森林是如何保持水土、涵養水源的?

如何保持水土流失

森林保持水土、涵養水源的作用層次主要是林冠和林下植被層（灌木和草本植物）、枯枝落葉層、根系土壤層，透過這三個層次對降水進行調節，並提高土壤的抗蝕抗衝效能。

01林冠和林下植被層

①植被截留

林冠和林下植被層就像一把傘，削減了雨滴勢，也攔截了部分降水。植物截留量可視為兩部分組成，其一，降水過程中從枝葉表面蒸發的水量；其二，降水終止時枝葉上存留的水量，這部分最終也消耗於蒸發。截留後，阻止了雨滴擊濺表土，避免了土壤顆粒被擊碎；另一方面，大大減少了落到地面的降雨量，從而減少了地表徑流量，也從而減少了土壤侵蝕量。林冠越低，鬱閉度越大，林下植被越茂密，這個作用就越強。在中緯度條件下，一個基本鬱閉的森林生態系統，大約可截留當年降水量的15%-30%。其中喬木冠層對降水有較強的截持能力。同時，林冠可減少太陽短波輻射，降低風速和氣溫，減小林地空氣飽和水氣壓差等，從而降低土壤水分蒸發量。

02枯枝落葉層

①截蓄降水

當林冠和林下植被層的承雨能力達到飽和後，從樹冠和植冠上落下的水滴對地面土壤具有更大的衝擊力。此時森林的枯落物所形成的枯枝落葉層就構成了第二道屏障。

森林每年產生的枯落物很多，其中數量最多、作用最大的是喬木樹種的葉子，約佔60%-80%。與林冠層相比，枯枝落葉層覆蓋在地面，防止雨滴擊濺土壤的效果更為明顯。這些枯落物具有很大的孔隙度，可以吸收和滲透降水，具有很強的水源涵養效能，最大持水率均在136。56%以上，最大持水量在9。32t/hm²以上。

②改善土壤性質

枯枝落葉層腐爛後，形成腐殖質和有機質，參與土壤團粒結構的形成，特別是還能組合粗粒土壤和增加粘重土壤的孔隙度，使前者持水量增加，使後者易於通氣透水，促進雨水的迅速下滲，從而減少了地表徑流對土壤的沖刷。

③阻延徑流，防洪減災

當降水強度超過林冠截留和森林枯落物與土壤的臨界持水能力時，就會產生坡面徑流。由於枯枝落葉層的存在，徑流在其中的流動速度因受阻而減緩。另外，枯枝落葉層自身抵抗水流沖刷的能力，以及透過影響林地土壤結構和植物根系含量，均能增強土壤的抗衝效應。在坡度為25°，沖刷流量達到常見暴雨雨強，對覆蓋有不同枯落物厚度的林地土壤進行抗沖刷試驗的結果表明，覆蓋有1cm厚枯落物時，可減少土壤沖刷量47。1%-89。8%，覆蓋2cm時即可基本或完全防止沖刷發生。由於徑流不能在短時間內過量集中，因而能減免土壤侵蝕、 洪災和地質災害的發生。

④抑制土壤蒸發

林下土壤表面覆蓋枯落物後，阻礙了土壤表面蒸發水分，土壤蒸發量減少。綜上，枯枝落葉層是森林保持水土、 涵養水源的核心層次，保持枯枝落葉層不被破壞，對防止水土流失具有決定性的意義。

03根系土壤層

①固土護坡

植物根系對土壤抗衝效能具有明顯的增強作用，且隨根密度的增加而增強，但根的密度達到60-80個以後，強化作用趨於最大。喬木樹種樹體堅挺，根系深廣，有很強的固土和阻擋作用。

②涵蓄降水

在土層厚度一定時，林地的水源涵養效能主要取決於土壤的孔隙特性，孔隙度尤其是非毛管孔隙大的土壤，入滲效能強，從而減小地表徑流。

由於森林的枯枝落葉層對土壤的改良和林木根系對土壤結構的改良（穿插切割、細根死亡、根系分泌物）等，林地表層和深層土壤的孔隙度，特別是非毛管孔隙度均較高，因此具有很強的蓄水保水能力。

土壤層含蓄的這部分水，在較長時間內能作為滲流補給河流、水庫，增加河流枯水期流量。因此說植被有“削峰補枯”的效益。

【參考文獻】

［1］李傳文。森林保持水土涵養水源的效應及評價［J］。山西水土保持科技，2006（02）：1-3。

［2］張萍，曾信波。植被蓄水保土功能研究［J］。山地農業生物學報，1999（05）：300-304。

【地理試題中的森林】

（2018年新課標全國卷Ⅱ）地處黃土高原的汾川河流域多年來植被覆蓋率大幅度提高。2013年7月，汾川河流域降水異常增多，表1為當月6次降水過程的時長、降水量和汾川河洪峰情況。第5次降水形成的洪水含沙量低，第6次降水形成的洪水含沙量極高。據此完成1-3題。表1

