森林资源及其水文功能
－ 主要以长江上游天然林为例
森林资源及其水文功能
?1,森林资源
2,森林水文功能
1,森林资源
? 1.1 基本概念
? 森林：
? 森林是以乔木为主体、郁闭度大于 0.3的植物群落与其
环境相互作用而形成的生态系统。它是一种植被类型，
属于植被范畴。
? 森林的分类：
? 天然林 (自然发生形成的森林，包括原始林和次生林 )
? 人工林 (人工方式形成的森林，如直播造林、直苗造林、
飞播造林等 )
? 天然林与人工林相比具有以下特征,(1)种类丰富； (2)层
次结构复杂； (3)功能完善，对生态平衡的贡献大； (4)
生命周期和演替系列长
1,森林资源
? 1.1 基本概念
? 森林的分类：
? 针叶林 (以针叶树为建群种的森林 )；
? 阔叶林 (由阔叶树组成的森林 )；
? 混交林 (由针叶树和阔叶树组成的森林 )。
1,森林资源
? 1.1 基本概念
? 森林的分类：
? 热带森林；
? 温带森林；
? 寒带森林。
1,森林资源
? 1.1 基本概念
? 森林生态系统：由森林植被与其环境相
互作用而形成的复合有机体。
? 森林资源：可供人类利用的森林，属于
资源范畴。
1,森林资源
? 问题 1：
? 森林、森林生态系统和森林资源三者间的关系？
? 森林＝森林生态系统＝森林资源
1,森林资源
? 1.2 森林资源概况
í? 1, 5 0 ?ê à′ ?D 1ú é- á? ×ê ?′ ±? ?ˉ
12000
11335
12186
12468
15894
0
4000
8000
12000
16000
20000
50s 60s 70s 80s 90s
?ê ′ú
é-
á?
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oy
￡¨íò
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￡?
长江上游天然林面积和蓄积量随时间的变化
1000
1300
1600
1900
2200
50's 60's 70's 80's 90's
??
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(1
0
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h
m
2
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5
10
15
20
25
30
35
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oy
á?
(1
0
8
m
3
)
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金沙江流域天然林面积和蓄积量随时间的变化
200
500
800
1100
50's 60's 70's 80's 90's
??
oy
(1
0
4
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m
2
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5
10
15
20
25
D?
oy
á?
(1
0
8
m
3
)
岷沱江流域天然林面积和蓄积量随时间的变化
100
160
220
280
340
50s 60s 70s 80s 90s
??
oy
(1
0
4
h
m
2
)
1
2
3
4
5
6
D?
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á?
(1
0
8
m
3
)
嘉陵江流域天然林面积和蓄积量随时间的变化
100
160
220
280
50's 60's 70's 80's 90's
??
oy
(
1
0
4
h
m
2
)
1
2
3
4
D?
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á?
(
1
0
8
m
3
)
乌江流域天然林面积和蓄积量随时间的变化
0
20
40
60
80
100
120
140
50's 60's 70's 80's 90's
??
oy
(
1
0
4
h
m
2
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
D?
oy
á?
(
1
0
4
m
3
)
干流区天然林面积和蓄积量随时间的变化
(K) ·é á÷
0
60
120
180
240
50s 60s 70s 80s 90s
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4
h
m
2
)
0
0, 5
1
1, 5
2
D?
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á?
