“青山常在,绿水长流”,在全球气候变化的大背景下,森林作为地球上最重要的自然资源之一,它不仅仅代表着树木的集合,更是天然的水库和过滤器。森林具有涵养水源、防洪补枯、净化水质等多种生态功能,它滋养着万物生长,维持着地球水文循环,为生命提供不可或缺的淡水资源。探究森林“水库”可以更好有效释放森林“水库”的诸多效益。
森林—绿色水库
(来源:浙江省林业局公益林和天然林专栏,漫山生态林,邹文武摄)
森林生态系统一般从上到下可分为三个层次:林冠层、枯落物层和土壤层,而这三个层次在生态水文过程中发挥着重要作用,各个功能层次之间的水分分配和运动过程被称之为森林生态水文过程。其过程主要包括:林内穿透雨、降雨截留、树干流、枯落物拦截、林地蒸散、土壤入渗、地表径流等。
图2 森林生态水文过程
(来源:人民网——森林为什么是“水库”?2022年)
**森林水分输入:**当降雨后,雨水被茂密的林冠层拦截,大部分雨水透过林冠落在林下的灌木层和草本层再被截留。植被层表面雨水这时产生了第一次分配,即林内降雨量、树干流量和林冠截留量。当雨水到达地面后,地表枯枝落叶层进行水分吸收和储存;枯落物层在截留降雨、拦蓄地表径流、防止土壤水分蒸发和增加地表入渗量有重要作用。而土壤层通过入渗、蓄纳等对降水资源分配格局产生的影响,也是森林生态系统水分的主要储蓄库。简言之,林地土壤入渗主要包括两个过程,一是到达地面的雨水通过表层土壤孔隙进入土壤的过程,二是水分从表层土壤沿土壤孔隙向深层渗透和扩散的过程。
森林水分输出:林地蒸散过程是森林生态系统水分平衡的主要分量。研究表明,陆地上年降水量的66%是通过蒸散过程返回大气的。蒸散包括蒸发和蒸腾两部分,针对森林生态系统来说,具体包括林冠截留蒸发、枯落物层截留蒸发、土壤蒸发、上层乔木与下层灌木的蒸腾。与此同时,径流的发生也是水文循环和水量平衡的基本要素之一,是森林生态系统水分输出的重要过程。根据径流发生在土壤剖面的不同位置可分为地表径流、壤中流和地下径流。最终,以上这些重要的水文过程形成了森林生态系统水分循环的流动闭环。
图3 森林的水文调节作用与水源涵养功能概念
(来源:孙阁等. 准确理解和量化森林水源涵养功能. 生态学报, 2023, 43(1) :9-25.)
森林是地球的绿色水库,森林改变了自然降水的分配形式。植被根系能固土保水、减少地表径流,森林蒸腾作用可以释放水分,增加大气湿度。森林通过自身的水文调节过程,形成连续完整的内循环系统。研究和学习森林对自然界水分循环运动影响规律,对于利用水资源,充分发挥森林的生态效益具有重要意义。森林是地球的宝贵资源,让我们建设地球的绿色水库,保护生命的天然屏障。(撰文:赵紫晴、葛晓改研究员/中国林科院亚林所)
参考材料:余新晓等. 森林生态系统水文过程与功能[M]. 北京: 科学出版社, 2013.