetation, to lower layers of the canopy. It shows how drop volumes of primary raindrops can be calculated from the Marshall-Palmer distribution and drop volumes of secondary drops can be calculated from the `characteristic' volume appropriate to the particular vegetation species. A two-layer stochastic model is described which calculates the rate at which canopies are wetted in relation to both primary and secondary drops. The paper also shows that, in addition to the volume-dependent stochastic wetting effect, there is also another drop-size-dependent wetting effect, related to the kinetic energy of the raindrops, which influences the maximum storage that can be achieved on the canopy. The wetting functions predicted for canopies of different density are described and the application of the model for assessing interception loss from forests, in relation to vegetation, climate and possible climatic change, is discussed.
[15]	Fujieda ., Kudoh T, de Cicco V, et al. Hydrological processes at two subtropical forest catchments: the Serra do Mar, São Paulo, Brazil [J]. Journal of Hydrology, 1997,196(1):26-46. URL
[16]	Johnson R C. The interception, throughfall and stemflow in a forest Highland Scotland and the comparison with other upland forests in the U.K [J]. Journal of Hydrology, 1990,118(1):281-287. URL
[17]	Onda ., Yukawa N. The influence of understories and litter layer on the infiltration of forested hillslopes [C]. Proceedings of the International Symposium of Forest Hydrology, 1994:107-114. [本文引用: 1]
[18]	Andréassian V. Waters and forests: from historical controversy to scientific debate [J]. Journal of Hydrology, 2004,291(1):1-27. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2003.12.015 URL [本文引用: 1] 摘要 This article presents an historical perspective of the controversy concerning the hydrological impact of forests, and shows how a mostly romantic and emotional confrontation finally evolved into a scientific debate. We first analyze the historical evolution of ideas, starting with the views of Pliny the Elder in the first century ad and ending with the debate on the ‘Eaux et Forêts’ in France in the 19th century. Then, we give an up-to-date overview of the paired-watershed experiments conducted throughout 20th century, and identify some research issues that should help forest hydrology science to move forward in the 21st century.
[19]	Sandström K. Can forests provide water: widespread myth or scientific reality? [J]. Ambio, 1998,27(2):132-138. URL 摘要 The article presents two contrasting views of deforestation and groundwater recharge/dry season flow. Seven variables causing the dichotomy are identified and analyzed. These include the comparative importance of various hydrological processes, research methodological aspects, people's perception of change, and unclear definitions. A simple model indicating the most likely catchment response to deforestation is presented. Recharge through macropores is argued to be the key mechanism for conveying rainwater to groundwater in the dry tropics. Management aspects of forests and water are discussed.
[20]	Vertessy R ., Zhang ., Dawes W R. Plantations, river flows and river salinity [J]. Australian Forestry, 2003,66(1):55-61. https://doi.org/10.1080/00049158.2003.10674890 URL [本文引用: 1] 摘要 Large-scale plantation development will exert additional pressure on a water resource system that is already under considerable stress. Tree planting will reduce river flows and recharge to groundwater and, in certain circumstances, may lead to short-term worsening of river salinity prior to any improvement. Reductions in flow will be particularly problematic during dry spells, when water resources are sorely stretched. Most of the likely hydrologic impacts of afforestation can be predicted using current catchment models, but new field data are needed to test and improve their accuracy. Reductions in river flow induced by afforestation can be minimised with careful planning, and various strategies to minimise impact are recommended. It is argued that a regulatory framework needs to be erected to control the development of new plantations in order to complement other policies to preserve water resources, such as the cap on diversions in the Murray-Darling Basin and recently introduced legislation on farm dams. Given the future need to allocate additional river flows to the environment, new allocations of water to plantations should be offset by up-front transfers of water from other uses. We argue that water use by plantations should be factored into the water economy of catchments. Keywords: forest plantations; water yield; stream flow; salinity; saline water; water allocation; water management; runoff; land use
[21]	Bonell ., Purandara B ., Venkatesh ., et al. The impact of forest use and reforestation on soil hydraulic conductivity in the Western Ghats of India: Implications for surface and sub-surface hydrology [J]. Journal of Hydrology, 2010,391(1):47-62. URL [本文引用: 1]
[22]	Jobbagy E ., Jackson R B. Groundwater use and salinization with grassland afforestation [J]. Global Change Biology, 2004,10(8):1299-1312. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2004.00806.x URL 摘要 Abstract Vegetation changes, particularly transitions between tree- and grass-dominated states, can alter ecosystem water balances and soluble salt fluxes. Here we outline a general predictive framework for understanding salinization of afforested grasslands based on biophysical, hydrologic, and edaphic factors. We tested this framework in 20 paired grassland and adjacent afforested plots across ten sites in the Argentine Pampas. Rapid salinization of groundwater and soils in afforested plots was associated with increased evapotranspiration and groundwater consumption by trees, with maximum salinization occurring on intermediately textured soils. Afforested plots (10–10065ha in size) showed 4–19-fold increases in groundwater salinity on silty upland soils but
