森林的保持水土与涵养水源功能分析

2021-12-28周洪波

南方农业 2021年12期

周洪波

（蓝山县南岭国林场，湖南永州 425000）

森林资源是保证生态环境的重要载体，同时也是人们赖以生存的重要资源。森林中的植被和自然界之间实现物质和能量交换的过程中，对周围的环境会产生明显的影响，植被在吸收周围空气中二氧化碳的同时释放出大量氧气，还可以进一步控制空气湿度与降水量等，具备控制风速、保持水土、涵养水源及净化空气等多方面优势。保持水土与涵养水源功能是森林功能的一个组成部分，对森林资源的有效保护可以为人们创造出更多具有实质性意义的价值。

1 林冠和林下植被层保持水土与涵养水源功能

林冠即植被的枝冠，具有良好的截留降水的效果。林冠相当于一把伞，可以有效截留降雨和保护地面，植被的树冠和林下植被层可以截留一部分的外部降雨，可以削减甚至消除降水对水土所造成的侵蚀性影响。影响水体截流量的主要因素包含实际降水强度、森林自身的结构构成特点及所处位置等，在我国中纬度地势条件下，一个基本郁闭的森林生态系统可截留当年降水的15%～30%［1］。

如果外部降雨直接落在地表，会造成土壤的破坏和土壤流失问题，导致土壤受到侵蚀。在外部强降雨的击打和浸润下，地表土壤结构会被进一步破坏，土壤的抗侵蚀作用会大幅度下降，同时水分饱和状态下的表层土壤，随着降雨量的不断增加会呈现出泥浆状态，泥浆状态的土壤会堵塞土壤的空隙进而进一步影响水体的渗透，造成不同程度的土壤侵蚀现象。1）通过树木自身的林冠和林下植被所产生的遮挡性作用，树木的林冠越低、植被越茂密，则整体的遮盖效果越明显。2）通过林冠的作用，可以进一步降低太阳长波所产生的严重辐射现象，进一步降低风速和气温条件，有效控制林地空气饱和与水气的压差，防止地面土壤中的水分大量蒸发。

2 枯枝落叶层保持水土功能与涵养水源功能

2.1 截蓄降水，防止土壤侵蚀

树木在季节变换或正常的生长过程中会产生大量的枯枝落叶，森林植被在一个生长周期内，产生枯死树枝和落叶有机物，相比于整体存活的森林植被枝叶有机物含量要多出2～3 倍，因此每一年森林内部产生的枯枝落叶总数量比较庞大。大量的枯枝落叶直接落在地表，会形成一层厚厚的枯枝落叶层，可以有效实现节水蓄水效果，同时进一步防止土壤被侵蚀。当森林植被层整体的承雨能力达到饱和状态之后，从树冠表面所滴落下的雨滴对地面土壤层所产生的冲击力更大，冠层越高则水滴的冲击能量也就越大，此时森林中的土壤保护工作则需要通过地面一层较厚的枯枝落叶层来进行［2］。大量的树叶和枝干覆盖在地表面，其整体的防护严密程度比林冠层上更高，可以进一步防止雨滴直接掉落在土壤表面，整体的保护效果更加明显。枯枝落叶层处于一种比较松软的状态，内部空隙度较大，具有一定的持水效果，可以吸收和渗透大量的外部降水。同时，枯枝落叶层对外部降水的蓄积和缓冲作用效果非常明显，因此也为森林土壤吸收降水提供了重要的条件和保障。

2.2 进一步改善森林土壤的性质

随着时间的推移，枯枝落叶层会进一步腐烂，进而生成大量的有机质，可以进一步提高土壤的有机物含量，为土壤提供出更加丰富的有机养料，进一步增加土壤的空隙度，为植被的正常生长提供出足够的养料。同时，保证后者更易通气透水，进一步促进雨水的快速渗透，有效降低地表径流对土壤所产生的冲刷作用。在枯枝落叶层中，在各种生态性功能的综合作用环境下，整体的蓄水减沙效果表现上非常明显。林冠与林下的植被层构成保持相同的条件下，该流域当中的水体径流量与实际的泥沙含量大小，可以被认为枯枝落叶层面共同作用效果，同时也是其中蓄水减沙效果的直接表现形式。尤其在产流方面，无枯枝落叶层面的平均年径流量大小相对较大。在产沙表现方面，枯枝落叶层的作用表现相对比较复杂，其中除了一部分直接覆盖在地表层抵御雨水冲刷及径流冲刷之外，还具备土壤结构改良方面的效果，进一步促进植被根系的快速发育，同时有效增加外部降水的渗透性效果。后者与根系土壤之间会形成一种较强的加固效果，属于相互联系的存在状态。根据相关测定分析，即使没有根系方面的固结效果，单纯以枯枝落叶层的防护作用下，可以抵御短时间的暴雨产生的冲刷和影响，相比于裸露的土壤可以减少实际遭受水体冲刷量达到92.7%～98.7%。同时，随着坡度与雨水总量的不断增加，整体的降低比例也会有所增加。由此可以看出，在森林涵养水源、稳定河水流量及减少断流方面，枯枝落叶层方面具有比较明显的主导型作用和效果。