(1
0
8
m
3
)
1,森林资源
? 1.3 森林资源价值
Cos ta nza 等 (1 9 9 7 ) 划分的 17 类生态公益和生态功能
序号 生态公益 生态功能 举例
1 气体调节 大气化学成分调节 C O
2
/O
2
平衡,O
3
防护 UV - B 和 SO
x
水平
2 气候调节 调节全球温度、降水以及其它受 温室气体调节、影响云形成的硫化甲酯
生物影响的全球或局部气候过程 生成
3 干扰调节 生态系统反应对环境波动的容纳,防止风暴、控制洪水、干旱恢复以及其它
延迟和整合能力 由植被控制的生境对环境变化的反应
4 水分调节 调节水文过程 为农业、工业或运输提供水分
5 水分供给 水分的保持和储存 由集水区、水库和含水层供给水分
6 侵蚀控制和 生态系统内的土壤保持 防止风蚀、径流和其它运移过程，把淤泥
层积物保持 保存在湖泊和湿地中
7 土壤形成 成土过程 岩石风化和有机物的积累
8 养分循环 养分存储、内循环、转化和获取 固氮和 N, P 和其它元素或养分循环
9 废弃物处理 移动性养分的恢复、过剩或有毒 废弃物处理、污染控制和解除毒性
物质的转移或分解
1 0 传粉 植物配子的移动 为植物种群的繁殖提供传粉者
1 1 生物控制 调节种群的营养级动态 关键捕食者对猎物种类的控制、顶级捕食者
使草食动物数量消少
1 2 庇护 为定居和临时种群提供生境 为迁徙种提供繁育和栖息地、为当地 种提供
区域栖息地或越冬场所
1 3 食物生产 总初级生产中可作食物的部分 鱼、猎物、作物、果实的捕获与采集,
农业或渔业生产
1 4 原材料 总初级生产中可作原材料的部分 木材、燃料和饲料的生产
1 5 遗传资源 野生生物材料和产品来源 药物、材料科学产品、抗植物病毒和作物
害虫的基因、装饰物种
1 6 休闲 提供休闲娱乐机会 生态旅游、钓鱼运动和其它户外娱乐活动
1 7 文化 提供非商业用途机会 生态系统的美学、艺术、教育、精神和科学价值
中国森林的经济价值
? 陈仲新和张新时 (2000)的估价为,15 434 × 108 元
? 侯元兆等 (1995)的估价为,130 000 × 108 元
? 以上两项研究结果表明,前者仅为后者的 1/8 !?
森林资源及其水文功能
1,森林资源
?2,森林水文功能
2,森林水文功能
? 2.1 水文过程
森林水文学的定义
? 森林水文学是研究森林生态系统对水分
循环和环境影响 (包括对土壤侵蚀、水质
和小气候等的影响 ) 的科学。它是水文学
的一个分支，是森林生态学与水文学相
结合而形成的一门学科。
森林水文学简史
? 森林水文学早期起源于人们对森林与水关系的观
察和了解，如消洪补枯。 公元 3－ 4世纪,古希腊
人就观察到了树木与水文的关系；中国对森林与
水文关系的认识可以追溯到 2000多年以前 (李文
华等,2001) 。尽管如此，但系统研究森林水文
过程的历史相对较短，国外对森林水文效应的科
学研究可追溯到 17世纪,而国内对这一领域的科
学研究始于 1924年 (李文华等,2001)。随着研究
手段的日新月异，森林水文学研究已经进入了快
速发展阶段。
水文界面 水文过程 降水分配
总蒸散 大气降水
蒸散 林冠截留 林窗
乔
木
层 蒸发 干流 滴流 第
穿 一
次
透 分
蒸散 灌木截留 配
灌 水
木
层 蒸发 干流 滴流
林地降水
地
表 蒸散 草本层 ( 包括苔藓 ) 调蓄
层
蒸发 凋落物调蓄 地表径流 第
二
蒸发 次
分
下 渗 下 渗 配
土 河川径流
壤 土壤调蓄
层
土壤蒸发 地下潜流 土壤径流
图 2 流域尺度天然林生态系统水文过程
2,森林水文功能
? 问题 2
?,林外下大雨林内下小雨”这种说法对吗？
2,森林水文功能
? 2.2 水文功能定量化的计算方法
某一时段内的区域水量平衡方程,
? P = R + E + ?g ? ?V
? 式中,P－ 降水量, m3;
? R－ 河川径流, m3;
? E－ 蒸散量, m3;
? ?g－ 地下潜流量, m3;
? ?V－ 某一时段区域内蓄水变量, m3 。
月截留量,
是指某区域森林林冠在某个月内截留降水的数
量, 用公式表示为,
? Ai = A × Pi × Ii × 10 000
? 式中,Ai为某区域森林在第 i个月截留的降水量
(m3),A为该区域森林面积 (hm2),Pi为该区域
第 i个月降水量 (mm),Ii为第 i个月森林林冠截
留率 (%)。
长江上游干支流天然林林冠截留降水量月变化 (1 0
8
m
3
)
1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 1 1 月 12 月
I 3.4 5.8 7.9 10.5 9.8 12.8 13.0 14.5 1 1.8 6.6 4.8 2.0
II 1.3 1.8 3.1 6.0 4.7 5.2 5.1 7.6 6.5 5.0 2.2 0.8
III 0.9 1.2 2.1 4.0 3.9 3.6 4.4 5.5 5.8 4.6 2.1 0.8
IV 0.9 0.9 1.4 2.0 2.5 2.0 1.9 2.7 2.3 2.4 1.7 0.9
V 1.8 2.0 3.2 5.5 5.5 3.4 3.5 3.3 5.1 5.8 3.6 2.1
V I 8.4 1 1.8 17.7 28.1 26.4 27.0 27.9 33.6 31.4 24.4 14.4 6.7
I, 金沙江流域； I I, 岷沱江流域； I I I, 嘉陵江流域； I V, 乌江流域； V, 干流； V I, 上游,
一次性水源涵养效益
? 是指森林土壤蓄水量和地表层持水量之
和, 用公式表示为：
? V = Vws + Vwg
? 式中,V为森林水源涵养总效益, Vws为
森林土壤蓄水量, Vwg为地表层持水量 。