[23]	Nosetto M ., Jobbagy E ., Paruelo J M. Land-use change and water losses: the case of grassland afforestation across a soil textural gradient in central Argentina [J]. Global Change Biology, 2005,11(7):1101-1117. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2005.00975.x URL 摘要 Abstract Vegetation changes, particularly those involving transitions between tree- and grass-dominated covers, often modify evaporative water losses as a result of plant-mediated shifts in moisture access and demand. Massive afforestation of native grasslands, particularly important in the Southern Hemisphere, may have strong yet poorly quantified effects on the hydrological cycle. We explored water use patterns in plantations and the native humid grasslands that they replace in Central Argentina. In order to uncover the interactive effects that land cover type, soil texture and climate variability may have on evaporative water losses and water use efficiency, we estimated daily evapotranspiration (ET) in 117 tree plantations and grasslands plots across a soil textural gradient (clay-textured Vertisols to sandy-textured Entisols) using radiometric information from seven Landsat scenes, existing timber productions records, and C measurements in tree stems. Tree plantations had cooler surface temperatures (615°C on average) and evaporated more water (+80% on average) than grasslands at all times and across all sites. Absolute ET differences between grasslands and plantations ranged from 650.6 to 265mm65dayand annual up-scaling suggested values of 65630 and 65115065mm65yrfor each vegetation type, respectively. The temporal variability of ET was significantly lower in plantations compared with grasslands (coefficient of variation 36% vs. 49%). Daily ET increased as the water balance became more positive (accumulated balance for previous 18 days) with a saturation response in grassland vs. a continuous linear increase in plantations, suggesting lower ecophysiological limits to water loss in tree canopies compared with the native vegetation. Plantation ET was more strongly affected by soil texture than grassland ET and peaked in coarse textured sites followed by medium and fine textured sites. Timber productivity as well as C concentration in stems peaked in medium textured sites, indicating lower water use efficiency on extreme textures and suggesting that water limitation was not responsible for productivity declines towards finer and coarser soils. Our study highlighted the key role that vegetation type plays on evapotranspiration and, therefore, in the hydrological cycle. Considering that tree plantations may continue their expansion over grasslands, problematic changes in water management and, perhaps, in local climate can develop from the higher evaporative water losses of tree plantations.
[24]	Sahin ., Hall M J. The effects of afforestation and deforestation on water yields [J]. Journal of Hydrology, 1996,178(1):293-309. https://doi.org/10.1016/0022-1694(95)02825-0 URL [本文引用: 1] 摘要 The exploitation of land and water resources to sustain an ever-increasing population inevitably involves the utilisation for both urban and agricultural development of rural areas and the natural landscape. This process can result in profound changes to the flow regime of river basins that are so affected, the scope and magnitude of which have been investigated by means of experimental catchment studies. The extensive data base that has resulted from such activities has provided a basis for developing a series of generalised relationships which can be used by water resources planners to anticipate the changes in water yield that can result from alterations to the predominant vegetative cover of a catchment. The application of fuzzy linear regression analysis to data from 145 experiments has shown that, for a 10% reduction in cover, the yield from conifer-type forest increased by some 20鈥25 mm, whereas that for eucalyptus-type forest increased by only 6 mm. Both values were somewhat lower than those previously published, as was the 5 mm decrease in yield associated with a 10% afforestation of scrub. A 10% reduction in the cover of deciduous hardwood gave a 17鈥19 mm increase in yield, broadly in line with earlier estimates.
