发展广东林业 改善水资源环境

　　　闫俊华　　　　　　　　屈家树　　　　　韦　琴

　　(中国科学院华南植物研究所　广州　510650)　　　　(广东省林业厅)　　 (西南农业大学)

　　
　　摘要　针对广东省的水资源环境问题,分析了森林在改善水资源环境中的作用,然后通过数学方法对广东省3种生态公益林改善水资源环境的效益进行评价计算,在此基础上提出了改善广东省水资源环境的措施――加强保护阔叶林,加快改造针叶林,走兴林治水之路。
　　关键词　林业　水资源　水土流失　生态公益林

　　1　广东省的水资源环境

　　1.1　广东省的水土流失及其现状
　　 广东省地处热带和南亚热带,其特殊的地理环境特征易发生水土流失,是中国境内水土流失最严重的地质―地貌单元。促使其水土流失的自然因素有:(1)大面积的低山和丘陵;(2)成土的母质主要是花岗岩和砂岩风化土,其风化壳深厚,土层疏松;(3)降水强度大,尤其是台风雨;(4)热量在季节上分配相对平均,而降水量在季节上差异非常大,干季足够的热量输入对干燥的地表起着疏松作用,有助于加大雨季的水土流失。
　　 据20世纪50年代初统计,广东省的水土流失面积为7 444 km²,约占全省总面积的3.5%,到80年代上半期已增加到17 070 km²,占全省总面积的9.6 %。这30年间因水土流失导致淤积山塘水库800多座,每年通航里程减少616 km。70年代以来,全省有9.2万hm²农田受到水土流失的危害。近10年,广东省森林覆盖率增加,水土流失面积也相应减少,但目前仍有8 650 km²的水土流失面积。
　　 另外,广东省的农业、工业、交通、住宅、旅游开发等方面的建设项目也常常加剧水土流失,而且其速率呈迅速上升的趋势,但迄今为止,这类工程建设引发的水土流失尚未引起应有的重视。90年代以来,广东省每年因人为因素造成的新的水土流失面积高达500~600 km²。

　　1.2　广东省的森林覆盖率及其与珠江水患的关系
　　 据史书上记载,在殷末周初,广东全境山川纠结,森林密盖,到处林海茫茫,茂林修竹,人们依山傍水结寨而居。珠江流域在历史上同样是森林茂密、山青水秀之地。如《新修方州府志》(1673年)记载:"番禺以东至从化,皆深山大林,或穷日行无人迹。至于香山(中山)、新会、新宁(台山),林木之多不可胜计"。又如《广东新语》(1700年)中有:"西宁(郁南)在万山中,树木丛翳……其古木数百年不见斤斧……西宁稻田所以美,以其水多,多水系于多林木也"。但后来随着人口的增加,人类活动的破坏,使得森林覆盖率逐渐减少,到1949年,广东的原始森林几乎破坏殆尽。从1975~1984年短短的10年时间内,森林覆盖率就从38%猛降至27%。从1986年开始,广东省采取一系列绿化措施,到1997年底,森林覆盖率达56.6%。
　　 森林植被被破坏后,丧失了对洪水和洪峰的调节能力,导致了珠江水灾频繁发生。1915年,整个珠江发生全流域大洪水,死伤10万余人,灾民近400万,广州市水淹7昼夜。1994年,再暴发全流域大洪水,受灾人口926万,伤亡5 600多人,直接经济损失210多亿元。从1864年迄今130多年中,东江共发生过30次大水,其中森林植被破坏比较严重的1959,1964,1966,1979年的4场洪水最猛烈。珠江流域所发生的洪涝灾害不能不令人反思,探讨森林植被的覆盖率与洪水发生的关系已刻不容缓。

　　1.3　广东省江河污染现状
　　 省水利厅于1999年10月中旬发布的广东省水资源公报指出:水质性缺水成为广东水资源供需的主要矛盾,并呈逐步蔓延的趋势。公报对广东省主要河流水质状况进行评价时指出,1998年全省受污染河段长度比上年增加,水资源总体质量呈下降趋势。污染严重的河段有茂名小东江、揭阳枫江、惠州淡水河、东莞运河及广州前后航道等,均已超III类水质,有的甚至全年为V类水质,完全失去了饮用水功能。据分析,一些经济发达的地区由于工业发展和人口增长,工业和城市生活污水增长迅速,水污染总体加重。同时,由于森林覆盖率较低,调节河川径流量功能不强,导致枯水期部分河段流量大大减少,河水自净能力减弱,污水大量滞停河中,使饮用水源受污染,水厂则无法正常供水,从而发生严重的水质性缺水。

