森林水文循环研究趋势

森林与水的关系一直是森林生态系统研究的中心议题，也是探索水文循环的重要内容。森林水分的时空分配、传输转换及循环机制的影响问题是水文研究的核心。有效控制与合理改善森林生态系统水分状况是提高森林生产力的重要措施[1-2]。森林生态系统中各相关水分因子量的时空分配及转化形式对当地生态环境和整个水分循环过程均产生较大的影响。从森林林冠层、土壤层等不同界面层次中水分截留、蒸发、储蓄、下渗、径流形成与汇集的过程出发，对系统地探讨森林水分的时空分布及其蓄持、运移、转换机制、森林生态结构对水分循环的影响，特别是在森林生态系统的可持续经营管理及水资源的合理开发利用方面，从理论基础的角度阐明森林生态建设的水文循环特征及效应评价问题。

1国内外森林水文的发展概况

1.1发展简史

水是地球上一切生命的源泉，也是森林生态系统物质循环中不可或缺的因素之一。森林水文学是研究森林和水关系的学科，主要目的是探索研究森林植被对水分循环的影响及森林水文循环的整个动态变化过程，即通过测定森林水分收支的各项因子量以探知雨量在森林中时空分布规律及流域内水文效应的特征，进而阐明林地生态系统的水文功能规律[3]。森林水循环是陆地水循环的主要组成部分，它不但影响森林生态系统的结构、功能及分布格局，还影响着各项水因子动态过程中的分配、传输与转换机制。由此可见，水循环在森林生态系统的水分平衡过程中发挥着重要作用。径流补给和涵养水源不仅是森林水文功能的主要生态效应，而且对森林生产力、养分循环等其它功能也产生影响。因此，森林与水的关系仍是当今生态学与水文学研究的中心议题[4-10]。森林生态系统中水分由于森林的影响而表现出来的降雨、林冠截留、树干茎流、蒸散、地表径流等时空分配的动态过程即森林的水文响应[11]。森林水循环研究主要在于揭示森林水文特征，为探讨水分运动过程机制提供基础资料，也是当前森林水文学研究中的一个重要方面[12]。

早在20世纪初，森林水文学作为一门单独研究森林流域与水文关系的学科，在森林砍伐对流域水量影响方面的研究比较集中。现代实验性森林水文学的开端始于1900年瑞士Emmental山地的对比2个小型流域的试验。1948年美国学者Kittredge提出森林水文学(foresthydrology)这个学科术语，他把森林对水分影响的重要方面，如降水、土壤水、河流、洪水等单独称为森林水文学，因此，森林水文成为一门边缘性的独立学科。20世纪60年代，美国生态学家Borman和Likens率先在创立的HarboardBrook试验站应用小集水区技术法从事森林水文研究，并试图从宏观角度阐明水文的时空变化规律，建立基于森林水文物理过程的分布式参数模型。他们将森林生态系统定位观测与森林水文学研究相结合，从生态系统结构与功能的角度阐述森林水分运动的规律和机制、森林演替过程和森林环境变化对水分循环的影响，进而推动了森林水文学研究由定性到定量、由单项到综合的深层发展。上世纪80年代以来，森林水文学进入了一个全新的发展阶段，研究森林水文作用的主要内容集中在对水分循环量、质及循环机制的影响；并构建基于森林水文物理变化过程的分布式参数模型。20世纪90年代以后，生态水文学已成为国际水文和生态研究的焦点和热点。21世纪初期，以描述生态格局和生态过程水文学机制的生态水文学逐渐兴起，它注重研究生态学和水文学的交叉领域。我国近代森林水文研究始于20世纪20年代。罗德民、李德毅等学者在1924-1926年期间分别研究了鲁、晋地区不同森林植被对雨季径流和水土保持效应的影响。60年代，我国金栋梁学者研究了大范围的长江流域森林对径流产流的影响。70年代，我国先后在琼、桂、湘、川、甘及东北等地建立了有关森林水文和生态方面的试验站。80年代初期，马雪华在多地区研究森林的采伐对河流流量和泥沙水质的影响。与之同期的黄秉维教授提出具有争论性的话题“森林的作用”。特别是四川“81.7”特大洪灾后，森林水文方面的研究上升到了一个新的发展阶段。自90年代以来，刘世荣、温远光等研究人员以大尺度、高层次水平的层面，系统地归纳分析我国10多个森林生态试验站及水文观测点数十年的科研成果，使我国森林水文研究步入了新的发展历程[2-20]。

1.2研究现状

关于森林生态系统水量平衡、森林流域内降水的分配及森林对水质的影响，国内外水文工作者对其积极开展了研究和探索，并取得了骄人的成绩。其中，一致认为运用对比流域的试验方法是最有效的研究手段[14]。20世纪50年代以来，国内外森林水文工作者为探索森林流域内水文的作用开展了颇有成就的探索。其中，关于森林植被截留降雨的研究十分活跃，并取得了一系列有价值的成果，特别是林冠截留的研究从理论到模型已经获得相对成熟的结果。我国自1989年以来在森林水文研究方面取得了较多成果，其研究方向主要体现在森林的综合水文效应、森林区域的水分循环和水量平衡、森林对降水的影响、森林蒸散发、森林对径流的作用、森林对水质的影响、通过模拟研究建立森林水文模型、气候变化对森林水文的影响等。由于我国森林水文定位监测的时间较短，数据不足，难以充分阐释问题，观测方法及手段尚存在缺陷。目前已取得的研究成果多为定性研究和典型区域研究，森林水文要素的单项研究较多，综合系统性的定位研究少，同国外的研究相比还存在较大差距。因此，加强对不同区域典型的森林生态系统水文过程与生态学过程及相关因子的长期定位观测与研究，长期积累连续的森林植被与水分循环研究的数据显得十分必要[4-19]。

当前，随着高新技术的发展，森林水文的研究方法也在不断更新，其中涡度相关技术是一种测定近地表层水热通量较为精准的方法，所获取的观测数据得到微气象学、水文学、地理学和生态学研究工作者和专家们的广泛认可，并已成为检验各种模型估算精度的权威资料[10]，它在国内外森林水文研究中的投入运作、观测探索和应用发展等诸多方面起着重要的引领作用。

2国内外森林生态系统水循环的主要研究成果