密云水库水源涵养林管护及生态效应研究

【摘要】：通过密云水库水源涵养林在实际管理工作中采用林木管理、病虫害防治和护林防火等三种管护措施，有效地改善了林分结构，促使水源涵养林健康的发展，保障了水源涵养林涵养水源、保持水土和净化水质等方面的生态效益。

【关键词】：密云水库；水源涵养林管护；生态效应

密云水库是北京城市用水的主要水源， 占北京市供水量的60 %以上，而流域内的水源涵养林对保护好这一水源具有重大的战略意义。本文发现密云水库水源涵养林在实际工作中采用了多项管护措施，保障了水源涵养林的健康发展，进而起到了良好的森林生态功能，为密云水库水源涵养林的建设提供理论依据。

1、密云水库水源涵养林

密云水库地处北京市北部， 位于东经116°07′～117°30′， 北纬40°14′～41°31′，属于暖温带半湿润季风大陆性气候。年平均气温11.9℃，无霜期140d。密云水库库区年平均降雨量661.3mm，全年降雨分布不均，降雨多集中在6-9月，历时短，雨强大。密云水库所辖林地面积2.19万亩（第八次森林资源二类调查的数据，包括水位下降后次生林的面积），全部为水源涵养林。林区森林覆盖率为87.46%。山林造林密度平均為150株/亩，林区内主要造林树种为油松、侧柏和刺槐。还有少部分如元宝枫、栓皮栎、黄栌，山桃、山杏、臭椿、火炬树、黑枣、杜梨、盐肤木等阔叶树，灌木树种主要有荆条、扁担杆、酸枣、紫穗槐等，经济树种主要有板栗、核桃、杏等，共计67种、35科。

2、密云水库水源涵养林管护

2.1林木管理

林木管理主要指林木抚育、枯死木清除和植树造林。根据《森林抚育作业设计规定》和《森林抚育检查验收办法》（林造发〔2014〕140号）对密云水库水源涵养林开展修枝、清杂、翻扩树垵、枯死木清除等抚育，增强林分通风、透气，抑制徒长，改善林分结构，保证树木生长。根据《生态公益林建设技术规程（GB/T18337.3—2001）》、《造林技术规程（GB/T15776—2006）》要求，对密云水库林区进行植树造林，坚持“因地制宜，适地适树”的原则，运用本地生长良好，易于成活成林的树种，以提高造林质量。

2.2 病虫害防治

密云水库水源涵养林林区主要分布在水库南岸155米高程线以上环湖路北侧，边界多为公路，各种客观因素造成我处林区极易发生病虫害，为保证树木正常生长，水源涵养林生态平衡，需对密云水库水源涵养林进行病虫害防治。根据《森林病虫害防治条例》（1989年11月17日国务院第五十次常务会议通过 1989年12月18日中华人民共和国国务院令第46号发布 自发布之日起施行）若干规定，结合密云水库往年发生病虫害频次规律进行病虫害防治。

对密云水库林区分重点林区、次重点林区、普通林区等进行区域性病虫害防治，结合病虫害发生频次，按重点病虫害、一般虫害进行防治。防治时间贯穿全年。防治方式主要以生物、物理相结合方式进行综合防治。同时每年对密云水库水源涵养林全部区域进行病虫害实时监测。监测方式为观测杀虫灯和人工进入林区实地监测。防治树木无病虫害在95%以上，且做到有虫不成灾，无公害防治率100%，常发性病虫害成灾率0，测报准确率100%。

2.3 护林防火

森林防火重在预防。在充分考虑各种防火要素和复杂情况的基础上，采取建设防火道，清理路边、重点部位可燃物等方式，能有效做好防火隔离作用，保护密云水库水源涵养林的安全。

3、生态效应分析

密云水库是华北重要的水源储存点，水源涵养林可保护水分、净化空气，森林根部具有净化水质，防止水源的污染，集水保水等功能，因此密云水库水源涵养林养护对于密云水库生态环境的保护具有重要意义[1]。生态效益最大化是密云水库水源涵养林管理的优先目标，必须在设计、施工和监督过程中防止林木抚育异化为木材生产的经济行为，保证林业工程社会公益方向。

3.1 涵养水源

涵养水源是森林重要的的生态水文效应，是指森林通过林冠层、枯落物层和土壤层拦截滞蓄降雨的功能。森林火灾烧毁植物冠层，破坏地表的枯枝落叶层，导致森林林冠层和枯枝落叶层的截留作用锐减或者消失。由于森林火灾的空间异质性，对林冠层和凋落物层的破坏程度不均匀，截留程度也是不同的。刘效雨等对比了火灾前后毛竹林地土壤的渗透速率，发现火灾后的土壤渗透率和前30min的平均速率分别为火灾前的26.01%和34.54%[2]。林冠层对降雨具有截留作用，不同林型、不同生长阶段的生态系统林冠层对不同强度的降雨截留量不同。宋秀瑜（2006）研究了密云水库南岸不同经营技术措施的水源涵养林的防护功能，表明降雨量为40mm时油松人工纯林的截留率高达16%[4]。林地的枯落物层作为森林水文功能的第二作用层，在水源涵养和水土保持中发挥了重要作用。张俊卿等（2008）对密云水库上游油松林和刺槐林的枯落物持水能力进行了测定，结果表明：油松林和刺槐林枯落物现存量分别为7.11t·hm- 2和3.62t·hm- 2 ，最大持水量分别为8.227t·hm- 2和5.605 t·hm- 2 ，有效持水量分别为1.193t·hm- 2和0.261t·hm- 2[5]。降雨经林冠层和枯落物层截流后进入土壤，土壤入渗率和地表径流量又决定了降雨的净土壤入渗量，土壤的入渗能力受多种因素的影响，其中土壤表面渗透性、水分停留时间、降雨持续时间及降雨强度等因素起着主要的控制作用。包昱峰等（2007）对密云水库北京集水区水源涵养林林地土壤研究表明，初渗速率多在13～20mm/min之间。土壤的稳渗速率在1～7mm/min之间，侧柏林、油松林的土壤渗透性和持水功能优于荒草坡和农田[6].

