森林涵养水源离不开土壤

    森林被称为“绿色水库”。那么，森林为什么可以涵养水源？又是如何涵养水源的呢？

    近期，荣获2019年度四川省科技进步一等奖的“岷江上游森林植被恢复与生态功能提升关键技术与应用”项目取得重要研究进展，并对此作了解答。

    森林调节水的作用受林冠层截持-林内灌草层截持-林地枯枝落叶层和苔藓层拦蓄-森林土壤层含蓄所构成的一个综合复杂过程影响，90%以上取决于森林长期演替形成的复杂土壤结构。

    岷江上游地处青藏高原东南缘，是成都平原乃至长江上游的重要水源地和生态屏障。为阐释森林对水源涵养的调控机制，中国林科院以国家重大战略需求为目标，积极承担“973”国家重点基础研究计划等系列重大攻关项目，历经20多年扎根岷江，集中联合攻关，并梳理总结了长期积累的观测数据，在森林植被水文调节机制、退化森林恢复，以及水源涵养功能提升关键技术方面取得了创新性成果。

    研究发现，岷江冷杉是岷江上游的主要建群树种，其树体生物量大、叶面积指数高、蒸腾作用小等特性，使得岷江冷杉林对水的含蓄作用效果突出。

    尤其是岷江冷杉的原始林对水源的涵养作用更为显著。主要原因在于岷江冷杉原始林长期自然演替形成了发达的海绵状苔藓层和枯枝落叶层以及具有非毛管孔隙度大、密度高、渗透性强的土壤团粒结构，有利于非重力水的垂直渗透。

    数据显示，岷江冷杉原始林苔藓层和枯枝落叶层的蓄水量，每公顷分别高达126.36吨和223.85吨，分别是人工云杉林、次生阔叶林和灌丛的3.41（2.59）、8.26（29.82）、5.55（4.60）倍。

    这在一定程度上证实了黄秉维院士在《确切地估计森林的作用》一文中提出的森林会降低土壤表面径流这一观点。但径流减少的水并不是完全用于森林自身的蒸发散，而是通过森林土壤蓄存起来了。

    不同的森林类型涵养水源的作用大小不一，不同的树种对水分的利用规律也大同小异，森林土壤让森林成为真正的“绿色水库”。

    岷江样板诠释山水林田湖一体化

    受海拔、地势、光热等因素影响，岷江上游的植被覆盖类型呈现出高山草甸、亚高山暗针叶林、中下部常绿阔叶林并种植用材林，以及林下经济作物、平原发展农田经济的区域社会-经济-自然复合系统。在流域水分循环过程的长期观测研究中，研究团队意外得到一个重要发现，水在不同植被类型中的循环利用而串起的这个系统，恰好诠释了山水林田湖草一体化的自然生态系统理念。

    海拔3800米以上的高山草甸对降水具有低蒸散、高渗透的作用，但从草甸土壤中渗透出来形成的径流水顺势流入亚高山区域的云杉针叶林，给该区域的森林土壤提供了水源补给。更重要的是，亚高山暗针叶林自身的蒸发散90%又以雨雾水的形式回降到了高山草甸，滋润了草甸植被的稳定生长。

    与此同时，从亚高山森林中缓缓流出的水形成的径流可以为山下的林下经济、平原的农田灌溉、畜禽养殖提供源源不断的水源供给，为人类清洁饮水和从事各类生产活动提供了保障。这一现象不仅很好诠释了山水林田湖草是一个生命共同体的生态文明理念，更为人类系统认识自然、研究自然提供了现实案例。

    为科学诠释山水林田湖草系统化治理理念，团队首次运用稳定同位素示踪技术，首次发现了岷江冷杉是该区节水、调水和蓄水功能最佳的树种，且岷江冷杉原始林比其他不同演替阶段的次生林和人工林具有更高的水源涵养功能。这一研究结果为岷江流域森林水源涵养功能的正确认识提供了科学依据。

    （作者系中国林业科学研究院院长、森林生态学首席专家）