[25]	Brauman K ., Freyberg D ., Daily G C. Forest structure influences on rainfall partitioning and cloud interception: a comparison of native forest sites in Kona, Hawai'i [J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2010,150(2):265-275. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2009.11.011 URL [本文引用: 1] 摘要 Vegetation can play a major role in the hydrologic ecosystem service tradeoffs resulting from land use change: by affecting the volume of rain that reaches the ground surface, vegetation affects supply. But because canopy interception of rainfall is affected in complex and competing ways by forest structure and ambient weather conditions, both of which vary at small and large scales, predicting the impacts of vegetation change is challenging. We explore rainfall and cloud interception in two native forests sites on leeward Hawai'i Island and find that although our study forests are superficially similar, with identical dominant species and no history of logging, throughfall in one forest is nearly double that in the other. Using micrometeorological and vegetation data collected over 20 months, we examine the dominance of different hydrologic processes at each site. Direct fog input accounted for at least 12% of total input in the North forest site, an average of about 0.1mm/day, and 27% of total input in the South forest, an average of 0.3mm/day. In the North forest, canopy interception of rainfall dominates, and annual throughfall amounts to only 64% of rainfall. A large canopy surface area and low rainfall rates cause the high rate of interception. Direct interception of clouds by the canopy dominates in the South forest, where throughfall is 113% of rainfall. Increased throughfall at this site is not attributable to increased fogginess. Instead, taller trees and a denser mid-canopy increase canopy surface area, causing increased cloud interception. The denser forest structure is likely a result of exclusion and limited grazing in this forest. This study illustrates the effects of subtle differences in vegetation structure on hydrologic fluxes and, by extension, the hydrologic effects of land use change. It also underscores the importance of replicate sites in ecohydrologic investigations.
[26]	Cornish P ., Vertessy R A. Forest age-induced changes in evapotranspiration and water yield in a eucalypt forest [J]. Journal of Hydrology, 2001,242(1):43-63. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(00)00384-X URL [本文引用: 1] 摘要 Water yields in a regrowth eucalypt forest were found to increase initially and then to decline below pre-treatment levels during the 16-year period which followed the logging of a moist old-growth eucalypt forest in Eastern Australia. Both regrowth and old-growth stands were dominated by Sydney Blue Gum ( Eucalyptus saligna Smith) and Silvertop Stringybark ( Eucalyptus laevopinea R. Baker). Using a paired-catchment approach we observed significant reductions in five of six gauged catchments, and were able to associate their magnitude with forest growth rate, canopy cover and soil depth. Regular yield declines were interrupted for a period in some catchments, possibly due to foliar insect attack. Yield reductions of up to a maximum 600mm per year in logged and regenerated areas were in accord with water yield reductions observed in Mountain Ash ( Eucalyptus regnans F.J. Muell.) regeneration in Victoria. This study therefore represents the first confirmation of these Maroondah Mountain Ash results in another forest type that has also undergone eucalypt-to-eucalypt succession. Baseflow analysis indicated that baseflow and stormflow both increased after logging, with stormflow increases dominant in catchments with shallower soils. The lower runoff observed when the regenerating forest was aged 13鈥16years was principally a consequence of lower baseflow.
[27]	禄文斌. 毕节地区的水土流失及其防治对策 [J].中国水土保持,1992,128(11):8-11. URL [本文引用: 1] 摘要地处黔西北云贵高原屋脊的毕节地区,石灰岩溶地貌遍布,水土流失严重,每年约有660hm~2坡耕地由于水土流失而石化、砂化,旱、洪、泥石流灾害频繁,生态环境恶化,人民生活困难。在分析水土流失成因和总结治理经验教训的基础上,提出防治水土流失的三条基本思路和“五子登科”的治理方案。 [ Lu W B. Soil loss in Bijie prefecture and its countermeasures of prevention and control [J]. Soil and Water Conservation in China, 1992,128(11):8-11. ] URL [本文引用: 1] 摘要地处黔西北云贵高原屋脊的毕节地区,石灰岩溶地貌遍布,水土流失严重,每年约有660hm~2坡耕地由于水土流失而石化、砂化,旱、洪、泥石流灾害频繁,生态环境恶化,人民生活困难。在分析水土流失成因和总结治理经验教训的基础上,提出防治水土流失的三条基本思路和“五子登科”的治理方案。
[28]	李昊,蔡运龙,陈睿山,等. 基于植被遥感的西南喀斯特退耕还林工程效果评价——以贵州省毕节地区为例 [J].生态学报,2011,31(12):3255-3264. Magsci [本文引用: 1] 摘要中国西南喀斯特地区生态环境脆弱,人口压力和不合理的土地利用方式使得土地退化问题严峻。2000年以来,国家开始在该地区推行退耕还林等一系列生态工程。需要评估这些工程的效果,以期为进一步的生态建设工程决策提供科学依据。以贵州省毕节地区为例,利用SPOT-VGT <em>NDVI</em>遥感数据,以大规模开展退耕还林工程前的1998-2001年为基准,建立<em>NDVI</em>-气候响应模型,在此基础上结合残差法来分析2002-2008年以退耕还林工程为主的人为因素在当地生态恢复中的作用。结果表明,近年来开展的生态工程使得整个毕节地区植被条件得到了明显的改善,但在东部大方、黔西一些区域土地退化的趋势仍未扭转,需要今后进一步的政策引导和开展后续生态工程。 [ Li ., Cai Y ., Chen R ., et al. Effect assessment of the project of grain for green in the karst region in Southwestern China: a case study of Bijie Prefecture [J]. Acta Ecologica Sinica, 2011,31(12):3255-3264. ] Magsci [本文引用: 1] 摘要中国西南喀斯特地区生态环境脆弱,人口压力和不合理的土地利用方式使得土地退化问题严峻。2000年以来,国家开始在该地区推行退耕还林等一系列生态工程。需要评估这些工程的效果,以期为进一步的生态建设工程决策提供科学依据。以贵州省毕节地区为例,利用SPOT-VGT <em>NDVI</em>遥感数据,以大规模开展退耕还林工程前的1998-2001年为基准,建立<em>NDVI</em>-气候响应模型,在此基础上结合残差法来分析2002-2008年以退耕还林工程为主的人为因素在当地生态恢复中的作用。结果表明,近年来开展的生态工程使得整个毕节地区植被条件得到了明显的改善,但在东部大方、黔西一些区域土地退化的趋势仍未扭转,需要今后进一步的政策引导和开展后续生态工程。
[29]	刘璐璐,邵全琴,刘纪远,等. 琼江河流域森林生态系统水源涵养能力估算 [J].生态环境学报,2013,22(3):451-457. URL [本文引用: 2] 摘要森林生态系统的水源涵养功能是其生态功能的重要组成部分.琼江流域森林生态系统是长江上游生态屏障的重要组成部分,其森林生态系统的水源涵养功能将极大地影响当地的生产生活.文章以四川省遂宁地区琼江河流域2007年森林资源二类调查数据为基础,运用综合蓄水能力法,比较了研究区不同森林类型、林龄、海拔、坡度下的林冠降雨截留能力,枯落物最大持水量和土壤蓄水能力, 评估了区域尺度森林生态系统的水源涵养能力.结果表明,2007年,研究区内森林生态系统涵养水源总量为1125.02×104 m3.其中,林冠层截留占总涵养水源量的18.07%,枯枝落叶层持水量占3.34%,土壤蓄水量达到78.59%,是森林涵养水源的主体.柏木因其面积上的优势,使得其水源涵养贡献率最大,达到92.44%;阔叶混交林单位面积涵养水源量最大,达到1568.39 t·hm-2,其次是针阔混交林(1517.10 t·hm-2),经济林(1461.99 t·hm-2),针叶混交林的水源涵养能力最弱,仅1045.39 t·hm-2,主要是因为研究区内针叶混交林土壤的非毛管孔隙度较小.因绝大多数有林地的海拔都处在300~500 m处,使得其水源涵养贡献率最大,达到98.65%.同时,平坡森林生态系统的水源涵养能力最强,达到1171.92 t·hm-2,其次是缓坡,可达1150.59 t·hm-2,能力最小的是陡坡森林生态系统,仅1147.34 t·hm-2.近50 a来,研究区内森林覆盖率变化较大,按照其“十二五”规划,研究区在2015年森林覆盖率将达到45%,根据其森林面积的变化估计其森林涵养水源量可达 1511.2×104 m3.在对研究区水源涵养功能及其差异认识的基础上,进行合理经营与管理,可以最大限度地发挥森林生态系统服务功能. [ Liu L ., Shao Q ., Liu J ., et al. Estimation of forest water conservation capacity in Qiongjiang River watershed [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2013,22(3):451-457. ] URL [本文引用: 2] 摘要森林生态系统的水源涵养功能是其生态功能的重要组成部分.