为治理黄土高原的水土流失，过去几十年来我国大规模植树造林，先后启动了“三北防护林”、“退耕还林”等重大林业生态工程，森林覆盖率显著增加，土壤侵蚀也得到一定程度的控制。随着对森林固碳功能的重视，大规模造林还将持续下去。然而近些年研究发现，黄土高原造林后出现了土壤干化和径流减少等现象，这可能会进一步加剧当地水资源紧张的状况，使本已短缺的水资源更加紧缺，并可能威胁到当地及下游的供水安全。因此，急需评估造林对黄土高原区域产水的影响，确定合理的区域（流域）森林覆被率，以保障区域协调发展。

 

流域对比法是定量评价森林影响流域产流的经典方法，如美国、南非、澳大利亚等国已进行了几十年的小流域对比研究。然而，由于自然条件的巨大差异，那些在湿润地区得到的研究结果不能直接应用于黄土高原这样的干旱缺水地区。然而，我国现有的森林水文研究几乎还没有严格意义上的对比流域研究，且多为径流小区和小流域尺度上的森林减少地表径流和土壤侵蚀的“水文效益”评价，较少涉及区域尺度上森林的影响，导致无法在黄土高原应用“流域对比法”评价森林的流域产流影响。

 

在国家自然科学基金委员会地学科学部“十一五”优先发展领域“水循环与水资源”的重点项目“干旱缺水区土地覆被变化对区域耗水的影响（40730631）”支持下，中国林业科学研究院的王彦辉研究员等人从公开发表的论文中收集、整理了面积大于10km2的57个黄土高原流域的数据，这包括多年平均的降水量和径流量及森林覆盖率，通过统计分析和流域水量平衡计算，确定了林地和非林地的年均蒸散量和年径流量，定量评价黄土高原森林减少径流的作用。

 

研究发现，当年降水量为463mm时，即57个研究流域的多年降水量平均值，非林地的年蒸散和年径流深及其占年降水量的比值分别为424mm（91.7%）和39mm（8.3%），而林地的年蒸散和年径流则为447mm（96.6%）和16mm（3.4%）。因此，黄土高原造林平均减少年径流深23mm，虽然这个数值不很大，但其却占到非林地年径流深的58%，这说明大规模造林将会引起流域产流的大幅降低。

 

研究还发现，黄土高原流域的森林覆盖率及年蒸散量主要受年降水量控制。在57个研究流域中，当多年平均降水量为300-450mm时，流域森林覆盖率变化在0-10%；当年降水量为450-540mm时，森林覆盖率可从10%增大到100%。由此推测，决定流域潜在森林覆盖率的年降水量关键阈值是450mm。据此，把57个流域划分为年降水量大于和小于450mm的两组。在年降水量大于450mm的一组流域，多年降水量的平均值为522mm，非林地年蒸散量和年径流深分别为483mm和39mm，而林地的年蒸散量和年径流深则分别为502mm和20mm，其年径流深较非林地减少了19mm。在年降水量小于450mm的一组流域，多年降水量平均值为394mm，非林地年蒸散量和年径流深分别为356mm和38mm，而林地年蒸散量和年径流深则分别为419mm和-25mm，即林地的年蒸散超过了年降水量，必须依靠直接降水以外的其他水分来源（如土壤水、坡面径流、上游径流）；林地不但不能产生径流，而且还要消耗流经林地的径流，因此年径流深表现为负值，与非林地相比年径流减少了63mm。这说明森林减少径流的幅度是随年降水量的降低而增大的。

 

本研究的应用价值在于指导黄土高原流域的林水协调管理，其所建立的流域年降水量、年径流深和森林覆盖率的统计关系，既可用于预测森林覆盖率增加对流域多年径流深的影响，也可用来计算满足不同产水要求所能容许的最大流域森林覆盖率，确定保障水资源供给的合理流域森林覆盖率，从而实现黄土高原流域森林覆盖率的科学规划，避免盲目造林和过度造林，合理恢复森林植被，保障区域水资源供给安全，实现以控制土壤侵蚀为主要目标的生态建设与流域产水需求之间的协调平衡。

 

该研究结果已于2011年4月发表在国际杂志《生态水文学》（Ecohydrology）第4卷第2期，题目为“AnnualRunoffandEvapotranspirationofForestlandsandNon-forestlandsinSelectedBasinsoftheLoessPlateauofChina”（DOI:10.1002/eco.215）。（来源：中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所于澎涛）

 

 

 

 

 

 

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