我国植被水土保持功能研究进展

刘海潮

【摘要】我国是世界上水土流失最严重的国家。多年来，我国的水土流失治理虽取得了一定的成效，但治理面积较小，边治理边破坏，甚至破坏大于治理的情况，使得严重的水土流失未从总体上得到控制。面对日益严重的生态环境问题，目前迫切需要加强植被水土保持功能的研究。本文主要分析了我国植被水土保持功能研究。

【关键词】植被；水土保持；功能研究；

我国中西部地区已掀起了生态环境重建和植被恢复的新高潮。目前迫切需要加强植被水土保持功能的研究，为生态重建和植被恢复提供决策依据。

一、当前我国植被水土保持功能研究现状

我国植被水土保持功能的研究可以概括为以下几个方面：第一，植被保持水土的机理研究：雨滴击溅和径流冲刷是水土流失的动力，通过分析植被削减降雨和径流动能，揭示植被水土保持功能的内在机理；第二，植被水土保持功能的评价研究：建立植被水土保持功能的评价指标，分析评价指标与径流量、土壤侵蚀量的定量关系，达到评价植被水土保持功能的目的。

1.植被水土保持机理研究

（1）乔木层首先通过截留作用减少地表土壤或流域的水分入收量。我国主要森林生态系统的林冠平均截留量变动在134.0-843.4mm，截留率平均值變动在11.4%-36.5%之间。乔木层林冠截留量的大小除与降雨特性有关以外，还受其本身类型、组成、结构、林龄、郁闭度等特性的影响。乔木层林冠截留和沿树干流入土壤的那部分降雨的侵蚀能量被削减。黄土高原森林植被的林冠截留量占大气降雨量的15%-35%，树干径流量占2%-5%，根据分析，黄土高原乔木层的林冠截留作用削减的降雨动能约占降雨总动能的17%-40%。其它的林内雨在到达地表之前，由于林冠的缓冲作用，其降雨动能也被削弱。

（2）灌木草本层与乔木层一样有截留降雨的作用。其截留量的大小取决于枝叶量的大小。灌木草本层的最大截留量占大气降水量的1.8%-16%。灌木草本层对降雨动能的削减也可以分为两部分：一为截留降雨所减少的降雨动能，其数量可按截留率计算，约为大气降雨量的2.0%-15.0%，平均为5.6%。二为透过该层滴入地表土壤的部分，与乔木层不同，由于降落高度大大降低，动能被削弱。这部分可按该层的覆盖率计算。黄土高原森林植被灌木草本层的覆盖率约为20%-80%，以平均50%计，除去前者外，有44.4%的降雨动能被削弱。

（3）枯枝落叶层削减的降雨动能也可以分为截留作用减弱的降雨动能和透过枯枝落叶层所削弱的降雨动能。枯枝落叶层能降低径流流速。无枯落物的坡面径流流速是有0.5cm厚枯落物层的6.8-13.5倍。由于动能与速度的平方成正比，即使保持质量不变，无枯落物的坡面径流冲刷动能是有枯落物层坡面的82-272倍。因此枯枝落叶层在降低径流冲刷能量方面具有极显著的作用。枯枝落叶层可以增加土壤入渗。由于枯枝落叶层能降低径流流速，使径流在坡面上滞留的时间延长，增加了下渗时间；更为重要的是枯枝落叶层能保护和改良土壤结构，增加土壤的稳渗率，从而增加了土壤下渗。枯枝落叶层的截留和增加土壤下渗的作用，最终降低了地表径流量，减少了进入流域的水量。枯枝落叶层还能从根本上增加土壤抗冲和抗蚀能力。在地形、土壤、植被相同的条件下，当雨季降水量为479.6 mm时，去掉枯枝落叶层的林分比原林分增加土壤侵蚀量8.15倍。

2.我国植被水土保持功能评价研究。这方面研究的关键环节是选择植被评价指标并确定其与径流量、土壤侵蚀量之间的定量关系。

（1）单一评价指标：植被覆盖度（森林为森林覆盖率）。根据黄土高原不同森林覆盖率的小流域实测资料，经分析得出森林覆盖率与泥沙量呈指数关系： 其中，Me为年输沙模数；Ep为单位雨蚀模数；Er为单位水蚀模数；x为森林覆盖率；A1，A2，A3，B1，B2，B3为参数。这些研究表明：一是植被覆盖度与径流量、土壤流失量有很强的相关性；二是尚未有植被覆盖度与径流量、土壤流失量的统一的定量关系。一方面可能是由于不同学者研究的对象和区域不同；另一方面可能是除植被覆盖度以外的其它植被特性的影响，例如植被类型的影响。因而不同的研究结果有一定的局限性；三是不同植被类型在覆盖度相同的情况下有不同的水土保持功能。