琼江流域森林生态系统是长江上游生态屏障的重要组成部分,其森林生态系统的水源涵养功能将极大地影响当地的生产生活.文章以四川省遂宁地区琼江河流域2007年森林资源二类调查数据为基础,运用综合蓄水能力法,比较了研究区不同森林类型、林龄、海拔、坡度下的林冠降雨截留能力,枯落物最大持水量和土壤蓄水能力, 评估了区域尺度森林生态系统的水源涵养能力.结果表明,2007年,研究区内森林生态系统涵养水源总量为1125.02×104 m3.其中,林冠层截留占总涵养水源量的18.07%,枯枝落叶层持水量占3.34%,土壤蓄水量达到78.59%,是森林涵养水源的主体.柏木因其面积上的优势,使得其水源涵养贡献率最大,达到92.44%;阔叶混交林单位面积涵养水源量最大,达到1568.39 t·hm-2,其次是针阔混交林(1517.10 t·hm-2),经济林(1461.99 t·hm-2),针叶混交林的水源涵养能力最弱,仅1045.39 t·hm-2,主要是因为研究区内针叶混交林土壤的非毛管孔隙度较小.因绝大多数有林地的海拔都处在300~500 m处,使得其水源涵养贡献率最大,达到98.65%.同时,平坡森林生态系统的水源涵养能力最强,达到1171.92 t·hm-2,其次是缓坡,可达1150.59 t·hm-2,能力最小的是陡坡森林生态系统,仅1147.34 t·hm-2.近50 a来,研究区内森林覆盖率变化较大,按照其“十二五”规划,研究区在2015年森林覆盖率将达到45%,根据其森林面积的变化估计其森林涵养水源量可达 1511.2×104 m3.在对研究区水源涵养功能及其差异认识的基础上,进行合理经营与管理,可以最大限度地发挥森林生态系统服务功能.
[30]	孙清琳,李延森,郭继凯,等. 云和县森林生态系统水源涵养功能评估 [J].北京大学学报(自然科学版),2015,51(5): 888-896. Magsci [ Sun Q ., Li Y ., Guo J ., et al. Assessment of water conservation function of forest ecosystem in Yunhe County, Zhejiang Province [J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2015,51(5):888-896. ] Magsci
[31]	吴丹,邵全琴,刘纪远. 江西泰和县森林生态系统水源涵养功能评估 [J].地理科学进展,2012,31(3):330-336. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.03.008 Magsci [本文引用: 2] 摘要森林生态系统综合水源涵养能力是林冠层、枯落物层和土壤层蓄水能力的总和。本文根据江西泰和县 2003 年森林资源二类调查，结合文献收集，从3 个作用层评估了泰和县森林生态系统的水源涵养量及其空间分布格局，比较了不同森林类型、林龄、海拔、坡度下的林冠降雨截留能力，枯落物最大持水量和土壤蓄水能力。结果表明，林冠层平均截留率为16.31%，枯落物层持水率为2.14%，土壤层蓄水率为81.55%，3 个层次总截留和蓄水量为1.41 亿m<sup>3</sup>。各种森林类型水源涵养量由大到小依次为：杉木林>马尾松林>湿地松林>阔叶林>毛竹林>灌木林> 混交林>经济林。幼林龄、中林龄、近熟林、成熟林和过熟林水源涵养贡献率分别为17.58%、65.39%、14.18%、 2.48%和0.37%，涵养水源能力随林龄的增加而增加。空间上，泰和县森林生态系统的综合水源涵养力表现出从东西两侧向中部递减的分布。不同立地条件下林分的合理经营与管理对于整个森林生态系统水源涵养功能的发挥具有重要的作用。 [ Wu ., Shao Q ., Liu J Y. Assessment of water conservation function of forest ecosystem in Taihe County, Jiangxi Province [J]. Progress in Geography, 2012,31(3):330-336. ] https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.03.008 Magsci [本文引用: 2] 摘要森林生态系统综合水源涵养能力是林冠层、枯落物层和土壤层蓄水能力的总和。本文根据江西泰和县 2003 年森林资源二类调查，结合文献收集，从3 个作用层评估了泰和县森林生态系统的水源涵养量及其空间分布格局，比较了不同森林类型、林龄、海拔、坡度下的林冠降雨截留能力，枯落物最大持水量和土壤蓄水能力。结果表明，林冠层平均截留率为16.31%，枯落物层持水率为2.14%，土壤层蓄水率为81.55%，3 个层次总截留和蓄水量为1.41 亿m<sup>3</sup>。各种森林类型水源涵养量由大到小依次为：杉木林>马尾松林>湿地松林>阔叶林>毛竹林>灌木林> 混交林>经济林。幼林龄、中林龄、近熟林、成熟林和过熟林水源涵养贡献率分别为17.58%、65.39%、14.18%、 2.48%和0.37%，涵养水源能力随林龄的增加而增加。空间上，泰和县森林生态系统的综合水源涵养力表现出从东西两侧向中部递减的分布。不同立地条件下林分的合理经营与管理对于整个森林生态系统水源涵养功能的发挥具有重要的作用。
[32]	苏帆. 重庆四面山森林涵养水源功能价值评价及管理研究[D] .北京:北京林业大学,2010. [ Su F. Evaluation and management on forest water conservation in Simian Mountains, Chongqing, China[D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2010. ]
[33]	戴晓勇,裴家模,罗魏,等. 不同森林类型枯落物持水特性研究 [J].贵州林业科技,2008,36(4):32-34. URL 摘要通过对贵州天然林资源保护工程区128个样地调查，将采集的枯落物进行持水特性试验分析，得出了不同森林类型的枯落物储量和持水特性以及不同主要树种组成的林分枯落物储量和持水特性的差异。 [ Dai X ., Pei J ., Luo ., et al. Study on litter water-holding characteristics of different forest vegetation types [J]. Guizhou Forestry Science and Technology, 2008,36(4):32-34. ] URL 摘要通过对贵州天然林资源保护工程区128个样地调查，将采集的枯落物进行持水特性试验分析，得出了不同森林类型的枯落物储量和持水特性以及不同主要树种组成的林分枯落物储量和持水特性的差异。
[34]	李默然,丁贵杰,鲍斌,等.贵州黔东南地区不同森林类型涵养水源功能研究[J].广东农业科学,2013(10):162-165. URL [ Li M ., Ding G ., Bao ., et al. Study on water-holding function of main forest types in southeast of Guizhou Province [J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2013,10:162-165. ] URL
[35]	张晓珊,巫启新,刘延惠. 贵州省长防林体系生态经济效益计量与评价 [J].贵州林业科技,2001,29(4):36-40. URL 摘要用水源涵养 :固土保肥、净化大气、直接和间接投入、直接经济收益等指标对贵州省长防林体系进行了生态经济效益计量评价 ,结果表明长防林森林总效益为 5 4.36亿元 [ Zhang X ., Wu Q ., Liu Y H. Measurement and evaluation of the ecological and economic benefits of Yangtze River Shelter Forest in Guizhou Province [J]. Guizhou Forestry Science and Technology, 2001,29(4):36-40. ] URL 摘要用水源涵养 :固土保肥、净化大气、直接和间接投入、直接经济收益等指标对贵州省长防林体系进行了生态经济效益计量评价 ,结果表明长防林森林总效益为 5 4.36亿元
[36]	秦嘉励. 岷江上游不同土地利用方式下土壤生态系统服务价值评估研究[D] .成都:四川农业大学,2009. [ Qin J L. Valuing the soil ecosystem services of the different land-use types in the upper reaches of the Minjiang River[D]. Chengdu: Sichuan Agricultural University, 2009. ]
[37]	秦嘉励,杨万勤,张健. 岷江上游典型生态系统水源涵养量及价值评估 [J].应用与环境生物学报,2009,15(4):453-458. https://doi.org/10.3724/SP.J.1145.2009.00453 URL 摘要岷江上游自然生态系统由于具有重要的水源涵养功能,被誉为长江流域"水塔"的重要组成部分.通过野外实地调查和已有文献资料收集分析,初步核算了岷江上游典型生态系统的水源涵养量;并利用生态经济学价值量评估方法,分别估算了该区典型生态系统的水源涵养价值.岷江上游森林、灌丛和草地3种典型生态系统的水源涵养量分别为21.23×108m3、17.92×108m3和14.00×108m3,价值6.34×108元、5.36×108元和4.19×108元.植被冠层和土壤层是水源涵养的主要作用层,而枯枝落叶层水源涵养量和价值均较小.3种典型生态系统中以森林生态系统水源涵养价值最大,占总价值的39.92%,灌丛和草地生态系统分别占33.73%和26.35%.森林生态系统中以冷杉林的水源涵养量和价值为最高,占整个森林系统涵养水源价值的51.22%,整个研究区价值的20.48%,在涵养水源过程中占据主导地位.图2表4参31 [ Qin J ., Yang W ., Zhang J. Assessment of ecosystem water conservation value in the upper Minjiang River, Sichuan, China [J]. Chinese Journal of Applied Environmental Biology, 2009,15(4):453-458. ] https://doi.org/10.3724/SP.J.1145.2009.00453 URL 摘要岷江上游自然生态系统由于具有重要的水源涵养功能,被誉为长江流域"水塔"的重要组成部分.通过野外实地调查和已有文献资料收集分析,初步核算了岷江上游典型生态系统的水源涵养量;并利用生态经济学价值量评估方法,分别估算了该区典型生态系统的水源涵养价值.岷江上游森林、灌丛和草地3种典型生态系统的水源涵养量分别为21.23×108m3、17.92×108m3和14.00×108m3,价值6.34×108元、5.36×108元和4.19×108元.植被冠层和土壤层是水源涵养的主要作用层,而枯枝落叶层水源涵养量和价值均较小.3种典型生态系统中以森林生态系统水源涵养价值最大,占总价值的39.92%,灌丛和草地生态系统分别占33.73%和26.35%.森林生态系统中以冷杉林的水源涵养量和价值为最高,占整个森林系统涵养水源价值的51.22%,整个研究区价值的20.48%,在涵养水源过程中占据主导地位.图2表4参31