　　2　森林在改善水资源环境中的作用

　　2.1　防止土壤流失
　　 森林一方面通过根系固结土壤,使土壤免受侵蚀;另一方面通过对降水的截持,减少和调节地表径流,从而防止土壤流失。森林通过林冠层、活地被物层和凋落物层对降水和径流的调节,基本上消除了雨滴对表土的溅蚀和地表径流的侵蚀作用,因而具有显著的防止水土流失效能。周国逸等(1997)对广东省小良水保站的有林区与裸地地表侵蚀对比研究表明:裸地的降雨侵蚀率是混交林的228.1倍,径流侵蚀率是混交林的31.9倍。不同类别的森林对防止土壤流失的功能也有差异,据夏自谦(1994)对阔叶林和针叶林样地进行对比测定,针叶林的径流侵蚀率是阔叶林的2.44倍。通过小良水保站10年(1984~1993)的观测,得出针阔叶混交林的泥沙流失量年平均为0.18t/hm²。关于森林防止土壤流失的功能,国内外已取得了大量的研究成果,普遍认为,森林调节地表径流、防止土壤侵蚀、减少径流泥沙的效益是显著的。

　　2.2　涵养水源
　　 森林涵养水源的效能是通过林冠截留、凋落物层持水和土壤贮水等功能来实现的。林冠截留量可用集水区、小流域或区域的水量平衡法求得。林冠截留作为对输入森林生态系统水分调节的起点历来是研究的热点,国内外在这方面积累了大量的研究资料。其结果表明:温带针叶林的林冠截留占年降水量的20%~40%,亚热带杉木林、马尾松林和针阔叶混交林林冠截留分别占年降水量的15%,25%和30%,对我国不同气候带及其相应的森林植被类型林冠截留分析表明,截留率变动范围在11.4%~34.3%,变动系数为6.68%~55.05%。
　　 凋落物层持水量通常采用量测法求得。邓世宗在广西里骆生态站测定杉木林下、常绿阔叶林下的凋落物层最大持水量分别是自身重量的3.35倍和4.58倍。我国的研究结果认为,凋落物层持水量可达自身干重的2倍~4倍,各种森林凋落物层的最大持水率平均为309.54%。笔者对鼎湖山处于同一演替系列的3种森林类型的凋落物层含水量进行测定,结果表明,地带性群落季风常绿阔叶林最大,针阔叶混交林次之,处于演替初期的针叶林最小,分别为其自身重量的58.1%,42.1%和21.6%。
　　 土壤贮水量一般选取0~100 cm的土层作为研究对象,既可采用中子水分仪进行测量,也可根据森林土壤非毛细管度进行推算,因为森林土壤的贮水能力主要取决于土壤的非毛细管度,且与土壤的非毛细管度成正比。不同的森林类型的土壤,其土壤的非毛细管度差异较大,因此,其土壤的贮水能力大大不同。鼎湖山针阔叶混交林和针叶林的非毛细管度分别为54.2%和38.5%,因此,针阔叶混交林土壤的贮水能力是针叶林的1.4倍。
　　 根据集水区1993~1998年的观测资料,鼎湖山针阔叶混交林平均每年比裸地增加有效径流量为501.3 m³/hm²,针叶林比裸地增加有效径流量为278.8 m³/hm²,因此,针阔叶混交林增加的有效径流量是针叶林的1.8倍。