（2）综合的评价指标体系。随着植被水土保持机理研究深入到植被的垂直结构，这些评价指标的特点，一是以群落的观点来综合考察植被，涉及植被的多个组分或层次，综合考虑了马尾松林的乔木、灌木草本及枯落物的生物量；二是特别强调了枯枝落叶层的作用，所研究成果都把枯枝落叶层的重量或厚度作为重要的指标，提出的指标体系较全面地反映了植被的特性，不过这类评价指标殛待发展和验证。

（3）我国植被水土保持功能评价的应用。由于以植被覆盖度的研究较为成熟，因而我国学者主要以覆盖度或林草面积比来评价植被的水土保持功能，近年来，这一应用在定量化方面又有新的进展，以不同色调密度对应的野外实测覆盖度为判定依据，从而有效地避免了室内解译的随意性，而且能划分出更多的覆盖度等级，进一步建立了光密度与实测植被覆盖度的回归关系，达到了定量提取植被覆盖度。总的来说，这一方面的遥感应用主要是植被覆盖度的定性提取，而定量化研究还不够深入，不能被广泛应用。

二、不同植被类型的水土保持效应

1.不同植被类型水源涵养能力研究。蓄水能力受许多因子的影响，如土壤类型及当地的气象因子等，但在其它因素相同的条件下，不同的植被类型及在无植被的对照区水源涵养能力是不同的。对亚热带岩质海岸不同植被类型的水土保持效益进行了对比研究，当地的树种以湿地松为主，其次有樟树、木荷、枫香、日本扁柏、板栗、杨梅和桃形李等。总结出：不同植被类型的地表径流量削减率，平均比对照降低9.05% ，侵蚀模数比对照平均削减39.29%。不同植被类型下的土壤含水率比对照提高17.94%。同样，用实测及环卫浸水法测定得出：刺槐林的持水量和林地土壤的渗透性均大于黑松林和侧柏林。这说明阔叶林的水源涵养功能要优于针叶林。

2.不同植被类型对土壤侵蚀的影响。将植被持水量与凋落物吸水量作为自变量建立了土壤流失的非线性回归模型，阐述了林地控制水土流失的作用。从研究的结果上看，林地控制水土流失均具有十分显著的作用，尽管这种作用在不同地理区域、不同树种、不同类型的人工植被群落产生一定的变化。某地区水土保持站实测资料表明，造林可以减少侵蚀量91.5%以上。在天然降雨下，荒坡产沙量是刺槐林地的4.10-12.40倍，是油松林地的19.16-44.77倍。

三、今后研究方向

我国植被水土保持功能研究在前人長期、艰苦的努力下取得了丰硕的成果。面对植被建设的新形势，我们仍需重点加强以下方面的研究。

1.强化植被水土保持功能研究在植被建设中的应用。针对不同水土流失区的自然条件，确定当地最佳的水土保持植被类型及合理的群落结构、配置模式和营造方式，为大规模生态环境重建和植被恢复提供决策依据。这方面的研究已有很多，但还不能适应当前全国范围内植被建设的新形势。

2.深化植被指标的研究。单一的植被覆盖度指标不能完全反映植被水土保持功能差异，而综合性的评价指标，还不能应用于生产实践。必须加强这方面的研究，以期早日形成较成熟的植被水土保持功能综合评价指标，为生态重建和植被恢复的评价和监测提供强有力的支持。

3.加强区域研究。我国的水土保持已从小流域综合治理发展到大规模、集中连片治理的新阶段。这要求我们扩大研究尺度，重视区域层面上的研究，为国家宏观决策服务。

4.注重现代高科技的应用。遥感、地理信息系统等是当代区域研究的重要工具，重视和深化这些现代高科技在植被水土保持功能分析和评价中应用，是提高区域研究水平，实现植被水土保持功能动态监测、评价及预测的重要途径。

尽管在植被水土保持功效的各个方面均有研究，但对于某一种植被在各种情况下系统的研究尚欠缺。以前的研究大多在小区域、小尺度范围内，由于与其它的影响因子关系错综复杂，因而不能推广到大尺度、大范围内。另外，结构复杂的多层次植被一次性吸收降水量有多少，这种定量研究也很少。今后该领域研究应以解决以上问题为主，从而扩大成果的应用范围。将生物措施、耕作措施以及工程措施相结合，以达到治理自然灾害、保护生态环境的目的。

参考文献：

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