[38]	张彪,李文华,谢高地,等. 森林生态系统的水源涵养功能及其计量方法 [J].生态学杂志,2009,28(3):529-534. URL Magsci [本文引用: 2] 摘要为全面认识与正确评价森林生态系统的水源涵养功能，本文探讨了其概念、表现形式及其计量方法，认为：1）森林的水源涵养功能是一个动态、综合的概念，随着人们对森林水文作用认识的不断深入，其内涵不断丰富扩大，因此森林的水源涵养功能概念存在狭义和广义之分;2）森林的水源涵养功能（广义）有多种表现形式，包括拦蓄降水、调节径流、影响降雨和净化水质等，不过其具体表现形式与研究对象、研究目的以及研究尺度有关;3）目前森林拦蓄降水功能的计量方法主要有土壤蓄水能力法、水量平衡法、年径流量法和多因子回归法等8种，不过这些方法都存在一定的局限性，实际应用中需要综合考虑。 [ Zhang ., Li W ., Xie G ., et al. Water conservation function and its measurement methods of forest ecosystem [J]. Chinese Journal of Ecology, 2009,28(3):529-534. ] URL Magsci [本文引用: 2] 摘要为全面认识与正确评价森林生态系统的水源涵养功能，本文探讨了其概念、表现形式及其计量方法，认为：1）森林的水源涵养功能是一个动态、综合的概念，随着人们对森林水文作用认识的不断深入，其内涵不断丰富扩大，因此森林的水源涵养功能概念存在狭义和广义之分;2）森林的水源涵养功能（广义）有多种表现形式，包括拦蓄降水、调节径流、影响降雨和净化水质等，不过其具体表现形式与研究对象、研究目的以及研究尺度有关;3）目前森林拦蓄降水功能的计量方法主要有土壤蓄水能力法、水量平衡法、年径流量法和多因子回归法等8种，不过这些方法都存在一定的局限性，实际应用中需要综合考虑。
[39]	张立恭. 岷江上游水源涵养林涵水能力综合评价[J].四川林勘设计,1997(4):27-31. URL [本文引用: 1] [ Zhang L G. A comprehensive evaluation of water-storage ability of water conservation forest in the upper reaches of Minjiang River [J]. Sichuan Forestry Exploration And Design, 1997,4:27-31. ] URL [本文引用: 1]
[40]	Qian S.Environmental and ecological statistics with R[M]. Boca Raton, FL: CRC Press, 2010.
[41]	王秀春,黄秋昊,蔡运龙. 贵州省乌江流域植被覆盖动态变化分析 [J].水土保持研究,2008,15(5):15-17. URL [本文引用: 1] 摘要植被覆盖动态变化是土地资源和环境变化研究的重要内容。本文基于长时间序列的SPOT/NDVI数据,通过研究乌江流域植被覆盖变化的总体特征、空间格局的变化趋势和程度、不同植被覆盖与NDVI的相互关系,分析了乌江流域1998-2006年期间的植被覆盖动态变化。研究结果显示:(1)乌江流域植被覆盖在近10 a内总体呈现改善和增加的趋势,年均增长率约为0.009/a,特别是流域的西南地区(水城县东北部、六枝特区北部和普定县)植被覆盖增长趋势和增加程度都特别显著,仅局部区域(东北部地区、遵义市和贵阳市周边地区)的植被覆盖呈退化和减少趋势;(2)乌江流域的森林和灌木林地植被覆盖较为稳定,而草地和耕地的植被覆盖生长却相对差异较大。上述结论为乌江流域土地资源管理和生态修复提供了参考依据。 [ Wang X ., Huang Q ., Cai Y L. Assessment of vegetative land cover change using AVHRR/NDVI and SPOT/NDVI data in Wujiang River basin, Southwest China [J]. Research of Soil and Water Conservation, 2008,15(5):15-17. ] URL [本文引用: 1] 摘要植被覆盖动态变化是土地资源和环境变化研究的重要内容。本文基于长时间序列的SPOT/NDVI数据,通过研究乌江流域植被覆盖变化的总体特征、空间格局的变化趋势和程度、不同植被覆盖与NDVI的相互关系,分析了乌江流域1998-2006年期间的植被覆盖动态变化。研究结果显示:(1)乌江流域植被覆盖在近10 a内总体呈现改善和增加的趋势,年均增长率约为0.009/a,特别是流域的西南地区(水城县东北部、六枝特区北部和普定县)植被覆盖增长趋势和增加程度都特别显著,仅局部区域(东北部地区、遵义市和贵阳市周边地区)的植被覆盖呈退化和减少趋势;(2)乌江流域的森林和灌木林地植被覆盖较为稳定,而草地和耕地的植被覆盖生长却相对差异较大。上述结论为乌江流域土地资源管理和生态修复提供了参考依据。
[42]	姚文艺,汤立群.水力侵蚀产沙过程及模拟[M].郑州:黄河水利出版社,2001. [本文引用: 2] [ Yao W ., Tang L Q.Process and simulation of hydraulic erosion and sediment yield[M]. Zhengzhou: The Yellow River Water Conservancy Press, 2001. ] [本文引用: 2]
[43]	陈法扬. 不同坡度对土壤冲刷量影响试验[J].中国水土保持,1985(2):26-31. URL [本文引用: 1] [ Chen F Y. Test of effect of different slope on soil erosion [J]. Soil and Water Conservation in China, 1985,2:26-31. ] URL [本文引用: 1]
[44]	刘志,江忠善. 降雨因素和坡度对片蚀影响的研究 [J].水土保持通报,1994,14(6):19-22. URL 摘要该文基于野外观测资料，分析探讨了天然降雨因素及地面坡度对片状侵蚀的影响。研究结果表明：反映降雨特性的指标ＥＩ＿（３０）和综合反映降雨和地形因子的指标径流势能Ｅｐ是影响片蚀显著的主要特征因子。通过分析，提出了具有物理概念的片蚀模型，这为进一步研究并建立坡面土壤侵蚀整体预报模型提供了片蚀建模的分析依据。 [ Liu ., Jiang Z S. Study on the influence of rainfall factors and slope on the sheet erosion [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 1994,14(6):19-22. ] URL 摘要该文基于野外观测资料，分析探讨了天然降雨因素及地面坡度对片状侵蚀的影响。研究结果表明：反映降雨特性的指标ＥＩ＿（３０）和综合反映降雨和地形因子的指标径流势能Ｅｐ是影响片蚀显著的主要特征因子。通过分析，提出了具有物理概念的片蚀模型，这为进一步研究并建立坡面土壤侵蚀整体预报模型提供了片蚀建模的分析依据。
[45]	王秀英,曹文洪,陈东.土壤侵蚀与地表坡度关系研究[J].泥沙研究,1998(2):36-41. URL [本文引用: 2] [ Wang X ., Cao W ., Chen D. Study on relationship between soil erosion and land slope [J]. Journal of Sediment Research, 1998,2:36-41. ] URL [本文引用: 2]
[46]	蔡运龙,蒙吉军. 退化土地的生态重建:社会工程途径 [J].地理科学,1999,19(3):198-204. Magsci [本文引用: 2] 摘要土地退化是全球环境变化的主要表现之一,而且与贫困问题互为因果。中国各种土地退化类型中,分布最广、影响最大的是土地沙漠化和土壤侵蚀,连片贫困人口也就分布于这些地区。在人口增长和自然资源需求增加的压力下,让退化土地自然恢复的思路已不切实际,必须通过社会投入对退化土地进行生态重建。重建要医治引起土地退化的经济和社会病根。还需要发达地区和欠发达地区的共同努力,因而是一种社会工程。其途径包括:从满足人民生存的基本需要着手,加大社会投入,因地制宜地优化景观生态,变革当地干部和群众的思想观念,调整体制和政策,引进与推广适用的科学技术,抓住关键问题并制定阶段战略。 [ Cai Y ., Meng J J. Ecological reconstruction of degraded land: a social approach [J]. Scientia Geographica Sinica, 1999,19(3):198-204. ] Magsci [本文引用: 2] 摘要土地退化是全球环境变化的主要表现之一,而且与贫困问题互为因果。中国各种土地退化类型中,分布最广、影响最大的是土地沙漠化和土壤侵蚀,连片贫困人口也就分布于这些地区。在人口增长和自然资源需求增加的压力下,让退化土地自然恢复的思路已不切实际,必须通过社会投入对退化土地进行生态重建。重建要医治引起土地退化的经济和社会病根。还需要发达地区和欠发达地区的共同努力,因而是一种社会工程。其途径包括:从满足人民生存的基本需要着手,加大社会投入,因地制宜地优化景观生态,变革当地干部和群众的思想观念,调整体制和政策,引进与推广适用的科学技术,抓住关键问题并制定阶段战略。
[47]	周应书,何兴辉,谢永贵,等. 毕节喀斯特山地植被恢复立地类型划分 [J].林业科学,2008,44(12):123-128. https://doi.org/10.11707/j.1001-7488.20081222 Magsci [本文引用: 1] [ Zhou Y ., He X ., Xie Y ., et al. Type classification for vegetation restoration of Karst Mountains in Bijie [J]. Scientia Silvae Sinicae, 2008,44(12):123-128. ] https://doi.org/10.11707/j.1001-7488.20081222 Magsci [本文引用: 1]
[48]	伍光和,蔡运龙.综合自然地理学[M].北京:高等教育出版社,2004. [本文引用: 1] [ Wu G ., Cai Y L.Integrated physical geography[M]. Beijing: Higher Education Press, 2004. ] [本文引用: 1]
[49]	Vitousek P ., Mooney H ., Lubchenco ., et al. Human domination of Earth's ecosystems [J]. Science, 1997,277(5325):494-499. URL [本文引用: 1]
[50]	Crawford R M .. Eco-hydrology: plants and water in terrestrial and aquatic environments. [J]. Journal of Ecology, 2000,88(6):1095-1096. https://doi.org/10.1046/j.1365-2745.2000.05262.x URL [本文引用: 1] 摘要 This book provides an overview of the relationship between plants and water in a range of terrestrial and aquatic environments. It comprises 10 chapters discussing the water relations of plants, scales of interactions in eco-hydrological relations, plants and water in drylands, water and plants in fresh wetlands, forests, woodlands, streams, rivers, water adjacent to lakes, examines deficiencie...
[51]	刘世荣. 中国森林生态系统水文生态功能规律[M].北京:中国林业出版社,1996. [本文引用: 1] [ Liu S R.Ecohydrological functions of forest ecosystems in China[M]. Beijing:China Forestry Publishing House, 1996. ] [本文引用: 1]
[52]	罗明,龙花楼. 土地退化研究综述 [J].生态环境,2005,14(2):287-293. URL [本文引用: 1] [ Luo ., Long H L. Progress in the research on land degradation [J]. Ecology and Environment, 2005,14(2):287-293. ] URL [本文引用: 1]

