浅谈我国生态水文学研究进展

柯碧钦 张扬

摘  要：本文从生态水文学的内涵出发，按湿地、森林环境、干旱区域等生态类型来阐述了我国在生态水文学上的研究进程。其中重点阐述了不同地域的地理特征与生态特点，诠释了我国生态水文学的发展状况。在我国研究现状的基础上，提出了对未来我国生态水文学发展的展望。

关键词：湿地 干旱环境 森林 生态过程 水文过程

引言

作为90年代兴起的边缘学科，生态水文学是阐述生态过程与格局的水文学机制的科学。它研究的是植物对水文过程的影响、及水文过程对植物生长的影响，是水文学与生态学的交叉学科。为了寻求利于经济发展、利于环境、利于社会的有效管理方式，外界对生态水文学的发展与进程密切关注。研究生态水文学的方法有系统工程、监测实验、物理实验等。

一、生态水文学的内涵

1992年，生态水文学正式成为独立的学科。多年来，它没有统一的释义。Hatton于1997年给出了它的内涵：生态水文学是在各种环境之下探讨生态水文过程的，包括湿地、河流、湖泊、干旱地区等环境。而在1998年，Post等认为，它是研究气象、水文和生态过程之间的关系的，包括各时间内水文过程与生态系统的相互影响。1999年，Baird等认为，它研究的是植物与水分的相互作用，及影响植物生长的水文过程。

在我国也有程国栋、武强、夏军等学者，给出了他们对于生态水文学的理解。一般认为，该学科是以植物和水分关系作为学科研究基础，以土壤水和植物蒸散發为主要研究内容，以水文过程和生态过程相耦合的尺度问题作为关键点，以生态系统可持续发展为目标的学科。

2008年之后，生态水文学的发展已趋于完善。国外对生态水文学及地表生态水文格局已进行了深入的研究。而我国，在局部区域的研究也很多了，这些都为生态水文学添砖加瓦。然而我国对于学科的整体研究和系统性研究，仍需一个完整的知识框架。

二、生态水文学的研究进程

生态水文学中，有一个重要的研究领域，即陆地、陆地水生生态系统内部水分与植物的关系。通过对陆地的主要环境或者生态系统的类型进行划分，可以把问题分为湿地、河流、湖泊、干旱地区、森林等五类环境的生态水文分析。根据干旱地区、湿地、森林等的空间地理特点，以及其位置特性，本文介绍了不同地理类型的生态水文学上的研究进程。

（一）湿地环境的生态水文研究进程

生态学家在很久以前就对湿地生态系统进行关注与研究，探究其中水文过程与生态生态过程之间的相互关系。这也是早期生态水文过程的主要研究领域，很多生态水文成果都建立在其之上。我国对于湿地的研究，主要有湿地概念、功能、资源的利用与保护等。

我国的研究是从湿地的定义入手，去了解湿地的水文特征、湿地分类及与周边环境的关系，从而提出保护和利用湿地的问题。最早，由王飞（1990）、殷康前（1998）、贾忠华（2001）等人，从湿地的定义着手，从而引出了湿地水文、植物、土壤等生态系统特征。之后，他们提出了湿地资源利用与保护的问题，阐明只有充分保护湿地，才能让湿地环境为人类所用，并且创造财富。他们也给出了对于湿地研究中发现的问题的探讨。

21世纪初，关于湿地景观的研究，生态学家给予充分的关注和聚焦。2004年，严登华分析和预测了东辽河流域的各年的景观格局，得出结论：近年内，某种景观主导存在的趋势在增加，因此必须采取措施，对东辽河流域景观受到的干扰进行适当的调控。而2003年，潘响亮通过对东北地区湿地的探究，给出了水文景观的分类，并发现了其面对气候变化时，所表现出的脆弱性，从而得出不同湿地发育的水文景观的特性以及其面对气候变化时的脆弱程度。