(A) é ? ó?
0
50
100
150
200
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1-
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3
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30
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50s 60s 70s 80s 90s
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8
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3
)
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20
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4
6
8
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0
6
12
18
24
30
50s 60s 70s 80s 90s
森林土壤蓄水量
? 是指森林土壤含蓄水分的潜力, 用公式
表示为：
? Vws = 10 000 × Pn × D × A
? 式中,Vws为森林土壤蓄水量 (m3),Pn为
森林土壤非毛管孔隙度 (%),D为土层深
度 (m),A为森林面积 (hm2)。
森林地表层持水量
? 是指森林地表层含蓄水分潜力, 用公式
表示为：
?
? Vwg = L × C × A
? 式中,Vwg为天然林地表层持水量 (m3)，
L为地表物积累量 (t.hm-2),C为地表物最
大持水量 (%),A为天然林面积 (hm2)。
年水源涵养效益
? 是指森林在一年之内累积含蓄水分的潜
在能力, 用公式表示为：
? Vwa = P × A × (1 - Ii) × 10 000 ? 1 000
? 式中,Vwa为某区域天然林水源涵养效益
(m3.a-1),P为该区域年降水量 (mm),A为
天然林面积 (hm2),Ii为天然林林冠截留
率 (%)。
(A) é ? ó?
0
500
1000
1500
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1-
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(10
8
m
3
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200
400
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m
3
)
(C) ? y ?? ?-
0
60
120
180
240
300
50s 60s 70s 80s 90s
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1-
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(10
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m
3
)
(D) ? ? áê ?-
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150
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30
60
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120
(F) · é á÷
0
50
100
150
200
50s 60s 70s 80s 90s
水土保持效益
? 是指由于森林的存在而使林区土壤免被侵蚀的
潜力, 常常通过测定森林林地和无林地土壤年
侵蚀模数来计算, 用公式表示为：
? Vs = A × (M0 - Mf)
? 式中,Vs为某区域天然林年保土效益 (t.a-1),A
为天然林面积 (hm2),M0和 Mf为分别为无天然
林土壤侵蚀模数和天然林土壤侵蚀模数 (t.hm-
2.a-1)。
长江上游干支流天然林年保持土壤随时间的变化（亿吨）
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
50s 60s 70s 80s 90s
?e é3 ?-
á1 ?? ?-
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?ú ?-
·é á÷
土壤水库蓄水容量
? 又称土壤水库总库容, 是指森林土壤的全
蓄水量或饱和持水量, 用公式表示为：
? Vws = 10 000 × P× D × A
? 式中,Vws为森林土壤总库容 (m3),P为森
林土壤总孔隙度 (%),D为土层深度 (m)，
A为森林面积 (hm2)。
长江上游干支流土壤水库总库容随时间的变化
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
50s 60s 70s 80s 90s
×
ü
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(
1
0
8
m
3
)
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·é á÷
流域涵养指数 (?)