中国森林生态系统水源涵养功能分析

2005

... 森林是陆地生态系统中面积最大、分布最广、结构最复杂、类型最丰富的自然生态系统,是人类赖以生存与发展的重要环境资源之一^[1-2].森林水源涵养是森林生态系统的重要生态功能（指森林拦蓄降水、涵蓄土壤水分、补充地下水和调节河川流量的功能）,是森林3个作用层（森林植被层、枯枝落叶层和土壤层）对降雨进行再分配的复杂过程^[3-4].以往研究结果表明,通过对大气降水进行重新分配和有效调节,森林生态系统特有的水源涵养功能发挥了拦蓄过滤降水、缓和地表径流、改善土壤结构、补充地下水和调节河流量等作用^[5],在缓解水资源短缺、调节河川径流、净化水质、防治区域洪涝旱灾和水土流失等自然灾害方面具有重要意义^[3,6]. ...

中国森林生态系统水源涵养功能分析

2005

中国森林生态系统水源涵养功能

2005

中国森林生态系统水源涵养功能

2005

长江上游森林生态系统水源涵养量与价值的研究

2002

... [3,6]. ...

... 在森林生态系统水源涵养服务研究方面,国内外侧重方向有所不同.国内学者对森林生态系统水源涵养的研究相当深入,相关文献十分丰富,不同学者根据各自的理解使用了不同的计算方法.例如,温远光和刘世荣^[5]通过收集与统计大量文献资料,从林冠层、枯枝落叶层和土壤层3个森林水文作用层出发,比较分析了中国主要森林生态系统类型的降水截留规律;Guo等^[7]采用综合蓄水能力法对神农架地区兴山县森林生态系统的水源涵养服务进行了评估;邓坤枚等^[3]则将长江上游森林划分为暗针叶林、其它针叶林、阔叶林、经济林、竹林和灌木林6种类型,利用年降雨量和林冠截留量数据,计算了长江上游地区森林生态系统的年涵养水源量;张彪等^[8]使用区域水量平衡法对北京市森林生态系统进行了估算,并比较了不同区县、不同森林类型以及位于不同海拔高度和坡位上的森林水源涵养功能差异.此外,传统的评估方法还包括土壤蓄水能力法、地下径流增长法、多因子回归法等,而近些年来3 S技术的飞速发展和复杂性科学模型的兴起,又为森林生态系统水源涵养量的精确计算创造了新的途径^[9-13].不同于国内,国外学者更关注森林生态水文过程和功能^[14-17],探讨森林与径流的关系^[18-20],以及森林自身结构属性和土地利用/覆被变化对水文参数（土壤含水量、蒸散发、区域产水量等）的影响^[21-24].例如,Brauman等^[25]通过比较夏威夷科纳2个具有相同优势树种但不同森林结构林地的林冠层截持量和雾云截留量,发现森林结构对森林水文通量具有明显的影响;Cornish等^[26]利用配对集水区法,研究发现澳大利亚Karuah集水区域的再生桉树林区蒸发散和产水量的显著下降,而这主要是受森林生长率、林冠覆盖度和土壤厚度的影响. ...

长江上游森林生态系统水源涵养量与价值的研究

2002

... [3,6]. ...

长江上游地区主要森林植被类型蓄水能力的初步研究

2004

... 本文所用的森林植被数据来源于贵州省毕节地区2010年森林二类调查小班矢量数据,通过由全国二级水资源区图提取的乌江流域边界对其进行裁切得到.该小班数据包括样地坐标、面积、林龄、坡度、坡位、平均胸径、郁闭度、优势树种、土层厚度和土地退化类型等林地信息.由于研究区森林植被类型繁多,优势树种多达60种以上,需要对其进行分类处理.本文按照《中国植被》分类系统,同时结合《国家森林资源连续清查技术规定》,根据各优势树种的数量和分布面积,考虑各树种的生物学和生态学特性,将相似的植物群系合并,最终归并为9大类森林植被类型^[4]（表1、图2）.各类森林植被的林冠层截留率、枯落物层单位最大持水量和土壤非毛管孔隙度均引自相关文献资料（表2）. ...

... 森林生态系统的水源涵养能力是林冠层、枯落物层和土壤层水源涵养能力的总和.研究表明,土壤层的水源涵养能力最高,林冠层次之,枯落物层最低,这与石培礼等^[4]、刘璐璐等^[29]研究结果一致;森林水源涵养能力基本随坡度的增加而下降,这与吴丹等^[31]研究结果一致;此外,在森林水源涵养能力与海拔关系方面,张堡宸等^[12]基于遥感数据,得出吉林市柳河县森林水源涵养能力随海拔增加先升后降,这似乎与本研究得出的森林水源涵养能力随海拔增加而下降的结论不一致,但值得注意的是,张堡宸等研究区域的海拔范围为303~1257 m,其森林水源涵养量在海拔750 m以下时随海拔的升高而增加,在海拔750~850 m之间时达到最高,在海拔超过此范围之后森林水源涵养量则随海拔的增加而减小,而本研究区域的海拔范围为700~2900 m,恰好是张堡宸等研究区域中森林水源涵养量开始递减的海拔范围,从而从侧面验证了本研究的结论. ...

... 森林水源涵养能力存在空间差异,主要与自然地理环境的地域分异和人类活动有关.由于存在地带性和山地垂直带性分异,造成不同地区、不同高度带水热组合特征各异,因而形成不同的植被类型、林分结构和土壤类型等^[48],而毁林开荒、植树造林等人类活动又深刻影响地表覆被状况和地形地貌^[49],进而影响森林植被的水文生态过程^[50],从而对森林生态系统的水源涵养功能造成影响^[4,6,51].高海拔地区植被稀疏,多为水源涵养量较低的灌丛,土壤薄瘠,因而其水源涵养功能迅速下降.坡度是影响坡面径流和土壤侵蚀形成和大小的重要因子,一般情况下,坡度越大,越不利于植被的生长,植被覆盖率越低,再加上重力作用增强,其地表径流量和侵蚀量随之增加^[42-45],因而森林水源涵养功能下降,具体表现为山体滑坡和水土流失等.而土壤贫瘠、地表覆盖率低等^[52],是导致土地退化区森林水源涵养能力低的主要原因. ...