2.3 阻延径流防洪减灾功能效果

当外部环境的降雨强度过大，超过了土壤临界持水能力时，林地表面会产生地表径流现象，此时林地表面存在大量的枯枝落叶，会在一定程度上控制径流的流动速率，，枯枝落叶层的厚度越大，则水体的径流速率越慢。经过测定，当林地表面的径流深度为1 mm，坡度为25°，枯枝落叶层的厚度为3 cm 时，表面水体径流速度为2.0 cm·s-1，如果没有枯枝落叶覆盖层，则水体的流动速度可以达到55.2 cm·s-1。在不同的径流深度条件下，不同厚度的枯枝落叶层会不同程度地控制水体的径流速度及滞后残留的具体时间。当水体径流深度在1～3 mm 时，整体的水体阻隔效果最为明显，如果根据坡长500 m 进行换算，径流在裸露坡面倾斜而下的情况下，在枯枝落叶层内部流入沟道的总时间为2 h，同时在5～15 cm 的土层内部流入对应沟道的时间为72 h［3］。除此之外，枯枝落叶层具有良好的抗水体冲刷功能，可以进一步影响林地的土壤结构构成及扩大植物根系覆盖范围，提高土壤的紧密效果，提高土壤的抗冲刷能力，有效防止出现水土流失现象。

2.4 幼林抚育管理工作

在造林之后的1～2 年，需要保证每年进行幼林抚育工作2～3 次，第3 年和第4 年每年进行一次幼林抚育，通过幼林的杂草和幼树苗的整体生长态势状况，有效确认幼林抚育的次数和频率。在具体工作过程中，可以在每年5 月下旬到7 月下旬，每间隔15～20 d，通过使用锄头去除树林中40～45 cm 高度的杂草，并且通过使用圆盘除草机械设备耙掉行间杂草。冬季通过采取埋土越冬保护工的方法实现，从10 月下旬阶段开始，将一、二年生长的幼林通过使用沙子进行表面埋严，并且在去年的4 月中下旬时间段，再将表面的沙子进行撤除，有效保证幼林抚育管理工作的整体质量和效果，避免出现大量树苗死亡的情况。

3 根系土壤层保持水土功能与涵养水源功能

森林根系土壤层具有固土护坡、含蓄降水的功能效果，有效避免出现大量水土流失问题，避免一些森林地区在经过强降雨天气环境之后出现塌方、滑坡及泥石流等不同地质灾害问题。森林中乔木树体比较坚挺，根系在土壤中的分散范围较大，因此对土壤具有良好的固定和阻挡工作效果，在具有森林防护的山坡沟谷及堤坝等区域，很少会出现滑坡及泥石流等地质灾害现象。

根系土壤层具有涵蓄降水工作效果。地表面的覆盖物对于土壤的改良效果非常明显，可以有效防止雨水直接击打在土壤表面，同时增加土壤内部的有机质物质，并且树木的根系会对土壤的结构具有一定的改良作用，临地表层和土壤生层空隙度会进一步提升，具有较强的蓄水和保水效果。根系土壤层蓄水功能效果会受到土壤地质条件、土壤厚度及植被根系活动范围等多方面因素影响，相关工作人员通过研究分析得出林地中的土壤透水性相比于草地高出2～5 倍，相比于农田高出3～10倍。当林木根系深度延伸达到1 m 左右时，深林的土壤含水量有着大幅度提升，同时大量的降水被直接蓄积在土壤内部，可以有效起到渗流补给的功能，为周围的河流水库等增加枯水期的供水量，以此来有效达到涵养水源的效果。森林具有蒸腾土壤当中水分的作用和效果，树木根系从一种饱和湿润的状态，变成一种干枯凋零的状态属于一种水分的吸收和水分蒸腾的过程。比如，水分年蒸腾量红松、黑松为50～100 mm，落叶松林为50～150 mm，阔叶林为200～250 mm。