? 是指某个流域中植被涵养水分的实际能
力, 用公式表示为：
? ? = Q枯 / Q年
? 式中,Q枯 和 Q年 分别为最枯月平均流量
和年平均流量 。
流域地下水年出流量 (Wg)
? 是指在一年内某个流域中补充到河川径
流的壤中流量, 用公式表示为：
? Wg = 0.315 × (1+?)/2 × Q年 (108 m3)
? 式中,? 和 Q年 分别为流域涵养指数和年
平均流量。
改良土壤效益
? 是指森林通过凋落物回归土壤而提高土壤肥力的
潜力, 常常通过测定某区域土壤养分含量和年保
土量来计算森林的改良土壤效益, 用公式表示为：
? Vf = Vs × (P1 +P2 + … + Pn)
?
? 式中,Vf为某区域森林保肥效益 (t.a-1),Vs为某区
域森林年保土量 (t,a-1),Pn为各类养分含量 (%)。
长江上游干支流天然林年保持有机质随时间的变化（亿吨）
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
50s 60s 70s 80s 90s
?e é3 ?-
á1 ?? ?-
?? áê ?-
?ú ?-
·é á÷
水源涵养和水土保持概念
? 水源涵养 是指森林涵蓄大气水分和补充
地下水调节河川径流的功能 。
? 水土保持 是指森林通过乔木、灌木、地
被物及庞大的根系削弱雨水冲击，增强
土壤抗冲性，提高土壤抗侵蚀能力，从
而减少土壤流失的功能。
2.3 长江上游天然林水文功能
? 2.3.1 流域气象特征
天然林变化与年降水量变化的相关性
面积变化 蓄积量变化
上游 - -
金沙江 - -
岷沱江 - -
嘉陵江 - -
乌江 - -
干流 - -
天然林变化与年降水量变幅的关系
SD = -24776 * CV + 4059.9
R = -0.497
*
(n=24; P=0.013)
0
1000
2000
3000
4000
5000
0.04 0.08 0.12 0.16
?ê ?μ ?? á? ±? òì ?μ êy CV
D?
oy
á?
?ü
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(
S
D
)
Stock density(m
3
.km
-2
)
C = -67.312 * CV + 19.639
R = -0.527
**
(n=24; P=0.008)
0
5
10
15
20
25
·2
·?
?ê
Coverage(C)(%)
天然林变化与年日照变化的相关性
面积变化 蓄积量变化
上游 0.625** 0.694**
金沙江 - -
岷沱江 0.530** 0.632**
嘉陵江 0.594** 0.610**
乌江 - 0.763**
干流 - 0.744**
天然林变化与年日照变幅的关系
R = -0.598
**
(n=24; P=0.002)
0
5
10
15
20
25
·2
·?
?ê
(
%
)
R = -0.797
**
(n=24; P=0.000)
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
?ê è? ? ê±êy ±? òì ?μ êy CV
D?
oy
á?