降水序號

降水歷時（天）

降水量/mm

汾川河洪峰情況

1

2

53。0

無明顯洪峰

2

4

80。3

無明顯洪峰

3

5

100。1

無明顯洪峰

4

2

73。2

無明顯洪峰

5

2

90。7

洪峰流量346m3/s

6

2

54。4

洪峰流量1750m3/s

1。汾川河流域植被覆蓋率大幅度提高能夠

A。減小降水變率 B。減少河水含沙量

C。增加降水量 D。加大河流徑流量

2。第5次降水產生洪峰的原因是此次降水

①歷時長 ②強度大 ③下滲少 ④植被截流少

A。①② B。②③ C。③④ D。①④

3。第6次降水產生的洪水含沙量極高，其泥沙主要源於

A。河床 B。溝谷

C。裸露坡面 D。植被覆蓋坡面

【答案】1。B 2。B 3。D

【解析】

1。我國降水變率的大小與植被覆蓋率無關，A項錯誤；植被覆蓋率高，保持水土能力強，可以減少河水含沙量，B項正確；植被覆蓋率提高能夠提高區域降水量，但提高幅度不大，C項錯誤；植被覆蓋率高，涵養水源能力高，河流徑流量會有所減小，D項錯誤。

2。第5次只有兩天，歷時不長，①錯；第5次降水，時間較短，但降水量在幾次降水中接近降水最多的第3次，降水強度大，②對；前面連續的幾次降水，導致地下水含量增加，達到飽和，大量降水以地表徑流形勢匯入河流，形成洪峰，③對；植被對徑流匯聚的作用每次降水都相同，④錯。B項正確，A、C、D項錯誤。

3。河流形成洪峰沖刷河床和溝谷的泥沙，能夠提高河流含沙量。第5次降水形成洪峰，但含沙量小，說明河床和溝谷的含沙量較小，A、B項錯誤。裸露坡面植被覆蓋率低，每次降水都會出現水土流失，導致河流含沙量增大，前5次降水河流含沙量都比較小，說明該流域裸露坡面少，C項錯誤；經過連續的多次降水，形成的坡面徑流將植被覆蓋坡面植株之間的堆積物沖走，導致土壤裸露，第6次降水形成的坡面徑流沖刷這些土壤，引起水土流失，增加河流的含沙量，故D選項正確。

蓄水能力是評價土壤水源涵養、調節水迴圈能力的主要指標之一。林地土壤蓄洪作用主要反映在毛管孔隙水的貯存能力上。土壤持水量飽和後會產生地表和地下徑流。表1為四川盆地東部海拔350米~951米某山不同林地土壤孔隙度和持水性資料。據此完成4-6題。

林地型別

孔隙度（%）

有機質含量（%）

飽和持水量

（噸公頃）

總孔隙

非毛管孔

毛管孔

針闊混交林

59

17

45

4。62

503

常綠闊葉林

63

16

47

3。18

648

楠竹林

52

12

40

2。08

312

灌木林

73

17

56

7。79

1833

4。最不適合該山地作為水土保持林的林地型別是

A。針闊混交林 B。楠竹林 C。常綠闊葉林 D。灌木林

5。不考慮其他因素，在相同降水條件和相同前期土壤溼度條件下，產生徑流時間最長的是

A。針闊混交林 B。楠竹林 C。常綠闊葉林 D。灌木林

6。當地灌木林有機質含量高，與其關聯度最小的是

A。植物種類多 B。枯枝落葉多

C。地表徑流大 D。年均溫較高

答案：4。B 5。D 6。C

解析：

4。從材料可知：林地土壤蓄洪作用主要反映在毛管孔隙水的貯存能力上，表中資料顯示楠竹林毛管孔隙水數字40最小，因此楠竹林的蓄洪能力最差；

5。材料可知：土壤持水量飽和後會產生地表和地下徑流，表中資料顯示灌木林的飽和持水量1833噸公頃最大，所以從降水到產生地表徑流間隔的時間最長；

6。從材料給的資訊我們得知該地位於四川低海拔山區，因此灌木林的植物的種類和枯枝落葉數量多，年平均氣溫高不利於有機質的積累，加上灌木林的蓄洪能力強且飽和持水量大所以地表徑流小。