如今，我国对于湿地的生态系统的研究愈加深入，从最初始的生态结构、种类，延伸到生态功能、生物多样性、物质与能量流动运输的变化。我国对湿地的内涵也进行补充了：湿地是以季节或者常年积水为主要特征，适宜湿润环境的植物为主要植被，土壤条件一般与周围高地不同的土地。被称为“地球之肾”的湿地，仍需我们去探索生态系统恢复等问题，从而更好地造福于人类。

（二）森林环境的生态水文研究进程

近代于我国开展的森林水文研究，从20世纪20年代初开始，当时前金陵大学的美籍博士罗德民学者以及李德毅先生在山西和山东等地方研究了各种森林植被与降雨，特别是其对地表径流及水土保持的影响。我国主要的森林水文学研究包含森林对蒸散发、降雨、径流、水质的影响，以及林冠截留和蒸散发的水文效应、水土保持效应等，其中也包含了森林土壤水的变化。

最近几十年，我国主要深入地研究了林冠截留。1995年，温远光提出，我国的森林生态系统其主要林冠截留率达11.4%～34.3%，变动系数在6.68%～55.05%之间。在这其中，亚热带西部高山常绿针叶林的林冠截留率最大，而亚热带山地的常绿落叶阔叶混交林是最小。林冠截留量和降水量是正相关的，然而不同的森林类型，因为林冠结构不同，它们的相关程度也不同。林冠截流损失与多种因素有关，其中包括降雨强度、降雨频度、以及树的种类与特性。森林生态系统的水循环、能量平衡与森林的蒸散发有着密切的关系。森林林冠的增加，会截留雨量的蒸发，另外，枯枝落叶层比土壤的孔隙更大更多，使森林蒸散发量较大，从而大大减少流域径流。上世纪，我国对森林生态系统的研究表明，森林蒸散发约占了降雨量输入的40%～80%。而森林枯落物具有一定的调节的水文生态功能，一方面它有较强的截流水、蓄水的功能，另一方面它能削弱雨滴对土面的直接溅击，同时截留降水，减少地表径流。据研究，枯落物中最大持水率能达到178.4%～332.1%，对降水的年截留率达5.75～12.7%，截留量达27.9～93.6mm，因此它的截留速度的效应是十分显著的。

本世纪的研究，聚焦于森林生态系统的内部营养循环，对于森林植被改变对湖泊、溪流水质的影响的研究不多，呈薄弱状态。并且，目前的研究多为集水区域的研究，关于森林生态对径流、河川泥沙的影响的研究较少。

（三）干旱区域的生态水文研究进程

广义上，中国干旱区包括35°N以北、106°E以西的内陆河流域以及北方降水量在300～400mm之间的半干旱区域。近十几年，干旱条件下的生态过程与水文学机制备受生态环境学者的关注。二十一世纪以来，我国开展了内陆河流域的研究，包括黑河，塔里木河，研究其生态环境的特性与变动。另外，对流域中森林植被的生态水文过程也进行了研究，从而给出生态水文特征。在干旱、半干旱地区的生态系统的基础上，我国学者探讨了该种地区土壤荒漠化等问题的原因、影响因素和解决途径。

我国对于干旱、半干旱地区的生态水文进行了多方面的研究，然而由于其地理环境的特殊性，以及淡水的缺乏，从而有违可持续发展的生态观念。因此在干旱地区，生态需水的确定、土地的合理利用等问题，仍需进行研究、探索。

三、发展趋势与展望

生态水文学是水文过程与生态耦合的交叉学科，是水文学科中最活跃的研究领域。于我国，生态水文学的研究虽已日益深入，但更多地处于理论基础的研究阶段，局部上研究较多，然而系统的框架有待完善。目前，开展的研究大多局限在试验的阶段，未上升到完整的理论上。如今我国局部生态环境遭受到人类活动的干扰，呈现恶化的现象。而生态系统的恢复也是生态水文学的重要内容之一。而山丘区域环境脆弱成灾率高，有待用生态水文学的知识去分析。未来我国生态水文学的研究势必会更加深入和完善。