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(m
3
.km
-2
)
天然林变化与气温变化的相关性
1月份
面积
1月份
蓄积量
7月份
面积
7月份
蓄积量
年均温
面积
年均温
蓄积量
上游 - - - - - -
金沙江 -0.580** -0.582** - - -0.739** -0.740**
岷沱江 - - - - - -
嘉陵江 -0.487* -0.486* - - - -
乌江 - - - 0.460* - -
干流 - - 0.491* 0.488* 0.563* -
－ 主要以长江上游天然林为例
森林资源及其水文功能
?1,森林资源
2,森林水文功能
1,森林资源
? 1.1 基本概念
? 森林：
? 森林是以乔木为主体、郁闭度大于 0.3的植物群落与其
环境相互作用而形成的生态系统。它是一种植被类型，
属于植被范畴。
? 森林的分类：
? 天然林 (自然发生形成的森林，包括原始林和次生林 )
? 人工林 (人工方式形成的森林，如直播造林、直苗造林、
飞播造林等 )
? 天然林与人工林相比具有以下特征,(1)种类丰富； (2)层
次结构复杂； (3)功能完善，对生态平衡的贡献大； (4)
生命周期和演替系列长
1,森林资源
? 1.1 基本概念
? 森林的分类：
? 针叶林 (以针叶树为建群种的森林 )；
? 阔叶林 (由阔叶树组成的森林 )；
? 混交林 (由针叶树和阔叶树组成的森林 )。
1,森林资源
? 1.1 基本概念
? 森林的分类：
? 热带森林；
? 温带森林；
? 寒带森林。
1,森林资源
? 1.1 基本概念
? 森林生态系统：由森林植被与其环境相
互作用而形成的复合有机体。
? 森林资源：可供人类利用的森林，属于
资源范畴。
1,森林资源
? 问题 1：
? 森林、森林生态系统和森林资源三者间的关系？
? 森林＝森林生态系统＝森林资源
1,森林资源
? 1.2 森林资源概况
í? 1, 5 0 ?ê à′ ?D 1ú é- á? ×ê ?′ ±? ?ˉ
12000
11335
12186
12468
15894
0
4000
8000
12000
16000
20000
50s 60s 70s 80s 90s
?ê ′ú
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oy
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￡?
长江上游天然林面积和蓄积量随时间的变化
1000
1300
1600
1900
2200
50's 60's 70's 80's 90's
??
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(1
0
4
h
m
2
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15
20
25
30
35
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oy
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(1
0
8
m
3
)
?? oy D? oy á?
金沙江流域天然林面积和蓄积量随时间的变化
200
500
800
1100
50's 60's 70's 80's 90's
??
oy
(1
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4
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m
2
)
5
10
15
20
25
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8
m
3
)
岷沱江流域天然林面积和蓄积量随时间的变化
100
160
220
280
340
50s 60s 70s 80s 90s
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m
2
)
1
2
3
4
5
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(1
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8
m
3
)
嘉陵江流域天然林面积和蓄积量随时间的变化
100
160
220
280
50's 60's 70's 80's 90's
??
oy
(
1
0
4
h
m
2
)
1
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3
4
D?
oy
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(
1
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8
m
3
)
乌江流域天然林面积和蓄积量随时间的变化
0
20
40
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120
140
50's 60's 70's 80's 90's
??
oy
(
1
0
4
h
m
2
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
D?
oy
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(
1
0
4
m
3
)
干流区天然林面积和蓄积量随时间的变化
(K) ·é á÷
0
60
120
180
240
50s 60s 70s 80s 90s
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oy
(1
0
4
h
m
2
)
0
0, 5
1
1, 5
2
D?
oy
á?