　　2.3　净化水质
　　 森林改变水质,维持生态系统养分循环。目前,在欧美各国关于森林与水质的关系研究较多,国内的研究处于摸索阶段,研究成果较少。降水在经过森林流域时,一方面可以使土壤、岩石风化物和生物遗体上的各种有机物质,以及降落在植物体表面或地面上的大气浮游物质等溶解、淋洗,从而增加水中各种化学成分;另一方面降水通过森林流域形成溪流的过程中,又可能除去某些溶解成分,下渗水中的成分也可能被土壤吸收或通过离子交换而除去。国内外研究表明,采伐破坏了森林生态系统的养分循环,尤其是破坏了树木生长对氮的吸收,使河水中氮的含量显著增加,同时对其它的化学组分也产生一定的影响。
　　 根据鼎湖山森林生态系统定位站对鼎湖山季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和针叶林3个集水区水质进行分析,结果表明,季风常绿阔叶林和针阔叶混交林具有良好的水质贮滤效应,使得流出该区域的水质量高,达到国家地面水质标准的Ⅰ类饮用水,针叶林的水质相对较差,但绝大多数也达到国家地面水质标准的Ⅱ类饮用水。目前,鼎湖山附近的居民、企事业单位和工业(包括鼎湖山矿泉水厂和蓝带啤酒厂)用水几乎全部来自森林的贮滤水。

　　3　广东省几种生态公益林改善水资源环境价值计量
　　 广东省生态公益林的林分和疏林中,马尾松林、针阔叶混交林和阔叶林占绝对优势。据广东省林业厅1999年统计的数据,马尾松林面积为103.66万hm²,针阔叶混交林面积为25.88万hm²,阔叶林面积为57.59万hm²,分别占林分和疏林总面积的43.3%,10.8%和24.1%。本文运用鼎湖山森林生态系统定位站和小良水土保持站多年的观测数据对广东省生态公益林中马尾松林、针阔叶混交林和阔叶林改善水资源环境进行计量评价,并采用同等功能的价值替代法进行货币计量。

　　3.1　防止土壤流失价值
　　 据小良水土保持站测定(1984~1993),裸地的泥沙流失量年平均为52.3 t/hm²,而马尾松林、针阔叶混交林和阔叶林分别为1.76,0.18,0 t/hm²。若无森林存在,土壤流入水库,减少库容,因此防止土壤流失效益可采取重置成本法进行计算,即防止土壤流失效益与兴建等库容的费用相同。按照现在单位库容造价,即6.713 987元/t,则广东省生态公益林中3种林型防止土壤流失的经济效益分别为:
　　 马尾松林=(52.3-1.76)t/hm²×103.66万hm²×6.713 987元/t=35 174.419万元,
　　 针阔叶混交林=(52.3-0.18) t/hm²×25.88万hm²×6.713 987元/t=9 056.266 1万元,
　　 阔叶林=52.3 t/hm²×57.59万hm²×6.713 987元/t=20 222.24万元。

　　3.2　涵养水源价值
　　 根据鼎湖山森林生态系统定位站3个集水区1993~1998年的观测资料,鼎湖山阔叶林比裸地增加有效径流量为612.6 m³/hm²,针阔叶混交林平均每年比裸地增加有效径流量为 501.3 m³/hm²,针叶林比裸地增加有效径流量为278.8 m³/hm²。根据广东省农业用水成本为0.5元/m³计,则广东省生态公益林中3种林型涵养水源的经济效益分别为:
　　 马尾松林=278.8 m³/hm²×103.66 万hm²×0.5 元/m³=14 450.204 万元,
　　 针阔叶混交林=501.3 m³/hm²×25.88 万hm²×0.5 元/m³=6 486.822 万元,
　　 阔叶林=612.6 m³/hm²×57.59 万hm²×0.5 元/m³=17 639.817 万元。

　　3.3　净化水质价值
　　 目前,要把水库、江河蓄水净化为Ⅰ类水质,所花费用平均为0.55元/m³;净化为Ⅱ类水质所花费用平均为0.35元/m³。广东省生态公益林中3种林型净化水质的经济效益分别为:
　　 马尾松林=278.8 m³/hm²×103.66 万hm²×0.35 元/m³=10 115.142 万元,
　　 针阔叶混交林=501.3 m³/hm²×25.88 万hm²×0.55 元/m³=7 135.504 2 万元,
　　 阔叶林=612.6 m³/hm²×57.59 万hm²×0.55 元/m³=19 403.798 万元。

　　4　改善广东省水资源环境的途径

　　4.1　加强阔叶林的保护
　　 由以上的数据可以看出,阔叶林改善水资源环境的功能最优越,高于针阔叶混交林和针叶林,尤其在涵养水源方面,阔叶林增加的有效径流量是针叶林的2倍多。据研究报导,阔叶林的生物量和多样性指数均远高于其它林型,在养分循环、净化空气以及小气候等方面均表现了良好的生态功能。因此,加强阔叶林的保护,发挥其多方面的生态效益作用,有利于改善广东省的水资源环境。