下圖表示黃土高原地區降水、植被與侵蝕之間的關係。完成7-8題。

7。降雨侵蝕力急劇增大，而森林的水土保持作用仍較小的年降水量範圍是

A。300mm-450mm B。300mm-530mm

C。450mm-530mm D。≥450mm

8。關於該地區降水、植被與侵蝕之間關係的敘述，正確的是

A。降雨侵蝕力隨著森林的覆蓋率提高而變強

B。年降雨量超過 450mm 後，森林對水土保持作用明顯增加

C。森林的覆蓋率決定降雨侵蝕力的大小

D。當年降雨量超過 300mm 後樹木才迅速生長

【答案】7。A 8。B

【解析】

7。讀圖，根據圖中曲線判斷，在降水量300mm以下時，降雨侵蝕力和森林覆蓋率關係穩定。降雨量大於450mm時，二者關係也穩定。在降水量300mm-450mm之間時，降雨侵蝕力迅速增加，森林覆蓋率穩定，森林的水土保持作用仍較小，A對。故本題選擇A。

8。降雨侵蝕力是伴隨森林的覆蓋率提高而減弱，A錯。年降水量超過 450mm後，森林對水土保持作用明顯增加，B對。森林的覆蓋率影響降雨侵蝕力的大小，不是決定，C錯。當年降水量超過 450mm後樹木才迅速生長，覆蓋率迅速提高，D錯。故本題選擇B。

9。閱讀圖文資料，完成下列問題。

原產澳大利亞東北部熱帶雨林中的幾種高大桉樹，主根深扎地下，能大量吸收地下水。這幾種桉樹適應性強，生長迅速，3~5年即可成材，統稱“速生桉”。我國西南地區某地引種速生桉作為造紙原料。下圖中a、b分別示意該地速生桉種植前、後的變化。

（1）讀圖a，分析當地沼澤獲得穩定水源的原因及過程。

（2）讀圖b，分析種植速生桉後當地其他植被的變化及原因。

（3）簡述我國西南地區引種速生桉發展造紙業的理由。

（4）就降水條件簡述我國西南地區不適宜大面積種植速生桉的原因。

【參考答案】

（1）原因：山坡上的天然次生林和灌叢能涵養水源。

過程：截留大氣降水，減緩地表徑流，增加雨水下滲，（在山地形成水分蓄積地帶，）（透過地表徑流和地下水）為沼澤提供穩定的水源。

（2）植被變化：天然次生林和灌叢退化；沼澤萎縮。

原因：速生桉大量消耗地下水，地下水水位下降。

（3）速生桉適應性強，成材快，是良好的造紙原料。發展造紙業能增加就業，創造產值，帶動相關產業發展。

（4）（我國西南地區屬亞熱帶、熱帶季風氣候，）年降水量低於熱帶雨林區；（有旱、雨季之分，）旱季時間較長，降水較少。

10。閱讀材料，完成下列各題。

材料一 東南亞是世界上最大的天然橡膠生產地，雲南西雙版納是我國最適宜的橡膠造林區。

材料二 在水汽充足、微風及大氣層穩定的情況下，如果接近地面的空氣冷卻至某程度時，空氣中的水汽便會凝結成細微的水滴懸浮於空中，使近地面水平能見度下降，這種天氣現象稱為霧。雲南西雙版納的原始森林砍伐後種橡膠林，導致當地霧日比以往減少很多。

材料三 圖1為2010年西雙版納天然橡膠種植面積變化圖，圖2為原始森林和橡膠林的結構圖。

（1）試推測西雙版納的氣候特點。

（2）西雙版納原始森林砍伐後種橡膠林，導致霧日比以往減少很多，簡析該地霧日減少的原因。

（3）該地原始森林砍伐後種橡膠林，導致土地生產力下降，簡析其原因。

（4）說明該地天然橡膠種植面積變化的主要社會經濟原因。

【答案】

（1）全年高溫；明顯地分為旱雨兩季，降水豐沛。

（2）原始森林砍伐後種橡膠林，群落結構單一，地表植被覆蓋率降低；林間空間增大，風力增強；植物蒸騰作用減弱，水汽變少；地面獲得的太陽輻射增加，溫度升高，水汽不易凝結。

（3）地表植被覆蓋率下降，雨季淋溶作用增強，土壤養分流失較快；枯枝落葉減少，為土壤提供的有機質減少；地面徑流增加，水土流失加劇；農業化肥的施用，土壤受到汙染。

（4）天然橡膠種植技術水平的提高；天然橡膠的市場需求增加；單位面積產值高，經濟效益較高；政策支援。

11。（2017全國II卷）我國南方紅壤丘陵地區因受人為干擾，地表植被遭到破壞，土壤侵蝕嚴重，出現“紅色荒漠”（圖8）。為治理這一環境問題，20世紀80年代，當地採用人工種植松樹和自然恢復等方式造林育林，形成了不同的植被景觀。

圖8

分析自然恢復的次生林比人工松林防止水土流失效果更好的原因。

答案：

天然次生林與當地的自然環境協調更好，植被種類多（豐富），密度大，覆蓋率高，生態結構好，攔截徑流和保護土壤的效果好。人工松林的結構單一，比較稀疏，扎入土層較淺，攔截徑流和保護土壤的效果較差。