(1
0
8
m
3
)
1,森林资源
? 1.3 森林资源价值
Cos ta nza 等 (1 9 9 7 ) 划分的 17 类生态公益和生态功能
序号 生态公益 生态功能 举例
1 气体调节 大气化学成分调节 C O
2
/O
2
平衡,O
3
防护 UV - B 和 SO
x
水平
2 气候调节 调节全球温度、降水以及其它受 温室气体调节、影响云形成的硫化甲酯
生物影响的全球或局部气候过程 生成
3 干扰调节 生态系统反应对环境波动的容纳,防止风暴、控制洪水、干旱恢复以及其它
延迟和整合能力 由植被控制的生境对环境变化的反应
4 水分调节 调节水文过程 为农业、工业或运输提供水分
5 水分供给 水分的保持和储存 由集水区、水库和含水层供给水分
6 侵蚀控制和 生态系统内的土壤保持 防止风蚀、径流和其它运移过程，把淤泥
层积物保持 保存在湖泊和湿地中
7 土壤形成 成土过程 岩石风化和有机物的积累
8 养分循环 养分存储、内循环、转化和获取 固氮和 N, P 和其它元素或养分循环
9 废弃物处理 移动性养分的恢复、过剩或有毒 废弃物处理、污染控制和解除毒性
物质的转移或分解
1 0 传粉 植物配子的移动 为植物种群的繁殖提供传粉者
1 1 生物控制 调节种群的营养级动态 关键捕食者对猎物种类的控制、顶级捕食者
使草食动物数量消少
1 2 庇护 为定居和临时种群提供生境 为迁徙种提供繁育和栖息地、为当地 种提供
区域栖息地或越冬场所
1 3 食物生产 总初级生产中可作食物的部分 鱼、猎物、作物、果实的捕获与采集,
农业或渔业生产
1 4 原材料 总初级生产中可作原材料的部分 木材、燃料和饲料的生产
1 5 遗传资源 野生生物材料和产品来源 药物、材料科学产品、抗植物病毒和作物
害虫的基因、装饰物种
1 6 休闲 提供休闲娱乐机会 生态旅游、钓鱼运动和其它户外娱乐活动
1 7 文化 提供非商业用途机会 生态系统的美学、艺术、教育、精神和科学价值
中国森林的经济价值
? 陈仲新和张新时 (2000)的估价为,15 434 × 108 元
? 侯元兆等 (1995)的估价为,130 000 × 108 元
? 以上两项研究结果表明,前者仅为后者的 1/8 !?
森林资源及其水文功能
1,森林资源
?2,森林水文功能
2,森林水文功能
? 2.1 水文过程
森林水文学的定义
? 森林水文学是研究森林生态系统对水分
循环和环境影响 (包括对土壤侵蚀、水质
和小气候等的影响 ) 的科学。它是水文学
的一个分支，是森林生态学与水文学相
结合而形成的一门学科。
森林水文学简史
? 森林水文学早期起源于人们对森林与水关系的观
察和了解，如消洪补枯。 公元 3－ 4世纪,古希腊
人就观察到了树木与水文的关系；中国对森林与
水文关系的认识可以追溯到 2000多年以前 (李文
华等,2001) 。尽管如此，但系统研究森林水文
过程的历史相对较短，国外对森林水文效应的科
学研究可追溯到 17世纪,而国内对这一领域的科
学研究始于 1924年 (李文华等,2001)。随着研究
手段的日新月异，森林水文学研究已经进入了快
速发展阶段。
水文界面 水文过程 降水分配
总蒸散 大气降水
蒸散 林冠截留 林窗
乔
木
层 蒸发 干流 滴流 第
穿 一
次
透 分
蒸散 灌木截留 配
灌 水
木
层 蒸发 干流 滴流
林地降水
地
表 蒸散 草本层 ( 包括苔藓 ) 调蓄
层
蒸发 凋落物调蓄 地表径流 第
二
蒸发 次
分
下 渗 下 渗 配
土 河川径流
壤 土壤调蓄
层
土壤蒸发 地下潜流 土壤径流
图 2 流域尺度天然林生态系统水文过程
2,森林水文功能
? 问题 2
?,林外下大雨林内下小雨”这种说法对吗？
2,森林水文功能
? 2.2 水文功能定量化的计算方法
某一时段内的区域水量平衡方程,
? P = R + E + ?g ? ?V
? 式中,P－ 降水量, m3;
? R－ 河川径流, m3;
? E－ 蒸散量, m3;
? ?g－ 地下潜流量, m3;
? ?V－ 某一时段区域内蓄水变量, m3 。
月截留量,
是指某区域森林林冠在某个月内截留降水的数
量, 用公式表示为,
? Ai = A × Pi × Ii × 10 000
? 式中,Ai为某区域森林在第 i个月截留的降水量
(m3),A为该区域森林面积 (hm2),Pi为该区域
第 i个月降水量 (mm),Ii为第 i个月森林林冠截
留率 (%)。
长江上游干支流天然林林冠截留降水量月变化 (1 0
8
m
3
)
1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 1 1 月 12 月
I 3.4 5.8 7.9 10.5 9.8 12.8 13.0 14.5 1 1.8 6.6 4.8 2.0
II 1.3 1.8 3.1 6.0 4.7 5.2 5.1 7.6 6.5 5.0 2.2 0.8
III 0.9 1.2 2.1 4.0 3.9 3.6 4.4 5.5 5.8 4.6 2.1 0.8
IV 0.9 0.9 1.4 2.0 2.5 2.0 1.9 2.7 2.3 2.4 1.7 0.9
V 1.8 2.0 3.2 5.5 5.5 3.4 3.5 3.3 5.1 5.8 3.6 2.1
V I 8.4 1 1.8 17.7 28.1 26.4 27.0 27.9 33.6 31.4 24.4 14.4 6.7
I, 金沙江流域； I I, 岷沱江流域； I I I, 嘉陵江流域； I V, 乌江流域； V, 干流； V I, 上游,