　　4.2　加快针叶林的改造
　　 由上述的数据可以看出,林相单一的针叶林,其改善水资源环境的能力较差,可见,森林生态效益发挥的大小,最关键的因子在于林相的结构。广东省林业用地面积有1 068.9万hm²,约占土地总面积的60.1%,到1993年止,全省有林地面积由1985年的463.7万hm²提高到864.9万hm²,森林覆盖率由26.7%提高到53.7%。但全省林分中针叶林占52.3%,其结构简单,生态功能也较差,若长期下去,森林的生态功能将难于发挥,经济效益也将不断下降。因此,加快针叶林的改造是促使广东省林业走上新台阶的主攻方向。广东省地跨中亚热带、南亚热带和北热带三个气候带,水热充沛,原生森林群落为亚热带常绿季雨林或热带季雨林,即是以阔叶树种为主的多树种的复层混交林类型,生态公益林的营造应以此为模拟对象。在布局上必须根据其自然地理条件、社会环境、工农业生产状况等需要作出科学合理的安排。此外,为了充分发挥其生态效益,在树种结构上应使其恢复和改造为以多树种的、多层结构的、与气候带相协调的混交林群落。

　　4.3　走兴林治水之路
　　 治水之根在治山,治山之本在兴林。经历了无数次洪灾之后,人们逐渐认识到,单纯就治水而治水,忽视治山,忽视森林的作用,水是治理不好的。新中国建立以来,国家水利建设投入了大量的财力物力,共修大小水库8万余座,堤防20余万公里。如三门峡水库是20世纪50年代建的大型工程,水库设计77亿m³,使用寿命50~70年。可是建成后仅5年,就被泥沙淤积库容58.4%,年均损失2亿元。可见,单靠水利工程设施虽可达到蓄水的目的,但阻挡不住泥沙的淤积。由于广东省的区位条件,其自然和人为因素为水土流失提供了有利的方面,如果偏于治水,而忽视兴林,其结果将导致大面积的水库淤积,水资源环境将日趋恶化。因此,走兴林治水之路是实现广东省水资源环境可持续发展的有效途径。

参考文献

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　　2　夏自谦.森林综合效益的经济计量与评价.林业经济, 1994(3):64~67

　　3　邓世宗,唐俊.广西不同生态地理区域杉木林水量平衡的研究.广西森林水文及流域治理论文集.北京:气象出版社, 1994. 59~63

　　4　唐常源.亚热带马尾松人工林的降雨截留作用.地理学报,1992,47(6):545~551

　　 5　黄忠良,孔国辉.鼎湖山季风常绿阔叶林生态水文功能研究.热带亚热带森林生态系统研究.第8集,北京:气象出版社,1998.150~155

　　6　刘世荣,温远光等.中国森林生态系统水文生态功能规律.北京:中国林业出版社,1996

　　7　张秉刚,卓慕宁等.广东丘陵土壤水热资源及其开发利用.广东科技出版社,1994

　　8　刘璨.密云水库水源涵养林效益评价与政策分析.林业资源管理,1998(5):19~25

　　9　愈继灿,缪绅裕.广州白云山风景区森林资源的环境效益价值评估.广州环境科学,1998,13(3):26~28

TO ENHANCE THE DEVELOPMENT OF FORESTRY FOR
IMPROVEMENT OF WATER RESOURCES IN GUANGDONG

Yan Junhua¹　Qu Jiashu²　 Wei Qin³

　　
　　Abstract　The paper focuses on water resources in Guangdong province, the effects of forestry on improvement of environment are analyzed. A mathematical methods was established to estimate the benefits of three kinds of ecological forest in Guangdong province. The measures for improvement of water resources are raised, viz. preserving broad?leaves forest, reconstruct coniferous forest, and moving towards the way of controlling water by promoting forestry.
　　Key words　forestry, water resources, soil erosion, ecological forest

　　
　　1. South China Institute of Botany, Academia Sinica, Guangzhou, 510650; 2. Guangdong Forestry Department; 3. Southwest University of Agriculture.

　　广东林业科技

　　2000年第16卷第2期