随着气候的变化和生物多样性的减少，病虫害正严重影响着森林的生态环境。目前对森林环境危害极大的病虫已经由过去的几十种扩展到有200多种，病虫害的面积总体呈上升趋势，居高不下，严重破坏了森林环境。森林病虫害的危害发生将会对森林的植被造成不可逆转的破坏，破坏森林的生态平衡，加剧生物多样性的减少恶化[6]。目前，国内对这方面的研究，定性分析居多，定量分析很少。

3.2 保持水土

森林火灾不仅烧毁地表植被，破坏凋落物层和腐殖质层，还破坏了森林土壤良好的物理结构，导致林下土壤的渗透性能和蓄水能力降低，进而加剧水土流失。刘效雨等对比了毛竹林火灾前后土壤含水量，发现火灾前的土壤含水量和火灾后的土壤含水量分别为22.40%和16.91%；土壤破坏率为火灾前的1.34倍[2]。森林生态系统中通过乔木层、灌木层、草本层和草本地被植物直接承受大气降水的冲击，使其对土地冲击力大大减少，保持了土壤结构，从而减少地表径流和土壤的水蚀。李之军和凌峰（2008）的研究发现，密云水库潮河流域实施以小流域为单元综合治理后，2001-2005年间造林24466.67hm2，林地面积的比例比80年代增加了10.98%，起到了較好的水土保持效果[7]。

3.3 净化水质

水源涵养林与降雨之间的淋溶、交换、吸附等过程对降雨具有净化作用。在病虫害防治过程中，人们通常会选择在森林中喷洒大量的高毒高残留化学农药，而这些化学农药又极难被分解和代谢，若是使用的农药过多，将会对森林造成很大的负担。而药物残留会随着森林中的水循环渗透到森林生态系统中的各个环节，从而影响整个森林生态系统。李文宇（2004）研究表明密云水库水源涵养林对地表径流水质具有很好的改善作用。土门北沟、土门中沟的水源涵养林覆盖率分别为35.7%和93.8%，其地表径流水质土门中沟明显好于土门北沟。地下水的监测结果也表明水源涵养林具有净化水质的作用，其中覆盖率最高的采样点水质较好[8]。

结语

水源涵养林是水库水源的生态基础， 在水资源安全中起着重要作用。水源涵养林的作用是长期的， 短期很难体现出来， 如果等发生病虫害爆发影响树木生长、或者森林大范围火灾损毁树木等问题再去保护和重视将为时已晚。对密云水库水源涵养林的实行的各项林木管理、病虫害和森林防火措施，可以进一步优化林分结构，着力于建成具有乔灌草层相结合的复层林结构，以阔叶混交林、阔叶树为主的针阔混交林为主，树木年龄结构上为异龄林， 或近、成熟林、中龄林、幼龄林。林区动植物物种丰富。通过这些措施，使得密云水库水源涵养林健康发展，发挥较好地保持水土、涵养水源、改善水质等生态效应，从而更有利于密云水库这盆“生命之水”的发展。

【参考文献】：

[1]杜晓晴.密云水库水源涵养林水分运移及营养物质迁移研究[D].北京：北京林业大学，2015：55.

[2]刘效雨，刘益军.火灾对毛竹林地土壤抗蚀性与渗透性的影响[J].西南师范大学学报（自然科学版）.2007，32（6）：114-118

[3]宋秀瑜.密云水库南岸水源涵养林生态功能研究[J.北京水务，2006，3：52-55.

[4]张俊卿，张志强，谢宝元，张燕.密云水库上游油松林与刺槐林枯落物持水能力研究.山西水土保持科技，2008，6（2）：8-9.

[5]包昱峰， 高甲荣， 高阳.密云水库北京集水区典型植被土壤入渗特征研究.水土保持研究.2007，14（4）：176-179.

[6]李俊霞，张德艳，李彦民.试论森林病虫害防治在林业生态环境建设中的作用[J].农业与技术，2017，37（2）：211.

[7]李子君，凌峰.潮河流域水土流失治理成效及存在问题分析[J].水土保持通报，2008，28（3）：189-192.

[8]李文宇，北京密云水库水源涵养林对水质的影响研究[D].北京：北京林业大学，2004：70

作者简介：齐娜（1984年-），女，硕士研究生，宁夏隆德县，北京市密云水库管理处，中级职称、农学学位。研究方向：水土保持，森林生态。