一次性水源涵养效益
? 是指森林土壤蓄水量和地表层持水量之
和, 用公式表示为：
? V = Vws + Vwg
? 式中,V为森林水源涵养总效益, Vws为
森林土壤蓄水量, Vwg为地表层持水量 。
(A) é ? ó?
0
50
100
150
200
òo
′?
1-
??
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8
m
3
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10
20
30
40
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50s 60s 70s 80s 90s
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(10
8
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)
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10
15
20
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2
4
6
8
(F) · é á÷
0
6
12
18
24
30
50s 60s 70s 80s 90s
森林土壤蓄水量
? 是指森林土壤含蓄水分的潜力, 用公式
表示为：
? Vws = 10 000 × Pn × D × A
? 式中,Vws为森林土壤蓄水量 (m3),Pn为
森林土壤非毛管孔隙度 (%),D为土层深
度 (m),A为森林面积 (hm2)。
森林地表层持水量
? 是指森林地表层含蓄水分潜力, 用公式
表示为：
?
? Vwg = L × C × A
? 式中,Vwg为天然林地表层持水量 (m3)，
L为地表物积累量 (t.hm-2),C为地表物最
大持水量 (%),A为天然林面积 (hm2)。
年水源涵养效益
? 是指森林在一年之内累积含蓄水分的潜
在能力, 用公式表示为：
? Vwa = P × A × (1 - Ii) × 10 000 ? 1 000
? 式中,Vwa为某区域天然林水源涵养效益
(m3.a-1),P为该区域年降水量 (mm),A为
天然林面积 (hm2),Ii为天然林林冠截留
率 (%)。
(A) é ? ó?
0
500
1000
1500
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1-
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(10
8
m
3
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200
400
600
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(10
8
m
3
)
(C) ? y ?? ?-
0
60
120
180
240
300
50s 60s 70s 80s 90s
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1-
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á?
(10
8
m
3
)
(D) ? ? áê ?-
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50
100
150
200
(E) ? ú ?-
0
30
60
90
120
(F) · é á÷
0
50
100
150
200
50s 60s 70s 80s 90s
水土保持效益
? 是指由于森林的存在而使林区土壤免被侵蚀的
潜力, 常常通过测定森林林地和无林地土壤年
侵蚀模数来计算, 用公式表示为：
? Vs = A × (M0 - Mf)
? 式中,Vs为某区域天然林年保土效益 (t.a-1),A
为天然林面积 (hm2),M0和 Mf为分别为无天然
林土壤侵蚀模数和天然林土壤侵蚀模数 (t.hm-
2.a-1)。
长江上游干支流天然林年保持土壤随时间的变化（亿吨）
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
50s 60s 70s 80s 90s
?e é3 ?-
á1 ?? ?-
?? áê ?-
?ú ?-
·é á÷
土壤水库蓄水容量
? 又称土壤水库总库容, 是指森林土壤的全
蓄水量或饱和持水量, 用公式表示为：
? Vws = 10 000 × P× D × A
? 式中,Vws为森林土壤总库容 (m3),P为森
林土壤总孔隙度 (%),D为土层深度 (m)，
A为森林面积 (hm2)。
长江上游干支流土壤水库总库容随时间的变化
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
50s 60s 70s 80s 90s
×
ü
?a
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(
1
0
8
m
3
)
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?ú ?-
·é á÷
流域涵养指数 (?)