长江上游地区主要森林植被类型蓄水能力的初步研究

2004

我国主要森林生态系统类型降水截留规律的数量分析

1995

我国主要森林生态系统类型降水截留规律的数量分析

1995

Emerging issues in rangeland ecohydrology: vegetation change and the water cycle

2006

Ecosystem functions, services and their values-a case study in Xingshan county of China

2001

北京市森林生态系统的水源涵养功能

2008

... 已往研究在讨论森林生态系统水源涵养功能空间差异时,多仅对不同立地条件下（海拔、坡度、坡向等）的森林水源涵养量进行简单计算和罗列^[8,29-31],缺乏类似国外研究对参数的相关关系探讨;而针对乌江上游地区的相关研究以及土地退化对森林水源涵养功能影响的分析也尚未见报道.本文利用贵州省毕节地区2010年森林二类调查小班数据以及从相关文献资料中广泛收集的相关参数,运用综合蓄水能力法对乌江上游森林生态系统水源涵养量进行估算,研究其空间分布特点和森林类型构成;然后,使用相关分析法分析海拔和坡度这2个立地条件与该地区森林水源涵养能力的相关关系;最后,对研究区的土地退化现状及其对森林水源涵养功能的影响进行了探讨.本研究对了解乌江上游森林生态系统功能的健康状况乃至西南地区生态安全屏障功能状况具有重要意义,结果可为当地森林生态系统和水资源可持续利用与生态建设及相关的政策制订提供科学依据;此外,也在相当程度上填补了立地条件和土地退化对森林水源涵养功能影响研究的空白,为深入分析森林生态系统水源涵养功能空间差异特征提供了一种新思路. ...

北京市森林生态系统的水源涵养功能

2008

基于RS和GIS的林型结构与森林涵养水源关系的研究

2001

基于RS和GIS的林型结构与森林涵养水源关系的研究

2001

基于地表能量平衡与SCS模型的祁连山水源涵养能力研究

2010

基于地表能量平衡与SCS模型的祁连山水源涵养能力研究

2010

基于元胞自动机的森林水源涵养量模型新方法——概念与理论框架

2010

基于元胞自动机的森林水源涵养量模型新方法——概念与理论框架

2010

基于遥感数据的森林水源涵养估测研究

2014

基于遥感数据的森林水源涵养估测研究

2014

基于InVEST模型的北京山区森林水源涵养功能评估

2012

基于InVEST模型的北京山区森林水源涵养功能评估

2012

Dependence of rainfall interception on drop size: development of the two-layer stochastic model

1996

Kudoh T, de Cicco V, et al. Hydrological processes at two subtropical forest catchments: the Serra do Mar, S?o Paulo, Brazil

1997

The interception, throughfall and stemflow in a forest Highland Scotland and the comparison with other upland forests in the U.K

1990

The influence of understories and litter layer on the infiltration of forested hillslopes

1994

Waters and forests: from historical controversy to scientific debate

2004

Can forests provide water: widespread myth or scientific reality?

1998

Plantations, river flows and river salinity

2003

The impact of forest use and reforestation on soil hydraulic conductivity in the Western Ghats of India: Implications for surface and sub-surface hydrology

2010

Groundwater use and salinization with grassland afforestation

2004

Land-use change and water losses: the case of grassland afforestation across a soil textural gradient in central Argentina

2005

The effects of afforestation and deforestation on water yields

1996

Forest structure influences on rainfall partitioning and cloud interception: a comparison of native forest sites in Kona, Hawai'i

2010

Forest age-induced changes in evapotranspiration and water yield in a eucalypt forest

2001

毕节地区的水土流失及其防治对策

1992

... 乌江属于长江一级干流,全长1037 km,流域面积达8.79

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10⁴ km²,其中约77%位于贵州省境内,是长江上游右岸最大支流、贵州省流域面积最大的河流,乌江流域森林生态的变化,关系着长江流域和西南地区的生态环境状况和社会经济发展,此外对西南地区生态安全屏障的功能和效应也影响深远.由于深处西南地区喀斯特腹地,乌江上游地形破碎、土壤薄瘠,生态环境十分脆弱,加上20世纪60年代以后大面积的毁林开荒,其森林覆盖率由1957年的12.84%下降到5.8%^[27],水土流失和土地退化的现象十分严重^[28].作为西南地区水源的重要发源地之一,乌江上游地区森林生态系统水源涵养功能对当地乃至长江中下游地区意义重大. ...

毕节地区的水土流失及其防治对策

1992

... 乌江属于长江一级干流,全长1037 km,流域面积达8.79

\begin{matrix} \times \end{matrix}

基于植被遥感的西南喀斯特退耕还林工程效果评价——以贵州省毕节地区为例

2011

... 乌江属于长江一级干流,全长1037 km,流域面积达8.79

\begin{matrix} \times \end{matrix}

基于植被遥感的西南喀斯特退耕还林工程效果评价——以贵州省毕节地区为例

2011

... 乌江属于长江一级干流,全长1037 km,流域面积达8.79

\begin{matrix} \times \end{matrix}

琼江河流域森林生态系统水源涵养能力估算

2013

琼江河流域森林生态系统水源涵养能力估算

2013

云和县森林生态系统水源涵养功能评估

2015

云和县森林生态系统水源涵养功能评估

2015

江西泰和县森林生态系统水源涵养功能评估

2012

江西泰和县森林生态系统水源涵养功能评估

2012

重庆四面山森林涵养水源功能价值评价及管理研究[D]

2010

重庆四面山森林涵养水源功能价值评价及管理研究[D]

2010

不同森林类型枯落物持水特性研究

2008

不同森林类型枯落物持水特性研究

2008

Study on water-holding function of main forest types in southeast of Guizhou Province

2013

Study on water-holding function of main forest types in southeast of Guizhou Province

2013

贵州省长防林体系生态经济效益计量与评价

2001

贵州省长防林体系生态经济效益计量与评价

2001

岷江上游不同土地利用方式下土壤生态系统服务价值评估研究[D]

2009

岷江上游不同土地利用方式下土壤生态系统服务价值评估研究[D]

2009

岷江上游典型生态系统水源涵养量及价值评估

2009

岷江上游典型生态系统水源涵养量及价值评估

2009

森林生态系统的水源涵养功能及其计量方法

2009

... 根据该区的实际情况和特殊地理位置以及现有资料数据,本文采用综合蓄水能力法对乌江流域森林生态系统的水源涵养功能进行估算.综合蓄水能力法综合考虑了林冠层截留量（Canopy Interception）、枯落物持水量（Litter Containment）和土壤层贮水量（Soil Storage）3个层次^[38],其中,林冠层截留量可通过截留率与降水量计算,枯落物持水量通过凋落物存量与最大（或有效）持水能力计算,土壤层蓄水量通过土壤非毛管孔隙度和土壤厚度计算. ...