? 是指某个流域中植被涵养水分的实际能
力, 用公式表示为：
? ? = Q枯 / Q年
? 式中,Q枯 和 Q年 分别为最枯月平均流量
和年平均流量 。
流域地下水年出流量 (Wg)
? 是指在一年内某个流域中补充到河川径
流的壤中流量, 用公式表示为：
? Wg = 0.315 × (1+?)/2 × Q年 (108 m3)
? 式中,? 和 Q年 分别为流域涵养指数和年
平均流量。
改良土壤效益
? 是指森林通过凋落物回归土壤而提高土壤肥力的
潜力, 常常通过测定某区域土壤养分含量和年保
土量来计算森林的改良土壤效益, 用公式表示为：
? Vf = Vs × (P1 +P2 + … + Pn)
?
? 式中,Vf为某区域森林保肥效益 (t.a-1),Vs为某区
域森林年保土量 (t,a-1),Pn为各类养分含量 (%)。
长江上游干支流天然林年保持有机质随时间的变化（亿吨）
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
50s 60s 70s 80s 90s
?e é3 ?-
á1 ?? ?-
?? áê ?-
?ú ?-
·é á÷
水源涵养和水土保持概念
? 水源涵养 是指森林涵蓄大气水分和补充
地下水调节河川径流的功能 。
? 水土保持 是指森林通过乔木、灌木、地
被物及庞大的根系削弱雨水冲击，增强
土壤抗冲性，提高土壤抗侵蚀能力，从
而减少土壤流失的功能。
2.3 长江上游天然林水文功能
? 2.3.1 流域气象特征
天然林变化与年降水量变化的相关性
面积变化 蓄积量变化
上游 - -
金沙江 - -
岷沱江 - -
嘉陵江 - -
乌江 - -
干流 - -
天然林变化与年降水量变幅的关系
SD = -24776 * CV + 4059.9
R = -0.497
*
(n=24; P=0.013)
0
1000
2000
3000
4000
5000
0.04 0.08 0.12 0.16
?ê ?μ ?? á? ±? òì ?μ êy CV
D?
oy
á?
?ü
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(
S
D
)
Stock density(m
3
.km
-2
)
C = -67.312 * CV + 19.639
R = -0.527
**
(n=24; P=0.008)
0
5
10
15
20
25
·2
·?
?ê
Coverage(C)(%)
天然林变化与年日照变化的相关性
面积变化 蓄积量变化
上游 0.625** 0.694**
金沙江 - -
岷沱江 0.530** 0.632**
嘉陵江 0.594** 0.610**
乌江 - 0.763**
干流 - 0.744**
天然林变化与年日照变幅的关系
R = -0.598
**
(n=24; P=0.002)
0
5
10
15
20
25
·2
·?
?ê
(
%
)
R = -0.797
**
(n=24; P=0.000)
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
?ê è? ? ê±êy ±? òì ?μ êy CV
D?
oy
á?
?ü
?è
(m
3
.km
-2
)
天然林变化与气温变化的相关性
1月份
面积
1月份
蓄积量
7月份
面积
7月份
蓄积量
年均温
面积
年均温
蓄积量
上游 - - - - - -
金沙江 -0.580** -0.582** - - -0.739** -0.740**
岷沱江 - - - - - -
嘉陵江 -0.487* -0.486* - - - -
乌江 - - - 0.460* - -
干流 - - 0.491* 0.488* 0.563* -