... 本文根据《中国植被》分类系统将研究区植被归并为9个植被亚型（群系组）,并采用通过平均处理后的土壤厚度（A+B）作为各森林类型的土壤厚度以计算土壤层蓄水量,因此难免存在归并粗放的问题.通过相关文献收集研究区内植被类型的林冠层截留率、枯落物层单位最大持水量和土壤非毛细孔隙度等蓄水参数,可能出现部分参数与当地的实际情况不符.此外,作为本文的水源涵养量估算方法,综合蓄水能力法虽然较为全面,但因为忽略了森林蒸发散消耗和在较大降雨事件中产生的快速地表径流等因素的影响^[38],可能导致结果偏大.故计算结果实际上反映了理论上最大的蓄水量,并不代表实际状态下森林的水源涵养量. ...

森林生态系统的水源涵养功能及其计量方法

2009

A comprehensive evaluation of water-storage ability of water conservation forest in the upper reaches of Minjiang River

1997

... （1）林冠截留降水量

\begin{matrix} (CI) \end{matrix}

.林冠对降水的截留是森林植物对降水的最初分配,其截留量除与冠层自身的结构、林分郁闭度、叶形等有关外,降雨量和降雨强度及风等都是其重要的影响因子^[39].其计算公式如式（2）所示. ...

A comprehensive evaluation of water-storage ability of water conservation forest in the upper reaches of Minjiang River

1997

... （1）林冠截留降水量

\begin{matrix} (CI) \end{matrix}

2010

贵州省乌江流域植被覆盖动态变化分析

2008

... 乌江上游地区山地海拔高,相对高差大,地势的升高会导致热量与水分的重新分配,使山麓到山顶形成不同的气候、土壤环境,因而不同高度的山地发育不同类型的植被^[41],森林水源涵养功能也随之产生变化.而坡度是影响坡面径流侵蚀能力的动力因子,坡度的陡缓决定了坡面径流的形成和大小^[42].大量研究表明,在一定范围内,坡度越大,坡面的径流量和土壤流失量也越大^[43-45],因此坡度对森林生态系统水源涵养功能的影响不容忽视.此外,乌江上游地区长期水土流失和土地退化的现象严重,探索土地退化对其森林水源涵养功能的影响,有助于进一步认识土地退化的危害,了解当地森林水源涵养现状.因此,本研究选择海拔和坡度这2个森林立地条件和土地退化对森林水源涵养功能的影响进行深入探讨,以期发现规律,为制订实施森林管理和水资源利用科学决策提供依据. ...

贵州省乌江流域植被覆盖动态变化分析

2008

2001

Test of effect of different slope on soil erosion

1985

Test of effect of different slope on soil erosion

1985

降雨因素和坡度对片蚀影响的研究

1994

降雨因素和坡度对片蚀影响的研究

1994

Study on relationship between soil erosion and land slope

1998

Study on relationship between soil erosion and land slope

1998

退化土地的生态重建:社会工程途径

1999

... 根据贵州省毕节地区乌江流域2010年森林二类调查小班数据,研究区的土地退化类型可划分为：非退化土地（546.60

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）,石漠化土地（205.29

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）,沙化土地（25.11

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）和荒漠化土地（1.53

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）.从数量上看,退化土地占研究区总面积的29.79%,其中石漠化土地达到80%以上,表明该地区的土地退化类型主要以石漠化为主,这与实际情况相符^[46-47].从空间分布上看（图7）,研究区由南向北呈逐渐退化趋势,其中石漠化地区大部分分布在研究区北部山区耳海河和落脚河上游,此外六冲河和三岔河的上游、六冲河的中游部分地区和下游和鸭池河交界以北地区均有大面积分布.沙化土地集中分布在研究区西北部三岔河上游以南地区,而荒漠化土地则只在三岔河上游以北有零星分布.通过和研究区地形图（图1）的对比可发现,沙化地区和荒漠化地区集中分布在海拔2200 m以上的高山,这些区域降水稀少、温度低、植被稀少,是土地退化的高发区. ...

... 分别对位于不同退化类型土地内的各类森林水源涵养量和林地面积进行统计,二者相除计算得到单位面积水源涵养量,由强到弱依次为（图7）：非退化土地（745.35 t/hm²）>石漠化土地（680.61 t/hm²）>沙化土地（608.32 t/hm²）>荒漠化土地（421.54 t/hm²）.与非退化土地相比,石漠化土地、沙化土地和荒漠化土地的单位面积水源涵养量分别下降8.69%、18.38%及43.44%,平均下降23.50%,其中荒漠化土地水源涵养能力的下降最为严重,接近50%.土地退化的原因,除了退化土地生态系统本身比较脆弱,抗干扰能力、稳定性和自我调节能力差外,还包括不合理的人类活动,如毁林开荒、陡坡开垦、过度放牧等^[46],因此退化土地的植被覆盖率低,地表大面积裸露,水土流失严重,因而森林水源涵养能力较低.需要注意的是,根据《国家森林资源连续清查技术规定》,荒漠化针对的是干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化,沙化是指由于各种因素形成的、以沙质地表为主要标志的土地退化,而石漠化指在热带、亚热带湿润和半湿润地区岩溶极其发育的自然背景下发生的土地退化乃至土壤消失的现象,由于概念不同,荒漠化适用研究区域的降水量较石漠化地区（沙化土地没有说明）小很多,这也是荒漠化土地的水源涵养能力比石漠化土地低很多的原因之一,必须加以考虑. ...

退化土地的生态重建:社会工程途径

1999

... 根据贵州省毕节地区乌江流域2010年森林二类调查小班数据,研究区的土地退化类型可划分为：非退化土地（546.60

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）,石漠化土地（205.29

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）,沙化土地（25.11

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）和荒漠化土地（1.53

\begin{matrix} \times \end{matrix}

毕节喀斯特山地植被恢复立地类型划分

2008

... 根据贵州省毕节地区乌江流域2010年森林二类调查小班数据,研究区的土地退化类型可划分为：非退化土地（546.60

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）,石漠化土地（205.29

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10³ hm²）,沙化土地（25.11

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）和荒漠化土地（1.53

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毕节喀斯特山地植被恢复立地类型划分

2008

... 根据贵州省毕节地区乌江流域2010年森林二类调查小班数据,研究区的土地退化类型可划分为：非退化土地（546.60

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）,石漠化土地（205.29

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）,沙化土地（25.11

\begin{matrix} \times \end{matrix}

10³ hm²）和荒漠化土地（1.53

\begin{matrix} \times \end{matrix}

2004

Human domination of Earth's ecosystems

1997

Eco-hydrology: plants and water in terrestrial and aquatic environments.

2000

1996

土地退化研究综述

2005

土地退化研究综述

2005

〈

〉

乌江上游地区森林生态系统水源涵养功能评估及其空间差异探究

Water Conservation Capacity of Forest Ecosystem and Its Spatial Variation in the Upper Reaches of Wujiang River

1 引言

2 研究区概况

3 研究方法

3.1 数据的来源与处理

3.2 评估方法

4 结果与分析

4.1 森林生态系统水源涵养能力总体特征分析

4.2 森林生态系统水源涵养能力空间差异探究

4.3 研究区土地退化现状及其对森林水源涵养功能影响

5 讨论与结论

5.1 讨论

5.2 结论

参考文献 文献选项 原文顺序 文献年度倒序 文中引用次数倒序 被引期刊影响因子

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子